ES2323920B1 - Procedimiento de fabricacion de un intercambiador de calor de placas apiladas provisto de un conducto by-pass e intercambiador obtenido mediante dicho procedimiento. - Google Patents
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Abstract
Procedimiento de fabricación de un
intercambiador de calor de placas apiladas provisto de un conducto
by-pass e intercambiador obtenido mediante dicho
procedimiento.
El procedimiento de fabricación consiste en:
a) obtener al menos dos placas (3, 4) provistas
cada una de una superficie adicional (11a, 11b) en uno de sus
lados;
b) estampar dichas al menos dos placas (3, 4)
creando a su vez en cada superficie adicional una parte (11a, 11b)
del conducto by-pass (11);
c) estampar el resto de placas (2) a apilar;
d) ensamblar el conjunto de placas apiladas (2)
entre dichas al menos dos placas (3, 4), de modo que sendas partes
(11a, 11b) del conducto by-pass (11) quedan unidas
entre sí; y
e) soldar en horno el conjunto del
intercambiador (1) ensamblado.
Se obtiene un procedimiento de fabricación del
intercambiador más sencillo y con menor coste.
Description
Procedimiento de fabricación de un
intercambiador de calor de placas apiladas provisto de un conducto
by-pass e intercambiador obtenido mediante dicho
procedimiento.
La presente invención se refiere a un
procedimiento de fabricación de un intercambiador de calor de placas
apiladas provisto de un conducto by-pass. La
invención también se refiere al intercambiador obtenido mediante
dicho procedimiento.
La invención se aplica especialmente a todo tipo
de intercambiadores de calor dentro del ámbito del motor,
especialmente se aplica a intercambiadores de recirculación de gases
de escape de un motor (Exhaust Gas Recirculation Coolers o
EGRC).
Una práctica bien establecida en el campo de la
automoción consiste en proporcionar un sistema de recirculación de
los gases de escape de un motor diesel, que se conoce como EGR o
"Exhaust Gas Recycling", a fin de mezclar estos gases con el
aire de admisión, puesto que la presencia de los gases de escape en
la mezcla disminuye la producción de óxidos de nitrógeno (NOx).
Antes de ser mezclados con el aire de admisión,
los gases de escape pueden ser enfriados en un intercambiador de
calor (EGRC o "Exhaust Gas Recycling Cooler") instalado en el
bucle del sistema EGR, al objeto de mejorar la eficiencia del
sistema.
En el bucle del sistema existe además una
válvula (válvula EGR) que controla el paso de gases de escape a
través del mismo.
El intercambiador de calor propiamente dicho
puede tener distintas configuraciones: por ejemplo, puede consistir
en una carcasa tubular en cuyo interior se disponen una serie de
tubos paralelos para el paso de los gases, circulando el
refrigerante por la carcasa, exteriormente a los tubos; en otra
realización, el intercambiador consta de una serie de placas
paralelas que constituyen las superficies de intercambio de calor,
de manera que los gases de escape y el refrigerante circulan entre
dos placas, en capas alternadas.
En algunos casos, los sistemas EGR refrigerados
presentan el inconveniente de que los gases de escape circulan por
el intercambiador en cualquier condición de funcionamiento del motor
a partir del momento en que se abre la válvula EGR: los gases son
enfriados tanto cuando el motor está funcionando en régimen estable
y su temperatura es elevada, como durante un arranque en frío,
cuando la temperatura de los gases es muy inferior.
Este enfriamiento de los gases cuando su
temperatura no es elevada representa un inconveniente desde el punto
de vista medioambiental, puesto que incrementa el nivel de
emisiones de CO y de hidrocarburos y además conlleva generación de
ruido.
Para solucionar este problema, se utiliza al
menos un conducto en derivación, integrado en el intercambiador,
adecuado para hacer circular los gases de escape sin que sufran un
enfriamiento sustancial. El conducto en derivación, que se puede
denominar simplemente "by-pass", permite
minimizar el enfriamiento de los gases de escape en algunas
situaciones de funcionamiento del motor, por ejemplo arranque en
frío, en que su temperatura no es elevada y su enfriamiento sería
perjudicial para la emisión de contaminantes.
El sistema puede comprender una válvula de
regulación o by-pass que selecciona el recorrido de
los gases de escape a través del intercambiador o a través del
conducto by-pass.
Dicho conducto by-pass puede
estar integrado de manera interna o externa. Un conducto
by-pass interno está situado dentro de la carcasa
del intercambiador y está rodeado por el refrigerante. Las pérdidas
de potencia durante el modo by-pass son mayores que
para un by-pass externo.
El procedimiento de fabricación más habitual de
un conducto by-pass externo es mediante
hidroformación, debido a la necesidad de incluir un tramo de ondas
que permite reducir las dilataciones térmicas entre las zonas
refrigeradas y las no refrigeradas.
La mayoría de los intercambiadores EGR provistos
de conducto by-pass conocidos son del tipo que
utilizan haz de tubos paralelos. En el caso de intercambiadores de
placas apiladas, no se conoce ninguna aplicación con tubo
by-pass externo, como circuito de bajo
rendimiento.
Las principales características asociadas a la
adición de un conducto by-pass a un intercambiador
de calor EGR son:
- Necesidad de un componente adicional: un
conducto by-pass externo es necesario para realizar
el circuito de bajo rendimiento.
- Alto coste: la necesidad de tramos de ondas en
el conducto by-pass debido a las dilataciones
térmicas producidas dentro del intercambiador, obliga a que este
conducto deba ser fabricado mediante hidroformación, y además esto
se da específicamente para cada aplicación. La hidroformación es una
tecnología muy cara tanto en las herramientas utilizadas como en la
producción.
- Baja estandarización: la hidroformación no es
un proceso flexible; por tanto, es necesario desarrollar una nueva
herramienta y un nuevo conducto para cada aplicación.
El objetivo del procedimiento de fabricación de
un intercambiador de calor de placas apiladas provisto de un
conducto by-pass de la presente invención es
solventar los inconvenientes que presentan los procedimientos
conocidos en la técnica, proporcionando un procedimiento de
fabricación más sencillo y con un menor coste de producción.
El procedimiento de fabricación de un
intercambiador de calor de placas apiladas provisto de un conducto
by-pass, objeto de la presente invención, se
caracteriza por el hecho de que consiste en realizar las siguientes
etapas:
- a)
- obtener al menos dos placas provistas cada una de una superficie adicional en uno de sus lados;
- b)
- estampar dichas al menos dos placas creando a su vez en cada superficie adicional una parte del conducto by-pass;
- c)
- estampar el resto de placas a apilar;
- d)
- ensamblar el conjunto de placas apiladas entre dichas al menos dos placas, de modo que sendas partes del conducto by-pass quedan unidas entre sí; y
- e)
- soldar en horno el conjunto del intercambiador ensamblado.
De este modo, se obtiene un conducto
by-pass que está integrado con las propias placas
apiladas, con lo cual no resulta necesario añadir un conducto
by-pass para cada aplicación. Se obtiene una
reducción en el coste de producción y además se mejora la
estandarización del intercambiador.
Preferentemente, las al menos dos placas se
corresponden con una placa superior y una placa inferior de refuerzo
del conjunto de placas apiladas.
De acuerdo con una realización de la presente
invención, la estampación de cada parte del conducto
by-pass, realizado durante la etapa b), se lleva a
cabo dejando una zona libre sin material, de modo que durante la
etapa d) de ensamblaje del conjunto se procede a colocar un tramo de
ondas en dicha zona libre de material del conducto
by-pass.
En este caso, para formar el conducto
by-pass entero es necesario añadir únicamente el
tramo de ondas, que puede ser estándar para la mayor parte de
aplicaciones.
Preferentemente, el tramo de ondas se coloca en
una zona central del conducto by-pass. Cabe destacar
que el tramo de ondas también puede ser colocado en cualquier otra
zona del conducto by-pass.
De acuerdo con otra realización de la presente
invención, la estampación de cada parte del conducto
by-pass, realizado durante la etapa b), se lleva a
cabo formando además una zona de ondas estampada como parte
integrante del conducto by-pass.
Preferentemente, la etapa b) se realiza mediante
una herramienta de estampación convencional provista de un módulo
adicional para crear las correspondientes partes del conducto
by-pass.
De acuerdo con otro aspecto, la invención
también se refiere a un intercambiador de calor de placas apiladas,
fabricado mediante el procedimiento descrito anteriormente, del tipo
que comprende una pluralidad de placas apiladas entre las cuales
circulan el fluido a refrigerar y el fluido refrigerante entre dos
circuitos independientes definidos por dichas placas, en capas
alternadas, y un conducto by-pass externo adecuado
para hacer circular el fluido refrigerante sin que sufra un
enfriamiento sustancial, y se caracteriza por el hecho de que el
conducto by-pass comprende al menos dos partes,
cada una estampada en una superficie adicional integrada en al menos
dos correspondientes placas, siendo dichas partes del conducto
by-pass susceptibles de ser unidas una vez
ensamblado el conjunto del intercambiador.
Con el fin de facilitar la descripción de cuanto
se ha expuesto anteriormente se adjuntan unos dibujos en los que,
esquemáticamente y tan sólo a título de ejemplo no limitativo, se
representa un caso práctico de realización del procedimiento de
fabricación de un intercambiador de calor de placas apiladas
provisto de un conducto by-pass de la invención, en
los cuales:
la figura 1 es una vista esquemática en
perspectiva del intercambiador de calor completamente
ensamblado;
la figura 2 es una vista en perspectiva de la
placa inferior y de la mitad del conducto by-pass
del intercambiador de calor de la invención; y
la figura 3 es una vista en perspectiva de la
placa inferior con la mitad del conducto by-pass de
la figura 1 y con el correspondiente tramo de ondas colocado.
Haciendo referencia a la figura 1, el
intercambiador de calor 1 de tipo EGR comprende una pluralidad de
placas apiladas 2 entre las cuales circulan los gases de escape a
refrigerar y el líquido refrigerante entre dos placas 2, en capas
alternadas, incluyendo una placa superior 3 y una placa inferior 4,
pozos de entrada 5 y salida 6 del líquido refrigerante, una entrada
7 y una salida 8 de los gases a refrigerar, y medios de conexión de
la entrada 9 y salida 10 de gases con la línea de recirculación. El
intercambiador 1 también incluye un conducto
by-pass externo 11, adecuado para hacer circular el
fluido refrigerante sin que sufra un enfriamiento sustancial. Dicho
conducto by-pass 11 incluye un tramo central con
ondas 12 para absorber las dilataciones térmicas.
El intercambiador 1 también comprende una
válvula de regulación (no representada) que regula el camino que
recorrerá el flujo de gases a través del intercambiador 1, es decir,
a través de las correspondientes placas 2, o bien preferentemente a
través del conducto by-pass 11, dependiendo de la
temperatura de los gases de escape.
El procedimiento de fabricación del
intercambiador de calor 1 de placas apiladas de la presente
invención, consiste en realizar las siguientes etapas:
En primer lugar, se procede a obtener dos
placas, superior 3 e inferior 4, provistas cada una de una
superficie adicional 11a, 11b en uno de sus lados.
En siguiente lugar, se procede a estampar dichas
placas superior 3 e inferior 4, moldeando al mismo tiempo en cada
superficie adicional una mitad 11a, 11b del conducto
by-pass 11. La estampación de cada mitad 11a, 11b
del conducto by-pass 11, se lleva a cabo dejando una
zona libre 13 sin material. Cada superficie adicional 11a, 11b se
corresponde con la mitad del conducto by-pass 11,
excluyendo el tramo de ondas 12.
A continuación, se procede a estampar el resto
de placas 2 que serán apiladas posteriormente.
La estampación se realiza mediante una
herramienta de estampación convencional provista de un módulo
adicional para crear las correspondientes mitades 11a, 11b del
conducto by-pass 11. Cabe destacar que este módulo
no se utiliza para estampar el resto de placas apiladas 2.
En siguiente lugar, se procede a ensamblar el
conjunto de placas apiladas 2 entre ambas placas superior 3 e
inferior 4, de modo que las dos mitades 11a, 11b del conducto
by-pass 11 quedan unidas entre sí, añadiendo al
mismo tiempo el tramo de ondas 12 en dicha zona libre de material 13
del conducto by-pass 11 (ver figura 1). Dicho tramo
de ondas 12 puede ser mantenido en posición mediante la presión
efectuada por la herramienta de estampación.
El tramo de ondas 12 como un componente estándar
del conducto by-pass 11 para cada aplicación, puede
ser colocado en cualquier parte del conducto 11, pudiendo situarse
por ejemplo en la parte central del conducto 11 o en uno de sus
extremos.
Finalmente, se introduce en el horno el conjunto
del intercambiador 1 ensamblado, el cual será soldado de efecto
inmediato.
Aunque en esta realización, el tramo de ondas 12
es un componente independiente, cabe destacar que dicho tramo de
ondas también puede ser formado durante el proceso de estampado de
las placas superior 3 e inferior 4 como parte del conducto
by-pass 11. De este modo, se evita la necesidad de
añadir tramos de ondas como un componente adicional, obteniéndose
además una reducción en el número de componentes, así como una
reducción del coste de producción.
Claims (7)
1. Procedimiento de fabricación de un
intercambiador de calor (1) de placas apiladas (2) provisto de un
conducto by-pass (11), caracterizado por el
hecho de que consiste en realizar las siguientes etapas:
- a)
- obtener al menos dos placas (3, 4) provistas cada una de una superficie adicional (11a, 11b) en uno de sus lados;
- b)
- estampar dichas al menos dos placas (3, 4) creando a su vez en cada superficie adicional una parte (11a, 11b) del conducto by-pass (11);
- c)
- estampar el resto de placas (2) a apilar;
- d)
- ensamblar el conjunto de placas apiladas (2) entre dichas al menos dos placas (3, 4), de modo que sendas partes (11a, 11b) del conducto by-pass (11) quedan unidas entre sí; y
- e)
- soldar en horno el conjunto del intercambiador (1) ensamblado.
2. Procedimiento, según la reivindicación 1,
caracterizado por el hecho de que las al menos dos placas se
corresponden con una placa superior (3) y una placa inferior (4) de
refuerzo del conjunto de placas apiladas (2).
3. Procedimiento, según la reivindicación 1 o 2,
caracterizado por el hecho de que la estampación de cada
parte (11a, 11b) del conducto by-pass (11),
realizado durante la etapa b), se lleva a cabo dejando una zona
libre (13) sin material, de modo que durante la etapa d) de
ensamblaje del conjunto se procede a colocar un tramo de ondas (12)
en dicha zona libre (13) de material del conducto
by-pass (11).
4. Procedimiento, según la reivindicación 3,
caracterizado por el hecho de que el tramo de ondas (12) se
coloca en una zona central del conducto by-pass
(11).
5. Procedimiento, según la reivindicación 1,
caracterizado por el hecho de que la estampación de cada
parte (11a, 11b) del conducto by-pass (11),
realizado durante la etapa b), se lleva a cabo incluyendo además una
zona de ondas estampada como parte integrante del conducto
by-pass.
6. Procedimiento, según cualquiera de las
reivindicaciones anteriores, caracterizado por el hecho de
que la etapa b) se realiza mediante una herramienta de estampación
convencional provista de un módulo adicional para crear las
correspondientes partes (11a, 11b) del conducto
by-pass (11).
7. Intercambiador de calor (1) de placas
apiladas, fabricado mediante el procedimiento según las
reivindicaciones 1 a 6, del tipo que comprende una pluralidad de
placas apiladas (2) entre las cuales circulan el fluido a
refrigerar y el fluido refrigerante entre dos circuitos
independientes definidos por dichas placas (2), en capas
alternadas, y un conducto by-pass externo (11)
adecuado para hacer circular el fluido refrigerante sin que sufra
un enfriamiento sustancial, caracterizado por el hecho de que
el conducto by-pass (11) comprende al menos dos
partes (11a, 11b), cada una estampada en una superficie adicional
integrada en al menos dos correspondientes placas (3, 4), siendo
dichas partes (11a, 11b) del conducto by-pass (11)
susceptibles de ser unidas una vez ensamblado el conjunto del
intercambiador (1).
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| ES200602741A ES2323920B1 (es) | 2006-10-27 | 2006-10-27 | Procedimiento de fabricacion de un intercambiador de calor de placas apiladas provisto de un conducto by-pass e intercambiador obtenido mediante dicho procedimiento. |
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| ES200602741A ES2323920B1 (es) | 2006-10-27 | 2006-10-27 | Procedimiento de fabricacion de un intercambiador de calor de placas apiladas provisto de un conducto by-pass e intercambiador obtenido mediante dicho procedimiento. |
Publications (2)
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Family Applications (1)
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