ES2281268A1 - Intercambiador de calor de placas apiladas, y su correspondiente procedimiento de fabricacion. - Google Patents
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Abstract
Intercambiador de calor de placas afiladas, y su correspondiente procedimiento de fabricación. Comprende una pluralidad de placas apiladas (2) entre las cuales circulan el fluido a refrigerar y el líquido refrigerante en dos circuitos independientes definidos por dichas placas (2), una entrada (6) y una salida (7) del fluido a refrigerar dispuestas en la dirección de la línea de recirculación, y medios de conexión (8, 9) de la entrada y salida del fluido a refrigerar con la línea de recirculación. Se caracteriza por el hecho de que las placas (2) están unidas dos a dos definiendo sendos conductos cerrados, de modo que las paredes laterales del conjunto de placas apiladas (2) conforman una superficie externa lisa susceptible de ser abrazada mediante unos medios de unión (10) destinados a acoplarse con los medios de conexión (8, 9). Se consigue un buen sellado de dichas placas garantizando una perfecta estanqueidad del circuito de fluido a refrigerar.
Description
Intercambiador de calor de placas apiladas, y su
correspondiente procedimiento de fabricación.
La presente invención se refiere a un
intercambiador de calor de placas apiladas.
La invención también se refiere al
correspondiente procedimiento de fabricación del intercambiador de
calor.
La invención se aplica especialmente a
intercambiadores de recirculación de gases de escape de un motor
(Exhaust Gas Recirculation Coolers o EGRC); refrigeradores del
aceite de motor (Oil Coolers); y refrigeradores del aire de
sobrealimentación o intercoolers (Charge Air Coolers o CAC).
Son conocidos intercambiadores de calor EGR que
comprenden una pluralidad de placas apiladas entre las cuales
circulan el gas a refrigerar y el líquido refrigerante en dos
circuitos independientes definidos por dichas placas, orificios de
entrada y salida del gas a refrigerar y del líquido refrigerante
respectivamente, y depósitos para entrada y salida del gas
conectados con la línea de recirculación de gases de escape.
En los intercambiadores de calor de placas
apiladas es necesario cerrar los dos circuitos independientes.
Usualmente, este tipo de intercambiadores se fabrica mediante
soldadura en horno. En general, el proceso de soldadura en horno es
capaz de absorber huecos en las zonas de unión de alrededor de
0,15-0,2 mm dependiendo de la tecnología. Estos
huecos se originan durante el proceso de ensamblaje de los
diferentes componentes, y vienen determinados por el diseño
apropiado de los componentes para permitir este proceso de
ensamblaje.
En muchos diseños de intercambiadores de placas
apiladas, dichas placas no definen una forma regular en las zonas
laterales (debido al proceso de unión de dos placas adyacentes), y
normalmente la entrada y salida de ambos circuitos están situadas
perpendicularmente al paso de gas a través del conjunto de
placas.
Cuando la implementación del circuito requerida
es lineal, es decir, según la dirección de la línea de recirculación
de los gases de escape, o bien cuando uno de los circuitos debe ser
obtenido sin caídas de presión altas, los fluidos deben entrar en
dirección paralela al intercambiador de calor. En este caso, no es
posible utilizar tubos, por lo que algunas soluciones típicas
pueden ser depósitos o accesorios. El ensamblaje y la soldadura en
horno de este tipo de bridas a las placas pueden generar problemas
de calidad al existir fugas.
Concretamente, los problemas aparecen cuando es
necesario insertar la brida entre el intercambiador de calor y el
circuito externo de manera perpendicular o casi perpendicular al
plano de las placas.
En todas estas uniones, debe obtenerse una zona
a soldar para evitar fugas entre el circuito externo y el
intercambiador de calor, y cerrar los dos circuitos independientes
del intercambiador de calor. Por tanto, habitualmente las
soluciones se basan en accesorios, conexiones o depósitos que cubren
todo el perímetro de la unión. Los problemas vienen dados por el
hecho de que este perímetro no es regular debido al diseño apropiado
de las placas. Algunas soluciones posibles se describen a
continuación:
Una solución se describe en la patente española
nº 200501939, todavía no publicada, del mismo titular que la
presente invención, que describe una realización consistente en
acoplar los extremos de las placas, correspondientes a la entrada y
salida de gas, dentro de una plancha de refuerzo. Dicha plancha de
refuerzo está provista de un perímetro interior sobre el cual
quedan encajados los extremos de las placas, y de paredes
perimetrales lisas destinadas a ser soldadas sobre unos rebordes
perimetrales del depósito de
gas.
gas.
En este caso, se requiere un compromiso entre la
viabilidad del ensamblado y la del proceso de soldadura en horno.
Por una parte, no es fácil introducir las placas dentro de la
plancha de refuerzo debido a las bajas tolerancias y los huecos
existentes, y además, no es sencillo llevar a cabo la soldadura en
horno. Asimismo, en muchas circunstancias, pueden existir grandes
ratios de defectos, lo que ocasiona fugas. Por otra parte, puesto
que son necesarias las bajas tolerancias, el coste de los
componentes es elevado y la manufactura puede ser complicada.
Existen algunos diseños que intentan encontrar
la solución a este compromiso, como por ejemplo:
- -
- Un diseño consiste en que la plancha de refuerzo está provista de una abertura cuyo perímetro interior es susceptible de abrazar los extremos del conjunto de placas apiladas. Sin embargo, este diseño presenta el inconveniente de que es difícil llevar a cabo el ensamblaje y soldadura en horno de manera eficaz.
- -
- Otro diseño consiste en que la plancha de refuerzo presenta una pluralidad de aberturas, de modo que el perímetro interior de cada abertura abraza los bordes definidos entre cada dos placas, obteniéndose un incremento de superficie para soldar en horno.
Otra solución consiste en tres componentes
diferentes ensamblados en el extremo de conjunto de placas apiladas
para garantizar el sellado. Sin embargo, tanto los componentes como
el proceso de ensamblaje son complicados debido a la forma
irregular del perímetro del conjunto de placas apiladas.
El objetivo del intercambiador de calor de
placas apiladas de la presente invención es solventar los
inconvenientes que presentan los intercambiadores conocidos en la
técnica, proporcionando un intercambiador que permite obtener un
cierre estaco del circuito de fluido a refrigerar.
El intercambiador de calor de placas apiladas de
la presente invención es del tipo que comprende una pluralidad de
placas apiladas entre las cuales circulan el fluido a refrigerar y
el líquido refrigerante en dos circuitos independientes definidos
por dichas placas, una entrada y una salida del fluido a refrigerar
dispuestas en la dirección de la línea de recirculación, y medios
de conexión de la entrada y salida del fluido a refrigerar con la
línea de recirculación, y se caracteriza por el hecho de que las
placas están unidas dos a dos definiendo sendos conductos cerrados,
de modo que las paredes laterales del conjunto de placas apiladas
conforman una superficie externa lisa susceptible de ser abrazada
mediante unos medios de unión destinados a acoplarse con los medios
de conexión.
De este modo, gracias al diseño de las placas y
a su encaje dentro de los medios de unión, se consigue un buen
sellado de dichas placas garantizando una perfecta estanqueidad del
circuito de fluido a refrigerar.
Por otra parte, cabe destacar que el ensamblaje
de los medios de unión y las placas se lleva a cabo de manera
sencilla y rápida.
Según una realización de la invención, los
medios de unión comprenden una plancha provista de una abertura
cuyo perímetro interior es susceptible de abrazar la superficie
externa lisa del conjunto de placas apiladas en la zona de entrada
y/o salida del fluido a refrigerar.
Preferentemente, los conductos cerrados formados
por cada dos placas presentan una forma sensiblemente oval o
rectangular. La forma de dichos conductos cerrados facilita la
conformación de las paredes laterales lisas del conjunto de placas
apiladas.
Ventajosamente, las paredes de los conductos
cerrados comprenden radios considerablemente pequeños para
garantizar la máxima superficie de contacto con el perímetro
interior de los medios de unión. De este modo, al disminuir los
huecos entre las superficies de contacto de ambos componentes se
obtiene una perfecta unión mediante una posterior soldadura en
horno.
De acuerdo con otro aspecto de la invención, el
procedimiento de fabricación aplicado al intercambiador de calor de
placas apiladas de la invención, se caracteriza por el hecho de que
comprende las siguientes etapas:
- a)
- Partiendo de placas previamente dobladas, proceder a ensamblar dichas placas dos a dos definiendo sendos conductos cerrados, de modo que las paredes laterales del conjunto de placas apiladas conformen una superficie externa lisa;
- b)
- Acoplar los medios de unión, abrazando la superficie externa de las placas apiladas en la zona de entrada y/o salida del fluido a refrigerar;
- c)
- Ampliar la superficie de contacto entre las placas apiladas y los medios de unión, mediante una herramienta adecuada que permita reducir los radios de los conductos cerrados definidos cada dos placas; y
- d)
- Aplicar una pasta de soldadura en las zonas de unión entre las placas apiladas y los medios de unión, para su posterior soldadura en horno.
Opcionalmente, durante la etapa a) se coloca una
plancha intermedia entre cada dos conductos cerrados, para
disminuir los huecos entre las superficies de contacto de las
paredes externas de las placas y los medios de unión.
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 intercambiador de
calor de placas apiladas de la invención, en los cuales:
la figura 1 es una vista en perspectiva y en
explosión del intercambiador de calor de la invención;
la figura 2 es una vista parcial en alzado del
intercambiador, mostrando un conducto cerrado formado por la unión
de dos placas:
las figuras 3a y 3b son respectivamente
secciones transversales de la zona de unión entre las placas y los
medios de unión, según dos realizaciones de la invención;
la figura 4 es una vista en alzado del
intercambiador, mostrando los medios de unión acoplados al conjunto
de placas apiladas; y
las figuras 5a y 5b son respectivamente
secciones transversales de la zona de unión entre las placas y los
medios de unión, según dos realizaciones de la invención, antes y
después de la etapa de disminución de radios de las placas mediante
una herramienta adecuada.
Haciendo referencia a las figuras 1 y 2, el
intercambiador de calor 1 de la invención, que es de tipo EGR,
comprende una pluralidad de placas apiladas 2 entre las cuales
circulan el gas a refrigerar y el líquido refrigerante en dos
circuitos independientes definidos por dichas placas 2, medios
perturbadores 3 del gas a refrigerar dispuestos entre cada dos
placas 2, pozos 4,5 de entrada y salida del líquido refrigerante,
una entrada 6 y una salida 7 del gas a refrigerar dispuestas en la
dirección de la línea de recirculación de los gases de escape, y
medios de conexión 8,9 de la entrada y salida del gas con la línea
de recirculación.
En este caso los medios de conexión incluyen un
depósito de gas 8 en un extremo de la pila de placas y una brida 9
en el otro extremo.
Tal como puede apreciarse en las figuras 2 y 4,
las placas 2 están unidas dos a dos definiendo sendos conductos
cerrados, de modo que las paredes laterales del conjunto de placas
apiladas 2 conforman una superficie externa lisa susceptible de ser
abrazada mediante unos medios de unión 10 destinados a acoplarse con
los medios de conexión 8,9.
Dichos conductos cerrados formados por cada dos
placas 2 presentan una forma sensiblemente oval o rectangular.
El diseño de las placas 2 y su encaje dentro de
los medios de unión 10 permite un buen sellado de dichas placas 2,
garantizando una perfecta estanqueidad del circuito de fluido a
refrigerar. Además, se obtiene un ensamblaje de los medios de unión
10 y las placas 2 sencillo y rápido.
Los medios de unión 10 comprenden una plancha
provista de una abertura cuyo perímetro interior 11 es susceptible
de abrazar la superficie externa lisa del conjunto de placas
apiladas 2 en la zona de entrada y/o salida del fluido a
refrigerar.
El procedimiento de fabricación del
intercambiador de calor de placas apiladas de la invención,
comprende las siguientes etapas:
En primer lugar, se procede a ensamblar dichas
placas 2 dos a dos, previamente dobladas, para formar sendos
conductos cerrados, de modo que las paredes laterales del conjunto
de placas apiladas conformen una superficie externa lisa.
Según una primera realización, el ensamblaje de
las placas 2 se lleva a cabo de modo que los laterales de los
conductos son redondeados, tal como puede apreciarse en la figura
3a.
Según una segunda realización, el ensamblaje de
las placas 2 se realiza de modo que se coloca una plancha
intermedia 12 entre cada dos conductos cerrados, tal como puede
apreciarse en la figura 3b. De este modo, se consigue disminuir los
huecos entre las superficies de contacto de las paredes externas de
las placas 2 y los medios de unión 10, mejorando así la posterior
soldadura en horno entre dichos componentes.
En siguiente lugar, se procede a acoplar los
medios de unión 10, cuyo perímetro interior 11 es susceptible de
abrazar la superficie externa de las placas apiladas en la zona de
entrada y/o salida del fluido a refrigerar, tal como puede
observarse en la figura 4.
Adicionalmente, con el fin de obtener un buen
proceso de soldadura en horno, es necesario reducir los huecos
existentes entre las placas apiladas 2 y los medios de unión 10.
Para ello, se procede a ampliar la superficie de contacto entre las
placas apiladas 2 y los medios de unión 10, mediante una herramienta
adecuada que permita reducir los radios de los conductos cerrados
definidos cada dos placas 2.
Las figuras 5a y 5b muestran la forma de las
placas antes y después de llevar a cabo la disminución de los
radios de las mismas, según las realizaciones representadas en las
figuras 3a y 3b, respectivamente.
Finalmente, se debe aplicar una pasta de
soldadura en las zonas de unión entre las placas apiladas 2 y los
medios de unión 10, para su posterior soldadura en horno.
Claims (6)
1. Intercambiador de calor (1) de placas
apiladas, del tipo que comprende una pluralidad de placas apiladas
(2) entre las cuales circulan el fluido a refrigerar y el líquido
refrigerante en dos circuitos independientes definidos por dichas
placas (2), una entrada (6) y una salida (7) del fluido a refrigerar
dispuestas en la dirección de la línea de recirculación, y medios
de conexión (8,9) de la entrada y salida del fluido a refrigerar
con la línea de recirculación, caracterizado por el hecho de
que las placas (2) están unidas dos a dos definiendo sendos
conductos cerrados, de modo que las paredes laterales del conjunto
de placas apiladas (2) conforman una superficie externa lisa
susceptible de ser abrazada mediante unos medios de unión (10)
destinados a acoplarse con los medios de conexión (8,9).
2. Intercambiador (1), según la reivindicación
1, caracterizado por el hecho de que los medios de unión (10)
comprenden una plancha provista de una abertura cuyo perímetro
interior (11) es susceptible de abrazar la superficie externa lisa
del conjunto de placas apiladas (2) en la zona de entrada y/o salida
del fluido a refrigerar.
3. Intercambiador (1), según la reivindicación 1
o 2, caracterizado por el hecho de que los conductos cerrados
formados por cada dos placas (2) presentan una forma sensiblemente
oval o rectangular.
4. Intercambiador (1), según la reivindicación
3, caracterizado por el hecho de que las paredes de los
conductos cerrados comprenden radios considerablemente pequeños
para garantizar la máxima superficie de contacto con el perímetro
interior (11) de los medios de unión (10).
5. Procedimiento de fabricación de un
intercambiador de calor (1) de placas apiladas (2) según cualquiera
de las reivindicaciones 1 a 4, caracterizado por el hecho de
que comprende las siguientes
etapas:
etapas:
- a)
- Partiendo de placas (2) previamente dobladas, ensamblar dichas placas (2) dos a dos definiendo sendos conductos cerrados, de modo que las paredes laterales del conjunto de placas apiladas (2) conformen una superficie externa lisa;
- b)
- Acoplar los medios de unión (10), abrazando la superficie externa de las placas apiladas (2) en la zona de entrada y/o salida del fluido a refrigerar;
- c)
- Ampliar la superficie de contacto entre las placas apiladas (2) y los medios de unión (10), mediante una herramienta adecuada que permita reducir los radios de los conductos cerrados definidos cada dos placas (2); y
- d)
- Aplicar una pasta de soldadura en las zonas de unión entre las placas apiladas (2) y los medios de unión (10), para su posterior soldadura en horno.
6. Procedimiento, según la reivindicación 5,
caracterizado por el hecho de que se coloca una plancha
intermedia (12) entre cada dos conductos cerrados, para disminuir
los huecos entre las superficies de contacto de las paredes
externas de las placas (2) y los medios de unión (10).
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|---|---|---|---|
| ES200502958A ES2281268B1 (es) | 2005-11-30 | 2005-11-30 | Intercambiador de calor de placas apiladas, y su correspondiente procedimiento de fabricacion. |
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| Country | Link |
|---|---|
| ES (1) | ES2281268B1 (es) |
Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP1153690A1 (en) * | 2000-05-10 | 2001-11-14 | Denso Corporation | Brazing method, brazement, method of production of corrosion-resistant heat exchanger, and corrosion-resistant heat exchanger |
| WO2004065874A1 (de) * | 2003-01-23 | 2004-08-05 | Behr Gmbh & Co. Kg | Vorrichtung zum austauschen von wärme |
| US20050161206A1 (en) * | 2003-12-19 | 2005-07-28 | Peter Ambros | Heat exchanger with flat tubes |
-
2005
- 2005-11-30 ES ES200502958A patent/ES2281268B1/es not_active Expired - Lifetime
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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|---|---|
| ES2281268B1 (es) | 2008-09-01 |
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