ES2207471T3 - Intercambiador de calor de placas apiladas, en especial para el enfriamiento del aceite de un vehiculo automovil. - Google Patents

Intercambiador de calor de placas apiladas, en especial para el enfriamiento del aceite de un vehiculo automovil.

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ES2207471T3 ES00401419T ES00401419T ES2207471T3 ES 2207471 T3 ES2207471 T3 ES 2207471T3 ES 00401419 T ES00401419 T ES 00401419T ES 00401419 T ES00401419 T ES 00401419T ES 2207471 T3 ES2207471 T3 ES 2207471T3
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Abstract

Intercambiador de calor que comprende una multiplicidad de placas apiladas (10) provistas cada una de un borde periférico levantado (14) y en el cual los indicados bordes periféricos están ensamblados de forma estanca para delimitar entre las placas primeros canales de circulación (24) para un primer fluido (F1) que alternan con segundos canales de circulación (26) para un segundo fluido (F2), caracterizado por el hecho de que el borde periférico levantado (14) de cada una de las placas (10) es sensiblemente plano y forma con la dirección de ensamblado o apilado (D) un ángulo agudo () con un valor elegido superior o igual a 10o.

Description

Intercambiador de calor de placas apiladas, en especial para el enfriamiento del aceite de un vehículo automóvil.
La invención se refiere a los intercambiadores de calor, particularmente para vehículos automóviles.
La invención se refiere más particularmente a un intercambiador de calor que comprende una multiplicidad de placas apiladas provistas cada una de un borde periférico levantado, y en el cual los indicados bordes periféricos se ensamblan de forma estanca para delimitar entre las placas primeros canales de circulación para un primer fluido que alternan con segundos canales de circulación para un segundo fluido.
Un intercambiador de calor de este tipo, llamado también "intercambiador de placas", o "intercambiador de láminas", se conoce en particular por la publicación DE-A-195 11 991. Un intercambiador de calor de este tipo se utiliza por ejemplo como refrigerador de aceite para vehículo automóvil, para asegurar la refrigeración del aceite del motor o también la refrigeración del aceite de la caja de cambio de velocidades automática, por intercambio térmico con un fluido de refrigeración, habitualmente el que sirve para la refrigeración del motor del vehículo.
En un intercambiador de calor de este tipo, las placas se realizan habitualmente por embutición de una chapa metálica, y se apilan, de forma que sus bordes periféricos respectivos encajen los unos en los otros y sean seguidamente soldados entre sí para asegurar la estanqueidad, lo cual permite definir canales de circulación de fluido. El intercambiador de calor resulta así de un apilado de placas y no necesita caja.
Se prevé entonces un conducto de entrada y un conducto de salida para un primer fluido que se comunican con una primera serie de canales, así como un conducto de entrada y un conducto de salida para un segundo fluido que se comunican con una segunda serie de canales, de forma que los canales de la primera serie alternen con los canales de la segunda serie.
Las placas presentan unas aberturas situadas a la derecha de los conductos anteriormente citados y alternativamente hechos estancos, bien sea por embuticiones, o por anillos suplementados, para asegurar o impedir el paso de uno u otro fluido.
En los intercambiadores de calor conocidos de este tipo, las placas presentan un fondo generalmente plano y está previsto, en cada canal de circulación, un elemento perturbador para favorecer una circulación turbulenta del fluido y por consiguiente el intercambio térmico.
Además, generalmente es necesario prever elementos perturbadores diferentes para el primero y el segundo fluidos, lo cual complica la fabricación del intercambiador de calor.
La invención tiene particularmente por objeto superar los inconvenientes anteriormente citados.
La invención trata en particular de proporcionar un intercambiador de calor de placas del tipo definido anteriormente, que esté desprovisto o prácticamente desprovisto de elementos perturbadores suplementados.
La invención trata igualmente de proporcionar un intercambiador de calor de este tipo de placas adecuado para permitir un buen intercambio térmico entre los dos fluidos, sin aumento de la pérdida de carga del circuito del primer fluido y del circuito del segundo fluido.
La invención trata además de favorecer un buen apilado y un buen ensamblado de las placas que favorezca la estanqueidad de los canales respecto al medio exterior.
La invención propone a este respecto un intercambiador de calor del tipo definido en la introducción, en el cual el borde periférico levantado de cada una de las placas es sensiblemente plano y forma con la dirección de ensamblado o apilado un ángulo agudo \alpha con un valor elegido superior o igual a 10º.
En efecto se ha observado que este valor seleccionado del ángulo \alpha favorece un buen ensamblado de los bordes levantados de las placas y por consiguiente un buen apilado de las placas. Esto permite asegurar la estanqueidad del intercambiador de calor respecto al exterior, después de la unión de los bordes levantados, por ejemplo mediante una operación de soldadura.
Preferentemente, el valor del ángulo \alpha es inferior o igual a 45º.
Según otra característica de la invención, el valor del ángulo agudo \alpha está relacionado con el espesor e de la placa y con la altura h de un canal por la
\hbox{relación :}
sen \alpha = e / (h+e).
De este modo, conociendo el espesor e de la placa y fijando la altura media h de un canal, por ejemplo en función de las características del fluido que debe circular por él, se puede deducir el valor del ángulo agudo \alpha.
Preferentemente, los primeros canales y los segundos canales están desprovistos de elementos perturbadores.
Sin embargo, para algunas aplicaciones, se puede considerar que solo los primeros canales o los segundos canales estén provistos de elementos perturbadores. Estos elementos están ventajosamente formados por relieves procedentes de las placas.
Según otra característica de la invención, las placas están formadas por embutición de una chapa metálica, preferentemente a base de aluminio.
Los bordes levantados de las placas están ventajosamente ensamblados entre sí por soldadura.
En una aplicación preferencial de la invención, el intercambiador de calor se realiza en forma de un refrigerador de aceite para vehículo automóvil, en el cual uno de los fluidos es el aceite del motor o el aceite de la caja de cambios automática de vehículo, mientras que el otro fluido es un fluido de refrigeración.
En la descripción que sigue, realizada solamente a título de ejemplo, se hace referencia a los dibujos adjuntos, en los cuales:
- la figura 1 es una vista en perspectiva de un intercambiador de calor de placas según la invención;
- la figura 2 es una vista parcial en sección del intercambiador de calor de la figura 1; y
- la figura 3 es una vista parcial en sección análoga a la figura 2, en una variante de realización.
El intercambiador de calor representado en la figura 1 comprende una multiplicidad de placas 10, también llamadas "medias-láminas", apiladas según una dirección de ensamblado o apilado D, según una técnica de ensamblado denominada "en escamas".
Las placas 10 son aquí similares entre sí y presentan cada una un fondo 12 rodeado por un borde periférico 14 que es generalmente plano y levantado hacia arriba. El fondo 12 tiene aquí la forma general de un rectángulo con los ángulos redondeados, pero podría tener otra forma por ejemplo la de un cuadrado con los ángulos redondeados. De igual modo, el fondo 12 está aquí representado en forma plana, pero podría en variante presentar relieves en hueco o en saliente, por ejemplo nervaduras u ondulaciones.
Las placas 10 están formadas por embutición de una chapa metálica, preferentemente a base de aluminio, que es ventajosamente revestida con un chapado de soldadura sobre al menos una de sus superficies.
Las placas 10 se apilan según la dirección D y se ponen así en contacto mutuo con su periferia por sus bordes levantados respectivos 14, que se sueldan juntos para asegurar una unión mecánica estanca (figuras 1 y 2).
El intercambiador de calor comprende además (figura 1) un conducto de entrada 16 y un conducto de salida 18 para un primer fluido F1, así como un conducto de entrada 20 y un conducto de salida 22 para un segundo fluido F2.
Por otro lado, las placas 10 delimitan así entre sí unos canales 24 para el primer fluido F1 que alternan con canales 26 para el segundo fluido F2 (figura 2).
El borde periférico levantado 14 de cada una de las placas 10 forma con la dirección de ensamblado o apilado D un ángulo agudo \alpha con un valor elegido superior o igual a 10º (figura 2). Además este valor elegido es preferentemente inferior o igual a 45º.
En efecto, se ha observado que la elección de un valor angular de este tipo permite un buen apilado de las placas y un buen ensamblado de sus bordes levantados respectivos. Se produce con ello una buena unión por soldadura de los bordes levantados que garantiza la estanqueidad de los canales respecto al medio exterior.
Si se designa por e el espesor de una placa 10 y h la altura de un canal 24 ó 26 (figura 2), el valor del ángulo agudo (\alpha) está relacionado con este espesor e y con esta altura h por la relación : sen \alpha = e / (h+e).
Así, conociendo el espesor e y fijando la altura h (en función de las características del fluido que debe atravesarlo), se deduce con ello el valor óptimo del ángulo \alpha con la condición además de que este valor sea superior o igual a 10º.
Los conductos 16, 18, 20 y 22 se prolongan en el interior de la pila y están previstos medios que permiten poner en comunicación los conductos 16 y 18 con los primeros canales 24, por una parte, y los conductos 20 y 22 con los segundos canales 26, por otra parte. Estos medios de comunicación, en sí mismo conocidos, no se describen. Detalles a este respecto pueden encontrarse particularmente en la publicación
\hbox{DE-A-195 11 991}
anteriormente citada.
Teniendo en cuenta las características anteriormente citadas, los canales 24 y 26 están generalmente desprovistos de elementos perturbadores adecuados para modificar el régimen de circulación de los fluidos en el intercambiador de calor, como se puede apreciar en la figura 2.
Sin embargo, puede considerarse en algunos casos prever elementos perturbadores bien sea solamente en los primeros canales, o solamente en los segundos canales. En la forma de realización de la figura 3, elementos perturbadores 28 están previstos solamente en los canales 26 recorridos por el fluido F2, mientras que los canales 24 recorridos por el fluido F1 están desprovistos de ellos. Los elementos perturbadores 28 pueden estar formados por ejemplo por relieves procedentes de las placas 10.
El intercambiador de calor constituye ventajosamente un refrigerador de aceite. Puede ser utilizado para refrigerar el aceite del motor o el aceite de la caja de cambios automática de un vehículo automóvil. En este caso, uno de los fluidos está constituido por este aceite, mientras que el otro fluido está constituido por un fluido de refrigeración. Este último es ventajosamente el líquido que sirve habitualmente para la refrigeración del motor del vehículo automóvil.
Cuando el intercambiador de calor se utiliza para refrigerar el aceite del motor, se fija entonces bien sea directamente sobre el bloque-motor, o sobre una caja de filtración conectada directamente con el motor. El intercambiador puede entonces conectarse con el circuito del fluido de refrigeración por unos conductos.
En el caso de la refrigeración del aceite de la caja de cambios automática, el intercambiador de calor puede estar conectado directamente con el cárter de aceite de la caja de cambios.
Se ha observado que un intercambiador de calor de este tipo permite un buen intercambio térmico entre los dos fluidos, sin aumento de la pérdida de carga del circuito de aceite y del circuito del líquido de refrigeración. Ensayos realizados han mostrado que, con relación a un intercambiador de calor de placas clásico provisto de perturbadores, el intercambiador de calor según la invención libera una potencia térmica que puede ser superior al 15% y una pérdida de carga que puede reducirse de un 30 a un 40%.
Bien entendido, la invención no se limita a la forma de realización descrita anteriormente a título de ejemplo sino que se extiende igualmente a otras variantes.

Claims (9)

1. Intercambiador de calor que comprende una multiplicidad de placas apiladas (10) provistas cada una de un borde periférico levantado (14) y en el cual los indicados bordes periféricos están ensamblados de forma estanca para delimitar entre las placas primeros canales de circulación (24) para un primer fluido (F1) que alternan con segundos canales de circulación (26) para un segundo fluido (F2),
caracterizado por el hecho de que el borde periférico levantado (14) de cada una de las placas (10) es sensiblemente plano y forma con la dirección de ensamblado o apilado (D) un ángulo agudo (\alpha) con un valor elegido superior o igual a 10º.
2. Intercambiador de calor según la reivindicación 1, caracterizado por el hecho de que el valor del ángulo agudo (\alpha) es inferior o igual a 45º.
3. Intercambiador de calor según una de las reivindicaciones 1 y 2, caracterizado por el hecho de que el valor del ángulo agudo (\alpha) está relacionado con el espesor (e) de la placa (10) y con la altura (h) de un canal (24, 26) por la relación : sen \alpha = e / (h+e).
4. Intercambiador de calor según una de las reivindicaciones 1 a 3, caracterizado por el hecho de que los primeros canales (24) y los segundos canales (26) están desprovistos de elementos perturbadores.
5. Intercambiador de calor según una de las reivindicaciones 1 a 3, caracterizado por el hecho de que solo los primeros canales (24) o los segundos canales (26) están provistos de elementos perturbadores (28).
6. Intercambiador de calor según la reivindicación 5, caracterizado por el hecho de que los elementos perturbadores (28) están formados por relieves procedentes de las placas (10).
7. Intercambiador de calor según una de las reivindicaciones 1 a 6, caracterizado por el hecho de que las placas (10) están formadas por embutición de una chapa metálica, preferentemente a base de aluminio.
8. Intercambiador de calor según una de las reivindicaciones 1 a 7, caracterizado por el hecho de que los bordes levantados (14) de las placas (10) se ensamblan entre sí mediante soldadura.
9. Intercambiador de calor según una de las reivindicaciones 1 a 8, caracterizado por el hecho de que uno de los fluidos es el aceite de un motor o el aceite de una caja de velocidades automática de un vehículo automóvil, mientras que el otro fluido es un fluido de refrigeración.
ES00401419T 1999-06-21 2000-05-23 Intercambiador de calor de placas apiladas, en especial para el enfriamiento del aceite de un vehiculo automovil. Expired - Lifetime ES2207471T3 (es)

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