ES2324073B1 - HEAT EXCHANGER OF STACKED PLATES. - Google Patents

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Abstract

Intercambiador de calor de placas apiladas.Stacked plate heat exchanger.

Comprende una pluralidad de placas apiladas (2) entre las cuales circulan el fluido a refrigerar y el fluido refrigerante, incluyendo placas de soporte superior (3) e inferior (4), y sendos orificios de entrada (5) y salida (6) del fluido refrigerante practicados en al menos una de las placas de soporte (3, 4), cuyos ejes están dirigidos según una dirección (Z) sensiblemente perpendicular a la superficie de las placas apiladas (2). Se caracteriza por el hecho de que al menos uno de los orificios de entrada o salida (6) del fluido refrigerante está conectado a través de unos medios de desvío (10) al menos un segundo orificio de entrada o salida (11) practicado en una pared lateral (3a) perteneciente a una de las placas de soporte (3, 4), estando el eje de dicho al menos un segundo orificio (11) dirigido según una dirección (Y) sensiblemente paralela a la superficie de las placas apiladas (2) y perpendicular a la circulación (X) del fluidoa refrigerar.It comprises a plurality of stacked plates (2) between which circulate the fluid to be cooled and the fluid refrigerant, including upper (3) and lower support plates (4), and two fluid inlet (5) and fluid (6) holes refrigerant practiced on at least one of the support plates (3, 4), whose axes are directed according to one direction (Z) substantially perpendicular to the surface of the stacked plates (2). It is characterized by the fact that at least one of the inlet or outlet holes (6) of the refrigerant fluid is connected through bypass means (10) at least one second entry or exit hole (11) made in a wall side (3a) belonging to one of the support plates (3, 4), the axis of said at least one second hole (11) being directed according to a direction (Y) substantially parallel to the surface of the stacked plates (2) and perpendicular to the circulation (X) of the fluid to refrigerate.

Description

Intercambiador de calor de placas apiladas.Stacked plate heat exchanger.

La presente invención se refiere a un intercambiador de calor de placas apiladas.The present invention relates to a stacked plate heat exchanger.

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), intercambiadores de aceite, o intercoolers (Charge Air Coolers o CAC).The invention applies especially to all types of heat exchangers within the scope of the engine, especially applies to gas recirculation exchangers Exhaust of an engine (Exhaust Gas Recirculation Coolers or EGRC), oil exchangers, or intercoolers (Charge Air Coolers or CAC).

Antecedentes de la invenciónBackground of the invention

Un intercambiador de calor de placas apiladas consta de una serie de placas 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, constituyendo dos circuitos diferentes.A stacked plate heat exchanger It consists of a series of plates that constitute the surfaces of heat exchange, so that the exhaust gases and the refrigerant circulate between two plates, in alternating layers, constituting two different circuits.

Para mejorar el intercambio de calor de placas apiladas, así como la resistencia mecánica del intercambiador, las placas puede tener corrugaciones y/o medios perturbadores del gas, tales como aletas, dispuestas entre las placas que conducen el gas a refrigerar. Las corrugaciones mejoran la resistencia mecánica y ayudan a guiar el fluido refrigerante de modo que se extienda apropiadamente en la totalidad del primer circuito, favoreciendo así el intercambio de calor y mejorando la resistencia mecánica por presión de este circuito.To improve plate heat exchange stacked, as well as the mechanical resistance of the exchanger, the plates may have corrugations and / or gas disturbing means, such as fins, arranged between the plates that conduct the gas to refrigerate. Corrugations improve mechanical strength and help guide the cooling fluid so that it spreads properly in the entire first circuit, thus favoring heat exchange and improving mechanical resistance by Pressure of this circuit.

En los intercambiadores de calor de placas apiladas es necesario cerrar los dos circuitos. Usualmente, para la unión de las placas se emplea soldadura en horno.In plate heat exchangers stacked it is necessary to close the two circuits. Usually for the bonding of the plates is used welding in the oven.

La mayoría de diseños de intercambiadores de placas apiladas son del tipo que las placas apiladas no definen una forma regular en sus caras laterales, debido al proceso de unión de cada dos placas, y por tanto, normalmente los orificios de entrada y salida del circuito del líquido refrigerante están situados con sus ejes dirigidos según una dirección sensiblemente perpendicular a la superficie de las placas apiladas, es decir, están posicionados sobre una de las placas de soporte externas cuya superficie es lisa. Dichas placas de soporte superior e inferior presentan un grosor mayor que el de cada placa apilada.Most exchanger designs of stacked plates are of the type that stacked plates do not define a regular form on their side faces, due to the process of joining every two plates, and therefore, normally the entrance holes and coolant circuit outlet are located with their axes directed in a direction substantially perpendicular to the surface of stacked plates, that is, they are positioned on one of the external support plates whose surface is smooth. Said upper and lower support plates have a thickness greater than that of each stacked plate.

Cabe destacar que cuando el entorno motor y la posición del intercambiador obligan a tener la entrada o salida dispuestas en una cara lateral del conjunto de placas apiladas, no es posible llevar a cabo actualmente dicha disposición lateral en intercambiadores de placas apiladas debido a la citada superficie lateral irregular, pudiéndose no obstante realizar en intercambiadores de calor de haz de tubos paralelos, puesto que la carcasa que aloja a los tubos presenta sus paredes lisas. En consecuencia, para solventar este problema en intercambiadores de placas apiladas, es necesario utilizar tubos o partes adicionales estructuralmente muy complejos para proporcionar un intercambiador con acceso lateral para el líquido refrigerante.It should be noted that when the motor environment and the exchanger position force to have the input or output arranged on a side face of the stacked plate assembly, not it is possible to currently carry out said lateral arrangement in stacked plate exchangers due to said surface irregular side, however can be performed in parallel tube beam heat exchangers, since the housing that houses the tubes has its smooth walls. In Consequently, to solve this problem in exchangers stacked plates, it is necessary to use additional tubes or parts structurally very complex to provide an exchanger with lateral access for the coolant.

Descripción de la invenciónDescription of the invention

El objetivo del intercambiador de calor de placas apiladas de la presente invención es solventar los inconvenientes que presentan los intercambiadores de placas apiladas conocidos en la técnica, proporcionando un intercambiador de placas apiladas provisto de una entrada y/o salida del fluido refrigerante dispuestas en una cara lateral del conjunto de placas apiladas.The purpose of the heat exchanger of stacked plates of the present invention is to solve the disadvantages of stacked plate exchangers known in the art, providing a plate exchanger stacked provided with an inlet and / or outlet of the cooling fluid arranged on a side face of the set of stacked plates.

El intercambiador de calor de placas apiladas, objeto de la presente invención, es 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, incluyendo una placa de soporte superior y una placa de soporte inferior, y sendos orificios de entrada y salida del fluido refrigerante practicados en al menos una de las placas de soporte, cuyos ejes están dirigidos según una dirección sensiblemente perpendicular a la superficie de las placas apiladas, y se caracteriza por el hecho de que al menos uno de los orificios de entrada o salida del fluido refrigerante está conectado a través de unos medios de desvío a al menos un segundo orificio de entrada o salida practicado en una pared lateral perteneciente a una de las placas de soporte, estando el eje de dicho al menos un segundo orificio de entrada o salida dirigido según una dirección sensiblemente paralela a la superficie de las placas apiladas y perpendicular a la circulación del fluido a refrigerar.The stacked plate heat exchanger, object of the present invention, is of the type comprising a plurality of stacked plates between which the fluid circulates at refrigerate and the refrigerant fluid between two circuits independent defined by said plates, in alternating layers, including a top support plate and a support plate bottom, and two fluid inlet and outlet holes refrigerant practiced on at least one of the support plates, whose axes are directed according to a direction substantially perpendicular to the surface of the stacked plates, and it characterized by the fact that at least one of the holes of Inlet or outlet of the refrigerant fluid is connected through diverting means to at least a second inlet or exit practiced on a side wall belonging to one of the support plates, the axis of said being at least one second inlet or outlet hole directed according to one direction substantially parallel to the surface of the stacked plates and perpendicular to the circulation of the fluid to be cooled.

De este modo, el intercambiador de placas apiladas de la invención es adecuado en aquellos casos en que el entorno motor y la posición de intercambiador obligan a tener la entrada y/o salida del fluido refrigerante dispuestas en una cara lateral del conjunto de placas apiladas, sin necesidad de utilizar accesorios adicionales estructuralmente complejos como ocurría en el estado de la técnica, reduciéndose además los costes de producción.In this way, the plate exchanger stacked of the invention is suitable in those cases in which the motor environment and exchanger position force to have the inlet and / or outlet of the cooling fluid arranged on one side side of stacked plate assembly, no need to use additional structurally complex accessories as in the state of the art, also reducing the costs of production.

Preferentemente, los medios de desvío comprenden al menos un canal interno fabricado mediante estampación sobre una de las placas de soporte.Preferably, the diverting means comprise at least one internal channel manufactured by stamping on a of the support plates.

De acuerdo con una realización de la invención, uno de los orificios de entrada o salida tiene su eje dirigido según una dirección sensiblemente perpendicular a la superficie de las placas apiladas, mientras que el otro orificio de salida o entrada está comunicado mediante dichos medios de desvío con un segundo orificio de salida o entrada, cuyo eje está dirigido según una dirección sensiblemente paralela a la superficie de las placas apiladas y perpendicular a la circulación del fluido a refrigerar.According to an embodiment of the invention, one of the input or output holes has its axis directed according to a direction substantially perpendicular to the surface of the stacked plates, while the other exit or entry hole is communicated through said means of diversion with a second exit or entry hole, whose axis is directed according to a direction substantially parallel to the surface of the plates stacked and perpendicular to the fluid circulation a refrigerate.

De acuerdo con otra realización de la invención, ambos orificios de entrada y salida están comunicados mediante dichos medios de desvío con sendos segundos orificios de entrada y salida, estando los ejes de dichos segundos orificios dirigidos según una dirección sensiblemente paralela a la superficie de las placas apiladas y perpendicular a la circulación del fluido a refrigerar.According to another embodiment of the invention, both input and output holes are communicated by said diverting means with two second entry holes and output, the axes of said second holes being directed according to a direction substantially parallel to the surface of the plates stacked and perpendicular to the fluid circulation a refrigerate.

Ventajosamente, los orificios de entrada y salida del fluido refrigerante pueden estar asociados a la placa de soporte superior, o a la placa de soporte inferior, o a ambas placas.Advantageously, the entrance holes and coolant outlet may be associated with the plate upper support, or to the lower support plate, or both plates.

Preferentemente, el intercambiador comprende un conducto de entrada y un conducto de salida del circuito del fluido refrigerante, que pueden escogerse de entre conductos rectos, curvados, o derivaciones en T, entre otros.Preferably, the exchanger comprises a inlet duct and outlet duct of the fluid circuit refrigerant, which can be chosen from straight ducts, curved, or derivations in T, among others.

Breve descripción de los dibujosBrief description of the drawings

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 placas apiladas de la invención, en los cuales:In order to facilitate the description of how much It has been exposed above are attached some drawings in which, schematically and only by way of non-limiting example, represents a practical case of realization of the exchanger of stacked plates of the invention, in which:

la figura 1 es una vista en perspectiva del intercambiador de calor de placas apiladas de la invención;Figure 1 is a perspective view of the stacked plate heat exchanger of the invention;

la figura 2 es una sección transversal del intercambiador de la figura 1; yFigure 2 is a cross section of the exchanger of figure 1; Y

la figura 3 es una vista en perspectiva y en explosión de un intercambiador de calor de placas apiladas conocido en el estado de la técnica.Figure 3 is a perspective view and in explosion of a known stacked plate heat exchanger in the state of the art.

Descripción de una realización preferidaDescription of a preferred embodiment

Haciendo referencia a las figuras 1 y 2, el intercambiador de calor 1 de placas apiladas de tipo EGR de la presente invención, 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, incluyendo una placa de soporte superior 3 e inferior 4; sendos orificios de entrada 5 y salida 6 del fluido refrigerante practicados en la placa superior 3, cuyos ejes están dirigidos según una dirección Z sensiblemente perpendicular a la superficie de las placas apiladas 2; una entrada 7 y una salida 8 del gas a refrigerar dispuestas en la dirección de la línea de recirculación de los gases de escape; y medios de unión 9 de los extremos del conjunto de placas apiladas 2 con la línea de recirculación.Referring to figures 1 and 2, the heat exchanger 1 of stacked plates type EGR of the present invention, comprises a plurality of stacked plates 2 between which circulate the fluid to be cooled and the fluid refrigerant between two independent circuits defined by said 2 plates, in alternating layers, including a support plate upper 3 and lower 4; two input holes 5 and output 6 of the cooling fluid practiced in the upper plate 3, whose axes are directed according to a Z direction substantially perpendicular to the surface of the stacked plates 2; an entry 7 and an outlet 8 of the gas to be cooled arranged in the direction of the exhaust gas recirculation line; and joining means 9 of the ends of the stacked plate assembly 2 with the line of recirculation.

En la figura 3 se muestra un intercambiador de calor 1' conocido en el estado de la técnica, que presenta ambos orificios de entrada 5 y salida 6 del fluido refrigerante conectados directamente a sendos conductos 5a, 6a del circuito del fluido refrigerante. Este tipo intercambiador conocido no puede ser utilizado cuando el entorno motor y la posición del intercambiador obligan a tener la entrada o salida del fluido refrigerante dispuestas en una cara lateral del conjunto de placas apiladas.A heat exchanger is shown in figure 3 1 'heat known in the state of the art, which presents both inlets 5 and outlet 6 of the refrigerant fluid connected directly to two ducts 5a, 6a of the fluid circuit refrigerant. This type known exchanger cannot be used when the engine environment and exchanger position force to have the entrance or exit of the refrigerant fluid arranged on a side face of the set of stacked plates.

Sin embargo, el intercambiador de calor l de la presente invención, gracias a sus características estructurales, permite tener la conexión de la entrada y/o salida del circuito del fluido refrigerante en una cara lateral del conjunto de placas apiladas, como se describirá a continuación.However, the heat exchanger l of the present invention, thanks to its structural characteristics, allows to have the connection of the input and / or output of the circuit of the coolant on one side of the plate assembly stacked, as will be described below.

Tal como puede observarse en la figura 2, las placas de soporte superior 3 e inferior 4 se extienden según una cara lateral 3a, 4a que cubre total o parcialmente la altura del conjunto de placas apiladas. En el ejemplo representado, la cubrición de las caras laterales es total.As can be seen in Figure 2, the upper support plates 3 and lower 4 extend according to a side face 3a, 4a that totally or partially covers the height of the set of stacked plates. In the example shown, the Covering of the side faces is total.

El orificio de entrada 5 practicado en la parte superior de la placa superior 3 tiene su eje dirigido según una dirección Z sensiblemente perpendicular a la superficie de las placas apiladas 2, y está directamente conectado al conducto de entrada 5a del circuito del fluido refrigerante; mientras que el orificio de salida 6 está comunicado mediante unos medios de desvío 10 con un segundo orificio de salida 11, cuyo eje está dirigido según una dirección Y sensiblemente paralela a la superficie de las placas apiladas 2 y perpendicular a la circulación X del fluido a refrigerar, estando dicho segundo orificio de salida 11 conectado a un conducto de entrada 11a del circuito del fluido refrigerante.The entrance hole 5 practiced in the part upper of the upper plate 3 has its axis directed according to a Z direction substantially perpendicular to the surface of the stacked plates 2, and is directly connected to the conduit of 5th inlet of the refrigerant fluid circuit; Meanwhile he exit hole 6 is connected by means of diversion 10 with a second exit hole 11, whose axis is directed according to a direction Y substantially parallel to the surface of the stacked plates 2 and perpendicular to the X circulation of the fluid a cooling, said second outlet hole 11 being connected to an inlet conduit 11a of the refrigerant fluid circuit.

Los medios de desvío comprenden un canal interno 10 estampado en la placa superior 3, discurriendo dicho canal 10 desde su cara superior hasta su cara lateral 3a, tal como puede apreciarse en la figura 2.The diverting means comprise an internal channel 10 stamped on the top plate 3, said channel 10 running from your upper face to your lateral face 3a, as you can can be seen in figure 2.

Aunque en esta realización se ha descrito que la entrada de fluido refrigerante está dispuesta sobre una placa de soporte y que la salida del fluido refrigerante está dispuesta lateralmente, es evidente para un experto en la materia que puede darse el caso inverso, donde la salida estaría dispuesta sobre la placa de soporte y la entrada estaría dispuesta lateralmente.Although in this embodiment it has been described that the coolant fluid inlet is arranged on a plate support and that the coolant outlet is arranged laterally, it is evident to a person skilled in the art that can in the reverse case, where the exit would be arranged on the support plate and the entrance would be arranged laterally.

Por otra parte, también puede considerarse otra realización en la que tanto la entrada 5 como la salida 6 estén desviadas hacia la cara lateral 3a del conjunto de placas apiladas mediante sendos canales interiores.On the other hand, it can also be considered another embodiment in which both input 5 and output 6 are diverted to the side face 3a of the stacked plate assembly through two internal channels.

Por tanto, el intercambiador de placas apiladas de la invención es adecuado en aquellos casos en que el entorno motor y la posición del intercambiador obligan a tener la entrada y/o salida del fluido refrigerante dispuestas en una cara lateral del conjunto de placas apiladas, y cuando no es posible girar dicho intercambiador para alcanzar dichos accesos del fluido refrigerante.Therefore, the stacked plate exchanger of the invention is suitable in those cases in which the environment engine and exchanger position force to have the input and / or cooling fluid outlet arranged on a side face of the set of stacked plates, and when it is not possible to turn said exchanger to reach said fluid ports refrigerant.

Claims (6)

1. Intercambiador de calor (1) de placas apiladas, 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, incluyendo una placa de soporte superior (3) y una placa de soporte inferior (4), y sendos orificios de entrada (5) y salida (6) del fluido refrigerante practicados en al menos una de las placas de soporte (3, 4), cuyos ejes están dirigidos según una dirección (Z) sensiblemente perpendicular a la superficie de las placas apiladas (2), caracterizado por el hecho de que al menos uno de los orificios de entrada o salida (6) del fluido refrigerante está conectado a través de unos medios de desvío (10) a al menos un segundo orificio de entrada o salida (11) practicado en una pared lateral (3a) perteneciente a una de las placas de soporte (3, 4), estando el eje de dicho al menos un segundo orificio de entrada o salida (11) dirigido según una dirección (Y) sensiblemente paralela a la superficie de las placas apiladas (2) y perpendicular a la circulación (X) del fluido a refrigerar.1. Stacked plate heat exchanger (1), comprising a plurality of stacked plates (2) between which the fluid to be cooled and the cooling fluid circulate between two independent circuits defined by said plates (2), in alternating layers, including an upper support plate (3) and a lower support plate (4), and two inlet (5) and outlet (6) holes of the cooling fluid made in at least one of the support plates (3, 4) , whose axes are directed in a direction (Z) substantially perpendicular to the surface of the stacked plates (2), characterized by the fact that at least one of the inlet or outlet holes (6) of the refrigerant fluid is connected through from diverting means (10) to at least a second inlet or outlet opening (11) made in a side wall (3a) belonging to one of the support plates (3, 4), the axis of said being at least a second inlet or outlet port (11) d Irrigated in a direction (Y) substantially parallel to the surface of the stacked plates (2) and perpendicular to the circulation (X) of the fluid to be cooled. 2. Intercambiador (1), según la reivindicación 1, caracterizado por el hecho de que los medios de desvío comprenden al menos un canal interno (10) fabricado mediante estampación sobre una de las placas de soporte (3,4).2. Exchanger (1) according to claim 1, characterized in that the diverting means comprise at least one internal channel (10) manufactured by stamping on one of the support plates (3,4). 3. Intercambiador (1), según la reivindicación 1 o 2, caracterizado por el hecho de que uno de los orificios de entrada (5) o salida tiene su eje dirigido según una dirección (Z) sensiblemente perpendicular a la superficie de las placas apiladas (2), mientras que el otro orificio de salida (6) o entrada está comunicado mediante dichos medios de desvío (10) con un segundo orificio de salida (11) o entrada, cuyo eje está dirigido según una dirección (Y) sensiblemente paralela a la superficie de las placas apiladas (2) y perpendicular a la circulación (X) del fluido a refrigerar.3. Exchanger (1) according to claim 1 or 2, characterized in that one of the inlet (5) or outlet orifices has its axis directed in a direction (Z) substantially perpendicular to the surface of the stacked plates (2), while the other exit orifice (6) or inlet is communicated by said diverting means (10) with a second exit orifice (11) or inlet, whose axis is directed in a substantially parallel direction (Y) to the surface of the stacked plates (2) and perpendicular to the circulation (X) of the fluid to be cooled. 4. Intercambiador (1), según la reivindicación 1 o 2, caracterizado por el hecho de que ambos orificios de entrada (5) y salida (6) están comunicados mediante dichos medios de desvío con sendos segundos orificios de entrada y salida, estando los ejes de dichos segundos orificios dirigidos según una dirección (Y) sensiblemente paralela a la superficie de las placas apiladas (2) y perpendicular a la circulación (X) del fluido a refrigerar.4. Exchanger (1) according to claim 1 or 2, characterized in that both inlet (5) and outlet (6) holes are communicated by said diverting means with two second inlet and outlet holes, the two being axes of said second holes directed in a direction (Y) substantially parallel to the surface of the stacked plates (2) and perpendicular to the circulation (X) of the fluid to be cooled. 5. Intercambiador (1), según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado por el hecho de que los orificios de entrada (5) y salida (6) del fluido refrigerante están asociados a la placa de soporte superior (3), o a la placa de soporte inferior (4), o a ambas placas.5. Exchanger (1), according to any of the preceding claims, characterized in that the inlet (5) and outlet (6) holes of the cooling fluid are associated with the upper support plate (3), or the plate bottom support (4), or both plates. 6. Intercambiador (1), según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado por el hecho de que comprende un conducto de entrada (5a) y un conducto de salida (11a) del circuito del fluido refrigerante, que pueden escogerse de entre conductos rectos, curvados, o derivaciones en T, entre otros.6. Exchanger (1), according to any of the preceding claims, characterized in that it comprises an inlet duct (5a) and an outlet duct (11a) of the refrigerant fluid circuit, which can be chosen from between straight ducts, curved, or derivations in T, among others.
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