ES3058265T3 - Heat exchange device with outer plates having at least one recess, air conditioning system and vehicle - Google Patents

Heat exchange device with outer plates having at least one recess, air conditioning system and vehicle

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ES3058265T3
ES3058265T3 ES23170923T ES23170923T ES3058265T3 ES 3058265 T3 ES3058265 T3 ES 3058265T3 ES 23170923 T ES23170923 T ES 23170923T ES 23170923 T ES23170923 T ES 23170923T ES 3058265 T3 ES3058265 T3 ES 3058265T3
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Florian Bonnivard
Grégoire Hanss
Antony Serieye
Vincent Letellier
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Liebherr Aerospace Toulouse SAS
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Abstract

La invención se refiere a un dispositivo de intercambio de calor que comprende: - una cámara de circulación delimitada por dos placas externas (14), - una primera entrada y una primera salida de un primer fluido de transferencia de calor, - una segunda entrada y una segunda salida de un segundo fluido de transferencia de calor, - un bloque intercambiador de calor de placas dispuesto en la cámara de circulación en comunicación fluida con las entradas y salidas para permitir la circulación del primer y el segundo fluido en y a través de este bloque intercambiador de calor y la transferencia de calor entre ellos, caracterizado porque cada placa externa (14) tiene al menos un rebaje (20). La invención se refiere a un sistema de aire acondicionado y a una aeronave que comprende dicho dispositivo de intercambio de calor. (Traducción automática con Google Translate, sin valor legal)

Description

[0001] DESCRIPCIÓN
[0002] Dispositivo de intercambio térmico que comprende placas externas que presentan al menos un rebaje, sistema de aire acondicionado y vehículo
[0003] Campo técnico de la invención
[0004] La invención se refiere a un dispositivo de intercambio térmico, en particular, un intercambiador de calor para una aeronave, que comprende placas externas que presentan al menos un rebaje.
[0005] La invención se refiere, en particular, a un dispositivo de intercambio térmico de placas, circulando dos fluidos caloportadores diferentes entre dichas placas a fin de enfriar o calentar un primer fluido con ayuda de un segundo fluido, estando los dos fluidos separados entre sí por placas en contacto con las cuales se produce dicho intercambio térmico.
[0006] Los intercambiadores de calor de placas integrados en vehículos atmosféricos son susceptibles de estar sometidos a importantes gradientes de temperatura durante sus ciclos de funcionamiento. Esto es particularmente cierto, por ejemplo, en el caso de un intercambiador de calor destinado a enfriar el aire de purga ("bleed" en inglés) a alta presión, tomado de un motor de propulsión de aeronave o de un grupo de potencia auxiliar (comúnmente denominado "APU"). Cuando un intercambiador de calor empieza a funcionar y se le suministra aire de "purga", la temperatura de los elementos internos del bloque intercambiador (también denominado "haz") aumenta más rápidamente que la de los elementos adyacentes del bloque intercambiador y su periferia. Esto da lugar a gradientes de temperatura que provocan tensiones mecánicas y, en consecuencia, posibles deformaciones de los elementos del intercambiador (rotación de las barras de cierre del bloque intercambiador, por ejemplo). Dichas deformaciones pueden llegar a provocar la ruptura de determinados elementos, materializándose en grietas o en la rotura de ciertas piezas soldadas. Estos fenómenos pueden provocar fugas de fluido en el interior del intercambiador de calor, o incluso fuera del mismo.
[0007] Antecedentes de la técnica
[0008] Para combatir las consecuencias de los gradientes de temperatura en los dispositivos de intercambio térmico de vehículos atmosféricos, y en particular de aeronaves, es conocido aumentar el grosor de los elementos del bloque intercambiador más susceptibles de romperse y dar lugar a fugas de fluido. Un dispositivo de intercambio térmico según el preámbulo de la reivindicación 1 se presenta en el documento US 6267176 B1.
[0009] Un dispositivo de este tipo no permite aumentar satisfactoriamente la resistencia termomecánica de un dispositivo de intercambio térmico con gradientes de temperatura.
[0010] Esta solución contribuye a un aumento significativo de la masa del intercambiador y no es deseable, ni suficientemente eficaz en la práctica.
[0011] El objetivo de la invención es, por lo tanto, proporcionar un dispositivo de intercambio térmico que permita paliar estos inconvenientes.
[0012] Objetivos de la invención
[0013] La invención tiene como objetivo proporcionar un dispositivo de intercambio térmico que presente muy baja sensibilidad a los gradientes de temperatura.
[0014] En particular, la invención tiene como objetivo proporcionar un dispositivo de intercambio térmico que presente una excelente cohesión estructural que sea estable a lo largo del tiempo.
[0015] La invención tiene, igualmente, como objetivo proporcionar un dispositivo de intercambio térmico que presente una eficacia excelente.
[0016] Exposición de la invención
[0017] Para ello, la invención se refiere a un dispositivo de intercambio térmico que comprende:
[0018] - un recinto de circulación delimitado por al menos dos placas externas,
[0019] - una primera entrada de un primer fluido caloportador en el recinto de circulación,
[0020] - una primera salida de dicho primer fluido caloportador fuera del recinto de circulación,
[0021] - una segunda entrada de un segundo fluido caloportador en el recinto de circulación,
[0022] - una segunda salida de dicho segundo fluido caloportador fuera del recinto de circulación,
[0023] - un bloque intercambiador de placas dispuesto en el recinto de circulación de manera que esté en comunicación de fluido con las entradas y salidas para permitir la circulación del primer fluido caloportador y del segundo fluido caloportador en y a través de este bloque intercambiador y la transferencia de calorías entre ellos, - comprendiendo dicho bloque intercambiador una pluralidad de placas internas dispuestas sustancialmente paralelamente unas con respecto a otras,
[0024] caracterizado por que cada placa externa presenta al menos un rebaje.
[0025] De este modo, cada rebaje previsto en dichas placas externas permite facilitar la conducción de calor desde el interior del bloque intercambiador hacia el exterior del mismo a través de las zonas de estos rebajes. Por lo tanto, un dispositivo de intercambio térmico según la invención permite limitar las diferencias de temperatura dentro de dicho dispositivo de intercambio térmico y las tensiones resultantes de las mismas. El resultado es una mayor resistencia mecánica a las condiciones termomecánicas. Esto permite, de este modo, evitar la rotura de determinadas piezas del haz de un dispositivo de intercambio de calor.
[0026] En todo el texto, se entiende por "placa externa" cualquier placa que presente al menos una cara principal que no esté en contacto con el primer fluido caloportador y el segundo fluido caloportador que circulan en el interior del bloque intercambiador, en dicho recinto de circulación.
[0027] Además, se entiende por "rebaje" en cada placa externa, cualquier rebaje, al menos parcial, en el grosor de dicha placa (por ejemplo, una reducción de grosor o un adelgazamiento), así como cualquier abertura u orificio pasante en el grosor de dicha placa externa. Según la invención, al menos una placa interna de dicho bloque intercambiador está unida a cada placa externa para impedir cualquier fuga del primer fluido caloportador y/o del segundo fluido caloportador a través de dicho rebaje.
[0028] Ventajosamente y según la invención, cada placa externa presenta al menos una abertura pasante (según su grosor). Ventajosamente y según la invención, un dispositivo de intercambio térmico según la invención comprende además una pluralidad de elementos sobresalientes configurados para poder estar en contacto con dicho primer fluido caloportador y/o dicho segundo fluido caloportador en la superficie de un componente de dicho dispositivo de intercambio de calor. En particular, ventajosamente y según la invención, cada elemento sobresaliente está formado por al menos un material que presenta una conductividad térmica y una capacidad calorífica volumétrica al menos iguales a la conductividad térmica y la capacidad calorífica volumétrica del material que forma dichas placas internas del bloque intercambiador.
[0029] Ventajosamente y según la invención, un dispositivo de intercambio térmico según la invención comprende además al menos un borde de haz dispuesto para formar al menos un canto del bloque intercambiador, presentando cada borde de haz una pluralidad de elementos sobresalientes, estando configurados dichos elementos sobresalientes para poder estar en contacto con al menos uno de dichos primer fluido caloportador y dicho segundo fluido caloportador (es decir, en contacto con dicho primer fluido caloportador y/o dicho segundo fluido caloportador). Según un modo de realización particularmente ventajoso, dichos elementos sobresalientes están configurados para poder estar en contacto con dicho segundo fluido caloportador, antes de dicha segunda entrada del recinto de circulación o después de dicha segunda salida del recinto de circulación. De este modo, cada elemento sobresaliente previsto en cada borde de haz permite aumentar localmente la temperatura de las zonas en las que están previstos dichos elementos sobresalientes. Ventajosamente y según la invención, dichos elementos sobresalientes también pueden estar previstos en cada placa externa, estando configurados dichos elementos sobresalientes para poder estar en contacto con dicho primer fluido caloportador y/o dicho segundo fluido caloportador.
[0030] Ventajosamente y según la invención, cada borde de haz presenta al menos un rebaje. De este modo, como alternativa o en combinación con la presencia de elementos sobresalientes, un dispositivo que comprende al menos un borde de haz dispuesto para formar al menos un canto del bloque intercambiador, presentando cada borde de haz al menos un rebaje.
[0031] Ventajosamente y según la invención, cada borde de haz está dispuesto para formar al menos un canto del bloque intercambiador, extendiéndose dicho canto según una dirección ortogonal a dichas placas externas.
[0032] El segundo fluido caloportador puede corresponder al fluido cuya temperatura es mayor que la temperatura del primer fluido caloportador, o viceversa. De este modo, ventajosamente y según la invención, el segundo fluido caloportador corresponde al fluido caloportador cuya temperatura es superior a la temperatura del primer fluido caloportador. En otras palabras, el primer fluido caloportador puede denominarse fluido "frío" y el segundo fluido caloportador puede denominarse fluido "caliente".
[0033] Ventajosamente y según la invención, cada borde de haz se extiende entre dos extremos longitudinales, estando dispuestos dichos elementos sobresalientes en porciones de extremo de cada borde de haz. Dichos elementos sobresalientes se presentan en forma de protuberancias que se extienden a partir de una porción de superficie de una porción de extremo de dicho borde de haz y que pueden tener diversas formas geométricas. Estos elementos sobresalientes pueden presentarse, por ejemplo, en forma de aletas, de nervaduras, de lengüetas, de tacos, de espigas, de dientes o incluso de tetones.
[0034] Ventajosamente y según la invención, un dispositivo de intercambio térmico según la invención comprende además al menos una caja, denominada caja de alimentación, que forma una pared periférica sólida entre un orificio y dicho recinto de circulación, comprendiendo cada caja de alimentación una superficie interna que presenta una pluralidad de elementos sobresalientes, estando configurados dichos elementos sobresalientes para poder estar en contacto con dicho primer fluido caloportador y/o dicho segundo fluido caloportador.
[0035] Ventajosamente y según la invención, dichos elementos sobresalientes se presentan, al menos en parte, en forma de nervaduras.
[0036] Ventajosamente y según la invención, dichos elementos sobresalientes se presentan, al menos en parte, en forma de espigas.
[0037] Ventajosamente y según la invención, dichos elementos sobresalientes se presentan, al menos en parte, en forma de porciones de conductos.
[0038] Ventajosamente y según la invención, dichos elementos sobresalientes de un borde de haz y dicho borde de haz están formados en una misma pieza. De este modo, también pueden estar formados por un mismo material. Los elementos sobresalientes también pueden fijarse mediante soldadura blanda o soldadura fuerte, por ejemplo, a dicho borde de haz.
[0039] Ventajosamente y según la invención, una placa interna, denominada placa espaciadora, se pone en contacto con cada placa externa, entre las placas internas del bloque intercambiador y dicha placa externa. De este modo, el fluido caloportador que circula por la primera o la última capa del bloque intercambiador en contacto con dichas placas externas no escapa a través de cada rebaje de dichas placas externas.
[0040] El espacio entre cada una de dichas placas internas del bloque intercambiador, que forma capas internas, puede dejarse libres o, al menos en parte, equiparse con guías de flujo. Ventajosamente y según la invención, un dispositivo de intercambio térmico según la invención comprende además al menos una guía de flujo dispuesta entre cada placa interna de dicho bloque intercambiador, estando adaptada cada guía de flujo para formar una pluralidad de canales sustancialmente paralelos entre sí. Ventajosamente y según la invención, cada capa interna está provista de al menos una guía de flujo adaptada para formar una pluralidad de canales sustancialmente paralelos entre sí.
[0041] Ventajosamente y según la invención, cada guía de flujo está formada por una pluralidad de tramos sucesivos, cada uno de los cuales presenta un perfil dentado, a fin de formar paredes de guiado y zonas de contacto superficial con las placas. Se trata, por ejemplo, de guías de flujo desplazadas ("offset" en inglés) en las que dos tramos sucesivos están desplazados lateralmente, de modo que las paredes de guiado de un tramo situado directamente adyacente a otro tramo estén desplazadas lateralmente (según una dirección paralela a las placas externas del bloque intercambiador) con respecto a las paredes de guiado de este último.
[0042] Cada guía de flujo puede conectarse a las placas internas mediante soldadura fuerte o blanda, por ejemplo. Cada guía de flujo puede conectarse a las placas externas mediante una pluralidad de contactos superficiales. Más particularmente, las zonas (externas e internas) de contacto de cada guía de flujo están ventajosamente soldadas a las caras interiores de una placa interna y de la primera o segunda placa interna (placas de extremo).
[0043] El uso de tales guías de flujo entre las placas internas del bloque intercambiador de calor es opcional, pero permite mejorar la eficacia del intercambio térmico. También pueden utilizarse placas internas con acanaladuras.
[0044] Ventajosamente y según la invención, el dispositivo de intercambio térmico según la invención comprende:
[0045] - un primer paso, denominado paso del primer fluido caloportador, que permite la circulación de un flujo del primer fluido caloportador dentro del recinto de circulación entre la primera entrada y la primera salida, y
[0046] - un segundo paso, denominado paso del segundo fluido caloportador, que permite la circulación de un flujo del segundo fluido caloportador dentro del recinto de circulación entre la segunda entrada y la segunda salida. Ventajosamente y según la invención, dicho bloque intercambiador está adaptado para permitir la circulación de un primer flujo de fluido caloportador dentro de dicho recinto de circulación según una dirección, denominada dirección principal de circulación del primer fluido, entre la primera entrada y la primera salida.
[0047] Un dispositivo de intercambio térmico según la invención puede ser de flujo cruzado o incluso a contracorriente. Ventajosamente y según la invención, la trayectoria del primer flujo de fluido caloportador y la trayectoria del segundo flujo de fluido caloportador dentro del bloque intercambiador pueden ser, cada una, sustancialmente rectas. Ventajosamente y según la invención, dicho dispositivo de intercambio térmico se denomina de flujos cruzados. El dispositivo de intercambio térmico según la invención está adaptado para permitir la circulación del segundo fluido caloportador por el paso del segundo fluido caloportador, según una dirección, denominada dirección de circulación del segundo fluido, ortogonal a la dirección principal de circulación del primer fluido.
[0048] Por supuesto, también puede utilizarse cualquier otro tipo de bloque intercambiador de placas, por ejemplo, en el que el flujo de uno y/u otro del primer o segundo fluido caloportador siga una trayectoria en forma de U o de S.
[0049] Ventajosamente y según la invención, el primer fluido caloportador y el segundo fluido caloportador circulan por los espacios entre las placas internas, que están cerradas lateralmente por barras (o varillas) de cierre.
[0050] Ventajosamente y según la invención, el recinto de circulación presenta una periferia cerrada que es estanca a los fluidos caloportadores (al menos durante el funcionamiento y sin tener en cuenta las entradas y salidas para el primer fluido caloportador y para el segundo fluido caloportador).
[0051] Ventajosamente y según la invención, cada fluido caloportador puede estar en forma líquida o gaseosa. En particular, el estado del primer fluido caloportador puede ser igual o diferente del estado del segundo fluido caloportador. Ventajosamente y según la invención, el primer fluido caloportador y el segundo fluido caloportador están en forma gaseosa.
[0052] Ventajosamente y según la invención, la primera entrada presenta una boca de entrada del primer fluido caloportador en el recinto de circulación. Ventajosamente y según la invención, la primera salida presenta una boca de salida del primer fluido caloportador fuera del recinto de circulación. En una variante particularmente ventajosa y según la invención, cada boca presenta un único orificio que forma una entrada o una salida, una abertura hacia el recinto de circulación y/o hacia el bloque intercambiador de placas, y una pared maciza periférica entre este orificio y esta abertura. Cada orificio de cada boca de salida puede conectarse a una tubería de admisión o de evacuación del primer fluido caloportador.
[0053] El dispositivo de intercambio térmico según la invención puede estar hecho de al menos un material seleccionado de entre materiales metálicos, materiales compuestos, materiales poliméricos, materiales cerámicos, en particular grafito, vidrio... En particular, en un modo de realización particularmente ventajoso de un dispositivo de intercambio térmico según la invención, las placas externas e internas del bloque intercambiador son de material metálico, concretamente de al menos un material seleccionado del grupo formado por aceros, cobre, aluminio, aleaciones metálicas (concretamente, superaleaciones) y mezclas de los mismos. En particular, los bordes de haz y sus elementos sobresalientes están formados por al menos un material conductor del calor, es decir, que presenta una conductancia térmica suficiente.
[0054] La invención también abarca sistema de aire acondicionado que comprende al menos un dispositivo de intercambio térmico según la invención. Concretamente, puede tratarse de un intercambiador de flujo cruzado sin contacto. La invención también abarca un vehículo, concretamente una aeronave, que comprende al menos un sistema de aire acondicionado según la invención.
[0055] La invención también se refiere a un dispositivo de intercambio térmico, a un sistema de aire acondicionado y a un vehículo que comprende al menos un sistema de aire acondicionado de este tipo, caracterizados, en combinación, por todas o algunas de las características mencionadas anteriormente o a continuación.
[0056] Lista de figuras
[0057] Otros objetivos, características y ventajas de la invención se pondrán de manifiesto con la lectura de la siguiente descripción aportada únicamente a título no limitativo y que hace referencia a las figuras adjuntas, en las que:
[0058] La [Fig.1] es una vista esquemática en perspectiva de un dispositivo de intercambio térmico según la invención, La [Fig.2] es una vista esquemática en perspectiva de un bloque intercambiador de un dispositivo de intercambio térmico según la invención,
[0059] La [Fig.3] es una vista esquemática en perspectiva de una porción de un dispositivo de intercambio térmico según la invención,
[0060] La [Fig.4] es una vista esquemática en perspectiva de una porción de un dispositivo de intercambio térmico según la invención,
[0061] La [Fig.5] es una vista esquemática en perspectiva de una porción de una caja de alimentación de un dispositivo de intercambio térmico según la invención,
[0062] La [Fig.6] es una vista esquemática en perspectiva de una porción de una caja de alimentación de un dispositivo de intercambio térmico según la invención,
[0063] La [Fig.7] es una vista esquemática en perspectiva de un borde de haz de un dispositivo de intercambio térmico según un primer modo de realización de la invención,
[0064] La [Fig. 8] es una vista esquemática en perspectiva de un detalle de un borde de haz de un dispositivo de intercambio térmico según la primera realización de la invención,
[0065] La [Fig. 9] es una vista esquemática en perspectiva de un detalle de un borde de haz de un dispositivo de intercambio térmico según un segundo modo de realización de la invención.
[0066] Descripción detallada de un modo de realización de la invención
[0067] En las figuras, las escalas y las proporciones no se han respectado estrictamente, a efectos de ilustración y de claridad. Además, los elementos idénticos, similares o análogos se designan con las mismas referencias en todas las figuras. La figura 1 ilustra esquemáticamente un dispositivo de intercambio térmico según un primer modo de realización de la invención.
[0068] La figura 2 ilustra esquemáticamente un bloque intercambiador 12 de un dispositivo de intercambio térmico según el primer modo de realización de la invención representado en la figura 1.
[0069] Dicho dispositivo de intercambio térmico comprende un recinto de circulación delimitado por dos placas externas 14 y 16, comprendiendo el bloque intercambiador placas internas 13, 15, 18 dispuestas sustancialmente paralelamente unas con respecto a otras entre las placas externas 14, 16.
[0070] El dispositivo de intercambio térmico comprende una primera entrada 4 y una primera salida 6 de un primer fluido caloportador en el recinto de circulación, así como una segunda entrada 8 y una segunda salida 10 de un segundo fluido caloportador en el recinto de circulación.
[0071] El bloque intercambiador 12 de placas permite, por lo tanto, que el primer fluido caloportador y el segundo fluido caloportador circulen en y a través de este bloque intercambiador y la transferencia de calorías entre ellos.
[0072] El primer fluido caloportador, denominado fluido "frío", circula por zonas de circulación del primer fluido caloportador según una dirección principal de circulación del primer fluido entre la primera entrada 4 y la primera salida 6. El segundo fluido caloportador, conocido como fluido "caliente", circula por las zonas de circulación del segundo fluido caloportador, distintas de las zonas de circulación del primer fluido caloportador, entre la segunda entrada 8 y la segunda salida 10.
[0073] Como se puede ver en las figuras 1 y 2, la placa externa 14 presenta al menos un rebaje 20. En el modo de realización ilustrado, la placa externa 14 presenta cuatro rebajes 20, incluidas tres aberturas de forma oblonga. Cada rebaje 20 es una abertura pasante localizada en el grosor de la placa externa. Las aberturas (o luces) están previstas para que no se extiendan hasta los bordes y esquinas de las placas externas. Las aberturas están localizadas preferentemente en una zona sustancialmente central de cada placa. Como se puede ver en la figura 1, una placa interna del bloque intercambiador está unida a cada placa externa 14, 16 (en el lado interior del bloque intercambiador), impidiendo cualquier fuga del primer fluido caloportador o del segundo fluido caloportador a través de las aberturas. Cada placa interna presenta un grosor inferior al grosor de una placa externa. De este modo, el calor procedente del interior del bloque intercambiador puede ser evacuado a través de cada rebaje 20 hacia el exterior del bloque intercambiador, estando formada cada abertura en una porción central de cada placa externa, que no comprende los bordes de cada placa externa, no estando ninguna abertura directamente adyacente a los bordes de las placas externas. Esto permite limitar las diferencias de temperatura dentro de dicho dispositivo de intercambio térmico y las tensiones resultantes. El dispositivo de intercambio térmico comprende además cuatro bordes de haz 80, estando dispuesto cada borde de haz 80 para formar un canto del bloque intercambiador. Como se puede ver en la figura 1, el borde de haz 80 comprende un rebaje 82, 83 en cada cara principal visible desde el exterior del dispositivo de intercambio térmico, del mismo modo que los rebajes 20 dispuestos en la placa externa 14 del bloque intercambiador 12. Cada rebaje 82, 83 permite facilitar la conducción de calor desde el interior del bloque intercambiador hacia el exterior del mismo a través de las zonas de estos rebajes a través del grosor de las paredes del borde de haz 80.
[0074] El dispositivo de intercambio térmico representado en la figura 1 también comprende:
[0075] - una primera caja de alimentación 23 que forma una pared periférica sólida entre un orificio 24, que forma una boca de entrada para el primer fluido caloportador, y la primera entrada 4 del bloque intercambiador 12,
[0076] - una segunda caja de alimentación 26 que forma una pared periférica sólida entre un orificio 26, que forma una boca de salida para el primer fluido caloportador, y la primera salida 6 del bloque intercambiador 12,
[0077] - una tercera caja de alimentación 27 que forma una pared periférica sólida entre un orificio 28, que forma una boca de entrada para el segundo fluido caloportador, y la segunda entrada 8 del bloque intercambiador 12,
[0078] - una cuarta caja de alimentación 22 que forma una pared periférica sólida entre un orificio, que forma una boca de salida para el segundo fluido caloportador, y la segunda salida 10 del bloque intercambiador 12.
[0079] Cada orificio de cada boca puede conectarse además a un conducto de llegada o de evacuación del primer fluido caloportador o del segundo fluido caloportador.
[0080] En diversas superficies de los componentes del dispositivo de intercambio térmico pueden disponerse elementos sobresalientes que formen insertos, de modo que estén en contacto con el primer fluido caloportador (preferentemente a su salida, es decir, después de haber sido calentado por el segundo fluido caloportador) o del segundo fluido caloportador (a la entrada y/o a la salida del recinto de circulación del bloque intercambiador 12). Estos elementos sobresalientes almacenan el calor del fluido caloportador con el que están en contacto y favorecen el aumento de la temperatura de los elementos adyacentes o periféricos del bloque intercambiador, lo que también contribuye a reducir los gradientes de temperatura experimentados por el bloque intercambiador. Dichos elementos sobresalientes pueden estar previstos, por ejemplo, en los bordes de haz y/o en el interior de las cajas de alimentación.
[0081] Como se puede ver en la figura 3, la superficie del borde de haz 80 situada en contacto con el segundo fluido caloportador (en la entrada "caliente" 8) está provista de elementos sobresalientes 88 que forman nervaduras oblicuas. Como se puede ver en la figura 4, la superficie del borde de haz 80 situada en contacto con el primer fluido caloportador (en la salida "fría" 6) está provista de elementos sobresalientes 89 (en forma de V invertida).
[0082] La figura 5 representa la caja de alimentación 27 del dispositivo de intercambio térmico, una porción de cuya superficie interna 30 está provista de espigas 110, que se presentan aquí en forma de seis filas de espigas 110, cada una de las cuales comprende entre 20 y 25 espigas de un borde a otro de la caja de alimentación 27.
[0083] La figura 6 representa la caja de alimentación 22 del dispositivo de intercambio térmico, una porción de cuya superficie interna 32 está provista de tres nervaduras 120 sustancialmente paralelas entre sí.
[0084] Los elementos sobresalientes 88, 89 en contacto con el primer fluido caloportador (en su salida 6) y el segundo fluido caloportador (fluido "caliente") almacenan el calor de este fluido y favorecen y aceleran de este modo el aumento de temperatura de los elementos adyacentes o periféricos del bloque intercambiador.
[0085] Las figuras 7 a 9 representan otros dos diseños posibles para los bordes de haz 90, 100. Cada borde de haz representado en las figuras 7 a 9, presenta elementos sobresalientes 92, 102 configurados para poder estar en contacto con el primer o segundo fluido caloportador. Esto permite que los elementos sobresalientes 92, 102 en contacto con el segundo fluido caloportador (fluido "caliente") almacenen el calor de este fluido y favorezcan y aceleren de este modo el aumento de temperatura de los elementos adyacentes o periféricos del bloque intercambiador. De este modo, los elementos sobresalientes 92, 102 permiten recuperar calor por convección y transportarlo por conducción a las piezas adyacentes cuya temperatura es inferior a la de dichos elementos sobresalientes.
[0086] Los elementos sobresalientes 92, 102 están dispuestos en las porciones de extremo de cada borde de haz 90, 100, estando prevista una zona plana, desprovista de dichos elementos sobresalientes, entre estas dos porciones de extremo.
[0087] En los modos de realización representados en las figuras 7 a 9, cada borde de haz 90, 100 presenta una forma de una perfil rectilíneo que presenta una sección transversal en forma de T (no simétrica aquí). Los elementos sobresalientes 92, 102 pueden estar dispuestos en la misma superficie de cada borde de haz en forma de T 90, 100. En los modos de realización representados en las figuras 7 a 9, cada borde de haz 90, 100 presenta una pared 94, 104, sustancialmente ortogonal a la superficie provista de los elementos sobresalientes 92, 102, libre uno de cuyos lados puede fijarse a un canto del bloque intercambiador, pudiendo utilizarse la cara opuesta de la pared 94, 104 para fijar a ella una caja de alimentación y/o de salida del segundo fluido caloportador.
[0088] Los elementos sobresalientes pueden presentar diversas formas, por ejemplo, de tipo aletas, nervaduras, lengüetas, tacos, espigas, dientes o incluso púas.
[0089] En una primera variante de realización de un dispositivo de intercambio térmico según la invención representada en las figuras 7 y 8, los elementos sobresalientes se presentan en forma de nervaduras 92. Por ejemplo, en la variante de realización representada en las figuras 7 y 8, están previstas tres nervaduras 92 en cada extremo de cada borde de haz 90.
[0090] En una segunda variante de realización de un dispositivo de intercambio térmico según la invención representada en la figura 9, los elementos sobresalientes se presentan en forma de espigas 102. Por ejemplo, en la variante de realización representada en la figura 9 están previstas seis espigas 102 en cada extremo de cada borde de haz 100. En una tercera variante de realización de un dispositivo de intercambio térmico según la invención (no representada), los elementos sobresalientes se presentan en forma de porciones de conductos o guías de flujo.
[0091] Los elementos sobresalientes 92, 102 de un borde de haz 90, 100 pueden moldearse simultáneamente con el borde de haz durante su fabricación, o pueden soldarse por soldadura blanda o fuerte a la superficie del mismo para formar solamente una misma pieza (de un material distinto o no).
[0092] Por otra parte, en el modo de realización ilustrado, cada capa interna del bloque intercambiador 12 está provista de una guía de flujo 50 que forma una pluralidad de canales sustancialmente paralelos entre sí. Los espacios entre las placas internas 13, 15, 18 se cierran lateralmente mediante barras 60, 62 de cierre. Las placas internas 13, 15 y 18 están dispuestas paralelamente entre sí y paralelamente a las placas externas 2.
[0093] En las variantes representadas en las figuras 1 a 9, la trayectoria de los primer y segundo flujos de fluido caloportador en el interior del bloque intercambiador es sustancialmente rectilínea (sin tener en cuenta posibles sinuosidades en presencia de determinadas guías de flujo). Por supuesto, también puede utilizarse cualquier otro tipo de bloque intercambiador de placas, por ejemplo, en el que el flujo de uno y/u otro del primer o segundo fluido caloportador siga una trayectoria en forma de U o de S.
[0094] En los modos de realización representados, las guías de flujo 50 se extienden a través de la totalidad de las capas internas del bloque intercambiador 12.
[0095] Por lo tanto, un intercambio térmico según la invención permite efectivamente limitar de manera eficaz los gradientes de temperatura susceptibles de dañar el bloque intercambiador.
[0096] La invención no se limita a los modos de realización descritos. En particular, nada impide prever elementos sobresalientes de formas diferentes en cada borde de haz.

Claims (11)

1. REIVINDICACIONES
1. Dispositivo de intercambio térmico que comprende:
- un recinto de circulación delimitado por al menos dos placas externas (14, 16),
- una primera entrada (4) de un primer fluido caloportador en el recinto de circulación,
- una primera salida (6) de dicho primer fluido caloportador fuera del recinto de circulación,
- una segunda entrada (8) de un segundo fluido caloportador en el recinto de circulación,
- una segunda salida (10) de dicho segundo fluido caloportador fuera del recinto de circulación,
- un bloque intercambiador (12) de placas dispuesto en el recinto de circulación de manera que esté en comunicación de fluido con las entradas (4, 8) y salidas (6, 10) para permitir la circulación del primer fluido caloportador y del segundo fluido caloportador en y a través de este bloque intercambiador y la transferencia de calorías entre ellos,
- comprendiendo dicho bloque intercambiador una pluralidad de placas internas (13, 15, 18) dispuestas sustancialmente paralelamente unas con respecto a otras,
caracterizado por quecada placa externa (14, 16) presenta al menos un rebaje (20) ypor queal menos una placa interna de dicho bloque intercambiador está unida a cada placa externa para impedir cualquier fuga del primer fluido caloportador y/o del segundo fluido caloportador a través de dicho rebaje.
2. Dispositivo según la reivindicación 1,caracterizado por quecomprende al menos un borde de haz (80, 90, 100) dispuesto para formar al menos un canto del bloque intercambiador, presentando cada borde de haz (80, 90, 100) una pluralidad de elementos sobresalientes (88, 89, 92, 102) configurados para poder estar en contacto con al menos uno de dichos primer fluido caloportador y segundo fluido caloportador.
3. Dispositivo según una de las reivindicaciones 1 o 2,caracterizado por queel segundo fluido caloportador corresponde al fluido caloportador cuya temperatura es superior a la temperatura de dicho primer fluido caloportador.
4. Dispositivo según una de las reivindicaciones 1 a 3,caracterizado por quecomprende además al menos una caja, denominada caja de alimentación (22, 27), que forma una pared periférica sólida entre un orificio (28) y dicho recinto de circulación, comprendiendo cada caja de alimentación una superficie interna (30, 32) que presenta una pluralidad de elementos sobresalientes (110, 120), estando configurados dichos elementos sobresalientes para poder estar en contacto con dicho primer fluido caloportador y/o dicho segundo fluido caloportador.
5. Dispositivo según una de las reivindicaciones 2 o 4,caracterizado por quedichos elementos sobresalientes se presentan, al menos en parte, en forma de nervaduras (92, 120).
6. Dispositivo según una de las reivindicaciones 2 o 4,caracterizado por quedichos elementos sobresalientes se presentan, al menos en parte, en forma de espigas (102, 110).
7. Dispositivo según la reivindicación 2 y una de las reivindicaciones 1 a 6,caracterizado por quedichos elementos sobresalientes (88, 92, 102) de un borde de haz y dicho borde de haz (80, 90, 100) están formados en una misma pieza.
8. Dispositivo según una de las reivindicaciones 1 a 7,caracterizado por quecomprende al menos un borde de haz (80) dispuesto para formar al menos un canto del bloque intercambiador, presentando cada borde de haz (80) al menos un rebaje (82, 83).
9. Dispositivo según una de las reivindicaciones 1 a 8,caracterizado por quecomprende al menos una guía de flujo (50) dispuesta entre cada placa interna (13, 15) de dicho bloque intercambiador (12), estando adaptada cada guía de flujo (50) para formar una pluralidad de canales sustancialmente paralelos entre sí.
10. Sistema de aire acondicionado,caracterizado por quecomprende al menos un dispositivo de intercambio térmico según una de las reivindicaciones 1 a 9.
11. Vehículo –en particular aeronave–caracterizado por quecomprende al menos un sistema de aire acondicionado según la reivindicación 10.
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