INTERCAMBIADOR DE CALOR INDIRECTO.

La invención se refiere a un intercambiador de calor indirecto que comprende una zona de intercambio energético

(1) sobre unos cuerpos (21) que almacenan esa energía, una zona de mezclado (2) de esos cuerpos (21) que almacenan energía con el producto a tratar y donde se produce el intercambio energético, una zona de separación (3) de los cuerpos (21) que almacenan energía y el producto tratado. La presente invención consigue mediante estos cuerpos (21) que almacenan energía un mejor y más rápido intercambio de energía, ya sea para el calentamiento o el enfriamiento del producto a tratar gracias a la gran superficie de intercambio de calor. Adicionalmente, se aísla la fuente directa de calor con el producto a tratar, superando los inconvenientes de una calefacción demasiado rápida o la contaminación por los humos de combustión

Tipo: Patente de Invención. Resumen de patente/invención. Número de Solicitud: P200800662.

Solicitante: HRS SPIRATUBE S.L..

Nacionalidad solicitante: España.

Provincia: MURCIA.

Inventor/es: PAGAN DURAN,JESUS M.

Fecha de Solicitud: 6 de Marzo de 2008.

Fecha de Publicación: .

Fecha de Concesión: 20 de Diciembre de 2010.

Clasificación Internacional de Patentes:

  • F26B3/20B
  • F26B11/04F2B

Clasificación PCT:

  • SECCION F — MECANICA; ILUMINACION; CALEFACCION;... > SECADO > SECADO DE MATERIALES SOLIDOS O DE OBJETOS POR ELIMINACION... > Máquinas o aparatos con un movimiento no progresivo... > F26B11/04 (girando alrededor de un eje horizontal o ligeramente inclinado)
  • SECCION F — MECANICA; ILUMINACION; CALEFACCION;... > SECADO > SECADO DE MATERIALES SOLIDOS O DE OBJETOS POR ELIMINACION... > Procedimientos de secado de materiales sólidos u... > F26B3/20 (siendo la fuente de calor una superficie calentada (F26B 3/22 tiene prioridad))
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INTERCAMBIADOR DE CALOR INDIRECTO.

Fragmento de la descripción:

Intercambiador de calor indirecto.

Campo de la invención

La presente invención pertenece al campo a los intercambiadores de calor. Más concretamente la presente invención se refiere al campo de los intercambiadores de calor indirectos, es decir, aquellos intercambiadores de calor en los que existe una zona en la que se realiza etapa de intercambio energético sobre unos cuerpos que posteriormente procederán a tratar el producto final.

Antecedentes de la invención

Son conocidos en los intercambiadores de calor. Dichos dispositivos están basados en la transferencia de energía que se produce entre dos fluidos, generalmente realizándose esta transferencia por conducción o convección. Típicamente el fluido a refrigerar o calentar circula por un medio en el que se engloban una serie de conducciones en las que el fluido refrigerante o calefactor generalmente circula a contracorriente del primer fluido. De este modo se realiza el intercambio de calor.

En el caso de tratamiento térmico para productos, el titular de esta invención propone en la solicitud de patente española P200602733 un equipo basado en incorporar al menos dos paredes acondicionadas térmicamente en el interior de una carcasa. La presencia de estas paredes acondicionadas térmicamente con una gran superficie, y la posibilidad de incrementar su número, hace que la transferencia de calor sea más rápida, al aumentar la superficie de intercambio de calor entre el producto a tratar y el propio intercambiador.

Sin embargo, este tipo de intercambiadores tiene un límite a su eficiencia, dado que no es viable aumentar indefinidamente el número de paredes acondicionadas térmicamente, ya sea por el coste del propio material, como por la complejidad de trabajar con un número creciente de paredes. Por lo tanto, la velocidad y eficiencia de estos dispositivos queda limitada con este tipo de soluciones.

Otra dificultad tiene que ver con el problema que representa transferir calor cuando las propiedades del producto son extremas debido al nivel de viscosidad o extracto seco de producto, como en el caso de la deshidratación que requiere poner fluidos calientes en contacto directo con el producto. Realizando esta operación se puede llegar a contaminar tanto el producto como el fluido caliente. Este es el caso de los deshidratadores trommel, o los conocidos como lechos fluidos.

Descripción de la invención

La invención se refiere a un intercambiador de calor indirecto destinado al acondicionamiento o tratamiento de un producto.

De acuerdo con la invención, dicho intercambiador de calor comprende una zona de intercambio energético sobre unos cuerpos que almacenan esa energía, una zona de mezclado (2) de esos cuerpos que almacenan energía con el producto a tratar y donde se produce el intercambio energético, y una zona de separación de los cuerpos que almacenan energía y el producto tratado.

De este modo, el incremento de la superficie de intercambio de calor podrá realizarse de manera prácticamente instantánea y sin requerir ningún tipo de modificación de la estructura de la máquina. Para incrementar la superficie de intercambio de calor bastará con aumentar el número de cuerpos que almacenan energía. Un incremento lineal del número de estos cuerpos, provocará un incremento en la misma relación en la superficie de contacto, y por lo tanto del intercambio de calor. Este incremento no necesitará de ningún cambio en el resto de zonas de la máquina, por lo que la flexibilidad del intercambiador es muy elevada.

Adicionalmente, el intercambiador podrá incluir medios de retorno de los cuerpos que almacenan energía desde la zona de separación a la zona de intercambio energético. De este modo, el intercambiador podrá funcionar de un modo continuo recuperando los cuerpos que almacenan energía una vez haya sido separados del producto, incorporando dicho cuerpos que almacenan energía de nuevo a la zona de intercambio energético.

En la zona de intercambio energético se podrá producir un enfriamiento de los medios que almacenan energía o bien un calentamiento de dichos medios, de tal modo que el intercambiador de energía podrá funcionar como calentador si los medios que almacenan energía se calientan o como refrigerador si los medios para almacenar energía se enfrían.

Los cuerpos que almacenan energía podrán ser cuerpos metálicos, dada la alta conductividad térmica de dichos materiales. Dichos cuerpos metálicos podrán ser realizados de modo que sean macizos o bien huecos. En el caso de ser los cuerpos metálicos huecos, con el fin de aumentar la capacidad de almacenamiento, éstos podrán estar rellenos de un material acumulador de energía.

Alternativamente, los cuerpos que almacenan energía podrán ser cuerpos cerámicos, pudiendo ser, como en el caso anterior, macizos o huecos. En el caso de ser huecos, podrán también estar rellenos de un material acumulador de energía.

Sea cual sea el material en cual se realicen los cuerpos que almacenan energía, sus posibles formas podrán ser esférica, dobles conos, es decir, dos conos iguales unidos por sus bases, o varillas sin cantos vivos.

La zona de intercambio energético, en el caso de que este intercambio consista en el calentamiento de los cuerpos que almacenan energía, podrá consistir en un receptáculo que permitirá el paso de unos gases de combustión y de un aire calentado de tal modo que dichos gases de combustión y aire calentado causan el incremento del nivel energético, y por tanto de la temperatura, de los cuerpos que almacenan energía. Adicionalmente, a la salida de los gases de escape de la zona de intercambio energético se podrá disponer un sistema de evacuación forzada de los mismos de tal modo que acelere el calentamiento de los cuerpos de almacenamiento energético.

En el caso de que en lugar de calentar, el intercambiador de calor sea empleado para enfriar, el enfriamiento de los cuerpos de almacenamiento energético se podrá realizar mediante el contacto de dicho cuerpos con un fluido a baja temperatura. Dicho fluido se podrá encontrar en estado líquido o gaseoso.

En el caso de que el producto a tratar sea sólido, con el fin de que se logre una combinación homogénea entre los cuerpos que almacenan energía y el producto sólido, se podrá situar, entre la zona de intercambio energético sobre dichos cuerpos y la zona de mezclado de los cuerpos y el producto a tratar, un alimentador y un mezclador previo. Dicho alimentador y mezclador previo podrá ser un tornillo sinfín que hará avanzar los cuerpos de almacenamiento energético hasta la zona de mezclado para posteriormente, tras el tornillo sinfín producirse el mezclado con el producto.

La zona de mezclado de los cuerpos de almacenamiento energético con el producto a tratar podrá consistir en una cámara envolvente, que envuelve o en cuyo interior se podrá disponer una cámara rotatoria que facilita la mezcla de los cuerpos de almacenamiento energético con el producto a tratar. La mezcla en la cámara rotatoria podrá ser favorecida disponiendo en dicha cámara rotatoria de medios que faciliten el mezclado entre los dos componentes. Unos posibles medios que facilitan dicho mezclado podrán ser, por ejemplo, unos nervios situados en el interior de la cámara rotatoria, los cuales podrán desplazarse con dicha cámara rotatoria. Este desplazamiento podrá ser solidario al movimiento de la cámara rotatoria o bien no solidario, pudiendo...

 


Reivindicaciones:

1. Intercambiador de calor indirecto que comprende:

- una zona de intercambio energético (1) sobre unos cuerpos (21) que almacenan esa energía,

- una zona de mezclado (2) de esos cuerpos (21) que almacenan energía con el producto a tratar y donde se produce el intercambio energético,

- una zona de separación (3) de los cuerpos (21) que almacenan energía y el producto tratado.

2. Intercambiador de calor indirecto según la reivindicación 1 caracterizado porque incluye medios de retorno (4) de los cuerpos (21) que almacenan energía desde la zona de separación (3) a la zona de intercambio energético (1).

3. Intercambiador de calor indirecto según las reivindicaciones 1 y 2 caracterizado porque en la zona de intercambio energético (1) se produce el calentamiento de los medios que almacenan esa energía.

4. Intercambiador de calor indirecto según las reivindicaciones 1 y 2 caracterizado porque en la zona de intercambio energético (1) se produce el enfriamiento de los medios que almacenan esa energía.

5. Intercambiador de calor indirecto según las reivindicaciones anteriores caracterizado porque los cuerpos (21) que almacenan esa energía son cuerpos (21) metálicos.

6. Intercambiador de calor indirecto según la reivindicación 5 caracterizado porque los cuerpos (21) metálicos son huecos.

7. Intercambiador de calor indirecto según la reivindicación 5 caracterizado porque los cuerpos (21) metálicos son macizos.

8. Intercambiador de calor indirecto según las reivindicaciones 5 y 6 caracterizado porque los cuerpos (21) metálicos se encuentran rellenos de un material acumulador de energía.

9. Intercambiador de calor indirecto según las reivindicaciones 1 a 4 caracterizado porque los cuerpos (21) que almacenan esa energía son cuerpos (21) cerámicos.

10. Intercambiador de calor indirecto según la reivindicación 9 caracterizado porque los cuerpos (21) cerámicos son huecos.

11. Intercambiador de calor indirecto según la reivindicación 9 caracterizado porque los cuerpos (21) cerámicos son macizos.

12. Intercambiador de calor indirecto según las reivindicaciones 9 y 10 caracterizado porque los cuerpos (21) cerámicos se encuentran rellenos de un material acumulador de energía.

13. Intercambiador de calor indirecto según las reivindicaciones 5 a 12 caracterizado porque los cuerpos (21) que almacenan energía tienen forma esférica.

14. Intercambiador de calor indirecto según las reivindicaciones 5 a 12 caracterizado porque los cuerpos (21) que almacenan energía tienen forma de doble cono.

15. Intercambiador de calor indirecto según las reivindicaciones 5 a 12 caracterizado porque los cuerpos (21) que almacenan energía tienen forma de varillas sin cantos vivos.

16. Intercambiador de calor indirecto según las reivindicaciones 1 y 3 caracterizado porque en la zona de intercambio energético (1) mediante calentamiento consiste en una cámara de combustión (5) donde el calor producido por un combustible al ser quemado provoca la elevación de temperatura de los cuerpos (21) que almacenan energía, mientras que los vapores de la combustión son separados de las siguientes etapas del proceso.

17. Intercambiador de calor indirecto según la reivindicación 16 caracterizado porque la zona de intercambio energético (1) comprende un receptáculo (6) donde se depositan los cuerpos (21) de almacenamiento energético siendo capaz dicho receptáculo (6) de permitir el paso de los gases de combustión y del aire calentado para elevar rápidamente la temperatura de tales cuerpos (21) de almacenamiento energético.

18. Intercambiador de calor indirecto según la reivindicación 17 caracterizado porque el receptáculo (6) donde se depositan los cuerpos (21) de almacenamiento energético en la zona de intercambio energético (1) dispone de múltiples orificios para el paso a su través del aire calentado y de los gases de combustión.

19. Intercambiador de calor indirecto según las reivindicaciones 1 y 3 caracterizado porque a la salida de los gases de escape de la zona de intercambio energético (1) se dispone un sistema de evacuación forzada de los mismos que acelera el calentamiento de los cuerpos (21) de almacenamiento energético.

20. Intercambiador de calor indirecto según las reivindicaciones 1 y 4 caracterizado porque en la zona de intercambio energético (1) mediante enfriamiento prevé el enfriado de los cuerpos (21) de almacenamiento energético por medio del contacto con un fluido a baja temperatura.

21. Intercambiador de calor indirecto según la reivindicación 20 caracterizado porque el fluido se encuentra en estado gaseoso.

22. Intercambiador de calor indirecto según la reivindicación 20 caracterizado porque el fluido se encuentra en estado líquido.

23. Intercambiador de calor indirecto según la reivindicación 1 caracterizado porque entre la zona de intercambio energético (1) sobre unos cuerpos (21) que almacenan esa energía y la zona de mezclado (2) de tales cuerpos (21) y el producto a tratar se dispone un alimentador y mezclador previo en caso de tratarse del tratamiento de productos sólidos.

24. Intercambiador de calor indirecto según la reivindicación 23 caracterizado porque dicho alimentador y mezclador previo en caso del tratamiento de productos sólidos consiste en un tornillo sinfín que hace avanzar los cuerpos (21) de almacenamiento energético o los cuerpos (21) de almacenamiento energético y producto a tratar hasta la zona de mezclado (2).

25. Intercambiador de calor indirecto según la reivindicación 1 caracterizado porque la zona de mezclado (2) de los cuerpos (21) de almacenamiento energético con el producto a tratar consiste en una cámara envolvente (7) en cuyo interior se dispone una cámara rotatoria (8) que facilita la mezcla de los cuerpos (21) de almacenamiento energético y del producto a tratar.

26. Intercambiador de calor indirecto según la reivindicación según la reivindicación 25 caracterizado porque las paredes de la cámara rotatoria (8) que conforma la zona de mezclado (2) dispone de medios que facilitan el mezclado de los cuerpos (21) de almacenamiento energético y del producto a tratar.

27. Intercambiador de calor indirecto según la reivindicación según la reivindicación 26 caracterizado porque los medios que facilitan el mezclado consisten en nervios (9) situados en el interior de la cámara rotatoria (8) que se desplazan con dicha cámara rotatoria (8).

28. Intercambiador de calor indirecto según las reivindicaciones 25 a 27 caracterizado porque la zona de mezclado (2) dispone de al menos una entrada (10) de los cuerpos (21) de almacenamiento de energía y del producto a tratar y en su zona extrema opuesta al menos una salida (11) de ambos productos ya mezclados.

29. Intercambiador de calor indirecto según la reivindicación 28 caracterizado porque la salida (11) de ambos materiales mezclados es axial y desemboca en la zona de separación (3) de los cuerpos (21) que almacenan energía y del producto tratado.

30. Intercambiador de calor indirecto según la reivindicación 1 caracterizado porque la zona de separación (3) de los cuerpos (21) que almacenan energía y del producto tratado consta de una cámara exterior (12) y una cámara giratoria (13) interior que retiene los cuerpos (21) que almacenan energía pero no así el producto tratado.

31. Intercambiador de calor indirecto según la reivindicación 30 caracterizado porque la cámara giratoria (13) interior dispone de múltiples orificios (14) en su periferia de dimensiones inferiores a las de los cuerpos (21) de almacenamiento de energía para su retención.

32. Intercambiador de calor indirecto según las reivindicaciones 30 y 31 caracterizado porque el giro de la cámara rotatoria (8) de la zona de mezclado (2) arrastra en su giro a la cámara giratoria (13) de la zona de separación (3).

33. Intercambiador de calor indirecto según las reivindicaciones 30 a 32 caracterizado porque la zona de separación (3) de los cuerpos (21) que almacenan energía del producto tratado comprende

- al menos una primera boca de salida del producto tratado comunicada con la cámara envolvente,

- al menos una segunda boca de salida (16) de los cuerpos (21) que almacenan energía comunicada con la cámara giratoria (13) interior,

- al menos una tercera boca de salida (17) de gases producidos durante el intercambio energético comunicada con la cámara envolvente.

34. Intercambiador de calor indirecto según las reivindicaciones 1 a 33 caracterizado porque cámara envolvente (7) de la zona de mezclado (2) dispone de medios externos a dicha cámara de giro de la misma.

35. Intercambiador de calor indirecto según la reivindicación 34 caracterizado porque los medios externos de giro de dicha cámara envolvente (7) consisten en una rueda dentada (18) y un piñón de accionamiento (19) de la citada rueda dentada (18) unido a un motor eléctrico (20).