Un intercambiador de calor en espiral.

Un intercambiador de calor en espiral (1) que incluye un cuerpo en espiral (2) formado por al menos una lámina en espiral enrollada para formar el cuerpo en espiral (2) que forma al menos un primer canal de flujo en forma de espiral (20a) para un primer medio y un segundo canal de flujo en forma de espiral (20b) para un segundo medio,

en el que el cuerpo en espiral (2) está contenido en una carcasa sustancialmente cilíndrica (4) que está provista de elementos de conexión (8a, 8b, 9a, 9b) que se comunican con el primer canal de flujo y el segundo canal de flujo (20a, 20b) donde la al menos una lámina en espiral comprende una superficie de transferencia de calor corrugada con corrugaciones para aumentar la transferencia de calor y apoyos (6) para separar los enrollamientos de la al menos una lámina en espiral en el cuerpo en espiral (2), en donde los apoyos (6) son pasadores (6) soldados sobre la al menos una lámina en espiral, caracterizado por que los apoyos (6) están dispuestos en trayectorias tangenciales en la al menos una lámina en espiral (3) entre la corrugación y donde las trayectorias tangenciales entre las corrugaciones son superficies curvas sustancialmente uniformes (11).

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DESCRIPCIÓN

Un intercambiador de calor en espiral Ã?rea de la invención La presente invención se refiere, en general, a intercambiadores de calor en espiral que permiten una transferencia de calor entre dos fluidos a diferente temperatura para diversos fines. Específicamente, la invención se refiere a un intercambiador de calor en espiral que tiene una superficie de trasferencia de calor corrugada.

Antecedentes de la invención Convencionalmente, los intercambiadores de calor en espiral se fabrican mediante una operación de enrollado. Las dos láminas planas se sueldan entre sí por sus respectivos extremos, en el que la unión de soldadura estará comprendida en una parte central de las láminas. Las dos láminas se enrollan entre sí para formar el elemento en espiral de las láminas para delimitar dos pasajes o canales de flujo separados. Unos miembros espaciadores, con una altura correspondiente al ancho de los canales de flujo, se fijan a las láminas.

Se forman dos canales de entrada/salida en el centro del elemento en espiral. Los dos canales están separados entre sí por la parte central de las láminas. Se suelda una carcasa sobre la periferia exterior del elemento en espiral. Se conforman los extremos laterales del elemento en espiral, en el que los canales de flujo en espiral pueden cerrarse lateralmente por los dos extremos laterales de diversas maneras. Normalmente, se fija una cubierta a cada uno de los extremos. Las cubiertas pueden incluir tuberías de conexión que se extienden hacia el centro y se comunican con uno de los dos canales de flujo respectivos. En los extremos radiales exteriores de los canales de flujo en espiral está soldado un cabezal respectivo a la carcasa o al elemento en espiral formando un miembro de salida/entrada al canal de flujo respectivo.

Para mejorar la transferencia de calor entre los fluidos en el intercambiador de calor en espiral, cuya superficie de transferencia de calor está tradicionalmente formada por una placa lisa enrollada, se han llevado a cabo intentos para utilizar láminas corrugadas similares a las utilizadas en los intercambiadores de calor de placas.

En el documento de la patente europea EP-B1-1 295077 se muestra un intercambiador de calor en espiral que consiste en dos circuitos de fluido superpuestos, un primer circuito formado por el espacio incluido entre dos láminas separadas enrolladas sobre sí mismas y un circuito formado por el espacio incluido entre las sucesivas vueltas de dicho enrollamiento. Las láminas comprenden, en sus superficies opuestas, elementos espaciadores, estando dispuestos dichos elementos espaciadores a lo largo del eje longitudinal de las láminas, de forma que, una vez que se han enrollado las láminas, se fuerza a los elementos espaciadores de una lámina a ser introducidos a presión en los elementos espaciadores correspondientes de la otra lámina, siendo la superficie del extremo de al menos uno de los dos elementos espaciadores introducidos a presión completamente plana.

En la solicitud de patente china CN1667341 se desvela un intercambiador de calor de placas corrugadas en espiral que tiene láminas provistas de una superficie corrugada. La altura máxima de la superficie corrugada a la mínima determina el ancho de dos canales de fluido.

En el documento de patente japonés JP-A-6273081 se desvela un intercambiador de calor en espiral, estando formado el intercambiador de calor en espiral por el enrollamiento de una placa de transferencia de calor, que comprende pernos en forma de pasadores como espaciadores en un canal unidireccional y barras de interrupción en el otro canal. Las barras se disponen en zigzag de manera intermitente y se montan a un ángulo para extenderse en la dirección de avance del fluido. Por consiguiente, puesto que las barras intermitentes están dispuestas en zigzag, el fluido se dispersa y se mezcla para mejorar el funcionamiento de la transferencia de calor.

Ninguno de los intentos anteriormente sugeridos para mejorar la transferencia de calor de un intercambiador de calor en espiral ha conseguido plenamente proporcionar una buena solución, ya que o su construcción es demasiado complicada o simplemente tratan de copiar las características de los intercambiadores de calor de placas para los intercambiadores de calor en espiral sin adaptarlas a las características de los intercambiadores de calor en espiral.

Divulgación de la invención El objetivo de la presente invención es superar los problemas mencionados anteriormente acerca de los intercambiadores de calor en espiral de la técnica anterior. Más en concreto, se pretende un intercambiador de calor en espiral en el que la superficie de transferencia de calor esté provista de un patrón corrugado para mejorar la transferencia de calor y de apoyos contiguos que estén dispuestos dentro de la superficie de transferencia de calor corrugada.

Este objetivo se consigue mediante un intercambiador de calor en espiral que incluye un cuerpo en espiral formado por al menos una lámina en espiral enrollada para formar el cuerpo en espiral que forma al menos un primer canal

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de flujo con forma de espiral para un primer medio y un segundo canal de flujo con forma de espiral para un segundo medio, en el que el cuerpo en espiral está contenido en una carcasa sustancialmente cilíndrica provista de elementos de conexión que se comunican con el primer canal de flujo y el segundo canal de flujo y donde la al menos una lámina en espiral comprende un patrón corrugado y apoyos para separar los enrollamientos de la al menos una lámina en espiral en el cuerpo en espiral.

Los apoyos se disponen en trayectorias tangenciales sobre la al menos una lámina en espiral entre las zonas con patrón corrugado y donde las trayectorias tangenciales entre las zonas con patrón corrugado son superficies curvas sustancialmente uniformes.

Los apoyos son pasadores soldados para separar los enrollamientos de la al menos una lámina en espiral en el cuerpo en espiral.

De acuerdo con otro aspecto de la invención las extensiones principales de las corrugaciones están inclinadas a un ángulo con respecto a una dirección longitudinal paralela a las trayectorias tangenciales de los apoyos.

De acuerdo con otro aspecto más de la invención y donde la zona con patrón corrugado incluye al menos un tipo de corrugaciones y en una solución específica incluye dos tipos de corrugaciones y donde los dos tipos de corrugaciones forman juntas una zona con patrón de corrugación en forma especular con respecto a las trayectorias tangenciales de los apoyos.

De acuerdo con aún otro aspecto más de la invención el patrón corrugado incluye diferentes superficies corrugadas dentro de las zonas con patrón corrugado o/y donde las diferentes superficies corrugadas que presentan las zonas con patrón corrugado tienen diferentes profundidades de prensado.

De acuerdo con aún otro aspecto más de la invención la separación relativa entre los apoyos a lo largo de una dirección longitudinal y entre las corrugaciones a lo largo de una dirección longitudinal paralela a la dirección longitudinal es sustancialmente la misma o donde la separación relativa entre los apoyos a lo largo de una dirección longitudinal y entre las corrugaciones y entre las corrugaciones a lo largo de una dirección longitudinal paralela a la dirección longitudinal son sustancialmente diferentes.

Otros aspectos de la invención resultan evidentes a partir de las reivindicaciones dependientes y la descripción.

Un intercambiador de calor en espiral con una superficie de transferencia de calor provista de corrugaciones o de zonas con patrón corrugado ofrece una mayor resistencia y una mayor transferencia de calor en comparación con las superficies de transferencia de calor lisas tradicionales de un intercambiador de calor en espiral. La superficie real de transferencia de calor también aumenta en comparación con un intercambiador de calor en espiral convencional del mismo tamaño.

Breve descripción de los dibujos Otros objetos, características y ventajas resultarán más evidentes a partir de la siguiente descripción detallada de diversas realizaciones de la invención en referencia a los dibujos, en los que:

La Figura 1 es una vista en perspectiva de un intercambiador de calor en espiral abierto de acuerdo con la presente invención; La Figura 2 es una vista transversal esquemática de un intercambiador de calor en espiral de acuerdo con la presente invención; y Las Figuras 3a-10b son vistas esquemáticas de diversos patrones de corrugación diferentes de un intercambiador de calor en espiral de acuerdo con una segunda realización de... [Seguir leyendo]

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1. Un intercambiador de calor en espiral (1) que incluye un cuerpo en espiral (2) formado por al menos una lámina en espiral enrollada para formar el cuerpo en espiral (2) que forma al menos un primer canal de flujo en forma de 5 espiral (20a) para un primer medio y un segundo canal de flujo en forma de espiral (20b) para un segundo medio, en el que el cuerpo en espiral (2) está contenido en una carcasa sustancialmente cilíndrica (4) que está provista de elementos de conexión (8a, 8b, 9a, 9b) que se comunican con el primer canal de flujo y el segundo canal de flujo (20a, 20b) donde la al menos una lámina en espiral comprende una superficie de transferencia de calor corrugada con corrugaciones para aumentar la transferencia de calor y apoyos (6) para separar los enrollamientos de la al menos una lámina en espiral en el cuerpo en espiral (2) , en donde los apoyos (6) son pasadores (6) soldados sobre la al menos una lámina en espiral, caracterizado por que los apoyos (6) están dispuestos en trayectorias tangenciales en la al menos una lámina en espiral (3) entre la corrugación y donde las trayectorias tangenciales entre las corrugaciones son superficies curvas sustancialmente uniformes (11) .

2. Un intercambiador de calor en espiral (1) de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que las extensiones principales de las corrugaciones están inclinadas en un ángulo (ï?¡, ï?¢) con respecto a una dirección longitudinal (A, B, C) paralela a las trayectorias tangenciales de los apoyos (6) .

3. Un intercambiador de calor en espiral (1) de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que la superficie de transferencia de calor corrugada del intercambiador de calor en espiral (1) incluye al menos un tipo de corrugaciones (12.

13. b, 14.

14. c, 15.

15. c, 16.

16. d, 17) .

4. Un intercambiador de calor en espiral (1) de acuerdo con la reivindicación 3, en el que la superficie de transferencia de calor corrugada del intercambiador de calor en espiral (1) incluye dos tipos de corrugaciones (14a-b, 16c-d) y donde los dos tipos de corrugaciones forman juntos un patrón de corrugación en forma especular con respecto a las trayectorias tangenciales de los apoyos (6) .

5. Un intercambiador de calor en espiral (1) de acuerdo con la reivindicación 3, en el que las corrugaciones incluyen diferentes superficies de corrugación (13a-b.

14. c, 15a-c.

16. d) dentro de las corrugaciones. 30

6. Un intercambiador de calor en espiral (1) de acuerdo con la reivindicación 5, en el que las diferentes superficies corrugadas (13a-b.

14. c.

15. c, 16a-d) dentro de las corrugaciones tienen diferentes profundidades de prensado.

7. Un intercambiador de calor en espiral (1) de acuerdo con la reivindicación 1, en el que la separación relativa entre

los apoyos (6) a lo largo de una dirección longitudinal (A-D) y entre las corrugaciones a lo largo de una dirección longitudinal paralela a la dirección longitudinal (A-D) son sustancialmente las mismas.

8. Un intercambiador de calor en espiral (1) de acuerdo con la reivindicación 1, en el que la separación relativa entre los apoyos (6) en una dirección longitudinal (A-D) y entre las corrugaciones y entre las corrugaciones a lo largo de 40 una dirección longitudinal paralela a la dirección longitudinal (A-D) son sustancialmente diferentes.