Intercambiador de calor de placas y método para la fabricación de un intercambiador de calor de placas.

Un intercambiador de calor de placas (1), que comprende

• un paquete de placas

(2) formado por placas de intercambio de calor dispuestas unas sobre las otras, • una carcasa exterior que rodea el paquete de placas (2), comprendiendo dicha carcasa placas extremas (4a, 4b) principalmente en la dirección de los extremos del paquete de placas y un casco (3) que conecta las placas extremas, estando dispuesto dicho casco al menos principalmente a una distancia desde la superficie exterior del paquete de placas, que está definida por los bordes exteriores de las placas de intercambio de calor del paquete de placas,

• conexiones de entrada y de salida (5a, 5b, 6a, 6b) para unos fluidos de intercambio de calor primero y segundo,

• placas deflectoras (8a, 8b, 8c, 8d) en la dirección longitudinal del paquete de placas, que están dispuestas en la superficie exterior del paquete de placas (2) sustancialmente perpendiculares al paquete de placas, comprendiendo dichas placas deflectoras un borde interior y un borde exterior, y estando dispuestas dichas placas deflectoras para estar en contacto por su borde interior con la superficie exterior del paquete de placas (2), y

• un canal de flujo (10a, 10b, 10c) desde la conexión de entrada (5a, 6a) al paquete de placas (2) y un canal de flujo (10a, 10b, 10c) desde el paquete de placas (2) a la conexión de salida (5b, 6b) para cada uno de un primer y de un segundo fluidos de intercambio de calor, estando formados dichos canales de flujo (10a, 10b, 10c) entre las placas deflectoras (8a, 8b, 8c, 8d),

• un casco interior (9) que rodea el paquete de placas (2), estando dispuesto dicho casco interior en su superficie interior para estar en contacto con el borde exterior de las placas deflectoras (8a, 8b, 8c, 8d) y estando soportado dicho casco interior (9) en su superficie exterior contra la superficie interior del casco (3) de la carcasa exterior, y

• placas extremas interiores (11a, 11b) que están soportadas en su superficie exterior contra la superficie interior de las placas extremas (4a, 4b) del casco exterior.

Tipo: Patente Europea. Resumen de patente/invención. Número de Solicitud: E11189322.

Solicitante: VAHTERUS OY.

Nacionalidad solicitante: Finlandia.

Dirección: Pruukintie 7 23600 Kalanti FINLANDIA.

Inventor/es: HEINIO,TAPIO.

Fecha de Publicación: .

Clasificación Internacional de Patentes:

  • SECCION F — MECANICA; ILUMINACION; CALEFACCION;... > INTERCAMBIO DE CALOR EN GENERAL > PARTES CONSTITUTIVAS DE APLICACION GENERAL DE LOS... > F28F9/00 (Carcasas; Cabezales; Soportes auxiliares para elementos; Elementos auxiliares dentro de las carcasas)
  • SECCION F — MECANICA; ILUMINACION; CALEFACCION;... > INTERCAMBIO DE CALOR EN GENERAL > INTERCAMBIADORES DE CALOR, NO PREVISTOS EN NINGUNA... > F28D9/00 (Aparatos cambiadores de calor que tienen conjuntos fijos de canalizaciones en forma de placas o láminas para los dos medios que intercambian calor, estando cada uno de los medios en contacto con un lado de la pared de la canalización)

PDF original: ES-2504971_T3.pdf

 

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Fragmento de la descripción:

Intercambiador de calor de placas y método para la fabricación de un intercambiador de calor de placas Campo de la invención La invención se refiere a un intercambiador de calor de placas y a un método para su fabricación.

Antecedentes de la invención Son conocidos previamente los intercambiadores de calor de placas soldadas del tipo de Placa y Casco, los cuales están compuestos por un paquete de placas formado por placas de intercambio de calor y un casco que lo rodea, que funciona como un recipiente a presión. El núcleo del intercambiador de calor está formado generalmente por un paquete de placas compuesto por placas de intercambio de calor circulares, en el que las placas han sido soldadas apretadamente juntas en las aberturas del mismo y / o en los perímetros de las placas. Un circuito primario del intercambiador de calor está formado entre las aberturas en las placas y un circuito secundario está formado entre las conexiones del casco que rodea el paquete de placas, de manera que un fluido de flujo del lado primario fluye en espacios entre placas alternos y un fluido de flujo del lado secundario fluye en los otros espacios entre placas alternos. En los intercambiadores de calor de este tipo las conexiones de flujo del lado del paquete se disponen generalmente en los extremos del intercambiador de calor y las conexiones de flujo del lado del casco se disponen en el casco. Debido a las pequeñas aberturas en las placas de intercambio de calor, el patrón de flujo del lado del paquete no es el mejor posible, puesto que una gran parte del flujo trata de pasar a través de la parte media de la placa de intercambio de calor. Una desventaja de los intercambiadores de calor del tipo de Placas y Casco es también que se necesitan guías de flujo separadas en el lado del casco, que se utilizan para evitar la derivación del flujo entre el paquete de placas y el casco. Se ha descubierto que la construcción para que la guía de flujo sea completamente estanca es una tarea difícil. Con el fin de obtener una estanqueidad suficiente, las guías de flujo están fabricadas de materiales flexibles, tales como caucho o materiales correspondientes. Un intercambiador de calor del tipo de Placas y Casco se describe, por ejemplo, en la publicación de patente WO 2008/046952.

Un intercambiador de calor de placas soldadas del denominado tipo Raucell también se conoce previamente. Una desventaja constructiva de los intercambiadores de calor de tipo Raucell es, especialmente cuando funcionan a altas presiones, la falta de una estructura sólida del casco fabricada, por ejemplo, de acero para recipientes a presión. Debido a que las placas apiladas del paquete de placas se sueldan unas a las otras por sus bordes exteriores, esta estructura conforma el casco exterior del intercambiador de calor de placas, funcionando también dicho casco como un recipiente a presión. Por lo tanto, los intercambiadores de calor de placas de tipo Raucell son más adecuados para las presiones bajas. Los tubos, que están divididos parcialmente en la dirección longitudinal, están soldados a los lados del paquete de placas como conexiones para el paquete de placas. Estos tubos divididos funcionan como colectores de derivación para el intercambiador de calor. Debido al pequeño tamaño de los colectores de derivación para los fluidos de intercambio de calor, la superficie de intercambio de calor de las placas de intercambio de calor tampoco es utilizada completamente en este tipo de intercambiadores. Un intercambiador de calor placas de tipo Raucell se describe, por ejemplo, en la publicación de patente WO 89/00671.

El documento WO 2012/089927, que es una técnica anterior de acuerdo con el Art. 54 (3) EPC, muestra un intercambiador de calor de placas soldadas, en el que todos los fluidos de intercambio de calor son conducidos al paquete de placas circulares soldadas desde sus perímetros exteriores y salen a través de los perímetros exteriores a lo largo de canales de flujo, cuyas secciones transversales tienen la forma de una sección de un anillo circular, con lo cual se forman canales de flujo entre la superficie exterior del paquete de placas, la superficie interior del casco exterior, las placas deflectoras radiales dispuestas en la superficie exterior del paquete de placas y los extremos del intercambiador de calor. La estructura presentada en la solicitud es ventajosa como un recipiente a presión, pero el intercambio de calor se realiza de acuerdo con un principio de flujo transversal, por lo que no es posible obtener las denominadas temperaturas transversales, que son posibles con intercambiadores de flujo en contracorriente. Una ventaja de la construcción mostrada en la solicitud es una estructura completamente soldada, con lo cual no se necesitan guías de flujo obturadas por caucho. Sin embargo, los costes de la estructura de acuerdo con la aplicación aumentan significativamente si se desea reducir el riesgo de corrosión del intercambiador de calor, debido a que, el casco exterior del intercambiador de calor se debe fabricar del mismo material que las placas de intercambio de calor. El documento WO 2012/089927 puede ser considerado como la técnica anterior más cercana.

Descripción de la invención Un objeto de la presente invención es presentar una estructura para un intercambiador de calor de placas, que reduce o incluso elimina, los problemas que se han mencionado más arriba que se presentan en la técnica anterior.

Un objeto de la presente invención es presentar un intercambiador de calor de placas estructuralmente simple, en el que las superficies de intercambio de calor se pueden utilizar de manera más eficiente que en los intercambiadores de calor de placas previamente conocidos.

Un objeto de la invención es proporcionar un intercambiador de calor de placas, que es altamente resistente a la presión.

El intercambiador de calor de placas y el método de fabricación de un intercambiador de calor de placas de acuerdo con la invención se caracterizan en lo que se presenta en las reivindicaciones independientes adjuntas.

Las otras reivindicaciones dependientes presentan algunas realizaciones preferidas de la invención.

Las realizaciones y ventajas que se han mencionado en este texto son aplicables en partes adecuadas tanto a un intercambiador de calor de placas como a un método de acuerdo con la invención, incluso si esto no siempre es mencionado específicamente.

Un intercambiador de calor de placas típico de acuerdo con la invención comprende ï?­ï?  un paquete de placas formado por las placas de intercambio de calor dispuestas unas sobre las otras, ï?­ï?  una carcasa exterior que rodea el paquete de placas, comprendiendo dicha carcasa placas extremas principalmente en la dirección de los extremos del paquete de placas y un casco que conecta las placas extremas, estando dispuesto dicho casco al menos principalmente a una distancia desde la superficie exterior del paquete de placas definida por los bordes exteriores de las placas de intercambio de calor del paquete de placas, ï?­ï?  conexiones de entrada y de salida para al menos un primer y un segundo fluido de intercambio de calor, ï?­ï?  placas deflectoras en la dirección longitudinal del paquete de placas que están dispuestas en la superficie exterior del paquete de placas sustancialmente perpendiculares al paquete de placas, comprendiendo 20 dichas placas deflectoras un borde interior y un borde exterior, y estando dispuestas dichas placas deflectoras para estar en contacto por su borde interior con la superficie exterior del paquete de placas, y ï?­ï?  un canal de flujo desde la conexión de entrada al paquete de placas y un canal de flujo desde el paquete de placas a la conexión de salida para al menos un primer y un segundo fluido de intercambio de calor, estando... [Seguir leyendo]

 


Reivindicaciones:

1. Un intercambiador de calor de placas (1) , que comprende ï?­ï?  un paquete de placas (2) formado por placas de intercambio de calor dispuestas unas sobre las otras, ï?­ï?  una carcasa exterior que rodea el paquete de placas (2) , comprendiendo dicha carcasa placas extremas (4a, 4b) principalmente en la dirección de los extremos del paquete de placas y un casco (3) que conecta las placas extremas, estando dispuesto dicho casco al menos principalmente a una distancia desde la superficie exterior del paquete de placas, que está definida por los bordes exteriores de las placas de intercambio de calor del paquete de placas, ï?­ï?  conexiones de entrada y de salida (5a, 5b, 6a, 6b) para unos fluidos de intercambio de calor primero y 10 segundo, ï?­ï?  placas deflectoras (8a, 8b, 8c, 8d) en la dirección longitudinal del paquete de placas, que están dispuestas en la superficie exterior del paquete de placas (2) sustancialmente perpendiculares al paquete de placas, comprendiendo dichas placas deflectoras un borde interior y un borde exterior, y estando dispuestas dichas placas deflectoras para estar en contacto por su borde interior con la superficie exterior del paquete de placas (2) , y ï?­ï?  un canal de flujo (10a, 10b, 10c) desde la conexión de entrada (5a, 6a) al paquete de placas (2) y un canal de flujo (10a, 10b, 10c) desde el paquete de placas (2) a la conexión de salida (5b, 6b) para cada uno de un primer y de un segundo fluidos de intercambio de calor, estando formados dichos canales de flujo (10a, 10b, 10c) entre las placas deflectoras (8a, 8b, 8c, 8d) , ï?­ï?  un casco interior (9) que rodea el paquete de placas (2) , estando dispuesto dicho casco interior en su superficie interior para estar en contacto con el borde exterior de las placas deflectoras (8a, 8b, 8c, 8d) y estando soportado dicho casco interior (9) en su superficie exterior contra la superficie interior del casco (3) de la carcasa exterior, y ï?­ï?  placas extremas interiores (11a, 11b) que están soportadas en su superficie exterior contra la superficie 25 interior de las placas extremas (4a, 4b) del casco exterior.

2. El intercambiador de calor de acuerdo con la reivindicación 1, que se caracteriza por que las placas deflectoras (8a, 8b, 8c, 8d) se extienden en la dirección longitudinal del paquete de placas (2) desde la primera placa extrema interior (11a) del intercambiador de calor a la segunda placa extrema interior (11b) .

3. El intercambiador de calor de acuerdo con la reivindicación 1 o 2, que se caracteriza por que las placas

deflectoras (8a, 8b, 8c, 8d) están ajustadamente unidas, por ejemplo por soldadura, en su borde interior al paquete de placas (2) , en su borde exterior a la superficie interior del casco interior (9) y en sus extremos a las placas extremas interiores (11a, 11b) .

4. El intercambiador de calor de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones anteriores, que se caracteriza por que al menos una placa divisora (7a, 7b, 7c, 7d, 7e) en la dirección de las placas de intercambio de calor está dispuesta entre las placas deflectoras (8a, 8b, 8c, 8d) , estando dispuesta dicha placa divisora entre las placas de intercambio de calor que forman el paquete de placas y extendiéndose fuera del paquete de placas, de manera que la placa divisora está en contacto por su borde exterior con la superficie interior del casco interior (9) y los extremos de la placa divisora están unidos a las placas deflectoras (8a, 8b, 8c, 8d) .

5. El intercambiador de calor de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones anteriores, que se caracteriza por que el intercambiador de calor comprende cuatro placas deflectoras (8a, 8b, 8c, 8d) , formando dichas placas deflectoras cuatro canales de flujo separados en el intercambiador de calor, y las conexiones de entrada y de salida (5a, 5b) del primer fluido de intercambio de calor están dispuestas en contacto con un canal de flujo (10a) y las conexiones de entrada y de salida (6a, 6b) del segundo fluido de intercambio de 45 calor están dispuestas en contacto con un segundo canal de flujo, por lo que dos de los canales de flujo (10b, 10c) no comprenden conexiones para un fluido de intercambio de calor.

6. El intercambiador de calor de acuerdo con la reivindicación 5, que se caracteriza por que el canal de flujo (10a) , que comprende una conexión de entrada y una de salida para un fluido de intercambio de calor, está dispuesto con un número par de placas divisoras (7a, 7b, 7d, 7e ) , y el canal de flujo (10b) en el lado 50 opuesto del paquete de placas comprende un número impar de placas divisoras (7c) .

7. El intercambiador de calor de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones anteriores, que se caracteriza por que una o más conexiones de entrada o de salida (5a, 5b, 6a, 6b) están dispuestas a través de la placa 11

extrema (4a, 4b) de la carcasa exterior y a través de la placa extrema interior (11a, 11b) en contacto con la misma.

8. El intercambiador de calor de placas de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones anteriores, que se caracteriza por que el casco interior (9) y las placas extremas interiores (11 a, 11 b) está fabricados del 5 mismo material que las placas de intercambio de calor que forman el paquete de placas .

9. El intercambiador de calor de placas de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones anteriores, que se caracteriza por que el paquete de placas (2) se forma uniendo las placas de intercambio de calor perfiladas juntas unas sobre las otras, de manera que el primer fluido de intercambio de calor fluye en espacios entre placas alternos y el segundo fluido de intercambio de calor en los otros espacios entre placas alternos.

10. El intercambiador de calor de placas de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones anteriores, que se caracteriza por que el paquete de placas (2) , el casco interior (9) y el casco (3) de la carcasa exterior tiene una forma cilíndrica circular.

11. El intercambiador de calor de placas de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones anteriores, que se 15 caracteriza por que la estructura del intercambiador de calor (1) está completamente soldada.

12. Un método para fabricar un intercambiador de calor de placas (1) , comprendiendo el método ï?­ï?  formar un paquete de placas (2) , en el que las placas de intercambio de calor están unidas unas a las otras en la parte superior de cada una, ï?­ï?  disponer una carcasa exterior alrededor del paquete de placas (2) , comprendiendo dicha carcasa placas extremas (4a, 4b) principalmente en la dirección de los extremos del paquete de placas y un casco (3) que conecta las placas extremas, estando dispuesto dicho casco al menos principalmente a una distancia desde la superficie exterior del paquete de placas definida por los bordes exteriores de las placas de intercambio de calor del paquete de placas, ï?­ï?  disponer conexiones de entrada y de salida (5a, 5b, 6a, 6b) para al menos un primer y un segundo 25 fluido de intercambio de calor, ï?­ï?  disponer placas deflectoras (8a, 8b, 8c, 8d) en la dirección longitudinal del paquete de placas sobre la superficie exterior del paquete de placas (2) sustancialmente perpendicular al paquete de placas, comprendiendo dichas placas deflectoras un borde interior y un borde exterior, y estando dispuestas dichas placas deflectoras para estar en contacto por sus bordes interiores con la superficie exterior del paquete de placas (2) , y ï?­ï?  formar un canal de flujo (10a, 10b, 10c) entre las placas deflectoras (8a, 8b, 8c, 8d) desde la conexión de entrada (5a, 6a) al paquete de placas (2) y un canal de flujo (10a, 10b, 10 c) desde el paquete de placas (2) a la conexión de salida (5b, 6b) para cada uno de un primer y de un segundo fluido de intercambio de calor, ï?­ï?  disponer un casco interior (9) alrededor del paquete de placas (2) , estando dispuesto dicho casco interior para estar en contacto en su superficie interior con el borde exterior de las placas deflectoras (8a, 8b, 8c, 8d) y estando soportado en su superficie exterior el casco interior (9) contra la superficie interior del casco (3) del casco exterior, y ï?­ï?  disponer las placas extremas interiores (11a, 11b) contra la superficie interior de las placas extremas 40 (4a, 4b) de la carcasa exterior.

13. El método de acuerdo con la reivindicación 12, que se caracteriza por ï?­ï?  unir las placas deflectoras (8a, 8b, 8c, 8d) ajustadamente, por ejemplo por soldadura, en su borde interior al paquete de placas (2) , en su borde exterior a la superficie interior del casco interior (9) y en sus extremos a las placas extremas interiores (11a, 11b) .

14. El método de acuerdo con la reivindicación 12 o 13, que se caracteriza por ï?­ï?  disponer al menos una placa divisora (7a, 7b, 7c, 7d, 7e) en la dirección de las placas de intercambio de calor entre las placas deflectoras (8a, 8b, 8c, 8d) , estando dispuesta dicha placa divisora entre las placas de intercambio de calor que forman el paquete de placas y extendiéndose fuera del paquete de placas, de manera que la placa divisora está en contacto en su borde exterior con la superficie interior 12

del casco interior (9) y los extremos de la placa divisora están unidos a las placas deflectoras (8a, 8b, 8c, 8d) .

15. El método de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones anteriores 12 a 14, que se caracteriza por ï?­ï?  disponer una o más conexiones de entrada o de salida (5a, 5b, 6a, 6b) a través de la placa extrema (4a, 4b) de la carcasa exterior y a través de la placa extrema interior (11a, 11b) en contacto con la misma.