Intercambiador de calor mejorado.

Intercambiador de calor mejorado (1) para intercambiar calor entre al menos dos fluidos que son guiados a través del intercambiador de calor

(1), de modo que el intercambiador de calor (1) es del tipo provisto con placas paralelas (5) que se conectan entre sí mediante paredes conectoras (7,8) que definen cámaras (6) que están provistas de una entrada (9) y una salida (10), cada una en dicha pared conectora (7,8), para guiar un fluido mencionado a través de las cámaras (19,20), y de modo que en estas cámaras (19,20) está dispuesto como mínimo un perfil de guía (11) para guiar el flujo a través de las cámaras (19,20) de acuerdo con un curso seleccionado que cambia de dirección al menos localmente entre la entrada (9) y la salida (10), caracterizado porque el perfil de guía (11) es un perfil tubular extruido (12) que comprende dos paredes paralelas (13) con las que los perfiles tubulares (12) hacen contacto con las placas mencionadas (5) y que se conectan entre sí mediante dos paredes laterales (14) y una o varias paredes divisoras (15) que internamente dividen el perfil tubular extruido (12) en dos o varios compartimentos (16) que se extienden en la dirección de extrusión del perfil tubular (12), y porque uno o varios pasajes (17) para guiar un fluido están provistos en las paredes divisoras (15) y/o en las paredes laterales (14).

Tipo: Patente Internacional (Tratado de Cooperación de Patentes). Resumen de patente/invención. Número de Solicitud: PCT/BE2010/000024.

Solicitante: ATLAS COPCO AIRPOWER, NAAMLOZE VENNOOTSCHAP.

Nacionalidad solicitante: Bélgica.

Dirección: BOOMSESTEENWEG 957 2610 WILRIJK BELGICA.

Inventor/es: VAN DIJCK,WOUTER,DENIS,ANN, POTTERS,TOM ANDRÉ J, DRESEN,PATRICK PIET A.

Fecha de Publicación: .

Clasificación Internacional de Patentes:

  • 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)
  • SECCION F — MECANICA; ILUMINACION; CALEFACCION;... > INTERCAMBIO DE CALOR EN GENERAL > PARTES CONSTITUTIVAS DE APLICACION GENERAL DE LOS... > Disposiciones de control o dispositivos de seguridad... > F28F27/02 (para controlar la distribución de los medios que intercambian calor entre dos canales diferentes (disposición de las placas guía o de los álabes distribuidores F28F 9/22, F28F 25/12))

PDF original: ES-2538076_T3.pdf

 

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Fragmento de la descripción:

Intercambiador de calor mejorado

[1] La presente invención se refiere a un intercambiador de calor mejorado.

[2] En particular, la invención se refiere a un intercambiador de calor para intercambiar calor entre al menos dos fluidos que son guiados a través del intercambiador de calor, de modo que el intercambiador de calor es del tipo construido con placas paralelas que se conectan por medio de paredes conectoras para definir cámaras provistas con una entrada y una salida. Una entrada o salida se sitúa en las paredes conectoras.

[3] Ambos fluidos son enviados a través de cámaras adyacentes que se separan entre sí mediante la placa mencionada, de modo que el calor se puede transferir de un fluido a otro fluido a través de dicha placa que, de este modo, está hecha de un material conductor del calor, como cobre o aluminio.

[4] Para promover la transferencia de calor, se disponen franjas con aletas de refrigeración en las cámaras entre las placas paralelas, que también están hechas de material conductor del calor y que deben incrementar la superficie de contacto entre un fluido que fluya a través de ellas y el material conductor del calor del Intercambiador de calor en el modo conocido.

[5] Las mencionadas aletas de refrigeración guían al flujo por una determinada longitud de las cámaras en una dirección preferida en particular, de modo que la forma de las aletas de refrigeración fuerza al flujo a hacer un movimiento en zigzag a lo largo de la mencionada dirección preferida.

[6] En función del espacio disponible para el intercambiador de calor y la ubicación del suministro y descarga de los fluidos, las mencionadas entradas y salidas se pueden disponer en diferentes ubicaciones.

[7] Una primera posibilidad es guiar el fluido en una línea recta a través de una cámara, en donde la entrada y salida se sitúan en la extensión de la dirección preferida de las aletas de refrigeración.

[8] Otra posibilidad es cambiar localmente la dirección de flujo del fluido una o varias veces a medida que fluye a través de una cámara, por ejemplo, cuando, debido a la falta de espacio o por otras razones, una entrada o salida se debe posicionar lateralmente respecto de la dirección de flujo a través de las franjas con aletas de refrigeración, como resultado la dirección de flujo debe realizar una curva en forma de gancho en la entrada o salida.

[9] Para guiar el mencionado cambio de dirección de flujo, se utilizan perfiles de guía que, en algunas formas de realización conocidas de intercambiadores de calor, se forman con franjas con aletas de refrigeración que conectan en ángulos rectos, de manera que las franjas se encuentran en un ángulo preferentemente de 45° y se unen a fin de desviar el flujo en ángulos rectos.

[1] La entrada y/o salida lateral debe ser suficientemente ancha como para obtener un buen guiado, de modo que, por ejemplo, en el caso de una unión a inglete a 45°, la entrada o salida es igual de ancha que la anchura del intercambiador de calor medida en una dirección transversal a la dirección longitudinal de las aletas de refrigeración reales.

[11] Esto implica que la longitud de un intercambiador de calor así se incrementará con la anchura, resultando en un intercambiador de calor de tamaño considerable.

[12] En otras formas de realización conocidas se utiliza un perfil de guía especialmente dispuesto en forma de placa metálica delgada plegada que está doblada cada vez hacia abajo en ángulos rectos a lo largo de líneas de doblado paralelas sucesivas para formar un perfil con una serie de resaltos y ranuras paralelos sucesivos como si estuviera definido por paredes erguidas paralelas formadas de placa plegada que están conectadas alternativamente en la parte superior o en la parte inferior por franjas dobladas de la placa metálica, y en donde en las paredes erguidas se proveen pasajes a distancias regulares entre sí. Dicho perfil de guía se extiende por toda la anchura del intercambiador de calor entre dos paredes opuestas del intercambiador de calor y, de este modo, se conecta con un extremo a una entrada o salida en una pared mencionada, mientras que el perfil de guía también se conecta en ángulos rectos con las franjas con aletas de refrigeración con una pared lateral, de modo que el fluido que fluye en el perfil de guía en dirección longitudinal es desviado en ángulos rectos en la dirección preferida de las aletas de refrigeración.

[13] Una desventaja de tales perfiles, empero, es que son difíciles de fabricar y tampoco son firmes, por lo que se deforman con facilidad al ser transportados o procesados.

[14] Como resultado, a tales perfiles de guía se les debe corregir la forma antes de utilizarlos mediante una operación de prensado o apisonado adicional, o con cualquier otra operación, para aplanar los perfiles de guía.

[15] Una operación adicional así es desventajosa, porque aumenta los costes de producción y porque el perfil de guía se debilita debido al fisurado fino que podría ocurrir, lo que tiene un efecto negativo en la fortaleza general del intercambiador de calor.

[16] Además, ocurre que, a continuación de la mencionada operación de prensado o apisonado, la altura del perfil de guía no es enteramente igual en todos lados, de modo que, en algunos lados, el perfil de guía hace buen contacto con las placas paralelas que definen la cámara en la que el perfil de guía ha sido dispuesto, en tanto que, en otros lados, no hay contacto o solo parcialmente, lo que resulta en un punto débil en esos lados, dada la libertad de movimiento de las placas allí.

[17] La presente invención procura remediar una o varias de las desventajas mencionadas y otras.

[18] Con esta finalidad, la invención se refiere a un intercambiador de calor del tipo mencionado, en el cual, como mínimo, un perfil de guía ha sido dispuesto en estas cámaras para guiar el flujo a través de las cámaras de acuerdo con un curso seleccionado que cambia de dirección al menos localmente entre la entrada y la salida, caracterizado porque el perfil de guía es un perfil tubular extruido que comprende dos paredes paralelas con las que el perfil tubular hace contacto con las placas mencionadas y que se conectan entre sí mediante dos paredes laterales y una o varias paredes divisoras que internamente dividen el perfil tubular extruido en dos o varios compartimentos que se extienden en la dirección de extrusión del perfil tubular, y porque uno o varios pasajes para guiar un fluido están provistos en las paredes divisoras y/o en las paredes laterales.

[19] El uso de un perfil tubular extruido así es ventajoso porque es fácil de fabricar, además, con pequeñas tolerancias, que son típicamente menores a una décima de milímetro para perfiles eximidos, lo que es ampliamente suficiente para obtener un buen contacto de soporte entre la pared en cuestión del propio perfil de guía y una placa adyacente que provee una separación entre dos niveles sucesivos del intercambiador de calor.

[2] Otra ventaja es que un perfil extruido tiene una gran resistencia a la flexión, lo que suma a la fortaleza general del intercambiador de calor.

[21] Otra ventaja de un Intercambiador de calor de acuerdo con la Invención, es que un intercambiador de calor así también se puede aplicar bajo condiciones de alta presión, y que un Intercambiador de calor así está mucho menos sujeto a ser dañado en caso de presiones pico ocasionales y/o accidentales.

[22] Además, ya no se requiere una operación de prensado o apisonado adicional para ajustar la altura justo antes del montaje del intercambiador de calor.

[23] Si bien en el caso de la invención se requiere un movimiento adicional para obtener los pasajes en las paredes divisoras y paredes... [Seguir leyendo]

 


Reivindicaciones:

1. Intercambiador de calor mejorado (1) para intercambiar calor entre al menos dos fluidos que son guiados a través del intercambiador de calor (1), de modo que el intercambiador de calor (1) es del tipo provisto con placas paralelas (5) que se conectan entre sí mediante paredes conectaras (7,8) que definen cámaras (6) que están provistas de una entrada (9) y una salida (1), cada una en dicha pared conectara (7,8), para guiar un fluido mencionado a través de las cámaras (19,2), y de modo que en estas cámaras (19,2) está dispuesto como mínimo un perfil de guía (11) para guiar el flujo a través de las cámaras (19,2) de acuerdo con un curso seleccionado que cambia de dirección al menos localmente entre la entrada (9) y la salida (1), caracterizado porque el perfil de guía (11) es un perfil tubular extruido (12) que comprende dos paredes paralelas (13) con las que los perfiles tubulares (12) hacen contacto con las placas mencionadas (5) y que se conectan entre sí mediante dos paredes laterales (14) y una o varias paredes divisoras (15) que internamente dividen el perfil tubular extruido (12) en dos o varios compartimentos (16) que se extienden en la dirección de extrusión del perfil tubular (12), y porque uno o varios pasajes (17) para guiar un fluido están provistos en las paredes divisoras (15) y/o en las paredes laterales (14).

2. Intercambiador de calor mejorado (1) de acuerdo con la reivindicación 1, caracterizado porque el perfil de guía (11) hace que la dirección del flujo se desvíe transversal mente.

3. Intercambiador de calor mejorado (1) de acuerdo con la reivindicación 2, caracterizado porque el perfil tubular extruido (12) es un perfil que está provisto de una serie de pasajes (17) con este fin que están provistos en las paredes divisoras (15) y en al menos una pared lateral (14) a una distancia entre sí.

4. Intercambiador de calor mejorado (1) de acuerdo con la reivindicación 2 o 3, caracterizado porque el perfil tubular (12) está provisto de un extremo opuesto a una entrada (9) o a una salida (1) de una cámara (6) y con su dirección de extrusión en la prolongación del fluido que fluye entrando o del fluido que fluye saliendo, y con la pared lateral (14) provista de pasajes (17) dirigidos hacia la cámara (6).

5. Intercambiador de calor mejorado (1) de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 2 a 4, caracterizado porque las paredes divisoras (15) y la pared lateral (14) con pasajes (17) están provistas de dichos pasajes (17) solo en una longitud restringida.

6. Intercambiador de calor mejorado (1) de acuerdo con la reivindicación 5, caracterizado porque los pasajes (17) en las paredes divisoras (15) y en la pared lateral (14) se distribuyen de modo que el perfil tubular (12) está dividido en dos zonas (22,23) que están separadas de acuerdo con una línea diagonal geométrica X-X que conecta dos esquinas diagonalmente opuestas del perfil, de modo que en una zona (22) las paredes divisoras (15) y la pared lateral (14) no tienen pasajes, mientras que en la otra zona (23) las particiones (15) y la pared lateral (14) están provistas de pasajes (17) distanciados entre sí.

7. Intercambiador de calor mejorado (1) de acuerdo con la reivindicación 1, caracterizado porque el perfil de guía

(11) sirve como colector de entrada o como colector de salida que guía al flujo de manera ensanchada en la entrada (9), y respectivamente de manera angostada en la salida (1).

8. Intercambiador de calor mejorado (1) de acuerdo con la reivindicación 7, caracterizado porque el perfil tubular

(12) es sostenido con sus extremos entre dos paredes conectaras opuestas (7,8) de la cámara (6) en la que el perfil tubular (12) ha sido dispuesto, y porque hay pasajes (17) provistos en ambas paredes laterales (14) y en todas las paredes divisoras (15), de modo que el perfil tubular (12) es adyacente con una pared lateral (14) a una pared conectara (8) que está provista de una entrada (9) o de una salida (1), y de modo que la superficie total de fluencia de los pasajes (17), en una pared lateral (14) o en una pared divisora (15), se incrementa respecto de la pared lateral (14) opuesta a la entrada (9) o salida (1) hacia la otra pared lateral (14).

9. Intercambiador de calor mejorado (1) de acuerdo con la reivindicación 8, caracterizado porque la mencionada entrada o salida (9,1) se sitúa en un extremo del perfil tubular (12) y porque la pared lateral (14) que está dirigida alejándose de la entrada o salida (9,1) está provista de pasajes (17) distribuidos de manera pareja en toda su longitud.

1. Intercambiador de calor mejorado (1) de acuerdo con la reivindicación 9, caracterizado porque la mencionada entrada o salida (9,1) abarca más o menos la mitad de la longitud del perfil tubular (12).

11. Intercambiador de calor mejorado (1) de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones precedentes, caracterizado porque es un Intercambiador de calor (1) para Intercambiar calor entre dos sustancias gaseosas, por ejemplo, aire y aire.

12. Intercambiador de calor mejorado (1) de acuerdo con la reivindicación 1, caracterizado porque el perfil de guía (11) hace que la dirección del flujo cambie una o más veces en su pasaje (17) a través de la cámara (6).

13. Intercambiador de calor mejorado (1) de acuerdo con la reivindicación 12, caracterizado porque el perfil tubular extruldo (12) está provisto de un pasaje (17) en una pared dlvlsora (15) y/o en una pared lateral (14) en al menos un extremo, y de modo que los extremos de este perfil están sellados por una pared de tope, de modo que una entrada (9) y una salida (1) para el fluido están dispuestas en la forma del mencionado pasaje (17) en la pared lateral (14) o un pasaje (17) en una pared de tope en un extremo de un compartimento (16) del perfil.

14. Intercambiador de calor mejorado (1) de acuerdo con la reivindicación 13, caracterizado porque el perfil tubular (12) es sostenido con sus extremos entre dos paredes conectoras opuestas (7,8) de la cámara (6) en la que el perfil tubular (12) ha sido dispuesto, y porque esas paredes conectoras (7,8) sirven como paredes de tope, provistas o no con una entrada (9) o una salida (1) opuesta a un extremo de un compartimento (16) del perfil tubular (12).

15. Intercambiador de calor mejorado (1) de acuerdo con la reivindicación 14, caracterizado porque la cámara (6) está llena de perfiles tubulares paralelos (12) que son adyacentes entre sí con sus paredes laterales (14), y en el que la entrada (9) de un perfil se conecta con la salida (1) de un perfil adyacente.

16. Intercambiador de calor mejorado (1) de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 12 a 15, caracterizado porque es un Intercambiador de calor (1) para intercambiar calor entre un gas y un agente refrigerante.

17. Intercambiador de calor mejorado (1) de acuerdo con las reivindicaciones 11 y 16, caracterizado porque es un Intercambiador de calor doble (1) con una primera parte para intercambiar calor entre dos fluidos gaseosos, por ejemplo, aire y aire, y una segunda parte para intercambiar calor entre uno de los mencionados fluidos gaseosos y un agente refrigerante en forma gaseosa o líquida.

18. Intercambiador de calor mejorado (1) de acuerdo con la reivindicación 17, caracterizado porque es un intercambiador de calor (1) para secar aire comprimido que es sucesivamente guiado a través de ambas partes del intercambiador de calor (1) y en el que, en la segunda parte, se intercambia calor con un agente refrigerante procedente de un dispositivo refrigerante externo.