Miembro hueco alargado para un intercambiador de calor de condensación de una caldera de condensación de gas para producir agua caliente.

Un miembro alargado hueco (3) para un intercambiador de calor de condensación para una caldera de condensación de gas para producir agua caliente, en donde el agua puede fluir en el miembro hueco alargado

(3) y los humos de combustión pueden fluir alrededor de dicho miembro hueco alargado (3); estando dicho miembro hueco alargado (3), al menos en parte, enrollado en hélice alrededor de un primer eje (A1) para formar una sucesión de vueltas (12) separadas entre sí que definen un hueco (22) para ser recorrido por los humos de combustión, y que se extiende a lo largo de un segundo eje (A2); comprendiendo el miembro hueco alargado (3) un tubo (16) que se extiende a lo largo del segundo eje (A2), y al menos dos primeras aletas (17), que se extienden a lo largo del segundo eje (A2) sobresaliendo del tubo (16) y que tienen una forma como para definir entre ellas una porción (25) divergente de hueco de dicho hueco (22) en una dirección radial con respecto al primer eje (A1); estando caracterizado el miembro hueco alargado (3) porque dicho tubo (16) tiene una sección transversal ovalada, teniendo un eje principal (X) y un eje secundario (Y), convergiendo dichas primeras [sic.] aletas (17) con dicho eje principal (X) y formando un ángulo (a) con el eje principal (X), estando dicho ángulo (a) en un intervalo de entre 1° a 10° y siendo preferiblemente igual a 2°.

Tipo: Patente Internacional (Tratado de Cooperación de Patentes). Resumen de patente/invención. Número de Solicitud: PCT/IT2009/000245.

Solicitante: ELBI INTERNATIONAL S.P.A..

Nacionalidad solicitante: Italia.

Dirección: CORSO GALILEO FERRARIS, 110 10129 TORINO ITALIA.

Inventor/es: CANNAS,CHRISTIAN, CASIRAGHI,STEFANO.

Fecha de Publicación: .

Clasificación Internacional de Patentes:

  • SECCION F — MECANICA; ILUMINACION; CALEFACCION;... > CALEFACCION; HORNILLAS; VENTILACION > CALENTADORES DE FLUIDOS, p. ej. CALENTADORES DE AGUA... > F24H9/00 (Partes constitutivas)
  • SECCION F — MECANICA; ILUMINACION; CALEFACCION;... > CALEFACCION; HORNILLAS; VENTILACION > CALENTADORES DE FLUIDOS, p. ej. CALENTADORES DE AGUA... > Calentadores de agua que tienen medios para producir... > F24H1/43 (enrollados helicoidalmente o en espiral)

PDF original: ES-2525946_T3.pdf

 

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Fragmento de la descripción:

Miembro hueco alargado para un intercambiador de calor de condensación de una caldera de condensación de gas para producir agua caliente 5

Campo de la invención

La presente invención se refiere, en general, a un miembro hueco alargado para un intercambiador de calor de condensación para una caldera de condensación de gas para producir agua caliente, en la que el agua fluye en el miembro hueco alargado y los humos de combustión fluyen alrededor del miembro hueco alargado, y, en particular, a un miembro hueco alargado de la clase definida en el preámbulo de la reivindicación 1.

Antecedentes de la técnica

Un miembro hueco alargado de este tipo se da a conocer en el documento EP 2012072 A2.

Una caldera de gas para producir agua caliente comprende normalmente un quemador de gas y al menos un intercambiador de calor a través del cual fluyen los humos de combustión y el flujo de agua. Algunos tipos de calderas de gas, conocidas como calderas de condensación de gas, condensan el vapor en los humos de 20 combustión y transfieren el calor latente de los humos de combustión al agua. Las calderas de condensación se dividen adicionalmente en: un primer tipo, equipado con un intercambiador de calor cerca del quemador de gas y un intercambiador de calor de condensación para, sencillamente, condensar el vapor de los humos de combustión, y un segundo tipo, equipado con sólo un intercambiador de calor de condensación, que proporciona únicamente intercambio térmico a lo largo de una primera porción, y tanto intercambio térmico como condensación del vapor de los humos de combustión a lo largo de una segunda porción.

Un tipo particular de intercambiadores de calor de condensación comprende normalmente una carcasa que se extiende a lo largo de un primer eje y a través del cual fluyen los humos de combustión; y un miembro hueco alargado, que consiste en un tubo enrollado, al menos en parte, en hélice alrededor del primer eje para formar una sucesión de vueltas separadas entre sí, y que se extiende a lo largo de un segundo eje. Los humos de combustión fluyen a través de un hueco formado entre las vueltas separadas entre sí en estrecha proximidad al tubo para transferir calor al agua que fluye a lo largo del tubo. Este tipo de intercambiadores de calor de condensación se describe en los documentos EP 678186 B1 y EP 1281919 A2.

En otro tipo de intercambiadores de calor de condensación, el miembro hueco alargado comprende un tubo y aletas perpendiculares al segundo eje. Esta solución técnica proporciona una velocidad alta de intercambio térmico, pero las aletas son caras de producir.

En un tipo adicional de intercambiadores de calor de condensación descrito en los documentos EP 1627190 B1, EP

1600708 A1, EP 1750069 A1, EP 1750070 y EP 1752718 A1, el miembro hueco alargado comprende un tubo y unas aletas que son paralelas al segundo eje y están hechas de manera integral con el tubo. En este caso, las aletas están coextruidas con el tubo, son fáciles de producir y contribuyen a mejorar el intercambio térmico entre el agua y los humos de combustión. De hecho, el miembro hueco alargado anteriormente identificado que incluye aletas coextruidas ha demostrado ser extremadamente eficaz en términos de velocidad de intercambio de calor. Sin 45 embargo, el mercado de calderas de condensación exige una velocidad de intercambio térmico aún mayor. En otras palabras, las calderas de condensación actuales tienen un tamaño notable, y es extremadamente importante para los fabricantes de calderas de condensación reducir el tamaño de las calderas de condensación, manteniendo, a la vez, una alta eficiencia térmica del intercambiador de calor de condensación. Cualquier mejora en la velocidad de intercambio térmico ha de permitir la reducción del tamaño de las calderas de condensación de gas y alcanzar una 50 excepcional eficiencia de intercambio de calor del intercambiador de calor de condensación.

Exposición de la invención

A la luz de la mencionada exigencia del mercado, un objeto de la presente invención consiste en hacer un miembro 55 hueco alargado que mejore adicionalmente la eficiencia térmica de los intercambiadores de calor de condensación anteriormente identificados.

Un objeto adicional de la presente invención consiste en hacer un miembro hueco alargado que sea fácil de producir, de modo que simplifique la fabricación del intercambiador de calor.

De acuerdo con la presente invención, estos objetos se consiguen mediante un miembro hueco alargado que tenga las características definidas en la reivindicación 1.

Un experimento llevado a cabo por el solicitante probó, con respecto a una configuración con una porción constante 65 de hueco, un aumento de la eficiencia térmica de al menos un 3%.

De acuerdo con una realización preferida, las primeras aletas se deforman localmente de modo que se mantengan dichas vueltas mutuamente separadas entre sí de acuerdo con una configuración dada.

De acuerdo con una realización preferida adicional, el miembro hueco alargado comprende dos aletas secundarias, que son paralelas a dicho segundo eje, están hechas de manera integral con dicho tubo, se enfrentan entre sí, se extienden [sic.] desde dicho tubo hacia el primer eje, y se deforman localmente de modo que se mantengan dichas vueltas separadas entre sí de acuerdo con una configuración dada.

De acuerdo con las realizaciones preferidas anteriormente identificadas, las vueltas se mantienen en configuraciones de separación mediante las deformaciones locales de las primeras y/o segundas aletas sin necesidad de un elemento adicional tal como un espaciador dispuesto entre las vueltas. Además, las deformaciones locales de las aletas son fáciles de hacer. De esta manera, el tamaño del hueco se controla exhaustivamente por las posiciones de las primeras y/o segundas aletas.

Breve descripción de los dibujos

Una realización no limitativa de la presente invención se describirá a modo de ejemplo con referencia a los dibujos que se acompañan, en los cuales:

- la figura 1 muestra una vista lateral esquemática, con partes transversales y partes retiradas para mayor claridad, de una intercambiador de calor de condensación que comprende un miembro hueco alargado de acuerdo con la presente invención;

- la figura 2 muestra una vista frontal a menor escala, con una parte retirada para mayor claridad, del miembro hueco 25 alargado de la figura 1;

- la figura 3 muestra una vista posterior a menor escala, con una parte retirada para mayor claridad, del miembro hueco alargado de la figura 1;

- la figura 4 muestra una vista en alzado lateral a menor escala del miembro hueco alargado de la figura 1; y -la figura 5 muestra una vista transversal a mayor escala, con una parte retirada para mayor claridad, de un detalle del miembro hueco alargado de la figura 1;

-la figura 6 muestra una vista transversal aún a mayor escala, con una parte retirada para mayor claridad, de un detalle de la figura 5;

- la figura 7 muestra una vista transversal a gran escala, con una parte retirada para mayor claridad, de un detalle del miembro hueco alargado de la figura 4; y -la figura 8 muestra una vista transversal a gran escala, con una parte retirada para mayor claridad, de un detalle de una variación del miembro hueco alargado de la figura 7.

Mejor modo de realizar la invención

En la figura 1, la referencia numérica 1 indica, como un todo, un intercambiador de calor de condensación para una caldera de condensación de gas, que no se muestra en las figuras adjuntas. El intercambiador 1 de calor de condensación comprende una primera porción, que tiene la función de un intercambiador de calor ordinario,... [Seguir leyendo]

 


Reivindicaciones:

1. Un miembro alargado hueco (3) para un intercambiador de calor de condensación para una caldera de condensación de gas para producir agua caliente, en donde el agua puede fluir en el miembro hueco alargado (3) y 5 los humos de combustión pueden fluir alrededor de dicho miembro hueco alargado (3) ; estando dicho miembro hueco alargado (3) , al menos en parte, enrollado en hélice alrededor de un primer eje (A1) para formar una sucesión de vueltas (12) separadas entre sí que definen un hueco (22) para ser recorrido por los humos de combustión, y que se extiende a lo largo de un segundo eje (A2) ; comprendiendo el miembro hueco alargado (3) un tubo (16) que se extiende a lo largo del segundo eje (A2) , y al menos dos primeras aletas (17) , que se extienden a lo largo del 10 segundo eje (A2) sobresaliendo del tubo (16) y que tienen una forma como para definir entre ellas una porción (25) divergente de hueco de dicho hueco (22) en una dirección radial con respecto al primer eje (A1) ; estando caracterizado el miembro hueco alargado (3) porque dicho tubo (16) tiene una sección transversal ovalada, teniendo un eje principal (X) y un eje secundario (Y) , convergiendo dichas primeras [sic.] aletas (17) con dicho eje principal (X) y formando un ángulo (a) con el eje principal (X) , estando dicho ángulo (a) en un intervalo de entre 1º a 10º y siendo preferiblemente igual a 2º .

2. Miembro hueco alargado según la reivindicación 1, en el que dichas primeras aletas (17) convergen en dicho tubo (16) .

3. Miembro hueco alargado de acuerdo con una de las reivindicaciones anteriores, en el que dicho hueco (22) tiene una altura (H) que varía entre un valor mínimo (Hmin) y un valor máximo (Hmax) y la relación entre dichos valores máximo y mínimo (Hmax/Hmin) es mayor que 2 y preferiblemente igual a 3.

4. Miembro hueco alargado según una cualquiera de las reivindicaciones precedentes, en el que dichas primeras aletas (17) se deforman localmente de modo que se mantengan dichas vueltas (12) separadas entre sí de acuerdo con una configuración dada.

5. Miembro hueco alargado según la reivindicación 4, en el que dichas primeras aletas (17) divergen localmente de dicho tubo (16) de modo que se forma una serie de áreas (31) de superficie de contacto a lo largo de dichas 30 primeras aletas (17) .

6. Miembro hueco alargado según una cualquiera de las reivindicaciones precedentes, que comprende dos segundas aletas (18) que son paralelas a dicho eje secundario (A2) , están hechas de manera integral con dicho tubo (16) , se enfrentan entre sí y se extienden desde dicho tubo (16) hacia el eje principal (A1) .

7. Miembro hueco alargado según la reivindicación 6, en el que dichas segundas aletas (18) se deforman localmente de modo que se mantienen dichas vueltas (12) separadas entre sí de acuerdo con una configuración dada.

8. Miembro hueco alargado según la reivindicación 7, en el que dichas segunda aletas (18) divergen localmente de

dicho tubo (18) de modo que forman una serie de áreas (32) de superficie de contacto a lo largo de dichas segundas aletas (18) .

9. Intercambiador de calor de condensación que comprende una carcasa sustancialmente cilíndrica (2) y un miembro hueco alargado (3) hecho de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones precedentes y alojado en 45 dicha carcasa (2) .