Dispositivo de penetración de tubos concéntricos en intercambiador de calor con dilatación libre.

Dispositivo de penetración de tubos concéntricos en intercambiador de calor con dilatación libre

, en el que el más exterior de los tubos concéntricos se suelda a la fogonadura por la que atraviesa la placa de cierre del intercambiador, y el extremo exterior de dicho tubo se cierra con un tapón soldado, y en un punto del tubo cercano a ese extremo, se practican cuatro cortes que delimitan un trozo de la pared del tubo, que se extrae, soldándose en ese hueco de pared una pieza paralelepipédica que constituye el colector de salida radial desde el intercambiador de calor, quedando el tubo interior incólume, pero soldado al cierre del extremo del tubo exterior justo junto a la tapa anular que bloquea el movimiento del fluido en su seno, y lo dirige hacia la salida radial.

Tipo: Patente de Invención. Resumen de patente/invención. Número de Solicitud: P201530295.

Solicitante: UNIVERSIDAD POLITECNICA DE MADRID.

Nacionalidad solicitante: España.

Inventor/es: MARTINEZ-VAL PENALOSA,JOSE MARIA.

Fecha de Publicación: .

Clasificación Internacional de Patentes:

  • SECCION F — MECANICA; ILUMINACION; CALEFACCION;... > INTERCAMBIO DE CALOR EN GENERAL > INTERCAMBIADORES DE CALOR, NO PREVISTOS EN NINGUNA... > Aparatos cambiadores de calor que tienen conjuntos... > F28D7/12 (estando el tubo exterior cerrado en un extremo, es decir, del tipo de retorno (F28D 7/14 tiene prioridad))
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Dispositivo de penetración de tubos concéntricos en intercambiador de calor con dilatación libre.

Fragmento de la descripción:

DISPOSITIVO DE PENETRACIÓN DE TUBOS CONCÉNTRICOS EN INTERCAMBIADOR DE CALOR CON DILATACIÓN LIBRE

SECTOR DE LA TÉCNICA

La invención se encuadra en el campo de la ingeniería térmica, y en particular para los ámbitos en que se usan fluidos a alta temperatura, que por tanto manifiestan efectos importantes de dilatación desde la situación de montaje a la de operación. 10

ANTECEDENTES DE LA INVENCIÓN

Existe una patente, la ES 2440088 B2, cuyo primer inventor es el mismo autor de esta solicitud, que se puede considerar un precedente directo, por presentar muchas de las características que ha de cumplir un intercambiador de calor de 15 dilatación libre, incluyendo la condición esencial de que los tubos sean concéntricos, teniendo el exterior de ellos su extremo confín cerrado por una placa o cúspide soldada, atornillada o hecha firme con el tubo exterior por otro procedimiento estanco, pero no incluye una solución de penetración como la aquí propuesta, para que los tubos pasen del exterior del intercambiador al 20 interior atravesando su placa de cierre.

EXPLICACIÓN DE LA INVENCIÓN

La invención se aplica a un intercambiador que tiene una placa de cierre la cual ha de ser atravesada de manera hermética por un par de tubos concéntricos 25 seleccionados entre metálicos o plásticos; susceptibles de ser soldados metálicamente, en el primer caso, o ser soldados o adheridos por resinas u otros medios plásticos, en el segundo caso.

Por dentro del tubo interior entra un fluido de intercambio térmico, hasta llegar a 30 su confín, donde vierte contra el tapón firme del confín del tubo exterior por lo cual el flujo de fluido retorna hacia la placa de cierre del intercambiador, a través del recinto anular existente entre la cara exterior del tubo interior y la cara interior del tubo exterior que recibe a su vez por su cara exterior el efecto térmico objeto del intercambio de calor a realizar en dicho aparato.

Lo propio de la invención es que cada penetración es de dos tubos concéntricos, interior y exterior, soldándose el tubo exterior a al menos una de las caras de la 5 placa de cierre del intercambiador, alrededor de toda la circunferencia de la oquedad o fogonadura practicada en dicha placa, efectuándose la soldadura como cordón continuo circular entre el borde de dicha fogonadura y la corona circular de la superficie cilíndrica del tubo exterior identificada como área donde fijar dicho tubo a dicha placa de cierre, quedando una parte de ambos tubos 10 exterior e interior fuera del recinto interno del intercambiador, y en parte de esa longitud sobresaliente del tubo exterior se le practican al tubo dos incisiones paralelas de carácter transversal, sin afectar al tubo interior, y otras dos incisiones longitudinales paralelas, a partir de las cuales se extrae el trozo de tubo exterior separado del resto por las cuatro incisiones antedichas, quedando 15 una apertura lateral a cuyas aristas del tubo se sueldan los cuatro lados correspondientes de una pieza paralelepipédica hueca, del mismo material que el tubo exterior, y que emerge del mismo en sentido radial, fluyendo por dicha pieza la corriente de salida desde el espacio anular entre ambos tubos, siendo canalizada dicha corriente hacia la salida del sistema merced al colector de 20 escape que está en continuidad física con la pieza paralelepipédica, quedando finalizado el tubo exterior por su extremo de fuera mediante una tapa de forma anular embutida en el espacio anular entre ambos tubos. Dicha tapa va soldada tanto al tubo exterior por su boca o extremo, como al tubo interior sobre la corona circular de la superficie cilíndrica de dicho tubo interior identificada como 25 área donde fijar dicho tubo a dicha tapa anular de cierre del tubo exterior.

EXPLICACIÓN DE LAS FIGURAS

La figura 1a muestra un esquema del alzado longitudinal de los elementos que componen el problema planteado, y dicha figura va en consonancia con la figura 30 1b, que es el esquema del alzado frontal de dichos componentes, que en esencia son los tubos concéntricos y la placa de cierre del intercambiador.

La figura 2 muestra un corte longitudinal en planta de la placa del intercambiador penetrada por los tubos concéntricos asidos a dicha placa directa e indirectamente, quedando libres para dilatar.

La figura 3a muestra la sección recta longitudinal del montaje presentado en esta 5 solicitud, y la figura 3b, que está en consonancia con la figura 3a, muestra el alzado frontal del montaje.

Para facilitar la comprensión de las figuras de la invención, y de sus modos de realización, a continuación se relacionan los elementos relevantes de la misma: 10

1. Placa de cierre del intercambiador de calor.

2. Tubo exterior.

3. Espacio anular de movimiento del fluido entre la superficie exterior del tubo interior (4) y la superficie interior del tubo exterior (2) .

4. Tubo interior. 15

5. Espacio interior del tubo interior.

6. Oquedad o fogonadura practicada en la placa de cierre (1) por la que pasan los tubos.

7. Tapón firme en el confín del tubo exterior (2)

8. Soldadura del tubo exterior con la placa de cierre. 20

9. Soldadura del tubo interior al tubo exterior por su extremo libre o boca, que se cierra con la pieza anular (11) .

10. Apertura lateral en el tubo exterior (2) .

11. Pieza anular que cierra el espacio anular (3) entre el tubo interior y el exterior. 25

12. Flujo radial de salida del fluido por la apertura lateral (10) .

13. Pieza paralelepipédica que confina el flujo (12) .

14. Colector de escape.

15. Efecto físico de intercambio térmico que se produce en la superficie externa del tubo exterior (2) . 30

16. Incisiones transversales en el tubo exterior (2) cerca de su extremo libre o boca.

17. Incisiones longitudinales en el tubo exterior (2) cerca de su extremo libre o boca.

18. Ã?rea circular del tubo exterior (2) donde fijar dicho tubo a la placa de 5 cierre (1) mediante la soldadura (8) .

19. Ã?rea circular del tubo interior (4) donde fijar dicho tubo al tubo exterior y a la pieza anular de cierre (11) mediante la soldadura (9) .

MODOS DE REALIZACIÓN DE LA INVENCIÓN 10

Se practica un agujero circular, o fogonadura, en la placa de cierre del intercambiador, con un diámetro que sea igual al diámetro exterior del tubo exterior que ha de atravesar esa frontera física, más una longitud diametral que esté entre la quinta parte y la tercera parte del espesor del cordón circular de aportación del material de soldadura, que será metálico para los tubos metálicos, 15 será de naturaleza covalente, o de resinas, para los tubos plásticos. Esa soldadura se aplica al área circular (18) identificada sobre el tubo exterior para aplicar ahí la soldadura.

La parte de dicho tubo que queda fuera del intercambiador acaba en un extremo 20 abierto o boca, por donde se aloja el tubo interior con sus piezas de ajuste y separación respecto del tubo exterior, las cuales no son objeto de la invención, y pueden ser coronas de anillos, o cables enroscados helicoidalmente. Antes de meter el tubo interior, en el tubo exterior, cerca de su boca, se abre una apertura lateral, que en su versión de base está formada por cuatro incisiones pasantes, 25 completas perpendiculares entre sí, dos transversales, y dos longitudinales, aunque la apertura lateral puede adquirir cualquier forma practicable con un taladro, una sierra u otro objeto punzante, y en particular puede ser redondo, si se practica con un taladro. Y en dicha apertura lateral se ajusta un conector o pieza hermética del mismo material que el tubo exterior, y de sección recta que 30 encaje con la forma de...

 


Reivindicaciones:

â?" Dispositivo de penetración de tubos concéntricos en intercambiador de calor con dilatación libre, existiendo una placa de cierre (1) del intercambiador, y un par de tubos concéntricos (2 y 4) seleccionados entre metálicos o plásticos; 5 susceptibles de ser soldados metálicamente, en el primer caso, o ser soldados o adheridos por resinas u otros medios plásticos, en el segundo caso; entrando por dentro del tubo interior (4) un fluido de intercambio térmico, hasta llegar a su confín, donde vierte contra el tapón firme (7) del confín del tubo exterior (2) por lo cual el flujo de fluido retorna hacia la placa (1) del intercambiador, a través del 10 recinto anular (3) existente entre la cara exterior del tubo interior (4) y la cara interior del tubo exterior (2) que recibe a su vez por su cara exterior el efecto térmico (15) objeto del intercambio de calor a realizar en dicho aparato que requiere penetraciones dobles de entrada/salida, caracterizado dicho dispositivo porque cada penetración es de dos tubos concéntricos, interior y exterior, 15 soldándose el tubo exterior (2) a al menos una de las caras de la placa de cierre (1) del intercambiador, alrededor de toda la circunferencia de la oquedad o fogonadura (6) practicada en dicha placa (1) , efectuándose la soldadura como cordón continuo circular (8) entre el borde de dicha fogonadura (6) y la corona circular de la superficie cilíndrica del tubo exterior (2) identificada como área (18) 20 donde fijar dicho tubo a dicha placa de cierre (1) quedando una parte de ambos tubos exterior e interior (2 y 4) fuera del recinto interno del intercambiador, y en parte de esa longitud sobresaliente del tubo exterior (2) se le practican al tubo dos incisiones paralelas de carácter transversal (16) , sin afectar al tubo interior, y otras dos incisiones longitudinales paralelas (17) , a partir de las cuales se extrae 25 el trozo de tubo exterior separado del resto por las cuatro incisiones antedichas (16 y 17) , quedando una apertura lateral (10) a cuyas aristas del tubo se sueldan los cuatro lados correspondientes de una pieza paralelepipédica hueca (13) , del mismo material que el tubo exterior (2) , y que emerge del mismo en sentido radial, fluyendo por dicha pieza (13) la corriente de salida (12) desde el espacio 30 anular (3) entre ambos tubos, siendo canalizada dicha corriente (12) hacia la salida del sistema merced al colector de escape (14) que está en continuidad física con la pieza paralelepipédica (13) , quedando finalizado el tubo exterior (2) por su extremo de fuera mediante una tapa de forma anular (11) embutida en el espacio anular entre ambos tubos, la cual tapa va soldada tanto al tubo exterior 35 por su boca o extremo, como al tubo interior (4) sobre la corona circular de la superficie cilíndrica de dicho tubo interior (4) identificada como área (19) donde fijar dicho tubo a dicha tapa anular (11) de cierre del tubo exterior (2) .

â?" Dispositivo de penetración de tubos concéntricos en intercambiador de calor 5 con dilatación libre, según reivindicación 1, caracterizado porque la apertura lateral (10) practicada en el tubo exterior (2) tiene una forma seleccionada entre las que se realizan con una herramienta de corte al efecto, bien metálico o bien plástico, y la pieza de captación y conducción (13) del flujo radial de salida (12) tiene la misma forma y tamaño que la apertura practicada. 10