Un intercambiador de calor de placas.

Un intercambiador de calor de placas que comprende una pluralidad de placas de intercambiador de calor

(1), que se fabrican medioante formación de una lámina de metal y se proporcionan unas junto a otras y están permanentemente unidas entre sí mediante un material de cobresoldadura para formar un paquete de placas que tiene primeros espacios intermedios de placa (4) y segundos espacios intermedios de placa (5),

en el que cada placa de intercambiador de calor (1) se extiende a lo largo de un plano principal de extensión (p) y define una línea central longitudinal (x), en donde cada placa de intercambiador de calor (1) tiene un patrón que forma un área de transferencia de calor (20) y una pluralidad de portillos (23), en donde el área de transferencia de calor (20) comprende crestas (27) y valles (27') dispuestos de tal manera que las crestas (27) de una de las placas de intercambiador de calor (1) quedan en contacto con los valles (27') de una adyacente de las placas de intercambiador de calor (1) para formar una pluralidad de áreas de unión 28, 29,

en donde cada una de las crestas (27) y valles (27') tiene una configuración con forma de V con una primera parte (31) que tiene una primera línea de extensión que forma un ángulo a positivo de inclinación con la línea central (x) en un lado de la línea central (x), una segunda parte (32) que tiene una segunda línea de extensión que forma un ángulo a negativo de inclinación correspondiente con la línea central (x) en el otro lado de la línea central (x), y una parte de conexión (33) que conecta la primera parte (31) y la segunda parte (32) y se extiende a lo largo de una trayectoria curvada,

caracterizado por que cada parte de conexión (33) incluye una proyección (34) que se extiende a lo largo de la línea central (x) hacia fuera desde la trayectoria curvada (35) y por que las proyecciones (34) de las partes de conexión (33) forman un área de unión central (29) respectiva en la línea central (x).

Tipo: Patente Internacional (Tratado de Cooperación de Patentes). Resumen de patente/invención. Número de Solicitud: PCT/SE2009/050110.

Solicitante: ALFA LAVAL CORPORATE AB.

Nacionalidad solicitante: Suecia.

Dirección: P.B. Box 73 221 00 Lund SUECIA.

Inventor/es: BERMHULT,ROLF, SKOGLÖSA,ANDERS.

Fecha de Publicación: .

Clasificación Internacional de Patentes:

  • SECCION F — MECANICA; ILUMINACION; CALEFACCION;... > INTERCAMBIO DE CALOR EN GENERAL > PARTES CONSTITUTIVAS DE APLICACION GENERAL DE LOS... > Elementos en forma de placas o de láminas; Conjuntos... > F28F3/08 (Elementos construidos para ser apilados, p. ej. pudiendo separarlos para su limpieza)
  • 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... > Elementos en forma de placas o de láminas; Conjuntos... > F28F3/04 (formando los medios parte integrante del elemento)

PDF original: ES-2525010_T3.pdf

 

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Fragmento de la descripción:

Un intercambiador de calor de placas

Campo de la invención y técnica anterior

La presente invención se refiere a un intercambiador de calor de placas de acuerdo con el preámbulo de la reivindicación 1. Tal intercambiador de calor de placas se divulga en el documento EP-B-1 456 593.

En muchas aplicaciones de intercambiador de calor, es aconsejable alcanzar una presión de diseño alta o muy alta, es decir, para poder permitir una presión alta o muy alta de uno o ambos medios que fluyen a través de los espacios intermedios de la placa. También es aconsejable poder permitir tales altas presiones en intercambiadores de calor de placas del tipo definido anteriormente que tienen placas de intercambiador de calor permanentemente unidas, por ejemplo, a través de cobresoldadura. Tales presiones de diseño altas son difíciles de lograr sin proporcionar componentes de refuerzo externos.

La resistencia del intercambiador de calor de placas cobresoldada se define al menos parcialmente mediante las áreas de unión entre placas adyacentes del intercambiador de calor. La distribución de estas áreas de unión es importante para poder proporcionar una alta presión de diseño. En los intercambiadores de calor de placas de la técnica anterior, el área a lo largo de la línea central tiende a incluir menos áreas de unión que las partes restantes del área de transferencia de calor debido al patrón de las crestas y valles. El área central afecta negativamente por tanto a la resistencia total y a la presión de diseño del intercambiador de calor de placas. Este problema de tener menos soporte en el área a lo largo de la línea central se acentúa particularmente en el llamado patrón de zeta baja de crestas y valles, donde el ángulo de inclinación de las crestas hacia la línea central es pequeño.

Un ejemplo de una aplicación que requiere presiones de diseño muy altas se encuentra en intercambiadores de calor de placas para evaporadores y condensadores en circuitos de enfriamiento que tienen dióxido de carbono como agente de enfriamiento. El dióxido de carbono resulta muy ventajoso en este contexto desde un punto de vista medioambiental en comparación con los agentes de enfriamiento tradicionales, tales como los freones.

Sumario de la invención El objetivo de la presente invención es proporcionar un intercambiador de calor de placas que tenga una presión de diseño alta y, más precisamente, un intercambiador de calor de placas que permita una presión muy alta de al menos uno de los medios que fluyen a través del mismo. Más específicamente, el objetivo es mejorar la resistencia del intercambiador de calor de placas en un área a lo largo de una línea central de cada placa del intercambiador de calor.

Este objetivo se logra mediante el intercambiador de calor de placas definido inicialmente, que se caracteriza por que cada parte de conexión incluye una proyección que se extiende a lo largo de la línea central hacia afuera de la trayectoria curvada y por que las proyecciones de las partes de conexión forman un área de unión central respectiva en la línea central. Mediante tal proyección de las partes de conexión de las crestas, es posible localizar las áreas de unión centrales para que éstas formen una parte de una distribución uniforme de áreas de unión en el área de transferencia de calor de cada placa de intercambiador de calor. De esta manera, los puntos de soporte también 45 pueden distribuirse de manera uniforme sobre el área de transferencia de calor, lo que asegura una resistencia uniforme del intercambiador de calor de placas. Esto es una condición importante para lograr una presión de diseño alta.

De acuerdo con una realización de la invención, cada parte de conexión tiene un lado cóncavo y un lado convexo, y 50 tiene una anchura, medida entre el lado cóncavo y el lado convexo, y en la que la anchura tiene un valor máximo en la línea central. De esta manera, la anchura de la parte de conexión tiene su máximo en la proyección. La anchura disminuye así con una distancia creciente desde la línea central.

De acuerdo con una realización adicional de la invención, las áreas de unión, incluyendo el área de unión central, 55 están dispuestas a lo largo de una pluralidad de líneas transversales que se extienden en perpendicular a la línea central, en las que cada área de unión central se localiza en una respectiva de las líneas transversales. Ventajosamente, las partes de conexión pueden configurarse de tal manera que las áreas de unión, incluyendo el área de unión central, se localizan de manera equidistante, o sustancialmente equidistante, a lo largo de la línea transversal. En otras palabras, la distancia entre el área de unión central y un área de unión adyacente es igual, o 60 sustancialmente igual, a la distancia a lo largo de la línea transversal entre dos áreas de unión adyacentes cualesquiera.

De acuerdo con una realización adicional de la invención, la proyección se delimita mediante dos líneas laterales opuestas y una línea delantera hacia adelante, en la que las líneas laterales son sustancialmente rectas y convergen 65 unas hacia otras hacia la línea delantera.

De acuerdo con una realización adicional de la invención, el ángulo α de inclinación es igual o mayor de 10º y menor de 45º . El patrón formado mediante una configuración de V del área de transferencia de calor es por tanto un llamado patrón de zeta baja, caracterizado por una transferencia de calor relativamente baja y una resistencia de flujo relativamente baja. Ventajosamente, el ángulo α de inclinación es menor de 40º , menor de 35º , o incluso menor de 30º .

De acuerdo con una realización adicional de la invención, el patrón de cada placa del intercambiador de calor tiene dos áreas de distribución en un lado respectivo del área de transferencia de calor, rodeando cada área de distribución dos de los portillos. Ventajosamente, cada área de distribución puede tener crestas y valles dispuestos 10 en una configuración de V con una primera parte que tiene una primera línea de extensión que forma un ángulo α positivo de inclinación con la línea central en un lado de la línea central, una segunda parte que tiene una segunda línea de extensión que forma un ángulo α negativo de inclinación correspondiente con la línea central en el otro lado de la línea central, en el que el ángulo α de inclinación es mayor de 45º . El patrón formado mediante la configuración de V de las áreas de distribución es por tanto un llamado patrón de zeta alta, caracterizado por una transferencia de calor relativamente alta y una resistencia de flujo relativamente alta. Tal patrón de zeta alta contribuye a una distribución mejorada de los medios.

De acuerdo con una realización adicional de la invención, dichas crestas y valles, en un lado de la placa del intercambiador de calor, se extienden entre un nivel primario a una distancia del plano principal de extensión y un 20 nivel secundario a una distancia desde y en un lado opuesto del plano principal de extensión, y en el que cada placa del intercambiador de calor tiene una profundidad definida mediante la distancia entre el nivel primario y el nivel secundario y que es igual o menor de 1, 0 mm. Tal pequeña profundidad de las placas del intercambiador de calor mejora la resistencia de la placa y el intercambiador de calor de placas. La pequeña profundidad de las placas del intercambiador de calor permite una pequeña distancia entre las crestas y valles, en el área de transferencia de calor y, de esta manera, una pequeña distancia entre las áreas de unión entre placas adyacentes del intercambiador de calor. Por consiguiente, una pequeña profundidad tiene como resultado una pequeña distancia... [Seguir leyendo]

 


Reivindicaciones:

1. Un intercambiador de calor de placas que comprende una pluralidad de placas de intercambiador de calor (1) , que se fabrican medioante formación de una lámina de metal y se proporcionan unas junto a otras y están permanentemente unidas entre sí mediante un material de cobresoldadura para formar un paquete de placas que tiene primeros espacios intermedios de placa (4) y segundos espacios intermedios de placa (5) , en el que cada placa de intercambiador de calor (1) se extiende a lo largo de un plano principal de extensión (p) y define una línea central longitudinal (x) , en donde cada placa de intercambiador de calor (1) tiene un patrón que forma un área de transferencia de calor (20) y una pluralidad de portillos (23) , en donde el área de transferencia de calor (20) comprende crestas (27) y valles (27') dispuestos de tal manera que las crestas (27) de una de las placas de intercambiador de calor (1) quedan en contacto con los valles (27') de una adyacente de las placas de intercambiador de calor (1) para formar una pluralidad de áreas de unión 28, 29, en donde cada una de las crestas (27) y valles (27') tiene una configuración con forma de V con una primera parte (31) que tiene una primera línea de extensión que forma un ángulo α positivo de inclinación con la línea central (x)

en un lado de la línea central (x) , una segunda parte (32) que tiene una segunda línea de extensión que forma un ángulo α negativo de inclinación correspondiente con la línea central (x) en el otro lado de la línea central (x) , y una parte de conexión (33) que conecta la primera parte (31) y la segunda parte (32) y se extiende a lo largo de una trayectoria curvada, caracterizado por que cada parte de conexión (33) incluye una proyección (34) que se extiende a lo largo de la línea central (x) hacia fuera desde la trayectoria curvada (35) y por que las proyecciones (34) de las partes de conexión (33) forman un área de unión central (29) respectiva en la línea central (x) .

2. Un intercambiador de calor de placas de acuerdo con la reivindicación 1, en el que cada parte de conexión (33)

tiene un lado cóncavo y un lado convexo, y tiene una anchura (w) , medida entre el lado cóncavo y el lado convexo, y 25 en donde la anchura (w) tiene un valor máximo en la línea central (x) .

3. Un intercambiador de calor de placas de acuerdo con la reivindicación 2, en el que las áreas de unión 28, 29, incluyendo el área de unión central (29) , están dispuestas a lo largo de una pluralidad de líneas transversales (y) que se extienden en perpendicular a la línea central (x) y en donde cada área de unión central (29) se localiza en una de las líneas transversales (y) respectivas.

4. Un intercambiador de calor de placas de acuerdo con la reivindicación 3, en el que las partes de conexión (33) se configuran de tal manera que las áreas de unión (28, 29) , incluyendo el área de unión central (29) , se localizan sustancialmente equidistantes a lo largo de las líneas transversales (y) .

5. Un intercambiador de calor de placas de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que la proyección (34) se delimita mediante dos líneas laterales y opuestas (36, 37) y una línea delantera (38) hacia delante y en el que las líneas laterales (36, 37) son sustancialmente rectas y convergen una hacia la otra hacia la línea delantera (38) .

6. Un intercambiador de calor de placas de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que el ángulo α de inclinación es igual o mayor de 10º y menor de 45º .

7. Un intercambiador de calor de placas de acuerdo con la reivindicación 6, en el que el ángulo α de inclinación es 45 menor de 40º .

8. Un intercambiador de calor de placas de acuerdo con la reivindicación 6, en el que el ángulo α de inclinación es menor de 35º .

9. Un intercambiador de calor de placas de acuerdo con la reivindicación 6, en el que el ángulo α de inclinación es menor de 30º .

10. Un intercambiador de calor de placas de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que el patrón de cada placa del intercambiador de calor tiene dos áreas de distribución (21, 22) en un lado 55 respectivo del área de transferencia de calor (20) , rodeando cada área de distribución (21, 22) dos de los portillos (23) .

11. Un intercambiador de calor de placas de acuerdo con la reivindicación 10, en el que cada área de distribución (21, 22) tiene crestas (27) y valles (27') dispuestos en una configuración de V con una primera parte (31) que tiene 60 una primera línea de extensión que forma un ángulo α positivo de inclinación con la línea central (x) en un lado de la línea central (x) , una segunda parte (32) que tiene una segunda línea de extensión que forma un ángulo α negativo de inclinación correspondiente con la línea central (x) en el otro lado de la línea central (x) , y en el que el ángulo α de inclinación es mayor de 45º .

12. Un intercambiador de calor de placas de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que las crestas (27) están dispuestas a una distancia (r) unas de otras y se extienden en paralelo entre sí, en donde la distancia (r) entre las crestas (27) adyacentes en el área de transferencia de calor (20) es menor de 4 mm.

13. Un intercambiador de calor de placas de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que dichas crestas y valles, en un lado de la placa del intercambiador de calor, se extienden entre un nivel primario (p') a una distancia del plano principal de extensión (p) y un nivel secundario (p") a una distancia de y en un lado opuesto del plano principal de extensión (p) y en donde cada placa (1) del intercambiador de calor tiene una profundidad (d) definida mediante la distancia entre el nivel primario (p') y el nivel secundario (p") y que es igual o menor de 1, 0 mm.

14. Un intercambiador de calor de placas de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que cada placa de intercambiador de calor (1) , antes de la formación, tiene un espesor de lámina de metal t que está en el intervalo de 0, 2 â t â 0, 4 mm.

15. Un intercambiador de calor de placas de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que el material de cobresoldadura tiene un volumen de cobresoldadura con respecto al área de transferencia de calor (20) del intercambiador de calor de placas, en donde los primeros espacios intermedios (4) y los segundos espacios intermedios (5) tienen un volumen de espacio intermedio con respecto al área de transferencia de calor (20) del intercambiador de calor de placas, y en donde la proporción del volumen de cobresoldadura al volumen de espacio intermedio es al menos 0, 05.

16. Un intercambiador de calor de placas de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que las áreas de distribución (21, 22) comprenden un primer portillo (23) , un segundo portillo (23) , un tercer portillo 25 (23) y un cuarto portillo (23) .