CAMBIADOR TERMICO DE PLACAS DE CAMBIO SOLDADAS.

Cambiador de calor de placas de cambio soldadas, comprendiendo placas metálicas (6,

7) previamente embutidas, ensambladas dos a dos por soldadura sobre dos lados opuestos para formar elementos modulares (2) apilados definiendo dos circuitos independientes para un primer fluido y para un segundo fluido respectivamente, estando las extremidades de las placas de cambio (6, 7) soldadas por acercamiento sobre el borde de orificios (4) dispuestos en las paredes de unión (3) opuestas, perpendiculares a dichas placas, para formar un bloque de cambio globalmente paralelepipédico, que está ensamblado a cuatro postes o montantes de ángulo (5) pertenecientes al bastidor del cambiador de calor, caracterizado porque las placas metálicas embutidas (6, 7) constitutivas de cada elemento modular (2) están aplicadas de plano una contra otra sobre una anchura predefinida (L), están unidas una a otra por una primera soldadura (12) realizada en esta anchura (L) y asegurando la sujeción mecánica del ensamblaje, y están también unidas una a otra, a lo largo de sus bordes exteriores, por una segunda soldadura (13) asegurando la estanqueidad

Cambiador térmico de placas de cambio soldadas.

La presente invención se refiere a un cambiador térmico por placas de cambio soldadas, para la realización de un cambio de calor entre un primer fluido y un segundo fluido.

Se conocen ya, especialmente por la patente europea EP 0639 258 B1 del mismo inventor, un cambiador térmico de placas de cambio soldadas, de estructura compacta, designado por la denominación comercial "HEATEX" (marca registrada), comprendiendo unas placas metálicas previamente embutidas, ensambladas dos a dos por soldadura sobre los dos lados opuestos, y formando así elementos modulares apilados definiendo dos circuitos independientes para un primer fluido y para un segundo fluido respectivamente. El conjunto de las placas así reunidas, forma un bloque de cambio de sección horizontal rectangular, por consiguiente globalmente paralelepipédico, que está ensamblado a cuatro postes o montantes de ángulo perteneciendo al bastidor del cambiador de calor. Las extremidades abiertas de los elementos modulares apilados están soldadas por acercamiento sobre el borde de orificios dispuestos en las paredes de unión verticales opuestas del bloque de cambio. El cambiador térmico está cerrado por cuatro puertas laterales atornilladas sobre los montantes del bastidor, y fácilmente desmontables para el mantenimiento.

En particular, la patente europea EP 0639258 B1 ofrece una solución que suprime las tensiones de dilatación diferencial, entre el bloque de cambio constituido por el conjunto de las placas apiladas, por una parte, y el bastidor por otra parte, esto gracias a "canales de ángulo" que son solidarios a las paredes de unión precitadas, y que rodean parcialmente los montantes del bastidor con la posibilidad de deslizamiento relativo.

Gracias a estas disposiciones, el cambiador térmico según la patente europea EP 0639258 B1 tiene características ventajosas, en términos de comportamiento en temperatura, con relación a realizaciones anteriores igualmente conocidas de cambiadores de placas soldadas, tales como las descritas en las solicitudes de patentes europeas EP 0165179A y EP 0186592A.

Sin embargo, el cambiador térmico de placas de cambio soldadas según la patente europea EP 0639258 B1 plantea todavía ciertos problemas, y queda pues perfectible, para utilizaciones bajo tensiones termomecánicas importantes.

En particular, durante la puesta en temperatura del bloque de cambio, teniendo en cuenta el gradiente de temperatura existiendo en servicio, las placas de cambio tienden a dilatarse sobre su longitud, según una dirección perpendicular a las paredes de unión situadas en sus extremidades. La tensión de dilatación correspondiente se calcula por la relación F/S, F siendo la fuerza de dilatación y S la sección de la soldadura soportando esta tensión.

Cuando la dilatación es importante, la tensión lo es también y puede resultar una ruptura de las soldaduras uniendo las dos placas asociadas en un elemento modular, ruptura que se produce en particular perpendicularmente de la zona de acercamiento entre las placas de cambio y la pared de unión adyacente.

Conviene pues reducir en este sitio el nivel de las tensiones, para traerlo a un valor inferior al umbral de ruptura, esto por una disminución de la fuerza de dilatación y/o por un aumento de sección de soldadura.

La presente invención tiene pues por objetivo aportar perfeccionamientos al cambiador de calor de placas soldadas, tal como descrito en la patente europea EP 0639258 B1, con vistas a mejorar su comportamiento en temperatura, y especialmente evitar el riesgo de ruptura bajo el efecto de las tensiones de dilatación.

A tal efecto, la invención tiene esencialmente por objeto un cambiador de calor de placas de cambio soldadas, del tipo anteriormente citado, es decir comprendiendo placas metálicas previamente embutidas, ensambladas dos a dos por soldadura sobre dos lados opuesto para formar elementos modulares apilados definiendo dos circuitos independientes respectivamente para un primer fluido y para un segundo fluido, estando las extremidades de las placas soldadas por acercamiento sobre el borde de orificios dispuestos en las paredes de unión opuestas, perpendiculares a dichas placas, para formar un bloque de cambio globalmente paralelepipédico, que está ensamblado con cuatro postes o montantes de ángulo pertenecientes al bastidor del cambiador de calor, siendo caracterizado este cambiador porque, sobre sus lados a ensamblar, las dos placas metálicas embutidas consecutivas de cada elemento modular están de cada lado aplicadas de plano una contra otra sobre una anchura predefinida, están unidas una con otra por una primera soldadura realizada en esta anchura y asegurando la sujeción mecánica del ensamblaje, y están unidas también una con otra, a lo largo de sus bordes exteriores, por una segunda soldadura asegurando la estanqueidad.

Así, la invención sustituye el ensamblaje habitual de los bordes juntos de las dos placas embutidas por una configuración particular que consiste en efectuar un soyage de una de las placas incluso de las dos placas, a fin de que las dos placas se yuxtapongan sobre una anchura predefinida, con preferencia al menos igual a 15 milímetros, permitiendo la realización de una doble soldadura.

La primera soldadura, que es una soldadura por puntos o una soldadura láser o una soldadura a la moleta, asegura la sujeción mecánica del ensamblaje, es decir su comportamiento a la presión. La segunda soldadura, que es ventajosamente una soldadura de tipo "TIG" o "plasma", asegura en cuanto a ella simplemente la estanqueidad. La sección total de soldadura está así fuertemente aumentada haciendo el ensamblaje de las placas mucho más resistente.

Según otro aspecto de la presente invención, cada poste o montante de ángulo del bastidor del cambiador de calor de placas de cambio soldadas tiene una arista interior achaflanada, empalmándose la pared de unión adyacente al poste o montante de ángulo en la región de esta arista achaflanada.

Así cuando las placas de cambio tiendan a dilatarse, pueden arrastrar con ellas las paredes de unión que tienen entonces una posibilidad de deformación suplementaria, doblándose en el espacio liberado por las aristas achaflanadas de los postes o montantes de ángulo. La tensión de dilatación está por consiguiente absorbida en gran parte por la flexión, ahora posible, de la pared de unión.

Según una disposición complementaria ventajosa, cada pared de unión comprende, en sus dos zonas laterales, unas conformaciones en fuelle para su empalme al poste o montante de ángulo, en la región de la arista achaflanada. Las conformaciones en fuelle, que pueden consistir cada una simplemente en dos pliegues invertidos formando juntos una clase de onda sinusoidal, facilitan eventualmente una dilatación según un eje perpendicular a la dirección de la dilatación longitudinal de las placas de cambio. Como se entiende fácilmente, las aristas achaflanadas de los postes o montantes ofrecen un espacio libre explotado aquí no solamente para la flexión de las paredes de unión, pero también para el alojamiento y la deformación de las conformaciones en fuelle.

De todos modos la invención se entenderá mejor mediante la descripción a continuación haciendo referencia al dibujo esquemático anexo representando, a título de ejemplo una forma de ejecución de este cambiador de calor de placas de cambio soldadas.

- la figura 1 es una vista parcial y muy esquemática, en perspectiva de despiece, mostrando el principio general de ensamblaje de un cambiador de calor del tipo concernido por la presente invención;

- la figura 2 es una vista en sección transversal ilustrando el modo actual de ensamblaje de las placas de tal cambiador, sobre uno de sus lados;

- la figura 3 es una vista en sección similar a la figura 2, pero ilustrando el modo de ensamblaje según la presente invención;

- la figura 4 es una vista en sección pasando por una de las zonas de ángulo de tal cambiador, e ilustrando el modo de empalme actual entre una pared de unión y un poste o montante de ángulo;

- la figura 5 es una vista en sección similar a la figura 4, pero ilustrando el modo de empalme según la presente invención;

- la figura 6 es una vista en sección horizontal de un cambiador de calor según la presente invención;

- la figura 7 es una vista en perspectiva mostrando un detalle de la parte inferior del cambiador de la figura 6.

Refiriéndose a la figura 1,...

1. Cambiador de calor de placas de cambio soldadas, comprendiendo placas metálicas (6, 7) previamente embutidas, ensambladas dos a dos por soldadura sobre dos lados opuestos para formar elementos modulares (2) apilados definiendo dos circuitos independientes para un primer fluido y para un segundo fluido respectivamente, estando las extremidades de las placas de cambio (6, 7) soldadas por acercamiento sobre el borde de orificios (4) dispuestos en las paredes de unión (3) opuestas, perpendiculares a dichas placas, para formar un bloque de cambio globalmente paralelepipédico, que está ensamblado a cuatro postes o montantes de ángulo (5) pertenecientes al bastidor del cambiador de calor, caracterizado porque las placas metálicas embutidas (6, 7) constitutivas de cada elemento modular (2) están aplicadas de plano una contra otra sobre una anchura predefinida (L), están unidas una a otra por una primera soldadura (12) realizada en esta anchura (L) y asegurando la sujeción mecánica del ensamblaje, y están también unidas una a otra, a lo largo de sus bordes exteriores, por una segunda soldadura (13) asegurando la estanqueidad.

2. Cambiador de calor de placas de cambio soldadas según la reivindicación 1, caracterizado porque las dos placas (6, 7) están yuxtapuestas sobre una anchura predefinidas (L) al menos igual a 15 milímetros.

3. Cambiador de calor de placas de cambio soldadas según la reivindicación 1 o 2, caracterizado porque la primera soldadura (12) es una soldadura por puntos o una soldadura láser o una soldadura a la moleta.

4. Cambiador de calor de placas de cambio soldadas según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 3, caracterizado porque la segunda soldadura (13) es una soldadura de tipo "TIG" o "plasma".

5. Cambiador de calor de placas de cambio soldadas según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 4, caracterizado porque cada poste o montante de ángulo (5) de su bastidor tiene una arista interior achaflanada (16), empalmándose la pared de unión (3) adyacente al poste o montante de ángulo (5) en la región de esta arista achaflanada (16).

6. Cambiador de calor de placas de cambio soldadas según la reivindicación 5, caracterizado porque el chaflán (16) de cada poste o montante de ángulo (5) está realizado por un corte a 45º de las dos caras adyacentes (14, 15) sobre una anchura de al menos 10 milímetros.

7. Cambiador de calor de placas de cambio soldadas según la reivindicación 5 o 6, caracterizado porque cada pared de unión (3) comprende, en sus dos zonas laterales, conformaciones en fuelle (18, 19) para su empalme con el poste o montante de ángulo (5), en la región de la arista achaflanada (16).

8. Cambiador de calor de placas de cambio soldadas según la reivindicación 7, caracterizado porque las conformaciones en fuelle de las paredes de unión (3) consisten cada una en dos pliegues invertidos (18, 19) formando juntos una clase de onda sinusoidal.

9. Cambiador de calor de placas de cambio soldadas según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 8, caracterizado porque las placas de cambio (6, 7) están constituidas por chapas "sándwich", realizadas sobre una cara por una capa de soporte de acero inoxidable y sobre la otra cara por una capa de metal o aleación noble, de poco espesor, estando la soldadura de estanqueidad realizada únicamente por recubrimiento entre las dos capas de metal o aleación noble que desbordan de las capas de soporte respectivas de acero inoxidable.