INTERCAMBIADOR DE CALOR.

Intercambiador de calor que comprende un serpentín (1) que conduce un medio líquido portador de calor,

con un eje de serpentín (2) orientado en dirección horizontal y con unas partes de serpentín (3, 4) situadas respectivamente por encima y por debajo del eje (2) del serpentín, caracterizado porque el serpentín (1) presenta una sección transversal de flujo de dos partes, de las que la primera sección transversal de flujo (5) más grande está prevista para el medio portador de calor y la segunda sección transversal de flujo (6) más pequeña está configurada como una hélice de purga de aire (7), presentando ésta por cada paso de hélice en la zona de la parte de serpentín (3) situada por encima del eje (2) del serpentín al menos una abertura de purga de aire (8) que une las secciones transversales de flujo primera y segunda (5, 6) una con otra

Intercambiador de calor.

La invención concierne a un intercambiador de calor según el preámbulo de la reivindicación 1.

Un intercambiador de calor de la clase citada al principio es conocido por el documento DE 200 09 560 U1. Éste consta de un serpentín arrollado a manera de rosca de tornillo, que conduce un medio líquido portador de calor, con un eje de serpentín orientado en dirección horizontal y con una parte de serpentín que se encuentra por encima del eje del serpentín y otra parte de serpentín que se encuentra por encima de dicho eje. En este intercambiador de calor están previstas en el perímetro exterior del serpentín unas acometidas de ida y de vuelta que sirven, por un lado, para la alimentación y evacuación del medio portador de calor y también, por otro, para la purga de aire. Este intercambiador de calor es parte de una caldera de calefacción, es decir que rodea a una cámara de combustión con un quemador generador de un gas de escape, circulando el gas de escape por rendijas de flujo del serpentín y cediendo entonces su calor al medio líquido portador de calor.

La invención se basa en el problema de proporcionar una capacidad de purga de aire lo mejor posible en un intercambiador de forma de serpentín con eje de serpentín horizontal, concretamente con independencia de si este intercambiador presenta o no las acometidas de ida y de vuelta anteriormente descritas.

Este problema se resuelve con un intercambiador de calor de la clase citada al principio por medio de las características expuestas en la parte caracterizadora de la reivindicación 1. Cabe consignar a este respecto que el intercambiador de calor según la invención no queda limitado a su aplicación en una caldera de calefacción, sino que, por el contrario, puede utilizarse también, por ejemplo, en acumuladores de agua caliente (en este caso, el intercambiador de calor no es bañado por un gas de escape de un quemador, sino por agua que debe calentarse), en los cuales se puede presentar también el problema de la transmisión de calor empeorada por aporte de gas.

Por tanto, según la invención, se ha previsto que el serpentín presente una sección transversal de flujo de dos partes, en donde la primera sección transversal de flujo más grande está prevista para el medio portador de calor y la segunda sección transversal de flujo más pequeña está configurada como una hélice de purga de aire, presentando ésta por cada paso de hélice en la zona de la parte de serpentín situada por encima del eje del serpentín al menos una abertura de purga de aire que une la primera sección transversal de flujo con la segunda.

La medida de una "sección transversal de flujo de dos partes" incluye aquí tanto la posibilidad de un serpentín en principio monopieza con dos recintos de flujo como la posibilidad de que esté incorporado otro componente en el serpentín. Expresado con otras palabras, en esta variante se dispone un serpentín adicional (hélice de purga de aire) en el serpentín, haciendo posible la abertura de purga de aire prevista por cada hélice preferiblemente en la zona más superior un escape de aire o gas que posiblemente se haya acumulado.

Para entender mejor la invención hay que tener en cuenta lo siguiente: En intercambiadores de calor de forma de serpentín con eje de serpentín horizontal existe el problema de principio de que, debido a la fuerza de la gravedad se acumula en la zona superior de los serpentines gas que penetra en el intercambiador de calor juntamente con el medio portador de calor. Esto es poco deseable, ya que se empeora así la transmisión de calor. En el ejemplo de realización según el documento DE 200 09 560 U1 está prevista en cada segunda hélice una acometida a través de la cual se puede evacuar dicho gas (no obstante, éste se acumula en los pasos de hélice sin acometida). En un intercambiador de calor sin tales acometidas, es decir, por ejemplo, en uno según el documento EP 1 562 006 A1, este fenómeno puede ser tanto más problemático cuanto más grande sea el intercambiador de calor.

Según la invención, se solventa ahora este problema debido a que exactamente en el sitio en que se acumula el gas se proporciona una posibilidad de evacuación correspondiente, concretamente debido a que allí está prevista en la hélice de purga de aire al menos una abertura de purga de aire a través de la cual puede salir el gas.

La condición de que la hélice de purga de aire deberá ser de sección transversal más pequeña que la del serpentín es aquí, por un lado, forzosa, ya que, en caso contrario, esta hélice ni siquiera podría estar dispuesta en el serpentín, pero, por otro lado, esta condición tiene también la consecuencia de que pueda salir a través de la hélice de purga de aire sobre todo el gas y, solamente en partes muy pequeñas, el medio portador de calor. Más adelante, se entrará en mayores precisiones sobre esto.

Otros perfeccionamientos ventajosos del intercambiador de calor según la invención se desprenden de las reivindicaciones subordinadas.

El intercambiador de calor según la invención, incluidos sus ventajosos perfeccionamientos según las reivindicaciones subordinadas, se explica seguidamente con más detalle ayudándose de la representación del dibujo de diferentes ejemplos de realización.

Muestran:

La figura 1, esquemáticamente en sección longitudinal, una primera forma de realización del intercambiador de calor según la invención;

La figura 2, en perspectiva, una forma de realización preferida de la hélice de purga de aire liberada gráficamente, en parte, del serpentín, con protuberancias especiales;

La figura 3, en perspectiva, una vista parcial de la hélice de purga de aire según la figura 2, sin serpentín; y

La figura 4, en perspectiva y en solitario, la hélice de purga de aire como componente separado.

En la figura 1 se representa de momento una forma de realización fuertemente abstraída del intercambiador de calor según la invención. Éste consta (esto rige de todos modos también para las formas de realización según las figuras 2 a 4) de un serpentín 1 que conduce un medio líquido portador de calor y presenta una sección transversal de flujo aproximadamente rectangular, con un eje de serpentín 2 orientado en dirección horizontal y con unas partes de serpentín 3, 4 situadas, respectivamente, por encima y por debajo del eje 2 del serpentín. El serpentín está configurado aquí como un arrollamiento de forma de rosca de tornillo. Para el caso de que sirva como intercambiador de calor en una caldera de calefacción, dicho serpentín presenta rendijas de flujo 10 (insinuadas en línea de trazos), a través de la cuales circula el gas de escape caliente de un quemador y este gas calienta entonces el medio portador de calor contenido en el serpentín.

Esencial para el intercambiador de calor según la invención es ahora el hecho de que el serpentín 1 presenta una sección transversal de flujo de dos partes, estando prevista la primera sección transversal de flujo 5 más grande para el medio portador de calor y estando configurada la segunda sección transversal de flujo 6 más pequeña como una hélice de purga de aire 7, presentando ésta por cada paso de hélice, en la zona de la parte de serpentín 3 situada por encima del eje 2 del serpentín, al menos una primera abertura de purga de aire 8 que une las secciones transversales de flujo primera y segunda 5, 6 una con otra.

Haciendo nuevamente referencia a la figura 1, se puede apreciar que en principio (aun cuando más bien teóricamente) se puede tratar de un intercambiador de calor monopieza con dos secciones transversales de flujo. Las aberturas de purga de aire 8 podrían haberse generado en este caso, por ejemplo, por doble perforación del serpentín y subsiguiente soldadura de la abertura exterior.

No obstante, por motivos técnicos de fabricación, se prefiere la solución según las figuras 2 a 4, en la que la hélice de purga de aire 7 está configurada como un componente separado y está dispuesta en el serpentín 1, significando la condición de "dispuesta" especialmente que la hélice de purga de aire 7, arrollada también en forma de rosca de tornillo, se "introduce o atornilla" en el serpentín 1 a la manera de un sacacorchos.

Para que a lo sumo puedan escapar pequeñas cantidades de medio portador de calor a través de la hélice de purga de aire 7, la abertura de purga de aire 8 presenta una superficie de sección transversal que es más pequeña que la sección transversal de flujo 6...

1. Intercambiador de calor que comprende un serpentín (1) que conduce un medio líquido portador de calor, con un eje de serpentín (2) orientado en dirección horizontal y con unas partes de serpentín (3, 4) situadas respectivamente por encima y por debajo del eje (2) del serpentín, caracterizado porque el serpentín (1) presenta una sección transversal de flujo de dos partes, de las que la primera sección transversal de flujo (5) más grande está prevista para el medio portador de calor y la segunda sección transversal de flujo (6) más pequeña está configurada como una hélice de purga de aire (7), presentando ésta por cada paso de hélice en la zona de la parte de serpentín (3) situada por encima del eje (2) del serpentín al menos una abertura de purga de aire (8) que une las secciones transversales de flujo primera y segunda (5, 6) una con otra.

2. Intercambiador de calor según la reivindicación 1, caracterizado porque la hélice de purga de aire (7) está construida como un componente separado y se encuentra dispuesta en el serpentín (1).

3. Intercambiador de calor según la reivindicación 1 ó 2, caracterizado porque la abertura de purga de aire (8) presenta una superficie de sección transversal que es más pequeña que la sección transversal de flujo (6) de la hélice de purga de aire (7).

4. Intercambiador de calor según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 3, caracterizado porque la sección transversal de flujo (6) de la hélice de purga de aire (7) está configurada en forma circular.

5. Intercambiador de calor según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 4, caracterizado porque la abertura de purga de aire (8) está configurada discrecionalmente como un taladro de forma circular o como una abertura a manera de línea o hendidura.

6. Intercambiador de calor según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 5, caracterizada porque la hélice de purga de aire (7) está arrollada a manera de rosca de tornillo.

7. Intercambiador de calor según la reivindicación 6, caracterizado porque la hélice de purga de aire (7) arrollada a manera de rosca de tornillo presenta, distribuidas por su perímetro, preferiblemente tres protuberancias (9) que miran radialmente hacia fuera y se apoyan por dentro en el serpentín (1).

8. Intercambiador de calor según la reivindicación 7, caracterizado porque una de las protuberancias (9) está dispuesta en la zona más superior de la parte de serpentín superior (3), estando dispuesta la abertura de purga de aire (8) preferiblemente en esta protuberancia (9).

9. Intercambiador de calor según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 8, caracterizado porque la hélice de purga de aire (7) está construida de manera que puede unirse al menos temporalmente con el entorno del intercambiador de calor.