SOPORTE PARA UN HAZ DE TUBOS.

Un soporte para un haz de tubos paralelos (11, 15, 19), soporte que comprende al menos dos placas de soporte transversales (21,

22) espaciadas a lo largo de la dirección longitudinal de los tubos (11, 15, 19) a soportar, en el que cada placa (21, 22) está provista de una pluralidad de aberturas de forma sustancialmente rómbica o sustancialmente tronco rómbica cada una de estas aberturas tiene un máximo de dos ejes de simetría especular incluyendo un eje de simetría especular característico, siendo las aberturas suficientemente grandes para acomodar al menos dos tubos (11, 15, 19), en el que las aberturas de diferentes placas de soporte se disponen para formar pasajes de soporte para tubos paralelos de manera que los pasajes de soporte que se extienden a través de la misma abertura en una placa de soporte se extienden a través de diferentes aberturas en otra placa de soporte y, caracterizado por que los ejes de simetría especulares característicos de al menos dos aberturas que pertenecen al mismo pasaje de soporte se disponen para extenderse en diferentes direcciones

Soporte para un haz de tubos.

Campo de la invención

La presente invención se refiere a un soporte para un haz de tubos paralelos, en particular a un soporte que comprende al menos dos placas de soporte transversales espaciadas a lo largo de la dirección de los tubos a soportar como se define en el preámbulo de la reivindicación 1. Dicho soporte se conoce por ejemplo a partir del documento US-A-4 143 709.

Una placa de soporte en ocasiones se denomina lámina de soporte o tabique deflector de soporte.

Un haz de tubos paralelas se denomina también haz de tubos.

Antecedentes de la invención

Un área principal de aplicación de los haces de tubos es en intercambiadores de calor de carcasa y tubos. Un intercambiador de calor de carcasa y tubos comprende un recipiente cilíndrico en el que un haz de tubos paralelos se dispone extendiéndose en la dirección longitudinal del recipiente.

Como se conoce bien, el intercambiador de calor de carcasa y tubos es un intercambiador de calor indirecto en el que el calor se transfiere entre un fluido que pasa a través de los tubos del haz de tubos (el lado del tubo) y un fluido que pasa a través del espacio fuera de los tubos (el lado de la carcasa). Los detalles de los intercambiadores de calor de carcasa y tubos pueden encontrarse por ejemplo en Perry's Chemical Engineers' Handbook, 6ª Edición, 1984, McGraw-Hill Inc., páginas 11-3 a 11-21. Los extremos de los tubos del haz de tubos están asegurados a una lámina de tubo. El intercambiador de calor puede incluir dos láminas de tubo una en cada extremo del recipiente cilíndrico o una sola lámina de tubo en un extremo del recipiente cilíndrico en el caso de que el intercambiador de calor sea un intercambiador de tubo en U.

Los tubos necesitan soportarse. Esto puede hacerse espaciando axialmente los soportes transversales.

Se entenderá que las partes intermedias de los tubos tienen que soportarse también por ejemplo para evitar dañar a los tubos debido a las vibraciones causadas por el flujo de fluido. Para soportar las partes intermedias de los tubos, puede usarse un soporte que incluye placas de soporte transversales que están espaciadas a lo largo de la longitud de los tubos.

Un soporte convencional comprende tabiques deflectores segmentados y hay varias clases descritas en el Perry. Los tabiques deflectores no sólo soportan los tubos sino que también influyen en el flujo de fluido a través del lado de la carcasa. Por lo tanto, el diseño de un tabique deflector también se determina por las consideraciones de transferencia de calor.

Otro tipo de soporte de tubo se forma por varillas o barras dispuestas en carriles entre las filas de tubos. Un soporte transversal consiste en un anillo de soporte que tiene un diámetro externo que es algo menor que el diámetro interno del recipiente cilíndrico y varillas o barras paralelas que se aseguran en sus extremos al anillo de soporte.

Los tubos de un haz de tubos se disponen más habitualmente sobre un espaciado triangular equilateral (en el que los tubos se disponen de modo que sus centros están en los puntos de los vértices de los triángulos equiláteros). Un espaciado cuadrado (en el que los tubos se disponen de modo que sus centros están en los puntos de los vértices de los cuadrados) también se usa, a menudo con fines de limpieza mecánica en intercambiadores de haces extraíbles.

La memoria descriptiva de patente de Estados Unidos Nº 4 143 709 describe un soporte para un haz de tubos paralelos, soporte que comprende una pluralidad de placas de soportes transversales espaciadas a lo largo de la dirección longitudinal de los tubos a soportar. Cada placa está formada integralmente a partir de una sola lámina en la que una pluralidad de orificios se corta sobre un patrón regular, cada uno de los orificios es suficientemente grande para aceptar una pluralidad de tubos. Los orificios pueden ser generalmente de forma rectangular, generalmente de forma cuadrada, generalmente de forma triangular o generalmente rómbicos (con forma de diamante).

Al menos una de las placas de soporte del soporte conocido se dispone fuera de la fase o escalonado. Los tubos se extienden a través del mismo orificio en una placa de soporte extendida a través de diferentes orificios en otra placa de soporte de manera que las placas adyacentes cooperantes soportan los tubos desde lados opuestos contra el movimiento lateral.

Las realizaciones de forma generalmente triangular o de forma generalmente de diamante se adaptan para soportar tubos en un espaciado triangular. Sin embargo, en estas realizaciones, la anchura de los listones transversales de la cuadrícula de soporte debe hacerse significativamente menor que la distancia más corta entre los tubos adyacentes, que no es óptima por razones de resistencia mecánica.

El Solicitante ha encontrado que los soportes de tubo pueden fabricarse muy ventajosamente usando metal foraminado y este es el asunto de la Solicitud de Patente Internacional N PCT/EP03/01074 en nombre del Solicitante, que no se había publicado en la primera fecha de presentación (prioridad de la presente solicitud).

Una lámina de metal foraminado se elabora a partir de una lámina metálica que se ranura de acuerdo con una disposición de líneas discontinuas paralelas escalonadas y se estira (expande) perpendicular a las líneas discontinuas en una estructura de listones transversales con intersticios. Su fabricación es sencilla y barata. Además las láminas pueden cortarse fácilmente a una forma deseada para una aplicación particular, por ejemplo forma circular, por ejemplo, mediante corte con láser.

Las aberturas de metal foraminado tienen forma sustancialmente rómbica o troncorrómbica. La forma sustancialmente rómbica (la forma de un paralelogramo equilátero) se obtiene cuando las ranuras a lo largo de una línea discontinua virtual son mucho mayores que las partes sin ranura (denominadas enlaces) entre ellos. Después de estirar la lámina metálica con ranuras, los enlaces de los puntos de vértice cada uno que conectan las denominadas cuatro hebras de igual longitud. Si las partes sin ranura entre las ranuras son relativamente largas entonces se obtiene una forma sustancialmente troncorrómbica. Por troncorrómbica se entiende que dos vértices opuestos de una forma rómbica se cortan a lo largo de un par de líneas paralelas. El metal foraminado conocido se estira hasta un máximo de 90 grados, dando como resultado aberturas aproximadamente cuadradas como puede obtenerse por ejemplo a partir de Shorts Streckmetall GmbH, Hannover, Alemania.

Las hebras después del estirado del metal foraminado no son perfectamente rectas sino que a menudo ligeramente con forma de S; es decir curvadas en las conexiones con los enlaces, con una parte central sustancialmente lineal en medio. Se entenderá que la forma de V de los pares de hebras adyacentes (próximas) en la dirección de estirado está algo distorsionada. El ángulo de estirado se define adecuadamente por las partes centrales de las hebras que forman la forma de V (distorsionada).

También, cuando el metal foraminado se estira, las hebras se giran fuera del plano de la lámina metálica a menos que la lámina se aplane posteriormente de nuevo. La ligera forma de S de las hebras y su unión a los enlaces tiene la consecuencia de que las aberturas no tienen más de dos ejes de simetría especulares, que pueden estar a lo largo y perpendiculares a la dirección del estirado. Esto se analizará con más detalle con referencia a los dibujos.

Para tener en cuenta las desviaciones de las aberturas en el metal foraminado desde una forma rómbica o troncocónica perfecta, la expresión "forma sustancialmente rómbica o troncorrómbica" se usa en la descripción y en las reivindicaciones. La expresión por lo tanto abarca dichas formas perfectas e imperfectas o distorsionadas.

El Solicitante ha encontrado que las desviaciones de la forma perfecta rómbica o troncorrómbica hacen difícil usar metal foraminado en una disposición escalonada como en la memoria descriptiva de patente de Estados Unidos Nº 4 143 709 ya que al menos dos tipos diferentes de pasajes se forman con una sección transversal y forma ligeramente diferentes, que es indeseable para un soporte de tubo óptimo.

Un objeto de la presente invención es proporcionar un soporte mejorado para un haz de tubos, que comprende al menos dos placas de soporte transversales provistas de una pluralidad de aberturas, en las que las aberturas en diferentes placas de soporte se disponen para...

1. Un soporte para un haz de tubos paralelos (11, 15, 19), soporte que comprende al menos dos placas de soporte transversales (21, 22) espaciadas a lo largo de la dirección longitudinal de los tubos (11, 15, 19) a soportar, en el que cada placa (21, 22) está provista de una pluralidad de aberturas de forma sustancialmente rómbica o sustancialmente tronco rómbica cada una de estas aberturas tiene un máximo de dos ejes de simetría especular incluyendo un eje de simetría especular característico, siendo las aberturas suficientemente grandes para acomodar al menos dos tubos (11, 15, 19), en el que las aberturas de diferentes placas de soporte se disponen para formar pasajes de soporte para tubos paralelos de manera que los pasajes de soporte que se extienden a través de la misma abertura en una placa de soporte se extienden a través de diferentes aberturas en otra placa de soporte y, caracterizado por que los ejes de simetría especulares característicos de al menos dos aberturas que pertenecen al mismo pasaje de soporte se disponen para extenderse en diferentes direcciones.

2. El soporte de acuerdo con la reivindicación 1, en el que las aberturas son alargadas en la dirección de su eje de simetría especular característico.

3. El soporte de acuerdo con la reivindicación 1 ó 2, en el que las aberturas que forman un pasaje de soporte seleccionado tienen sus ejes de simetría especulares característicos dispuestos en dos direcciones mutuamente perpendiculares.

4. El soporte de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 1-3 en el que las aberturas en una placa de soporte forman una cuadrícula regular, en la que los ejes de simetría especulares característicos de las aberturas en esta placa de soporte son paralelas definiendo de esta manera una dirección característica de la placa de soporte y en el que las placas de soporte consecutivas se disponen de manera que sus direcciones características giran una respecto a otras alrededor de la dirección longitudinal de los tubos a soportar.

5. El soporte de acuerdo con la reivindicación 4, en el que la cuadrícula regular tiene una primera longitud de repetición a lo largo de la dirección característica y una segunda longitud de repetición perpendicular a la dirección característica y en el que la primera y segunda longitudes de repetición son sustancialmente iguales.

6. El soporte de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 1-5, en el que cada placa de soporte comprende una lámina de metal foraminado.

7. El soporte de acuerdo con la reivindicación 6, en el que el metal foraminado se ha estirado de manera que comprende un ángulo de estirado de entre sustancialmente 90 y 140 grados, preferiblemente un ángulo de estirado de sustancialmente 90 grados o sustancialmente 120 grados.

8. El soporte de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 1-7, en el que cuando se dispone internamente en un recipiente cilíndrico que comprende una carcasa cilíndrica en particular, parte de un intercambiador de calor o un reactor químico.