Intercambiador de calor de carcasa y tubos compacto.Con la finalidad de hacer a este intercambiador de una construcción compacta,

a los extremos de las carcasas envolventes que aglutinan a los tubos de intercambio se las dota de unos cabezales intermedios que llevan los orificios de conexión entre el fluido envolvente que pasa por las carcasas exteriormente a los tubos interiores de intercambio y unidos a dichos cabezales intermedios se colocan los cabezales extremos en forma hueca, conectados dos a dos de modo contiguo que serán las pertenecientes a sendas carcasas contiguas, mediante conductos transversales a los ejes de las carcasas, a través de los cuales atravesará el fluido en forma de cascada a través de las carcasas que formas el intercambiador.La invención se centra en la colocación de deflectores o desviadores de flujo unidos a un eje común y no a los tubos del intercambiador.La invención se refiere igualmente a un procedimiento de ensamblaje del intercambiador de calor

Intercambiador de calor de carcasa y tubos compacto.

Objeto de la invención

El objeto de la presente invención se refiere a un intercambiador de calor de carcasa y tubo. En este tipo de intercambiadores que son muy ampliamente utilizados en la industria, existe un fluido que fluye por el interior de los tubos, mientras el segundo fluido es forzado a través de la carcasa y sobre el exterior de los tubos.

Para asegurar que el fluido por el lado de la carcasa fluya a través de los tubos e induzca una mayor transferencia de calor, se colocan deflectores que aumentan la turbulencia y crean el flujo cruzado entre los tubos.

La invención se centra en varios aspectos, como son, por un lado una simplificación de los medios de conexión de los extremos terminales de la carcasa, unos medios de conexión de las carcasas del intercambiador, una colocación perfeccionada de los deflectores interiores, así como también la invención se centra en el bastidor de montaje de las carcasas que lo hacen al conjunto ser un intercambiador de calor muy compacto.

Antecedentes de la invención

Como ya se ha mencionado con anterioridad, los intercambiadores de calor del tipo carcasa y tubos son ampliamente utilizados en la industria tanto para el enfriamiento como para el calentamiento de líquidos, por ejemplo en la industria láctea, industria de zumos, etc.

Estos intercambiadores de calor de carcasa y tubos se forman en su concepción mas básica por una serie de tubos paralelos soportados en sendas placas extremas, fluyendo por su interior un liquido a calentar o enfriar, mientras que todo este conjunto de tubos se encuentra encerrado por una carcasa exterior entre cuyas placas interiores se hace pasar un segundo fluido que rodea totalmente los tubos realizándose entre los fluidos del interior y exterior de los tubos una transferencia calorífica que determinará el enfriamiento de uno de los líquidos y el calentamiento del otro intentando encontrar entre ambos un equilibrio térmico de los fluidos.

Por lo general estos intercambiadores se disponen colocados en baterías de múltiples carcasas con sus tubos en el interior, con el fin de constituir un flujo escalonado y continuo de los fluidos al enfriarse o calentarse ya que una vez que el fluido sale de uno de estos intercambiadores pasa al contiguo y así sucesivamente ya que solo con el paso a través de uno de ellos no seria suficiente para lograr el propósito del intercambio necesario.

Es conocida la patente europea EP-0865601 a favor de TETRA LAVAL HOLDINGS & FINANCE S.A. que refleja un típico intercambiador de calor de carcasa y tubos, en el que debe destacarse la conexión entre los extremos de las carcasas envolventes de los tubos, formado por acodamientos a 180º que ocupan una gran longitud, necesaria para dar a la carcasa la conexión necesaria con la carcasa contigua. Debido al diámetro de las carcasas, la longitud del acodamiento es importante llevando consigo una perdida de carga del fluido en el sistema que aunque pequeña cuando el número de tubos es considerable en un intercambiador, la misma ya no es despreciable.

La conexión entre las carcasas envolventes se realiza a través de tubos soldados de forma transversal a las propias carcasas, colocándose la entrada y la salida de fluido en localizaciones lo mas apartadas posibles una de la otra. Mientras que el flujo del segundo fluido pasa a través del exterior de los tubos se asegura un flujo cruzado a través de todos los tubos mediante la incorporación de deflectores soldados a los propios tubos, asegurándose así una turbulencia del fluido y el flujo cruzado de este fluido a lo largo de todos los tubos.

Un segundo ejemplo de realización del estado de la técnica se encuentra en la patente europea EP-1234154 a favor de TETRA LAVAL HOLDINGS & FINANCE S.A. en el que también destacan los acodamientos laterales de conexión de las carcasas de sendos tubos contiguos y como aquí, con el fin de reducir la distancia entre carcasas se ha realizado un estrechamiento considerable del acodamiento en su parte central lo que lleva a una reducción del diámetro de paso y consiguiente perdida de carga. La solución ofrecida por este intercambiador está orientada a la absorción de las fuerzas que se ejercen por la dilatación térmica producida por las altas temperaturas del fluido que atraviesa el intercambiador.

Descripción de la invención

La presente invención se refiere a un intercambiador de calor de carcasa y tubos que aporta notables ventajas estructurales y funcionales sobre el estado de la técnica. Por una parte es propósito de la invención la realización de un intercambiador extremadamente compacto y eficiente a la vez que sencillo de realización y de fácil mantenimiento. Este perfeccionamiento se traduce en la ejecución de varias mejoras que se explicarán a lo largo de la memoria descriptiva.

Por otro lado es propósito de la invención la realización de deflectores o desviadores de flujo, unidos entre si y no rígidamente unidos a los tubos del intercambiador o al interior de las carcasas, que permitan un fácil recambio de los mismos ante cualquier eventualidad.

En tercer lugar es propósito de la invención construir para este sistema tan compacto, un bastidor apropiado para este conjunto compacto que aglutine las carcasas de este intercambiador de una forma sencilla y eficiente.

Es propósito de la invención un sistema de conexión mejorado entre las carcasas envolventes contiguas para el paso de fluido entre ellas.

Es también propósito de la invención un procedimiento de ensamblaje del intercambiador de calor de carcasa y tubos compacto altamente rápido y eficiente.

Con la finalidad de hacer a este intercambiador de una construcción compacta, a los extremos de las carcasas envolventes que aglutinan a los tubos de intercambio se las dota de unos cabezales intermedios que llevan los orificios de conexión entre el fluido envolvente que pasa por las carcasas exteriormente a los tubos interiores de intercambio y unidos a dichos cabezales intermedios se colocan los cabezales extremos en forma hueca, conectados dos a dos de modo contiguo que serán las pertenecientes a sendas carcasas contiguas, mediante conductos transversales a los ejes de las carcasas, a través de los cuales atravesará el fluido en forma de cascada a través de las carcasas que formas el intercambiador.

Estos cabezales extremos por una parte se unen directamente a los cabezales intermedios y estos a las carcasas envolventes o a través de las placas de fijación de los tubos y disponen en su cara extrema de un orificio a través del cual atraviesa un eje interior con doble roscado en sus extremos para fijación de esta carcasa o caperuza a la placa de fijación de los tubos del intercambiador. Con esta construcción se logran dos efectos, como son, en primer lugar que la construcción sea muy compacta ya que las dimensiones de estas caperuzas serán mas cortas en relación con los acodamientos tradicionales y en segundo lugar que la perdida de carga sea menor.

Un segundo perfeccionamiento de la invención se encuentra en la sujeción de los deflectores, ya que al estar los cabezales extremos sujetos a las placas interiores de apoyo de los tubos interiores desde su parte central a través de un eje roscado, es evidente que el tubo central que pudiera tener la configuración de tubos del intercambiador debe desaparecer, ya que en esa posición se encuentra la sujeción de los cabezales extremos, por lo que dicho tubo central coincidente con el eje de la carcasa envolvente será sustituido por un eje que rigidiza el conjunto y además se constituye en elemento de sujeción o fijación sobre el que se colocan los deflectores, lo cual igualmente permiten independizar realmente los deflectores de los tubos del intercambiador y poderse retirar en su conjunto de forma independiente a los propios tubos.

El tercer perfeccionamiento incluido en la presente invención se traduce en la realización de un bastidor de sujeción del intercambiador para esa construcción tan compacta, para lo cual dispone de al menos dos perfiles base, que pueden ser perfiles de fijación de diferentes secciones ya que servirán de elementos de apoyo de todo el conjunto. Sobre ambos extremos de cada perfil de apoyo se sujetan verticalmente las piezas que servirán de apoyo y abrazado de las carcasas envolventes de los intercambiadores, formadas por unas piezas iniciales de base plana y extremo...

1. Intercambiador de calor de carcasa y tubos compacto formado por una o múltiples carcasas envolventes, en cuyo interior se disponen de uno o múltiples tubos de intercambio calorífico, caracterizado porque las carcasas envolventes que forman el intercambiador de calor comprenden en sus extremos al menos un cabezal extremo que en su periferia lateral incluye un orificio de conexión entre si de dos carcasas envolventes contiguas, o el orificio de conexión a los medios de conexión hidráulica externa.

2. Intercambiador de calor de carcasa y tubos compacto según la reivindicación 1 caracterizado porque cada carcasa envolvente dispone de dos cabezales extremos, uno a cada lado de la carcasa envolvente, que constituyen el intercambiador de calor.

3. Intercambiador de calor de carcasa y tubos compacto según la reivindicación 1 caracterizado porque el cabezal extremo incluye un elemento retentor en coincidencia con el eje de la carcasa envolvente de los tubos de intercambio que constituyen el intercambiado de calor.

4. Intercambiador de calor de carcasa y tubos compacto según las reivindicaciones 1 a 3 caracterizado porque el elemento retentor une el cabezal extremo a la placa de unión de los tubos de transmisión de calor interiores.

5. Intercambiador de calor de carcasa y tubos compacto según las reivindicaciones 1 a 4 caracterizado porque en la unión entre el elemento retentor y el cabezal extremo se dispone de elementos de estanquidad de la citada unión.

6. Intercambiador de calor de carcasa y tubos compacto según la reivindicación 5 caracterizada porque en la unión entre el cabezal extremo y la placa de fijación de los tubos de intercambio calorífico dispone de elementos de estanquidad de la citada unión.

7. Intercambiador de calor de carcasa y tubos compacto según las reivindicaciones 1 a 6 caracterizado porque el elemento retentor consiste en un eje roscado por ambos extremos para su unión a la placa de fijación y al cabezal extremo terminal.

8. Intercambiador de calor de carcasa y tubos compacto según la reivindicación 1 caracterizado porque entre las placas de fijación de los tubos de transmisión y en coincidencia con su eje, dispone de una varilla sobre la que se unen los deflectores que aseguran que el fluido de intercambio que fluye por el interior de la carcasa y exteriormente a los tubos de transmisión de calor discurra exteriormente a los tubos de transmisión.

9. Intercambiador de calor de carcasa y tubos compacto según la reivindicación 1 caracterizado porque los cabezales extremos, están agrupados de dos en dos conectados solidariamente mediante unión de los orificios de conexión lateral.

10. Intercambiador de calor de carcasa y tubos compacto según la reivindicación 1 caracterizado porque los cabezales extremos de conexionado de entrada y/o salida de fluido, son cabezales simples.

11. Intercambiador de calor de carcasa y tubos, formado por una o múltiples carcasas envolventes, en cuyo interior se disponen de uno o múltiples tubos de intercambio calorífico, caracterizado porque entre las carcasas envolventes que forman el intercambiador y los cabezales extremos, se disponen los cabezales intermedios que incluyen un orificio de conexión por el que circula el fluido que circula entre la carcasa y los tubos interiores de intercambio calorífico.

12. Intercambiador de calor de carcasa y tubos compacto según la reivindicación 11 caracterizado porque los cabezales intermedios que disponen dos carcasas contiguas entre sí por las que circula el fluido en cascada, se unen mediante acoplamiento machihembrado.

13. Intercambiador de calor de carcasa y tubos compacto según la reivindicación 12 caracterizado porque el acoplamiento machihembrado, se realiza mediante el encaje de sendos anillos concéntricos y separador entre sí por la incorporación de juntas de cierre estanco.

14. Intercambiador de calor de carcasa y tubos compacto según las reivindicaciones 11 a 13 caracterizado porque los cabezales intermedios de conexionado de entrada y/o salida de fluido, son cabezales simples que se unen a los medios de conexión hidráulica exteriores.

15. Bastidor para la fijación de tubos o camisas envolventes de intercambiadores de calor de carcasa y tubos que comprende: