Caldera de gas dotada de un intercambiador de calor con tubo con aletas y método de producción del mismo.

Caldera de gas dotada de un intercambiador de calor para condensar el vapor contenido en los humos decombustión y producir agua caliente;

comprendiendo el intercambiador (4) de calor una carcasa (10) que se extiendea lo largo de un primer eje (A1) y a través de la cual fluyen humos de combustión; un tubo (11) a lo largo del cualfluye agua, y que está alojado dentro de dicha carcasa (10) y se enrolla alrededor del primer eje (A1) para formaruna espiral (16) que comprende una sucesión de espiras (17); y medios (12) de desviación para dirigir los humosentre espiras (17) sucesivas; comprendiendo dicho tubo (11) al menos una primera aleta (23) y una segunda aleta(24) que se extienden a lo largo de la longitud de dicho tubo (11) paralelas entre sí y enfrentadas entre sí; estandodicha caldera de gas caracterizada porque dichas aletas (23, 24) primera y segunda son tangentes a dicho tubo (11).

Caldera de gas dotada de un intercambiador de calor con tubo con aletas y método de producción del mismo

La presente invención se refiere a una caldera de gas dotada de un intercambiador de calor con tubo con aletas.

Más específicamente, la presente invención se refiere a una caldera de gas dotada de un intercambiador de calor para producir agua caliente.

Una caldera de gas para producir agua caliente comprende normalmente un quemador de gas, y al menos un intercambiador de calor a través del cual fluyen humos de combustión y agua. Algunos tipos de calderas de gas, conocidas como calderas de condensación, condensan el vapor en los humos de combustión y transfieren el calor latente de los humos al agua. Las calderas de condensación se dividen además en un primer tipo, equipado con un primer intercambiador próximo al quemador, y un segundo intercambiador para condensar simplemente los humos; y

un segundo tipo, equipado con sólo un intercambiador de calor que proporciona intercambio térmico únicamente a lo largo de una primera parte, y tanto intercambio térmico como condensación de humos a lo largo de una segunda parte.

Un intercambiador de condensación o de doble función del tipo anterior se da a conocer en el documento WO 2004/090434 y comprende una carcasa que se extiende a lo largo de un primer eje y a través de la cual fluyen humos de combustión; un tubo a lo largo del cual fluye agua, y que está alojado dentro de dicha carcasa y se enrolla alrededor del primer eje para formar una espiral que comprende una sucesión de espiras; y medios de desviación para dirigir los humos entre espiras sucesivas en una primera dirección perpendicular a dicho primer eje. El tubo tiene aletas con al menos una primera aleta y una segunda aleta hacia fuera enfrentadas entre sí y que se extienden

a lo largo de la longitud del tubo.

A pesar de que la caldera de gas identificada anteriormente demuestra ser extremadamente eficaz en cuanto a intercambio de calor, todavía tiene el inconveniente de que la distancia entre las aletas hacia fuera primera y segunda de espiras adyacentes no pueden seleccionarse libremente para optimizar el intercambio de calor porque la convexidad del tubo que sobresale desde las aletas hacia fuera impone un límite a una distancia de este tipo para permitir que los humos fluyan con una velocidad adecuada.

Un objeto de la presente invención es proporcionar una caldera de gas dotada de un intercambiador de calor para condensar el vapor contenido en los humos de combustión y producir agua caliente, que mejore adicionalmente el

intercambio de calor sin imponer limitación estructural a los parámetros de diseño.

Según la presente invención, se proporciona una caldera de gas dotada de un intercambiador de calor en el que dichas aletas primera y segunda son tangentes a dicho tubo.

De este modo, la distancia entre las aletas de espiras adyacentes puede seleccionarse para optimizar el intercambio de calor.

La presente invención también se refiere a un método de producción de un intercambiador de calor para una caldera de gas.

45 Según la presente invención, se proporciona un método de producción de un intercambiador de calor para una caldera de gas, según la reivindicación 11.

Se describirán varias realizaciones de la presente invención a modo de ejemplo con referencia a los dibujos adjuntos, en los que:

la figura 1 muestra una vista frontal esquemática, con partes en sección y partes retiradas para mayor claridad, de una caldera de gas según la presente invención,

55 la figura 2 muestra una sección a mayor escala de un detalle de la figura 1,

la figura 3 muestra una vista en perspectiva de un tubo usado para producir el intercambiador de calor de la figura 1,

las figuras desde 4 hasta 8 muestran variaciones del tubo de la figura 3.

El número 1 en la figura 1 indica de manera global una caldera de gas. La caldera 1 es una caldera de condensación montada en la pared, en la que el vapor en los humos de combustión se condensa, y comprende una estructura 2 externa en la que se alojan un quemador 3; un intercambiador 4 de calor; un conducto 5 de suministro de gas; una tubería 6 para suministrar una mezcla aire-gas al quemador 3; una tubería 7 de escape de gas de combustión; un 65 ventilador 8 conectado a la tubería 6 de suministro, y que realiza la doble función de suministrar la mezcla aire-gas al quemador 3, y expulsar los humos de combustión; y un circuito 9 de agua. El quemador 3 está conectado a la tubería 6, es de forma cilíndrica, y comprende una pared lateral con orificios (no mostrados) para emitir la mezcla aire-gas y alimentar la llama. El quemador 3 está alojado parcialmente dentro del intercambiador 4 que, de hecho, también actúa como una cámara de combustión. El intercambiador 4 de calor es de forma sustancialmente cilíndrica, se extiende a lo largo de un eje sustancialmente horizontal A1, y comprende una carcasa 10, a través de la cual 5 fluyen los humos de combustión; un tubo 11 con aletas, a lo largo del cual fluye agua; y un disco 12 para dirigir los humos a lo largo de una trayectoria dada dentro del intercambiador 4. La carcasa 10 comprende una pared 13 lateral cilíndrica alrededor del eje A1; una pared 14 anular conectada a la pared 13 lateral y al quemador 3; y una pared 15 anular conectada a la pared 13 lateral y a la tubería 7 de escape. El quemador 3 se extiende, coaxialmente con el intercambiador 4, dentro del intercambiador 4 a lo largo de una longitud dada. El tubo 11 se enrolla alrededor del eje A1 para formar una espiral 16 que comprende una sucesión de espiras 17 adyacentes, cada una ubicada próxima a la pared 13 lateral, y tiene dos extremos opuestos con conectores conocidos (no mostrados) para conectar el tubo 11 al circuito 9 de agua fuera del intercambiador 4. El disco 12 tiene un borde 18 en forma de espiral lateral que se engancha a las espiras 17. Es decir, el disco 12 se enrosca en las espiras 17 en la posición deseada a lo largo del eje A1 y en una posición sustancialmente perpendicular al eje A1. Una espiral con aletas hacia dentro requerirá un

disco con un borde de forma diferente para coincidir con la forma de las aletas.

El intercambiador 4 comprende tres separadores 19 para mantener espiras 17 una distancia dada de la pared 13 lateral. Cada separador 19 comprende una parte 20 recta paralela al eje A1, y desde la que sobresalen dos uñas 21 para sujetar la espiral 16 en lados opuestos. La espiral 16, el disco 12 y los separadores 19 definen, dentro de la carcasa 10, una región B1 que aloja el quemador 3; una región B2 que se comunica directamente con la tubería 7 de escape; y tres regiones B3, que se extienden cada una entre dos separadores 19, las espiras 17 y la pared 13 lateral. La combustión de la mezcla aire-gas tiene lugar en la región B1; y los humos resultantes, que se evita mediante el disco 12 que fluyan directamente a la región B2, fluyen entre las espiras 17, en una dirección D1 sustancialmente perpendicular al eje A1, a las regiones B3, a lo largo de las cuales fluyen en una dirección D2

sustancialmente paralela al eje A1. Al alcanzar las regiones B3, los humos fluyen entre las espiras 17 en la dirección D3 a la región B2 y entonces a lo largo de la tubería 7 de escape.

El tubo 11 se realiza preferiblemente de aluminio o aleación basada en aluminio. Con referencia a la figura 3, el tubo 11 con aletas es un tubo extrudido, que se extiende a lo largo de un eje A2, y comprende una pared 22 de sección ovalada; dos aletas 23 y 24 en un lado del tubo 11. La sección transversal del tubo 11 tiene un eje mayor X y un eje menor Y. La pared 22 está dotada de una superficie 22a externa y una superficie 22b interna y tiene un espesor constante. Las aletas 23 y 24 son paralelas al eje A2 del tubo 14 y al eje mayor X, y por tanto son paralelas entre sí y están enfrentadas entre sí. La máxima extensión de las aletas 23 y 24, en una dirección paralela al eje mayor X, es aproximadamente un cuarto de la longitud del eje mayor X. Las aletas 23 y 24 son tangentes al tubo 11 y tienen un

espesor igual al espesor de la pared 22 y están dotadas de superficies 23a y 24a externas respectivas, que son tangentes a la superficie 22a externa, y superficies 23b y 24b internas, que son tangentes de forma ideal a la superficie 22b interna.

El tubo 11 se extrude... [Seguir leyendo]

1. Caldera de gas dotada de un intercambiador de calor para condensar el vapor contenido en los humos de combustión y producir agua caliente; comprendiendo el intercambiador (4) de calor una carcasa (10) que se extiende

a lo largo de un primer eje (A1) y a través de la cual fluyen humos de combustión; un tubo (11) a lo largo del cual fluye agua, y que está alojado dentro de dicha carcasa (10) y se enrolla alrededor del primer eje (A1) para formar una espiral (16) que comprende una sucesión de espiras (17) ; y medios (12) de desviación para dirigir los humos entre espiras (17) sucesivas; comprendiendo dicho tubo (11) al menos una primera aleta (23) y una segunda aleta

(24) que se extienden a lo largo de la longitud de dicho tubo (11) paralelas entre sí y enfrentadas entre sí; estando 10 dicha caldera de gas caracterizada porque dichas aletas (23, 24) primera y segunda son tangentes a dicho tubo (11) .

2. Caldera de gas según la reivindicación 1, caracterizada porque las aletas (23, 24) primera y segunda son continuas sin interrupciones.

15 3. Caldera de gas según la reivindicación 1 ó 2, caracterizada porque las aletas (23, 24) primera y segunda están dirigidas hacia fuera con respecto a dicho primer eje (A1) .

4. Caldera de gas según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 3, caracterizada porque las aletas (23, 24)

primera y segunda de cada espira (17) son paralelas y enfrentadas a la aleta (23, 24) primera y segunda 20 respectivamente de una espira (19) adyacente.

5. Caldera de gas según una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizada porque dicho tubo (11) comprende unas aletas (29, 30) tercera y cuarta paralelas entre sí y enfrentadas entre sí; siendo dicha tercera aleta

(29) coplanaria a dicha primera aleta (23) y siendo dicha cuarta aleta (30) coplanaria a dicha segunda aleta (24) ; 25 estando dirigidas dichas aletas (29, 30) tercera y cuarta hacia dentro con respecto a dicho primer eje (A1) .

6. Caldera de gas según la reivindicación 5, caracterizada porque dicho tubo (11) comprende una quinta aleta (27) paralela a las aletas (23, 24) primera y segunda y ubicada entre las aletas (23, 24) primera y segunda y dirigida hacia fuera con respecto a las aletas (23, 24) primera y segunda.

7. Caldera de gas según la reivindicación 6, caracterizada porque dicho tubo (11) comprende una sexta aleta (28) paralela a las aletas (23, 24) primera y segunda y ubicada entre las aletas (29, 30) tercera y cuarta en el lado opuesto de las aletas (23, 24) primera y segunda.

8. Caldera de gas según una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizada porque dicho tubo (11) está dotado de pared (22) que tiene una sección transversal ovalada con un eje mayor (X) paralelo a las aletas (23, 24) primera y segunda, y un eje menor (Y) perpendicular a las aletas (23, 24) primera y segunda.

9. Caldera de gas según una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizada por comprender

separadores (19) para mantener dicha espiral (16) apartada una distancia dada de la carcasa (10) del intercambiador (4) de calor.

10. Caldera de gas según una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizada porque el tubo (11) está

dotado de dientes (26) realizados de manera solidaria para separar dichas espiras (17) . 45

11. Método de producción de un intercambiador de calor de la caldera (1) de gas según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 4, caracterizado por extrudir dicho tubo (11) y las aletas (23, 24) primera y segunda para formar un tubo (14) con aletas, recto en una operación de extrusión de tal manera que dichas aletas se extienden a lo largo de la longitud de dicho tubo (11) paralelas entre sí y enfrentadas entre sí tangentes a dicho tubo (11) .

12. Método según la reivindicación 11, caracterizado por extrudir dicho tubo (11) en una operación de extrusión con dichas aletas (29, 30) tercera y cuarta.

13. Método según la reivindicación 12, caracterizado por extrudir dicho tubo (11) con dicha quinta aleta (27) en una 55 operación de extrusión.

14. Método según la reivindicación 13, caracterizado por extrudir dicho tubo (11) con dicha sexta aleta (28) en una operación de extrusión.

60 15. Método según una cualquiera de las reivindicaciones 11 a 14, caracterizado por extrudir dicho tubo (11) con un nervio (25) sustancialmente radial continuo y mecanizar parcialmente dicho nervio (25) de modo que se realizan dientes (26) para separar dichas espiras (17) una vez que el tubo (11) se enrolla en una espiral (16) .