Conjunto de pantallas y sellados.

Un conjunto (1) de pantallas y sellados para montar en una carcasa (4) de un intercambiador de calor cilíndrico,

cuyo conjunto (1) comprende:

una pluralidad de pantallas longitudinales que subdividen el interior de la carcasa en compartimentos independientes (6, 7) que se extienden longitudinalmente;

al menos un sellado longitudinal (14, 16, 17) y

un miembro (21) de pared que está configurado para extenderse entre las pantallas longitudinales separadas (6, 7) de manera que forma una doble pared con la carcasa (4) del intercambiador de calor tras el montaje,

donde ese al menos un sellado longitudinal (14, 16, 17) se extiende radialmente hacia fuera desde el miembro (21) de pared y alejándose de las pantallas longitudinales (6, 7) para acoplar herméticamente el miembro (21) de pared contra la carcasa (4) del intercambiador de calor tras el montaje, cuyo sellado longitudinal (14, 16, 17) está montado sobre una tira longitudinal (73) que se extiende perpendicularmente desde el miembro (21) de pared.

Conjunto de pantallas y sellados Campo de la invención.

La presente invención está relacionada con un conjunto de pantallas y sellados y con su utilización en un método de montaje de un intercambiador de calor.

Antecedentes de la invención.

Un intercambiador de calor de carcasa y tubos es un intercambiador de calor indirecto. El calor se transfiere entre un fluido que pasa a través de los tubos de un haz de tubos (el lado de los tubos) que se extiende a través de la carcasa del intercambiador de calor, y un fluido que pasa a través del espacio exterior a los tubos (el lado de la carcasa) . Se pueden encontrar detalles de los intercambiadores de calor de carcasa y tubos por ejemplo en Perr y ’s Chemical Engineers’ Handbook, 6ª edición, 1984, McGraw-Hill Inc., páginas 11-3 a 11-21.

Se ha desarrollado un tipo particular de intercambiador de calor conocido como intercambiador de calor de dos pases por la carcasa para la transferencia mejorada del calor en un tamaño de carcasa dado. En este tipo de intercambiador de calor, se dispone internamente un tubo exterior generalmente cilíndrico con una pantalla de partición que se extiende axialmente y longitudinalmente. Tales tipos de carcasa incluyen la carcasa de dos pases con pantalla longitudinal, la carcasa de flujo repartido y la carcasa de doble flujo repartido del Perr y ’s. La pantalla longitudinal subdivide el interior de la carcasa en dos compartimentos independientes que se extienden longitudinalmente y que se comunican normalmente en un extremo de la carcasa, de manera que el flujo de fluido en la carcasa pasa dos veces a lo largo de la longitud de la carcasa.

Para un intercambio de calor más eficiente, la pantalla debe formar un sellado relativamente estanco a lo largo de sus dos bordes longitudinales, de manera que el flujo entre los compartimentos solamente es posible en las regiones pretendidas, es decir, en el extremo o extremos de la carcasa.

Típicamente, tal estructura ha sido formada utilizando una placa de partición rectangular que tiene una anchura ligeramente menor que el diámetro interno de la pared de la carcasa, de manera que los bordes externos longitudinales de esta placa están espaciados ligeramente en dirección radial hacia dentro desde la superficie de la pared interior de la carcasa, cuando la placa está posicionada en un plano diametral.

En el pasado se han desarrollado diversos tipos de sellados longitudinales. A excepción de un sellado suficiente, debe desearse también que un sellado longitudinal permita un fácil montaje en una carcasa de un intercambiador de calor, y que además sea rentable. Un buen compromiso se ha encontrado por ejemplo en los perfiles de sellado de pantalla desarrollados y comercializados bajo el nombre de T4 por la compañía Kempchen & Co. GmbH de Oberhausen, Alemania. Los principios de estos sellados se han descrito también en la memoria de la patente de Estados Unidos núm. 4215745, que estudia también otros sellados de la técnica anterior.

Los sellados longitudinales conocidos comprenden una pestaña en forma de U que mira hacia dentro del intercambiador de calor y que tiene un tamaño tal que recibe holgadamente la pantalla longitudinal. Un miembro de sellado en el extremo opuesto del sellado comprende una pareja de pestañas que se extienden hacia fuera y que hacen presión elásticamente contra la pared interior de la carcasa.

En muchos casos, el intercambiador de calor de dos pases por la carcasa no es una configuración óptima. Por ejemplo, cuando un intercambiador de calor existente de un solo paso tiene que ser acondicionado con nuevos elementos internos, las posiciones de la entrada de fluido y las salidas de la carcasa están situadas en extremos opuestos longitudinalmente a lo largo de la carcasa del intercambiador de calor, y eso normalmente no puede cambiarse. Sin embargo, para una configuración de dos pases, la entrada y salida de la carcasa deben disponerse en el mismo extremo longitudinal de la carcasa.

Una configuración de tres pases por la carcasa, en la cual se disponen dos pantallas longitudinales de manea que el flujo de fluido en la carcasa serpentea tres veces de atrás hacia delante por la longitud de la carcasa, resolvería este problema. Sin embargo, esto no se hace en la práctica, ya que el sellado fiable de dos pantallas longitudinales supone problemas prácticos. Como cada una de las pantallas longitudinales ha de ser dispuesta a una distancia sustancial del diámetro de la carcasa, las pantallas se encuentran con la carcasa formando un ángulo considerablemente diferente a 90 grados con la tangente. Debido a esta geometría inusual, el sellado, por ejemplo los sellados de Kempchen, se ven como problemáticos. Además, los sellados tales como los de Kempchen representan un factor de coste significativo, y para una configuración de tres pases se requerirían cuatro sellados longitudinales.

El documento DE-C-516682 (D2) divulga un conjunto de intercambiador de calor que contiene pantallas perpendiculares al flujo del fluido. La hoja de cubierta y el borde anexo son paralelos a la pared del vaso, pero solamente se extienden por la anchura de dos cámaras de flujo cruzado, ya que estás hojas de cubierta están situadas en la parte de retorno de la cámara de flujo cruzado, en la cual se ha eliminado parcialmente la pared divisoria intermedia.

Es un objeto de la presente invención proporcionar una configuración de pantallas y sellados longitudinales que permita un sellado mejorado en intercambiadores de calor de múltiples pases por la carcasa, en particular también para acondicionar los intercambiadores de calor.

Es un objeto adicional proporcionar un método de montaje de un intercambiador de calor con dos o más pantallas longitudinales.

Sumario de la invención.

Con este fin, la presente invención proporciona un conjunto de pantallas y sellados para montarse en la carcasa de un intercambiador de calor cilíndrico, cuyo conjunto comprende:

una pluralidad de pantallas longitudinales que subdividen la parte interior de la carcasa en dos compartimentos independientes que se extienden longitudinalmente;

al menos un sellado longitudinal,

donde el conjunto comprende además un miembro de pared que está dispuesto para extenderse entre las pantallas longitudinales espaciadas para formar una doble pared con la carcasa del intercambiador de calor tras el montaje, y donde ese al menos un sellado longitudinal está dispuesto en el miembro de pared y alejado de las pantallas longitudinales, para acoplar herméticamente el miembro de pared con la carcasa del intercambiador de calor tras el montaje.

El solicitante ha comprendido que se puede obtener un sellado fiable entre dos pantallas longitudinales separadas en un intercambiador de calor de múltiples pases, si se dispone un miembro de pared que forme una doble pared con la carcasa del intercambiador de calor, y donde se dispone el sellado longitudinal entre el miembro de pared y la carcasa del intercambiador de calor. De esta manera, se puede elegir una posición óptima en el miembro de pared para el sellado longitudinal, y/o se puede optimizar la geometría entre el sellado y la carcasa. Puede ser suficiente solamente un sellado para sellar dos bordes de las pantallas longitudinales contra la carcasa.

La carcasa es cilíndrica y el miembro de pared tiene sustancialmente la forma de un arco que tiene un radio ligeramente menor. El sellado longitudinal se extiende radialmente hacia fuera desde el miembro de pared, y en la geometría típica el sellado se encontrará con la carcasa en una orientación perpendicular. El sellado longitudinal está montado sobre una tira longitudinal que se extiende perpendicularmente desde el miembro de pared.

Se pueden disponer dos sellados longitudinales sobre el miembro de pared para formar un espacio interior sellado con el intercambiador de calor después del montaje. Si entonces, durante el funcionamiento normal, el fluido de un compartimento tuviese fugas a lo largo del sellado longitudinal, el fluido entraría en el espacio interior de la doble pared, y por tanto no directamente hacia el otro compartimento. Para tener fugas a otro compartimento, el fluido necesitaría tener fugas a través de otro sellado longitudinal. El miembro de pared de doble sellado actúa como una barrera contra fugas. Tal diseño puede ser particularmente beneficioso donde se requiera un sellado altamente fiable y robusto, por ejemplo en casos en los que las partes internas del intercambiador de calor necesiten ser retiradas regularmente de la carcasa para la inspección y/o limpieza.

Además, si hay dispuesto un sellado doble sobre el miembro de pared, se puede disponer un material de gasa comprimida... [Seguir leyendo]

1. Un conjunto (1) de pantallas y sellados para montar en una carcasa (4) de un intercambiador de calor cilíndrico, cuyo conjunto (1) comprende:

una pluralidad de pantallas longitudinales que subdividen el interior de la carcasa en compartimentos independientes (6, 7) que se extienden longitudinalmente;

al menos un sellado longitudinal (14, 16, 17) y

un miembro (21) de pared que está configurado para extenderse entre las pantallas longitudinales separadas (6, 7) de manera que forma una doble pared con la carcasa (4) del intercambiador de calor tras el montaje,

donde ese al menos un sellado longitudinal (14, 16, 17) se extiende radialmente hacia fuera desde el miembro (21) de pared y alejándose de las pantallas longitudinales (6, 7) para acoplar herméticamente el miembro (21) de pared contra la carcasa (4) del intercambiador de calor tras el montaje, cuyo sellado longitudinal (14, 16, 17) está montado sobre una tira longitudinal (73) que se extiende perpendicularmente desde el miembro (21) de pared.

2. El conjunto de acuerdo con la reivindicación 1, en el que hay dispuestos dos sellados longitudinales (16, 17) sobre el miembro (21) de pared, para formar un espacio interior sellado (71) con la carcasa (4) del intercambiador de calor tras el montaje.

3. El conjunto de acuerdo con la reivindicación 2, en el que el conjunto comprende además un material de gasa comprimido entre los dos sellados longitudinales (16, 17) .

4. El conjunto de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 1 - 3, en el que al menos un sellado longitudinal (16, 17) comprende una pestaña (75) en forma de U para recibir una tira (73) que se extiende desde el miembro (21) de pared.

5. El conjunto de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 1 - 4, en el que al menos un sellado longitudinal (16, 17) comprende un miembro de sellado de la pared, que está formado por pestañas elásticas (82, 83, 84, 85) que se extienden hacia fuera en oposición.

6. El conjunto de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 1 - 5, en el que el conjunto comprende además una pluralidad de pantallas transversales (65) para dar soporte a un haz de tubos, en particular donde las pantallas transversales (65) comprenden elementos de metal expandido.

7. El conjunto de acuerdo con la reivindicación 5 o 6, en el que el número de pantallas longitudinales (6, 7) es n - 1, para crear un camino serpenteante del flujo del fluido de n pases, entre una entrada (36) y una salida (37) de la carcasa (34) del intercambiador de calor, donde n > 2, y donde las pantallas transversales (65) están formadas por n segmentos, en particular donde los segmentos de las pantallas transversales entre las pantallas longitudinales contiguas (6, 7) tienen una sección transversal que se corresponde con la sección transversal entre dobles paredes opuestas de las pantallas longitudinales contiguas (6, 7) .

8. El conjunto de acuerdo con cualquiera de las reivindicacione.

5. 7, en el que los tubos (45, 6) que se extienden desde una lámina (62) de tubos a través de las pantallas transversales (65) y una pantalla final transversal hasta una lámina final (54) de los tubos, y donde los miembros de pared están conectados en un extremo a la lámina (62) de los tubos y en el otro extremo a la pantalla final (66) .

9. El conjunto de acuerdo con la reivindicación 8, en el que la pantalla final (66) está provista de un sellado (67) para impedir la derivación del fluido entre los pases por la carcasa, alrededor de la pantalla final (66) .

10. Una carcasa (4) de intercambiador de calor cilíndrico que comprende un conjunto de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 1 - 9.