Estructura de intercambiador de calor.

Estructura de intercambiador de calor compuesta sustancialmente de al menos una de una pluralidad decomponentes de radiación (3) en el que cada componente de radiación (3) está compuesto de un par decomponentes básicos (3a y 3b) acoplados entre sí simétricamente,

en el que cada componente básico (3a o 3b) estácompuesto de una placa (30) con una pluralidad de aletas primarias (31) en un lado que están espaciadas por igualunas de otras y colocadas ortogonalmente con respecto a la propia placa, caracterizada porque cada componentebásico tiene una serie de aletas secundarias (32) en el otro lado, que también están situadas ortogonalmente a laplaca (30) y espaciadas por igual unas de otras, pero más cerca la una de la otra con respecto a las aletas primarias(31) y estando dichos componentes de radiación (3) dispuestos paralelos entre sí dentro de un bastidor (2), estandodicho bastidor (2) provisto de al menos un primer conducto (5) de entrada de líquido frío colocado debajo de la basedel propio marco y al menos un segundo conducto (6) de salida de líquido caliente posicionado en la parte superiorde la estructura.

Estructura de intercambiador de calor

Campo técnico

La presente invención se refiere a una estructura de intercambiador de calor que está especialmente indicada para las calderas de calefacción central y la producción de agua caliente sanitaria.

Antecedentes de la técnica Como es sabido, un intercambiador de calor es cualquier tipo de equipo diseñado para el intercambio térmico entre líquidos separados por una pared conductora. En particular, el intercambio de calor entre dos líquidos se obtiene generalmente a través de una superficie hecha de un material buen conductor del calor, tal como metal, que separa los dos líquidos que fluyen a través del intercambiador al mismo tiempo: de esta manera, el calor se transmite, a través de la superficie, desde el líquido más caliente al más frío. Hasta ahora, los intercambiadores que se encuentran actualmente en el mercado que están presentes en calderas de calefacción central y calderas calentadoras de agua son generalmente del tipo tubular, de modo que el primer líquido fluye dentro de las tuberías y el segundo fluye a lo largo de la parte exterior.

En mayor detalle, en la actualidad en las calderas, el intercambiador se compone de un serpentín o varias tuberías colocadas horizontalmente, sobre un quemador utilizado para calentar el aire que a continuación, entra en contacto con la superficie de metal diseñada para eliminar el calor del aire y transferirlo al agua dentro de las tuberías. Las tuberías están conectadas a una tubería de entrada de agua fría y a una tubería de salida de agua caliente; que, mientras que fluye a través de las tuberías del intercambiador, se calienta. Además de lo que se ha descrito anteriormente, el intercambiador, en el exterior de las tuberías, tiene una pluralidad de placas de metal que están diseñadas para aumentar la superficie de intercambio térmico.

Los intercambiadores presentes en el mercado, aunque trabajando muy bien, han presentado una pluralidad de inconvenientes, una vez que se insertan en una caldera para la calefacción.

Un primer inconveniente encontrado deriva del hecho de que, en las calderas actuales, hay espacios vacíos donde se detecta dispersión del calor. Uno de estos espacios en los que se pierde calor es el espacio entre el quemador y el intercambiador, mientras que otro es el espacio por encima del intercambiador. Como es sabido, el calor tiende a subir desde la parte inferior a la parte superior, por lo que el calor producido por el quemador envuelve y entra en contacto con el intercambiador sólo en un tramo vertical muy limitado puesto que todas las tuberías están dispuestas horizontalmente. En particular, el agua fluye en el interior del intercambiador de forma paralela al quemador mientras que el calor se mueve verticalmente, de modo existe una considerable dispersión de calor ya que la zona de contacto del calor con el intercambiador está limitada verticalmente. De hecho, la zona de explotación de flujo de calor se limita a la proyección vertical del intercambiador, por lo que las calderas tienen áreas con la presencia de calor no utilizado, que también puede ser considerable.

Por lo tanto, otra desventaja que se encuentra en los intercambiadores actuales deriva del hecho de que se liberan vapores en el medio ambiente y la atmósfera que aún están calientes, y como resultado, se desperdicia y se dispersa energía que con el tiempo conduce a altos costes de funcionamiento del sistema, así como el hecho de que los vapores liberados contribuyen al calentamiento global del medio ambiente, con cambios resultantes en el ecosistema en el largo plazo.

Para compensar lo que se acaba de describir, han sido estudiadas las soluciones técnicas para recuperar y reutilizar los vapores que todavía están muy calientes y evitar la dispersión del calor inútil en el medio ambiente. Con este objetivo, muchas de las calderas en el mercado tienen dispositivos para la recuperación de los vapores y del calor de manera que parte del calor producido por el quemador no se desperdicia, sino que se reutiliza para calentar el agua. Estas calderas, llamadas calderas de condensación, trabajan en dos fases: la primera fase calienta mientras que la segunda recupera "temperatura" y el calor de los vapores y los introduce de nuevo en el intercambiador. En mayor detalle, el calor, producido durante la primera fase del quemador y que se dispersa en los vapores después de pasar a través del intercambiador, se utiliza para calentar la zona que rodea el propio intercambiador con el fin de ser capaz de utilizarlo adicionalmente, pero esto significa que la estructura y dispositivos en el intercambiador necesitan tener un diseño muy complejo.

Las calderas descritas anteriormente también presentan varios inconvenientes.

Un inconveniente deriva del hecho de que las calderas de condensación, como se ha mencionado anteriormente, se están volviendo más y más elaboradas y están equipadas con dispositivos para un mayor uso del calor producido por los vapores, pero estos componentes las hacen complicadas y costosas, tanto para producir como para mantener.

Otra desventaja encontrada surge del hecho de que, incluso mediante la reutilización de los vapores, las calderas tienen un alto consumo de combustible perdido en la dispersión de calor, debido a la presencia de áreas en las que

el calor producido por el quemador no entra en contacto con las tuberías de agua.

Además de lo que se ha descrito anteriormente, las calderas de condensación han demostrado ser más delicadas y sujetas a desgaste y deterioro de los dispositivos y componentes.

El solicitante tiene conocimiento de la patente EP 1.136.667, que muestra una estructura del intercambiador de calor que ofrece un par de elementos radiantes, cada uno de los cuales se compone de dos partes que están acopladas mutuamente de una manera simétrica tal como se define en el preámbulo de la reivindicación 1. En particular, el flujo externo no es continuo ni uniforme, ya que es interrumpido por una serie de divisores, para ello el elemento radiante es bañado por el fluido sólo en las tres zonas centrales y no sobre toda la superficie, creando una discontinuidad y diferencias en temperatura, y tiene flujos mutuamente perpendiculares.

Además, el solicitante está al corriente de patente alemana DE 873921, que muestra una estructura modular compuesta por una pluralidad de elementos radiantes, cada uno de los cuales está compuesto de un par de elementos internos equipados con aletas y un par de porciones externas cuya función es contener y revestir los elementos internos. En particular, los dos elementos internos se acoplan mutuamente de manera que las aletas están mutuamente interpuestas en una forma paralela. Cada porción externa presenta, externamente, una serie de bucles que, cuando las dos partes se acoplan, crean canales. En la patente alemana DE 873921, cada elemento radiante está compuesto de dos elementos internos y dos porciones de revestimiento externas, por lo tanto, dicho elemento radiante se compone de varias piezas que deben ser ensambladas.

La patente DE 37 04 215 cuenta con un intercambiador de calor compuesto por un único elemento radiante, que se compone de dos medias-piezas mutuamente diferentes de acoplamiento mutuo. El elemento radiante es absolutamente no acoplable con otro elemento de manera idéntica, por lo tanto, no es posible crear un intercambiador de calor que consista en una pluralidad de elementos.

Finalmente, la patente americana US 1.850.211 muestra un núcleo de radiador para automóviles que se compone de elementos radiantes modulares compuestos por una sola pieza. En particular, presenta aletas en la parte interna, y cada aleta se obtiene a partir de un elemento doblado hacia atrás sobre sí mismo.

Divulgación de la invención El objetivo de la presente invención es substancialmente resolver los problemas de las técnicas actuales mediante la superación de las dificultades descritas anteriormente por medio de una estructura del intercambiador de calor, que es capaz de explotar completamente todo el calor producido por un quemador para calentar un líquido con un solo ciclo de flujo y sin la recuperación de los vapores.

El segundo objetivo de la presente invención es disponer de una estructura del intercambiador de calor que permite el flujo de calor a través de una superficie de intercambio que se incrementa considerablemente.

El tercer objetivo de la presente invención es disponer de una estructura del intercambiador de calor que permite un considerable ahorro de consumo de energía del quemador para el mismo flujo calentado y la temperatura obtenida.

Otro objetivo de la presente invención es disponer de una estructura del... [Seguir leyendo]

1. Estructura de intercambiador de calor compuesta sustancialmente de al menos una de una pluralidad de componentes de radiación (3) en el que cada componente de radiación (3) está compuesto de un par de componentes básicos (3a y 3b) acoplados entre sí simétricamente, en el que cada componente básico (3a o 3b) está compuesto de una placa (30) con una pluralidad de aletas primarias (31) en un lado que están espaciadas por igual unas de otras y colocadas ortogonalmente con respecto a la propia placa, caracterizada porque cada componente básico tiene una serie de aletas secundarias (32) en el otro lado, que también están situadas ortogonalmente a la placa (30) y espaciadas por igual unas de otras, pero más cerca la una de la otra con respecto a las aletas primarias (31) y estando dichos componentes de radiación (3) dispuestos paralelos entre sí dentro de un bastidor (2) , estando dicho bastidor (2) provisto de al menos un primer conducto (5) de entrada de líquido frío colocado debajo de la base del propio marco y al menos un segundo conducto (6) de salida de líquido caliente posicionado en la parte superior de la estructura.

2. Estructura de intercambiador de calor según la reivindicación 1, caracterizada por el hecho de que la estructura del intercambiador de calor según la reivindicación 1, caracterizada por el hecho de que dichas aletas secundarias (32) están diseñadas para absorber el calor producido por un quemador (4) , posicionado por debajo del bastidor (2) del intercambiador, y transmitirlo a la placa (30) y a las aletas primarias (31) en el interior del componente de radiación (3) , de modo que se transmite al líquido que fluye dentro de un espacio (34) que está creado por el acoplamiento de los dos componentes básicos (3a y 3b) .

3. Estructura de intercambiador de calor según la reivindicación 1, caracterizada por el hecho de que dicha placa (30) está equipada con dos proyecciones (30a y 30b) que forman un arco, opuestas entre sí y diseñadas para acoplarse con la proyección correspondiente presente en el otro componente básico, formando un canal (350) .

4. Estructura de intercambiador de calor según la reivindicación 1, caracterizada por el hecho de que dicho primer conducto (5) está conectado con el espacio (34) de cada componente de radiación (3) por medio de un primer pasaje (35) presente en el propio conducto y a través del cual el líquido desde el conducto (5) entra en el primer canal (350) creado por el acoplamiento de las proyecciones (30a) en cada componente de radiación presente en el bastidor (2) .

5. Estructura de intercambiador de calor según la reivindicación 1, caracterizada por el hecho de que dicho segundo conducto (6) también está conectado al espacio (34) en cada componente de radiación (3) por medio de un segundo pasaje (36) presente en el conducto (6) y a través del cual el líquido del segundo canal (350) creado por el acoplamiento de las proyecciones (30b) sale en el conducto (6) en el lado opuesto de la placa con respecto al pasaje (35) .

6. Estructura de intercambiador de calor según la reivindicación 1, caracterizada por el hecho de que está equipada con dos primeros conductos (5) de entrada de líquido frío en la pluralidad de componentes de radiación y dos segundos conductos (6) para la salida de líquido que en el ínterin ha sido calentado por la pluralidad de componentes de radiación.

7. Estructura de intercambiador de calor según la reivindicación 1, caracterizada por el hecho de que cada componente básico (3a, 3b) está producido en metal extruido o moldeado.

8. Estructura de intercambiador de calor según la reivindicación 1, caracterizada por el hecho de que está conseguida mediante el montaje de dos componentes básicos para obtener un componente de radiación (3) y mediante la disposición de una pluralidad de componentes de radiación que están dispuestos verticalmente y paralelos entre sí por toda la estructura.

9. Estructura de intercambiador de calor según la reivindicación 1, caracterizada por el hecho de que dichos componentes básicos primero y último no tienen aletas externas (32) .

10. Estructura de intercambiador de calor según la reivindicación 1, caracterizada por el hecho de que tiene una pared de cierre (7) si dichos componentes básicos primero y último tienen aletas externas (32) también en los extremos.

11. Estructura de intercambiador de calor según la reivindicación 1, caracterizada por el hecho de que tiene sólo un único componente de radiación (3) .