INTERCAMBIADOR DE CALOR DE ALTO RENDIMIENTO.

Intercambiador de calor de alto rendimiento.

El intercambiador de la invención permite incrementar sensiblemente el rendimiento térmico en la transmisión de calor que se produce en el mismo.

Para ello, está constituido a partir de una lámpara de infrarrojos que se aloja en el seno de un tubo protector (2) con base de silicio, mientras que exterior y concéntricamente a dicho conjunto se establecen tres tubos de diferentes diámetros, determinantes entre sí de dos cámaras, una cámara interior (3) y una cámara exterior (4), de reducido espesor, con la particularidad de que el tubo exterior se remata por uno de sus extremos en una tubuladura (8) determinante de la entrada del fluido a calentar, mientras que, por su parte, el tubo intermedio se remata igualmente y sobre el mismo extremo, en una segunda tubuladura (9), determinante de la salida para el fluido, comunicándose ambas cámaras (3-4) a través de un orificio (10) en oposición a las tubuladuras (8-9), quedando todo el conjunto convenientemente sellado por sus extremos.

Tipo: Patente de Invención. Resumen de patente/invención. Número de Solicitud: P201030024.

Solicitante: TECNIDERCO PROYECTOS, S.L.

Nacionalidad solicitante: España.

Inventor/es: NAVAS MARTIN,JAVIER, FERNÁNDEZ-CABALLERO RODRÍGUEZ-LIÉBANA,Juan Carlos.

Fecha de Publicación: .

Clasificación Internacional de Patentes:

  • F24H1/10 SECCION F — MECANICA; ILUMINACION; CALEFACCION; ARMAMENTO; VOLADURA.F24 CALEFACCION; HORNILLAS; VENTILACION.F24H CALENTADORES DE FLUIDOS, p. ej. CALENTADORES DE AGUA O DE AIRE, QUE TIENEN MEDIOS PARA PRODUCIR CALOR, EN GENERAL (sustancias para la transferencia, intercambio o almacenamiento de calor C09K 5/00; hornos de cracking térmico no catalítico C10G 9/20; dispositivos, p. ej. válvulas, para ventilación o aireación de recintos F16K 24/00; purgadores de agua de condensación o dispositivos análogos F16T; producción de vapor F22; aparatos de combustión F23; estufas domésticas u hornillas F24B, F24C; sistemas de calefacción doméstica o de otros lugares F24D; hornos, hornos de cuba, retortas F27; cambiadores de calor F28; dispositivos o elementos de calentamiento eléctrico H05B). › F24H 1/00 Calentadores de agua que tienen medios para producir calor, p. ej. caldera, calentador de agua instantáneo, calentador de agua por acumulación térmica (F24H 7/00, F24H 8/00 tienen prioridad; partes constitutivas F24H 9/00; calderas de vapor F22B; estufas u hornillas de uso doméstico con medios adicionales para calentar agua F24B 9/00, F24C 13/00). › Calentadores de agua instantáneos, es decir en los cuales no hay producción de calor nada más que cuando corre el agua, p. ej. con un contacto directo del agua con el medio de calentamiento (F24H 1/50 tiene prioridad).
  • F24H1/12 F24H 1/00 […] › en los cuales el agua está separada del medio de calentamiento.
INTERCAMBIADOR DE CALOR DE ALTO RENDIMIENTO.

Fragmento de la descripción:

OBJETO DE LA INVENCIÓN

La presente invención se refiere a tm íntercambiador de calor, del tipo de los que incorporan como fuente de calor una lámpara.

El objeto de la invención es proporcionar un intercambiador de calor con un altísimo rendimiento térmico, en el que dicha transmisión de calor se produzca de la forma más rápida posible.

ANTECEDENTES DE J, A INVENCIÓN

Como es sabido, existen múltiples soluciones para el calentamiento de líquidos, y en especial de agua, como por ejemplo en sistemas de calefacción, agua sanitaria, lavadoras, secadoras, planchas, etc, siendo una solución bastante común el empleo de resistencias eléctricas que, al hacer pasar una corriente a través de Ias mismas generan un calor que es aprovechado para calentar el agua.

Si bien este tipo de dispositivos cumplen satisfactoriamente la función para la que han sido previstos, presentan como problema fundamental un elevado consumo eléctrico, así como que la transmisión de calor resulta muy lenta, de manera que el tiempo que tienen que estar alimentadas eléctricamente las citadas resistencias es igualmente elevado, con las consecuentes y negativas repercusiones a nivel energético y de consumo inútil

de agua hasta que ésta se caliente que ello supone.

5 Tratando de solucionar esta problemática, son conocidos dispositivos en los que dichas resistencias eléctricas son sustituidas por una lámpara o bombilla, como es el caso de los documentos GB 2173693, US2004131346, US5740315, P200801852, U200801329 o la PCT/ES/2009/000331.

1 O 15 Si bien mediante estos dispositivos se consigue incrementar ligeramente el rendimiento térmico de los mismos con respecto a los dispositivos anterionnente descritos, presentan una estructuración mediante la cual el incremento de rendimiento se ve limitado, merced a las características del flujo que se produce en el seno de los mismos, así como por la propia estructuración interna.

DESCRIPCIÓN DE I ~A INVENCIÓN

20 El intercambiador de calor de alto rendinliento que la invención propone resuelve de forma plenamente satisfactoria la problemática anterionnente expuesta, proporcionando un incremento del rendimiento sustancialmente mayor.

25 Para ello, el intercambiador que se precomza está constituido a partir de una fuente de calor, que se materializa en una lámpara de infrarrojos, la cual queda alojada en el seno de un tubo protector con base de silicio, de diámetro interno muy próximo al diámetro externo de la lámpara de infrarrojos, habiéndose previsto que dicho conjunto se aloje en el seno de un primer tubo, de dimensiones tales que el citado conjunto quede lo más próximo posible al mismo; transmitiendo el calor generado al mismo, de

manera que exteiior y concéntricamente al mismo se establecen tres tubos

concéntricos y de naturaleza térmicamente conductora, que definen dos

cámaras entre los mismos de reducido espesor de manera que en

correspondencia con el tubo mas externo se establece una tubuladura

5 detenninante de la entrada por la que se hará circular el fluido líquido o

gaseoso a calentar, mientras que el tubo intennedio dispondrá de una

tubuladura que atravesará de forma estanca la carcasa o tubo exterior, de

manera que ambas tubuladuras se situarán en correspondencia con uno de los

extremos del dispositivo, comunicándose ambas cámaras entre sí, para

1O penniti.r la circulación del fluido a través de las mismas por medio de uno o

más oiificios practicados en el tubo intennedio que constituye la pared

delinlitadora entre ambas cámaras. Dicho orificio se situará, preferentemente

en oposición a las tubuladuras, es decir cerca del extremo opuesto del

dispositivo, en orden a que el fluido a calentar recorra la mayor superficie

15 posible de intercambio de calor antes de salir del mismo.

Consecuentemente, la eficiencia del sistema está basada en el paso

de un fluido líquido o gaseoso a gran velocidad en un espacio muy reducido y

lo mas próximo a la fuente de calor.

20

Esto hace que la película de fluido vehicular dentro de la cámara

interior que rodea el primer tubo más próximo a la fuente de calor sea lo mas

delgada posible, para obligar, debido a la velocidad del mismo, a que sus

moléculas absorban la mayor cantidad posible de calor.

25

Opcionalmente el dispositivo podría incluir uno o más tubos o

carcasas adicionales intennedias) detenninantes de nuevas cámaras de

circulación del fluido, todas ellas de muy reducido espesor, y comunicadas

entre sí, definiendo un recmTido laberíntico para el fluido el cual circulará

30 desde las cámaras exteriores hacia la cámara interior, sin que ello afecte a la

esencia de la invención.

Por último, cabe destacar el hecho de que el dispositivo, como es lógico, estará convenientemente sellado por sus extremos, pudiendo incorporar medios de apertura/cierre estanco para acceder a la fuente de calor, en las maniobras de reparación o mantenimiento.

JlESCRIPCJÓN DE LOS DIBIJ.JOS

Para complementar la descripción que se está realizando y con objeto de ayudar a una mejor comprensión de las características del invento, de acuerdo con un ejemplo preferente de realización práctica del mismo, se acompaña como parte integrante de dicha descripción, un juego de dibujos en donde con carácter ilustrativo y no limitativo, se ha representado lo siguiente:

La figura 1. Muestra una vista en alzado lateral y en sección diametral de un intercambiador de calor de alto rendimiento realizado de acuerdo con el objeto de la presente invención.

La figura 2. Muestra un detalle ampliado y parcialmente seccionado del conjunto de la figura anterioL

REALIZACIÓN PREFERENTE DE LA INVENCIÓN

A la vista de las figuras reseñadas puede observarse como el intercambiador de calor de alto rendimiento que la invención propone está constituido a partir de una fuente de calor (1 ) , materializada en una lámpara

5 infrarroja, la cual queda alojada con un pequeño juego diametral en el seno de un tubo protector (2) , el cual podrá ser de cualquier material no conductor de electricidad y que a la vez sea buen transmisor de la energía calorífica y luminosa, tales como el cuarzo, pirex, vidrio o cualquier otro material con base de silicio, tubo que estará lo más próximo posible a la fuente de calor (1) , con una separación de la misma del orden de 1, 5 tmn, y con una tolerancia máxima de ±1, 4Imu.

1 O Exteriormente a dicho conjunto, y concéntricmnente al mismo, se establecen tres tubos de diferentes diámetros, detenninantes entre sí de dos cámaras, una cámara interior (3) y una cámara exterior (4) .

15 El primer tubo (5) y más interno, presentará un diámetro interior lo más próximo posible al diámetro exterior del tubo protector (2) , definiéndose entre los mismos una diferencia de diámetros o hueco del orden de 0.5±0.5mm, presentando éste tubo un espesor de 1±0.5mm.

20 El segundo tubo (6) , de diámetro ligermnente mayor que el diámetro del primer tubo (5) presentará un espesor del orden de 1±0.5mm, definiéndose una diferencia de diámetros o espesor de la cámara interna (3) del orden de l±O.Smm.

25 Por su parte, el tercer tubo (7) , presentará un mayor espesor, del orden de 1 , 5±0.5tmn, quedando muy próximo al tubo íntennedio o segundo tubo (6) , de manera que el espesor que se define para la cámara externa (4) será del orden de 1±0.5mm.

El tercer tubo (7) , o tubo exterior, se rematará por uno de sus extremos en una tubuladura (8) detenninante de la entrada del fluido a calentar, mientras que~ por su parte~ el segundo tubo ( 6) o tubo intermedio se

rematará igualmente y sobre el mismo extremo y diametralmente opuesto~ en

una segunda tubuladura {9) , determinante de la salida para el fluido, para lo

cual se ha previsto que ambas cámaras (3-4) se comuniquen entre sí a través

de un orificio ( 1 0) , de dimensiones comprendidas entre 4 y 1 O mm, practicado

5 sobre el segundo tubo (6) , en el extremo opuesto al de las tubuladuras (8-9) .

Los tubos (5-6-7) podrán ser de diferentes materiales, capaces de

soportar la presión, temperatura y ser adecuados para el fluido líquido o

gaseoso a vehicular, pudiéndose citar, a modo meramente ejemplario,

1 O cualquier tipo de aleación metálica, tales como acero inoxidable, acero al

carbono, cobre, o s:inúlares, materiales con base de silicio, tales como vidrio,

pirex, cuarzo o similares, materiales confonnados con polímeros que soporten

las condiciones del proceso, tales como baquelita, resinas epoxi o similares.

15 Por último, cabe destacar el hecho...

 


Reivindicaciones:

a._ Intercambiador de calor de alto rendimiento, que siendo del tipo de los destinados a calentar un fluido, líquido o gaseoso que se hace 5 circular por su interior, que utilizan como fuente de calor una lámpara, preferentemente una lámpara infrarroja, se caracteriza porque la citada lámpara se aloja con un pequeño juego diametral en el seno de un tubo protector (2) con base de silicio, habiéndose previsto que exterior y concéntricamente a dicho conjunto y ajustadamente al mismo se establezcan al menos tres tubos de diferentes diámetros, de naturaleza ténnicamente conductora, detenninantes entre sí de dos cámaras, una cámara interior (3) y una cámara exterior (4) , de reducido espesor, con la particularidad de que el tubo exterior se remata uno de sus extremos en una tubuladura (8) detenninante de la entrada del fluido a calentar, mientras que, por su parte, el

tubo intennedio se remata igualmente y sobre el mismo extremo, en una segunda tubuladura (9) , detenninante de la salida para el fluido, habiéndose previsto que ambas cámaras (3-4) se comuniquen entre sí a través de al menos un orificio (lO) , practicado sobre el segundo tubo (6) , en oposición a las tubuladuras (8-9) , quedando todo el conjunto convenientemente sellado por

sus extremos.

211, _ Intercambiador de calor de alto rendimiento, según reivindicación l:l, caracterizado porque el primer tubo (5) presenta un espesor del orden de 1±O.5mm, la cámara interna (3) presenta un espesor del orden de 1±0.5mm, el segundo tubo (6) presenta un espesor del orden de I±O.5mm, la cámara externa (4) presenta un espesor del orden de 1±O.5mm y el tercer tubo (7) , presenta un espesor del orden de 1, 5±0.5mm.

311._ Intercambiador de calor de alto rendimiento, según 30 reivindicación la, caracterizado porque el espacio comprendido entre la fuente de calor (1) y el tubo protector (2) de la misma es del orden de 1, 5±O.5mm, mientras que el espacio defInido entre dicho tubo protector (2) y el primer tubo (5) es de] orden de O, 5±O.5mm.

4°._ Intercambiador de calor de alto rendimiento, según reivindicación 1a, caracterizado porque opcionalmente entre el tubo interior o primer tubo (5) y el tubo exterior o tercer tubo (7) pueden establecerse dos o mas tubos interiores, definiendo respectivas cámaras de circulación del

fluido, comunicadas entre sí a través de respectivos orificios, definiendo un 10 recorrido laberíntico para dicho fluido.

15


 

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