INTERCAMBIADOR DE CALOR TUBULAR.

Intercambiador de calor tubular.

La presente memoria describe un intercambiador de calor tubular (1) que comprende una camisa tubular (2);

una primera pluralidad de tubos (3a) portadores de un fluido caloportador, situados en el interior de la camisa tubular (2); al menos un diafragma (4) situado en el interior de la camisa tubular (2), el cual divide el interior de la camisa (2) en al menos dos cámaras, donde dicho diafragma comprende un orifico central (4a) configurado para permitir el paso del producto, y donde dicho diafragma (4) comprende una pluralidad de orificios (4b) configurados para permitir el paso de la primera pluralidad de tubos (3a); y un pistón (5) que comprende un eje tubular (5a) y al menos dos placas (6) perpendiculares al eje tubular (5a); donde dicho eje tubular (5a) está configurado para efectuar un desplazamiento alternativo longitudinal a través del orificio central (4a) de dicho, al menos un, diafragma (4); mejorando la transferencia calorífica del intercambiador objeto de invención.

Intercambiador de calor tubular.

CAMPO TÉCNICO DE LA INVENCIÓN

La presente invención se refiere a un intercambiador de calor tubular, configurado para transferir calor de un fluido caloportador hasta un determinado producto, o viceversa; donde dicho intercambio de calor incluye tanto procesos de calentamiento y de enfriamiento, como procesos de desecado; y donde el intercambiador de calor objeto de invención se encuadra dentro del campo de la conservación y preparación de los alimentos.

Este intercambiador de calor tiene como finalidad la ejecución de las tareas de calentamiento, enfriamiento o desecado de productos que pueden ser tanto alimentos, en una realización preferente, así como cualquier otro tipo de productos que deban ser calentados o enfriados, véase por ejemplo los fangos de las estaciones de aguas residuales. Y donde dicho intercambiador permite mejorar el rendimiento energético de transferencia de calor respecto de los intercambiadores hasta ahora conocidos, disponiendo de un tamaño compacto y reducido, además de reducir los tiempos de tratamiento térmico en función del tipo de producto a tratar.

ANTECEDENTES DE LA INVENCIÓN

A modo de introducción, es conocido el uso de intercambiadores de calor de configuración tubular, destinados a calentar o enfriar determinados productos; en este sentido, dichos intercambiadores de calor buscan disponer de una gran superficie de contacto entre el fluido caloportador y el producto a tratar para así conseguir maximizar la transferencia térmica entre ambos; para ello, habitualmente, se usa un intercambiador de calor que comprende una gran camisa tubular con una entrada del producto a tratar, y una salida del producto ya tratado; y donde en su interior se aloja un circuito o una pluralidad de tubos que aísla físicamente el fluido caloportador del producto a tratar permitiendo la transferencia térmica entre ambos.

En función de la cantidad de producto a tratar, los tamaños de las camisas varían sustancialmente, pudiendo llegar a ocupar volúmenes de elevada magnitud que dificultan su emplazamiento en espacios cerrados, e implica la reducción del espacio en fabricas.

En este tipo de intercambiadores tubulares, el producto a tratar entra por un extremo de la camisa, transfiere energía térmica al fluido caloportador y, posteriormente, se extrae por la zona próxima al otro extremo de la camisa; pero es habitual encontrar zonas muertas en el interior de la camisa, las cuales se refieren a zonas donde el producto a tratar queda alojado y no se desplaza, o se desplaza a muy poca velocidad por el interior de la camisa; modificando los tiempos de tratamiento y, por ende, consiguiendo productos con temperaturas no deseadas o variadas en función de la zona de la camisa donde ha sido tratado.

Debido a ese inconveniente, es conocido la creación de compartimentos en el interior de la camisa del intercambiador, donde tales compartimentos se consiguen mediante la división con placas, las cuales comprenden orificios situados estratégicamente para que el producto a tratar tenga que circular obligatoriamente a través de dichos orificios, marcándole una trayectoria determinada y mejorando el rendimiento energético de todo el intercambiador.

Pero aunque con esta solución se consigue mejorar la transmisión térmica respecto del intercambiador sin compartimentos, el flujo de producto no recorre la totalidad del volumen de dichos compartimentos interiores a la cámara, existiendo pequeñas zonas muertas que si bien son mucho más reducidas que en el intercambiador sin compartimentos, siguen provocando la obtención de un producto tratado cuyas características térmicas pueden no ser las deseadas inicialmente.

Es por ello que, a la vista de los inconvenientes anteriormente mencionados, se hace necesario la aparición de un nuevo intercambiador de calor tubular que permita solventar los inconvenientes citados anteriormente, en la línea de acelerar el tiempo de calentamiento o enfriamiento del producto gracias a una mejora en la transferencia calorífica; además de reducir el tamaño de los componentes, de manera que no sólo se consiga reducir el coste de fabricación, sino que adicionalmente ayude a la transferencia calorífica citada; así como estar formado por elementos sencillos, de fácil mantenimiento y sustitución en caso de avería o fallo.

DESCRIPCIÓN DE LA INVENCIÓN

La presente invención se refiere a un intercambiador de calor tubular, que comprende las siguientes características técnicas:

-Una camisa tubular que comprende un orificio de entrada de un producto a tratar térmicamente, y un orificio de salida de dicho producto tratado térmicamente;

-una primera pluralidad de tubos portadores de un fluido caloportador, situados en el interior de la camisa tubular; donde dicha primera pluralidad de tubos puede pertenecer a un mismo tubo que serpentea en el interior del intercambiador, o formar parte de tubos independientes con un origen común de entrada de fluido caloportador, y salida también común de dicho fluido caloportador;

-al menos un diafragma situado en el interior de la camisa tubular, el cual divide el interior de la camisa en al menos dos cámaras, donde dicho diafragma comprende un orifico central configurado para permitir el paso del producto desde el orificio de entrada hasta el orificio de salida de la camisa; y donde dicho diafragma comprende una pluralidad de orificios configurados para permitir el paso de la primera pluralidad de tubos portadores del fluido caloportador a través de las distintas cámaras de la camisa; observándose que el producto a tratar entra por el orificio de entrada, ha de pasar por el orificio central de dicho, al menos un, diafragma, y posteriormente salir por el orificio de salida de la camisa; y

-un pistón que comprende un eje tubular y al menos dos placas perpendiculares al eje tubular; donde dicho eje tubular está configurado para efectuar un desplazamiento alternativo longitudinal a través del orificio central de dicho, al menos un, diafragma; donde el eje comprende un diámetro inferior al diámetro del orificio central y permite el paso de producto a través del espacio anular definido entre el diámetro del orificio central y el diámetro exterior del eje; donde cada placa está situada en el interior de cada cámara de la camisa, donde cada placa comprende al menos un orificio configurado para permitir el paso del producto a tratar; y donde cada placa comprende una pluralidad de orificios configurados para permitir el paso de la primera pluralidad de tubos portadores del fluido caloportador a través de sendas placas.

Se observa por tanto que el intercambiador objeto de invención comprende un pistón que se desplaza alternativamente por el interior de la camisa, y donde dicho pistón comprende un eje que comprende al menos una pareja de placas, de forma que cuando el eje se desplaza alternativamente, las placas se mueven, de manera preferente, solidariamente con dicho eje; y esto provoca un desplazamiento del volumen de la sub-cámara creada en el interior de cada cámara, de forma que el producto a tratar se vea forzado a desplazarse en función del movimiento alternativo del pistón.

En este sentido, el producto a tratar entra por el orificio de entrada de la cámara y se encuentra con una cámara interior a la camisa, el pistón se desplaza hacia la entrada de la camisa y fuerza al producto a buscar caminos alternativos para llegar a las proximidades del diafragma, es por ello que el producto a tratar circula a través de dicho, al menos un, orificio de cada placa hasta llegar al espacio anular comprendido entre el diámetro del orificio central de dicho, al menos un, diafragma, y el diámetro exterior del eje; para posteriormente volver a desplazar el pistón de manera alternativa repitiendo la secuencia de desplazamiento y circulación del producto a tratar a través de una segunda placa; y así sucesivamente hasta llegar al orificio de salida de la camisa.

En función de la ubicación de dicho, al menos un, orificio de paso de producto a tratar de cada placa, se fuerza y dirige al producto a tratar por un determinado camino, evitando zonas muertas y mejorando el rendimiento energético del intercambiador de calor objeto de invención; consiguiendo adicionalmente reducir el tamaño de éste puesto que para conseguir una elevada transferencia térmica no se precisa de grandes superficies, si no que el propio pistón aumenta la transferencia térmica con su movimiento longitudinal alternativo en el interior de la camisa del intercambiador.

En este sentido, el desplazamiento del pistón dentro de cada cámara fuerza a que el producto se desplace al lado opuesto al movimiento de dicho pistón. Por lo tanto, el...

1. Intercambiador de calor tubular (1) que comprende una camisa tubular (2) que comprende un orificio de entrada (2a) de un producto a tratar térmicamente, y un orificio de salida (2b) de dicho producto tratado térmicamente; y una primera pluralidad de tubos (3a) portadores de un fluido caloportador, situados en el interior de la camisa tubular (2) ; estando el intercambiador caracterizado por que comprende al menos un diafragma (4) situado en el interior de la camisa tubular (2) , el cual divide el interior de la camisa (2) en al menos dos cámaras, donde dicho diafragma comprende un orifico central (4a) configurado para permitir el paso del producto desde el orificio de entrada (2a) hasta el orificio de salida (2b) de la camisa (2) ; y donde dicho diafragma (4) comprende una pluralidad de orificios (4b) configurados para permitir el paso de la primera pluralidad de tubos (3a) portadores del fluido caloportador a través de las distintas cámaras de la camisa (2) ; y un pistón (5) que comprende un eje tubular (5a) y al menos dos placas (6) perpendiculares al eje tubular (5a) ; donde dicho eje tubular (5a) está configurado para efectuar un desplazamiento alternativo longitudinal a través del orificio central (4a) de dicho, al menos un, diafragma (4) ; donde el eje tubular (5a) comprende un diámetro inferior al diámetro del orificio central (5a) y permite el paso de producto a través del espacio anular definido entre el diámetro del orificio central (4a) y el diámetro exterior del eje tubular (5a) ; donde cada placa (6) está situada en el interior de cada cámara de la camisa (2) , donde cada placa (6) comprende al menos un orificio (6a) configurado para permitir el paso del producto a tratar; y donde cada placa comprende una pluralidad de orificios (6b) configurados para permitir el paso de la primera pluralidad de tubos (3a) portadores del fluido caloportador a través de sendas placas (6) .

2. Intercambiador de calor tubular (1) , según la reivindicación 1, caracterizado por que dicho, al menos un, diafragma (4) comprende una pareja de planchas metálicas (4a, 4b) , y una plancha de elastómero (4c) situada entre sendas planchas metálicas (4a, 4b) .

3. Intercambiador de calor tubular (1) , según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado por que cada placa del pistón comprende una pareja de planchas metálicas (6c, 6d) , y una plancha de polímero (6e) situada entre sendas planchas metálicas (6c, 6d) .

4. Intercambiador de calor tubular (1) , según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado por que la primera pluralidad de tubos (3a) portadores del fluido caloportador son huecos, y uno de sus extremos es ciego; donde en el interior de dicha primera pluralidad de tubos (3a) se acopla coaxialmente una segunda pluralidad de tubos (3b) respectivamente a cada tubo, donde ambos extremos de esta segunda pluralidad de tubos (3b) son abiertos; y donde el fluido caloportador entra por uno de los extremos de la segunda pluralidad de tubos (3b) , circula hacia el segundo extremo, se encuentra con el extremo ciego de cada uno de los tubos de la primera pluralidad de tubos (3a) , y retorna por el espacio anular comprendido entre la superficie exterior de la segunda pluralidad de tubos (3b) y la superficie interior de la primera pluralidad de tubos (3a) .

5. Intercambiador de calor tubular (1) , según la reivindicación 4, caracterizado por que la primera pluralidad de tubos (3a) está acoplada a una primera peana (7) que comprende un orificio de salida (7a) del fluido caloportador; y la segunda pluralidad de tubos (3b) está acoplada a una segunda peana (8) que comprende un orificio de entrada (8a) del fluido caloportador.

6. Intercambiador de calor tubular (1) , según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado por que dicho, al menos un, orificio (6a) perteneciente a cada placa (6) y configurado para permitir el paso del producto a tratar, está situado en el perímetro de cada placa (6) .

7. Intercambiador de calor tubular (1) , según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado por que cada placa (6) del pistón comprende una pluralidad de varillas (9) acopladas a sendas placas (6) de forma que el desplazamiento del eje tubular (5a) del pistón (5) es solidario al desplazamiento de cada una de las placas (6) ; y donde dichas varillas (9) pasan a través de una pluralidad de orificios (4c) pertenecientes a dicho, al menos un, diafragma (4) .

8. Intercambiador de calor tubular (1) , según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado por que el orificio de entrada (2a) del producto a tratar térmicamente está situado en una superficie lateral de un primer extremo de la camisa (2) ; y el orificio de salida (2b) del producto tratado térmicamente está situado radialmente de un segundo extremo de la camisa (2) .

9. Intercambiador de calor tubular (1) , según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado por que la camisa (2) comprende al menos un orificio de drenaje (2c) situado en la parte inferior de dicha camisa (2) .

10. Intercambiador de calor tubular (1) , según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado por que 5 el eje tubular (5a) del pistón (5) comprende un vástago hidráulico (5b) .

11. Intercambiador de calor tubular (1) , según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado por que la camisa tubular (2) comprende una sección transversal en forma de “U”.

12. Intercambiador de calor tubular (1) , según la reivindicación 11, caracterizado por que la camisa tubular (2) comprende una tapa acoplada en uno de los laterales de dicha camisa tubular (2) ; donde dicha tapa cierra los extremos de la sección transversal en forma de “U”.