Un intercambiador de calor mejorado con tubos concéntricos.

Un intercambiador de calor de tubos concéntricos, que comprende:

al menos un tubo cilíndrico (1) para la circulación de un producto a tratar, provisto de una entrada con bridas (11) y una salida con bridas (12) del producto; un cuerpo hueco (2) en cuyo interior circula un fluido de intercambio, estando dispuesto el cuerpo hueco concéntricamente en el interior del tubo (1) y configurado para definir en el interior del mismo trayectorias obligatorias respectivas para un desplazamiento de ida y vuelta del fluido de intercambio, y de tal manera para tener la entrada y la salida del fluido de intercambio dispuesta en un mismo extremo de y en la proximidad de un extremo del tubo; un conector de entrada con bridas (3) para introducir el producto en el tubo (1), una brida (3a) que se conecta con una brida de entrada (11a) de la entrada (11) del tubo; un conector de salida con bridas (4) para extraer el producto del tubo (1), una brida (4a) de las cuales se conecta con una brida (12a) de la salida (12) del tubo; caracterizado por que una brida intermedia (5) está conectada sólidamente al extremo del cuerpo hueco provisto de la entrada y de la salida para el fluido, cuya brida intermedia (5) se proyecta desde el tubo (1) y que está provista de un orificio de paso (5c) para el producto a tratar y con una boca de entrada (5a) y una boca de salida (5b) para el fluido de intercambio, respectivamente conectadas a la trayectoria de ida y vuelta del fluido de intercambio; no estando el orificio de paso (5c), la boca de entrada (5a) y la boca de salida (5b) en conexión recíproca.

Un intercambiador de calor mejorado con tubos concéntricos

La invención se refiere a un intercambiador de calor que tiene tubos concéntricos de acuerdo con el preámbulo de la reivindicación 1. Dicho intercambiador de calor se conoce a partir del documento DE 102005053609 A1. Se hace referencia en particular a intercambiadores de calor utilizados para el tratamiento de calentamiento o enfriamiento de productos alimenticios fluidos, que contienen piezas sólidas o no, pero en cualquier caso, que son susceptibles de bombeo, en el que el producto a tratar circula en tubos cilindricos largos, en el exterior de los cuales se proporciona una cubierta de calentamiento/enfriamiento, en la que circula el fluido de calentamiento o enfriamiento, conocido comúnmente como el fluido de intercambio. El fluido de intercambio es generalmente agua caliente o agua refrigerante. En estos tipos de intercambiadores se proporciona un cuerpo axial hueco en el interior de los tubos en los que circula el producto, en cuyo cuerpo hueco axial se introduce el fluido de intercambio. Este cuerpo hueco está normalmente configurado de tal manera para definir trayectorias preferenciales, respectivamente, para los desplazamientos de ida y vuelta del fluido de intercambio, y de tal manera para tener la entrada y la salida del fluido de intercambio dispuesta en un mismo extremo del cuerpo hueco, mientras que el otro extremo del cuerpo está cerrado. En términos generales, en este tipo de intercambiador, el producto a tratar circula en una cavidad de sección anular definida entre la pared interior del tubo cilindrico para la circulación del producto y la pared exterior del cuerpo hueco dispuesta en el interior en el tubo. Una cubierta está dispuesta en el exterior del tubo de circulación, de tal manera que el producto recibe o cede calor desde el exterior del tubo y desde el interior del tubo.

Para evitar la excesiva longitud de los tubos en los que circula el producto, los intercambiadores de calor, como puede verse en la figura 1, están normalmente constituidos por varias porciones rectas, dispuestas en serie, que son atravesadas por el producto que entra la primera porción, sale de la misma para entrar en la siguiente, y asi sucesivamente, hasta que sale de la porción final; estas porciones sin embargo pueden alcanzar, cada una, varios metros de longitud. Se proporciona una conexión de entrada para el producto en el calor, dispuesta en el inicio de la primera porción del propio intercambiador de calor están dispuestos unos conectares intermedios entre las diversas porciones del intercambiador de calor y tienen una forma generalmente en U cuando las porciones del intercambiador de calor se mantienen paralelas entre sí y los conectares llevan el producto a tratar desde una porción a la siguiente. Estos conectares intermedios están provistos de bridas que permiten la conexión con bridas correspondientes en los tubos de circulación del producto. Unas juntas anulares están dispuestas entre las bridas, que garantizan el sellado de las conexiones. Naturalmente, en el caso poco frecuente de que el calentador tenga sólo una porción, los conectares en U no serían necesarios (realizando la conexión de salida del tubo de una porción y la conexión de entrada de la siguiente), sino que, por el contrario, sería un conectar de entrada y un conectar de salida para el producto unido a los extremos del tubo cilindrico.

El fluido de intercambio que circula en las diversas cubiertas exteriores se inserta en las diversas cubiertas, y pasa de una capa a otra sin problemas, ya que la estructura exterior de las cubiertas no tiene ninguna implicación con la trayectoria del producto. Más compleja es la introducción y extracción del fluido de intercambio hacia y desde los diversos cuerpos huecos presentes en los tubos atravesados por el producto, ya que la estructura de los cuerpos huecos es completamente interna del flujo de producto y los tubos que transportan el fluido de intercambio en los cuerpos huecos tienen que cruzar el flujo del producto.

Para resolver el problema de los intercambiadores de tipo conocido, se prolonga el cuerpo hueco central hasta llevarlo para salir de la trayectoria del producto a tratar; siendo la salida de la prolongación generalmente desde los conectores intermedios. De esta manera, el fluido de intercambio puede introducirse y extraerse en y del cuerpo central hueco sin que el fluido interfiera con el flujo del producto. Naturalmente, la zona de interferencia entre la prolongación del cuerpo hueco y la pared del conector intermedio debe estar completamente sellada, tal como para evitar la filtración del producto. Esto se obtiene muy simplemente haciendo un orificio en la pared del conector, en el que se pasa la prolongación del cuerpo hueco intermedio, y mediante soldadura de la pared exterior de la prolongación al borde periférico del orificio hecho en el conector.

La solución conocida presenta ciertos inconvenientes. Durante la etapa de construcción no es muy fácil realizar la soldadura entre la prolongación del cuerpo hueco y la pared del conector correctamente, puesto que la parte interior del conector no es fácilmente accesible. Durante el funcionamiento del calentador, el producto se estanca con frecuencia en los puntos muertos en la zona de contacto entre la prolongación del cuerpo hueco y la pared del conector; esto requiere frecuentes operaciones de limpieza de la trayectoria del producto, operaciones que serían mucho menos frecuentes si el producto pudiera circular libremente y si no hubiera zonas propensas al estancamiento. Además, cuando se hace necesario reemplazar las juntas para garantiza el sellado entre las bridas, que tiene que realizarse con bastante frecuencia, el cuerpo hueco, que está soldado en una sola pieza con el conector, tiene que extraerse completamente del tubo cilindrico, tal como para ser capaz de insertar la junta anular desde el lado libre del cuerpo hueco, que está en el extremo opuesto al extremo que se proyecta desde el conector, o tal como para ser capaz de insertar la junta en la brida conectada al tubo cilindrico. Tanto las operaciones de limpieza como de sustitución de las juntas conducen a una retirada del cuerpo hueco del tubo cilindrico. Como el cuerpo hueco presenta soportes que permiten mantener la coaxialidad con el tubo que se inserta, esta retirada

puede provocar un marcado de la parte interior del tubo cilindrico. Finalmente, como los conectores en U conectan hasta dos porciones de intercambiador de calor, para realizar las operaciones de limpieza y de sustitución de las juntas en una sola de las porciones, es necesario retirar los cuerpos huecos de las dos porciones del calentador y conectarlos mediante el conector en U de los respectivos tubos cilindricos.

El objetivo de la presente invención es obviar los inconvenientes indicados anteriormente, proporcionando un intercambiador de calor que sea simple de construir, limpio, y fácil de montar y desmontar para realizar el mantenimiento necesario. Una ventaja de la invención es que permite una fijación rápida, sencilla y segura de los elementos que la componen.

Una ventaja adicional de la invención es reducir el número de operaciones de limpieza dentro de los tubos y conectores en los que circula el producto a tratar.

Estos objetivos y ventajas y otros se logran en su totalidad mediante la invención, tal como se caracteriza en las reivindicaciones adjuntas.

Otras características y ventajas de la presente invención se pondrán más de manifiesto a partir de la descripción detallada siguiente de una realización de la invención, ilustrada a modo de ejemplo no limitativo en las figuras de los dibujos adjuntos, en los que:

la figura 1 es un alzado vertical de un intercambiador de múltiples porciones de la invención;

la figura 2 es una sección de una zona de conexión, bien de entrada o de salida, entre el tubo cilindrico, el

conector y el cuerpo hueco central de un intercambiador de la invención;

la figura 3 es una vista frontal de una brida intermedia del intercambiador de la invención.

El intercambiador es de un tipo que comprende un tubo cilindrico 1 para la circulación del producto, que está provisto de una entrada con brida 11 y una salida con brida 12 del producto. La entrada está provista de una brida 11a y la salida está provista de una brida 12a. Las bridas están sólidamente conectadas a respectivos extremos del tubo, por ejemplo, mediante soldadura. El intercambiador muestra un conector de entrada con brida 3, para introducir el producto en el tubo 1, y un conector de salida con brida 4 para extraer el producto del tubo 1. Tanto el conector de entrada como el conector de salida están provistos de bridas, respectivamente 3a y 4a, que conectan respectivamente con... [Seguir leyendo]

1. Un intercambiador de calor de tubos concéntricos, que comprende: al menos un tubo cilindrico (1) para la circulación de un producto a tratar, provisto de una entrada con bridas (11) y una salida con bridas (12) del producto; un cuerpo hueco (2) en cuyo interior circula un fluido de intercambio, estando dispuesto el cuerpo hueco concéntricamente en el interior del tubo (1) y configurado para definir en el interior del mismo trayectorias obligatorias respectivas para un desplazamiento de ida y vuelta del fluido de intercambio, y de tal manera para tener la entrada y la salida del fluido de intercambio dispuesta en un mismo extremo de y en la proximidad de un extremo del tubo; un conectar de entrada con bridas (3) para introducir el producto en el tubo (1), una brida (3a) que se conecta con una brida de entrada (11a) de la entrada (11) del tubo; un conectar de salida con bridas (4) para extraer el producto del tubo (1), una brida (4a) de las cuales se conecta con una brida (12a) de la salida (12) del tubo; caracterizado por que una brida intermedia (5) está conectada sólidamente al extremo del cuerpo hueco provisto de la entrada y de la salida para el fluido, cuya brida intermedia (5) se proyecta desde el tubo (1) y que está provista de un orificio de paso (5c) para el producto a tratar y con una boca de entrada (5a) y una boca de salida (5b) para el fluido de intercambio, respectivamente conectadas a la trayectoria de ¡da y vuelta del fluido de intercambio; no estando el orificio de paso (5c), la boca de entrada (5a) y la boca de salida (5b) en conexión recíproca.

2. El intercambiador de la reivindicación 1, caracterizado por que la brida Intermedia (5) presenta un buje central (6) subdividido en dos zonas, separadas entre sí y conectadas respectivamente a la trayectoria de ida y vuelta del fluido de intercambio; estando el buje central (6) conectado a una corona exterior (7), un diámetro interior de la cual es igual a un diámetro interior del tubo (1), mediante dos radios (7a, 7b) en cuyo interior se proporcionan la boca de entrada (5a) y la boca de salida (5b) para el fluido de intercambio; proporcionándose el orificio de paso (5c) en ranuras pasantes delimitadas por el buje central (6), la corona exterior (7) y los radios (7, 7b).

3. El intercambiador de la reivindicación 2, caracterizado por que al menos una cavidad anular se proporciona en cada una de las superficies laterales de la corona exterior (7), cuya cavidad está dispuesta en la proximidad de un diámetro interior de la corona exterior (7) y está destinada para alojar un anillo de sellado (8); manteniéndose un espesor radial de la corona exterior (7) a un mínimo necesario para contener la cavidad anular y asegurar la resistencia mecánica de la corona.

4. El intercambiador de la reivindicación 2, caracterizado por que al menos dos cavidades anulares concéntricas se proporcionan en cada una de las superficies laterales de la corona exterior (7), una primera de cuyas cavidades está dispuesta en la proximidad de un diámetro interior de la corona exterior (7), y una segunda de las cuales está situada a una distancia radial de la primera cavidad que es el doble de la anchura de cada cavidad, estando cada una de las cavidades destinada a alojar un anillo de sellado (8); manteniéndose un espesor radial de la corona exterior (7) en un mínimo necesario para contener las cavidades anulares y asegurar la resistencia mecánica de la corona.

5. El intercambiador de la reivindicación 2, caracterizado por que: el buje central (6) está cerrado en un lado opuesto a un lado orientado hacia el interior del tubo (1), mediante una cubierta de ojiva (10); siendo cónicas y redondeadas las superficies exteriores de los dos radios (7a, 7b) que entran en contacto con un flujo del producto a tratar.

6. El intercambiador de la reivindicación 1, caracterizado por que dos zonas planas (55, 56) recíprocamente paralelas están formadas sobre una superficie lateral de la brida intermedia y en la boca de entrada (5a) y la boca de salida (5b).

7. El intercambiador de la reivindicación 1, en el que las bridas de los conectares se conectan con las bridas del tubo mediante pernos pasantes (9) que fijan las bridas entre sí y que están dispuestos en las esquinas de un polígono, caracterizado por que la brida intermedia (5) tiene un diámetro de tales dimensiones para estar contenida en el interior de un perímetro ideal del polígono en las esquinas del cual están colocados los pernos (9).

8. El intercambiador de la reivindicación 1, caracterizado por que el cuerpo hueco (2) está mantenido en una posición concéntrica en el interior del tubo (1) mediante lengüetas (60), sólidamente conectadas a una pared exterior del cuerpo hueco y que presentan un perfil que carece de bordes.