Una estructura de placa y junta para un intercambiador de calor de placas e intercambiador de calor de placas respectivo.

Una estructura de placa para un intercambiador de calor de placas,

que tiene una porción intermedia (1a) preparada para realizar, según se requiera, de 1 a 4 orificios pasantes (2) y una porción o banda periférica (1b), en la que se forma un canal continuo (3) para alojar una junta de estanqueidad anular (8) respectiva y una pluralidad de muescas (4) que se extienden radialmente desde dicho canal (3) y formadas en dicha porción periférica (1b) para alojar proyecciones o protuberancias (9) respectivas que se extienden radialmente, extendiéndose estas desde dicha junta de estanqueidad (8),

caracterizada por que al menos una muesca (4) de dicha pluralidad de muescas tiene al menos una pared lateral que tiene una porción rebajada de la misma para engranarse a presión con una protuberancia (9) respectiva de dicha junta (8).

Una estructura de placa y junta para un ¡ntercambiador de calor de placas e intercambiador de calor de placas respectivo

La presente invención se refiere a una estructura de placa y una junta del intercambiador de calor de placas respectivo.

Como se sabe, un ¡ntercambiador de calor de placas está formado por una pluralidad de placas metálicas (normalmente constituidas de acero inoxidable con alta resistencia a corrosión o de titanio) de idéntico tamaño, normalmente de configuración sustancialmente rectangular y obtenidas por moldeo; tales placas se empaquetan apretadas juntas entre dos grandes placas terminales. Cada placa normalmente tiene una zona o banda más ancha, destinada a alojar una junta de estanqueidad respectiva, y una zona intermedia, donde se forma una pluralidad de grupos de nervaduras paralelas en relieve sobre una cara de la placa y como depresiones en la otra cara de la misma, diseñada para delimitar, junto con las nervaduras proporcionadas en una placa adyacente o contra-placa, numerosas trayectorias orientadas para los fluidos alimentados al intercambiador. Los grupos de nervaduras, además de aumentar la superficie de intercambio de la placa, están destinados a crear turbulencias en los propios fluidos. En posiciones separadas predeterminadas en la zona intermedia de cada placa, puede realizarse también un orificio pasante respectivo.

En una cara de la banda de borde de cada placa, se forma un canal continuo que está destinado a alojar una junta de estanqueidad, diseñada a su vez para asegurar, durante el uso, un sello entre una placa y la otra. La junta tiene una sección transversal con un espesor ligeramente mayor que la sección transversal de su canal de alojamiento, de manera que cuando las placas se empaquetan apretadas, la junta se comprime para asegurar un buen sello.

Las placas se aprietan y se mantienen empaquetadas mediante las grandes placas terminales, en las que se realizan orificios pasantes para el paso de tirantes, sobre los cuales pueden atornillarse tuercas de apriete respectivas.

Un ¡ntercambiador de calor de placas tiene numerosas aplicaciones, tanto en plantas de acondicionamiento de aire en edificios, como en las industrias farmacéuticas y químicas, así como en numerosas otras aplicaciones.

Es deseable disponer intercambiadores de calor capaces de funcionar en intervalos de temperatura muy amplios, típicamente de -25 °C a +18 °C de manera que incluso las juntas entre una placa y otra deben fabricarse de polímeros de alta calidad tales como mezclas de NBR (caucho de nitrilo-butadieno), fluorocabono FPM (elastómero de perfluoro) o EPDM (elastómero de etilenpropileno), adecuados para asegurar una vida útil en el intervalo de dos a cinco años.

Una junta para intercambiadores de calor se sustituye cuando su memoria elástica (denominada también "compresión remanente") es menor que un valor umbral predeterminado, es decir, cuando no asegura más una resistencia adecuada al empuje ejercido por la fuerza de apriete de las placas empaquetadas que podría dar lugar a fugas.

Por lo tanto, como puede entenderse, la sustitución de las juntas en los intercambiadores de calor es una operación que debe realizarse de una manera sencilla y rápida para no afectar mucho al coste global de mantenimiento.

Quizás el mejor sistema de fijación conocido de las juntas en los intercambiadores de calor es el que proporciona el pegado de la junta, típicamente mediante una cola polimérica polimerizable o vulcanizable, a una placa de alojamiento respectiva. Para asegurar una adhesión perfecta de las juntas a la placa, normalmente es necesario "vulcanizar" la cola en un horno a aproximadamente 9 °C. Como se entenderá, la operación de vulcanización, además de ser particularmente larga y costosa, hace que el proceso de desmontaje de la junta sea bastante difícil (por ejemplo, cuando debe sustituirse debido a su deterioro), puesto que la cola está firmemente pegada al asiento del alojamiento o canal de la junta.

Se han propuesto también sistemas en los que la junta está bloqueada mecánicamente a la placa, pero sin usar una cola. En la solicitud de patente europea EP-A- 952 42 se describe, por ejemplo, un sistema de bloqueo mecánico. Esta proporciona que cada junta se forma por un cuerpo principal anular, desde el cual se extiende una serie de protuberancias, sustancialmente a 9 °C con respecto al elemento principal, cada una de las cuales está compuesta de una sección laminar con un espesor aproximadamente menor que el cuerpo principal y que comprende una primera sección de conexión al cuerpo principal seguido de una sección sustancialmente circular.

Partiendo de una cara de la sección sustancialmente circular, se extienden dos apéndices cilindricos con ejes longitudinales sustancialmente perpendiculares, durante el uso, hacia su sección sustancialmente circular respectiva. Los apéndices cilindricos tienen varios diámetros externos, de manera que delimitan un surco periférico intermedio destinado a engranarse en un asiento de alojamiento respectivo proporcionado en la banda de borde de la carcasa de la placa que aloja la junta.

Como se entenderá, aparte de la complejidad estructural de la junta y de la fina zona de retención de engranaje entre el surco de cada apéndice y la placa, un sistema de bloqueo mecánico de este tipo no permite una automatización fácil del montaje de las juntas de estanqueldad en las placas de alojamiento respectivas.

La patente EP- 729 3-B1 desvela un sistema mecánico para anclar una junta anular a una placa de un intercambiador de calor de placas. La junta tiene una pluralidad de protuberancias radiantes destinadas a engranarse en asientos respectivos proporcionados en la placa de alojamiento. Además, cada protuberancia está equipada con un apéndice puntiagudo con dos diámetros para delimitar un surco periférico. La punta está destinada a insertarse a presión en un orificio pasante respectivo proporcionado en un asiento de alojamiento adecuado de la protuberancia en la banda periférica de una placa de alojamiento.

Como pude entenderse fácilmente, el montaje de una junta configurada de esta manera en la práctica solo puede ser realizado manualmente por un operario entrenado y, de esta manera, no puede automatizarse fácilmente. Además, los orificios de carcasa de los apéndices normalmente tienen esquinas afiladas, que comprometen rápidamente la integridad del anclaje entre la junta y la placa y, al mismo tiempo, requieren una gran precisión en el diámetro de la punta para evitar el agarrotamiento y, en consecuencia, la resistencia a la inserción en el orificio pasante, una precisión que es difícil de asegurar en procesos de producción repetibles.

La patente US-5 887 65 (Yang) desvela una placa de intercambiador de calor provista de una porción intermedia y una porción periférica, estando formado un canal en la porción periférica y diseñado para recibir una junta anular. El canal está delimitado, por un lado, por una pared con forma de U y, por otro, por una pared externa con forma de U diseñada para dividir el canal de la porción periférica.

Se forma una pluralidad de surcos que se extienden radialmente en la porción periférica de la placa del intercambiador, estando delimitado cada surco por dos paredes laterales y una sección en la pared externa con forma de U. Se forma una abertura pasante en cada surco, más particularmente en la sección con forma de U de la misma que delimita el surco, y se extiende desde una pared lateral a la otra.

Una junta tiene un cuerpo tubular principal anular con una pluralidad de proyecciones que sobresalen desde ésta, cada una diseñada para ser recibida en un surco respectivo del canal. Más particularmente, cada proyección tiene forma de gancho y el extremo libre de la misma se ha diseñado para ser recibido en una abertura pasante respectiva formada en el surco. La junta se ancla en la primera placa levantando manualmente y después de forma forzada, insertando las proyecciones en sus aberturas pasantes respectivas. De esta manera, es difícil que la junta se asiente en su posición y, en cualquier caso, se establece un anclaje débil entre la placa y la junta.

Además, la solución mostrada en el documento US-5 887 65, aparte de ser compleja y difícil de producir y montar, no puede implementarse de una manera automática en una planta de montaje industrial, teniendo en mente que el extremo libre de las proyecciones de la junta tienen que insertarse de forma forzada en sus aberturas respectivas a través de una operación manual.

El objeto principal de la presente invención es el de proporcionar una estructura de placa para los intercambiadores de calor de placas y una estructura de una junta de estanqueidad... [Seguir leyendo]

1. Una estructura de placa para un intercambiador de calor de placas, que tiene una porción intermedia (1a) preparada para realizar, según se requiera, de 1 a 4 orificios pasantes (2) y una porción o banda periférica (1b), en la que se forma un canal continuo (3) para alojar una junta de estanqueidad anular (8) respectiva y una pluralidad de muescas (4) que se extienden radialmente desde dicho canal (3) y formadas en dicha porción periférica (1b) para alojar proyecciones o protuberancias (9) respectivas que se extienden radialmente, extendiéndose estas desde dicha junta de estanqueidad (8),

caracterizada por que al menos una muesca (4) de dicha pluralidad de muescas tiene al menos una pared lateral que tiene una porción rebajada de la misma para engranarse a presión con una protuberancia (9) respectiva de dicha junta (8).

2. Una estructura de placa para un intercambiador de calor de placas, que tiene una porción intermedia (1a) preparada para realizar, según se requiera, de 1 a 4 orificios pasantes (2) y una porción o banda periférica (1b), en la que se forma un canal continuo (3) para alojar una junta de estanqueidad anular (8, 8) respectiva y una pluralidad de muescas (4, 4) que se extienden desde dicho canal (3) para alojar proyecciones o protuberancias (9, 9) respectivas que se extienden desde dicha junta de estanqueidad (8, 8),

caracterizada por que dicho canal continuo (3) tiene dos extensiones o líneas de derivación (3b) proporcionadas en dicha porción intermedia (1a),

y por que se forma al menos una muesca (4) de dicha pluralidad de muescas en cada extensión de derivación (3b) y tiene al menos una pared lateral que tiene una porción rebajada de la misma para engranarse a presión con una protuberancia (9) respectiva de dicha junta (8).

3. Una estructura de placa de acuerdo con la reivindicación 2, caracterizada por que al menos una muesca (4) de dicha pluralidad de muescas (4) se forma en dicha porción periférica (1b) y tiene al menos una pared lateral que tiene una porción rebajada de la misma para engranarse a presión con una protuberancia (9) respectiva de dicha junta (8).

4. Una estructura de placa de acuerdo con la reivindicación 2 o 3, caracterizada por que una porción de dicho canal (3) se extiende alrededor de dos orificios totalmente sellados (2a), y dicha al menos una muesca (4) se extiende desde cada línea de derivación (3b) hasta una sección respectiva de dicho canal (3) que rodea un orificio (2a) totalmente sellado.

5. Una estructura de placa de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizada por que dichas muescas (4, 4) conducen al interior de dicho canal (3) y tienen sustancialmente la misma profundidad que dicho canal (3).

6. Una estructura de placa de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizada por que al menos una parte de dichas muescas (4, 4) tiene un área de sección transversal creciente partiendo desde el canal (3).

7. Una estructura de placa de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizada por que cada muesca (4, 4) tiene paredes laterales conectadas con una pared de dicho canal (3).

8. Una estructura de placa de acuerdo con la reivindicación 7, caracterizada por que al menos una de dichas paredes laterales conectadas está rebajada.

9. Una estructura de placa de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizada por que al menos una de dichas muescas (4, 4) está delimitada por una pared inferior y por dos paredes laterales que, partiendo de dicha pared inferior, tienen al menos una sección acampanada (4a) seguida de al menos una sección rebajada (4b).

1. Una junta de estanqueidad para una placa de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizada por que comprende al menos un cuerpo anular (8, 8) diseñado para alojarse en un canal (3) respectivo y una pluralidad de protuberancias (9, 9) que se extienden radialmente adecuadas para engranarse a presión en una muesca de alojamiento (4, 4) respectiva.

11. Una junta de acuerdo con la reivindicación 1, caracterizada por que cada protuberancia (9, 9) tiene al menos un flanco de la misma convexo, para engranarse a presión con una pared lateral rebajada respectiva de su muesca de alojamiento (4, 4).

12. Una junta de acuerdo con la reivindicación 1 u 11, caracterizada por que cada protuberancia (9, 9) tiene un área de la sección transversal creciente, al menos en una sección terminal de la misma.

13. Una junta de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 12, caracterizada por que cada protuberancia (9, 9) tiene una zona de conexión con dicho cuerpo anular (8, 8) en el que está engranada, durante el uso, con una zona rebajada respectiva de su muesca de alojamiento (4, 4).

14. Una junta de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 13, caracterizada por que dichas

protuberancias (9, 9) se extienden sustancialmente coplanares con una pared inferior del cuerpo anular respectivo (8, 8).

15. Un intercambiador de calor de placas que comprende una pluralidad de placas de acuerdo con una cualquiera 1 de las reivindicaciones 1 a 9, cada una equipada con una junta de estanqueidad (8, 8) de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 14 y en un paquete apretado unas contra otras entre dos placas terminales grandes (1, 11).