Intercambiador de calor de haz tubular con un dispositivo para influir sobre el flujo en la zona de una placa portatubos.

Intercambiador de calor de haz tubular (100) con una placa portatubos (700,

800), una brida de intercambiador (500), un codo de unión (1000) o un accesorio de unión (1100) y un dispositivo para influir sobre el flujo en la zona de la placa portatubos (700, 800), que presenta al menos un cuerpo de desplazamiento (10) que influye sobre el flujo en la zona de flujo de entrada de la placa portatubos (700, 800), presentando el intercambiador de calor de haz tubular (100) un canal exterior (200*), rodeado por una envoltura exterior (200), para un medio portador de calor (M), un número de tubos interiores (300) que se extienden en paralelo al eje respecto a la envoltura exterior (200) a través del canal exterior (200*), que forman conjuntamente un canal interior (300*) y que están apoyados por el extremo respectivamente en la placa portatubos (700, 800), una entrada (E) o una salida (A) común para todos los tubos interiores (300) que está configurada en la brida de intercambiador (500) y una salida (A) o una entrada (E) común para un producto (P) que está configurada en un manguito de conexión (800d), estando fijado firmemente el cuerpo de desplazamiento (10) en el codo de unión (1000)/el accesorio de unión (1100) que se conecta a la brida de intercambiador (500) o al manguito de conexión (800d), estando dispuesto el mismo con simetría axial y de manera concéntrica respecto a la placa portatubos (700, 800) y estando formado por al menos dos secciones (10a, 10b) que en su sección transversal de unión configuran entre sí un diámetro exterior interno máximo común (dmax), dividiendo el cuerpo de desplazamiento (10) el flujo con simetría axial respecto al canal interior (300*), desviándolo hacia afuera y acelerándolo así en una sección transversal de espacio anular (AS) estrechada en forma de tobera, estando formada esta última entre el cuerpo de desplazamiento (10) y un contorno interior (Ki), que está en correspondencia con éste, del entorno (500 u 800d) que encierra concéntricamente el cuerpo de desplazamiento (10) y está conformado en la brida de intercambiador (500) o el manguito de conexión (800d), y formando a continuación el cuerpo de desplazamiento (10), visto en dirección de flujo, junto con el contorno interior (Ki) una sección transversal de espacio anular (ASE) que se amplía,

caracterizado porque

• entre el cuerpo de desplazamiento (10) y la brida de intercambiador (500) o el manguito de conexión (800d) está dispuesto concéntricamente un anillo guía (11) en forma de manguito con simetría de rotación,

• que con su contorno interior en el lado interno en sentido radial configura un contorno interior interno (Ki1) que forma el contorno interior (Ki) del entorno que rodea al cuerpo de desplazamiento (10),

• porque el anillo guía (11) está unido de manera fija directa o indirectamente con el codo de unión (1000) o el accesorio de unión (1100),

• porque el anillo guía (11) está formado al menos por una sección de flujo de entrada (11a) y una sección de flujo de salida (11b) que en su sección transversal de unión configuran entre sí un diámetro exterior externo máximo común (Dmax),

• porque el anillo guía (11) divide el flujo con simetría axial respecto al canal interior (300*), lo desvía hacia afuera y lo acelera así en una sección transversal de espacio anular exterior (AS2) estrechada en forma de tobera entre el anillo guía (11) y un contorno interior externo (Ki2) de la brida de intercambiador (500) o del manguito de conexión (800d), y

• porque el anillo guía (11) configura a continuación, visto en dirección de flujo, junto con el contorno interior externo (Ki2) una sección transversal de espacio anular exterior (ASE2) que se amplía.

Intercambiador de calor de haz tubular con un dispositivo para influir sobre el flujo en la zona de una placa portatubos.

Campo de la técnica

La invención se refiere a un intercambiador de calor de haz tubular con una placa portatubos, una brida de intercambiador, un codo de unión o un accesorio de unión y un dispositivo para influir sobre el flujo en la zona de la 1 placa portatubos, en particular para la industria alimentaria y de bebidas, que presenta al menos un cuerpo de desplazamiento que influye sobre el flujo en la zona de flujo de entrada de la placa portatubos, presentando el intercambiador de calor de haz tubular un canal exterior, rodeado por una envoltura exterior, para un medio portador de calor, un número de tubos interiores que se extienden en paralelo al eje respecto a la envoltura exterior a través del canal exterior, que forman conjuntamente un canal interior y que están apoyados por el extremo respectivamente 15 en la placa portatubos, una entrada o una salida común para todos los tubos interiores que está configurada en la brida de intercambiador y una salida o una entrada común para un producto que está configurada en un manguito de conexión, estando fijado firmemente el cuerpo de desplazamiento en el codo de unión/el accesorio de unión que se conecta a la brida de intercambiador o al manguito de conexión, estando dispuesto el mismo con simetría axial y de manera concéntrica respecto a la placa portatubos y estando formado por al menos dos secciones que en su 2 sección transversal de unión configuran entre sí un diámetro exterior interno máximo común, dividiendo el cuerpo de desplazamiento el flujo con simetría axial respecto al canal interior, desviándolo hacia afuera y acelerándolo así en una sección transversal de espacio anular, estrechada en forma de tobera, estando formada esta última entre el cuerpo de desplazamiento y un contorno interior, que está en correspondencia con éste, del entorno que rodea concéntricamente al cuerpo de desplazamiento y está conformado en la brida de intercambiador o en el manguito de 25 conexión, y formando a continuación el cuerpo de desplazamiento, visto en dirección de flujo, junto con el contorno interior una sección transversal de espacio anular que se amplía.

Estado de la técnica

Un intercambiador de calor de haz tubular de tipo genérico es conocido de los documentos DE12559463A1B3 o W27/68343A1. El intercambiador de calor de haz tubular en cuestión se describe en el documento DE943913U1. Un estado de la técnica más actual en el campo de los intercambiadores de calor de haz tubular correspondientes, que no se diferencia básicamente del intercambiador de calor de haz tubular más antiguo, se describe en la publicación de la firma "Róhrenwármetauscher VARITUBE®", GEA Tuchenhagen, Liquid Processing 35 División, 632d-, del año 2.

Debido a la geometría de su sección transversal, este tipo de intercambiadores de calor de haz tubular es más adecuado en general para el tratamiento térmico de productos de alta y baja viscosidad y de productos con contenido de sólidos con trozos enteros, pulpa o fibras que otros tipos constructivos de intercambiador de calor, por 4 ejemplo, los intercambiadores de calor de placas. En este sentido se ha de tener en cuenta también que en el caso de medios fibrosos, como los zumos con pulpa de fruta, se forman depósitos en los orificios de entrada de los tubos interiores de las placas portatubos. El tratamiento a temperaturas relativamente altas favorece la aglomeración de fibras y la formación de la pulpa. Éstas se depositan preferentemente en los nervios entre los tubos interiores múltiples y en las superficies de la placa portatubos orientadas en transversal a la dirección de flujo y pueden 45 producir aquí atascos. Los depósitos temporales se desprenden cada cierto tiempo y, dado el caso, los grumos llegan de manera no deseada al envase destinado para el consumidor final del producto respectivo.

El problema analizado arriba se soluciona suficientemente mediante un dispositivo para una pluralidad de aplicaciones, que se propone en los documentos DE12559463A1 o W27/68343A1. Sin embargo, este 5 dispositivo no resulta adecuado en particular para el tratamiento térmico de productos con contenido de sólidos con trozos enteros, pulpa o fibras. Además, debido a la conexión del cuerpo de desplazamiento con el codo de unión o el accesorio de unión, el centro de la placa portatubos queda libre para un tubo central activo del intercambiador de calor de haz tubular, si se desean divisiones de tubo óptimas geométricamente con 7, 19, 37 y más tubos interiores que contienen en todos los casos un tubo central activo. No obstante, se ha comprobado que con el dispositivo 55 conocido no se puede impedir en el caso de placas portatubos con más de 19 tubos una distribución no uniforme del flujo y, por tanto, un flujo de entrada, distribuido de manera no uniforme, en los tubos interiores repartidos por la superficie de flujo de entrada de la placa portatubos.

De los documentos DE1311529B3 o W24/83761A1 es conocido un dispositivo para influir sobre la zona de

flujo de entrada de una placa portatubos de un intercambiador de calor de haz tubular del tipo en cuestión, en el que el cuerpo de desplazamiento está unido fijamente con el centro de la placa portatubos o está configurado como esfera y poslclonado de manera móvil libremente sobre todo en el centro de la placa portatubos. En este dispositivo conocido en las dos formas de realización básicas se ha de prescindir previamente de divisiones de tubo, óptimas 5 geométricamente, con un tubo central activo y en el caso de placas portatubos con más de 19 tubos tampoco se puede impedir aquí una distribución no uniforme del flujo y, por tanto, un flujo de entrada, distribuido de manera no uniforme, en los tubos interiores repartidos por la superficie de flujo de entrada de la placa portatubos.

Por el documento DE1263969B es conocido un distribuidor de impacto para una instalación de limpieza por soplado 1 a alta presión que consigue una solicitación uniforme del conducto de gas por su sección transversal con las partículas de limpieza y de este modo produce una limpieza completa dentro de un período de tiempo corto de limpieza. Esto se logra por medio de un orificio de paso central, situado en el distribuidor de impacto y menor que la desembocadura del embudo de carga, en un cuerpo de impacto superior y un cuerpo de impacto dispuesto por debajo a distancia y curvado en el mismo sentido, estando dispuesto el cuerpo de impacto inferior de manera coaxial 15 dentro de un elemento de blindaje que está unido fijamente con el cuerpo de impacto superior, que se amplía hacia abajo en forma de embudo y que sobresale del cuerpo de impacto inferior hacia abajo.

Por el documento US5261485A es conocido un distribuidor de lodo que distribuye el lodo, compuesto de hielo y líquido, en una pluralidad de tubos repartidos por una sección transversal circular relativamente grande para el 2 tratamiento ulterior en una sección de refrigeración de un cristalizador de hielo. A tal efecto, en un depósito cerrado por arriba mediante un fondo curvado está previsto un primer fondo distribuidor cónico con orificios, que disminuye radialmente hacia afuera y presenta en el lado interior un orificio central con un reborde tubular en forma de un rebosadero. Por debajo del primer fondo distribuidor cónico está previsto un segundo fondo distribuidor plano con orificios, en cuyo centro está dispuesto un tubo central, provisto de una tapa, para desviar el lodo hacia afuera. La 25 entrada a la disposición de distribuidor, mencionada arriba, está formada por un manguito tubular que se encuentra dispuesto centralmente en el fondo superior y por debajo del que está situada una chapa de desviación en forma de pantalla que sobresale ligeramente por el lado exterior en sentido radial del orificio central en el primer fondo distribuidor cónico.

Es objetivo de la presente invención perfeccionar un intercambiador de calor de haz tubular de tipo genérico de modo que incluso en caso de placas portatubos con 19 tubos interiores y más se garantice una distribución uniforme del flujo y, por tanto, un flujo distribuido uniformemente en los tubos interiores repartidos por la superficie de flujo de entrada de la placa portatubos, evitando soluciones que resulten problemáticas desde el punto de vista de la higiene, la limpieza y la técnica de fluidos.

Este objetivo se consigue mediante un intercambiador de calor de haz tubular con las características de la reivindicación 1. Formas de realización ventajosas del intercambiador de calor de haz tubular son objeto de las reivindicaciones secundarias.

La ¡dea básica de la invención consiste en que en el caso... [Seguir leyendo]

1. Intercambiador de calor de haz tubular (1) con una placa portatubos (7, 8), una brida de intercambiador (5), un codo de unión (1) o un accesorio de unión (11) y un dispositivo para influir sobre el

flujo en la zona de la placa portatubos (7, 8), que presenta al menos un cuerpo de desplazamiento (1) que influye sobre el flujo en la zona de flujo de entrada de la placa portatubos (7, 8), presentando el intercambiador de calor de haz tubular (1) un canal exterior (2*), rodeado por una envoltura exterior (2), para un medio portador de calor (M), un número de tubos interiores (3) que se extienden en paralelo al eje respecto a la envoltura exterior (2) a través del canal exterior (2*), que forman conjuntamente un canal interior (3*) y que

están apoyados por el extremo respectivamente en la placa portatubos (7, 8), una entrada (E) o una salida (A) común para todos los tubos Interiores (3) que está configurada en la brida de Intercambiador (5) y una salida (A) o una entrada (E) común para un producto (P) que está configurada en un manguito de conexión (8d), estando fijado firmemente el cuerpo de desplazamiento (1) en el codo de unión (1)/el accesorio de unión (11) que se conecta a la brida de Intercambiador (5) o al manguito de conexión (8d), estando dispuesto el mismo con

simetría axial y de manera concéntrica respecto a la placa portatubos (7, 8) y estando formado por al menos dos secciones (1a, 1b) que en su sección transversal de unión configuran entre sí un diámetro exterior interno máximo común (dmax), dividiendo el cuerpo de desplazamiento (1) el flujo con simetría axial respecto al canal Interior (3*), desviándolo hacia afuera y acelerándolo así en una sección transversal de espacio anular (As) estrechada en forma de tobera, estando formada esta última entre el cuerpo de desplazamiento (1) y un contorno

interior (K¡), que está en correspondencia con éste, del entorno (5 u 8d) que encierra concéntricamente el cuerpo de desplazamiento (1) y está conformado en la brida de intercambiador (5) o el manguito de conexión (8d), y formando a continuación el cuerpo de desplazamiento (1), visto en dirección de flujo, junto con el contorno Interior (K¡) una sección transversal de espacio anular (Ase) que se amplía,

caracterizado porque

entre el cuerpo de desplazamiento (1) y la brida de intercambiador (5) o el manguito de conexión (8d) está dispuesto concéntricamente un anillo guía (11) en forma de manguito con simetría de rotación,

que con su contorno interior en el lado interno en sentido radial configura un contorno interior interno (Kn) que forma el contorno interior (K¡) del entorno que rodea al cuerpo de desplazamiento (1),

porque el anillo guía (11) está unido de manera fija directa o indirectamente con el codo de unión (1) o el accesorio de unión (11),

porque el anillo guía (11) está formado al menos por una sección de flujo de entrada (11a) y una sección de flujo de salida (11b) que en su sección transversal de unión configuran entre sí un diámetro exterior externo máximo común (Dmax),

porque el anillo guía (11) divide el flujo con simetría axial respecto al canal interior (3*), lo desvía hacia afuera y lo acelera así en una sección transversal de espacio anular exterior (As2) estrechada en forma de tobera entre el anillo guía (11) y un contorno interior externo (Ka) de la brida de intercambiador (5) o del manguito de conexión (8d), y

porque el anillo guía (11) configura a continuación, visto en dirección de flujo, junto con el contorno interior externo (Ka) una sección transversal de espacio anular exterior (Ase2) que se amplía.

2. Intercambiador de calor de haz tubular según la reivindicación 1, caracterizado porque la brida de intercambiador (5) presenta un primer orificio de conexión (5a) que conduce, por una parte, hacia el codo de

unión (1)/el accesorio de unión (11) y que se amplía, por otra parte, en la brida de intercambiador (5) mediante una primera zona de transición cónica (5b) a una primera sección transversal de paso ampliada (5c) configurada aquí, y porque la primera sección transversal de paso ampliada (5c) dentro de la brida de intercambiador (5) forma parte del contorno interior externo (K¡2>.

3. Intercambiador de calor de haz tubular según la reivindicación 1, caracterizado porque el manguito

de conexión (8d) presenta un segundo orificio de conexión (8a) que conduce, por una parte, hacia el codo de unión (1)/el accesorio de unión (11) y que se amplía, por otra parte, en el manguito de conexión (8d) mediante una segunda zona de transición cónica (8b) a una segunda sección transversal de paso ampliada (8c) configurada aquí, y porque la segunda sección transversal de paso ampliada (8c) dentro del manguito de

conexión (8d) forma parte del contorno interior externo (K¡2).

4. Intercambiador de calor de haz tubular según una de las reivindicaciones 1 a 3, caracterizado porque el cuerpo de desplazamiento (1) presenta un borde de desprendimiento de flujo interior circunferencial (1c).

5. Intercambiador de calor de haz tubular según la reivindicación 4, caracterizado porque el borde de desprendimiento de flujo interior (1c) está posicionado en una sección transversal de espacio anular interior (Ase-i) que se amplía.

6. Intercambiador de calor de haz tubular según la reivindicación 4 ó 5, caracterizado porque el borde

de desprendimiento de flujo interior (1c) está posicionado en un punto más estrecho (la sección transversal de espacio anular interior mínima Asmini) de la sección transversal de espacio anular interior (Asi).

7. Intercambiador de calor de haz tubular según la reivindicación 4 ó 5, caracterizado porque el borde 15 de desprendimiento de flujo interior (1c), visto en dirección de flujo, está posicionado por detrás de un punto más

estrecho (la sección transversal de espacio anular interior mínima Asmin-i) de la sección transversal de espacio anular interior (Asi).

8. Intercambiador de calor de haz tubular según una de las reivindicaciones 4 a 7, caracterizado porque 2 las al menos dos secciones (1a, 1b) están diseñadas con simetría axial y configuran entre sí en la sección

transversal de unión el diámetro exterior interno máximo común (dmax), el borde de desprendimiento de flujo interior

(1c).

9. Intercambiador de calor de haz tubular según una de las reivindicaciones 1 a 8, caracterizado porque 25 las dos secciones (1a, 1b) presentan respectivamente un reborde formado por un contorno exterior cóncavo (1 Og,

1h).

1. Intercambiador de calor de haz tubular según la reivindicación 9, caracterizado porque el primer contorno exterior cóncavo (1 Og), asignado a la sección (1a) sometida al flujo de entrada, está redondeado en el

lado de flujo de entrada mediante un primer contorno exterior convexo (1d).

11. Intercambiador de calor de haz tubular según una de las reivindicaciones 9 ó 1, caracterizado porque los contornos exteriores cóncavos (1g, 1h) están redondeados entre sí mediante un segundo contorno exterior convexo (1e).

12. Intercambiador de calor de haz tubular según una de las reivindicaciones 9 a 11, caracterizado

porque el segundo contorno exterior cóncavo (1 Oh), asignado a la sección (1b) sometida al flujo de salida, está redondeado en el lado de flujo de salida mediante un tercer contorno exterior convexo (1f).

13. Intercambiador de calor de haz tubular según una de las reivindicaciones 1 a 12, caracterizado

porque el anillo guía (11) presenta un borde de desprendimiento de flujo exterior circunferencial (11c).

14. Intercambiador de calor de haz tubular según la reivindicación 13, caracterizado porque el borde de desprendimiento de flujo exterior (11c) está posicionado en la sección transversal de espacio anular exterior (Ase2)

que se amplía.

15. Intercambiador de calor de haz tubular según la reivindicación 13 ó 14, caracterizado porque el

borde de desprendimiento de flujo exterior (11c) está posicionado en un punto más estrecho (la sección transversal de espacio anular exterior mínima Asm¡n2) de la sección transversal de espacio anular exterior (As2>-

16. Intercambiador de calor de haz tubular según la reivindicación 13 ó 14, caracterizado porque el

borde de desprendimiento de flujo exterior (1c), visto en dirección de flujo, está posicionado por detrás de un punto más estrecho (la sección transversal de espacio anular exterior mínima Ásm¡n2) de la sección transversal de espacio anular exterior (As2>.

17. Intercambiador de calor de haz tubular según una de las reivindicaciones 13 a 16, caracterizado

porque la sección de flujo de entrada (11a) y la sección de flujo de salida (11b) están diseñadas con simetría axial y configuran entre sí en la sección transversal de unión, el diámetro exterior externo (Dmax), el borde de desprendimiento de flujo exterior (11c).

18. Intercambiador de calor de haz tubular según una de las reivindicaciones 1 a 17, caracterizado porque el respectivo extremo libre de la sección de flujo de entrada (11a) y de la sección de flujo de salida (11b) está configurado con una forma redondeada convexa.

19. Intercambiador de calor de haz tubular según una de las reivindicaciones 1 a 18, caracterizado porque el cuerpo de desplazamiento (1) y el anillo guía (11) están unidos con el codo de unión (1) o el accesorio de unión (11) mediante al menos un travesaño de fijación (12) en forma de barra.