Intercambiador de calor con placas intercambiadoras de calor redondas perfiladas.

Intercambiador de calor compuesto de placas intercambiadoras de calor (2-2x) redondas perfiladascon orificios de paso para transferir el calor entre medios de un estado de agregación igual o diferente,

quecomprende

- un paquete de placas (1) formado por al menos dos pares de placas intercambiadoras de calor ensambladas (16,16a) que están compuestas de dos placas intercambiadoras de calor (2-2x), soldadas respectivamente de manerahermética al gas en los orificios de paso, y de dos chapas de cierre (19, 19a) con orificios de paso para un mediocirculante a través del paquete de placas (1) que delimitan por ambos lados los pares de placas intercambiadoras decalor ensambladas (16, 16a), estando soldados de manera hermética al gas los pares de placas intercambiadorasde calor (16, 16a) contiguas en cada caso y las chapas de cierre delimitadoras (19, 19a) en la periferia exterior paraformar una cámara de presión independiente, y

- una carcasa (21) estable a la presión con orificios de paso (25, 25a) dispuestos en el lado de la envoltura para unsegundo medio que circula a través del paquete de placas (1) situado en el lado de la envoltura y con orificios depaso frontales (25, 25a) con manguitos de conexión (23, 23a) que se pueden soldar a los orificios de paso de laschapas de cierre (19, 19a),

caracterizado porque

- el paquete de placas (1) está delimitado en ambos lados mediante una placa de sujeción de paquete (3 ó 3a) conorificios de pasos (20 ó 20a), que presenta un diámetro mayor que el diámetro del paquete de placas (1) y adaptadoal diámetro interior de la envoltura de carcasa (12);

- el paquete de placas (1) está sujetado mediante al menos cuatro pernos de sujeción (4-4x) que discurren en laperiferia de las placas intercambiadoras de calor (2-2x) y están soldados a las placas de sujeción de paquete (3, 3a);

- los pernos de sujeción (4, 4a o 4b, 4c) están posicionados en la zona marginal de un ángulo de aberturapredeterminado (a; a1), situado en el lado de la envoltura, y en estos se encuentran fijados adicionalmente uno ovarios elementos divisores de envoltura (10) en caso de un paquete de placas multipaso (1);

- las zonas existentes entre los pernos de sujeción (4, 4b y 4a, 4c) están cubiertas respectivamente con una chapalateral (6 ó 6a) que está fijada en los pernos de sujeción contiguos (4, 4b; 4a, 4c) y presenta una forma adaptada a laperiferia de las placas intercambiadoras de calor (2-2x) del paquete de placas (1);

- las chapas laterales (6; 6a) están configuradas en los extremos con partes acodadas en U (7, 7a) que se apoyande manera hermética en el diámetro interior de la envoltura de carcasa (12);

- los ángulos de abertura (a; a1), situados en el lado de la envoltura, están sellados mediante una junta metálica (8)respecto a las zonas del paquete de placas (1) cubiertas con las chapas laterales (6; 6a); y

- el paquete de placas (1) está alojado en una posición estable en la envoltura de carcasa (12) mediante las partesacodadas en U (7, 7a) de las chapas laterales (6, 6a) y la envoltura de carcasa (12) está cerrada metálicamente demanera hermética al gas mediante placas extremas (13 ó 13a) con manguitos de conexión (23, 23a) que al mismotiempo fijan el paquete de placas (1) lateralmente en la carcasa (21).

Intercambiador de calor con placas intercambiadoras de calor redondas perfiladas.

La invención se refiere a un intercambiador de calor compuesto de placas intercambiadoras de calor redondas perfiladas con orificios de paso para transferir el calor entre medios de un estado de agregación igual o diferente, que comprende un paquete de placas formado por al menos dos pares de placas intercambiadoras de calor ensambladas que están compuestas de dos placas intercambiadoras de calor, soldadas respectivamente de manera hermética al gas en los orificios de paso, y de dos chapas de cierre con orificios de paso para un medio circulante a través del paquete de placas que delimitan por ambos lados los pares de placas intercambiadoras de calor ensambladas, estando soldados de manera hermética al gas los pares de placas intercambiadoras de calor contiguas en cada caso y las chapas de cierre delimitadoras en la periferia exterior para formar una cámara de presión independiente, y comprende una carcasa estable a la presión con orificios de paso dispuestos en el lado de la envoltura para un segundo medio que circula en el lado de la envoltura a través del paquete de placas y con orificios de paso frontales con manguitos de conexión que se pueden soldar a los orificios de paso de las chapas de cierre.

En este tipo de intercambiadores de calor resulta muy problemático, como ya es conocido, suministrar el segundo medio por el lado de la envoltura al interior de la carcasa cilíndrica para, por una parte, evitar en gran medida o 20 incluso completamente un flujo de derivación entre el paquete de placas y la pared interior de la carcasa cilíndrica que reduciría de manera considerable la eficiencia del intercambiador de calor y, por la otra parte, configurar una zona de entrada en el lado de la envoltura que garantice en lo posible una solicitación máxima y uniforme de la superficie intercambiadora de calor diseñada del paquete de placas con el medio entrante por el lado de la envoltura.

A fin de evitar en lo posible una derivación es conocido prever entre el contorno exterior del paquete de placas y la pared interior de la carcasa chapas guía de paso adaptables que presionan las juntas de caucho contra la superficie exterior del paquete de placas y contra la superficie interior de la carcasa del intercambiador de calor para sellar así la zona de entrada respecto a la superficie de envoltura restante del paquete de placas. Por una parte, las juntas de caucho se pueden volver quebradizas, romperse y, por tanto, provocar fugas bajo condiciones térmicas y, por la otra parte, las juntas de caucho no son adecuadas para todas las aplicaciones, por ejemplo, en intervalos de presiones y temperaturas altas, en los que se usa preferentemente este tipo de intercambiadores de calor.

Por el documento WO02/16852A1 es conocido un intercambiador de calor del tipo mencionado al inicio. En este caso, en la periferia del paquete de placas están previstas guías de paso para el medio intercambiador de calor 35 entrante por el lado de la envoltura, que presentan una estructura tubular interior de la carcasa y se encuentran unidas parcialmente al paquete de placas, estando dispuestas de manera opuesta al paquete de placas al menos dos de las guías de paso de estructura tubular que se apoyan en la pared interior de la carcasa circundante. Las zonas de las guías de paso, que presentan una estructura tubular interior y configuran la zona de entrada y salida, están unidas a tubos que engranan en los manguitos de entrada y salida de la carcasa circundante, estando sellado metálicamente contra fugas al menos uno de los tubos respecto a la pared interior del manguito de entrada y/o salida.

Una zona de entrada configurada de esta manera en el lado de la envoltura impide una derivación entre la pared interior de la carcasa y el paquete de placas. Sin embargo, en caso de usarse en intervalos de presión alta es 45 necesario que las zonas de las guías de paso, unidas a la periferia del paquete de placas, se apoyen respecto a la pared interior de la carcasa con ayuda de medidas adicionales para conseguir una estabilidad correspondiente a la presión en el intercambiador de calor. A tal efecto, el documento WO02/16852, por ejemplo, propone llenar adicionalmente estas zonas de un medio intercambiador de calor no circulante. Debido a su configuración compacta, las guías de paso, fabricadas de esta forma, para la zona de entrada situada en el lado de la envoltura tampoco se 50 pueden adaptar económicamente de manera variable a cada campo de aplicación y de prestaciones con vistas a crear así la premisa de que en cada aplicación prevista imperen siempre las condiciones de flujo máximas en la zona de entrada, situada en el lado de la envoltura, del intercambiador de calor que se necesitan para una solicitación uniforme del paquete de placas y, por tanto, para el aprovechamiento óptimo de la superficie intercambiadora de calor diseñada del paquete de placas. Por consiguiente, si se quiere conseguir este objetivo mediante las guías de 55 paso según el documento WO02/16852, se tienen que fabricar guías de paso específicas para cada aplicación prevista. La fabricación de guías de paso específicas resulta, sin embargo, trabajosa desde el punto de vista técnico y, por tanto, costosa.

Por el documento EP0760078B1 es conocido un intercambiador de calor de placas que está compuesto de varios módulos de placas ensamblados y sujetados mediante tornillos de sujeción en un bastidor entre placas de bastidor separadas y en el que la placa intercambiadora de calor exterior contigua de los módulos adyacentes está soldada alrededor de los orificios de paso. Un intercambiador de calor de placas con esta configuración no es adecuado para el intervalo de presión alta ni para la solicitación del paquete de placas por el lado de la envoltura.

Por el documento EP0868642B1 es conocido un intercambiador de calor de placas, en el que las placas intercambiadoras de calor perfiladas y ensambladas se encuentran unidas permanentemente por soldadura a los orificios de paso para formar un paquete de placas. A este respecto, las placas están provistas de al menos un orificio que forma en el paquete de placas soldado un canal para el elemento de fijación, a través del que se extiende un tornillo de sujeción que fija el intercambiador de calor de placas en un elemento portante o en una placa de fijación, usándose al mismo tiempo el tornillo de sujeción para sujetar el paquete de placas soldado y compensar así las diferencias de presión generadas. Un intercambiador de calor de placas con esta configuración resulta totalmente inadecuado también en el intervalo de presión alta y en un intervalo de temperatura de -200º a +900º. Además, la solicitación con un medio por el lado de la envoltura es imposible debido a la realización completamente soldada.

Por tanto, es objetivo de la presente invención mejorar los intercambiadores de calor mencionados al inicio al poderse fabricar de manera económica el intercambiador de calor como intercambiador de calor compacto, sellado metálicamente y sin desgaste, para el intervalo de presión alta y para un intervalo de temperatura de -200ºC a +900ºC a partir de módulos estándar prefabricados de acuerdo con las aplicaciones previstas y al poderse diseñar desde el punto de vista de la técnica de los fluidos de modo que la superficie intercambiadora de calor diseñada se use al máximo para la transferencia térmica durante la solicitación del paquete de placas por el lado de la envoltura.

Este objetivo se consigue según la invención porque 25

- el paquete de placas está delimitado en ambos lados mediante una placa de sujeción de paquete con orificios de pasos, que presenta un diámetro mayor que el diámetro del paquete de placas y adaptado al diámetro interior de la envoltura de carcasa;

- el paquete de placas está sujetado mediante al menos cuatro pernos de sujeción que discurren en la periferia de las placas intercambiadoras de calor y están soldados a las placas de sujeción de paquete;

- los pernos de sujeción están posicionados en la zona marginal de un ángulo de abertura predeterminado, situado

en el lado de la envoltura, y en estos se encuentran fijados adicionalmente uno o varios elementos divisores de 35 envoltura en caso de un paquete de placas multipaso;

- las zonas existentes entre los pernos de sujeción por fuera del ángulo de abertura están cubiertas respectivamente con una chapa lateral que está fijada en los pernos de sujeción contiguos y presenta una forma adaptada a la periferia de las placas intercambiadoras de calor del paquete de placas;

- las chapas laterales están configuradas en los extremos con partes acodadas en U que se apoyan de... [Seguir leyendo]

1. Intercambiador de calor compuesto de placas intercambiadoras de calor (2-2x) redondas perfiladas con orificios de paso para transferir el calor entre medios de un estado de agregación igual o diferente, que 5 comprende

- un paquete de placas (1) formado por al menos dos pares de placas intercambiadoras de calor ensambladas (16, 16a) que están compuestas de dos placas intercambiadoras de calor (2-2x) , soldadas respectivamente de manera hermética al gas en los orificios de paso, y de dos chapas de cierre (19, 19a) con orificios de paso para un medio

circulante a través del paquete de placas (1) que delimitan por ambos lados los pares de placas intercambiadoras de calor ensambladas (16, 16a) , estando soldados de manera hermética al gas los pares de placas intercambiadoras de calor (16, 16a) contiguas en cada caso y las chapas de cierre delimitadoras (19, 19a) en la periferia exterior para formar una cámara de presión independiente, y

- una carcasa (21) estable a la presión con orificios de paso (25, 25a) dispuestos en el lado de la envoltura para un segundo medio que circula a través del paquete de placas (1) situado en el lado de la envoltura y con orificios de paso frontales (25, 25a) con manguitos de conexión (23, 23a) que se pueden soldar a los orificios de paso de las chapas de cierre (19, 19a) ,

caracterizado porque

- el paquete de placas (1) está delimitado en ambos lados mediante una placa de sujeción de paquete (3 ó 3a) con orificios de pasos (20 ó 20a) , que presenta un diámetro mayor que el diámetro del paquete de placas (1) y adaptado al diámetro interior de la envoltura de carcasa (12) ;

- el paquete de placas (1) está sujetado mediante al menos cuatro pernos de sujeción (4-4x) que discurren en la periferia de las placas intercambiadoras de calor (2-2x) y están soldados a las placas de sujeción de paquete (3, 3a) ;

- los pernos de sujeción (4, 4a o 4b, 4c) están posicionados en la zona marginal de un ángulo de abertura

predeterminado (α; α1) , situado en el lado de la envoltura, y en estos se encuentran fijados adicionalmente uno o varios elementos divisores de envoltura (10) en caso de un paquete de placas multipaso (1) ;

- las zonas existentes entre los pernos de sujeción (4, 4b y 4a, 4c) están cubiertas respectivamente con una chapa

lateral (6 ó 6a) que está fijada en los pernos de sujeción contiguos (4, 4b; 4a, 4c) y presenta una forma adaptada a la 35 periferia de las placas intercambiadoras de calor (2-2x) del paquete de placas (1) ;

- las chapas laterales (6; 6a) están configuradas en los extremos con partes acodadas en U (7, 7a) que se apoyan de manera hermética en el diámetro interior de la envoltura de carcasa (12) ;

- los ángulos de abertura (α; α1) , situados en el lado de la envoltura, están sellados mediante una junta metálica (8) respecto a las zonas del paquete de placas (1) cubiertas con las chapas laterales (6; 6a) ; y

- el paquete de placas (1) está alojado en una posición estable en la envoltura de carcasa (12) mediante las partes acodadas en U (7, 7a) de las chapas laterales (6, 6a) y la envoltura de carcasa (12) está cerrada metálicamente de

manera hermética al gas mediante placas extremas (13 ó 13a) con manguitos de conexión (23, 23a) que al mismo tiempo fijan el paquete de placas (1) lateralmente en la carcasa (21) .

2. Intercambiador de calor según la reivindicación 1, caracterizado porque la junta metálica (8) de los ángulos de abertura (α; α1) , situados en el lado de la envoltura, está realizada con un tejido metálico de tipo gasa 50 que en la zona situada entre los pernos de sujeción (4; 4b; 4a; 4c) está insertado de manera hermética en forma de tiras en las hendiduras (22-22x) de pares contiguos de placas intercambiadoras de calor (16-16x) y cubierto con las chapas laterales (6; 6a) .

3. Intercambiador de calor según la reivindicación 1 y 2, caracterizado porque las zonas selladas entre 55 los pernos de sujeción (4, 4b; 4a, 4c) están evacuadas en cada caso respecto a los ángulos de abertura (α; α1) , situados del lado de la envoltura, mediante una chapa de peine (5; 5a; 5b; 5c) que está insertada en las hendiduras (22-22x) de los pares contiguos de placas intercambiadoras de calor (16-16x) y fijada en los pernos de sujeción (4; 4b; 4a; 4c) a lo largo de los pernos de sujeción (4; 4b; 4a; 4c) .

4. Intercambiador de calor según la reivindicación 3, caracterizado porque las chapas de peine (5, 5a, 5b, 5c) presentan una forma de peine adaptada al contorno de las hendiduras (22-22x) entre los pares de placas intercambiadoras de calor (16-16x) .

5. Intercambiador de calor según una de las reivindicaciones 1 a 4, caracterizado porque las placas de sujeción de paquete (3, 3a) están apoyadas en la zona existente entre los pernos de sujeción (4, 4b o 4a, 4c) aproximadamente en el diámetro del paquete de placas (1) .

6. Intercambiador de calor según una de las reivindicaciones 1 a 5, caracterizado porque las chapas laterales (6; 6a) están compuestas de dos chapas laterales parciales (6b, 6c o 6d, 6e) , presentando una de las chapas laterales parciales (6b o 6c o 6d o 6e) un extremo rectilíneo (18) cubierto parcialmente de manera plana por la otra chapa lateral parcial (6b o 6c o 6d o 6e) que está provista de un extremo (17) , configurado en forma de Z, que se apoya en el diámetro interior de la envoltura de carcasa (12) .

7. Intercambiador de calor según una de las reivindicaciones 1 a 6, caracterizado porque la envoltura de carcasa (12) está soldada en las placas extremas (13, 13a) .

8. Intercambiador de calor según una de las reivindicaciones 1 a 6, caracterizado porque una de las placas extremas (13; 13a) está soldada en la envoltura de carcasa (12) y una de las placas extremas (13; 13a) está 20 unida a la envoltura de carcasa (12) de manera separable y hermética al gas.

9. Intercambiador de calor según la reivindicación 8, caracterizado porque la unión separable entre la placa extrema (13 ó 13a) y la envoltura de carcasa (12) está sellada metálicamente.