Una unidad modular (100) de intercambiador de calor capaz de ensamblarse con otras unidades modulares de intercambiador de calor para formar un intercambiador de calor,

comprendiendo dicha unidad modular:

un conducto alargado (101) con al menos una perforación interna extendida longitudinalmente, abierta en ambos extremos (201, 400); y

medios de conexión (102) situados en los extremos abiertos de dicho conducto para interconectar las perforaciones internas de dicho conducto y permitir que dichas unidades modulares se conecten entre sí mediante cada uno de dichos medios de conexión en comunicación fluida interna;

en la cual dicho medio de conexión está formado no integralmente con dicho conducto y dichos medios de conexión están unidos con dicho conducto;

medios selladores situados en dichos medios de conexión, configurados dichos medios selladores para impedir que el fluido salga entre medios de conexión adyacentes cuando dicha pluralidad de unidades modulares se ensamblan entre sí;

estando dicha unidad modular caracterizada porque:

cada medio de conexión mencionado comprende una superficie externa (108), una superficie interna (106) que define una cavidad interna, una superficie superior (202), una superficie inferior (307) y una pluralidad de agujeros (107) pasantes, cada uno extendiéndose desde la superficie superior hasta la superficie inferior y situado entre dichas superficies externas e internas

Intercambiador de calor modular.

Campo de la invención

La presente invención se refiere a intercambiadores de calor y, en particular, aunque no exclusivamente, a unidades modulares de transferencia de calor, capaces de disponerse conjuntamente para construir un intercambiador de calor en el cual un fluido de transferencia de calor puede fluir.

Antecedentes de la tecnología anterior

Los intercambiadores de calor de fluido a fluido tienen un amplio uso en aplicaciones tanto domésticas como industriales, y pueden configurarse para proporcionar un efecto de calefacción y/o refrigeración, según se requiera.

Habitualmente, un intercambiador de calor se construye a partir de un material de alta conductividad térmica, en particular un metal, y comprende una cámara interna, o red de cámaras, en la cual un fluido de transferencia de calor se almacena y fluye. Un ejemplo de un intercambiador de calor convencional es el radiador doméstico montado en la pared. En este ejemplo, el agua es calentada por una caldera remotamente situada, siendo luego transferida el agua calentada al radiador mediante una tubería. El agua calentada fluye entonces dentro de la(s) cámara(s) interna(s) del radiador, transfiriendo calor al cuerpo del radiador y, en última instancia, al aire circundante.

Intercambiadores de calor más sofisticados funcionan según el mismo principio de transferencia de calor de fluido a fluido, y se construyen a partir de unidades modulares individuales que, al ensamblarse entre sí, forman un único intercambiador de calor. Típicos ejemplos de intercambiadores de calor modular se revelan en los documentos US 5228515, US 4742866, US 5660228, US 5392848, US 4401155, FR 2515805, EP 0252019 y EP 0239672.

Si bien los intercambiadores de calor modular conocidos tienen un cierto número de ventajas, que incluyen la facilidad de transporte y de instalación antes de su uso, tienen un cierto número de desventajas significativas.

Un problema con los intercambiadores modulares de calor conocidos es su limitada versatilidad de construcción. Habitualmente, la forma y el tamaño del intercambiador de calor, construido a partir de las unidades modulares individuales, están limitados. Un problema adicional es la dificultad implícita al ensamblar las unidades modulares a fin de formar el intercambiador de calor, y el subsiguiente desmantelamiento, total o parcial, cuando se requiere su reparación.

Un problema significativo adicional con la construcción del intercambiador de calor a partir de unidades modulares individuales conocidas es la efectividad del intercambiador de calor para transferir calor, debiéndose esto a la forma y la configuración resultantes, no optimizadas, del intercambiador de calor.

El documento US 5303770 revela un intercambiador de calor modular formado a partir de una pluralidad de bloques alargados de aluminio extruido. Cada módulo tiene una sección transversal generalmente rectangular, con una perforación a través, que se extiende entre cada extremo del bloque extruido. Se proporcionan aberturas en cada extremo de cada bloque, de forma tal que, cuando las unidades modulares se apilan, las aberturas de los bloques vecinos están alineadas, proporcionando comunicación fluida interna entre las unidades intercambiadoras de calor.

El documento GB 2365114 revela un radiador modular construido para un sistema de calefacción central, que comprende una pluralidad de tubos y miembros de acoplamiento, ajustables por presión y desmontables, configurados para conectar entre sí cada tubería a fin de formar un marco. Cada acoplamiento ajustable por presión comprende al menos dos huecos, teniendo cada uno un tubo recibido en el mismo y medios de sellado interpuestos entre cada hueco y el tubo, para impedir la salida de fluido del marco mediante los miembros de acoplamiento.

El documento US 1797636 revela un intercambiador de calor modular esencialmente según el preámbulo de las reivindicaciones 1, 21 y 30 adjuntas.

Si bien las unidades modulares de los documentos US 5303770, GB 2365114 y US 1797636 proporcionan la construcción de un intercambiador de calor modular, aún hay una necesidad de una unidad modular que se fabrique más fácilmente y que, a su vez, proporcione un intercambiador de calor modular más fuerte y más robusto.

Resumen de la invención

Los inventores proporcionan un intercambiador de calor y una unidad modular de intercambiador de calor, capaces de ensamblarse con otras unidades similares para formar el intercambiador de calor. Medios de conexión situados adyacentes a un conducto alargado permiten que el intercambiador de calor se ensamble con una forma y tamaño deseados. Además, el medio de conexión de una unidad modular está configurado para aparearse con los medios de conexión de una unidad modular vecina, de forma tal que, cuando se ensamblen entre sí, las unidades modulares se dispongan en comunicación fluida interna entre sí.

Según la presente invención, se proporciona una unidad modular de intercambiador de calor capaz de ser ensamblada con otras unidades modulares intercambiadoras de calor para formar un intercambiador de calor, comprendiendo dicha unidad modular un conducto alargado con al menos una perforación interna longitudinalmente extendida, abierta en ambos extremos; y medios de conexión situados en los extremos abiertos de dicho conducto para interconectar las perforaciones internas de cada conducto y permitir que dichas unidades modulares se conecten entre sí mediante cada uno de dichos medios de conexión, en comunicación fluida interna, en donde cada uno de dichos medios de conexión está formado no integralmente con dicho conducto, y dichos medios de conexión están unidos a dicho conducto según se define en la reivindicación 1.

Preferiblemente, cada unidad modular está configurada de forma tal que, cuando se ensambla para formar dicho intercambiador de calor, cada conducto de cada unidad modular está separado, en el sentido de su longitud, de un conducto vecino, en un plano que se extiende esencialmente perpendicular a un plano que se extiende en el sentido de la longitud de cada conducto. En consecuencia, el área externa entera de la superficie de cada conducto está expuesta al fluido circundante para maximizar la transferencia de calor.

Preferiblemente, la unidad modular comprende aletas de transferencia de calor que se extienden sobre una región de la superficie externa del conducto, en el sentido de su longitud. Estas aletas de transferencia de calor pueden estar formadas, integralmente o no integralmente, con el conducto, y pueden estar formadas sobre una, o una pluralidad de cada, cara externa del conducto.

Preferiblemente, el medio de conexión de cada unidad modular comprende una pared de cavidad que divide una cavidad interna. La pared de cavidad tiene orificios primeros y segundos, y una abertura situada entre los orificios.

Preferiblemente, una ranura está formada en la pared de la cavidad, que se extiende desde una superficie externa a una superficie interna de la pared.

Preferiblemente, la ranura se extiende parcialmente a través de la pared de la cavidad sobre la superficie externa. Alternativamente, la ranura puede estar enteramente formada a través de la pared de la cavidad.

Preferiblemente, la ranura comprende una sección transversal esencialmente uniforme.

Preferiblemente, la sección transversal de la ranura está rebajada entre la superficie externa y la superficie interna, para formar una superficie lindante, a fin de situarse en contacto con una porción extrema del conducto. Al menos un pasaje puede formarse dentro de la pared de la cavidad que interconecta una porción de la ranura externa con la cavidad interna, a fin de proporcionar comunicación fluida entre la perforación interna del conducto y la cavidad interna.

Preferiblemente, el medio de conexión está configurado para separar entre sí los conductos, en el sentido de su longitud, cuando se ensamblan o conectan entre sí. En particular, una altura o espesor del medio de conexión puede ser mayor que una altura o espesor de cada conducto, de forma tal que, cuando se apilan uno sobre otro, los medios de conexión sirven tanto para permitir la interconexión de las unidades modulares como para espaciar los conductos. Adicional o alternativamente, el medio de conexión se proporciona con medios para separar los conductos cuando se conectan entre sí, comprendiendo los medios al menos un labio, listón, diente o proyección, elevado con respecto al conducto. En consecuencia,...

1. Una unidad modular (100) de intercambiador de calor capaz de ensamblarse con otras unidades modulares de intercambiador de calor para formar un intercambiador de calor, comprendiendo dicha unidad modular:

en la cual dicho medio de conexión está formado no integralmente con dicho conducto y dichos medios de conexión están unidos con dicho conducto;

medios selladores situados en dichos medios de conexión, configurados dichos medios selladores para impedir que el fluido salga entre medios de conexión adyacentes cuando dicha pluralidad de unidades modulares se ensamblan entre sí;

estando dicha unidad modular caracterizada porque:

2. La unidad modular según la reivindicación 1, en la cual cada unidad modular está configurada de forma tal que, cuando se ensamblan para formar dicho intercambiador de calor, cada conducto de cada unidad modular está separado, en el sentido de su longitud, de un conducto vecino, en un plano que se extiende esencialmente perpendicular a un plano que se extiende en el sentido de la longitud de cada conducto.

3. La unidad modular según la reivindicación 2, que comprende adicionalmente aletas (800) de transferencia de calor proporcionadas sobre una superficie externa (203) de dicho conducto.

4. La unidad modular según la reivindicación 3, en la cual dichas aletas de transferencia de calor están formadas integralmente con dicho conducto.

5. La unidad modular según la reivindicación 3, en la cual dichas aletas de transferencia de calor están formadas no integralmente con dicho conducto.

6. La unidad modular según cualquier reivindicación precedente, en la cual dicha superficie interna comprende orificios primeros y segundos (305, 306) y una abertura (201) situada entre dichos orificios.

7. La unidad modular según la reivindicación 6, que comprende una pared (405) de cavidad definida por las superficies externa e interna (108, 106) y una ranura (401) que se extiende desde dicha superficie externa hacia dicha superficie interna, en donde dicha ranura está configurada para recibir una porción extrema de dicho conducto.

8. La unidad modular según la reivindicación 7, en la cual dicha ranura comprende una sección transversal esencialmente uniforme entre dicha superficie externa y dicha superficie interna.

9. La unidad modular según la reivindicación 7, en la cual una sección transversal de dicha ranura está rebajada entre dicha superficie externa y dicha superficie interna, para formar una superficie (407) de apoyo a fin de situarse en contacto con dicho conducto.

10. La unidad modular según la reivindicación 7, en la cual dicha ranura se extiende parcialmente a través de dicha pared de cavidad, y dicho medio de conexión comprende adicionalmente al menos un pasaje (402, 408) que interconecta una porción de dicha ranura con dicha cavidad interna.

11. La unidad modular según cualquier reivindicación precedente, en la cual dicho medio sellador comprende cualquiera, o una combinación, del siguiente conjunto de:

* una arandela;

* una empaquetadura;

* una junta tórica.

12. La unidad modular según cualquier reivindicación precedente, en la cual dicho medio sellador está formado no integralmente con dicho medio de conexión.

13. La unidad modular según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 11, en la cual dicho medio sellador está formado integralmente con dicho medio de conexión.

14. La unidad modular según cualquier reivindicación precedente, en la cual dicho medio de conexión comprende una configuración anular.

15. La unidad modular según cualquier reivindicación precedente, en la cual dicho conducto comprende una única perforación interna.

16. La unidad modular según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 14, en la cual dicho conducto comprende una pluralidad de perforaciones internas.

17. La unidad modular según cualquier reivindicación precedente, en la cual dicho medio de conexión está soldado a dicho conducto.

18. La unidad modular según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 16, en la cual dicho medio de conexión está unido a dicho conducto utilizando un adhesivo.

19. La unidad modular según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 16, en la cual dicho medio de conexión está unido a dicho conducto expandiendo térmicamente una porción de dicho conducto dentro de dicho medio de conexión.

20. La unidad modular según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 16, en la cual dicho medio de conexión está unido a dicho conducto por broncesoldadura.

21. Un procedimiento de fabricación de una unidad modular de intercambiador de calor según lo definido en la reivindicación 1, que comprende:

22. El procedimiento según la reivindicación 21, que comprende adicionalmente:

23. El procedimiento según la reivindicación 22, en el cual dicha ranura se extiende a través de dicha pared de cavidad entre la superficie externa (108) y la superficie interna (106) de dicha pared de cavidad.

24. El procedimiento según la reivindicación 22, en el cual dicha ranura se extiende parcialmente a través de dicha pared de cavidad entre la superficie externa (108) y la superficie interna (106) de dicha pared de cavidad.

25. El procedimiento según la reivindicación 24, que comprende adicionalmente:

26. El procedimiento según una cualquiera de las reivindicaciones 21 a 25, en el cual dichos medios de conexión están soldados a dicho conducto.

27. El procedimiento según una cualquiera de las reivindicaciones 21 a 26, en el cual dichos medios de conexión están unidos a dicho conducto utilizando un adhesivo.

28. El procedimiento según una cualquiera de las reivindicaciones 21 a 25, en el cual dichos medios de conexión están unidos a dicho conducto por broncesoldadura.

29. El procedimiento según una cualquiera de las reivindicaciones 22 a 26, que comprende adicionalmente:

30. Un intercambiador modular de calor que comprende:

en el cual cada uno de dichos medios de conexión está formado no integralmente con dicho conducto y dichos medios de conexión están unidos a dicho conducto;

medios selladores situados en dichos medios de conexión, estando dichos medios selladores configurados para impedir que el fluido salga entre los medios de conexión adyacentes cuando dicha pluralidad de unidades modulares se ensamblan entre sí;

estando dicho intercambiador de calor caracterizado porque:

31. El intercambiador de calor según la reivindicación 30, que comprende adicionalmente aletas (800) de transferencia de calor situadas entre dichos conductos.

32. El intercambiador de calor según las reivindicaciones 30 o 31, en el cual dicho medio sellador comprende cualquiera, o una combinación, de los siguientes:

* una arandela;

* una empaquetadura;

* una junta tórica.

33. El intercambiador de calor según una cualquiera de las reivindicaciones 30 a 32, en el cual dicho medio sellador está formado no integralmente con dicho medio de conexión.

34. El intercambiador de calor según una cualquiera de las reivindicaciones 30 a 32, en el cual dicho medio sellador está formado integralmente con dicho medio de conexión.

35. El intercambiador de calor según una cualquiera de las reivindicaciones 30 a 34, en el cual dicho medio de conexión comprende una pared (405) de cavidad y una ranura (401) que se extiende desde la superficie externa (108) de dicha pared de cavidad hacia la superficie interna (106) de dicha pared de cavidad, estando dicha ranura configurada para recibir una porción extrema (404) de dicho conducto.

36. El intercambiador de calor según la reivindicación 35, en el cual cada cavidad interna está en comunicación fluida con cada conducto.

37. El intercambiador de calor según una cualquiera de las reivindicaciones 30 a 36, que comprende adicionalmente medios para separar cada uno de dichos conductos de un dicho conducto adyacente, en el sentido de la longitud de cada conducto, en un plano que se extiende esencialmente perpendicular a un plano que se extiende en el sentido de la longitud de cada uno de dichos conductos.

38. El intercambiador de calor según la reivindicación 37, en el cual dicho medio para separar cada uno de dichos conductos está proporcionado por un espesor relativo de dicho medio de conexión y un espesor de cada uno de dichos conductos en el sentido de su longitud.

39. El intercambiador de calor según una cualquiera de las reivindicaciones 30 a 38, que comprende adicionalmente al menos un desviador de flujo de fluido, situado dentro de la perforación interna de dicho conducto y configurado para desviar el flujo de fluido cuando dicho fluido está fluyendo entre dichos extremos de dicho conducto.

40. El intercambiador de calor según una cualquiera de las reivindicaciones 30 a 39, en el cual dicho conducto comprende una pluralidad de perforaciones internas.