Un intercambiador de calor de placas.

Un intercambiador de calor de placas que comprende una pluralidad de placas del intercambiador de calor (1),

que se disponen una junto a otra y están unidas entre sí permanentemente para formar un paquete de placas que tiene primeros espacios intermedios entre placas (4) y segundos espacios intermedios entre placas (5), en donde cada una de las placas del intercambiador de calor (1) tiene un área de transferencia de calor (20), una primera área de lumbrera (21), una segunda área de lumbrera (22), una tercera área de lumbrera (23) y una cuarta área de lumbrera (24), rodeando cada área de lumbrera (21-24) una lumbrera respectiva definida por un borde de lumbrera (25), en donde cada placa del intercambiador de calor (1) se extiende a lo largo de un plano de extensión principal (p), en donde dichas áreas (20-24) se extienden entre un nivel primario (p') a una distancia desde el plano principal de extensión (p) y un nivel secundario (p'') a una distancia desde y en un lado opuesto del plano de extensión principal (p), en donde cada una de las áreas de lumbrera (21-24) comprende un área plana anular (31) situada en uno de los niveles primario y secundario (p', p''), un conjunto de porciones interiores (32) dispuestas en el área anular plana (31) y distribuidas a lo largo del borde de lumbrera (25), estando desplazadas las porciones interiores (32) desde el área anular plana (31) y extendiéndose al otro de los niveles primario y secundario (p', p''), un conjunto de porciones exteriores (33) distribuidas a lo largo del área anular plana (31) a una distancia desde las porciones interiores (32) y estando desplazadas del área anular plana (31) y extendiéndose al otro de los niveles primario y secundario (p', p''), en donde las porciones exteriores (33) del primer área de lumbrera (21) tienen una primera posición periférica relativa con respecto a las porciones interiores (32) del primer área de lumbrera (21), y las porciones exteriores (33) de la cuarta área de lumbrera (24) tienen una segunda posición periférica relativa con respecto a las porciones interiores (32) de la cuarta área de lumbrera (24), caracterizado por que la primera posición periférica relativa incluye un desplazamiento periférico en relación a la segunda posición periférica relativa, por que las porciones exteriores (33) de cada área de lumbrera (21-24) se distribuyen de manera uniforme con una distancia angular exterior igual entre porciones exteriores (33) adyacentes y por que el desplazamiento periférico es aproximadamente igual a la mitad de la distancia angular exterior igual entre las porciones exteriores (33) adyacentes.

Un intercambiador de calor de placas Campo de la invención La presente invención se refiere a un intercambiador de calor de placas de acuerdo con el preámbulo de la reivindicación 1, véase documento WO 2008/024066.

En muchas aplicaciones de intercambiadores de calor, es deseable lograr una presión de diseño alta o muy alta, es decir, capaz de permitir una presión alta o muy alta de uno o ambos de los medios que fluyen a través de los espacios intermedios entre placas. También es deseable poder permitir presiones tan altas en los intercambiadores de calor de placas del tipo definido anteriormente, que tienen placas del intercambiador de calor unidas de forma permanente, por ejemplo, mediante soldadura fuerte. Dichas presiones altas de diseño son difíciles de alcanzar sin proporcionar componentes de refuerzo exteriores.

Un área débil en tales intercambiadores de calor de placas es el área de lumbrera, es decir, el área inmediatamente alrededor de las lumbreras. Estas áreas determinan la presión de diseño en los intercambiadores de calor de placas utilizados en la actualidad. Sin embargo, a pesar de que un diseño determinado de las áreas de lumbrera mejoraría la presión de diseño, este diseño no mejoraría la resistencia en otra área del intercambiador de calor de placas, es decir, el problema simplemente se desplazaría.

Un ejemplo de una aplicación que requiere presiones de diseño muy altas es el de los intercambiadores de calor de placas para evaporadores y condensadores en circuitos de refrigeración que tienen dióxido de carbono como agente de refrigeración. El dióxido de carbono es, en este contexto, muy ventajoso desde el punto de vista del medio ambiente en comparación con los agentes de refrigeración tradicionales, tales como freones.

Sumario de la invención El objetivo de la presente invención es proporcionar un intercambiador de calor de placas que tenga una alta presión de diseño, y más precisamente un intercambiador de calor de placas que permita una presión muy alta al menos de uno de los medios que fluyen a través del mismo.

Este objetivo se consigue mediante el intercambiador de calor de placas definido inicialmente, que se caracteriza por las características caracterizadoras de la reivindicación 1.

Mediante semejante desplazamiento periférico de la primera posición relativa en relación a la segunda posición periférica relativa, es posible proporcionar una alta simetría y una extensión apropiada del patrón, tales como crestas y valles, en el área de transferencia de calor entre las áreas de lumbrera. Esto significa que la distancia entre las áreas de unión en el área de transferencia de calor se puede mantener igual, o sustancialmente igual, en todo el área de transferencia de calor. Ventajosamente, también las porciones exteriores de la segunda área de lumbrera pueden tener la segunda posición periférica relativa con respecto a las porciones interiores de la segunda área de lumbrera, y las porciones exteriores de la tercera área de lumbrera pueden tener la primera posición periférica relativa con respecto a las porciones interiores de la tercera área de lumbrera.

El desplazamiento periférico es aproximadamente igual a la mitad de la distancia angular exterior igual entre las porciones exteriores adyacentes. Un desplazamiento semejante de las porciones exteriores en relación a las porciones interiores daría lugar a la más alta simetría del patrón del área de transferencia de calor.

De acuerdo con una realización de la invención, también las porciones interiores de cada área de lumbrera se distribuyen con una distancia angular interior igual entre las porciones interiores adyacentes. Además una distribución uniforme semejante de las porciones interiores y de las porciones exteriores contribuirá a una alta resistencia de la unión de las placas del intercambiador de calor y, por lo tanto, a una alta resistencia del paquete de placas.

De acuerdo con una realización adicional de la invención, cada una de las porciones interiores tiene una extensión plana en el otro del nivel primario y secundario. Una extensión plana semejante proporciona una superficie adecuada para unirse a una extensión plana correspondiente de una placa del intercambiador de calor adyacente. Ventajosamente, también cada una de las porciones exteriores puede tener una extensión plana en el otro del nivel primario y secundario.

De acuerdo con una realización adicional de la invención, la porción anular plana se encuentra en el nivel secundario en la primera y la segunda áreas de lumbrera y en el nivel primario en la tercera y la cuarta áreas de lumbrera. Ventajosamente, las porciones interiores se pueden extender hasta el nivel primario en la primera y la segunda áreas de lumbrera y hasta el nivel secundario en la tercera y la cuarta áreas de lumbrera. Adicionalmente, las porciones exteriores se pueden extender hasta el nivel primario en la primera y la segunda áreas de lumbrera y

hasta el nivel secundario en la tercera y la cuarta áreas de lumbrera.

De acuerdo con una realización adicional de la invención, una placa de cada dos placas del intercambiador de calor en el paquete de placas se hace girar 180º en el plano de extensión principal. En consecuencia, cada una de las porciones interiores de una placa del intercambiador de calor puede colindar y unirse a una de las porciones interiores respectiva de una placa del intercambiador de calor adyacente. Además, también cada una de las porciones exteriores de una placa del intercambiador de calor puede colindar y unirse a una de las porciones exteriores respectivas de una placa del intercambiador de calor adyacente.

Breve descripción de los dibujos A continuación la presente invención se explicará más detalladamente por medio de una descripción de las diversas realizaciones y con referencia a los dibujos que se adjuntan a la misma.

La Figura 1 muestra una vista lateral de un intercambiador de calor de placas de acuerdo con la invención. La Figura 2 muestra una vista en planta del intercambiador de calor de placas de la Figura 1. La Figura 3 muestra una vista en planta de una placa de intercambiador de calor del intercambiador de calor de placas de la Figura 1. La Figura 4 muestra otra vista en planta de una placa de intercambiador de calor del intercambiador de calor de placas de la Figura 1. La Figura 5 muestra una vista en planta de una parte de un área de lumbrera de la placa del intercambiador de calor de la Figura 4. La Figura 6 muestra una vista transversal a través de algunas de las placas del intercambiador de calor en un área de transferencia de calor del intercambiador de calor de placas de la Figura 1. La Figura 7 muestra una vista en planta de una parte del área de transferencia de calor de un intercambiador de calor del intercambiador de calor de placas de la Figura 1. La Figura 8 muestra una vista en sección a través de una parte de la lumbrera S1 del intercambiador de calor de placas de la Figura 1. La Figura 9 muestra una vista en sección a través de una parte de la lumbrera S3 del intercambiador de calor de placas de la Figura 1. La Figura 10 muestra una vista en sección similar a la de la Figura 8 de otra realización. La Figura 11 muestra una vista en sección similar a la de la Figura 9 de la otra realización.

Descripción detallada de diversas realizaciones de la invención Las Figuras 1 y 2 muestran un intercambiador de calor de placas que comprende una pluralidad de placas del intercambiador de calor 1, una primera placa de extremo 2, que se dispone al lado de una de las placas del intercambiador de calor 1 más exterior, y una segunda placa de extremo 3, que se dispone al lado de la otra placa del intercambiador de calor 1 más exterior opuesta.

Las placas del intercambiador de calor 1 se producen mediante la formación de una lámina de metal y se disponen una junto a la otra. La primera placa de extremo 2, la segunda placa de extremo 3 y las placas del intercambiador de calor 1 se unen permanentemente entre sí mediante soldadura fuerte por medio de un material de soldadura fuerte para formar un paquete de placas. El paquete de placas define o tiene primeros espacios intermedios entre placas 4 para un primer medio y segundos espacios intermedios entre placas 5 para un segundo medio, véase la Figura 6. El primer y segundo medio puede ser cualquier medio de transferencia de calor adecuado. Por ejemplo, el primer y/o segundo medio puede ser dióxido de carbono.

El intercambiador de calor de placas de las realizaciones desveladas tiene cuatro lumbreras S1, S2, S3 y S4, en el que la lumbrera S1 se conecta a un tubo de conexión 11 y se comunica con los primeros espacios intermedios entre placas 4, la lumbrera... [Seguir leyendo]

1. Un intercambiador de calor de placas que comprende una pluralidad de placas del intercambiador de calor (1) , que se disponen una junto a otra y están unidas entre sí permanentemente para formar un paquete de placas que tiene primeros espacios intermedios entre placas (4) y segundos espacios intermedios entre placas (5) , en donde cada una de las placas del intercambiador de calor (1) tiene un área de transferencia de calor (20) , una primera área de lumbrera (21) , una segunda área de lumbrera (22) , una tercera área de lumbrera (23) y una cuarta área de lumbrera (24) , rodeando cada área de lumbrera (21-24) una lumbrera respectiva definida por un borde de lumbrera (25) , en donde cada placa del intercambiador de calor (1) se extiende a lo largo de un plano de extensión principal (p) , en donde dichas áreas (20-24) se extienden entre un nivel primario (pâ?) a una distancia desde el plano principal de extensión (p) y un nivel secundario (pâ?â?) a una distancia desde y en un lado opuesto del plano de extensión principal (p) , en donde cada una de las áreas de lumbrera (21-24) comprende un área plana anular (31) situada en uno de los niveles primario y secundario (pâ?, pâ?â?) , un conjunto de porciones interiores (32) dispuestas en el área anular plana (31) y distribuidas a lo largo del borde de lumbrera (25) , estando desplazadas las porciones interiores (32) desde el área anular plana (31) y extendiéndose al otro de los niveles primario y secundario (pâ?, pâ?â?) , un conjunto de porciones exteriores (33) distribuidas a lo largo del área anular plana (31) a una distancia desde las porciones interiores (32) y estando desplazadas del área anular plana (31) y extendiéndose al otro de los niveles primario y secundario (pâ?, pâ?â?) , en donde las porciones exteriores (33) del primer área de lumbrera (21) tienen una primera posición periférica relativa con respecto a las porciones interiores (32) del primer área de lumbrera (21) , y las porciones exteriores (33) de la cuarta área de lumbrera (24) tienen una segunda posición periférica relativa con respecto a las porciones interiores (32) de la cuarta área de lumbrera (24) , caracterizado por que la primera posición periférica relativa incluye un desplazamiento periférico en relación a la segunda posición periférica relativa, por que las porciones exteriores (33) de cada área de lumbrera (21-24) se distribuyen de manera uniforme con una distancia angular exterior igual entre porciones exteriores (33) adyacentes y por que el desplazamiento periférico es aproximadamente igual a la mitad de la distancia angular exterior igual entre las porciones exteriores (33) adyacentes.

2. Un intercambiador de calor de placas de acuerdo con la reivindicación 1, en donde las porciones exteriores (33) de la segunda área de lumbrera (22) tienen la segunda posición periférica relativa con respecto a las porciones interiores (32) de la segunda área de lumbrera (22) , y las porciones exteriores (33) de la tercera área de lumbrera (23) tienen la primera posición periférica relativa con respecto a las porciones interiores (32) de la tercera área de lumbrera (23) .

3. Un intercambiador de calor de placas de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en donde las porciones interiores (32) de cada área de lumbrera (21-24) se distribuyen con una distancia angular interior igual entre las porciones interiores (32) adyacentes.

4. Un intercambiador de calor de placas de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en donde cada una de las porciones interiores (32) tiene una extensión plana en el otro de los niveles primario y secundario (pâ?, pâ?â?) .

5. Un intercambiador de calor de placas de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en donde cada una de las porciones exteriores (33) tiene una extensión plana en el otro de los niveles primario y secundario (pâ?, pâ?â?) .

6. Un intercambiador de calor de placas de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en donde la porción anular plana (31) se encuentra en el nivel primario (pâ?) en la primera y la segunda áreaa de lumbrera (21, 22) y en el nivel secundario (pâ?â?) en la tercera y la cuarta áreas de lumbrera (23, 24) .

7. Un intercambiador de calor de placas de acuerdo con la reivindicación 6, en donde las porciones interiores (32) se extienden hasta el nivel secundario (pâ?â?) en la primera y la segunda áreas de lumbrera (21, 22) y hasta el nivel primario (pâ?) en la tercera y la cuarta áreas de lumbrera (23, 24) .

8. Un intercambiador de calor de placas de acuerdo con la reivindicación 7, en donde las porciones exteriores (33) se sitúan en el nivel primario (pâ?) , en la primera y la tercera áreas de lumbrera (21, 23) y en el nivel secundario (pâ?â?) en la segunda y la cuarta áreas de lumbrera (22, 24) .

9. Un intercambiador de calor de placas de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en donde una placa de cada dos placas del intercambiador de calor (1) en el paquete de placas se hace girar 180º en el plano de extensión principal (pâ?) .

10. Un intercambiador de calor de placas de acuerdo con la reivindicación 9, en donde cada una de las porciones interiores (32) de una placa del intercambiador de calor (1) colindará y se unirá a una de las porciones interiores (32) respectiva de una placa del intercambiador de calor (1) adyacente.

11. Un intercambiador de calor de placas de acuerdo con la reivindicación 10, en donde cada una de las porciones

exteriores (33) de una placa del intercambiador de calor (1) colindará y se unirá a una de las porciones exteriores (33) respectiva de una placa del intercambiador de calor (1) adyacente.