BR112013005535B1 - Elemento aberto para troca de calor entre fluidos e sistema modular para troca de calor entre fluidos - Google Patents

Abstract

trocador de calor a presente invenção se refere a um sistema modular para troca de calor entre fluidos, o sistema compreendendo uma pluralidade de elementos abertos (3), que por meio de duas placas de extremidade (2) são conectados. um elemento aberto (3), de acordo com a presente invenção, é constituído de um material em folha dobrado e selado (13), o qual é disposto em uma estrutura aberta (17).

Description

Campo da Invenção

[001] A presente invenção se refere a um sistema modular para troca de calor entre fluidos, e a uma pluralidade de elementos abertos para troca de calor entre fluidos que são usados no sistema modular.

[002] Atualmente, os trocadores de calor são usados como equipamento padrão para aquecimento ou resfriamento eficiente, recuperação de calor, condensação e evaporação, nos mais diversos campos. Os trocadores de calor podem ser de diferentes tipos e modelos, que irá depender de qual tipo de meio deverá ser aquecido ou resfriado.

[003] A eficiência do trocador de calor, isto é, sua capacidade de transferir calor entre os dois meios que deverão ter “calor trocado”, será altamente dependente de como é feita a limpeza da superfície da barreira que separa os dois meios. Em muitas aplicações de trocador de calor, o meio empregado, por exemplo, água do mar, irá provocar o surgimento de sujeiras na superfície barreira devido às sujeiras biológicas, depósitos, partículas físicas ou similares, em que essa sujeira da superfície barreira iria substancialmente reduzir a eficiência do trocador de calor no curso do tempo. Isso significa que após estar em uso por algum tempo, quando a capacidade de transferência de calor se aproxima de um específico mínimo nível, o trocador de calor deverá ser desmontado para limpeza.

[004] Nos negócios ou na indústria naval, os trocadores de calor são usados para resfriamento, entre outras aplicações, na maquinaria de propulsão de uma embarcação, etc., onde a água do mar é utilizada como “meio de resfriamento”. Nesse caso, a limpeza dos trocadores de calor será crítica e absolutamente essencial para manter a força de propulsão exigida pela embarcação.

[005] Atualmente, os trocadores de calor mais comuns na indústria naval são os trocadores de calor de placa. Os trocadores de calor desse tipo são eficientes e confiáveis, mas, difíceis e complicados de limpar. Esse tipo de trocador de calor compreende um pacote de placa, cujo pacote de placa, tipicamente, compreende um grande número de placas individuais e um correspondente número de elementos de gaxeta, por exemplo, 50-150 placas e um correspondente número de elementos de gaxeta, onde as placas individuais no trocador de calor de placa são montadas para formar um pacote de placas. Quando um trocador de calor desse tipo é designadopara ser limpo, é normalmente necessário se desmontar todo o pacote de placas, pelo que todas as placas no pacote de placas devem então ser limpas simultaneamente, e o mesmo número de elementos de gaxeta deve também ser limpo ou substituído. A desmontagem, limpeza e montagem do dito tamanho de trocador de calor são consideradas como sendo umatarefa de dia integral para duas pessoas, representando um substancial custo, devido ao tempo consumido e uso das peças(substituição dos elementos de gaxeta, etc.). A complexidadedo processo de limpeza irá significar que existe uma maiordependência com relação à competência disponível e com um adequado intervalo de tempo para possibilitar a realização da limpeza. A falta de uma competência disponível e/ou de um intervalo de tempo será comum e, como resultado, essas tarefas estão crescentemente sendo colocadas nas mãos de companhias estrangeiras, o que torna esse processo ainda mais oneroso, ou ainda significa que a embarcação terá um período forçado de manutenção, com conseqüente perda de receita.

[006]O sistema modular para troca de calor entre fluidos e o elemento aberto para troca de calor entre fluidos no sistema modular de acordo com a presente invenção cobre a mesma faixa de aplicações que a dos trocadores de calor de placa descritos acima, mas, são providos de uma particular observação pra simplificar a manutenção do trocador de calor. As exigências com relação a uma especial competência e/ou a um maior intervalo de tempo são virtualmente eliminadas. De acordo com a presente invenção, o sistema modular irá compreender uma pluralidade de elementos abertos, por exemplo, 2-7 elementos abertos, e um correspondente número de gaxetas individuais. Os procedimentos de desmontagem, limpeza e montagem são reconhecidos como sendo uma tarefa de cerca de uma hora para um homem. Além disso, o tempo gasto e a substituição das peças de gaxetas são de tal modo reduzidos que se tornam insignificantes. Além disso, o presente processo de limpeza será tão simples que todas as embarcações terão competência disponível para implementação desse processo e, portanto, podem manter um integral controle da capacidade de resfriamento do trocador de calor e, desse modo, também da crítica força de propulsão.

[007]Os documentos de patentes WO 95/30867 A1 e NO 316475 B1 descrevem elementos de trocador de calor e a fabricação dos mesmos, onde é conhecido que os elementos de trocador de calor consistem de um placa que é dobrada para formar uma pluralidade de fendas, onde a placa delimita o fluido ser trocado calor, cada fluido circulando em fendas em cada lado da placa.

[008] O documento de patente EP 909 928 A1 se refere a uma unidade de troca de calor que é usada em conexão com a recuperação de calor em um edifício ou casa, onde uma pluralidade de placas dobradas é provida em uma carcaça, de modo a formar a unidade de troca de calor.

[009] Os documentos de patentes GB 512.689, US 2004/0206486 A1 e US 2009/0229804 A1 ensinam adicionais modalidades de trocadores de calor e de elementos de trocadores de calor.

[010] O documento US 5.282.507 descreve um sistema de troca de calor onde um elemento de troca de calor é disposto em pelo menos um de um trocador de calor, um condensador, um evaporador, um absorvedor e um regenerador de baixa temperatura. O elemento de troca de calor tem uma aleta de fole formada em forma de onda ao dobrar consecutivamente uma placa fina e uma placa de vedação fixada de maneira vedada nas extremidades da aleta de fole, para definir duas câmaras adjacentes alternadamente no trocador de calor ou similar. O fluido de aquecimento e o fluido a ser aquecido são trocados de calor entre si através da placa fina das respectivas câmaras que definem a aleta de fole, de modo que a área de contato é aumentada para desse modo melhorar extremamente a eficiência da troca de calor.

[011] O documento JPH11248388A se refere a um trocador de calor compreende uma folha de fina placa ondulada contínua contida em um alojamento e um fluido de troca de calor flui através dos espaços definidos pelas ondulações. Como as placas de seção estão dispostas substancialmente no centro da largura da placa fina, um fluido entrando a partir da entrada para um espaço laminado avança ao longo de um lado da placa fina, como mostrado por uma seta, e depois flui para o lado direito antes de ser descarregado para uma saída. Por outro lado, um fluido que entra a partir de uma entrada avança ao longo do outro lado da placa fina e flui para o lado esquerdo antes de ser descarregado em uma saída.

[012] O documento US2004/0094398 descreve um trocador de calor em que os canais que fluem para os fluidos consistem em fendas de ambos os lados de uma folha fina e dobrada, e que a razão entre a largura da fenda dos canais e as profundidades nas fendas é inferior a 0,15 vezes a espessura do material da folha.

[013] O documento US2004/109798 descreve um dispositivo para troca e/ou reação entre pelo menos dois fluidos, compreendendo pelo menos um primeiro espaçador de espessura selecionada e incluindo paredes laterais que definem umaprimeira câmara provida de uma parte central, pelo menos parcialmente recuada para um primeiro fluxo de fluido, e em pelo menos uma segunda câmara para um segundo fluxo de fluido, a primeira e a segunda câmaras sendo separadas por uma primeira parede de troca adaptada para garantir a troca e/ou reação entre fluidos, do tipo de transferência térmica e/ou de massa.

[014] Uma característica comum dos documentos acima mencionados é que os mesmos não ensinam um sistema modular para a troca de calor entre fluidos, onde a desmontagem/montagem, limpeza e/ou manutenção do sistema modular tenham sido simplificados.

[015] Portanto, um objetivo da presente invenção será a procura da solução de um ou mais dos problemas ou inconvenientes acima mencionados.

[016] Outro objetivo da presente invenção será a provisão de um sistema modular e de um elemento aberto pra troca de calor entre fluidos, que seja de manutenção conveniente.

[017] Esses objetivos são alcançados por meio de um sistema modular para troca de calor entre fluidos, e de uma pluralidade de elementos abertos no sistema modular, conforme divulgado nas reivindicações independentes anexas e em que as adicionais características da invenção são estabelecidas nas reivindicações dependentes e na descrição que se segue.

[018] A presente invenção se refere a um sistema modular para troca de calor entre fluidos, o sistema compreendendo duas placas de extremidade, configuradas com uma entrada e uma saída para cada dos fluidos a serem trocados de calor, entre cujas duas placas de extremidade se dispõe uma pluralidade de elementos abertos, onde dois elementos abertos adjacentes entre si são de tal modo dispostos, que os lados dos elementos abertos adjacentes que se defrontam entre si transportam o mesmo fluido.

[019] A presente invenção também se refere a um elemento aberto para troca de calor entre fluidos, o elemento aberto compreendendo um material em folha dobrado, formando uma pluralidade de fendas, onde o material em folha dobrado é preferivelmente enrijecido. As extremidades do material em folha dobrado são posteriormente vedadas por meio de uma vedação de extremidade, onde o material em folha dobrado é ainda disposto em uma estrutura aberta, consistindo de uma estrutura de base e uma estrutura de topo, onde cada das extremidades da estrutura aberta é configurada com dois furos vazados, que formam entradas e saídas para cada dos fluidos.

[020] Um elemento aberto de acordo com a invenção deve ser entendido com o significado de um elemento que expõe substancialmente toda a superfície do material em folha dobrado, quando o dito material em folha dobrado é disposto na estrutura aberta. A superfície do material em folha dobrado do elemento aberto é então totalmente acessível para um único processo de limpeza, a partir de ambos os lados do elemento aberto, sem que o material em folha dobrado tenha de ser desmontado da estrutura aberta.

[021] O número de elementos abertos disposto entre as duas placas de extremidade pode variar. Assim, por exemplo, em uma modalidade da presente invenção, quatro elementos abertos podem ser dispostos entre as placas de extremidade, mas, deverá ser entendido que um maior ou menor número de elementos abertos pode ser usado, de acordo com a presente invenção. Para montagem das placas de extremidade e dos elementos abertos dispostos entre as placas de extremidade, pelo menos um elemento alongado é usado. As placas de extremidade serão então configuradas com pelo menos um furo vazado, fenda, entalhe ou similar, onde o dito pelo menos um furo vazado, fenda, entalhe ou similar em cada placa de extremidade são coincidentes, de modo a permitir ao elemento alongado passar através dos mesmos, desse modo, montando as placas de extremidade e os elementos abertos intermediários.

[022] O dito pelo menos um elemento alongado pode ser soldado a uma das placas de extremidade e conectado à outra placa de extremidade por meio de uma conexão rosqueada, porca, acoplamento rápido, etc., mas, deverá ser entendido que o dito pelo menos um elemento alongado pode ser também conectado às placas de extremidade de outras maneiras, por exemplo, mediante uma conexão rosqueada, porcas, elementos acopladores rápidos, etc.

[023] Quando da montagem do sistema modular para troca de calor entre fluidos de acordo com a presente invenção, um desejado número de elementos abertos será disposto em sucessão, entre as duas placas de extremidade. As placas de extremidade serão então trazidas na direção relativa das mesmas, após o que um ou mais elementos alongados são usados para montar as placas de extremidade e os elementos abertos intermediários.

[024] Os elementos alongados podem, por exemplo, ser constituídos de uma cavilha, barra ou elemento similar.

[025] Preferivelmente, o sistema modular para troca de calor entre fluidos compreende também pelo menos um filtro de entrada, cujo filtro é adequadamente conectado à entrada para um dos fluidos. O filtro de entrada irá então reduzir o perigo de bloqueios no sistema modular.

[026] Caso um dos fluidos que esteja sendo processado através do sistema seja, por exemplo, a água do mar, o filtro de entrada irá impedir que contaminantes (areia, fragmentos soltos, etc.) penetrem dentro dos elementos abertos.

[027] Quando as placas de extremidade e os elementos abertos são montados para formar o sistema modular de troca de calor entre fluidos, de acordo com a presente invenção, os elementos abertos são dispostos de modo a que doiselementos abertos adjacentes transportem o mesmo fluido noslados que se defrontam entre si.

[028] O elemento aberto que é usado no sistema modularpara troca de calor entre fluidos, de acordo com a presente invenção, compreende um material em folha que é dobrado paraformar uma pluralidade de fendas, cujas fendas constituem os percursos de fluxo de fluido através do elemento aberto. Quando o material em folha é dobrado, o mesmo, entretanto, será “maleável”, sendo então preferido que o mesmo seja enrijecido.

[029] Esse enrijecimento do material em folha pode ser obtido, por exemplo, por meio de que o material em folha, sobre pelo menos uma parte de seu comprimento e largura, seja configurado com uma pluralidade de porções estampadas, cujas porções estampadas são separadas entre si por uma porção não- estampada. As porções estampadas irão formar então as paredes das fendas no material em folha dobrado, enquanto as porções não-estampadas formam a dobra no material em folha, o material em folha sendo então dobrado sobre cada das porções não-estampadas. As extremidades do material em folha dobrado são posteriormente vedadas, o material em folha vedado e dobrado sendo disposto em uma estrutura.

[030] O material em folha estampado deve ser entendido com o significado de que a superfície do material em folha éexposta a uma força externa, que irá modificar o formato (projeção/depressão) do dito material em folha. A estampagempode ser na forma de fendas ou canais, pontos contínuos oudescontínuos ou ainda uma combinação dos mesmos.

[031] Entretanto, deve ser entendido que o enrijecimento do material em folha dobrado pode também ser obtido de outras maneiras, por exemplo, mediante provisão de espaçadores entre as fendas do material em folha dobrado.

[032] Os meios de enrijecimento acima mencionados irãoresultar na obtenção de um material em folha dobrado com uma desejada rigidez por todas as partes da superfície do dito material em folha dobrado.

[033] Embora as fendas no material em folha dobrado sejam preferivelmente configuradas na forma de faces planas, deverá ser entendido que elas podem ser também configuradas como círculos parciais, arcos ou similares.

[034] Uma modalidade preferida compreende uma estrutura que consiste da formação de um ou mais áreas abertas, que permitem uma eficiente lavagem de alta pressão nas fendas.

[035] O material em folha no elemento aberto é constituído, preferivelmente, de titânio ou outros adequados materiais, o material em folha, preferivelmente, tendo uma espessura de 0,4 mm - 0,6 mm. A distância entre cada fenda no material em folha dobrado será, preferivelmente, de 2,5 mm - 3,5 mm.

[036] O material em folha dobrado é posteriormente disposto em uma estrutura, cuja estrutura é constituída de um topo e uma base. O topo e a base da estrutura, mediante adequados meios de fixação, por exemplo, cavilhas ou similares, serão conectados entre si, de modo a proporcionar um elemento aberto. O topo e base Da estrutura irão compreender ainda canais para entrada, saída e distribuição de fluido.

[037] Uma pluralidade de gaxetas, etc., pode ser ainda disposta entre o topo/base da estrutura e o material em folha dobrado e/ou entre o topo e a base da estrutura.

[038] A estrutura pode ser ainda configurada com uma pluralidade de furos vazados, de modo que se a vedação de extremidade ou as gaxetas começarem a vazar, os furos vazados na estrutura irão funcionar como saídas para um ou ambos os fluidos que circulam através do elemento aberto, de modo a que não sejam misturados.

[039] A fim de enrijecer mais ainda o material em folha dobrado, um determinado número de elementos transversais pode ser colocado ao longo da largura da estrutura de topo e/ou da estrutura de base.

[040] Para se obter um adequado fluxo do fluido ao longo do elemento aberto, uma placa pode ainda ser conectada os elementos transversais, de modo que o fluido seja “forçado” a circular através das fendas no elemento aberto.

[041] Outras vantagens e características da presente invenção se tornarão claramente evidentes a partir da seguinte descrição detalhada, das figuras e reivindicações anexas.

[042] A presente invenção será agora descrita em maiores detalhes fazendo-se referência às figuras anexas, nas quais: - as figuras 1-1B mostram um sistema modular para troca de calor entre fluidos, de acordo com a presente invenção, que se encontra em fase de ser montado, com posterior visualização montada; - as figuras 2A-2B mostram um elemento aberto para troca de calor entre fluidos, disposto no sistema modular mostrado na figura 1; - as figuras 3A-3B mostram um material em folha disposto no elemento aberto para troca de calor entre fluidos, onde o material em folha é mostrado antes de ser dobrado e como completamente dobrado; e - a figura 4 mostra o material em folha totalmente dobrado, com faces de extremidade vedadas.

[043] A figura 1 mostra um sistema modular (1) para troca de calor entre fluidos, de acordo com a presente invenção, onde o sistema modular (1) na figura 1A é mostrado na fase de ser montado (ou visto separado) e na figura 1B é mostrado totalmente montado.

[044] O sistema modular (1) para troca de calor entre fluidos, de acordo com a presente invenção, é constituído de duas placas de extremidade (2), entre cujas placas de extremidade (2) são dispostos quatro elementos abertos (3)para troca de calor entre fluidos, de acordo com a modalidade ilustrada. Entretanto, deverá ser entendido que um maior ou menor número de elementos abertos (3) poderá ser disposto entre as placas de extremidade (2), esse número dependendo do espaço disponível, capacidade desejada, capacidade de reserva e potencial desenvolvimento. Pelo menos dois elementos alongados (4) são adequadamente conectados (6) a uma das placas de extremidade (2), onde pelo menos um dos elementos alongados (4) é conectado em uma área próxima a cada das bordas das placas de extremidade (2). A outra placa de extremidade (2) é configurada com pelo menos um furo vazado, fenda, entalhe (5) ou elemento similar, numa área próxima a cada das bordas da placa de extremidade (2), de modo que os ditos pelo menos um furo vazado, fenda, entalhe (5) ou similar em cada borda de uma placa de extremidade (2)seja usada para passagem de pelo menos um dos elementos alongados (4) na outra placa de extremidade (2), desse modo,montando e conectando as duas placas de extremidade (2). O elemento alongado (4) será então configurado com uma porção rosqueada (não mostrado) sobre uma parte de sua extensão. As duas placas de extremidade (2) serão então conectadas, pelo que o dito pelo menos um elemento alongado (4) em cada das bordas de uma placa de extremidade (2) é passado através dos ditos pelo menos um furo vazado, fenda, entalhe (5), dispostos na outra placa de extremidade (2). Uma porca (6) será então aparafusada sobre cada dos elementos alongados (4), de modo a montar as placas de extremidade (2) e os elementos abertos (3), dispostos entre as placas de extremidade (2).

[045] Um filtro de entrada (7), de uma maneira adequada, por exemplo, com a ajuda de cavilhas ou similares, é conectado a uma das placas de extremidade (2), cujo filtro de entrada (7) irá reduzir o perigo de bloqueios físicos no sistema modular (1) para troca de calor entre fluidos, como resultado dos contaminantes em um ou ambos os fluidos a serem trocados de calor.

[046] Uma das placas de extremidade (2) é ainda configurada com uma entrada e uma saída (8, 9; 10, 11) paracada dos fluidos a serem trocados de calor, onde a entrada e saída (8, 9) para um primeiro fluido e a entrada e saída (10,11) para um segundo fluido são dispostas em bordas opostas da placa de extremidade (2).

[047] A entrada (8) para o primeiro fluido será então disposta diagonalmente oposta à entrada (10) para o segundo fluido e, similarmente, a saída (9) para o primeiro fluido será disposta diagonalmente oposta à saída (11) para o segundo fluido. Desse modo, os fluidos que serão trocados de calor irão circular numa direção oposta entre si, quando for usado o sistema (1) para troca de calor entre fluidos, de modo a se obter uma ótima transferência de calor entre os fluidos.

[048] O modo como os tubos (não mostrado) para suprimento dos fluidos a serem trocados de calor devem ser conectados ao sistema modular (1) para troca de calor entre fluidos,não é descrito aqui com nenhum detalhe, na medida em que um especialista versado na técnica saberá como proceder com relação a isso.

[049] Conforme divulgado acima, o sistema modular (1) para troca de calor entre fluidos compreende uma pluralidade de elementos abertos (3), cujos elementos abertos (3) serão descritos em maiores detalhes fazendo-se referência às figuras 2 e 3. Os elementos abertos (3) são de tal modo dispostos entre as placas de extremidade (2), que dois ladosopostos entre si em dois elementos abertos (3) adjacentes irão transportar o mesmo fluido, o que irá significar, comreferência à figura 1, que um primeiro e um segundo elemento aberto (3) nos lados opostos entre si irão transportar o primeiro fluido, enquanto os lados no segundo e terceiro elemento aberto (3) irão transportar o segundo fluido.

[050] As figuras 2A-2B mostram um elemento aberto (3), de acordo com a presente invenção, onde a figura 2A mostra os diferentes componentes do elemento aberto (3), enquanto afigura 2B mostra o elemento aberto (3) totalmente montado. Oprincipal componente do elemento aberto (3) é constituído de um material em folha (13), que é dobrado para formar uma pluralidade de fendas (14) (ver, também, as figuras 3 e 4). O material em folha (13), em cada de suas extremidades curtas, ao longo de toda a extensão da extremidade curta, évedado por meio de uma vedação de extremidade (15). Além disso, duas gaxetas permanentes (6) são providas em volta domaterial em folha dobrado (13), cada das gaxetas permanentes (16) sendo configurada de modo a cobrir metade das bordas de extremidade do material em folha dobrado (13). Quando o material em folha dobrado (13) com a vedação de extremidade (15) e as duas gaxetas permanentes (16) são dispostos em uma estrutura (17), que é constituída de uma estrutura de base (17a) e uma estrutura de topo (17b), será formada uma conexão hermética entre as bordas do material em folha dobrado (13) e a estrutura (17). Entretanto, como medida extra de segurança, a estrutura (17) será configurada com uma pluralidade de furos vazados (não mostrado) que se estendem dentro do lado externo das gaxetas permanentes, e uma vedação de extremidade (15), de modo que se a vedação de extremidade (15) ou as gaxetas permanentes (16), por alguma razão, começarem a vazar, os furos vazados (não mostrado) na estrutura (17) irão atuar como saídas para um ou ambos os fluidos que são passados através do elemento aberto (3). Isso significa que qualquer vazamento proveniente do elemento aberto (3) não irá resultar numa mistura de fluidos que devem ser trocados de calor.

[051] A estrutura (17) irá compreender ainda uma ou mais gaxetas de manutenção (18), estas sendo dispostas nos lados externos das estruturas de topo e de base (17a, 17b). Desse modo, quando uma pluralidade de elementos abertos (3) é disposta no sistema modular (1) para troca de calor entre fluidos, uma conexão vedada será formada entre os elementos abertos (3).

[052] A estrutura (17) compreende também uma alça de carregamento (19), de modo que o elemento aberto (3) pode ser facilmente manipulado durante a montagem ou desmontagem do sistema modular (1) para troca de calor entre fluidos.

[053] Na estrutura (17), na direção externa de cada das duas extremidades da dita estrutura (17) são formados furos vazados (20, 21), onde os furos vazados (20) constituementradas para cada dos fluidos, enquanto os furos vazados (21) constituem as saídas para cada fluido. Cada extremidade da estrutura (17) será então configurada com uma entrada e uma saída. A entrada e saída para um dos fluidos será entãoem um lado do elemento aberto (3), enquanto a entrada e saídapara o outro fluido será disposta no lado oposto do elementoaberto (3). O primeiro fluido será então passado dentro do elemento aberto (3) sobre um lado, o fluxo circulando atravésdas fendas (14) no material em folha dobrado (13), e depois passado por fora do elemento aberto (3), sobre o mesmo lado.O outro fluido será passado dentro do elemento aberto (3)sobre um lado e extremidade opostas para o primeiro fluido, circulando sobre o material em folha dobrado (13) no lado oposto do material em folha dobrado (13), e contrário ao primeiro fluido, após o que o segundo fluido é passado fora do elemento aberto (3) em uma extremidade oposta à entrada do mesmo. Essa disposição irá proporcionar uma ótima troca de calor entre os dois fluidos.

[054] Além disso, uma ou mais gaxetas (181) serão dispostas entre os furos vazados (20, 21) quando a estrutura(17) tiver sido montada.

[055] As estruturas de topo e base (17a, 17b) sãoconfiguradas com uma porção aberta (22), de modo que quando o material em folha dobrado (13) é disposto na estrutura (17), a maior parte da superfície do material em folha dobrado (13) será exposta a um fluido que deve circular através do elemento aberto (3). Mediante essa disposição, naqual a estrutura (17) irá somente cobrir as bordas do material em folha dobrado (13) e a altura do dito materialem folha (13), uma grande área do material em folha dobrado (13) será capaz de ser usada eficientemente para transferência de calor entre fluidos.

[056] Na figura 2B, dois elementos transversais (182) são conectados à estrutura de base (17b), cujos elementos transversais (182) irão se estender por toda a largura da estrutura de base (17b). Esses elementos transversais (182) irão enrijecer o material em folha dobrado (13).

[057] Para se obter um adequado fluxo de fluido ao longodo elemento aberto (3), uma placa (183) pode ser disposta demodo adjacente aos elementos transversais (182). Essa placa(183) pode então ser disposta sobre um ou ambos os lados do elemento aberto (3) (ver também a figura 2A). A placa (183) irá então “forçar” o fluido para circular através das fendas, no elemento aberto (3).

[058] Um elemento aberto (3) é então provido onde a efetiva área de transferência de calor excede a área externa do elemento aberto. Além disso, um elemento aberto (3) será provido, onde as fendas (14) no material em folha dobrado (13) são visíveis e acessíveis para limpeza, por exemplo, através de lavagem sob alta pressão.

[059] As figuras 3A-3B mostram o material em folha (13) que é usado no elemento aberto (3), onde é visto que omaterial em folha (13) é configurado com uma pluralidade de porções estampadas (23) e porções não-estampadas (24) dispostas entre as mesmas. As porções estampadas (23), quando o material em folha (13) é dobrado, irão constituir fendas (14) no elemento aberto (3), através de cujas fendas um fluido deverá circular. As porções não-estampadas (24) irão então formar os “pontos de dobramento” para o material em folha (13) (ver também a figura 4), onde é mostrado um material em folha (13) totalmente dobrado. A estampagem das porções estampadas (23) irá proporcionar a necessária resistência no elemento aberto (3), para impedir o rompimento do dito elemento aberto (3), caso a pressão diferencial ao longo do elemento aberto (3) se torne demasiadamente grande e irá proporcionar um fluxo turbulento nos fluidos que sãoprocessados através do referido elemento aberto (3).

[060] A estampagem é aqui mostrada como um “formato em V”, mas, um especialista versado na técnica irá entender que a estampagem pode também apresentar quaisquer outros “padrões”.

[061] A estampagem pode ser feita, por exemplo, em uma prensa (não mostrado) ou dispositivo similar, onde o material em folha (13) é alimentado à prensa, uma porção (23) é estampada, a prensa é levantada e uma nova extensão do material em folha (13) é avançada na prensa, após o que, a prensa promove a estampagem de uma nova porção (23). Esse processo é repetido até que o desejado número de porções estampadas (23) tenha sido obtido.

[062] O material em folha (13), através de um “processo de dobramento”, será então dobrado sobre s porções estampadas (24), de modo que o material em folha (13) irá tomar a formaconforme mostrado na figura 4. Isso irá proporcionar um material em folha dobrado (13), onde duas porções estampadas(23) irão formar uma fenda (14) no elemento aberto (3), em que o primeiro fluido que circula através de uma fenda (14) sobre um lado do material em folha dobrado (13) será “envolvido” por duas fendas (14) sobre o outro lado do material em folha dobrado (13), através de cujas duas fendas (14) o segundo fluido circula.

[063] Embora as fendas (14) nas figuras 3A-3B e 4 sejam mostradas como faces planas, deverá ser entendido que as mesmas podem ser configuradas como círculos parciais, arcos ou similares.

[064] A primeira e a última porção do material em folha (13) serão configuradas com um “ponto de dobramento” extra, onde a dobra é feita na metade da largura dessa porção. A dobra é feita de modo que uma parte dessas primeira e última porções seja disposta de modo perpendicular à subsequente porção estampada (23) (ver também a figura 4). A porção dobrada, isto é, a porção que se projeta de modo perpendicular para fora do material em folha dobrado (13), irá então constituir pontos de fixação para as vedações deextremidade (15) do material em folha dobrado (13) e ser umaface de contato para as gaxetas permanentes (16).

[065] Quando o material em folha (13) é dobrado, conforme mostrado na figura 3B, o material em folha dobrado (13) serádisposto em um molde (25) e uma massa que é para constituira vedação de extremidade (15) do material em folha dobrado (13) é então adicionada ao molde (25). Isso é mostrado na figura 4, onde pode ser observado que uma extremidade do material em folha dobrado(13) já apresenta uma vedação de extremidade (15) aplicada ao mesmo, enquanto outra extremidade do material em folha dobrado (13) foi colocada dentro do molde (25) para vedação da extremidade.

[066] Quando a outra extremidade do material em folhadobrado (13) também apresentar uma vedação de extremidade (15) aplicada ao mesmo, e esta vedação estiver endurecida, omaterial em folha dobrado (13), com vedações de extremidade (15) será dotado de gaxetas permanentes (16), após o que,essas gaxetas são dispostas na estrutura de base (17b). A estrutura de topo (17a) será subsequentemente disposta sobre a estrutura de base (17b), contendo o material em folha dobrado (13) e as gaxetas permanentes (16), após o que, as estruturas de topo e de base (17a, 17b) são por meio deadequados dispositivos (não mostrado), por exemplo, parafusos, cavilhas ou similares, conectadas entre si, formando, desse modo, um elemento aberto (3).

[067] Uma pluralidade de elementos abertos (3) será então colocada entre as placas de extremidade (2), após o que, as placas de extremidade (2), são conectadas por meio dos elementos alongados (4) e porcas (6), de modo a formar um sistema (1) para troca de calor entre fluidos.

[068] A invenção foi explicada com referência a uma modalidade exemplificativa não-limitativa. Entretanto, um especialista versado na técnica irá entender que um determinado número de variações e modificações poderá ser feito no sistema para troca de calor entre fluidos e o elemento aberto (3), conforme descrito dentro do escopo da invenção e conforme definido nas reivindicações anexas.

Claims (10)

1. Elemento aberto (3) para troca de calor entre fluidos, compreendendo um material em folha (13) dobrado para formar uma pluralidade de fendas (14), cujas fendas (14) constituem os percursos de fluxos de fluidos, em que o material em folha (13), sobre pelo menos uma parte de sua largura e comprimento, é enrijecido por meio de dispositivos de enrijecimento e em que as extremidades do material em folha dobrado (13) são vedadas por meio de uma vedação de extremidade (15), caracterizado pelo fato de que o elemento aberto (3) compreende ainda uma estrutura aberta (17), o material em folha dobrado (13) sendo disposto na estrutura aberta (17), cada uma das extremidades da estrutura (17) sendo configurada com dois furos vazados, formando entradas (20) e saídas (21) para cada um dos fluidos, onde a estrutura aberta (17) é constituída de uma estrutura de topo e uma estrutura de base (17a, 17b), configuradas com uma porçãoaberta (22), desse modo, a estrutura aberta cobrindo somenteas bordas do material em folha dobrado (13).

2. Elemento (3), de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o material em folha (13) é feito de titânio.

3. Elemento (3), de acordo com a reivindicação 1,caracterizado pelo fato de que o elemento compreende ainda pelo menos uma gaxeta (16, 18, 181).

4. Elemento (3), de acordo com a reivindicação 1,caracterizado pelo fato de que a proporção de largura da fenda para profundidade da fenda é inferior a 0,15.

5. Elemento (3), de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores, caracterizado pelo fato de que as paredes das fendas (14) são configuradas na forma de faces planas, círculos parciais, ou arcos.

6. Elemento (3), de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que as estruturas de topo e base(17a, 17b) são conectadas entre si por meio de dispositivosde fixação.

7. Elemento (3), de acordo com a reivindicação 6, caracterizado pelo fato de que a estrutura (17) em pelo menos um lado é configurada com pelo menos um furo vazado, que se estende dentro de pelo menos uma gaxeta (16, 18).

8. Sistema modular (1) para troca de calor entre fluidos, compreendendo duas placas de extremidade (2), em que pelo menos uma placa de extremidade (2) é configurada com entradas (8, 10) e saídas (9, 11) para os fluidos,caracterizado pelo fato de que o sistema modular (1) compreende uma pluralidade de elementos abertos (3), conforme definido em qualquer uma das reivindicações 1 a 7, cujos elementos abertos (3) são de tal modo dispostos, que dois elementos abertos adjacentes (3), nos lados que se defrontam entre si, transportam o mesmo fluido.

9. Sistema modular (1), de acordo com a reivindicação 8, caracterizado pelo fato de que pelo menos um elemento alongado (4) é disposto em uma área fora da borda de cada das extremidades de uma das placas de extremidade (2), e onde outra placa de extremidade (2) é configurada com pelo menos um furo vazado (5) em uma área fora da borda de cada das extremidades da placa de extremidade (2), de modo aser possível a montagem das placas de extremidade (2).

10. Sistema modular, de acordo com reivindicação 8 ou 9, caracterizado pelo fato de que o sistema modular (1) compreende pelo menos um filtro (7).

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