BRPI0514093B1

BRPI0514093B1 - permutador de calor para uso no resfriamento de líquidos

Info

Publication number: BRPI0514093B1
Application number: BRPI0514093A
Authority: BR
Inventors: Mogilevsky Mikhail
Original assignee: Lionel Gerber; Mogilevsky Mikhail
Priority date: 2004-06-23
Filing date: 2005-06-23
Publication date: 2018-10-23
Also published as: US7788943B2; US20140014301A1; US11566830B2; JP2008503706A; US20160161168A1; AU2005256205B2; EA010519B1; WO2006000090A1; ES2804423T3; US9995521B2; IL180273A0; NZ552783A; CN101006311A; JP5735452B2; BRPI0514093A8; JP2012167922A; SG136948A1; US8479530B2; US9267741B2; BRPI0514093A

Abstract

permutador de calor para uso no resfriamento de líquidos um permutador de calor tem pelo menos uma entrada e saída para permitir circulação de refrigerante através do mesmo. cada permutador de calor inclui uma pluralidade de seções finas de material disposto entre um par de chapas externas, planas e finas. cada uma das seções finas de material é compreendida de trajetórias de fluxo paralelas, permitindo que o refrigerante flua através da entrada, a seguir de uma seção para a seguinte, e finalmente para fora da saída. o arranjo das seções de trajetórias de fluxo paralelas permite que o refrigerante entre em contato com a maior parte da parede interna das chapas externas, permitindo máxima permuta de calor. em uso para resfriar líquidos, os permutadores de calor são dispostos em uma armação e colocados em contato com o líquido a ser resfriado. quando os permutadores de calor são utilizados para resfriar líquido suficientemente para produzir cristais de gelo, um dispositivo de raspar giratório varre através da superfície do permutador de calor, removendo quaisquer cristais de gelo que se formaram.

Description

(54) Título: PERMUTADOR DE CALOR PARA USO NO RESFRIAMENTO DE LÍQUIDOS (51) lnt.CI.: F25C 1/14; F28F 3/14 (30) Prioridade Unionista: 23/06/2004 CA 2,471,969 (73) Titular(es): MIKHAIL MOGILEVSKY. LIONEL GERBER (72) Inventor(es): MIKHAIL MOGILEVSKY (85) Data do Início da Fase Nacional: 26/12/2006

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PERMUTADOR DE CALOR PARA USO NO RESFRIAMENTO DE LÍQUIDOS

CAMPO DA INVENÇÃO

A presente invenção refere-se a permutadores de caior para resfriar líquido.

ANTECEDENTES DA INVENÇÃO

Máquinas de fazer gelo e resfriadores são bem conhecidos. Esses tipos de máquinas são utilizados em diversas indústrias incluindo aplicações em processamento de alimentos, plásticos, pesca e resfriamento em geral. Resfriadores resfriam líquidos genericamente até um ponto acima de sua temperatura de congelamento, enquanto as máquinas de fazer gelo genericamente resfriam água ou uma solução abaixo do seu ponto de congelamento. Máquinas de fazer gelo e resfriadores utilizam um is permutador de calor que é genericamente resfriado por refrigerante que flui através de passagens internas. Água, ou qualquer outro líquido a ser resfriado, é introduzida sobre a superfície do permutador de calor. Se o líquido estiver congelado, uma variedade de métodos é então utilizada para remover o gelo da superfície de permuta de calor, incluindo utilizar um dispositivo de raspagem, ou aquecer a superfície temporariamente para liberar o gelo. Gelo em pasta difere de gelo em floco em que a água que é congelada normalmente tem misturado com a mesma sal, ou alguma outra substância, para alterar o ponto de congelamento. O produto de pasta resultante tem uma consistência de pasta e pode ser bombeado, tornando o mesmo preferido para muitas aplicações onde o produto final deve ser transportado. Além disso, suas • · » » » -» * ·* ·· ··»·

2/30 características de transferência e armazenagem de energia são superiores a outros tipos de gelo.

As patentes US nos. 5.157.939 e 5.363.659 de Lyon, bem como a US 5.632.159 e US 5.918.477 de Gall revelam permutadores de calor no formato de um disco com passagens internas para que o refrigerante se desloque ao longo do interior do disco. O disco gira em contato com um mecanismo de raspagem fixo que remove gelo formado em sua superfície. Nas patentes de Lyon o disco é formado com duas metades de disco io correspondentes, cada uma das quais inclui uma pluralidade de entalhes em sua superfície interna. O padrão dos entalhes nas duas metades são imagens em espelho, de modo que quando as metades são casadas e soldadas juntas, entalhes correspondentes casam para formar passagens. A fabricação desse permutador de is calor envolve gravar quimicamente cada metade separada do disco, o que é caro.

Os dois dispositivos de Gall revelam um dispositivo de permuta de calor que é formado pelo corte de passagens de fluido em uma chapa de metal espessa utilizando uma máquina de laminação. Após o corte das passagens, uma chapa plana fina é unida à chapa laminada para completar o disco. Embora a laminação da chapa não seja tão cara quanto a gravação química do mesmo, e nesse processo somente uma chapa está sendo usinada ao contrário das duas, isso é ainda um processo demorado e caro. Nos permutadores de calor de disco plano da técnica anterior, o refrigerante não entra em contato com uma porção significativa da superfície de permuta de calor. O motivo para isso é que é necessário que haja material suficiente entre os canais para

3/30 fornecer uma área de superfície grande o bastante para soldadura para resistir à pressão. O refrigerante em permutadores de calor revelados na técnica anterior é introduzido no permutador de calor através de uma única entrada e removido através de uma única saída. O refrigerante é acionado pelo compressor através das passagens internas. Há uma gama ótima de velocidade para o refrigerante: se a velocidade for demasiadamente pequena, a eficiência de transferência de calor diminui, e não haverá velocidade suficiente para transportar óleo, que é coletado do compressor, de volta para o reservatório do compressor. Se a velocidade for demasiadamente grande, o compressor desperdiçará energia.

O fato de ter uma única entrada e única saída força toda a massa do refrigerante a passar através de uma pequena área em seção transversal. Para um fluxo de massa fixo de refrigerante, uma is área de fluxo em seção transversal menor corresponde a uma velocidade maior. Desse modo, por ter uma única entrada e saída, o comprimento do canal e a velocidade são aumentados, e portanto o trabalho do compressor que move o refrigerante no sistema de máquina de gelo é significativamente aumentado. No permutador de calor da técnica anterior, a única maneira de se reduzir a velocidade do refrigerante é aumentar a área em seção transversal, o que aumenta o custo de fabricação.

Seria portanto vantajoso ter-se uma máquina de fazer gelo com um permutador de calor que tem uma queda de pressão mais baixa através do mesmo, bem como uma velocidade do refrigerante que possa ser reduzida a uma faixa ótima.

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Seria adicionalmente vantajoso ter-se um permutador de calor para uso em um resfriador ou máquina de gelo que possa ser fabricado em um modo barato.

Será ainda vantajoso ter-se um permutador de calor no qual as passagens de refrigerante permitem que o refrigerante cheque a um grau maior de contato térmico com a maior parte da superfície de disco, para melhorar a transferência de calor.

Será adicionalmente vantajoso ter-se um permutador de calor de chapa plana no qual as paredes externas eram finas de modo a fornecer transferência de calor elevada, porém ainda eram capazes de resistir a pressões elevadas do refrigerante.

Outra necessidade é fornecer uma máquina de fazer gelo com permutadores de calor de chapa plana que permitem raspagem simultânea de várias superfícies de permuta de calor com um motor de acionamento único e pouca potência adicionai para cada superfície adicional.

Há ainda uma necessidade adicional de fornecer um mecanismo de raspagem para uma máquina de fazer gelo que seja simples, robusta e fácil para assistência, e requeira pouco espaço para assistência.

SUMÁRIO DA INVENÇÃO

Em outro aspecto, a invenção é dirigida a um aparelho para permuta de calor, compreendendo pelo menos uma entrada de fluido, pelo menos uma saída de fluido, uma primeira chapa externa e uma segunda chapa externa, e uma camada interna. A camada interna é encaixada de forma vedada entre as primeiras e segundas chapas externas. A camada interna pelo menos em parte define pelo menos uma série de canais de fluido. Cada canal de fluido é

5/30 /0 ·· ·· ···· * * ·« ·· ···· / ' • · · · · ···· · ··· · definido em parte pela superfície interna de uma das chapas externas e pela camada interna. Pelo menos uma série de canais de fluido compõe pelo menos uma trajetória de fluxo entre pelo menos uma entrada de fluido e pelo menos uma saída de fluido.

Em outro aspecto, a invenção é dirigida a um aparelho para permuta de calor, compreendendo pelo menos uma entrada de fluido, pelo menos uma saída de fluido, uma primeira chapa externa e uma segunda chapa externa, e uma camada interna. A camada interna é encaixada de forma vedada entre as primeiras e segundas ío chapas externas. A camada interna pelo menos em parte define pelo menos uma trajetória de fluxo entre pelo menos uma entrada de fluido e pelo menos uma saída de fluido. A camada interna pode incluir opcionalmente uma pluralidade de seções que definem individualmente um ou mais segmentos da trajetória de fluxo. As is seções casam juntas em uma configuração semelhante a um quebra-cabeça para compor uma porção de fluxo da camada interna.

Em um aspecto, uma modalidade da invenção compreende um resfriador ou máquina de gelo com um aparelho para permuta de calor. O aparelho de permuta de calor inclui chapas superior e inferior planas genericamente do mesmo formato, pelo menos uma entrada de fluido e pelo menos uma saída de fluido, cada uma localizada em um ponto próximo ou na borda das chapas, bem como uma pluralidade de seções em um arranjo do tipo quebra25 cabeça entre as chapas superior e inferior. Cada uma das seções compreende uma peça de material fina com canais de fluxo paralelos. O arranjo do tipo quebra-cabeça das seções permite que o fluido flua continuamente da entrada, através das diferentes

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seções, e para fora da saída. Uma característica adicional dessa modalidade é que as seções são configuradas de modo que a maior parte das superfícies internas da chapa superior e inferior entram em contato com o fluido que flui através das seções. Em uma modalidade da invenção, as seções de canais de fluxo paralelos são de material corrugado, e o arranjo do tipo quebra-cabeça é simétrico nas chapas. Adicionalmente cada entrada e saída é dimensionada de modo que o fluido flua através de um número significativo de canais de fluxo. Em uma modalidade vantajosa, há duas entradas e duas saídas,cada uma das quais é espaçada uniformemente ao longo da borda da chapa superior ou inferior. Na modalidade acima mencionada, as chapas superior e inferior incluem individualmente um anel interno e porção de anel externo, onde o anel interno e o externo estendem-se além das seções de is canais de fluxo. A trajetória de fluxo do fluido através das seções inclui preferivelmente o fluido que flui através da entrada e em direção ao anel interno, então fluindo em torno do anel interno em direção à saída, antes de ser orientado para frente e para trás, prímeiramente em direção à entrada, a seguir em direção à saída, ao longo das trajetórias sucessivamente mais próximas ao anel externo e finalmente, através da saída.

Outra característica da presente invenção é um aparelho para raspar material entre duas chapas, que compreende um eixo passando perpendicularmente através do centro das chapas, um carregador oco posicionado entre as chapas com um comprimento suficiente para atingir a borda das chapas, uma pluralidade de raspadores posicionados ao longo do comprimento do carregador, um carregador interno com meio para fixar o mesmo ao eixo e

7/30 posicionado de modo que o carregador interno esteja em engate de deslizamento dentro do carregador oco, meio para girar o eixo, e meio removível para conectar o carregador interno ao carregador oco. Em uma modalidade o meio de fixação é uma chapa soldadas ao carregador interno e cavilhado ao eixo. Também, o meio de conexão removível pode ser uma cavilha que pode ser removido de modo que o carregador oco possa deslizar para fora. O formato do aparelho de raspagem é preferivelmente de tal maneira que o aparelho seja reversível de modo que quando a borda que está em contato com a superfície de permuta de calor se desgasta, a borda oposta pode ser utilizada, desse modo estendendo a vida do mecanismo de raspagem.

Em outro aspecto, a invenção é um aparelho de fazer gelo que compreende uma armação, uma pluralidade de permutadores de calor de chapa plana dispostos paralelos dentro da armação, meio para continuamente fornecer uma solução sobre os permutadores de calor, e meio de raspagem para remover cristais de gelo que se formam na superfície dos permutadores de calor. Em uma modalidade, painéis de isolamento são fixados na armação o para criar um compartimento genericamente vedado.

Em outro aspecto, a presente invenção refere-se a um método para estabelecer uma trajetória de fluxo contínua, geral de uma entrada para uma saída através de um aparelho para permuta de calor, ocupando substancialmente toda a área de superfície entre a entrada e saída, compreendendo as etapas de: fornecer uma pluralidade de seções, onde cada seção é composta de um conjunto paralelo de canais de fluxo; cortar cada seção em um ou mais ângulos em grupos selecionados de canais de fluxo paralelos;

8/30 encostar bordas de cada seção em uma ou mais outras seções, desse modo fazendo com que a trajetória de fluxo mude de direção; e montar as seções em uma configuração semelhante a quebracabeça. Cada seção pode incluir todos os canais contíguos e paralelos em qualquer ponto dado, pelo que uma seção pode incluir trajetórias de fluxo paralelas em direções opostas entre si.

Outros aspectos e vantagens do dispositivo tornar-se-ão evidentes a partir da seguinte descrição detalhada e dos desenhos em anexo.

ι o BREVE DESCRIÇÃO DOS DESENHOS

A figura 1 é uma vista frontal transparente de um permutador de calor de acordo com uma modalidade da presente invenção;

A figura 1a é uma vista transparente do permutador de calor mostrado na figura 1, com canais de fluxo individuais removidos is para clareza para ilustrar trajetórias de fluxo tomadas pelo refrigerante através do permutador de calor;

A figura 2 é uma vista frontal, parcialmente em espectro, de uma máquina de fazer gelo de acordo com outra modalidade da presente invenção, incorporando o permutador de calor mostrado na figurai;

A figura 3 é uma vista em seção transversal tomada ao iongo da linha 3-3 na figura 2;

A figura 4 é uma vista lateral de um dispositivo de raspar para raspar um lado de uma chapa;

A figura 5 é uma vista extrema de uma chapa de base, conectando o dispositivo de raspar ao eixo;

A figura 6a é uma vista superior da tela superior do dispositivo de raspar na figura 4 com um raspador conectado ao mesmo;

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A figura 6b é uma vista superior da tela superior da figura 6A sem os raspadores;

A figura 6c é uma vista superior de uma teia média de um raspador;

A figura 6d é uma vista superior da tela inferior de um raspador;

A figura 7 é uma vista lateral de um eixo pivô, conectando o scraper à teia;

A figura 8 é uma vista lateral do dispositivo de raspagem ío utilizado entre duas chapas;

A figura 9a é uma vista superior da tela do dispositivo de raspar na figura 7 com um par de raspadores conectados ao mesmo;

A figura 9b é uma vista superior da tela da figura 9A sem os is raspadores;

A figura 10 é uma vista lateral do tubo de pulverização utilizado com o dispositivo de raspar na figura 8;

A figura 11 é uma vista superior das seções em um arranjo do tipo quebra-cabeça alternativo entre as chapas;

A figura 11a é uma vista transparente do permutador de calor mostrado na figura 11, com canais de fluxo individuais removidos para clareza para ilustrar trajetórias de fluxo tomadas pelo refrigerante através do permutador de calor;

A figura 12a é uma vista lateral em seção ampliada de uma porção do permutador de calor mostrado na figura 1;

A figura 12b é uma vista lateral em seção ampliada de uma configuração alternativa da porção do permutador de calor mostrado na figura 12a;

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A figura 13 é uma vista superior das seções de outro arranjo do tipo quebra-cabeça alternativo entre as chapas;

A figura 14 é uma vista superior das seções no arranjo do tipo quebra-cabeça quando o dispositivo tem somente uma entrada e uma saída;

A figura 14a é uma vista transparente do permutador de calor mostrado na figura 14, com canais de fluxo individuais removidos para clareza para ilustrar trajetórias de fluxo tomadas pelo refrigerante através do permutador de calor;

ίο A figura 15 é uma vista superior de outro arranjo do tipo quebra-cabeça das seções quando há somente uma entrada e saída;

A figura 16 é uma vista frontal de uma modalidade alternativa da máquina de gelo onde os permutadores de calor são situados is horizontalmente;

A figura 17 é uma vista superior do arranjo de varredor e recipiente de coleta da modalidade horizontal;

A figura 18 é uma vista superior do dispositivo de raspar para uso com chapas horizontais;

A figura 19 é uma vista iateral de um par de raspadores para raspar simultaneamente duas chapas horizontais;

A figura 20 é uma vista lateral de um único elemento de raspar para raspar uma chapa horizontal;

A figura 21 é uma vista superior do elemento de raspar que está em contato com a chapa horizontal;

A figura 22 é uma vista parcialmente transparente em perspectiva de uma máquina de fazer gelo de acordo com outra modalidade da presente invenção;

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A figura 22a é uma vista lateral do alojamento mostrado na figura 22.

DESCRIÇÃO DETALHADA DA MODALIDADE

Faz-se referência à figura 3, que mostra uma máquina de 5 fazer gelo (10) de acordo com uma primeira modalidade da presente invenção. A máquina de fazer gelo (10) compreende uma pluralidade de permutadores de calor de chapa plana (12) em uma armação de suporte (14), um sistema de raspar (15) e um sistema de fornecimento de líquido (17). Com referência à figura 12a, cada ío permutador de calor é composto de uma primeira chapa externa (42), uma segunda chapa externa (44) e uma camada interna (45) posicionada entre as primeira e segunda chapas externas (42) e (44). A camada interna (45) inclui uma pluralidade de porções de parede (47) cada uma das quais tem duas bordas longitudinais (49). is Ao longo de uma ou ambas as bordas longitudinais (49), uma porção de pé (51) pode ser integralmente unida à porção de parede (47). Uma ou duas porções de pé (51) unem as porções de parede (47) a uma ou ambas as chapas externas (42) e (44). Quando unidas às chapas externas (42) e (44), as porções de parede (47) separam e definem canais de fluxo (53), os quais são utilizados para transporte de um refrigerante através do permutador de caior (12). Os canais (53) são dispostos para fornecer uma trajetória de fluxo do refrigerante entre uma ou mais entradas de refrigerante (32) e uma ou mais saídas de refrigerante (34). Na modalidade exemplar mostrada na figura 1, o permutador de calor (12) é mostrado tendo duas entradas (32) e duas saídas (34), entretanto, é alternativamente possível que o permutador de calor (12) tenham um número menor ou maior de entradas (32) e saídas (34).

12/30 /7 ♦ · ♦· «·»« » « »· ·· *··· f f • · * · · ··« t ·· · · ·» · · · · · *«♦»· · ·»« «

Subentende-se que uma trajetória de fluxo compreenda todos os canais formados pelo encaixe entre as chapas externas e camada interna que levam de uma entrada de fluido para uma saída de fluido cooperante. Ao contrário, o termo “segmento” de trajetória de fluxo é utilizado para definir uma porção da trajetória de fluxo entre uma entrada e saída, sendo entendido que somente uma série de canais adjacentes que são alinhadas em arranjo paralelo por toda a extensão da trajetória de fluxo (através de todas as seções de camada interna participando no segmento de trajetória ίο de fluxo) pertencem ao mesmo segmento.

Faz-se referência à figura 12a. Pela junção da porção de parede (47) com as chapas externas (42) e (44) utilizando as porções de pé (51), várias vantagens são obtidas. Uma vantagem é que a porção de parede (47) pode ser feita relativamente fina, de is modo que um número relativamente maior de porções de parede (47) e porções de pé associadas (51) podem ser posicionado entre as chapas externas (42) e (44). Isto por sua vez provê um número relativamente maior de elementos estruturais entre as primeira e segunda chapas externas (42) e (44). Isto, por sua vez, configura o permutador de calor (12) para resistir à deformação do permutador de calor quando refrigerante é circulado através dos canais (53) sob pressão.

Pode-se esperar que o permutador de calor (12) seja pressurizado entre aproximadamente 207 kPa e aproximadamente

2070 kPa, e pode desse modo ser configurado para resistir pelo menos até aproximadamente 2070 kPa. Entretanto, em algumas jurisdições, pode ser necessário que o permutador de calor (12) resista a pressões que são mais elevadas do que sua pressão ·· **♦ «··« · * ·*

13/30 ·· ♦ · · » · ·♦»·♦ · ··< * interna máxima esperada durante uso. Por exemplo, o permutador de calor (12) pode ser configurado para resistir a tanto quanto aproximadamente 3100 kPa para atender a regulações locais em algumas jurisdições.

Por ter porções de parede relativamente finas (47), as áreas superficiais gerais das chapas (42) e (44) que estão em contato com as porções de parede (47) são relativamente baixas. Isto permite área de superfície de contato relativamente maior entre as chapas (42) e (44) e os canais (53), o que facilita a manutenção das ío chapas (42) e (44) em temperaturas selecionadas. A espessura das porções de parede (47) é mostrada em Tw. A espessura Tw pode ser, por exemplo, aproximadamente 0,2 mm. A largura de canal entre paredes que definem canais adjacentes de porções de parede (47), é mostrada em Wc, e pode ser aproximadamente 4,8 mm. É is subentendido que a largura de canal Wc não necessita ser uniforme e que o termo “largura de canal” se refere a porção do canal (53) onde há uma interface de contato de fluido com as chapas externas (42) e (44).

A razão da espessura de porção de parede Tw para a largura de canal Wc pode ser menor do que aproximadamente 1:8, mais preferivelmente entre aproximadamente 1:18 e aproximadamente 1:25, mais preferivelmente menos do que aproximadamente 1:20, e pode esta entre aproximadamente 1:20 e aproximadamente 1:25, tal como por exemplo aproximadamente 1:22,5.

Por ter um número relativamente maior de elementos estruturais (isto é, as porções de parede (47)) entre as primeira e segunda chapas (42) e (44), as espessuras das primeira e segunda chapas (42) e (44) podem ser mantidas relativamente baixas. As ·· ··» »« «··· · · *« ·· ···*

14/30 *· · * · ·> ······ · ··· espessuras das primeira e segunda chapas (42) e (44) são mostradas em Tp1 e Tp2 respectivamente. As espessuras Tp1 e Tp2 podem ser individualmente aproximadamente 3 mm ou menos.

As porções de pé (51) que são conectadas às porções de 5 parede (47) têm uma espessura Tf, que pode ser igual à espessura Tw das porções de parede (47). As porções de pé (51) são preferivelmente relativamente finas de modo que elas interfiram relativamente pouco no resfriamento de material depositado nas superfícies externas das chapas externas (42) e (44). As porções de ío pé (51) permitem a junção das porções de parede (47) com as primeira e segunda chapas externas (42) e (44) sobre uma área de superfície relativamente grande, desse modo fornecendo uma junta relativamente segura e vedada, enquanto simultaneamente permite que as porções de parede (47) sejam relativamente finas, is As porções de parede (47) e porções de pé (51) podem ser integralmente formadas juntas em uma seção (40) de material de folha corrugado. Uma pluralidade de tais seções (40) pode ser casada junta de modo que os canais (53) orientem o refrigerante ao longo de um conjunto de trajetórias de fluxo paralelas, selecionadas, entre as entradas (32) e as saídas (34). As trajetórias de fluxo podem ser feitas genericamente em serpentina para aumentar a quantidade de transferência de calor que ocorre por unidade de volume de refrigerante que flui através do permutador de calor (12). O termo “serpentina” é utilizado para se referir a um segmento de trajetória de fluxo onde a direção é gradualmente (utilizando uma pluralidade de interfaces de 90 a 180 graus nos limites da seção) ou imediatamente (utilizando pelo menos uma interface de seção de ângulo agudo) parcialmente invertido pelo

15/30 menos uma vez em um padrão semelhante a “V”, e normalmente múltiplas vezes em um padrão de ondulação. Por exemplo, como mostrado na figura 13, o padrão semelhante a “V de canais nas interfaces de seção pode ser repetido múltiplas vezes em um único segmento de trajetória de fluxo.

A fabricação da camada interna (45) de uma pluralidade de seções correspondentes (40) de material em folha corrugado provê um roteamento selecionado para as trajetórias de fluxo, provê uma estrutura com parede relativamente delgada, tanto em termos das ío porções de parede (47) como em termos das chapas externas (42) e (44), e também provê um modo relativamente barato de incorporar essas características vantajosas no permutador de calor (12). As seções (40) casam juntas em uma configuração semelhante a quebra-cabeça, embora seus formatos em vista plana is não sejam limitados de modo algum a formatos de peça de quebracabeça tradicionais.

O termo “corrugado” é utilizado amplamente para definir um padrão de ondulação de curvas que servem para definir a altura e largura dos canais através dos quais o fluido flui através do permutador de calor. O formato formado pelas curvas é importante até o ponto em que define as dimensões do canal incluindo pelo menos uma superfície parcialmente coplanar em relação às chapas externas (42) e (44). Essa superfície coplanar, mencionada aqui como as porções de pé (51) das paredes de canal, tem uma largura

Wf que se refere a uma superfície de contato disponível suficiente para formar uma junta com as chapas externas (42) e (44), quando a camada de material em folha corrugado é unida de forma vedada às chapas externas, por exemplo por soldadura. Essa área de

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contato é maximizada quando as curvas são formadas em 90 graus, entretanto será reconhecido que curvas tendo um perfil parcialmente curvilíneo poderíam ser utilizadas vantajosamente apesar de uma superfície de contato de um certo modo menor. Será reconhecido que quanto menor as porções de pé (51) estão, maior a área superficial de contato que existe diretamente entre o refrigerante e a chapa externa (42) ou (44) (vide a figura 12b). Desse modo, a configuração das corrugações pode ser selecionada para fornecer uma troca selecionada entre a quantidade de área de ío superfície de vedação e a quantidade de contato direto de fluido com chapa externa que é desejável.

Uma configuração selecionada de seções (40) é fornecida na figura 1. Configurações adicionais das seções (40) que fornecem trajetórias de fluxo diferentes entre uma ou mais entradas (32) e is uma ou mais saídas (34) são mostradas nas figuras 11, 13, 14 e 15.

Mais especificamente, as figuras 1, 11 e 13 mostram um permutador de calor (12) com um conjunto de trajetórias de fluxo entre duas entradas (32) e duas saídas (34). As figuras 14 e 15 mostram um permutador de calor (12) com um conjunto de trajetórias de fluxo entre uma entrada (32) e uma saída (34).

Cada seção (40) pode ser cortada em um ângulo não zero em relação a uma ou mais seções adjacentes (40), de modo que quando as seções são casadas juntas ao longo de suas bordas externas, os canais (53) formados pelas corrugações mudam a direção de uma seção (40) para a outra seção (40). A segunda seção (40) é encostada em outra seção (40) para mudar novamente a direção de fluxo, e assim por diante, para estabelecer uma trajetória de fluxo geral da entrada (32) para a saída (34). Cada

17/30 seção (40) pode incluir todos os canais contíguos e paralelos em qualquer ponto dado, ou uma seção (40) pode incluir trajetórias de fluxo paralelas em direções opostas entre si.

A camada interna (45) pode incluir um anel externo (48) para s unir de modo vedável as primeira e segunda chapas (42) e (44) juntas em torno de suas periferias externas para evitar o vazamento de refrigerante para fora das periferias externas do permutador de calor (12). Lingüetas de montagem com abertura (50) podem ser fornecidas em torno do anel externo (48) para a montagem do ío permutador de calor (12) na armação de suporte (14). As lingüetas (50) podem receber através das mesmas tirantes de união (100) (figura 3) que são montados na armação (14). Os espaçadores (22) podem ser fornecidos nos tirantes de união (100) entre pares adjacentes de permutadores de calor (12) e entre os permutadores is de calor (12) e a armação (14) para fixar um ou mais permutadores de calor (12) em posições selecionadas. O anel externo (48) pode estender-se em torno da porção de canal da camada interna (45) (isto é, as seções (40)), e também em torno das entradas (32) e saídas (34).

O termo de modo vedável” é utilizado para se referir a uma propriedade de um encaixe de três camadas (isto é, as duas chapas externas (42) e (44) e a camada interna (45)) que evita escapamento do meio de permuta de calor (por exemplo, refrigerante) do encaixe de três camadas quando em pressões elevadas, como pressões na faixa entre aproximadamente 340 kPa e aproximadamente 2070 kPa. Particularmente quando o meio é um refrigerante é importante unir as camadas de tal modo vedado de

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Μ ··« » · » »·· • · ♦ ♦ ♦ • · · * · ft • ♦ · · · » ♦ · · t « • · · · · *· modo a evitar preocupações ambientais sobre escapamento de refrigerante para fora do permutador de calor (12).

O permutador de calor (12) pode ter uma abertura de passagem de eixo (55) através do mesmo, que permite que o eixo de acionamento (16) que faz parte do sistema raspador (15) passe através do mesmo para conexão a raspadores (26) nos dois lados do permutador de calor (12). É considerado que para algumas modalidades, por exemplo, quando o permutador de calor é utilizado como um resfriador, então o permutador de calor (12) não ío necessita ter a abertura de passagem de eixo (55).

A camada interna (45) inclui um anel interno (46) que une de forma vedada as primeira e segunda chapas (42) e (44) juntas ao longo de suas periferias internas em torno da abertura de passagem (55), para evitar o vazamento de refrigerante para fora das is periferias internas do permutador de calor (12).

Cada um dos componentes de permutador de calor, incluindo as primeira e segunda chapas (42) e (44), os anéis interno e externo (46) e (48) e as seções (40), podem ser feitos de um material apropriado, como um material metálico.

A junção do anel externo (48), anel interno (46) e as porções de pé (51) às chapas externas (42) e (44) pode ser realizada por qualquer meio apropriado, como soldadura.

Uma trajetória de fluxo exemplar através do arranjo do tipo quebra-cabeça das seções (40) pode ser descrita como a seguir, com referência às figuras 1 e 1a: o refrigerante entra o permutador de calor (12) através da entrada mostrada em (32a) e se desloca ao longo da seção (40a) em direção ao anel interno (46). Após se deslocar através da seção (40a), uma porção do refrigerante é

19/30 dirigida da extremidade dos canais (53) na seção (40a) para dentro da seção (40b), mudando a direção e se deslocando ao longo do anel interno (46). Da seção (40b) o refrigerante flui para dentro da seção (40c), e através para dentro da seção (40d), onde o fluido muda a direção e flui para longe a partir do anel interno (46) por um breve período. O refrigerante flui da seção (40d) de volta para dentro da seção (40c) ao longo de um conjunto diferente de canais do que foram levados através da seção (40c) em direção à seção (40d). Da seção (40c), o refrigerante flui de volta para dentro da ίο seção (40b) e então de volta para dentro da seção (40a). Como pode ser visto pelas setas de fluxo (52), o refrigerante continua a passar através das seções (40) até atingir a saída mostrada em (34a). A trajetória de fluxo mostrada entre a entrada (32a) e (34a) se estende através de um quarto do permutador de calor (12) is mostrado na figura 1. Será observado que alguma porção do refrigerante que entra no permutador de calor (12) também flui para a saída mostrada em (34b) em outro quarto do permutador de calor (12). O refrigerante também flui em um padrão similar através da entrada mostrada em (32b), para cada uma das saídas (34a) e

2o (34b).

Será observado que pelo menos em algumas das seções (40), tal como a seção (40b), o refrigerante se desloca ao longo de alguns canais (53) em uma direção, e ao longo de outros canais na direção oposta.

Adicionalmente, será observado que, nas juntas entre pelo menos alguns pares de seções adjacentes, como a junta entre uma porção das seções (40d) e (40c), os canais (53) se encontram em ângulos agudos, de tal modo que o refrigerante flui de volta sobre si

20/30 mesmo até um certo ponto. Pela provisão de pelo menos algumas das juntas entre seções adjacentes pelo que os canais (53) se encontram em ângulos agudos, uma trajetória de fluxo em serpentina pode ser fornecida.

Será também observado que, em algumas outras juntas pelo menos alguns pares de seções adjacentes, como a junta entre as seções (40b) e (40c), os canais (53) se encontram em ângulos obtusos. Tais juntas podem ser fornecidas entre pares sucessivos de seções adjacentes (40) para permitir uma mudança de direção io relativamente gradual na trajetória de fluxo do refrigerante de uma direção para outra. Por exemplo, a trajetória de fluxo fornecida pelo permutador de calor (12) nas figuras 14 e 14a inclui somente juntas de ângulo obtuso entre pares adjacentes de seções (40). No permutador de calor (12) mostrado nas figuras 14 e 14a, a trajetória is de fluxo geral tem um formato que segue o formato genericamente anular do permutador de calor (12) e não se dobra sobre si mesmo. Pela provisão de pelo menos algumas juntas onde os canais (53) se encontram em ângulos obtusos em seções adjacentes (40), a queda de pressão incorrida na mudança geral em direção de fluxo é reduzida.

Pela provisão de duas entradas (32) e duas saídas (34), a distância total percorrida por cada quarto do refrigerante é limitada a um único quadrante do permutador de calor. Isto reduz a queda de pressão geral experimentada pelo fluxo total de refrigerante através do permutador de calor uma vez que a queda de pressão varia proporcionalmente com o comprimento de trajetória percorrido pelo refrigerante.

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Há trocas bem conhecidas na técnica ao aumentar o comprimento de trajetória do refrigerante. Por um lado, comprimentos de trajetória mais longos aumentam o tempo em que o refrigerante tem de remover calor do material que ele contata, tornando sua transferência de calor mais eficiente. Trajetórias mais curtas reduzem a pressão necessária para mover o refrigerante e conseqüentemente fazem com que o compressor ou o que estiver acionando o fluxo de refrigerante trabalhar menos. Muitos arranjos do tipo quebra-cabeça das seções (40) podem ser utilizados no ío permutador de calor (12). Verificou-se que os arranjos mostrados na figura 1 e figura 13 otimizam a troca entre comprimentos de trajetória mais curtos e mais longos para várias unidades de tamanho, enquanto fornece cobertura completa da área superficial da chapa.

is A camada interna (45) compreende uma porção de limite externa, que é composta do anel externo (48), uma porção de fluxo, que pode ser composta das seções (40) de metal em folha corrugado, e opcionalmente uma porção de limite interna que é composta do anel interno opcionaimente fornecido (46). A porção

0 de fluxo pode cobrir uma área que está entre aproximadamente 50% e aproximadamente 95% da área de camada interna (45), dependendo de certos fatores, como se o permutador de calor (12) tem ou não uma abertura de passagem de eixo (55) e tamanho geral do permutador de calor (12). Em algumas modalidades, a porção de fluxo pode cobrir entre aproximadamente 75% e aproximadamente 90% da área da camada interna (45), e preferivelmente pelo menos aproximadamente 85% da área da

22/30 >· *·♦· φ φ • φ φ φ φ • * ♦ >· · · camada interna (45), e mais preferivelmente pelo menos 88% da área da camada interna (45).

O sistema raspador (15) será descrito agora. Passando através dos permutadores de calor (12) que podem ser alinhados verticalmente em uma posição genericamente paralela encontra-se um eixo centrai (16), o qual pode ser sustentado no exterior da armação (14), por um par de mancais (18). O eixo (16) é acionado por um motor (103) através de uma caixa de engrenagem (102). Uma pluralidade de hastes rosqueadas (100) passa através das aberturas (101) nas lingüetas com abertura (50) que são montadas em suportes de sustentação (20). As hastes (100), suportes (20), e espaçadores (22), podem manter os permutadores de calor (12) em uma posição vertical como mostrado na figura 3, e são travados no lugar por porcas (24).

Entre o permutador de calor mais externo e a armação (14) é posicionado um dispositivo de raspagem externo (26), mostrado na figura 4, enquanto o dispositivo de raspagem interno (28) mostrado na figura 8 é posicionado entre dois permutadores de calor (12).

O refrigerante entra na máquina (10) através de uma pluralidade de conexões (30) (figura 3), e é então bombeado para dentro de cada permutador de calor (12) através das entradas (32) (figura 2). Após o refrigerante passar através do permutador de calor (12), sai então através das saídas (34) (figura 2) e de volta para fora através das conexões (30) (figura 3). Água doce, água salgada ou qualquer outro líquido a ser resfriado é bombeado para dentro da máquina (10) através do eixo (16), então pulverizado sobre a superfície dos permutadores de calor (12) a partir dos bocais (36). Para um dispositivo de raspagem (26) que raspa o

23/30 • ·« • ·' « · • ♦ · permutador de calor mais externo, bocais (36) são dispostos na seção traseira do raspador (26). Embora seja possível colocar bocais (36) em um mecanismo de raspagem (28) que raspa duas chapas simultaneamente, é preferível colocar os mesmos em um tubo de pulverização separado (92). Os dispositivos de raspagem (26), (28) são então girados pelo eixo (16), removendo a mistura de água-gelo da superfície dos permutadores de calor (12) e fazendo com que a mesma caia para dentro do capuz (38). Quando no capuz (38), a mistura de água-gelo é então bombeada para dentro ío do tanque de armazenagem (não mostrada), onde o gelo é separado e a água é bombeada de volta para dentro da máquina de gelo (10). Uma pluralidade de painéis de isolamento (60) é cavilhada à armação, criando um compartimento termicamente isolado.

is Com referência às figuras 4-10, modalidades dos dispositivos de raspagem são mostradas. A figura 4 mostra um dispositivo de raspagem externo (26) que compreende um tubo carregador (54) o qual é cavilhado ao eixo (16) pelo uso de chapa de base (56) (mostrada na figura 5). Soldada na extremidade do tubo carregador

0 (54) encontra-se a tela superior (62), mostrada na figura 6B, enquanto telas médias (64) (mostradas na figura 6C) são espaçadas uniformemente ao longo do tubo (54), e tela inferior (66) (figura 6D) é soldada na base do tubo (54), próximo ao eixo (16). Uma pluralidade de raspadores (58) estende-se ao longo do comprimento do tubo carregador (54), fixado às teias, por um eixo pivô (68), mostrado na figura 7, onde seu ressalto (70) fixa o mesmo no lugar. Os raspadores (58) são preferivelmente de plástico para produzir gelo em pasta, e metal para gelo em floco.

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Com referência às figuras 6A e 6B, apoiando na fenda (72) em cada tela encontra-se uma primeira barra (74), que tem uma segunda barra (76) soldada tanto à primeira barra (74) como à tela. Apoiando entre a primeira barra (74) e a segunda barra (76) está um amortecedor de borracha (78). Esse amortecedor de borracha (78) empurra o raspador (58) para longe da barra (74) e empurra o canto raspador (80) contra o permutador de calor de chapa plana, (12). O formato do raspador (58) permite que o mesmo seja simplesmente invertido quando o canto (80) se desgasta e utilizar um segundo canto, desse modo estendendo a vida do raspador. Ao longo do lado oposto do tubo carregador (54) a partir dos raspadores (58), encontra-se uma pluralidade de bocais (36). À medida que a água é bombeada para dentro do eixo (16), se desloca para cima através do interior do tubo carregador (54), e é pulverizada para fora dos bocais (36), à medida que o tubo (54) gira com o eixo.

A figura 8 mostra um dispositivo de raspagem interno (28), que é utilizado entre dois permutadores de calor de chapa plana (12). Há um carregador interno (82), o qual é soldado à chapa de base (56) (figura 5) e cavilhado ao eixo (16). Um carregador oco, adicional (84) desliza sobre o carregador interno (82), encerrando o mesmo. Uma cavilha removível (86) fixa o carregador oco (84) no carregador interno (82), e ao fazer isso, ao eixo (16). Uma pluralidade de telas (88) é soldada ao carregador oco (84). Há dois grupos de raspadores (58), que são fixados na tela (88) por dois eixos pivotados, separados (68) (mostrados na figura 7). Cada par de raspadores (58) ao longo do comprimento do carregador (84) é separado por um amortecedor (78). Uma barra (90) é soldada nas

25/30 telas (88) e fixa os amortecedores (78) no lugar. Os amortecedores (78) empurram os raspadores (58) para longe um do outro e em direção a suas respectivas chapas de permuta de calor (12). Esse desenho permite fácil manutenção dos dispositivos de raspagem internos. Em vez de remover os permutadores de calor de chapa plana (12), tudo que é necessário é remover a cavilha (86) e o carregador oco (84) pode ser deslizado para fora entre os permutadores de calor. Além disso, como o carregador (84) é menos do que metade do diâmetro do permutador de calor (12), a ío área de serviço necessária em torno da máquina de gelo é pequena.

Mostrado na figura 10, no lado oposto do eixo (16) a partir do carregador interno (82) está um tubo de pulverização (92) que é soldado a uma chapa de base (56) e cavilhado ao eixo (16). Ao is longo do comprimento do tubo de pulverização (92) está uma pluralidade de bocais (36). À medida que a água flui para dentro do eixo (16), flui através do tubo de pulverização (92), e para fora através dos bocais (36), pulverizando água nas superfícies do permutador de calor (12).

A figura 16 mostra uma modalidade alternativa da máquina de fazer gelo com as chapas situadas horizontalmente. Isto é vantajoso em situações onde a altura é limitada, por exemplo, a bordo de uma embarcação pesqueira. Com referência à figura 16, onde partes similares foram numeradas similarmente, a máquina de fazer gelo (210) compreende uma pluralidade de permutadores de calor de chapa plana (12) dentro de uma armação superior (209) sustentada por uma armação inferior (208). Passando através dos permutadores de calor (12) que são alinhados horizontalmente em

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I .··» * * **♦ • · • · « * ·* • * · · • · · · • · * ·· • · · · uma posição genericamente paralela está um eixo central (16), que é sustentado no exterior da armação superior (209) e sob o recipiente de coleta (208) por um par de alojamentos de mancai (18).

Entre a chapa de permuta de calor mais externa e a armação superior (209) é localizado um dispositivo de raspagem externo (201) , enquanto o dispositivo de raspagem interno (202) é localizado entre duas chapas de permuta de calor (12). O refrigerante entra na máquina (210) através de uma pluralidade de io conexões, e é então bombeado para dentro de cada permutador de calor (12). Água doce, água salgada ou qualquer outro líquido a ser congelado é bombeado para dentro da máquina (210) através do eixo (16), então pulverizado sobre a superfície dos permutadores de calor (12) a partir de bocais nos dispositivos de raspagem (201), is (202). Os dispositivos de raspagem (201), (202) são então girados pelo eixo (16), removendo a mistura de água-gelo da superfície dos permutadores de calor (12). O gelo é empurrado em uma direção para fora dirigida pela orientação dos dispositivos de raspagem (202) , (201) em direção ao exterior. Quando o gelo passa a borda mais externa da chapa (12), cai para dentro do recipiente (206). A figura 17 mostra uma vista superior do recipiente (206). No recipiente (206) está um dispositivo de varrer (203) fixado no eixo (16), que gira juntamente com o eixo (16), varrendo o gelo que caiu no recipiente (206). O recipiente tem uma seção perfurada (212). À medida que o varredor (203) passa pela seção perfurada (212), o gelo cai através da seção perfura (212) e aterrissa no coletor (205). Gelo é então bombeado para fora da máquina de gelo através da saída (204) para dentro do tanque de armazenagem (não

27/30 mostrado), onde o gelo é separado, e a água é bombeada de volta para dentro da máquina de gelo (210). Canos chanfrados (207) asseguram que quando o gelo cai no recipiente (206), desliza para baixo para dentro da seção do recipiente (206) atingida pelo varredor (203).

Dispositivos de raspagem (201), (202) são mostrados na figura 18 e compreendem um carregador com uma pluralidade de raspadores (220). Cada raspador (220) tem um suporte (223) com uma seção superior (226), uma seção traseira (224), e uma seção ío frontal (225), e duas seções laterais (222) para reter um elemento de raspagem (221). Um amortecedor compressível (230) mantém pressão para fora no elemento de raspar (221) mantendo o mesmo em contato com a chapa de permuta de calor (12).

Raspadores (220) são espaçados o longo do carregador de tal is modo que raspadores sucessivos (220) são separados aproximadamente pela largura de um único raspador (220). Raspadores (220) em lados opostos do eixo são alinhados ao longo do carregador de tal modo que uma trajetória circular traçada por qualquer raspador (220) passaria através dos raspadores no lado oposto. Elementos de raspar (221) têm bordas de raspar (229) que são inclinadas para fora de modo a empurrar o gelo em direção, e finalmente sobre a borda da chapa (12). Elementos de raspar sucessivos podem ser inclinados cada vez mais para fora de tal modo que aqueles próximo ao eixo sejam inclinados mais próximos a paralelo â direção do comprimento do carregador, e aqueles próximos à borda da chapa (12) são alinhados mais próximos a perpendicular à direção do comprimento do carregador. Os elementos de raspar inclinados de forma diferente não são

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da essenciais para o desenho. O pino (227) é utilizado para conectar o elemento de raspar ao suporte (223), enquanto um parafuso fixado na rosca (228) mantém o pino (227) no lugar.

No caso de um dispositivo de raspar externo (201) que raspa 5 o lado mais externo de uma chapa externa (12), os raspadores (220) seriam soldados em um carregador caviihado no eixo. Os dispositivos de raspar internos (202), que são situados entre duas chapas e raspam os lados daquelas chapas simultaneamente, têm os raspadores (220) soldados em um carregador oco, o qual é ίο então deslizado sobre um carregador interno (82) que é caviihado no eixo. Bocais (não mostrados) são orientados nas chapas (12) a partir do carregador a fim de pulverizar o líquido a ser congelado.

Nas figuras, a camada interna é mostrada como sendo composta de uma pluralidade de seções, que se encaixam juntas is em um modo semelhante a quebra-cabeça. Cada seção é descrita como incluindo uma pluralidade de porções de parede e porções de pé, definindo uma pluralidade de canais de fluxo todos os quais são integralmente unidos como parte daquela seção. É alternativamente possível que cada porção de parede (47) seja uma peça individual, que tenha uma porção de pé (51) integralmente conectada à mesma ao longo de uma ou ambas as bordas longitudinais (49). Em outras palavras, é opcionalmente possível para cada porção de parede com sua uma ou duas porções de pé associadas (51) ser uma peça individual que é individualmente conectada às chapas externas.

Nas figuras, a máquina de fazer gelo inclui raspadores para raspar os dois lados de cada permutador de calor. É alternativamente possível que um ou mais permutadores de calor ··« *· ·♦·· » · ·# ·· ♦*·* ·!·«·» 4» · · · ♦ 4 *

29/30 :··’ :.L^:·* ^: J/T-J tenham somente um único raspador para raspar um lado do mesmo.

Nas figuras, a máquina de fazer gelo foi mostrada como incluindo uma pluralidade de permutadores de calor (12). É alternativamente possível que qualquer uma das máquinas de fazer gelo inclua um único permutador de calor (12). Em tal alternativa, a máquina pode incluir um raspador externo (26) em uma ou ambas as superfícies externas, entretanto, será entendido que o raspador interno (28) não seria incluído.

ίο A máquina de fazer gelo (10) foi descrita como fornecendo líquido a ser congelado via uma fonte de líquido através do sistema de fornecimento de líquido (17) a ser ejetado dos bocais (36). É alternativamente possível fornecer o líquido a ser congelado em outro modo. Por exemplo, com referência à figura 22, um is alojamento vedado (97) pode ser fornecido que define uma câmara interna (99), na qual são posicionados os permutadores de calor (12) e os raspadores (26) e (28). Líquido a ser congelado pode ser introduzido na câmara (99) através de uma entrada de câmara (não mostrada) que pode ser posicionada em qualquer lugar apropriado, como em uma parede lateral do alojamento (97). A câmara (99) pode ser substancialmente enchida com o líquido a ser congelado. Desse modo, os permutadores de calor (12) são submersos no líquido a ser congelado. À medida que gelo se forma nos permutadores de calor (12), os raspadores (26) e (28) raspam o gelo. O gelo pode ser coletado por qualquer meio apropriado, como pela coleta do mesmo em um conduto apropriado conectado no topo da câmara (99).

*· · * · · · · · * · · · · · · * · * · ·

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Com referência à figura 22a, o alojamento vedado (97) pode ser genericamente de formato cilíndrico, e pode ser compreendido de uma ou duas folhas (301) de material plano, preferivelmente isolado curvo em um formato cilíndrico e vedado em suas bordas. A câmara (99) é vedada em suas extremidades por dois painéis extremos preferivelmente isolados (302) (figura 22). Alternativamente, o alojamento vedado pode ser de formato genericamente retangular.

O alojamento (97) veda em torno do eixo giratório (16) que passa através do mesmo para evitar vazamento do líquido a ser congelado. Essa vedação pode ser realizada por qualquer meio apropriado, como por uma pluralidade de anéis de gaxeta.

Configurações alternativas da máquina (10) são possíveis. Quando configurado como um resfriador, que resfria porém não congela o líquido, o sistema raspador (15) não é necessário. O líquido pode ser colocado em contato com os permutadores de calor (12) pelo bombeamento do líquido para dentro e para fora da câmara (99). A taxa de bombeamento determina o grau no qual o líquido é resfriado pelos permutadores de calor (12).

Embora a descrição acima constitua modalidades da presente invenção, será apreciado que a presente invenção é suscetível à modificação e alteração sem se afastar do significado justo das reivindicações em anexo.

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Claims

REIVINDICAÇÕES

1. Permutador de calor para uso no resfriamento de líquidos, compreendendo:

pelo menos uma entrada de fluido;

pelo menos uma saída de fluido;

pelo menos duas placas externas compreendendo uma primeira placa externa e uma segunda placa externa, tendo a primeira placa externa e a segunda placa externa uma superfície interna e uma superfície externa;

e uma camada interna encaixada de forma estanque entre as placas externas, incluindo uma porção de contorno externa e uma porção de fluxo, caracterizado por a porção limite externa que circunda a porção de fluxo entre as placas externas, proporcionar uma periferia exterior vedada; a porção de fluxo compreendendo uma pluralidade de seções de camada, cada seção de camada compreendendo uma pluralidade de curvas, cada curva tendo uma porção de pé coplanar para as placas externas para unir de forma selada a camada interna às placas externas, e cada curva tendo ainda uma porção de parede estendendo-se entre as placas e integralmente unida à porção de pé, e para cada seção, pelo menos uma série de canais de fluxo adjacentes é proporcionada pelas superfícies internas das placas externas, e pelas porções de pé e pelas porções de parede da pluralidade de curvas, as porções de parede da pluralidade de curvas proporcionando barreiras entre os canais de fluxo da pelo menos uma série de canais de fluxo adjacentes; e a porção de fluxo compreendendo uma pluralidade de trajetórias de fluxo contínuo estendendo-se entre pelo menos uma entrada de

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2/6 fluido e pelo menos uma saída de fluido para direcionar um fluido através da pluralidade de seções de camada, e para cada seção de uma pluralidade de seções de camada, cada canal de pelo menos uma série de canais de fluxo adjacentes para essa seção faz parte de uma trajetória de fluxo contínuo associado a pelo menos uma entrada de fluido e a pelo menos uma saída de fluido; e a pluralidade de seções de camada é unida em uma disposição de tipo quebra-cabeça, de tal modo que cada seção de uma pluralidade de seções tem pelo menos uma seção adjacente na pluralidade de seções e cada canal de pelo menos uma série de canais adjacentes dessa seção é alinhado, em um ângulo diferente de zero, com um canal correspondente de pelo menos uma série de canais adjacentes da pelo menos uma seção adjacente, de modo que cada par resultante de canais alinhados define pelo menos parte de uma trajetória de fluxo contínuo na pluralidade de canais de fluxos contínuos.

2. Permutador de calor, conforme reivindicado na reivindicação 1, caracterizado por cada trajetória de fluxo contínuo de uma pluralidade de trajetória de fluxo contínuo compreender sequência de canais sucessivos em sequência de seções sucessivas que se prolonga da entrada até a saída para duas trajetórias de fluxos contínuos em uma pluralidade de trajetória de fluxo contínuo compreendendo diferentes sequências de canais sucessivos na mesma sequência de seções sucessivas, uma primeira trajetória de fluxo contínuo das duas trajetórias de fluxos contínuos compreende um canal de fluxo em uma seção da sequência de seções sucessivas e um canal de fluxo em outra seção da sequência de seções sucessivas, uma segunda trajetória de fluxo contínuo das

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3/6 duas trajetórias de fluxo contínuo compreendendo um canal de fluxo mais curto em uma seção da sequência de seções sucessivas e um canal de fluxo mais longo na outra seção da sequência de seções sucessivas, sendo o canal de fluxo mais curto mais curto do que o canal de fluxo de uma seção da primeira trajetória de fluxo contínuo, e o canal de fluxo mais longo sendo maior em comprimento do que o canal de fluxo da outra seção da primeira trajetória de fluxo contínuo.

3. Permutador de calor, conforme reivindicado nas reivindicações 1 ou 2, caracterizado por a pluralidade de seções compreenderem um conjunto de seções exteriores, cada seção no conjunto de seções exteriores tendo um lado prolongado que delimita a porção limite externa, o conjunto de seções exteriores compreendendo pelo menos oito seções exteriores, de preferência pelo menos doze seções exteriores, para proporcionar arrefecimento uniforme a pelo menos uma das duas placas externas.
4. Permutador de calor, conforme reivindicado na reivindicação 3, caracterizado por o conjunto de seções exteriores compreende pelo menos seis seções exteriores, de preferência pelo menos dez seções exteriores, definindo pelo menos seis canais de fluxo, de modo que pelo menos seis seções externas define um único canal de fluxo externo que se estende ao lado de um setor adjacente da porção limite externa.
5. Permutador de calor, conforme reivindicado em qualquer uma das reivindicações de 1 a 4, caracterizado por a pluralidade de trajetórias de fluxo contínuo ser igual em comprimento e estar configurada para proporcionar arrefecimento uniforme às placas exteriores.

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6. Permutador de calor, conforme reivindicado em qualquer uma das reivindicações de 1 a 5, caracterizado por as seções de camada de uma pluralidade de seções de camada serem feitas de chapa de metal corrugado.
7. Permutador de calor, conforme reivindicado em qualquer uma das reivindicações de 1 a 6, caracterizado por a pluralidade de trajetórias de fluxo contínuo ocupar um espaço cilíndrico.
8. Permutador de calor, conforme reivindicado em qualquer uma das reivindicações de 1 a 7, caracterizado por a porção de fluxo ser adjacente a pelo menos uma placa externa dentro de uma área de uma parte circular da superfície interna de pelo menos uma placa externa, e pelo menos 75% a 95% da área da porção circular da superfície interna de pelo menos uma placa externa ser adjacente à porção de fluxo.
9. Permutador de calor, conforme reivindicado em qualquer uma das reivindicações de 1 a 8, caracterizado por a camada interna ser selada para suportar uma pressão de 31 kgf/cm² (450 psi).
10. Permutador de calor, conforme reivindicado em qualquer uma das reivindicações de 1 a 9, caracterizado por cada canal de fluxo ter uma largura de canal, cada porção de parede de camada interna ter uma espessura de porção de parede e a relação entre a espessura de porção de parede e a largura de canal ser inferior a 1:8.
11. Permutador de calor, conforme reivindicado na reivindicação 10, caracterizado por a razão entre a espessura da porção da parede e a largura do canal estar entre 1:18 e 1:25.

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12. Permutador de calor, conforme reivindicado em qualquer uma das reivindicações de 1 a 11, caracterizado por a espessura das placas externas não ser mais do que 3 mm (0,12”).
13. Permutador de calor, conforme reivindicado nas reivindicações 10 ou 11, caracterizado por a espessura da porção da parede ser de 0,20 mm (0,008”).
14. Permutador de calor, conforme reivindicado em qualquer uma das reivindicações de 1 a 13, caracterizado por a camada interna compreender uma porção de contorno interna para proporcionar uma periferia interior vedada, e a pluralidade de seções de camada rodear a porção de limite interior.
15. Permutador de calor, conforme reivindicado em qualquer uma das reivindicações de 1 a 14, caracterizado por pelo menos uma série de canais de escoamento adjacentes de pelo menos uma seção de camada de uma pluralidade de seções de camada estar alinhada com pelo menos uma série de canais de escoamento de pelo menos duas seções adjacentes da pluralidade de seções de material
16. Permutador de calor, conforme reivindicado em qualquer uma das reivindicações de 1 a 15, caracterizado por diferentes trajetórias de fluxo contínuo de uma pluralidade de trajetórias de fluxo contínuo dentro de uma ou mais seções de camada de uma pluralidade de seções de camada direcionar o fluido em direções opostas.
17. Permutador de calor, conforme reivindicado em qualquer uma das reivindicações de 1 a 16, caracterizado por pelo menos em uma trajetória de fluxo contínuo de uma pluralidade de trajetórias de fluxo contínuo, os canais de fluxo em pelo menos um par resultante

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6/6 de canais de fluxo alinhados definindo pelo menos parte da trajetória de fluxo contínuo estão alinhados em um ângulo obtuso.
18. Permutador de calor, conforme reivindicado em qualquer uma das reivindicações de 1 a 17, caracterizado por pelo menos em uma trajetória de fluxo contínuo de uma pluralidade de trajetórias de fluxo contínuo, os canais de fluxo em pelo menos um par resultante de canais de fluxo alinhados definindo pelo menos parte da trajetória de fluxo contínuo estão alinhados em um ângulo de 90 graus ou menos.
19. Permutador de calor, conforme reivindicado em qualquer uma das reivindicações de 1 a 18, caracterizado por as seções de camada consistem em curvas que são conformadas de modo que as porções de parede sao a 90 graus em relação às porções de pé.
20. Permutador de calor, conforme qualquer uma das reivindicações de 1 a 19, caracterizado por incluir meios de raspagem para remover quaisquer cristais de gelo que se formam na superfície de arrefecimento.
21. Permutador de calor, conforme reivindicado na reivindicação 20, caracterizado por os meios de raspagem fazerem parte do sistema de raspagem que inclui um veio que passa perpendicularmente através do centro das placas externas; um transportador ligado ao veio que se estende paralelamente superfies exteriores das placas exteriores; uma pluralidade de raspadores posicionados ao longo do comprimento do transportador; e meios para manter os raspadores em contacto com as placas externas.

Petição 870180037726, de 07/05/2018, pág. 25/25 * · · * · · * ♦ · · »··«« * ··· · ι/2ΐ : .:. : ·..· ..··..·

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