ES1059250U - Intercambiador de calor mejorado. - Google Patents
Intercambiador de calor mejorado.Info
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Abstract
1. Un intercambiador de calor (1) de gas - líquido bitérmico que comprende: - una pluralidad de primeros conductos (2) tubulares para la circulación de un primer líquido portador de calor; - una pluralidad de segundos conductos (3) tubulares para la circulación de un segundo líquido portador de calor, estando montados dichos segundos conductos (3) tubulares dentro de los primeros conductos (2) tubulares; - al menos un acoplo (13) de entrada y al menos un acoplo (15) de salida del segundo líquido portador de calor asociados con un extremo (12, 14) libre de un primero (3a) y de un segundo (3b) conductos tubulares de dicha pluralidad de segundos conductos (3) tubulares, caracterizado porque dichos acoplos de entrada (13) y de salida (15) del segundo líquido portador de calor están formados integralmente en dichos extremos (12, 14) libres de dichos primero (3a) y segundo (3b) conductos tubulares de la pluralidad de segundos conductos (3) tubulares.
Description
Intercambiador de calor mejorado.
La presente invención se refiere a un
intercambiador de calor. En particular, la invención se refiere a
un intercambiador de calor de gas - líquido bitérmico, que tiene un
uso preferido aunque no exclusivo como intercambiador de calor de
gas - agua bitérmico en aparatos calentadores de agua diseñados
tanto para uso doméstico como para uso en bloques de edificios.
En el marco de la presente descripción y de las
reivindicaciones adjuntas, el término: intercambiador de calor de
gas - líquido bitérmico, se usa para indicar un intercambiador de
calor que permite un intercambio de calor a realizar entre un gas
que fluye fuera del intercambiador, un primer líquido portador de
calor en relación de intercambio de calor con dicho gas y un
segundo líquido portador de calor en relación de intercambio de
calor con el gas y/o con el primer líquido portador de calor. En
particular, en caso de uso en aparatos calentadores de agua, el
primer líquido portador de calor generalmente consta de agua para
calefacción de habitaciones o agua primaria, mientras que el
segundo líquido portador de calor generalmente consta de agua para
sanitarios.
En el marco de la presente descripción y de las
reivindicaciones adjuntas, el término: líquido portador de calor,
se usa para indicar cualquier líquido capaz de recibir/emitir calor
de/a fuentes de calor externas a puntos de diferente calor de un
sistema en el que circula dicho fluido.
La finalidad de la presente invención es proveer
un intercambiador de calor de gas - líquido bitérmico, en
particular un intercambiador de calor gas - líquido bítérmico para
un aparato calentador de agua, que es de fabricación
constructivamente más simple y menos onerosa en comparación con los
intercambiadores de calor conocidos de igual potencia.
Por consiguiente, la presente invención se
refiere a un intercambiador de calor de gas - líquido bitérmico que
comprende:
- una pluralidad de primeros conductos tubulares
para la circulación de un primer líquido portador de calor;
- una segunda pluralidad de conductos tubulares
para la circulación de un segundo líquido portador de calor,
estando montados dichos segundos conductos tubulares dentro de los
primeros conductos tubulares;
- al menos un acoplo de entrada y al menos un
acoplo de salida del segundo líquido portador de calor están
asociados con un extremo libre de un primero y un segundo conductos
tubulares de dicha segunda pluralidad de conductos,
caracterizado porque dichos acoplos de entrada y
de salida del segundo líquido portador de calor están formados
integralmente en dicho extremo libre de dichos primeros y segundos
conductos tubulares de la segunda pluralidad de segundos conductos
tubulares.
Esta solución permite ventajosamente obtener un
intercambiador de calor bitérmico que es constructivamente más
simple que los intercambiadores conocidos de igual potencia y
dimensiones en general.
Gracias al hecho de que los acoplos de entrada y
de salida del segundo liquido portador de calor están formados
integralmente, es posible, de hecho, evitar ventajosamente el uso
de acoplos soldados que hacen más complejas las operaciones de
fabricación del intercambiador de calor.
Esta complicación operativa es especialmente
notable cuando los acoplos están hechos de un material estructural
diferente del que constituye los segundos conductos tubulares, como
ocurre actualmente en la inmensa mayoría de casos esencialmente por
razones de costes. De hecho, los fabricantes de este tipo de
intercambiadores de calor adoptan normalmente conductos tubulares
hechos de cobre y acoplos hechos de una aleación de latón, un
material estructural que es mucho menos costoso que el anterior, aún
siendo, sin embargo, mecánicamente factible de la manera
deseada.
En este caso, además de los problemas
relacionados con la soldadura entre materiales diferentes, puede
haber problemas en la etapa de soldadura autógena a la que se debe
someter el intercambiador posteriormente, dado que los componentes
de la aleación de soldadura usados para soldar los acoplos se
pueden precipitar en el horno de soldadura autógena, dañándola o
disminuyendo su rendimiento.
El uso de acoplos de aleación de latón también
puede afectar negativamente al equilibrio de la atmósfera
controlada del horno de soldadura autógena después de la
vaporización parcial del cinc (uno de los componentes de la
aleación) que puede tener una influencia negativa en la calidad de
las soldaduras obtenidas.
Por el contrario, la provisión de acoplos
formados integralmente permite, ventajosamente, no solo evitar los
problemas de fabricación mencionados anteriormente, sino que
también se reduzca sustancialmente a cero la probabilidad de
pérdidas o de rotura que pueden ocurrir en las zonas más débiles
estructuralmente, como por ejemplo, en los cordones de
soldadura.
La construcción de un intercambiador de calor
bitérmico de acuerdo con la presente invención permite también una
simplificación ventajosa del procedimiento de fabricación del mismo
intercambiador, ya que se pueden evitar las etapas de soldadura de
los acoplos exteriores y de las pruebas de estanqueidad
posteriores.
Por consiguiente, es evidente que la presente
invención no solo provee un intercambiador de calor bitérmico que
es constructivamente más simple, sino que también permite obtener
una reducción de costes ventajosa en su fabricación.
En la descripción detallada que se sigue a
continuación, hecha con fines indicativos y no limitativos, se
harán más evidentes las características y ventajas de un
intercambiador de calor bitérmico de acuerdo con la presente
invención. En dicha descripción se hace referencia a los dibujos
adjuntos, en los que:
- La figura 1 es una vista parcial en perspectiva
de una realización preferida seccionada de un intercambiador de
calor bitérmico de acuerdo con la presente invención;
- La figura 2 es una vista de una sección
longitudinal del intercambiador de la figura 1;
- La figura 3 es una vista frontal del
intercambiador de la figura 1 de acuerdo con la dirección de la
flecha A de la figura 2;
- La figura 4 es una vista de una sección
longitudinal de una realización alternativa del intercambiador de
la figura 1;
- La figura 5 es una vista frontal del
intercambiador de la figura 4 de acuerdo con la dirección de la
flecha A de la figura 4.
En dichas figuras se indica generalmente con el
numeral 1 un intercambiador de calor de gas - líquido bitérmico de
acuerdo con una realización preferida de la presente invención.
El intercambiador 1 es, concretamente, un
intercambiador de calor de gas - agua bitérmico para un aparato
calentador de agua adecuado como calentador de agua y calefacción
de habitaciones, simultáneamente, o de agua principal y agua
sanitaria, convencional "per se" y no representado.
El intercambiador 1 comprende (figura 1) una
pluralidad de primeros conductos 2 tubulares, prácticamente
rectilíneos y paralelos entre sí, dentro de los cuales están
montados una pluralidad respectiva de segundos conductos 3
tubulares. Por consiguiente, entre cada conducto 2 tubular (externo)
y el correspondiente conducto 3 tubular (interno) está definido al
menos un espacio 4 hueco para la circulación de agua de calefacción
de habitaciones, mientras que el agua sanitaria circula dentro de
los conductos 3 tubulares.
En la realización preferida ilustrada, los
conductos 2 tubulares están asociados, preferiblemente por las
partes opuestas axialmente, con los respectivos colectores 5, 6 del
agua principal, que están en comunicación fluida con los espacios 4
huecos.
De esta manera, los espacios 4 huecos y los
colectores 5 y 6 definen un primer circuito de líquido en el
intercambiador 1 concebido para la circulación del agua principal,
mientras que los conductos 3 tubulares definen un segundo circuito
de líquido concebido para la circulación del agua sanitaria.
Un acoplo 13 de entrada y un acoplo 15 de salida
del agua sanitaria están formados integralmente en los extremos 12,
14 libres de un primero y un segundo conductos tubulares de la
pluralidad de conductos 3 tubulares, indicados en las figuras con
los numerales de referencia 3a y 3b.
Preferiblemente, los conductos 3a y 3b están
situados en lados opuestos lateralmente de la pluralidad de
conductos 3 tubulares (véase la figura 1).
Preferiblemente, los acoplos 13, 15 están
formados integralmente en una posición exterior axialmente respecto
de los colectores 5, 6.
Cada uno de los colectores 5, 6 comprende una
pared 9 posterior y una pared 10 anterior, preferiblemente
prácticamente planas y paralelas entre sí.
Sobre las paredes 9 posteriores está formada una
pluralidad de aberturas 91 adaptadas para recibir los extremos
opuestos axialmente de los conductos 2 tubulares. Sobre las paredes
10 anteriores está formada una pluralidad de aberturas 101
correspondiente adaptadas para recibir los extremos opuestos
axialmente de los conductos 3 tubulares, que se extienden dentro de
los colectores 5, 6 hasta que, prácticamente, asoman fuera de las
paredes 10 anteriores por dichas aberturas 101, como se puede ver
más claramente en las figuras 4 y 6.
Esto permite tanto formar integralmente los
acoplos 13, 15, tal como se describió anteriormente, como facilitar
las conexiones entre los conductos 3 tubulares, ilustrados más
claramente a continuación.
Sobre la pared 10 anterior del colector están
formados también elementos de acoplamiento (no se muestran)
adecuados entre el intercambiador 1 y un circuito externo (no se
muestra) de agua principal.
Preferiblemente, los conductos 2 tubulares están
conectados en serie entre sí, al menos parcialmente.
Preferiblemente, los conductos 3 tubulares están
también conectados en serie entre sí; aún más preferiblemente, los
conductos 3 tubulares están conectados entre sí para definir un
circuito de forma espiral prácticamente, que se extiende entre el
acoplo 13 de entrada y el acoplo 15 de salida del agua sanitaria.
Dicho circuito se obtiene asociando una pluralidad de acoplos 11 en
forma de "U" con pares de extremos libres de los conductor 3
tubulares en las aberturas 101 formadas en las paredes 10
anteriores de los colectores 5, 6.
Preferiblemente, los conductos 3 tubulares están
montados coaxialmente dentro de los conductos 2 tubulares para
obtener una distribución óptima del flujo del agua principal en el
espacio 4 hueco.
Preferiblemente, la sección transversal de los
conductos 3 tubulares varía axialmente, siendo preferiblemente
prácticamente lanceolada en los conductos 2 tubulares,
preferiblemente prácticamente elíptica en los colectores 5, 6 y en
las aberturas 101 y preferiblemente prácticamente circular en los
acoplos 13, 15.
Por el contrario, la sección de los conductos 2
tubulares es preferiblemente constante, aún más preferiblemente,
prácticamente elíptica.
Preferiblemente, el intercambiador 1 comprende
también una pluralidad de aletas 7 de intercambio de calor
(mostradas solo parcialmente en la figura 1) asociadas externamente
con los conductos 2 tubulares, por ejemplo por medio de soldadura
autógena. Dichas aletas 7 de intercambio de calor son,
preferiblemente, paralelas y separadas regularmente; están
empaquetadas entre los colectores 5, 6 y forman, junto con los
conductos 2 y 3 tubulares, un haz de tubos atetados indicados
generalmente con el numeral 8.
Preferiblemente, los conductos 2 tubulares, los
conductos 3 tubulares y, por consiguiente, los acoplos 13, 15, las
aletas 7 y los colectores 5, 6 son de un metal adecuado que tenga
buenas propiedades de conducción del calor, por ejemplo, cobre.
Los acoplos 13, 15, formados integralmente con
los conductos tubulares 3a y 3b, se pueden obtener por medio de un
procedimiento de deformación plástica de los extremos libres 12, 14
de dichos conductos, conocido per se y no descrito en
detalle en el presente documento.
Preferiblemente, la formación de los acoplos 13,
15 se lleva a cabo después de que el intercambiador 1 haya sido
ensamblado completamente y sometido a soldadura autógena, con el
fin de evitar la posible deformación que los acoplos 13, 15 podrían
experimentar en el horno de soldadura autógena.
Cuando los acoplos 13, 15 están formados,
preferiblemente ya están configurados para adaptarse a los
elementos de acoplamiento del aparato calentador de agua para los
que está diseñado el intercambiador 1, para lograr una flexibilidad
de uso ventajosa del intercambiador 1.
De acuerdo con una primera realización preferida,
los acoplos 13, 15 pueden ser prácticamente rectilíneos como se
ilustra en las figuras 1, 2 y 3.
En una realización preferida alternativa, los
acoplos 13, 15 pueden comprender al menos una parte 16
prácticamente en forma de codo como se ilustra en las figuras 4 y
5.
En particular, es posible contemplar los acoplos
13, 15 con un codo de alrededor de 90°, siempre que el acoplamiento
con el aparato calentador de agua lo requiera.
Evidentemente, los expertos en la técnica pueden
introducir otras modificaciones y variantes en la invención
descrita anteriormente, con el fin de satisfacer exigencias de las
aplicaciones específicas y contingentes, estando comprendidas
dichas modificaciones y variantes en cualquier caso dentro del
alcance de protección definido en las reivindicaciones adjuntas.
Claims (12)
1. Un intercambiador de calor (1) de gas -
líquido bitérmico que comprende:
- -
- una pluralidad de primeros conductos (2) tubulares para la circulación de un primer líquido portador de calor;
- -
- una pluralidad de segundos conductos (3) tubulares para la circulación de un segundo líquido portador de calor, estando montados dichos segundos conductos (3) tubulares dentro de los primeros conductos (2) tubulares;
- -
- al menos un acoplo (13) de entrada y al menos un acoplo (15) de salida del segundo líquido portador de calor asociados con un extremo (12, 14) libre de un primero (3a) y de un segundo (3b) conductos tubulares de dicha pluralidad de segundos conductos (3) tubulares,
caracterizado porque dichos acoplos de
entrada (13) y de salida (15) del segundo líquido portador de calor
están formados integralmente en dichos extremos (12, 14) libres de
dichos primero (3a) y segundo (3b) conductos tubulares de la
pluralidad de segundos conductos (3)
tubulares.
2. El intercambiador (1) de calor de gas -
líquido bitérmico de acuerdo con la reivindicación 1,
caracterizado porque dichos primeros conductos (2) tubulares
están asociados en las partes opuestas axialmente con los
correspondientes colectores (5, 6) del primer líquido portador de
calor.
3. El intercambiador (1) de calor de gas -
líquido bitérmico de acuerdo con la reivindicación 2,
caracterizado porque dichos al menos un acoplo (13) de
entrada y un acoplo (15) de salida del segundo líquido portador de
calor están formados integralmente en una posición exterior
axialmente respecto de dichos colectores (5, 6).
4. El intercambiador (1) de calor de gas -
líquido bitérmico de acuerdo con la reivindicación 1,
caracterizado porque d ichos primeros conductos (2)
tubulares están conectados en serie entre sí, al menos
parcialmente.
5. El intercambiador (1) de calor de gas -
líquido bitérmico de acuerdo con la reivindicación 1,
caracterizado porque dichos segundos conductos (3)
tubulares, están conectados en serie entre sí, al menos
parcialmente.
6. El intercambiador (1) de calor de gas -
líquido bitérmico de acuerdo con la reivindicación 5,
caracterizado porque dichos segundos conductos (3) tubulares
están conectados entre sí para definir un circuito de forma espiral
sustancialmente.
7. El intercambiador (1) de calor de gas -
líquido bitérmico de acuerdo con la reivindicación 1,
caracterizado porque dichos segundos conductos (3) tubulares
están montados coaxialmente dentro de dichos primeros conductos (2)
tubulares.
8. El intercambiador (1) de calor de gas -
líquido bitérmico de acuerdo con la reivindicación 1,
caracterizado porque comprende además una pluralidad de
aletas (7) de intercambio de calor asociadas externamente con
dichos primeros conductos (2) tubulares.
9. El intercambiador (1) de calor de gas -
líquido bitérmico de acuerdo con las reivindicaciones 2 y 8,
caracterizado porque los primeros conductos (2) tubulares,
los segundos conductos (3) tubulares, las aletas (7) de intercambio
de calor y los colectores (5, 6) están fabricados de cobre.
10. El intercambiador (1) de calor de gas -
líquido bitérmico de acuerdo con la reivindicación 1,
caracterizado porque dichos al menos un acoplo (13) de
entrada y al menos un acoplo (15) de salida del segundo líquido
portador de calor son sustancialmente rectilíneos.
11. El intercambiador (1) de calor de gas -
líquido bitérmico de acuerdo con la reivindicación 1,
caracterizado porque dichos al menos un acoplo (13) de
entrada y al menos un acoplo (15) de salida del segundo líquido
portador de calor comprenden al menos una parte (16) sustancialmente
en forma de codo.
12. Un aparato calentador de agua
caracterizado porque comprende un intercambiador (1) de
calor de gas - líquido bitérmico de acuerdo con una cualquiera de
las reivindicaciones precedentes.
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