ES2202223T3 - Deflector para un colector intercambiador de calor procedimiento para su montaje. - Google Patents
Deflector para un colector intercambiador de calor procedimiento para su montaje.Info
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Abstract
Deflector de intercambiador de calor (14) que comprende un primer elemento y un segundo elemento que poseen secciones planas (32) que definen unos bordes del primer y el segundo elemento, estando conectadas las secciones planas (32) entre sí con el fin de conformar una región de conexión (26) entre el primer y el segundo elemento. La región de conexión (26) es deformable para permitir que las secciones planas (32) se puedan plegar una sobre la otra a fin de encontrarse paralelas cuando la región de conexión (26) esté suficientemente plegada. Cada uno de los elementos primero y segundo comprende además: una primera región semicircular (40) formada aproximadamente por la mitad de su sección plana (32), definiendo la primera región semicircular (40) un primer borde semicircular que tiene un primer radio y estando en contacto los primeros bordes semicirculares del primer y segundo elemento en la región de conexión (26); una segunda región semicircular (42) formada al menos parcialmente por el resto de su sección plana (32), definiendo la segunda región semicircular (42) un segundo borde semicircular que tiene un segundo radio que es mayor que el primer radio y estando opuestos los segundos bordes semicirculares del primer y segundo elemento con respecto a la región de conexión (26); bordes radiales (46) que conectan el primer borde semicircular con el segundo borde semicircular y una pestaña (30) que se proyecta prácticamente en perpendicular a la sección plana (32), colocada en posición opuesta a la región de conexión (26) de modo que la sección plana (32) quede entre la pestaña y la región de conexión (26), que se caracteriza porque la pestaña (30) se extiende formando una circunferencia más allá del borde radial (46).
Description
Deflector para un colector de un intercambiador
de calor y procedimiento para su montaje.
La presente invención se refiere en general a los
métodos de construcción y ensamblaje de intercambiadores de calor.
Más concretamente esta invención se refiere a un deflector y al
método para crear al menos dos circuitos de fluido aislados en el
interior de un intercambiador de calor.
Los deflectores se utilizan en diferentes
aplicaciones para bloquear y dirigir el flujo de los fluidos y los
gases a través de elementos tubulares, tales como un colector de un
intercambiador de calor. Los intercambiadores de calor incluyen
típicamente conducciones conectadas entre una pareja de deflectores.
Para incrementar la eficiencia de la transferencia de calor, el
flujo de un fluido (gaseoso o líquido) para transferencia de calor
a través de las conducciones a menudo se controla colocando
deflectores en determinados puntos dentro de los colectores para
crear regiones de flujo separadas y paralelas dentro del
intercambiador de calor dirigiendo convenientemente el fluido a
través de las conducciones.
El estado de la técnica sugiere diferentes
diseños y métodos de deflectores para la instalación de éstos en el
interior de los colectores de los intercambiadores de calor. Un
ejemplo pueden ser los deflectores en forma de taza que se instalan
en el interior de la conducción de un colector fijados mediante
soldadura. La fijación mediante soldadura es aconsejable para
formar un cierre de alta resistencia y hermético a los fluidos con
un deflector, sobre todo si el intercambiador de calor tiene una
estructura con soldaduras. Sin embargo, los deflectores en forma de
taza presentan una dificultad que consiste en que el sobrante de la
soldadura puede quedar depositado dentro del colector y provocar
corrosión en el interior del intercambiador de calor. Otro
planteamiento consiste en la utilización de placas separadoras
introducidas a través de ranuras circulares practicadas en la pared
del colector de un intercambiador de calor. Ejemplos de placas
separadoras conocidos por el estado de la técnica figuran en las
patentes US nº 4,825,941, 5,125,454, 5,348,083, 5,743,329 y Re.
35,742. Aunque las ranuras permiten la eliminación de los residuos
de soldadura del colector, también pueden debilitar notablemente la
pared de éste, reduciendo su capacidad para resistir múltiples
ciclos de temperatura y presión. Además, las placas separadoras
utilizadas anteriormente en el estado de la técnica pueden
desplazarse antes de ser soldadas al colector, dando lugar a
pérdidas entre las regiones de flujo a través de ranuras entre la
placa y la pared del colector.
A la vista de lo anterior, sería deseable
disponer de un diseño mejorado de deflector que evitara o
minimizara las deficiencias de los modelos existentes, incluidos
los problemas de contaminación del flujo, la menor fortaleza de la
pared y la posibilidad de pérdidas.
La presente invención proporciona un deflector
para intercambiador de calor (14) que comprende un primer elemento
y un segundo elemento con secciones planas (32) que definen los
bordes del primer y segundo elemento, estando conectadas dichas
secciones planas entre sí para formar una región de conexión (26)
entre el primer y el segundo elemento. La zona de conexión es
deformable para permitir abatir un elemento plano sobre el otro
pudiendo quedar estos prácticamente paralelos entre sí en el caso
de que se doble suficientemente la región de conexión. Cada uno de
estos dos elementos está constituida por:
- -
- una primera región semicircular (40) formada por aproximadamente la mitad de su sección plana (32), en donde la primera región semicircular define un primer borde semicircular que posee un primer radio y los primeros bordes semicirculares del primer y segundo elemento están en contacto entre sí en la región de conexión;
- -
- una segunda región semicircular (42) formada, al menos parcialmente, por el resto de su sección plana (32), en donde la segunda región semicircular define un segundo borde semicircular que posee un segundo radio que es mayor que el primer radio y los segundos bordes semicirculares del primer y segundo elemento están dispuestos enfrentados entre sí en relación a la zona de conexión;
- -
- bordes radiales (46) que conectan el primer borde semicircular con el segundo borde semicircular y
- -
- una pestaña (30) que se proyecta prácticamente perpendicular a la sección plana, estando la pestaña colocada enfrente de la región de conexión de manera que la zona plana quede entre la pestaña y la región de conexión.
Este tipo de deflector ha sido descrito en
EP-A-O 480 628. De acuerdo con esta
patente, las pestañas sólo están dispuestas en la dirección
perpendicular a la sección plana de los números del deflector lo
que significa que el riesgo de fuga en la parte radial sigue siendo
muy elevado. El objeto de la presente invención es proporcionar un
deflector para un intercambiador de calor que mejore esta
deficiencia. De acuerdo con la presente invención, esto se consigue
haciendo que la pestaña se extienda formando una circunferencia más
allá del borde radial.
En la descripción detallada siguiente se
describen otros objetos y ventajas de esta invención.
A continuación se describe la presente invención
mediante un ejemplo, haciendo referencia a los dibujos adjuntos en
los que:
Las Figuras 1 y 2 son vistas de una sección
transversal y plana, respectivamente, de un deflector para
intercambiador de calor según este invención.
Las Figuras 3 y 4 son secciones transversales
longitudinal y diametral de un deflector para intercambiador de
calor en el que el deflector de las Figuras 1 y 2 ha sido instalado
según esta invención.
En la sección transversal de la Figura 3 se
muestra una parte de una unidad de intercambiador de calor 10,
incluido un colector 12 y un deflector 14. El deflector 14 aparece
dividiendo el tránsito interno 16 del colector 12 en dos zonas de
flujo, tal como resulta deseable en muchas aplicaciones de
intercambiadores de calor. Se muestran las ranuras de la conducción
18 a lo largo del perímetro inferior del colector 12, a través de
los cuales se podrían insertar y soldar tubos de refrigeración (no
representados) con el fin de transportar fluido para una de las
regiones de fluido definidas por el deflector 14. Generalmente se
acoplaría un segundo colector en los extremos opuestos de los tubos
para completar el conjunto 10. El colector 12 está representado
como un tubo con soldadura de costura de sección transversal
redonda. Por diferentes razones conocidas por el estado de la
técnica, el colector 12 y los tubos deben estar fabricados
preferiblemente de chapado en aleación de aluminio con una aleación
para cobresoldar eutéctica de aluminio-silicio como
las aleaciones de aluminio AA 4045, AA 4047 y AA 4343 (siendo AA la
nomenclatura de la Aluminium Association). Estas aleaciones de
soldadura ricas en silicio presentan una temperatura de fusión
menor que la aleación de aluminio base, que a menudo suele ser AA
3003, y poseen una química nominal de un 1,2% en peso de manganeso,
siendo el equilibrio principalmente aluminio. La capa de
revestimiento proporciona una cantidad suficiente de aleación de
soldadura a fin de formar soldaduras estancas para los fluidos
cuando se calienta el conjunto de colector 12, deflector 14 y tubos
a una temperatura superior a la temperatura de fusión del
revestimiento pero inferior a la temperatura de fusión de la
aleación de aluminio base. Los expertos en la materia sabrán
apreciar la posibilidad que ofrece esta invención para crear una
amplia gama de configuraciones de colectores, que pueden diferir
notablemente de la representada en la Figura 3.
El deflector 14 aparece representado en la Figura
3 como instalado en una ranura 20 practicada en la pared 22 del
colector 12 enfrente de las ranuras para los tubos 18. Tal como se
muestra en la Figura 4, la ranura 20 se extiende preferentemente a
través de la mitad de la circunferencia del colector 12. Una vez
instalado, el deflector 14 posee una configuración plegada, con dos
elementos 24 adheridos mediante lo que se denomina una región de
conexión 26 claramente plegada tal como aparece en la Figura 3, de
forma que la porción del deflector en el interior del tránsito
interno 16 tiene generalmente forma de V. La región de conexión 26
toca la pared 22 del colector 12 entre un par contiguo de ranuras
para tubos 18 y está fijada mediante soldadura 28 con el fin de
constituir una unión estanca para los fluidos. Enfrente de la
región de conexión 26 se encuentra un par de pestañas 30, una sobre
cada uno de los elementos 24. Cada pestaña 30 está situada
prácticamente perpendicular a una sección plana 32 de su elemento
24, que define principalmente la porción de cada elemento 24 dentro
del tránsito interno 16 del colector 12. Las pestañas 30 están
dirigidas en direcciones opuestas y contactan con la superficie
exterior del colector 12 en caras opuestas de la ranura 20. Las
pestañas 30 se encuentran unidas a la pared del colector 22
mediante soldaduras 34, constituyendo una pared notablemente
reforzada 22 que rodea a la ranura 20. Por último, cada elemento 24
presenta un extremo realzado 36 que sobresale de su sección plana
32 en la misma dirección que su pestaña 30. El borde de la
circunferencia 38 de la pared 22, formado por la ranura 20, se
encuentra atrapado entre la pestaña 30 y el extremo 36 de cada
elemento 24, de forma que el deflector 14 queda fijado
temporalmente en la ranura 20 antes de ser fijado con carácter
permanente mediante soldadura.
El deflector 14 se muestra en las Figuras 1, 2 y
3 con una configuración básicamente simétrica, constituyendo la
región de conexión 26 el eje de simetría. Para el montaje con el
colector redondo 12 representado en las Figuras 3 y 4, los
elementos 24 del deflector 14 aparecen en las Figuras 1 y 2 con
forma circular. La sección plana 32 de cada elemento 24 está
formada generalmente de dos regiones semicirculares 40 y 42, la
primera 40 de las cuales define un borde semicircular 44 del
elemento 24, mientras que la segunda 42 está rodeada por la pestaña
30, con un borde radial 46 que une al borde semicircular 44 con la
pestaña 30. La segunda región semicircular 42 posee un radio mayor
que la primera región semicircular 40, siendo la diferencia
aproximadamente igual al grosor de la pared del colector 22, tal
como muestra la Figura 4. El extremo 36 de cada elemento 24 está
dirigido hacia el interior de la segunda región semicircular 42 y
separado respecto de la primera región semicircular 40 a un
distancia inferior al valor del radio de la primera región
semicircular 40 con el fin de quedar situado dentro del interior de
la pared 22 cuando el deflector 14 está instalado. Además, cada
extremo 36 está separado de su pestaña contigua 30 a una distancia
que es ligeramente inferior a la diferencia entre los radios de la
primera y :La segunda región semicircular 40 y 42, con el objeto de
crear una ligera interferencia con el borde 38 de la pared 22.
En la Figura 4 se puede apreciar que la
disposición espacial preferida de las características estructurales
de los elementos 24 permite al reborde 44 de cada elemento 24
estar en contacto o estar colocado inmediatamente pegado a la pared
22 del colector 12 cuando se instala el deflector 14 a través de la
ranura 20. Por otra parte, la ubicación del extremo 36 en la
sección plana 32 con respecto a la pestaña 30 y al reborde 44
permite sujetar entre la pestaña 30 y el extremo 36 al borde 38 de
la pared del colector 22 que rodea la ranura 20. Dado que el
deflector 14 está plegado, los elementos 24 se encuentran
ligeramente distanciados entre sí y enfrentados a la ranura 20, lo
que permite sujetar mejor al deflector 14 dentro de la ranura 20
antes de fijarlo definitivamente mediante las soldaduras 28 y 34.
El borde radial 46 aparece en contacto o al menos pegado al
segmento longitudinal del borde 38 de la pared 22, mientras que la
pestaña 30 se extiende formando una circunferencia más allá. del
borde radial 46 con el propósito de sellar mejor la ranura 20 con
la soldadura 34 y ejercer en lo posible una acción adicional de
mordaza sobre la circunferencia del colector 12 para retener mejor
el deflector antes de soldarlo.
Si bien la invención se ha descrito en términos
de una realización preferida, es evidente que un experto en la
materia puede crear otras construcciones. Por consiguiente, el
alcance de la invención quedará limitado sólo a las siguientes
reivindicaciones.
Claims (5)
1. Deflector de intercambiador de calor (14) que
comprende un primer elemento y un segundo elemento que poseen
secciones planas (32) que definen unos bordes del primer y el
segundo elemento, estando conectadas las secciones planas (32)
entre sí con el fin de conformar una región de conexión (26) entre
el primer y el segundo elemento. La región de conexión (26) es
deformable para permitir que las secciones planas (32) se puedan
plegar una sobre la otra a fin de encontrarse paralelas cuando la
región de conexión (26) esté suficientemente plegada. Cada uno de
los elementos primero y segundo comprende además:
- -
- una primera región semicircular (40) formada aproximadamente por la mitad de su sección plana (32), definiendo la primera región semicircular (40) un primer borde semicircular que tiene un primer radio y estando en contacto los primeros bordes semicirculares del primer y segundo elemento en la región de conexión (26)
- -
- una segunda región semicircular (42) formada al menos parcialmente por el resto de su sección plana (32), definiendo la segunda región semicircular (42) un segundo borde semicircular que tiene un segundo radio que es mayor que el primer radio y estando opuestos los segundos bordes semicirculares del primer y segundo elemento con respecto a la región de conexión (26)
- -
- bordes radiales (46) que conectan el primer borde semicircular con el segundo borde semicircular y
- -
- una pestaña (30) que se proyecta prácticamente en perpendicular a la sección plana (32), colocada en posición opuesta a la región de conexión (26) de modo que la sección plana (32) quede entre la pestaña y la región de conexión (26), que se caracteriza porque la pestaña (30) se extiende formando una circunferencia más allá del borde radial (46).
2. Un deflector de intercambiador de calor (14)
de acuerdo con la reivindicación 1, en donde la región de conexión
(26) está plegada de modo que las secciones planas (32) no son
coplanares y definen una región en forma de V del deflector
(14).
3. Un deflector de intercambiador de calor (14)
de acuerdo con la reivindicación 1 ó 2, en donde la región de
conexión (26) está plegada para que el deflector presente forma de
V.
4. Un deflector de intercambiador de calor (14)
de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones
1-3, en donde el deflector (14) es simétrico con
respecto a la región de conexión (26).
5. Un deflector de intercambiador de calor (14)
de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones
1-4, en donde el primer elemento contiene además
una región elevada que se proyecta desde la sección plana (32) del
mismo hacia el interior de la segunda región semicircular (42) del
mismo, encontrándose la región elevada a una distancia con respecto
de la pestaña menor que la diferencia entre el primer y el segundo
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