ES2212952T3 - Intercambiador de calor del tipo laminado. - Google Patents
Intercambiador de calor del tipo laminado.Info
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Abstract
Intercambiador de calor del tipo laminado comprendiendo: un núcleo (10) formado por una pluralidad de elementos tubulares en forma de placa (20) laminados en la dirección del grosor de los mismo, una dirección de laminación de dicha pluralidad de elementos tubulares (20) estando definida como la dirección de la anchura de dicho núcleo (10), un lado de dicho núcleo (10) en la dirección de laminación estando definida como un primer lado y el otro lado del mismo estando definido como el segundo lado, en el que cada uno de dichos elementos tubulares en forma de placa (20) está provisto de por lo menos dos pasos de refrigerante (25a, 25b) que se extienden en la dirección longitudinal del mismo, dichos por los menos dos pasos de refrigerante (25a, 25b) estando dispuestos en una dirección de proa a popa de dicho núcleo (10), en el que dicho núcleo incluye: una pluralidad de pasos (P1, P2, P3, P4) cada uno de ellos formado por un número prescrito de dichos pasos de refrigerante (25a, 25b) dispuestos en la dirección de la anchura de dicho núcleo (10); una parte de vuelta (T) la cual está formada por las partes longitudinales extremas de un extremo de esos elementos tubulares (22, 23, 24) que constituyen un paso prescrito (P2) entre dicha pluralidad de pasos (P1, P2, P3, P4) y la cual está colocada entre dicho paso prescrito (P2) y un paso adyacente (P3) encarado a dicho paso prescrito (P2) en la dirección de proa a popa de dicho núcleo (10), dicha parte de vuelta (T) introduciendo un refrigerante que fluye a través de dicho paso prescrito (P2) dentro de dicho paso adyacente (P3), caracterizado porque una pieza de dicha parte de vuelta (T) constituye un paso de limitación el cual limita el flujo de refrigerante y la pieza restante de dicha parte de vuelta (T) constituye un paso libre (42) el cual no limita el flujo de refrigerante y dicho paso de limitación constituye una parte de limitación del flujo de refrigerante.
Description
Intercambiador de calor del tipo laminado.
La presente invención se refiere a un
intercambiador de calor del tipo laminado de acuerdo con el
preámbulo de la reivindicación 1, el cual se utiliza preferiblemente
como intercambiador de calor por ejemplo como un evaporador para
utilizarlo en el sistema de acondicionamiento de aire automóvil.
Convencionalmente, el denominado intercambiador
de calor del tipo laminado es muy conocido como un evaporador para
utilizarlo en el sistema de acondicionamiento de aire del
automóvil.
Un intercambiador de calor del tipo inicialmente
mencionado es conocido a partir de la patente americana US
4,589,265.
Como se representa en las figuras 23 a 25, el
evaporador tiene un núcleo 1 que comprende una pluralidad de
elementos tubulares 2 laminados en la dirección del grosor de los
mismos. Cada elemento tubular está formado mediante un acoplamiento
de un par de placas conformadas en forma de placa 5 y 5 de manera
que están encaradas. En la parte intermedia del elemento tubular 2,
dos pasos de refrigerante 3a y 3b se extienden en la dirección de la
altura del núcleo y están formados en paralelo uno con el otro, en
el que uno de los pasos de refrigerante 3b está localizado en el
lado frontal del núcleo 1 y el otro 3a en el lado posterior del
núcleo 1. En las partes extremas superior e inferior del elemento
tubular 2, están formadas las partes del depósito 4a y 4b que
comunican con el correspondiente paso de refrigerante 3a y 3b,
respectivamente.
Además, en el evaporador, los elementos tubulares
adyacentes 2 están comunicados uno con otro a través de las partes
del depósito previamente determinadas 4a y 4b, por lo que se forma
un primer paso P1, un segundo paso P2, un tercer paso P3 y un cuarto
paso P4 en la parte posterior izquierda, la parte posterior derecha,
la parte frontal derecha y la parte frontal izquierda del núcleo 1,
respectivamente. Entre el segundo paso P2 y el tercer paso P3, las
partes superiores del depósito 4a y 4b de cada elemento tubular 2
están comunicadas una con otra para formar la parte de vuelta T.
El refrigerante que fluye dentro de las partes
superiores del depósito 4a del primer paso P1 fluye hacia abajo a
través del primer paso P1 hasta alcanzar las partes inferiores del
depósito 4a. Entonces, el refrigerante es introducido dentro de las
partes inferiores del depósito 4a del segundo paso P2 y entonces
fluye hacia arriba a través del segundo paso P2 hasta alcanzar las
partes superiores del depósito 4a. Después de ello, el refrigerante
es introducido dentro de la parte superior del depósito 4b del
tercer paso P3 a través de la parte de vuelta T entre el segundo
paso P2 y el tercer paso P3. A continuación, el refrigerante fluye
hacia abajo a través del tercer paso P3 hasta alcanzar la parte
inferior del depósito 4b del tercer paso P3, y entonces es
introducido dentro de la parte inferior del depósito 4b del cuarto
paso P4. Entonces, el refrigerante fluye hacia arriba a través del
cuarto paso P4 y fluye fuera del evaporador a través de las partes
superiores del depósito 4b.
Entretanto, mientras pasa a través de cada paso
P1 a P4, el refrigerante intercambia calor con el aire que pasa a
través del núcleo 1 desde el lado frontal del mismo hacia el lado
posterior para ser evaporado absorbiendo calor del aire.
En el evaporador convencional anteriormente
mencionado, como se representa en las figuras 24 y 25, cuando el
refrigerante es introducido dentro de las partes inferiores del
depósito 4a del segundo paso P2 desde las partes inferiores del
depósito 4a del primer paso P1, el refrigerante fluye a través de
las partes inferiores del depósito 4a del segundo paso P2 hacia el
otro lado (es decir, en la dirección hacia la derecha R representada
en la figura 24). Como resultado, el refrigerante tiende a pasar a
través de la zona del lado derecho del segundo paso P2 como se
representa mediante las líneas oblicuas en la figura 25 debido a la
fluidez y a la inercia del refrigerante. Entonces, el refrigerante
desviado es introducido dentro de la parte de vuelta T entre el
segundo paso P2 y el tercer paso P3 hasta alcanzar el tercer paso
P3. En el tercer paso P3, el estado desviado del flujo del
refrigerante incrementa adicionalmente. Esto evita un intercambio de
calor eficaz en toda el área del tercer paso P3, dando como
resultado el deterioro del comportamiento de la refrigeración.
En vista de las desventajas anteriores, es un
objeto de la presente invención proporcionar un intercambiador de
calor del tipo laminado del tipo inicialmente mencionado, el cual
puede evitar un flujo del refrigerante desviado y mejorar el
comportamiento de refrigeración.
Esto se consigue mediante el intercambiador de
calor del tipo laminado provisto de las características de la
reivindicación 1.
Con este intercambiador de calor del tipo
laminado de acuerdo con la presente invención, puesto que la parte
que limita el flujo de refrigerante está provista en la parte de
vuelta, el refrigerante pasa a través de la parte de vuelta de una
manera equitativamente distribuida y entonces el refrigerante
equitativamente distribuido se introduce dentro del paso siguiente.
Por lo tanto, el refrigerante pasa a través de toda la zona del paso
de una manera equitativamente distribuida, lo cual mejora la
capacidad de intercambio de calor y la capacidad de refrigeración
del intercambiador de calor.
En un intercambiador de calor del tipo laminado
convencional, un refrigerante que fluye desde un extremo lateral de
un paso prescrito tiende a fluir a través del otro lado del paso
prescrito de una manera desviada y fluye entonces a través de la
parte de vuelta de la manera desviada. Por lo tanto, en la presente
invención es preferible que el paso prescrito incluya una parte de
admisión del refrigerante para introducir un refrigerante en su
interior de forma que se coloque en un lado del paso prescrito en el
primer lado del núcleo y que la parte de limitación del flujo del
refrigerante esté provista en una parte lateral de la parte de
vuelta en el segundo lado del núcleo. En este caso, puesto que la
parte de limitación del flujo de refrigerante está provista en la
parte lateral de la parte de vuelta del segundo lado del núcleo, el
flujo de refrigerante en la parte lateral de la parte de vuelta está
limitado por la parte de limitación del flujo de refrigerante, lo
que causa un flujo de refrigerante en la parte del otro lado de la
parte de vuelta. Como resultado, el refrigerante puede ser
distribuido seguramente y equitativamente en la parte de vuelta, lo
cual mejora el rendimiento del intercambio de calor del
intercambiador de calor.
Además, en la presente invención, es preferible
emplear las características estructurales siguientes a fin de
realizar más fácilmente la parte de limitación del flujo de
refrigerante anteriormente mencionada.
El paso de limitación incluye un paso de semi
limitación el cual limita parcialmente el flujo de refrigerante y un
paso de interrupción el cual interrumpe el flujo de
refrigerante.
Además, el paso de semi limitación tiene un área
de la mitad de la sección transversal del paso libre.
Además, un paso de la parte de vuelta colocado en
el lado del paso prescrito en el primer lado del núcleo constituye
el paso libre.
Además, cada uno de una pluralidad de elementos
tubulares está provista de dos pasos de refrigerante, en el que los
pasos del refrigerante de los elementos tubulares que forman una
mitad del núcleo en el primer lado del núcleo forman un primer paso
y un cuarto paso, en el que los pasos de refrigerante de los
elementos tubulares que forman la otra mitad del núcleo en el
segundo lado del núcleo forman un segundo paso y un tercer paso y en
el que la parte de vuelta está dispuesta entre el segundo paso y el
tercer paso. Como se ha mencionado antes, la presente invención se
puede adaptar preferiblemente a un intercambiador de calor del tipo
laminado en el cual están dispuestos dos pasos de refrigerante de
proa a popa.
En la presente invención aplicada a esta clase de
intercambiador de calor del tipo laminado, es preferible adoptar las
siguientes características estructurales a fin de mejorar el
rendimiento del intercambio de calor mediante una distribución más
equitativa del refrigerante.
La parte de limitación del flujo de refrigerante
está provista en una pieza de la parte de vuelta en el segundo lado
del núcleo.
Una pieza de la parte de vuelta constituye un
paso de limitación el cual limita el flujo de refrigerante y la
pieza restante de la parte de vuelta constituye un paso libre el
cual no limita el flujo de refrigerante, por lo que el paso de
limitación constituye la parte de limitación del flujo de
refrigerante y en el que el paso de limitación está constituido por
un primer elemento tubular desde el segundo lado de la parte de
vuelta en el segundo lado del núcleo.
Además, una pieza de la parte de vuelta en el
primer lado del núcleo constituye el paso libre.
Además, cada uno de los elementos tubulares
primero, cuarto y quinto que forman la parte de vuelta desde un
segundo lado del mismo en el segundo lado del núcleo está provisto
con la parte de limitación del flujo de refrigerante.
Además, cada uno de los elementos tubulares que
constituyen la parte de vuelta está provisto con la parte de
limitación del flujo de refrigerante.
Además, un primer elemento tubular que forma la
parte de vuelta desde un segundo lado del mismo en el segundo lado
del núcleo está provisto con la parte de limitación del flujo de
refrigerante.
Además, cada uno de los elementos tubulares
primero, segundo, y tercero desde un segundo lado del mismo en el
segundo lado del núcleo está provisto con la parte de limitación del
flujo de refrigerante.
La presente invención se describirá más
completamente y se entenderá mejor a partir de la siguiente
descripción, tomada con los dibujos anexos, en los cuales:
La figura 1 es una vista frontal de un evaporador
como un intercambiador de calor del tipo laminado de acuerdo con una
primera realización de la presente invención.
La figura 2 es una vista desde arriba del
evaporador de la primera realización.
La figura 3A es una vista frontal que muestra una
placa extrema del evaporador de la primera realización;
La figura 3B es una vista frontal que muestra una
placa lateral del evaporador de la primera realización;
La figura 4 es una vista esquemática en
perspectiva de un núcleo del evaporador de la primera
realización;
La figura 5 es una vista en perspectiva que
muestra el flujo de refrigerante en el evaporador de la primera
realización;
La figura 6A es una vista en perspectiva que
muestra un primer (cuarto) elemento tubular del evaporador de la
primera realización en estado desmontado;
La figura 6B es una vista en perspectiva que
muestra un primer (cuarto) elemento tubular del evaporador de la
primera realización en estado montado;
La figura 7 es una vista en sección transversal
horizontal de las partes superiores del depósito del elemento
tubular primero (cuarto) del evaporador de la primera
realización.
La figura 8A es una vista en perspectiva que
muestra un segundo elemento tubular del evaporador de la primera
realización en un estado desmontado.
La figura 8B es una vista en perspectiva que
muestra un segundo elemento tubular del evaporador de la primera
realización en un estado montado.
La figura 9 es una vista en sección transversal
horizontal de las partes superiores del depósito del elemento
tubular segundo del evaporador de la primera realización.
La figura 10A es una vista en perspectiva que
muestra un tercer elemento tubular del evaporador de la primera
realización en un estado desmontado.
La figura 10B es una vista en perspectiva que
muestra un tercer elemento tubular del evaporador de la primera
realización en un estado montado.
La figura 11 es una vista en sección transversal
horizontal de las partes superiores del depósito del elemento
tubular tercero del evaporador de la primera realización.
La figura 12A es una vista en perspectiva
despiezada de un elemento tubular para ser dispuesto al lado del
primer (cuarto) paso.
La figura 12B es una vista en perspectiva
despiezada de un elemento tubular para ser dispuesto al lado del
segundo (tercer) paso.
La figura 13 es una vista desde arriba del
evaporador del primer ejemplo de la invención.
La figura 14 es una vista en perspectiva que
muestra un flujo de refrigerante en el evaporador del primer ejemplo
de la invención.
La figura 15 es una vista desde arriba del
evaporador de un segundo ejemplo de la invención.
La figura 16 es una vista en perspectiva que
muestra un flujo de refrigerante en el evaporador del segundo
ejemplo de la invención.
La figura 17 es una vista desde arriba del
evaporador de un tercer ejemplo de la invención.
La figura 18 es una vista en perspectiva que
muestra un flujo de refrigerante en el evaporador del tercer ejemplo
de la invención.
La figura 19 es una vista desde arriba del
evaporador de un cuarto ejemplo de la invención.
La figura 20 es una vista en perspectiva que
muestra un flujo de refrigerante en el evaporador del cuarto ejemplo
de la invención.
La figura 21 es una vista desde arriba de un
evaporador de un ejemplo comparativo.
La figura 22 es una vista en perspectiva que
muestra un flujo de refrigerante en el evaporador del ejemplo
comparativo.
La figura 23 es una vista en perspectiva de un
elemento tubular de un evaporador convencional.
La figura 24 es una vista en perspectiva que
muestra pasos del flujo de refrigerante del evaporador
convencional.
La figura 25 es una vista en perspectiva que
muestra el flujo de refrigerante en el evaporador convencional.
Las figuras 1 a 5 representan un evaporador para
utilizarlo en un sistema de aire acondicionado de un automóvil como
un intercambiador de calor del tipo laminado de acuerdo con la
presente invención.
Como se representa en estas figuras, este
evaporador tiene un primer paso P1, un segundo paso P2, un tercer
paso P3 y un cuarto paso P4. Entre las partes superiores de los
pasos segundo y tercero P2 y P3, está provista una parte de vuelta
T. Refrigerante fluye hacia abajo a través del primer paso P1 y
entonces fluye hacia arriba a través del segundo paso P2. Entonces
el refrigerante es introducido dentro del tercer paso P3 a través de
la parte de vuelta T. A continuación, el refrigerante fluye hacia
abajo a través del tercer paso P3 y entonces fluye hacia arriba a
través del cuarto paso P4.
El evaporador tiene un núcleo 10 que incluye una
pluralidad de elementos tubulares en forma de placa 20 y una
pluralidad de aletas exteriores 11 fabricadas de aletas corrugadas.
Los elementos tubulares 20 están laminados en la dirección del
grosor de los mismos (en el sentido de derecha a izquierda en la
figura 1) con la aleta exterior 11 interpuesta entre ellos.
En un extremo lateral (extremo del lado derecho
en la figura 1) de los elementos tubulares laminados 20 está
dispuesta una placa lateral 50 a través de la aleta exterior 11. En
el otro extremo lateral (extremo del lado izquierdo en la figura 1)
de los elementos tubulares laminados 20 está dispuesta una placa
lateral 60 a través de la aleta exterior 11.
Como se representa en las figuras 6 a 11, cada
elemento tubular 20 está formado mediante un acoplamiento de un par
de placas conformadas en forma de placa 31 y 32, cada una fabricada
de una lámina de cobre soldadura de aluminio, de manera que están
encaradas.
Como se representa en la figura 2, los elementos
tubulares 20 incluyen una pluralidad de elementos tubulares primeros
21 que constituyen la mitad izquierda del núcleo 10, o los pasos
primero y cuarto P1 y P4 y una pluralidad de elementos tubulares
segundos a cuartos 22, 23 y 24 que constituyen la mitad derecha del
núcleo 10, o los pasos segundo y tercero P2 y P3.
Como se representa en las figuras 6 y 7, una
placa conformada en forma de placa 31, que constituye el primer
elemento tubular 21 tiene, en su zona intermedia de la superficie
interior excepto en las partes longitudinales extremas, dos pasos de
refrigerante que forman partes dentadas 25a y 25b las cuales se
extienden en la dirección longitudinal del elemento tubular 21 y
están dispuestas paralelas una a otra en la dirección de la anchura
de la placa conformada 31. Además, la placa conformada en forma de
placa 31 tiene, en sus partes extremas longitudinales, una parte del
depósito que forma partes dentadas 26a y 26b las cuales están
comunicadas con el correspondiente paso del refrigerante que forman
las partes dentadas 25a y 25b. Como se indicará más adelante,
excepto algunas placas conformadas en forma de placa, las aberturas
de comunicación 27 y 27 están formadas en la pared del fondo de la
parte del depósito que forma las partes dentadas 26a y 2b.
El par de placas conformadas en forma de placa 31
y 31 anteriormente mencionadas están acopladas encaradas a través de
una aleta interior (no representada) para formar el primer elemento
tubular 21 el cual constituye la mitad izquierda del núcleo 10. En
el elemento tubular anteriormente mencionado 21, en su zona
intermedia interior, dos pasos de refrigerante 25a y 25b que se
extienden en la dirección longitudinal del mismo están formados
mediante el acoplamiento del correspondiente paso de refrigerante
que forman las partes dentadas 25a y 25b. Además, en sus partes
extremas longitudinales, las partes del depósito 26a y 26b están
formadas mediante el acoplamiento de la correspondiente parte del
depósito que forma las partes dentadas 26a y 26b.
En la explicación de esta realización, a fin de
evitar confusiones debidas a demasiados números de referencia, al
paso de refrigerante y al paso de refrigerante que forma la parte
dentada se les han asignado el mismo número de referencia y a la
parte del depósito y a la parte del depósito que forma la parte
dentada se les han asignado también los mismos números de
referencia.
Como se ha mencionado antes, en la mitad
izquierda del núcleo 10, un total de ocho piezas de los elementos
tubulares primeros 21 anteriormente mencionados están laminados en
la dirección del grosor de los mismos. Las correspondientes partes
del depósito 26a y 26b de los elementos tubulares adyacentes 21
están comunicadas unas con otras a través de aberturas de
comunicación 27. Además, los pasos de refrigerante del lado
posterior 25a de los elementos tubulares 21 forman el primer paso P1
anteriormente mencionado y los pasos de refrigerante del lado
anterior 25b de los elementos tubulares 21 forman el cuarto paso
anteriormente mencionado P4.
Por otra parte, como el elemento tubular 20 que
constituye el segundo paso P2 y el tercer paso P3, se utilizan los
elementos tubulares anteriormente mencionados 22 a 14.
Como se representa en las figuras 8 y 9, cada una
de las placas conformadas en forma de placa 32 y 32 tiene un paso
que forma una parte dentada 42a que comunica ambas partes dentadas
26a y 26b entre la parte superior del depósito que forman las partes
dentadas 26a y 26b. Las otras estructuras son las mismas que la
placa conformada en forma de placa anteriormente mencionada 31.
Las segundas placas conformadas en forma de placa
32 y 32 anteriormente mencionadas están integralmente conectadas a
través de una aleta interior (no representada) de una manera
encarada para formar el segundo elemento tubular 22. En este
elemento tubular 22, del mismo modo que en el elemento tubular 21,
están formados los pasos de refrigerante 25a y 25b y las partes del
depósito 26a y 26b. En la parte que corresponde a la parte de vuelta
T, está formado un paso libre 42 que comunica las partes superiores
del depósito 26a y 26b mediante el acoplamiento del paso que forman
las partes dentadas 42a y 42a.
Como se representa en las figuras 10 y 11, el
tercer elemento tubular 23 se forma conectado integralmente la
primera placa conformada en forma de placa 31 anteriormente
mencionada provista de un paso que no forma parte dentada 42a y la
segunda placa conformada en forma de placa 32 anteriormente
mencionada provista de un paso que forma parte dentada 42a de una
manera encarada a través de una aleta interior (no representada). En
este elemento tubular 23, del mismo modo que en el elemento tubular
21, están formados los pasos de refrigerante 25a y 25b y las partes
del depósito 26a y 26b. En la parte que corresponde a la parte de
vuelta T, está formado un paso de semi limitación 43 que comunica
las partes superiores del depósito 26a y 26b mediante el paso que
forma la parte dentada 42a de la segunda placa conformada en forma
de placa 32. El paso de semi limitación 43 tiene la mitad del área
de la sección transversal de paso del paso libre 42 del segundo
elemento tubular 22 y limita el flujo de refrigerante.
El cuarto elemento 24 tiene la misma estructura
que el primer elemento tubular 21 representado en las figuras 6 y 7.
En otras palabras, las partes superiores del depósito 26a y 26b del
cuarto elemento tubular 24 no están comunicadas unas con otras y la
parte correspondiente a la parte de vuelta T constituye un paso de
interrupción 44.
En esta realización, como se representa en las
figuras 2 y 5, en el lado de la mitad derecha del núcleo 10, los
elementos tubulares segundo a cuarto 22 a 24 anteriormente
mencionados están integralmente laminados a través de aletas
exteriores 11 de tal forma que el tercer elemento tubular 23 está
colocado en la primera posición desde el lado derecho, el cuarto
elemento tubular 24 en la segunda posición, el tercer elemento
tubular 23 en la tercera posición, los elementos tubulares segundos
22 en las posiciones cuarta a séptima y el tercer elemento tubular
23 en la octava posición. Por lo tanto, del mismo modo que en el
lado de la mitad izquierda del núcleo 10, las partes adyacentes del
depósito 26a y 26b están comunicadas unas con otras a través de una
abertura de comunicación 27 y los pasos de refrigerante del lado
posterior 25a forman el segundo paso P2 y el paso de refrigerante
del lado frontal 25b forma el tercer paso P3. En la parte de vuelta
T entre el paso segundo P2 y el paso tercero P3, las partes formadas
por el segundo elemento tubular 22 y el tercer elemento tubular 23
están comunicadas mediante el paso libre 42 y el paso de semi
limitación 43, respectivamente, y la parte formada por el cuarto
elemento tubular 24 no está comunicada para formar el paso de
interrupción 44. En esta realización, el paso de interrupción 44 y
el paso de semi limitación 43 constituyen un paso de limitación lo
cual constituye la parte de limitación del flujo de
refrigerante.
En el lado izquierdo de los pasos segundo y
tercero P2 y P3, está dispuesto el tercer elemento tubular 23
provisto de un paso de semi limitación 43. Sin embargo, este paso de
semi limitación 43 no se pretende que distribuya el refrigerante y
es por lo tanto diferente de la parte de limitación del flujo de
refrigerante en la presente invención. En otras palabras, en la
presente invención, en el extremo del lado izquierdo de los pasos
segundo y tercero P2 y P3 como una parte de la parte de vuelta T,
puede estar provisto el segundo elemento tubular 22 provisto de un
paso libre
42.
42.
Como se representa en la figura 12A, entre las
placas conformadas en forma de placa 31 que constituyen los pasos
primero y cuarto P1 y P4 en la mitad izquierda del núcleo 10, la
placa conformada en forma de placa 31 dispuesta en el extremo de más
a la derecha tiene las partes superiores del depósito de forma
dentada 26a y 26b provista cada una de ellas de una pared del fondo
sin abertura de comunicación como una parte cerrada 28. Además,
entre las placas conformadas en forma de placa 31 y 32 que
constituyen los pasos segundo y tercero P2 y P3 en la mitad derecha
del núcleo 10, la placa conformada en forma de placa 31 dispuesta en
el extremo de más a la izquierda tiene las partes superiores del
depósito de forma dentada 26a y 26b provista cada una de ellas de
una pared del fondo sin abertura de comunicación como una parte
cerrada 28. Por lo tanto, entre los pasos primero y segundo P1 y P2
y entre los pasos tercero y cuarto P3 y P4, las partes superiores
del depósito 26a y 26b no están comunicadas unas con otras.
Además, en esta realización, entre los pasos
primero y segundo P1 y P2, las partes inferiores del depósito 26a y
26a están comunicadas unas con otras a través de la abertura de
comunicación 27. La abertura de comunicación 27 constituye una parte
de admisión del refrigerante para introducir un refrigerante dentro
de un segundo paso P2, esto es un paso prescrito.
Como se representa en la figura 3A la placa
extrema 60 laminada en el extremo de más a la izquierda del núcleo
10 está provista de una admisión de refrigerante 61a y una salida de
refrigerante 61b que se comunica con la abertura de comunicación 27
y 27 de las partes superiores del depósito 26a y 26b del elemento
tubular 20 y una parte de cierre 62 y 62 para cerrar las aberturas
de comunicación 27 y 27 de las partes inferiores del depósito 26a y
26b del elemento tubular 20.
Como se representa en la figura 3B, la placa
lateral 50 laminada en el extremo de más a la izquierda del núcleo
10 está provista de partes de cierre 52 para cerrar las aberturas de
comunicación 27 y 27 de las partes superiores e inferiores del
depósito 26a y 26b del elemento tubular 20.
En el evaporador anteriormente mencionado, un
refrigerante que fluye a través de la admisión de refrigerante 61a
de la placa extrema 60 es introducido dentro de las partes
superiores del depósito 26a del primer paso P1 y entonces fluye
hacia abajo a través de los pasos de refrigerante 25a del primer
paso P1 hasta alcanzar las partes inferiores del depósito 26a.
Entonces, el refrigerante es introducido dentro de las partes
inferiores del depósito 26a del segundo paso P2 y entonces fluye
hacia arriba a través de los pasos de refrigerante 25a del segundo
paso P2 hasta alcanzar las partes superiores del depósito 26a.
Después de ello, el refrigerante es introducido dentro de la parte
superior del depósito 26b del tercer paso P3 a través de los pasos
libres 42 y los pasos de semi limitación 43 de la parte de vuelta T.
A continuación, el refrigerante fluye hacia abajo a través de los
pasos de refrigerante 25b del tercer paso P3 hasta alcanzar la parte
inferior del depósito 26b del tercer paso P3, y entonces es
introducido dentro de la parte inferior del depósito 26b del cuarto
paso P4. Entonces, el refrigerante fluye hacia arriba a través de
los pasos de refrigerante 25b del cuarto paso P4 hasta alcanzar la
parte superior del depósito 26b y fluye fuera de la salida de
refrigerante 61b de la placa extrema 60.
Cuando el refrigerante fluye a través del
evaporador, el refrigerante que pasa a través de la parte de vuelta
T entre el segundo paso P2 y el tercer paso P3 tiende a fluir al
lado derecho de la parte de vuelta T debido a la fluidez y a la
inercia del refrigerante. Sin embargo, en la presente realización,
puesto que el paso de interrupción 44 y el paso de semi limitación
43 están dispuestos en el lado derecho de la parte de vuelta T, el
flujo de refrigerante está limitado en el lado derecho de la parte
de vuelta T. Por lo tanto, el refrigerante es distribuido al lado
izquierdo de la parte de vuelta T. Como resultado, el refrigerante
pasa a través de la parte de vuelta T de una manera equitativamente
distribuida y entonces es introducido dentro del tercer paso P3. Por
lo tanto, el refrigerante pasa a través de los pasos de refrigerante
25b del tercer paso P3 de una manera equitativamente distribuida.
Esto resulta en un intercambio de calor mejorado y en un
comportamiento de la refrigeración mejorado.
En la presente invención no se requiere utilizar
el evaporador en un estado en el que los elementos tubulares estén
dispuestos verticalmente. El evaporador puede ser utilizado en
cualquier posición deseada. Por ejemplo, el evaporador se puede
utilizar en un estado en el que los elementos tubulares estén
inclinados.
Además, la presente invención se puede aplicar
también a un evaporador provisto de una parte de vuelta provista en
los extremos inferiores de pasos adyacentes dispuestos de proa a
popa.
Además, el número de pasos y la estructura de
cada paso no están limitados a la realización anteriormente
mencionada. La presente invención se puede aplicar también a un
evaporador que incluya elementos tubulares cada uno de ellos
provisto de tres o más pasos de refrigerante dispuestos de proa a
popa, es decir, incluyendo tres o más pasos dispuestos de proa a
popa.
A continuación, se explicarán ejemplos inventivos
de acuerdo con la presente invención y un ejemplo comparativo.
Ejemplo inventivo
nº1
Como se representa en las figuras 13 y 14, se
preparó un evaporador formado mediante la laminación de dieciséis
(16) elementos tubulares. En este evaporador, el primer paso P1 y el
cuarto paso P4 están formados mediante la laminación de nueve (9)
piezas de los elementos tubulares primeros 21 anteriormente
mencionados y el segundo paso P2 y el tercer paso P3 están formados
mediante la laminación de siete (7) piezas de los elementos
tubulares segundo y tercero 22 y 23 anteriormente mencionados. En
detalle, en la posición primera, cuarta, quinta y séptima desde el
lado derecho, están dispuestos los elementos tubulares terceros 23
anteriormente mencionados estando provistos cada uno de ellos de un
paso de semi limitación en la parte de vuelta T. En la posición
segunda, tercera y sexta desde el lado derecho, están dispuestos los
elementos tubulares segundos 22 anteriormente mencionados estando
provistos cada uno de ellos de un paso libre en la parte de vuelta
T.
En el ejemplo, aunque el elemento tubular 23
provisto de un paso de semi limitación 43 en la parte de vuelta T
está dispuesto en el extremo izquierdo de los pasos segundo y
tercero P2 y P3, el paso de semi limitación 43 no se utiliza para
distribuir el refrigerante y por lo tanto es diferente de la parte
de limitación del flujo de refrigerante de acuerdo con la presente
invención (la misma interpretación se aplica también a los
siguientes ejemplos inventivos nº 2 y 4 así como al ejemplo
comparativo).
Ejemplo inventivo
nº2
Como se representa en las figuras 15 y 16, se
preparó un evaporador formado mediante la laminación de dieciséis
(16) elementos tubulares. En este evaporador, el primer paso P1 y el
cuarto paso P4 están formados mediante la laminación de nueve (9)
piezas de los elementos tubulares primeros 21 anteriormente
mencionados y el segundo paso P2 y el tercer paso P3 están formados
mediante la laminación de siete (7) piezas de los elementos
tubulares terceros 23 anteriormente mencionados estando provisto
cada uno de ellos de un paso de semi limitación 43.
Ejemplo inventivo
nº3
Como se representa en las figuras 17 y 18, se
preparó un evaporador formado mediante la laminación de dieciséis
(16) elementos tubulares. En este evaporador, el primer paso P1 y el
cuarto paso P4 están formados mediante la laminación de ocho (8)
piezas de los elementos tubulares primeros 21 anteriormente
mencionados y el segundo paso P2 y el tercer paso P3 están formados
mediante la laminación de ocho (8) piezas de los elementos tubulares
segundo y tercero 22 y 23 anteriormente mencionados. En detalle, en
las posiciones primera y octava del segundo paso P2 y el tercer paso
P3 desde el lado derecho, están dispuestos los elementos tubulares
terceros 23 anteriormente mencionados estando provistos cada uno de
ellos de un paso de semi limitación 43 en la parte de vuelta T. En
las posiciones restantes, están dispuestos los segundos elementos
tubulares 22 anteriormente mencionados estando provistos cada uno de
ellos de un paso libre 42 en la parte de vuelta T.
Ejemplo inventivo
nº4
Como se representa en las figuras 19 y 20, se
preparó un evaporador formado mediante la laminación de dieciséis
(16) elementos tubulares. En este evaporador, el primer paso P1 y el
cuarto paso P4 están formados mediante la laminación de nueve (9)
piezas de los elementos tubulares primeros 21 anteriormente
mencionados y el segundo paso P2 y el tercer paso P3 están formados
mediante la laminación de siete (7) piezas de los elementos
tubulares segundo a cuarto 22 a 24 anteriormente mencionados. En
detalle, en las posiciones primera, tercera y séptima del segundo
paso P2 y el tercer paso P3 desde el lado derecho, están dispuestos
los elementos tubulares terceros 23 anteriormente mencionados
estando provistos cada uno de ellos de un paso de semi limitación 43
en la parte de vuelta T. En la segunda posición, está dispuesto el
cuarto elemento tubular 24 anteriormente mencionado provisto de un
paso de interrupción en la parte de vuelta T. En las restantes
posiciones, están dispuestos los elementos tubulares segundos 22
anteriormente mencionados cada uno de ellos estando provistos de un
paso libre 42 en la parte de vuelta T.
Ejemplo
comparativo
Como se representa en las figuras 21 y 22, se
preparó un evaporador formado mediante la laminación de dieciséis
(16) elementos tubulares. En este evaporador, el primer paso P1 y el
cuarto paso P4 están formados mediante la laminación de nueve (9)
piezas de los elementos tubulares primeros 21 anteriormente
mencionados y el segundo paso P2 y el tercer paso P3 están formados
mediante la laminación de siete (7) piezas de los elementos
tubulares segundo y tercero 22 y 23 anteriormente mencionados.
En este ejemplo comparativo, aunque el tercer
elemento tubular 23 anteriormente mencionado estando provisto de un
paso de semi limitación 43 en la parte de vuelta T está dispuesto en
el extremo izquierdo de los pasos segundo y tercero P2 y P3, el paso
de semi limitación 43 es diferente de la parte de limitación del
flujo de refrigerante de acuerdo con la presente invención, como se
ha mencionado antes.
El comportamiento en la refrigeración y la
resistencia al paso de cada uno de los evaporadores anteriormente
mencionados dispuestos verticalmente (en un túnel aerodinámico) han
sido evaluados de acuerdo con la norma industrial japonesa JIS D
1618 (JIS - Japanese Industrial Standard). Los resultados de la
evaluación se representan en la tabla 1.
| Comportamiento en la refrigeración | Resistencia al paso | |
| Ejemplo inventivo nº1 | 102% | 96% |
| Ejemplo inventivo nº2 | 99% | 96% |
| Ejemplo inventivo nº3 | 103% | 94% |
| Ejemplo inventivo nº4 | 104% | 94% |
| Ejemplo comparativo | 100% | 100% |
| Va = 480 m^{3}/h, \hskip0.1cm Rr = 130 k/h |
Como se pone de manifiesto a partir de la tabla
1, comparado con el evaporador de acuerdo con el ejemplo
comparativo, el comportamiento en la refrigeración de los
evaporadores de acuerdo con los ejemplos nº 1, 3 y 4 se puede
mejorar y la resistencia la paso de los mismos se puede disminuir.
Especialmente, en los evaporadores de acuerdo con los ejemplos
inventivos nº 3 y 4, el comportamiento en la refrigeración se puede
mejorar de un 3 a un 4% y la resistencia al paso se puede reducir en
un 6% o más, comparado con el evaporador de acuerdo con el ejemplo
comparativo.
En el evaporador de acuerdo con el ejemplo
inventivo nº 2, la resistencia al paso se puede reducir
aproximadamente un 4%, comparado con el evaporador de acuerdo con el
ejemplo comparativo.
Se debe reconocer que los términos y las
expresiones utilizadas aquí se usan como explicaciones y no se
utilizan claramente para limitar, no se deben excluir cualquier
equivalencia de las características representadas y descritas aquí y
son posibles diversas modificaciones dentro del ámbito de las
reivindicaciones de la invención.
Claims (12)
1. Intercambiador de calor del tipo laminado
comprendiendo:
un núcleo (10) formado por una pluralidad de
elementos tubulares en forma de placa (20) laminados en la dirección
del grosor de los mismo, una dirección de laminación de dicha
pluralidad de elementos tubulares (20) estando definida como la
dirección de la anchura de dicho núcleo (10), un lado de dicho
núcleo (10) en la dirección de laminación estando definida como un
primer lado y el otro lado del mismo estando definido como el
segundo lado,
en el que cada uno de dichos elementos tubulares
en forma de placa (20) está provisto de por lo menos dos pasos de
refrigerante (25a, 25b) que se extienden en la dirección
longitudinal del mismo, dichos por los menos dos pasos de
refrigerante (25a, 25b) estando dispuestos en una dirección de proa
a popa de dicho núcleo (10),
en el que dicho núcleo incluye:
una pluralidad de pasos (P1, P2, P3, P4) cada uno
de ellos formado por un número prescrito de dichos pasos de
refrigerante (25a, 25b) dispuestos en la dirección de la anchura de
dicho núcleo (10);
una parte de vuelta (T) la cual está formada por
las partes longitudinales extremas de un extremo de esos elementos
tubulares (22, 23, 24) que constituyen un paso prescrito (P2) entre
dicha pluralidad de pasos (P1, P2, P3, P4) y la cual está colocada
entre dicho paso prescrito (P2) y un paso adyacente (P3) encarado a
dicho paso prescrito (P2) en la dirección de proa a popa de dicho
núcleo (10), dicha parte de vuelta (T) introduciendo un refrigerante
que fluye a través de dicho paso prescrito (P2) dentro de dicho paso
adyacente (P3),
caracterizado porque una pieza de dicha
parte de vuelta (T) constituye un paso de limitación el cual limita
el flujo de refrigerante y la pieza restante de dicha parte de
vuelta (T) constituye un paso libre (42) el cual no limita el flujo
de refrigerante y dicho paso de limitación constituye una parte de
limitación del flujo de refrigerante.
2. Intercambiador de calor del tipo laminado como
se describe en la reivindicación 1 en el que dicho paso prescrito
(P2) incluye una parte de admisión del refrigerante (27) para
introducir un refrigerante dentro del mismo, dicha parte de admisión
de refrigerante (27) estando localizada en una parte lateral de
dicho paso prescrito (P2) en el primer lado de dicho núcleo (10) y
en el que dicha parte de limitación del flujo de refrigerante está
provista en una parte lateral de dicha parte de vuelta (T) en el
segundo lado de dicho núcleo (10).
3. Intercambiador de calor del tipo laminado como
se describe en la reivindicación 1 en el que dicho paso de
limitación incluye un paso de semi limitación (43) el cual limita
parcialmente el flujo de refrigerante y un paso de interrupción (44)
el cual interrumpe el flujo de refrigerante.
4. Intercambiador de calor del tipo laminado como
se describe en la reivindicación 3 en el que dicho paso de semi
limitación (43) tiene la mitad del área de la sección transversal de
dicho paso libre (42).
5. Intercambiador de calor del tipo laminado como
se describe en la reivindicación 1 en el que un paso de dicha parte
de vuelta (T) localizado en un lado de dicho paso prescrito (P2) en
el primer lado de dicho núcleo (10) constituye dicho paso libre
(42).
6. Intercambiador de calor del tipo laminado como
se describe en la reivindicación 1 en el que cada uno de dicha
pluralidad de elementos tubulares (20) está provisto de dos pasos de
refrigerante (25a, 25b), en el que dichos pasos de refrigerante
(25a, 25b) de dichos elementos tubulares (21), que forman una mitad
de dicho núcleo (10) en el primer lado de dicho núcleo (10), forman
un primer paso (P1) y un cuarto paso (P4), en el que dichos pasos de
refrigerante (25a, 25b) de dichos elementos tubulares (22, 23, 24),
que forman la otra mitad de dicho núcleo (10) en el segundo lado de
dicho núcleo (10), forman un segundo paso (P2) y un tercer paso (P3)
y en el que dicha parte de vuelta (T) está dispuesta entre dicho
segundo paso (P2) y dicho tercer paso (P3).
7. Intercambiador de calor del tipo laminado como
se describe en la reivindicación 6 en el que dicha parte de
limitación del flujo de refrigerante está provista como una parte de
dicha parte de vuelta (T) en el segundo lado de dicho núcleo
(10).
8. Intercambiador de calor del tipo laminado como
se describe en la reivindicación 6 en el que dicho paso de
limitación está constituido por un primer elemento tubular (23)
desde un segundo lado de dicha parte de vuelta (T) en el segundo
lado de dicho núcleo (10).
9. Intercambiador de calor del tipo laminado como
se describe en la reivindicación 8 en el que una pieza de dicha
parte de vuelta (T) en el primer lado de dicho núcleo (10)
constituye dicho paso libre (42).
10. Intercambiador de calor del tipo laminado
como se describe en la reivindicación 6 en el que cada uno de dichos
elementos tubulares primero, cuarto y quinto (23), que forman dicha
parte de vuelta (T) desde un segundo lado de los mismos en el
segundo lado de dicho núcleo (10), está provisto de dicha parte de
limitación del flujo de refrigerante.
11. Intercambiador de calor del tipo laminado
como se describe en la reivindicación 6 en el que un primer elemento
tubular (23), que forma dicha parte de vuelta (T) desde un segundo
lado del mismo en el segundo lado de dicho núcleo (10), está
provisto de dicha parte de limitación del flujo de refrigerante.
12. Intercambiador de calor del tipo laminado
como se describe en la reivindicación 6 en el que cada uno de dichos
elementos tubulares primero (23), segundo (24) y tercero (23) desde
un segundo lado de los mismos en el segundo lado de dicho núcleo
(10) está provisto de dicha parte de limitación del flujo de
refrigerante.
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