ES2219305T3 - Intercambiadores de calor autocontenidos. - Google Patents

Intercambiadores de calor autocontenidos.

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ES2219305T3 ES00903449T ES00903449T ES2219305T3 ES 2219305 T3 ES2219305 T3 ES 2219305T3 ES 00903449 T ES00903449 T ES 00903449T ES 00903449 T ES00903449 T ES 00903449T ES 2219305 T3 ES2219305 T3 ES 2219305T3
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Allan K. So
Bruce Laurance Evans
Thomas F. Lemczyk
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Abstract

Un intercambiador de calor (10) de tipo de placas, del tipo que comprende: placas primera (18) y segunda (20), incluyendo cada placa (18, 20) una porción central plana (70), una primera pareja de resaltes separados (72, 74) que se extienden desde un lado de la porción central plana (70), y una segunda pareja de resaltes separados (76, 78) que se extienden desde el lado opuesto de la porción central plana (70), teniendo cada uno de los citados resaltes (72, 74, 76, 78) una porción (80) de borde periférico interior y una porción (82) de borde periférico exterior, que definen un puerto de fluido (87, 86, 85, 84); una cresta continua (88) que rodea las porciones (80) de borde periférico interior de al menos la primera pareja de resaltes (72, 74) y que se extiende desde la porción central plana (70) en la misma dirección y equidistantemente a las porciones (82) de borde periférico exterior de la segunda pareja de resaltes (76, 78); incluyendo cada placa (18, 20) una pestaña periférica elevada (90) que se extiende sobre la porción central plana (70) en la misma dirección y equidistantemente con las porciones (82) de borde periférico exterior de la primera pareja de resaltes (72, 74); estando yuxtapuestas las placas de núcleo primera (18) y segunda (20), de manera que se enganchen una de las cresta continuas (88) y que se enganchen las pestañas periféricas de la placa (90); con lo cual se define una primera cámara de fluido entre las crestas (88) o pestañas periféricas (90) enganchadas; estando en coincidencia los puertos de fluido (87, 86, 85, 84) en las parejas respectivas primera (72, 74) y segunda (76, 78) de resaltes separados; y estando situada una tercera placa (16) en yuxtaposición con una de las placas primera (18) y segunda (20), para definir una segunda cámara de fluido entre la tercera placa (16) y la porción plana central (70) de la placa (18) adyacente; y que se caracteriza porque: cada porción central plana (70) incluye una barrera formada por un nervio (92, 106) y una ranura complementaria (100, 108), estando situado el nervio (92, 106) entre las porciones (80) de borde periférico interno de los resaltes de una de las parejas (72, 74, 76, 78) de resaltes para reducir el flujo en circuito corto entre las mismas, estando situada también la ranura complementaria (100, 108) entre los resaltes de la citada una pareja (72, 74, 76, 78) de resaltes, para promover el flujo pasante entre los mismos.

Description

Intercambiadores de calor autocontenidos.
Antecedentes de la invención
Esta invención se refiere a intercambiadores de calor del tipo formado por placas apiladas, en el que las placas tienen pestañas periféricas elevadas que cooperan para formar una cámara para el paso de los fluidos de intercambio de calor entre las placas, que comprenden las características del preámbulo de la reivindicación 1. Un intercambiador de calor de tipo de placas de esta clase se conoce por medio del documento US-A-3 240 268.
La clase más común de intercambiadores de calor de tipo de placas producidos en el pasado se ha realizado con parejas de placas apiladas separadas. Normalmente, las placas tienen aberturas de entrada y de salida que se encuentran alineadas en las parejas de placas apiladas para permitir el flujo de un fluido de intercambio de calor a través de todas las parejas de placas. Un segundo fluido de intercambio de calor pasa entre las parejas de placas, y a menudo se utiliza una envolvente o cámara para contener las parejas de placas y hacer que el segundo fluido de intercambio de calor pase entre las parejas de placas.
Con el fin de eliminar la envolvente o cámara, se ha propuesto proporcionar pestañas periféricas a las placas, que no solamente cierren los bordes periféricos de las parejas de placas, sino que también cierren los espacios periféricos entre las parejas de placas. Un procedimiento para realizar esto es utilizar placas que tengan una pestaña periférica elevada en un lado de la placa y una cresta periférica elevada en el otro lado de la placa. Ejemplos de este tipo de intercambiador de calor se muestran en la patente norteamericana número 3.240.268 concedida a F. D. Armes y en la patente norteamericana numero 4.327.802 concedido a Richard P. Beldam.
Sin embargo, una dificultad que existe en los intercambiadores de calor de tipo de placas autoenvolventes producidos en el pasado es que las pestañas y crestas periféricas forman unos canales de flujo periférico inherentes que actúan como circuitos cortos dentro y entre las parejas de placas y esto reduce la eficiencia de intercambio de calor de estos tipos de intercambiadores de calor.
Exposición de la invención
La presente invención a mejoras en los intercambiadores de calor del tipo general que se describe, entro otros, en la patente norteamericana número 3.240.268 (Armes). Se sabe que los intercambiadores de calor de tipo de placa de la técnica anterior de este tipo comprenden placas primera y segunda, incluyendo cada placa una porción central plana, una primera pareja de resaltes separados que se extienden desde un lado de la porción central plana y una segunda pareja de resaltes separados que se extienden desde los lados opuestos de la porción central plana. Cada uno de los resaltes tiene una porción de borde periférico interior y una porción de borde periférico exterior, que definen un puerto de fluido. Una cresta continua rodea las porciones de borde periférico interior de al menos la primera pareja de resaltes y se extiende desde la porción central plana en la misma dirección y equidistantemente de las porciones de borde periférico exterior de la segunda pareja de resaltes. Cada placa incluye una pestaña periférica elevada que se extiende desde la porción central plana en la misma dirección y equidistantemente de las porciones de borde periférico exterior de la primera pareja de resaltes. Las placas primera y segunda se yuxtaponen de manera que se enganchen a una de las crestas continuas y se enganchen a las pestañas periféricas de las placas; de esta manera, se define una primera cámara de flujo entre las crestas o las pestañas periféricas enganchadas. Los puertos de fluido en sus parejas respectivas primera y segunda de resaltes separados se encuentran en coincidencia. Se sitúa una tercera placa de núcleo en yuxtaposición con una de las placas de núcleo primera y segunda para definir una segunda cámara de fluido entre la tercera placa de núcleo y la porción plana central de la placa de núcleo adyacente. Más en particular, la mejora se refiere a un nervio y una ranura complementaria que está formada en la porción central plana de cada placa, del tipo general que se describe, entre otros en los documentos EP-A-0 208 957; EP-A-0 709 640 y EP-A-0 611 941. La mejora incluye que el nervio se encuentre situado entre las porciones de borde periférico interior de los resaltes de una de las parejas de resaltes para reducir el flujo en circuito corto entre los mismos y la ranura complementaria también se encuentra situada entre los resaltes de la una pareja de resaltes para promover el flujo entre los mismos, para mejorar la distribución de flujo entre las placas y la eficiencia global de los intercambiadores de calor.
Breve descripción de los dibujos
A continuación, se describirán realizaciones preferentes de la invención, a titulo de ejemplo, con referencia a los dibujos que se acompañan, en los cuales:
La figura 1 es una vista en perspectiva en despiece ordenado de una primera realización preferente de un intercambiador de calor autoenvolvente, realizado de acuerdo con la presente invención;
La figura 2 es una vista en alzado aumentada de escala, del intercambiador de calor montado de la figura 1;
La figura 3 es una vista en planta de las dos placas superiores que se muestran en la figura 1, estando despiezada la placa superior para mostrar la placa debajo de la misma.
La figura 4 es una vista seccionada vertical tomada por las líneas 4-4 de la figura 3, pero que muestra ambas placas de la figura 3;
La figura 5 es una vista en perspectiva aumentada de escala, tomada por las líneas 5-5 de la figura 1, que muestra uno de los productores de turbulencia que se utilizan en la realización que se muestra en la figura 1;
La figura 6 es una vista aumentada de escala de la porción de la figura 5, indicada por el círculo 6 en la figura 5;
La figura 7 es una vista en planta del productor de turbulencia que se muestra en la figura 5;
La figura 8 es una vista en planta de un lado de una de las placas de núcleo que se utilizan en el intercambiador de calor de la figura 1;
La figura 9 es una vista es planta del lado opuesto de la placa de núcleo que se muestra en la figura 8;
La figura 10 es una vista seccionada vertical tomada por las líneas 10-10 de la figura 9;
La figura 11 es una vista seccionada vertical tomada por las líneas 11-11 de la figura 9;
La figura 12 es una vista en planta de las placas desplegadas de una pareja de placas que se utiliza para producir otra realización preferente de un intercambiador de calor autoenvolvente de acuerdo con la presente invención;
La figura 13 es una vista en alzado de la pareja de placas montadas de la figura 12;
La figura 14 es una vista en planta de las partes traseras de las plantas desplegadas que se muestran en la figura 12, en la que las placas se montan espalda contra espalda;
La figura 15 es una vista en alzado de las parejas de placas montadas de la figura 14;
La figura 16 es una vista en planta de las placas desplegadas de una pareja de placas que se utiliza para producir otra realización preferente de un intercambiador de calor autoenvolvente de acuerdo con la presente invención;
La figura 17 es una vista en alzado de las placas montadas de la figura 16;
La figura 18 es una vista en planta de los lados traseros de las placas desplegadas que se muestran en la figura 16, en la cual las placas se montan espalda contra espalda;
La figura 19 es una vista en alzado de las placas montadas de la figura 18;
La figura 20 es una vista en perspectiva de las placas desplegadas de una pareja de placas que se utiliza para producir otra realización preferente de un intercambiador de calor de acuerdo con la presente invención;
La figura 21 es una vista en perspectiva similar a la figura 20, pero que muestra las placas desplegadas que se volverán a plegar cara a cara;
La figura 22 es una vista en planta de un lado de una placa que se utiliza para producir otra realización preferente de un intercambiador de calor autoenvolvente de acuerdo con la presente invención;
La figura 23 es una vista en planta del lado opuesto de la placa del intercambiador de calor que se muestra en la figura 22;
La figura 24 es una vista en planta de una placa que se utiliza para producir otra realización de un intercambiador de calor autoenvolvente de acuerdo con la presente invención;
La figura 25 es una vista en planta del lado opuesto de la placa que se muestra en la figura 24;
La figura 26 es una vista seccionada vertical tomada por las líneas 26-26 de la figura 23, que muestra la placa de la figura 22 sobre la placa de la figura 23;
La figura 27 es una vista en sección vertical tomada por las líneas 27-27 de la figura 25, que muestra la placa de la figura 24 sobre la placa de la figura 25;
La figura 28 es una vista en planta similar a la figura 25, pero que muestra una modificación para proporcionar una derivación controlada entre los puertos de entrada y salida de las parejas de placas;
La figura 29 es una vista en planta de otra realización preferente de una placa que se utiliza para producir un intercambiador de calor autoenvolvente de acuerdo con la presente invención;
La figura 30 es una vista en planta del lado opuesto de la placa que se muestra en la figura 29;
La figura 31 es una vista en sección vertical tomada por las líneas 31-31 de la figura 29, pero que muestra las placas montadas de las figuras 29 y 30;
La figura 32 es una vista en alzado vertical de las placas montadas de las figuras 29 a 31;
La figura 33 es una vista en planta de un lado de una placa que se utiliza para producir otra realización preferente de un intercambiador de calor autoenvolvente de acuerdo con la presente invención;
La figura 34 es una vista en sección transversal tomada por las líneas 34-34 de la figura 33, pero que muestra otra pareja de placas apiladas sobre la placa de la figura 33;
La figura 35 es una vista en sección transversal tomada por las líneas 35-35 de la figura 33, pero que muestra otra pareja de placas apiladas sobre la placa de la figura 33;
La figura 36 es una vista en sección transversal tomada por las líneas 36-36 de la figura 33, pero que muestra otra pareja de placas apiladas sobre la placa de la figura 33.
Mejor modo para realizar la invención
Haciendo referencia en primer lugar a las figuras 1 y 2, una vista en perspectiva en despiece ordenado de una realización preferente de un intercambiador de calor de acuerdo con la presente invención, generalmente está indicado por el número de referencia 10. El intercambiador de calor 10 incluye una placa superior o extrema 12, una placa productora de turbulencia 14, placas de núcleo 16, 18, 20 y 22, otra placa productora de turbulencia 24 y una placa de fondo o extrema 26. Se muestran las placas 12 a 26 dispuestas verticalmente en la figura 1, pero esto es solamente con propósitos de ilustración. El intercambiador
de calor 10 puede tener cualquier orientación que se desee.
La placa extrema superior 12 simplemente es una placa plana formada de aluminio que tiene un grosor de aproximadamente 1 mm. La placa 12 tiene aberturas 28, 30 adyacentes a un extremo de la misma, para formar una entrada y una salida para un primer fluido de intercambio de calor que pasa a través del intercambiador de calor 10. La placa extrema de fondo 26 también es una placa de aluminio plana, pero la placa 26 es más gruesa que la placa 12 debido a que también actúa como placa de montaje para el intercambiador de calor 10. Se proporcionan unas esquinas extendidas 32 en la placa 26, que tienen unas aberturas 34 en las mismas para acomodar unos fijadores adecuados (que se muestran) para montar el intercambiador de calor 10 en una posición deseada. La placa extrema 26 tiene un grosor típicamente de, aproximadamente, 4 a 6 mm. La placa extrema 26 también tiene aberturas 36, 38 para formar las aberturas de entrada y salida respectivas para un segundo fluido de intercambio de calor para el intercambiador de calor 10. Se unen unos accesorios o casquillos de entrada y salida adecuados (no mostrados) a las entradas y salidas 36 y 38 de la placa (y también a las aberturas 28 y 30 en la placa extrema 12) para el suministro y el retorno de los fluidos de intercambio de calor al intercambiador de calor 10.
Aunque normalmente no es deseable tener trayectos en circuitos cortos o flujos en derivación en las placas de núcleo del intercambiador de calor, en algunas enganchaciones es deseable tener algo de flujo en derivación en el circuito de flujo que incluye al intercambiador de calor 10. Por ejemplo, esta derivación puede ser necesaria para reducir la pérdida de presión en el intercambiador de calor 10, o para proporcionar algo de flujo frío en derivación entre las líneas de suministro y de retorno al intercambiador de calor 10. Con este propósito, se puede proporcionar una ranura de derivación controlada 39 opcional entre las aberturas 36, 38 para proporcionar deliberadamente algo de flujo de derivación entre la entrada y la salida respectivas formadas por las aberturas 36, 38.
Haciendo referencia a continuación a las figuras 1, 3 y 4, se describirán con detalles adicionales las placas productoras de turbulencia 14 y 24. La placa productora de turbulencia 14 es idéntica a la placa productora de turbulencia 24, pero en la figura 1, la placa productora de turbulencia 24 ha sido girada extremo a extremo o 180º con respecto a la placa productora de turbulencia 14, y la placa productora de turbulencia 24 ha sido girada de arriba abajo con respecto a la placa productora de turbulencia 14. Por lo tanto, la descripción que sigue de la placa productora de turbulencia 14 también se engancha a la placa productora de turbulencia 24. La placa productora de turbulencia 14 puede denominarse como placa de ajuste, y tiene una porción plana central 40 y una porción de borde periférico 42. Se forman en la porción plana central 40 pasajes ondulantes 44 y los mismos se encuentran situados solamente en un lado de la porción plana central 40, como mejor se aprecia en la figura 4. Esto proporciona una superficie superior plana 45 a la placa productora de turbulencia 14 para que se enganchen al lado inferior de la placa extrema 12. Las aberturas 46, 48 están situadas en los extremos respectivos de los pasajes ondulantes 44 para permitir que el fluido fluya longitudinalmente a través de los pasajes ondulantes 44 entre la placa superior o extrema 12 y el productor de turbulencia 14. Hay provisto un nervio longitudinal central 49 (véase la figura 4), que aparece como una ranura 50 en la figura 3, para que se enganchen a la placa de núcleo 16 debajo de la misma, como se aprecia en la figura 1. La placa productora de turbulencia 14 también está provista de depresiones 52, que también se extienden hacia abajo para engancharse a la placa de núcleo 16 debajo de la placa productora de turbulencia 14. También se proporcionan aberturas 54 y 56 en el productor de turbulencia 14 para que coincidan con las aberturas 28, 30 en la placa extrema 12 para permitir que el fluido fluya transversalmente a través de la placa productora de turbulencia 14. También hay provistas unas depresiones curvadas de esquina 58 en la placa productora de turbulencia 14, para ayudar a situar la placa productora de turbulencia 14 en el montaje del intercambiador de calor 10. Si se desea, se pueden proporcionar depresiones curvadas 58 en las cuatro esquinas de la placa productora de turbulencia 14, pero solamente se muestran dos en las figuras 1 a 3. Estas depresiones curvadas también refuerzan las esquinas del intercambiador de calor 10.
Haciendo referencia a continuación a las figuras 1 y 5 a 7, el intercambiador de calor 10 incluye los productores de turbulencia 60 y 62 situados entre las placas respectivas 16 y 18 y 18 y 20. Los productores de turbulencia 60 y 62 están formados por metal expandido, esto es, aluminio, ya sea por medio de una operación de formación por laminado o por estampación. Hay provistas unas filas transversales de convoluciones 64, dispuestas a tresbolillo o desplazadas, en los productores de turbulencia 60, 62. Las convoluciones tienen partes superiores planas 66 para proporcionar buenas uniones con las placas de núcleo 14, 16 y 18, aunque pueden tener partes superiores redondeadas, o tener una configuración de onda sinoidal, si se desea. En la presente invención se puede utilizar cualquier tipo de productor de turbulencia. Como mejor se puede apreciar en las figuras 5 a 7, una de las filas transversales de convoluciones 64 está comprimida o laminada u ondulada junto con su fila adyacente para formar porciones onduladas transversales 68 y 69. Con los propósitos de esta exposición, se pretende que el término ondulado incluya formación por ondulación, estampación o laminado, o cualquier otro método para cerrar las convoluciones en los productores de turbulencia. Las porciones onduladas 68, 69 reducen el flujo en circuitos cortos en las placas de núcleo, como se discutirá adicionalmente más adelante. Se hace notar que solamente los productores de turbulencia 62 tienen porciones onduladas 68. Los productores de turbulencia 60 no tienen tales porciones onduladas.
Como mejor se podrá apreciar en la figura 1, los productores de turbulencia 60 están orientados de manera que las filas transversales de convoluciones 64 se dispongan transversalmente a la dirección longitudinal de las placas de núcleo 16 y 18. Esto es denominado como disposición de alta pérdida de presión. En contraste, en el caso del productor de turbulencia 62, se sitúan las filas transversales de convoluciones 64 en la misma dirección que la dirección longitudinal de las placas de núcleo 18 y 20. Esto es denominado como dirección de pérdida de presión baja para el productor de turbulencia 62, debido a que existe una menor resistencia al flujo para que los fluidos circulen a través de las convoluciones, en la misma dirección que la fila 64, así como que el flujo trate de circular a través de la fila 64, como en el caso del productor de turbulencia 60.
Haciendo referencia a continuación a las figuras 1 y 8 a 11, se describirán con detalle las placas de núcleo 16, 18, 20 y 22. Todas estas placas de núcleo son idénticas, pero en el montaje del intercambiador de calor 10, las placas de núcleo alternantes se encuentran giradas de arriba abajo. La figura 8 es una vista en planta de las placas de núcleo 16 y 20, y la figura 9 es una vista en planta de las placas de núcleo 18 y 22. En realidad, la figura 9 muestra la parte trasera o lado inferior de la placa de la figura 8. Cuando el intercambiador de calor 10 se utiliza para enfriar aceite usando un refrigerante tal como, por ejemplo, el agua, la figura 8 se denominaría lado del agua de la placa de núcleo y la figura 9 se denominaría lado del aceite de la placa de núcleo.
Cada una de las placas de núcleo 16 a 22 tiene una porción central plana 70 y una primera pareja de resaltes separados 72, 74 que se extienden desde un lado de la porción central plana 70, es decir, el lado del agua como se aprecia en la figura 8. Una segunda pareja de resaltes separados 76, 78 se extiende desde el lado opuesto de la porción central plana 70, es decir, el lado del aceite como se aprecia en la figura 9. Cada uno de los resaltes 72 a 78 tiene una porción 80 de borde periférico interior y una porción 82 de borde periférico exterior. Las porciones 80, 82 de borde periférico interior y exterior definen aberturas o puertos de fluido 84, 85, 86 y 87. Una cresta periférica continua 88 (véase la figura 9) rodea las porciones 80 de borde periférico interior de, al menos, la primera pareja de resaltes 72, 74 pero el borde normalmente continuo 88 rodea los cuatro resaltes 72, 74, 76 y 78 como se muestra en la figura 9. La cresta continua 88 se extiende desde la porción central plana 70 en la misma dirección y equidistantemente de las porciones de borde periférico exterior 82 de la segunda pareja de resaltes 76, 78.
Cada una de las placas de núcleo 16 a 22 también incluye una pestaña periférica elevada 90 que se extiende desde la porción central plana 70 en la misma dirección y equidistantemente de las porciones de borde periférico exterior 82 de la primera pareja de resaltes 72, 74.
Como se aprecia en la figura 1, las placas de núcleo 16 y 18 están yuxtapuestas de manera que se enganchen a las crestas continuas 88 para definir una primera cámara de fluido entre las porciones centrales planas 70 de las placas respectivas unidas por las crestas continuas enganchadas 88. En otras palabras, las placas 16, 18 se sitúan espalda contra espalda, orientándose los lados del aceite de las placas respectivas uno hacia el otro para el flujo de un primer fluido, tal como el aceite, entre las placas. En esta configuración, se enganchan las porciones 82 de borde periférico exterior de la segunda pareja de resaltes separados 76, 78, estando en comunicación los puertos de fluido respectivos 85, 84 y 84, 85. De manera similar, las placas de núcleo 18 y 20 se yuxtaponen de manera que también se enganchen sus pestañas periféricas respectivas 90 para definir una primera cámara de fluido entre las porciones centrales planas de las placas y sus pestañas periféricas enganchadas respectivas 90. En esta configuración, se enganchan las porciones 82 de borde periférico exterior de la primera pareja de resaltes separados 72, 74, estando en comunicación los puertos de fluido respectivos 87, 86 y 86, 87. Con los propósitos de esta exposición, cuando se ponen juntas dos placas de núcleo para formar una pareja de placas que definen una primera cámara de fluido entre las mismas y se coloca una tercera placa en yuxtaposición con esta pareja de placas, con lo cual la tercera placa define una segunda cámara de fluido entre la tercera placa y la pareja de placas adyacentes.
Haciendo referencia en particular a la figura 8, se forma un nervio en forma de T, 92, en la porción central plana 70. La altura del nervio 92 es igual a la altura de la pestaña periférica 90. La cabeza 94 de la T se encuentra situada en posición adyacente al borde periférico de la placa situada detrás de los resaltes 76 y 78, y el vástago 96 de la T se extiende longitudinalmente o hacia dentro entre la segunda pareja de resaltes separados 76, 78. Este nervio en forma de T 92 se engancha al nervio de acoplamiento 92 en la placa adyacente y forma una barrera para prevenir el flujo en circuito corto entre los bordes periféricos internos 80 de los resaltes respectivos 76 y 78. Se podrá apreciar que la cresta periférica continua 88, como se ve en la figura 9, también produce una ranura periférica continua 98, como se ve en la figura 8. El nervio en forma de T 92 impide que el fluido fluya desde los puertos de fluido 84 y 85 directamente a la ranura continua 98, originando un circuito corto. Se podrá apreciar que el nervio en forma de T 92, como se ve en la figura 8, también forma una ranura complementaria en forma de T 100, como se ve en la figura 9. La ranura en forma de T 100 se encuentra situada entre y alrededor de las porciones 82 de borde periférico exterior de los resaltes 76, 78 y esto promociona el flujo de fluido entre y alrededor de la parte trasera de estos resaltes, mejorando de esta manera la efectividad de intercambio de calor del intercambiador de calor 10.
En la figura 9, la posición de los productores de turbulencia 60 está indicada por las líneas de trazos y puntos 102. En la figura 8, las líneas de trazos y puntos 104 representan el productor de turbulencia 62. El productor de turbulencia 62 podría estar formado por dos porciones o segmentos de producción de turbulencia, dispuestos lado a lado, en lugar de ser un productor de turbulencia sencillo como se indica en las figuras 1 y 5 a 7. En la figura 8, las porciones onduladas 68 y 69 del productor de turbulencia están representadas por las líneas de trazos y puntos 105. Estas porciones onduladas 68 y 69 se encuentran dispuestas en posición adyacente al vástago 96 del nervio en forma de T 92, así como a las porciones 80 de borde interior de los resaltes 76 y 78, para reducir el flujo en circuito corto entre los resaltes 76 y 78 alrededor del nervio 96.
Las placas de núcleo 16 a 22 también tienen otra barrera situada entre la primera pareja de resaltes separados 72 y 74. Esta barrera está formada por un nervio 106, como se aprecia en la figura 9, y por una ranura 108 complementaria, como se aprecia en la figura 8. El nervio 106 impide el flujo en circuito corto entre los puertos de fluido 86 y 87, y de nuevo, la ranura 108 complementaria en el lado del agua de las placas de núcleo promueve el flujo entre, alrededor y detrás de los resaltes elevadas 72 y 74, como se puede apreciar en la figura 8. Se podrá apreciar que la altura del nervio 106 es igual a la altura de la cresta continua 88 y también a la de las porciones 82 de borde periférico exterior de los resaltes 76 y 78. De manera similar, la altura del nervio en forma de T o barrera 92 es igual a la altura de la pestaña periférica 90 y a las de las porciones 82 de borde periférico exterior de los resaltes 72 y 74. De acuerdo con esto, cuando se colocan en yuxtaposición las placas respectivas, se forman pasajes o cámaras de flujo en forma de U entre las placas. En el lado del agua de las placas del núcleo (figura 8)este pasaje de flujo en forma de U está limitado por el nervio en forma de T 92, las porciones onduladas 68 y 69 del productor de turbulencia 62, y la pestaña periférica 90. En el lado del aceite de las placas de núcleo (figura 9), este pasaje de flujo en forma de U está limitado por el nervio 106 y por la cresta periférica continua 88.
Haciendo referencia de nuevo a la figura 1, se monta el intercambiador de calor 10 colocando la placa productora de turbulencia 24 en la parte superior de la placa extrema 26. El lado plano de la placa productora de turbulencia 24 se apoya contra la placa extrema 26, y de esta manera, los pasajes ondulantes 44 se extienden encima de la porción plana central 40, permitiendo que el fluido circule por ambos lados de la placa 24, solamente a través de los pasajes ondulantes 44. Se coloca la placa de núcleo 22 encima de la placa productora de turbulencia 24. Como se aprecia en la figura 1, el lado del agua (figura 8) de la placa de núcleo 22 está orientado hacia abajo, de manera que los resaltes 72, 74 también se proyecten hacia abajo, enganchándose a los bordes periféricos de las aberturas 54 y 56. Como resultado, el fluido que circula a través de las aberturas 36 y 38 de la placa extrema 26 pasa a través de las aberturas 54, 56 del productor de turbulencia y de los resaltes 72, 74, al lado superior o del aceite de la placa de núcleo 22. El fluido que circula a través de los puertos de fluido 84 y 85 de la placa de núcleo 22 circulará en sentido descendente y a través de los pasajes ondulantes 44 de la placa productora de turbulencia 24. Este flujo tendría una dirección en forma de U debido a que el nervio 48 en la placa productora de turbulencia 24 cubre o bloquea la ranura longitudinal 108 en la placa de núcleo 22, y también debido a que las porciones de borde periférico exterior de los resaltes 72, 74 se obturan contra los bordes periféricos de las aberturas 54 y 56 del productor de turbulencia, de manera que el flujo tenga que circular alrededor y más allá de los resaltes 72, 74. Se superponen placas de núcleo adicionales sobre la parte superior de la placa de núcleo 22, en primer lugar espalda contra espalda, como en el caso de la placa de núcleo 20, y a continuación, cara contra cara, como en el caso de la placa de núcleo 18, y se continúa de esta manera. Solo se muestran cuatro placas de núcleo en la figura 1, pero por supuesto, se puede usar cualquier número de placas de núcleo en el intercambiador de calor 10, como se desee.
En la parte superior del intercambiador de calor 10, el lado plano de la placa productora de turbulencia 14 se apoya contra el lado inferior de la placa extrema 12. El lado del agua de la placa de núcleo 16 se apoya contra la placa productora de turbulencia 14. La porción 42 de borde periférico de la placa productora de turbulencia 14 es contigua respecto a la pestaña periférica 90 de la placa de núcleo 14 y los bordes periféricos de la placa extrema 12, de manera que el fluido que circule a través de las aberturas 28, 30 tenga que pasar transversalmente a través de las aberturas 54, 56 de la placa productora de turbulencia 14, al lado del agua de la placa de núcleo 16. El nervio 48 de la placa productora de turbulencia 14 cubre o bloquea la ranura 108 en la placa de núcleo 14. Como consecuencia, será aparente que el fluido, tal como el agua, que entra en la abertura 28 de la placa extrema 12 se desplazará entre la placa productora de turbulencia 14 y la placa de núcleo 16 en forma de U a través de los pasajes ondulantes 44 de la placa productora de turbulencia 14, para pasar a través de la abertura 30 en la placa extrema 12. El fluido que circula en la abertura 28 también pasará hacia abajo a través de los puertos de fluido 84 y 85 de las placas de núcleo respectivas 16, 18, hasta la cámara de fluido en forma de U entre las placas de núcleo 18 y 20. A continuación, el fluido circulará en sentido ascendente a través de los puertos de fluido 84 y 85 de las placas de núcleo respectivas 18 y 16 debido a que los puertos 84 y 85 que definen los resaltes respectivos se enganchan espalda contra espalda. A continuación, este flujo ascendente se une al fluido que circula a través de la abertura 56, para salir por la abertura 30 en la placa extrema 12. De esto se podrá apreciar que un fluido, tal como refrigerante o agua, que pasa a través de las aberturas 28 o 30 en la placa extrema 12, circulará a través de cada otro de los pasajes o cámaras de flujo en forma de U del lado del agua, entre las placas apiladas. El otro fluido, tal como aceite, que pasa a través de las aberturas 36 y 38 de la placa extrema 26, circulará a través de cada otro pasaje en forma de U del lado del aceite en las placas apiladas, a través de las que no circula el primer fluido.
La figura 1 también ilustra que, además de tener los productores de turbulencia 60 y 62 orientados de manera diferente, se pueden eliminar completamente los productores de turbulencia, como se indica entre las placas de núcleo 20 y 22. Las placas productoras de turbulencia 14 y 24 realmente son placas de ajuste. Las placas productoras de turbulencia 14 y 24 también se podrían reemplazar por los productores de turbulencia 60 o 62, pero la altura o grosor de tales productores de turbulencia tendría que ser la mitad del de los productores de turbulencia 60 y 62 debido a que la separación existente entre las porciones planas centrales 70 y las placas extremas adyacentes 12 o 26 es la mitad en altura que la separación entre las porciones planas centrales 70 de las placas de núcleo yuxtapuestas 16 a 22.
Haciendo referencia de nuevo a las figuras 8 y 9, también se forman las porciones centrales planas 70 con barreras adicionales 110 que tienen nervios 112 en el lado del agua de las porciones centrales planas 70 y las ranuras complementarias 114 en el otro lado, o del aceite, de las porciones planas centrales 70. Los nervios 112 ayudan a reducir el flujo en derivación, ayudando a impedir que el fluido pase a las ranuras periféricas continuas 98, y las ranuras 114 promueven el flujo en el lado del aceite de las placas ayudando a que el fluido circule en las esquinas de las placas. Los nervios 112 también efectúan una función de refuerzo uniéndose a nervios de acoplamiento en la placa adyacente o yuxtapuesta. También hay provistas depresiones 116 en las porciones centrales planas 70 para que se enganchen a las depresiones acoplantes en las placas yuxtapuestas, con propósito de refuerzo.
Haciendo referencia a continuación a las figuras 12 a 15, se muestran algunas placas para producir otra realización preferente de un intercambiador de calor autoenvolvente, de acuerdo con la presente invención. Este intercambiador de calor es producido superponiendo una pluralidad de parejas de placas 118 o 119. Las parejas de placas 118 están producidas por las placas 120 y 122, y las parejas de placas 119 están producidas por las placas 124 y 126. En realidad, todas las placas 120, 122, 124 y 126 son idénticas. Las figuras 12 y 13 muestran las placas 120, 122 yuxtapuestas en una disposición de cara contra cara. Las figuras 14 y 15 muestran las placas 124, 126 yuxtapuestas en una disposición de espalda contra espalda. En la figura 12, las placas de la pareja de placas 118 se muestran desplegadas a lo largo de una línea de plegado trazos y puntos 128, y en la figura 14, se muestran las placas 124, 126 de la pareja de placas 119 desplegadas a lo largo de la línea de pliegue de trazos y puntos 129.
Las placas de núcleo 120 a 126 son bastante similares a las placas de núcleo que se muestran en las figuras 8 y 9, excepto porque los resaltes se encuentran situados en las esquinas de las placas, y las parejas primera y segunda de resaltes separados 72, 74 y 76, 78 se encuentran situadas adyacentes a los lados longitudinales de las placas rectangulares, de forma opuesta a estar situados adyacentes a los extremos opuestos de las placas, como en el caso de la realización de la figura 1. Además, en lugar de productores de turbulencia, las porciones 130 centrales planas de las placas están formadas con una pluralidad de nervios 132 dispuestos angularmente, alternativamente u ondulantemente y ranuras 133. Lo que forma un nervio en un lado de la placa, forma una ranura complementaria en el lado opuesto de la placa. Cuando la placa 120 está plegada sobre la placa 122, y de manera similar, cuando la placa 124 está plegada sobre la placa 126, los nervios y ranuras correspondientes 132, 133 se cruzan para formar pasajes de flujo ondulantes entre las placas.
En la realización de las figuras 12 a 15, se utilizan los mismos números de referencia para indicar componentes o porciones de las placas que son similares a aquellos de la realización de la figura 1. Sin embargo, la diferencia entre la figura 12 y la figura 8 y 9 es que en la figura 12, se muestra el lado del agua de ambas placas, mientras que la figura 8 muestra el lado del agua de una placa y la figura 9 muestra el lado del aceite o lado inverso de la misma placa. De manera similar, la figura 14 muestra el lado del aceite de ambas placas, mientras que la figura 9 muestra el lado del aceite de una placa y la figura 8 muestra el lado opuesto o del agua, de la misma placa.
En la realización de las figuras 12 a 15, la barrera para reducir el flujo en derivación está formada por una pluralidad de segmentos de barrera o nervios 134, 135, 136, 137 y 138. Estos nervios 134 a 138 están separados alrededor de la segunda pareja de resaltes separados 76, 78 y ayudan a impedir que el fluido que pasa a través de las aberturas 84 y 85 circule en la ranura periférica continua 98. Desde el lado del aceite de las placas, estos nervios 134 a 138 forman ranuras complementarias 139, 140, 141, 142 y 143 (véase la figura 14). Estas ranuras 139 a 143 promueven el flujo de fluidos, tales como el aceite, alrededor y detrás de los resaltes 76 y 78.
Como en el caso de la realización de la figura 1, se puede superponer cualquier número de placas de núcleo 120 a 126 para formar un intercambiador de calor, y las placas extremas (no mostradas), tales como las placas extremas 12 y 26, también se pueden unir a las placas de núcleo si se desea.
Las figuras 16 a 19 muestran otra realización preferente de un intercambiador de calor autoenvolvente de acuerdo con la presente invención. Esta realización es muy similar a la realización de las figuras 12 a 15, pero en lugar de tener múltiples segmentos de nervios para reducir el flujo en derivación, se sitúan dos nervios en forma de L, 144, 146 entre la segunda pareja de resaltes separados 76, 78 para que actúen como barrera para reducir el flujo en derivación entre las aberturas 84 y 85 y la ranura periférica continua 98. Los nervios 144, 146 forman las ranuras complementarias 147, 148 en el lado del aceite de las placas, como se puede apreciar en la figura 18, para ayudar a promover el flujo de o a los puertos de fluido 86 y 87, alrededor y detrás de los resaltes elevadas 76 y 78.
Haciendo referencia a continuación a las figuras 20 y 21, se muestran algunas placas adicionales para producir otra realización preferente de un intercambiador de calor autoenvolvente de acuerdo con la presente invención. En esta realización, las placas 150, 152, 154 y 156 son circulares, y son idénticas vistas en planta. La figura 20 muestra el lado del aceite de una pareja de placas 150, 152 que han sido desplegadas a lo largo de la línea de plegado de trazos y puntos 158. La figura 21 muestra el lado del agua de una pareja de placas 154, 156 que han sido desplegadas a lo largo de una línea de plegado 160 de trazos y puntos. De nuevo, las placas de núcleo 150 a 156 son bastante similares a las placas de núcleo que se muestran en las figuras 1 a 11, de manera que se utilizan los mismos números de referencia en las figuras 20 y 21 para indicar componentes o porciones de las placas que son funcionalmente los mismas que en la realización de las figuras 1 a 11.
En la realización de las Figuras 20 y 21, los resaltes de la primera pareja de resaltes separados 72, 74 se encuentran opuestos diametralmente y están situados adyacentes a la cresta periférica continua 88. Los resaltes de la segunda pareja de resaltes separados 76, 78 se encuentran situados, respectivamente, en posiciones adyacentes a los resaltes 74, 72 de la primera pareja de resaltes separados. Los resaltes 72 y 78 forman una pareja de resaltes asociados de entrada y salida, y los resaltes 74 y 76 forman una pareja de resaltes asociados de entrada y salida. Unas barreras en el lado del aceite en forma de nervios 158 y 160, reducen la posibilidad de que se produzca un flujo de aceite en circuito corto entre los puertos de fluido 86 y 87. Como mejor se puede apreciar en la figura 20, los nervios 158, 160 se desplazan tangencialmente desde los resaltes respectivos 76, 78 a la cresta continua 88, y las alturas de los resaltes 76, 78, de los nervios 158, 160 y de la cresta continua 88 son todas de igual magnitud. Se sitúan los nervios o barreras 158, 160 entre las parejas respectivas de resaltes asociados de entrada y salida 74, 76 y 72, 78. En realidad, las barreras o nervios 158, 160 se pueden considerar como segmentos de barrera separados situados en posición adyacente a los resaltes de entrada y salida asociados respectivos. Además, los nervios de barrera 158, 160 se extienden desde las porciones planas centrales de la placa en la misma dirección y equidistantemente a la cresta continua 88 y a las porciones 82 de borde periférico exterior de la segunda pareja de resaltes separados 76, 78.
Se forma una pluralidad de depresiones separadas 162 y 164 en las porciones centrales placas 70 y se extienden equidistantemente a la cresta continua 88 en el lado del aceite de las placas y a la pestaña periférica elevada 90 en el lado del agua de las placas. Se disponen las depresiones 162, 164 para que estén en coincidencia en las placas yuxtapuestas primera y segunda, y por lo tanto se unen conjuntamente para reforzar las parejas de placas, pero las depresiones 162 también funcionan para producir un incremento de flujo entre las placas en el lado del aceite (figura 20) de las parejas de placas. Se hace notar que la mayor parte de las depresiones 162, 164 se sitúan entre los segmentos de barrera o nervios 158, 160 y la cresta continua 88. Esto permite que se inserte un productor de turbulencia, tal como el productor de turbulencia 60 de la realización de la figura 1, entre las placas como se indica por la línea de trazos y puntos 166 en la figura 20.
En el lado del agua de las placas 154, 156, como se aprecia en la figura 21, se encuentra situado un nervio de barrera 168 en el centro de las placas y es de la misma altura que la primera pareja de resaltes separados 72, 74. El nervio de barrera 168 reduce el flujo en circuito corto entre los puertos de fluido 84 y 85. Los nervios 168 también se unen conjuntamente en las placas de acoplamiento para efectuar una función de refuerzo.
Los nervios de barrera 158, 160 tienen ranuras complementarias 170, 172 en el lado opuesto o lado del agua de las placas, y estas ranuras 170, 172 promueven el flujo a y desde los bordes periféricos de las placas para mejorar la distribución de flujo en el lado del agua de las placas. De manera similar, un nervio central 168 tiene una ranura complementaria 174 en el lado del aceite de las placas, para promover que el fluido circule hacia la periferia de las placas.
Haciendo referencia a continuación a las figuras 22, 23 y 26, se muestra otro tipo de placa que se utiliza para producir una realización preferente de un intercambiador de calor autoenvolvente de acuerdo con la presente invención. La figura 22 muestra el lado del aceite de una placa de núcleo 176, y la figura 23 muestra el lado del agua de una placa de núcleo 178. Realmente, las placas de núcleo 176, 178 son idénticas y para formar una pareja de placas, solamente se precisa colocar las placas de núcleo una encima de la otra como se muestra en las figuras 22 y 23. Cuando la placa 176, como se ve en la figura 22, se mueve hacia abajo y se coloca sobre la placa 178, se proporciona un circuito ondulante de flujo de agua 179 entre las placas (véase la figura 26) y cuando la placa 178 se mueve hacia arriba y se coloca sobre la placa 176, se proporciona un pasaje ondulante de flujo de aceite entre las placas. De nuevo, puesto que muchos de los componentes de las placas 176, 178 efectúan las mismas funciones que en las realizaciones que se han descrito más arriba, se utilizarán los mismos números de referencia en las figuras 22 y 23 para indicar componentes o porciones de placas similares.
Las placas 176, 178 son, generalmente, anulares en vista en planta. La primera pareja de resaltes separados 72, 74 se encuentra dispuesta adyacente y en los lados opuestos de un orificio central 180 en las placas 176, 178. El orificio 180 está definido por una pestaña periférica 182 que se encuentra en un plano común con la pestaña periférica elevada 90. Un resalte anular 184 rodea la pestaña periférica 182. El resalte 184 se encuentra en un plano común con una cresta periférica continua 88. Como en el caso de las realizaciones que se muestran en las figuras 12 a 19, las porciones centrales planas 70 de las placas están formadas con nervios ondulantes 186 y ranuras 188. Los nervios en un lado de las placas forman ranuras complementarias en el lado opuesto de las placas. Cuando se superponen o se yuxtaponen una contra otra las placas, los nervios acoplantes y las ranuras 186, 188 se cruzan para formar pasajes de flujo ondulantes entre las placas.
Puesto que los resaltes 72, 74 de la primera pareja de resaltes separados 72, 74 se encuentran dispuestos en los lados opuestos del orificio central 180, esto se denomina como flujo dividido. El fluido que entra por el puerto de fluido 86 se desplaza en ambos trayectos alrededor de la abertura central 180, al puerto de fluido 87. Una segunda pareja de resaltes separados 76, 78 se encuentra dispuesta en posición adyacente a la periferia del extremo extendido de las placas de núcleo. De esta manera, el flujo a través de uno de los puertos de fluido 84 u 85 se desplaza en una dirección en forma de U alrededor del orificio central 180, desde un puerto al otro.
Un nervio 190 de barrera dispuesto radialmente (véase la figura 23) se extiende desde el resalte 74 hacia fuera, entre la (primera) segunda pareja de resaltes separados 76, 78 interrumpiéndose justo antes de la ranura periférica continua 98. El resalte 190 reduce el flujo en circuito corto entre los puertos de fluido 84 y 85. Puesto que el resalte 190 también forma una ranura radial complementaria 192 en el lado del aceite de la placa, como se aprecia en la figura 22, esta ranura 192 ayuda a distribuir o promueve el flujo de fluido desde los puertos de fluido 86 y 87 hacia fuera, a los extremos extendidos de las placas, otra vez para mejorar la distribución de flujo entre las placas.
Las figuras 24, 25 y 27 muestran placas de núcleo 194, 196 que son bastante similares a las placas de núcleo de las figuras 22 y 23, pero en las placas de núcleo 194, 196, los resaltes de la primera pareja de resaltes separados 72, 74 se encuentran situados adyacentes entre sí. Esto proporciona flujo circunferencial alrededor del orificio central 80 desde uno de los puertos de fluido 86, 87 al otro. En esta realización, se extiende un nervio 198 de barrera desde el resalte anular central 184 entre ambas parejas de resaltes separados 72, 74 y 76, 78 hasta la cresta continua 88. Este nervio 198 de barrera impide el flujo en derivación entre los puertos de fluido 86 y 87. El nervio 198 también tiene una ranura complementaria 200 en el lado del agua de las placas, como se aprecia en la figura 25.
Además de la barrera 198 en el lado del aceite de las placas, se proporcionan dos nervios de barrera 202 y 204 adicionales en el lado del agua de las placas en cualquier lado de la ranura radial 200. Los nervios de barrera 202 y 204 son de la misma altura que los resaltes 72 y 74 y que la pestaña periférica elevada 90, y se extienden desde las porciones 82 de borde periférico exterior de los resaltes 72, 74 entre las porciones 80 de borde periférico interior de los resaltes 76, 78. Estos resaltes 202, 204 también forman ranuras radiales complementarias 206, 208 en el lado del aceite de las placas, como se puede apreciar en las figuras 24 y 27. Estas ranuras 206, 208 del lado del aceite se extienden desde las porciones 80 de borde periférico interno de los resaltes 72, 74 hasta situarse entre las porciones 82 de borde periférico exterior de los resaltes 76, 78 y promueven el flujo de fluido desde los puertos de fluido 86 y 87, hacia fuera, hacia el extremo periférico de las placas entre los resaltes 76 y 78. En la realización de las figuras 24 y 25, el primer nervio 198 se extiende desde entre las porciones 80 de borde periférico interior de la primera pareja de resaltes separados 72, 74, hasta situarse entre las porciones 82 de borde periférico exterior de la segunda pareja de resaltes separados 76, 78. La ranura complementaria 200 se extiende desde situada entre las porciones de borde periférico interior 80 de la segunda pareja de resaltes separados 76, 78 hasta situarse entre la porción 82 de borde periférico exterior de la primera pareja de resaltes separados 72, 74.
La figura 28 muestra una placa de núcleo 206 que es similar a las placas de núcleo 194 y 196 de las figuras 24 y 25, pero la placa de núcleo 206 tiene canales de derivación calibrados 208 y 210 formados en nervios de barrera 202, 204, para proporcionar algo de flujo de derivación deliberado entre los puertos de fluido 84 y 85. Como se ha mencionado más arriba, esta derivación calibrada se puede utilizar cuando sea deseable reducir la pérdida de presión en el interior de las parejas de placas. Sin embargo, tales canales de derivación pueden estar incorporados en las placas extremas del intercambiador de calor, en lugar de estar en las placas de núcleo, como en el caso de la realización de la figura 1. También se pueden utilizar canales de derivación similares en la realización de las figuras 22 y 23, si así se desea.
Haciendo referencia a continuación a las figuras 29 a 32, se describirá otra realización de un intercambiador de calor autoenvolvente. En esta realización, se forma una pluralidad de nervios alargados de dirección de flujo en las porciones centrales planas de las placas para impedir el flujo en circuito corto entre los puertos respectivos en las parejas de resaltes separados. En las figuras 29 a 32, se utilizan los mismos números de referencia para indicar las partes y componentes que son funcionalmente equivalentes a los de las realizaciones que se han descrito más arriba.
La figura 29 muestra una placa de núcleo 212 que es similar a las placas de núcleo 16, 20 de la figura 1, y la figura 30 muestra una placa de núcleo 214 que es similar a las placas de núcleo 18, 22 de la figura 1. En la placa de núcleo 212, el nervio de barrera entre la segunda pareja de resaltes separados 76,78 es más parecido a un nervio en forma de U 216 que rodea a los resaltes 76, 78, pero tiene una porción central o rama 218 que se extiende entre la segunda pareja de resaltes separados 76, 78. La porción en forma de U del nervio 216 tiene ramas distales 220 y 222 que tienen unos segmentos de nervio separados respectivos 224, 226 y 228, 230 y 232. Las ramas distales 220 y 222, incluyendo sus segmentos de nervios respectivos 224, 226 y 228, 230 y 232, se extienden a lo largo y adyacentemente a la ranura periférica continua 98. La rama central o porción 218 incluye una extensión bifurcada formada por los segmentos separados 234, 236, 238 y 240. Se hace notar que todos los segmentos de nervios 224 a 240 se encuentran situados asimétricamente o a tresbolillo en las placas, de manera que en las placas yuxtapuestas que tienen enganchadas las pestañas periféricas elevadas respectivas 90, los segmentos de nervio forman nervios de media altura apilados para reducir el flujo en derivación o en circuito corto en la ranura periférico continua 98 o en la ranura longitudinal central 108. También se hace notar que existe un espacio 241 entre el segmento de nervio 234 y la rama 218. Este espacio 241 permite algo de flujo a través del mismo para prevenir el estancamiento que, de otra manera, se podría producir en esta posición. Como en el caso de las realizaciones previas, el nervio en forma de U 216 forma una ranura complementaria 242 en el lado del aceite de las placas, como se puede apreciar en la figura 21. Esta ranura 242 promueve la circulación de fluido entre, alrededor y detrás de los resaltes 76, 78 para mejorar la eficiencia del intercambiador de calor formado por las placas 212, 214. El lado del aceite de las placas también puede estar provisto de productores de turbulencia, como se indica por las líneas de trazos y puntos 244, 246 en la figura 30. Preferiblemente, estos productores de turbulencia serán los mismos que los productores de turbulencia 60 en la realización de la figura 1. También es posible hacer la extensión bifurcada de la rama central 218 de manera que las bifurcaciones que consisten en los segmentos de nervio respectivos 234, 236 y 238, 240 sean divergentes. Esto podría ser una manera de ajustar la distribución de flujo o las velocidades de flujo en las placas y conseguir una distribución de velocidad uniforme en las placas.
Haciendo referencia a continuación a las figuras 33 a 36, se muestra otra realización de un intercambiador de calor autoenvolvente, en la que se utilizan los mismos números de referencia para indicar las partes y componentes que son equivalentes funcionalmente a las realizaciones que se han descrito más arriba. En esta realización, una placa de núcleo 250 tiene una configuración de flujo lineal, estando situados los puertos de entrada y salida en posiciones adyacentes a los extremos opuestos del intercambiador de calor. La placa de núcleo 250 tiene una porción plana central elevada 252 que se extiende entre los resaltes extremos 76, 78, pero ligeramente por debajo de los mismos. Un nervio periférico 254 dispuesto hacia abajo (véase la figura 35) rodea la porción plana 252 de manera que, cuando las dos placas 250 se yuxtaponen enganchándose las pestañas periféricas 90, se forma un canal de flujo interior o una primera cámara de fluido 256 en la pareja de placas entre los puertos de fluido 86, 87. El nervio 254 también forma una ranura periférica 258 justamente dentro de la cresta continua 88 que se comunica con los puertos de fluido 84, 85 en los resaltes extremos 72, 74. Cuando las dos placas 250 se yuxtaponen con las crestas continuas 88 enganchadas, las ranuras periféricas opuestas 258 forman un canal que se comunican con los puertos de fluido 84, 85 para formar la segunda cámara de fluido.
El fluido que pasa entre los puertos de fluido 84, 85 normalmente tendería a derivarse a través de ranuras periféricas 258 y a no circular entre o alrededor de las primeras cámaras de fluido 256. Con el fin de evitar esto, se forman los nervios de barrera 260 en las placas 250 para bloquear las ranuras periféricas 258. Esto hace que el fluido circule hacia dentro entre las porciones planas centrales 252 que forman las cámaras 256. Los nervios de barrera 250 también forman ranuras complementarias 262 que promueven el flujo desde la cámara de fluido interior o primera 256 a otro canal periférico 264 formado por el acoplamiento de las crestas continuas 88.
Se podrá apreciar que los nervios de barrera 260 se encuentran situados entre las porciones de borde periférico interior 80 de los resaltes de la pareja de resaltes 72, 74 para reducir el flujo en circuito corto entre los mismos. De manera similar, las ranuras complementarias 262 se encuentran situadas entre los resaltes de la pareja de resaltes 72, 74 para promover el flujo entre los mismos, es decir, a través de las ranuras periféricas o canales 258.
Los nervios de barrera 260 se pueden situar en cualquier punto a lo largo de las ranuras periféricas 258, y los nervios 260 pueden tener cualquier anchura deseada en la dirección longitudinal en las placas 250. Alternativamente, se puede situar más de un nervio de barrera 260 en cada una de las ranuras periféricas 258.
La figura 33 indica por medio de la línea de trazos y puntos 104, que se puede situar un productor de turbulencia dentro de la primera cámara de fluido 256. También se puede situar un productor de turbulencia entre las porciones planas centrales 252 que forman las primeras cámaras de fluido adyacentes 256, como se indica por el espacio 266 en la figura 36. En realidad, el espacio 266 es parte de la segunda cámara de fluido que se extiende entre los puertos de fluido 84 y 85. De manera alternativa, se podrían utilizar unas depresiones acoplantes o nervios y ranuras que se cruzan en lugar de los productores de turbulencia como en las realizaciones que se han descrito previamente.
En la realización que se muestra en las figuras 33 a 36, en las que se utiliza el intercambiador de calor como un enfriador de aceite enfriado por agua, los puertos de fluido 86, 87 y la primera cámara de fluido 256 normalmente se encontraría en el lado del aceite del enfriador, y los puertos de fluido 84, 85 y la segunda cámara de fluido 266 se encontrarían en el lado del agua del intercambiador de calor.
En la descripción anterior, con propósito de clarificación, se han utilizado los términos lado del aceite y lado del agua para describir los lados respectivos de las distintas placas de núcleo. Se podrá entender que los intercambiadores de calor de la presente invención no están limitados al uso de fluidos tales como el aceite o agua. Se puede usar cualquier fluido en los intercambiadores de calor de la presente invención. Además, se puede elegir la configuración o dirección del flujo dentro de las parejas de placas de cualquier manera deseada, simplemente seleccionando cuales puertos de flujo de fluido 84 a 87 sean entradas o puertos de entrada, y cuales de ellos sean salidas o puertos de salida.
Habiendo descrito las realizaciones preferentes de la invención, se podrá apreciar que se pueden realizar varias modificaciones a las estructuras descritas con anterioridad. Por ejemplo, los intercambiadores de calor pueden estar realizados con cualquier forma deseada. Aunque los intercambiadores de calor se han descrito desde el punto de vista del manejo de dos fluidos de transferencia de calor, se pueden acomodar más de dos fluido simplemente anidándose o expandiéndose alrededor de las estructuras descritas, utilizando principios similares a los que se han descrito más arriba. Además, se pueden conjugar y corresponder algunas de las características de las realizaciones individuales que se han descrito con anterioridad y utilizarse en las otras realizaciones, como podrá ser apreciado por aquellos especialistas en la técnica.

Claims (28)

1. Un intercambiador de calor (10) de tipo de placas, del tipo que comprende:
placas primera (18) y segunda (20), incluyendo cada placa (18, 20) una porción central plana (70), una primera pareja de resaltes separados (72, 74) que se extienden desde un lado de la porción central plana (70), y una segunda pareja de resaltes separados (76, 78) que se extienden desde el lado opuesto de la porción central plana (70), teniendo cada uno de los citados resaltes (72, 74, 76, 78) una porción (80) de borde periférico interior y una porción (82) de borde periférico exterior, que definen un puerto de fluido (87, 86, 85, 84); una cresta continua (88) que rodea las porciones (80) de borde periférico interior de al menos la primera pareja de resaltes (72, 74) y que se extiende desde la porción central plana (70) en la misma dirección y equidistantemente a las porciones (82) de borde periférico exterior de la segunda pareja de resaltes (76, 78);
incluyendo cada placa (18, 20) una pestaña periférica elevada (90) que se extiende sobre la porción central plana (70) en la misma dirección y equidistantemente con las porciones (82) de borde periférico exterior de la primera pareja de resaltes (72,74);
estando yuxtapuestas las placas de núcleo primera (18) y segunda (20), de manera que se enganchen una de las cresta continuas (88) y que se enganchen las pestañas periféricas de la placa (90); con lo cual se define una primera cámara de fluido entre las crestas (88) o pestañas periféricas (90) enganchadas; estando en coincidencia los puertos de fluido (87, 86, 85, 84) en las parejas respectivas primera (72,74) y segunda (76, 78) de resaltes separados; y
estando situada una tercera placa (16) en yuxtaposición con una de las placas primera (18) y segunda (20), para definir una segunda cámara de fluido entre la tercera placa (16) y la porción plana central (70) de la placa (18) adyacente; y
que se caracteriza porque:
cada porción central plana (70) incluye una barrera formada por un nervio (92, 106) y una ranura complementaria (100, 108), estando situado el nervio (92, 106) entre las porciones (80) de borde periférico interno de los resaltes de una de las parejas (72, 74, 76, 78) de resaltes para reducir el flujo en circuito corto entre las mismas, estando situada también la ranura complementaria (100, 108) entre los resaltes de la citada una pareja (72, 74, 76, 78) de resaltes, para promover el flujo pasante entre los mismos.
2. Un intercambiador de calor del tipo de placas, como se ha reivindicado en la reivindicación 1, y que, además, comprende un productor de turbulencia (62) situado entre las porciones centrales planas (70) de la placa primera (18) y segunda (20).
3. Un intercambiador de calor (10) del tipo de placas, como se ha reivindicado en la reivindicación 1, en el que las porciones centrales (70) incluyen una pluralidad de nervios (132) y ranuras (133) dispuestos angularmente, cruzándose los citados nervios (132) y ranuras (133) en placas las yuxtapuestas para formar pasajes de flujo ondulantes entre los puertos de fluido (87, 86, 85, 84) de las parejas respectivas de resaltes separados (72, 74, 76, 78).
4. Un intercambiador de calor (10) del tipo de placas, como se ha reivindicado en la reivindicación 1, en el que las porciones centrales (70) de placa incluyen una pluralidad de presiones separadas (162, 164) formadas en la misma, que se extienden equidistantemente a una de las crestas continuas (88) y de las pestañas periféricas elevadas (90), estando situadas las depresiones (162, 164) para que se encuentren en coincidencia en las placas yuxtapuestas primera (18) y segunda (20).
5. Un intercambiador de calor (10) del tipo de placas, como se ha reivindicado en la reivindicación 1, en el que la porción central plana (70) de la placa incluye una pluralidad de nervios alargados de dirección de flujo (216, 218, 220, 222, 224, 226, 228, 230, 232, 234, 236, 238, 240) formados en la misma, estando dispuestos los citados nervios para impedir el flujo en circuito corto entre los puertos respectivos (72, 74, 76, 78) en las parejas de resaltes separados (87, 86, 85, 84).
6. Un intercambiador de calor (10) del tipo de placas, como se ha reivindicado en la reivindicación 1, en el que la cresta continua (88) rodea a ambas parejas de resaltes separados primera (72, 74) y segunda (76, 78).
7. Un intercambiador de calor (10) del tipo de placas, como se ha reivindicado en la reivindicación 1, en el que el nervio de barrera (106) se encuentra situado entre la primera pareja (72, 74) de resaltes separados, y en el que la altura del nervio (106) es igual a la altura de la cresta continua (88).
8. Un intercambiador de calor (10) del tipo de placas, como se ha reivindicado en la reivindicación 1, en el que el nervio de barrera (92) se encuentra situado entre la segunda pareja (76, 78) de resaltes separados y la altura del nervio (92) es igual a la altura de la pestaña periférica (90).
9. Un intercambiador de calor (10) del tipo de placas, como se ha reivindicado en la reivindicación 2, en el que se enganchan las crestas continuas (88) de la placa primera (18) y segunda (20), y en el que el productor de turbulencia (62) se encuentra situado en la primera cámara de fluido definida de esta manera.
10. Un intercambiador de calor (10) del tipo de placas, como se ha reivindicado en la reivindicación 2, en el que se enganchan las pestañas periféricas (90) de la placa primera (18) y segunda (20), y en el que el productor de turbulencia (62) se encuentra situado en la primera cámara de fluido definida de esta manera.
11. Un intercambiador de calor (10) del tipo de placas, como se ha reivindicado en la reivindicación 1, en el que la primera placa (18) es idéntica a la segunda placa (20), estando yuxtapuestas las placas primera (18) y segunda (20) de manera que se enganchan las pestañas periféricas elevadas (90) de las placas, estando enganchadas las porciones (82) de borde periférico exterior de la primera pareja (72, 74) de los resaltes separados de ambas placas (18, 20), estando en comunicación los puertos de fluido respectivos (72, 74, 76, 78).
12. Un intercambiador de calor (10) del tipo de placas, como se ha reivindicado en la reivindicación 11, en el que la tercera placa (16) es idéntica a las placas primera (18) y segunda (20), enganchándose la cresta continua (88) de la tercera placa (16) a la cresta continua (88) de la placa yuxtapuesta, enganchándose las porciones (82) de borde periférico exterior de la segunda pareja (76, 78) de resaltes separados en la tercera placa (20) a las porciones (82) de borde periférico exterior de la segunda pareja (76, 78) de resaltes separados en la placa yuxtapuesta, estando en comunicación los puertos de fluido respectivos (87, 86).
13. Un intercambiador de calor (10) del tipo de placas, como se ha reivindicado en la reivindicación 12, y que comprende, además, un productor de turbulencia (62) que se encuentra situado dentro de cada una de las cámaras primera y segunda situadas entre las placas (16, 18, 20).
14. Un intercambiador de calor (10) del tipo de placas, como se ha reivindicado en la reivindicación 6, en el que las placas (16, 18, 20) son rectangulares en vista en planta, y en el que las parejas de resaltes separados primera (72, 74) y segunda (76, 78) se encuentran situadas adyacentes a los extremos opuestos de las placas, y en el que la barrera se extiende entre la segunda pareja (76, 78) de resaltes separados.
15. Un intercambiador de calor (10) del tipo de placas, como se ha reivindicado en la reivindicación 14, en el que la barrera es en forma de T en vista en planta, estando situado la cabeza (94) de la T en posición adyacente al borde periférico de la placa (16, 18, 20) y el vástago (96) de la T se extiende hacia dentro entre la segunda pareja (76, 78) de resaltes separados.
16. Un intercambiador de calor (10) del tipo de placas, como se ha reivindicado en la reivindicación 6, en el que las placas (16, 18, 20) son rectangulares en sección transversal, los resaltes separados (72, 74, 76, 78) se encuentran dispuestos en las esquinas de las placas (16, 18, 20), se forma la barrera por una pluralidad de segmentos de barrera (134, 135, 136, 137, 138) y los citados segmentos (134, 135, 136, 137, 138) se encuentran separados alrededor de los resaltes de la segunda pareja (76, 78) de resaltes separados.
17. Un intercambiador de calor (10) de tipo de placas como se ha reivindicado en la reivindicación 6, en el que las placas (150, 152, 154, 156) son circulares en vista en planta, los resaltes de la primera pareja (72, 74) de resaltes separados se encuentran opuestos diametralmente y están situados adyacentes a la cresta continua (88), los resaltes de la segunda pareja (76, 78) de resaltes separados se encuentran situados respectivamente adyacentes a los resaltes (72, 74) de la primera pareja de resaltes separados para formar parejas de resaltes de entrada (74, 76) y salida (72, 78)asociados, y la barrera (158, 160) se sitúa entre las parejas respectivas de resaltes de entrada (74, 76) y salida (72, 78)asociados.
18. Un intercambiador de calor (10) del tipo de placas, como se ha reivindicado en la reivindicación 17, en el que las porciones centrales planas (70) de las placas incluyen una pluralidad de depresiones separadas (162, 164) formadas en las mismas, que se extienden equidistantemente a una de la cresta continua (88) y pestaña periférica elevada (90), estando situadas las depresiones (162, 164) en coincidencia en las placas yuxtapuestas primera (18) y segunda (20).
19. Un intercambiador de calor (10) del tipo de placas, como se ha reivindicado en la reivindicación 6, en el que las placas (176, 178, 194, 196) son generalmente anulares en vista en planta, estando situadas la primera pareja (72, 74) de resaltes separados en posición adyacente al centro (180) de las placas, estando situada la segunda pareja (76, 78) de resaltes separados en posición adyacente a la periferia de las placas, extendiéndose radialmente la barrera (190, 198) entre los resaltes de la segunda pareja (76, 78) de resaltes separados.
20. Un intercambiador de calor (10) del tipo de placas, como se ha reivindicado en la reivindicación 19, en el que la barrera (198) se extiende radialmente entre ambas parejas de resaltes separados (72, 74) (76, 78).
21. Un intercambiador de calor (10) del tipo de placas, como se ha reivindicado en la reivindicación 20, en el que la barrera (198) incluye un canal de derivación calibrado (208, 210) en la misma, que se comunica con los resaltes respectivos de la segunda pareja (76, 78) de resaltes separados.
22. Un intercambiador de calor (10) del tipo de placas, como se ha reivindicado en la reivindicación 5, en el que la citada barrera es una primera barrera, y comprende, además, una segunda barrera que tiene un nervio (216) que se extiende entre las porciones (80) de borde periférico interior de los resaltes de la segunda pareja (76, 78) de resaltes deparados.
23. Un intercambiador de calor (10) del tipo de placas, como se ha reivindicado en la reivindicación 22, en el que el segundo nervio de barrera (216) incluye una porción central (218) que se extiende entre la segunda pareja de resaltes separados, y una porción en forma U que rodea las porciones (80) de borde periférico interior de los resaltes de la segunda pareja (76, 78) de resaltes separados.
24. Un intercambiador de calor (10) del tipo de placas, como se ha reivindicado en la reivindicación 23, en el que la citada porción en forma de U incluye ramas distales (220, 222) que tiene segmentos (224, 226, 228, 230, 232) de nervios separados que se extienden a lo largo de la ranura periférica continua (98).
25. Un intercambiador de calor (10) del tipo de placas, como se ha reivindicado en la reivindicación 23, en el que la citada porción central (218) incluye una extensión bifurcada, estando formada dicha extensión por segmentos separados (234, 236, 238, 240).
26. Un intercambiador de calor (10) del tipo de placas, como se ha reivindicado en la reivindicación 24, en el que los citados segmentos de nervio (234, 236, 238, 240) están situados asimétricamente en las placas, de manera que en las placas yuxtapuestas que tienen enganchadas las pestañas periféricas elevadas (90), los citados segmentos (234, 236, 238, 240) forman nervios apilados de media altura para reducir el flujo en derivación en la ranura periférica continua (98).
27. Un intercambiador de calor (10) del tipo de placas, como se ha reivindicado en la reivindicación 25, en el que los citados segmentos (234, 236, 238, 240) de nervio se encuentran situados asimétricamente en las placas, de manera que en las placas yuxtapuestas que tienen enganchadas las pestañas periféricas elevadas (90), los citados segmentos (234, 236, 238, 240) forman nervios apilados de media altura para reducir el flujo en derivación en la ranura periférica continua (98).
28. Un intercambiador de calor (10) del tipo de placas, como se ha reivindicado en la reivindicación 1, y que comprende, además, placas extremas superior (12) y de fondo (26) montadas respectivamente sobre y debajo de las citadas placas primera (18), segunda (20) y tercera (16), teniendo las citadas placas extremas (12, 26) aberturas (28, 30, 36, 38) que se comunican con los puertos de fluido respectivos (84, 85, 86, 87) en las placas adyacentes, definiendo una de las placas extremas (26) una ranura de derivación controlada (39) que se extiende entre las citadas aberturas (36, 38).
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