ES2241348T3 - Intercambiador termico de placas, con valvula integrada. - Google Patents

Abstract

Intercambiador térmico de placas paralelas superpuestas que delimitan dos recintos de intercambio térmico recorridos uno por un fluido primario y otro por un fluido secundario que circulan en forma de capas delgadas alternadas, realizándose la entrada y la salida de cada fluido por un par de embocaduras, denominadas principales, practicadas en una placa extrema, a través de las chimeneas de entrada y de salida que atraviesan las placas internas y que comunican con los espacios intersticiales constitutivos del recinto correspondiente, comprendiendo este intercambiador una válvula de tres vías para la distribución del fluido primario, que está integrado en el intercambiador, caracterizada porque una de las vías de dicha válvula está constituida por una (61) de dos embocaduras principales (30, 61) por la cual pasa el fluido primario, otra por la abertura (62) de la chimenea del recinto primario adyacente a esta embocadura, y la tercera por la embocadura anexa (60) formada en la misma placaextrema (300) que dicha embocadura principal (61), y dispuesta en la proximidad de dicha abertura de chimenea (62), permitiendo un canal (6) embutido en esta placa (300) que estas dos embocaduras (60, 61) se comuniquen, comprendiendo esta válvula una chapaleta apropiada para obturar selectivamente o bien dicha abertura de chimenea (62), o bien dicha embocadura anexa (60).

Description

Intercambior térmico de placas, con válvula integrada.

La presente invención se refiere a un intercambiador técnico del tipo descrito en el preámbulo de la reivindicación 1.

Este tipo de intercambiador es bien conocido, por ejemplo por el documento EP-A-0 614 061, y es utilizado en numerosas aplicaciones, cuando es necesario calentar o enfriar un fluido con la ayuda de otro fluido; las placas del intercambiador son unas placas delgadas de metal, térmicamente buen conductor, generalmente de acero inoxidable, que son embutidas y ensambladas por soldadura o por una unión por medio de bridas atornilladas, con interposición de juntas de caucho.

Las placas extremas del apilamiento tienen en general un espesor superior a las otras, puesto que son las que presentan las embocaduras -o racores- que permiten la conexión del intercambiador sobre las tuberías de entrada y de salida de los dos fluidos.

Algunos racords pueden estar situados sobre la placa superior, y los otros en la placa inferior; en otros modos de realización, el conjunto de los racores está situados sobre una sola y misma placa, por ejemplo la placa superior.

Las dimensiones de las placas y su número están naturalmente en función de la aplicación interesada y de la potencia requerida.

A título indicativo, en una aplicación doméstica en la cual el intercambiador equipa un circuito llamado mixto susceptible de alimentar una instalación de calefacción central, con posibilidad de extracción de agua caliente sanitaria, las placas tienen una forma general rectangular, con ángulos redondeados, con unas dimensiones del orden de 20 x 10 cm; las placas internas tienen un espesor del orden de 0,3 mm, la placa inferior un espesor del orden de 0,8 mm y la placa superior del orden de 1 mm.

El número total de placas está comprendido generalmente entre diez y treinta.

Ventajosamente, están previstas dos familias de placas, que están apiladas de forma alternada, presentando cada tipo de placa unas ondulaciones u otros relieves embutidos de configuración especial, que canalizan el flujo de cada fluido en el recinto que debe recorrer.

La disposición está ideada para que los dos flujos de fluidos entre los cuales interviene el intercambio técnico sigan una trayectoria en laberinto y circulen a contracorriente uno del otro, con el fin de favorecer este intercambio.

Un intercambiador de este tipo se describe por ejemplo en el documento EP-A-0 611 941, al cual se podrá hacer referencia si es necesario.

Las figuras 1 y 2 anexas a la presente solicitud de patente son unos esquemas que ilustran la manera en que dicho intercambiador es utilizado en el seno de un circuito mixto para uso doméstico del tipo mencionado más arriba.

Estas figuras representan una instalación de acuerdo con el estado de la técnica.

Esta comprende un circuito primario de calefacción central I y un circuito secundario de extracción sanitaria II, que interfieren uno con el otro a nivel del intercambiador de placas 3.

El circuito I comprende una fuente de calefacción 1 del agua del circuito I; se trata por ejemplo de una caldera provista de un quemador de gas.

Una bomba apropiada 15 asegura la circulación del agua en este circuito I.

El agua deja la caldera 1 por un conducto 10, y después pasa, a través de una tubería 2 en forma de "T", a un conducto 11, atraviesa los radiadores de calefacción central 100, y vuelve a la caldera 1 después de haber disipado una parte de sus calorías en los radiadores 100.

La tubería de retorno comprende dos conductos 12, 13, separados por una válvula de tres vías 5; el conducto 13 se conecta a la caldera 1, después de pasar por la bomba 15, a través de un conducto 14.

En esta aplicación, el agua de la calefacción central es el fluido primario; el intercambiador 3 está conectado en paralelo con respecto a los radiadores 100, situándose la derivación corriente arriba de los radiadores por la tubería en "T" 2, y corriente debajo de estos radiadores por la válvula de tres vías 5.

Se han designado por las referencias 30 y 31 las embocaduras de entrada y, respectivamente, de salida del fluido primario en el intercambiador 3.

La tubería en "T" 2 se conecta a la embocadura 30 por un conducto 20; la embocadura de circuito 31 se conecta a la válvula de tres vías 5 por un conducto 50.

En el circuito secundario II, se ha designado por la referencia 4 una fuente de producción de agua fría; puede tratarse simplemente de un grifo conectado sobre la red de agua potable previsto en la habitación que recibe esta instalación.

Se ha designado por la referencia 4' un dispositivo de utilización de agua caliente; se trata por ejemplo de un grifo o de un cabezal de ducha destinado a proporcionar agua caliente al usuario.

Se han designado por las referencias 32 y 33 las embocaduras de entrada y, respectivamente, de salida del fluido secundario, en el ejemplo del agua del circuito II.

La fuente 4 está conectada sobre la embocadura 32 por un conducto de traída de agua fría 40; la embocadura 33 está conectada al dispositivo de utilización 4' por un conducto de distribución de agua caliente 41.

En el estado de los circuitos ilustrado en la figura 1, solamente el circuito de calefacción I está en uso.

La válvula 5 se encuentra en una posición tal que las tuberías 12-13 son puestas en comunicación, estando el conducto 50, por el contrario, aislado.

En esta situación, el agua proporcionada por la caldera recorre exclusivamente el circuito I, como se ha simbolizado por las flechas F, asegurando el calentamiento de los radiadores 100.

La figura 2 ilustra una situación en la que se requiere una extracción de agua sanitaria, por ejemplo por apertura de un grifo previsto en el dispositivo de utilización 4'.

Esta extracción hace bascular automáticamente, a través de un sistema de mando apropiado conocido, la válvula de tres vías 5, de manera que cierre la salida de la tubería 12, asegurando por el contrario la comunicación del conducto 50 con la tubería 13.

En estas condiciones, el agua caliente que circula según G en el circuito, es dirigida a nivel de la tubería en "T" 2 hacia el intercambiador 3.

La misma recorre el recinto primario del intercambiador desde su entrada 30 hacia su salida 31, siguiendo una trayectoria sinuosa esquemáticamente ilustrada y designada TP (trayectoria primaria).

El agua caliente no pasa por los radiadores 100 puesto que la salida del conducto 12 está cerrada.

El agua caliente pasa exclusivamente por el intercambiador 3, como se ha simbolizado por las flechas G, volviendo a la caldera a través de las tuberías 13-14, y la bomba 15.

Al mismo tiempo, debido a la petición de agua sanitaria, el agua del circuito secundario II recorre el recinto secundario del intercambiador, desde la entrada 32 hacia la salida 33, como se ha simbolizado por la línea de trayectoria sinuosa TS (trayectoria secundaria) y las flechas H.

El intercambio térmico se realiza en el seno del apilamiento de placas, y por tanto el agua caliente llega al dispositivo de utilización 4'.

Cuando la extracción ha terminado, la válvula 5 bascula de nuevo a su posición inicial permitiendo alimentar los radiadores.

Evidentemente, estos circuitos están condicionados de manera conocida a unas consignas de temperatura.

A título indicativo, el agua deja la caldera 1 a una temperatura del orden de 80ºC y vuelve a una temperatura comprendida entre 40 y 60ºC, según la regulación de los radiadores.

En el circuito secundario, las temperaturas respectivas del agua fría que entra en el intercambiador 3, y del agua caliente que sale del mismo, son -siempre a título indicativo- del orden de 15ºC y, respectivamente, del orden de 45ºC.

La válvula a tres vías 5 está muy solicitada, puesto que cambia de estado a cada extracción de agua sanitaria.

El precio de una válvula de este tipo y de sus racores y tuberías de conexión al intercambiador de placas afecta de forma importante al precio total de la instalación.

Esta válvula presenta por otra parte un volumen importante, que va en contra de la búsqueda permanente de compacidad en la mayor parte de las aplicaciones en las que se puede utilizar este tipo de instalaciones.

El estado de la técnica en la materia puede ser ilustrado por el documento EP-A-0 614 061, que tiene por objeto un intercambiador de placas del tipo citado anteriormente, sobre el cual está montada la válvula de tres vías.

Un simple examen de la figura 2 de este documento permite comprender el problema de volumen citado, al ocupar la válvula un volumen relativamente grande con respecto al del intercambiador propiamente dicho.

Por el documento WO-97/00415, se conoce un intercambiador térmico de placas, en el cual está integrado una chapaleta obturadora.

En efecto, el modo de realización ilustrado en la figura 5 de este documento comprende una válvula 25 cuya chapaleta móvil está adaptada para obturar selectivamente la abertura superior de una de las chimeneas que atraviesan el apilamiento de la placa. Gracias a esta disposición, es posible hacer pasar, o bien la totalidad de uno de los fluidos en el seno del apilamiento, en el recinto de intercambio térmico, o bien una parte solamente de este fluido, pasando otra parte directamente al espacio de mayor sección que separa la placa superior de la placa adyacente.

Este dispositivo no desempeña por tanto la función de válvula de tres vías susceptible de cumplir la función expuesta anteriormente.

En el modo de realización representado en las figuras 3 y 4 del documento WO-97/00415, es posible hacer pasar la totalidad de uno de los fluidos o bien en el seno del apilamiento, entre las chimeneas de entrada y de salida (figura 4), o bien de forma directa de una chimenea a la otra, por el espacio comprendido entre la placa inferior y la placa adyacente (figura 3).

Sin embargo, esta solución es compleja y necesita recurrir a dos chapaletas tubulares distintas, móviles cada una en una de las dos chimeneas. La función buscada por este modo de realización no es una inversión de circuito simple por válvula de tres vías tal como la buscada por la presente invención, sino una orientación bien específica de los caudales en una aplicación dada, tal como la calefacción del circuito de aceite en un motor térmico.

La presente invención tiene por objetivo integrar en el intercambiador de placas un sistema de válvula de tres vías por una disposición de concepción y de estructura muy simples, que permita, por una parte, reducir muy sustancialmente el precio de coste global del conjunto válvula-intercambiador, y por otra parte reducir notablemente su volumen.

Otro objetivo de la invención es poder, si se desea, mantener el intercambiador a una cierta temperatura gracias a la presencia permanente de un cierto caudal de fluido primario en el seno del intercambiador, aunque no exista extracción sanitaria.

Así, cuando se requiere extracción sanitaria, se obtiene una puesta en temperatura muy rápida del agua caliente del circuito secundario, desde el inicio de la basculación de la válvula de tres vías.

De manera conocida en particular por el documento EP-A-0 614 061, el intercambiador que constituye el objeto de la presente invención es un intercambiador térmico de placas paralelas superpuestas que delimitan dos recintos de intercambio térmico recorridos, uno por un fluido primario, y el otro por un fluido secundario, que circulan en forma de capas delgadas alternadas, realizándose la entrada y la salida de cada fluido por un par de embocaduras, denominadas principales, practicadas en una placa extrema, a través de las chimeneas de entrada y de salida que atraviesan las placas internas y que comunican con los espacios intersticiales constitutivos del recinto correspondiente, y este intercambiador comprende una válvula de tres vías para la distribución del fluido primario, que está integrada en el intercambiador.

Los objetivos indicados anteriormente se alcanzan, de acuerdo con la invención, gracias al hecho de que una de las vías de dicha válvula está constituida por una de las dos embocaduras principales por la cual pasa el fluido primario, otra por la abertura de la chimenea del recinto primario adyacente a esta embocadura, y la tercera por una embocadura anexa formada en la misma placa extrema que dicha embocadura principal, y dispuesta en la proximidad de dicha abertura de chimenea, haciendo comunicar un canal embutido en esta placa estas desembocaduras, comprendiendo la válvula una chapaleta apta para obturar selectivamente, o bien dicha abertura de chimenea, o bien dicha embocadura anexa.

Por otra parte, según un cierto número de modos particulares de realización de la invención:

-

la embocadura anexa está dispuesta coaxialmente con respecto a dicha abertura de chimenea y la chapaleta consiste en un pistón discoidal móvil en traslación según el eje común a la embocadura anexa a la abertura;

-

comprende un medio de mando eléctrico o hidráulico del pistón;

-

este medio de mando está fijado a la placa extrema opuesta a la placa extrema en la cual están formadas las embocaduras principal y anexa, atravesando el vástago del pistón coaxialmente la chimenea;

-

este medio de mando está fijado a la placa extrema en la cual están formadas las embocaduras principal y anexa, atravesando el vástago del pistón coaxialmente un racor tubular montado en dicha embocadura anexa;

-

a la otra embocadura principal está asociada asimismo una embocadura anexa que está formada en la misma placa extrema que ella, y que comunica con ésta por un canal embutido en esta última;

-

la válvula de tres vías está situada a la salida del recinto primario.

La invención se refiere asimismo a una instalación mixta de distribución doméstica de agua caliente que comprende un circuito primario de calefacción central y un circuito secundario de extracción sanitaria, estando esta instalación equipada con un intercambiador tal como el descrito anteriormente, conectado en paralelo sobre los radiadores de la calefacción central, constituyendo el agua de la calefacción central, proporcionada por una caldera, el fluido primario, mientras que el agua de extracción sanitaria constituye el fluido secundario.

Otras ventajas de la invención se pondrán más claramente de manifiesto a partir de la descripción siguiente haciendo referencia a los planos anexos.

En estos planos:

- como ya se ha mencionado, las figuras 1 y 2 son unos esquemas que ilustran el principio de funcionamiento de un circuito de calefacción mixta, con producción de agua caliente sanitaria instantánea, tal como el comprendido en el estado de la técnica;

- las figuras 3 a 6 representan un primer modo de realización posible de un intercambiador de acuerdo con la invención;

- la figura 3 es una vista frontal, cortada por el plano quebrado III-III de la figura 4;

- la figura 4 es una vista por encima de la figura 3;

- la figura 5 es una vista por la izquierda de la figura 3, cortada por el plano quebrado V-V de la figura 4;

- la figura 6 es una vista por la izquierda de la figura 4, cortada por el plano quebrado VI-VI;

- la figura 7 es un esquema de una instalación equipada con este intercambiador, estando éste representado en una vista por encima;

- las figuras 8 y 9 son unos esquemas similares al de la figura 7, estando el intercambiador representado en el mismo lateralmente y en sección, estando la instalación ilustrada respectivamente en una situación de calefacción y en una situación de extracción sanitaria de agua caliente;

- las figuras 10 a 13 representan un segundo modo de realización posible del intercambiador;

- la figura 10 es una vista lateral cortada por el plano quebrado X-X de la figura 11;

- la figura 12 es una vista por la izquierda de la figura 10, cortada por el plano quebrado referenciado XII-XII en la figura 11;

- la figura 13 es una vista por la izquierda de la figura 11, cortada por el plano XIII-XIII;

- las figuras 14, 15 y 16 son unas vistas similares, respectivamente, a las de la figura 7, 8 y 9 anteriores, destinadas a ilustrar el funcionamiento de este segundo modo de realización;

- las figuras 17 a 20, 21 a 24 y 25 a 28 representan, respectivamente, un tercer, un cuarto y un quinto modos de realización posibles del intercambiador según la invención, presentando las diferentes vistas que representan estos modos de realización una organización similar a la de las figuras 3 a 6 (para el primer modo de realización) y 10 a 13 (para el segundo modo de realización).

Se han designado por las referencias 300 y 301 las dos placas extremas del apilamiento, correspondiendo la placa 300 a la placa superior y la placa 301 a la placa inferior.

Las placas internas del apilamiento, como ya se ha mencionado, son de dos tipos diferentes, referenciadas 302, 303.

Se ha designado por la referencia e_{1} el recinto, constituido por los intersticios entre placas, por el cual circula el fluido primario del circuito I.

Se han designado por la referencia e_{2} los espacios intersticiales que constituyen el otro recinto, por el cual pasa el fluido secundario.

De forma conocida, unas cavidades, o chimeneas, que atraviesan las placas transversalmente, comunican con estos recintos. Están previstas dos chimeneas diagonalmente opuestas para la entrada y la salida del fluido primario, que comunican con los intersticios e_{1}; asimismo, están previstas dos chimeneas diametralmente opuestas, que comunican con los intersticios e_{2}.

En el primer modo de realización de las figuras 3 a 6, el conjunto de las embocaduras de entrada y de salida de los fluidos están formadas en la placa superior 300.

Se han designado por las referencias 30 y 61 las embocaduras de entrada y de salida de fluido primario, y por 31 y 33 las embocaduras de entrada y de salida del fluido secundario.

Estas embocaduras son unos pequeños manguitos cilíndricos, de eje perpendicular a las placas. En los ejemplos ilustrados, su pared externa está fileteada, para permitir la conexión de las tuberías por medio de racores roscados complementarios, destinados a ser atornillados a los mismos de forma estanca. Cualquier otro modo de realización estanca es posible, naturalmente.

En los planos, se ha designado con las referencias CE_{1} y CS_{1} las chimeneas de entrada y, respectivamente, de salida, del fluido primario en los intersticios e_{1}; se ha designado con las referencias CE_{2} y CS_{2} las chimeneas de entrada y, respectivamente, de salida del fluido secundario en los intersticios e_{2} del apilamiento.

La embocadura 30 de entrada del fluido primario está posicionada coaxialmente con respecto a la chimenea CE_{1}, en un ángulo del intercambiador.

Las embocaduras de entrada 32 y de salida 33 del fluido secundario están dispuestas coaxialmente con respecto a las chimeneas CE_{2} y CS_{2} respectivamente, en los ángulos adyacentes al ángulo que acaba de ser mencionado.

La chimenea CS_{1}, de salida del fluido primario, se encuentra en el cuarto ángulo, es decir en el vértice diagonalmente opuesto a la chimenea CE_{1}.

Coaxialmente, frente a esta chimenea CS_{1}, se encuentra una embocadura denominada anexa 60, formada asimismo en la placa superior 300.

La embocadura 61 está desplazada con respecto a la embocadura 60 hacia la zona central del intercambiador, paralelamente a su borde longitudinal (lado mayor).

Podría estar prevista una orientación oblicua, en función del posicionado deseado de la embocadura 61.

Las dos embocaduras 60 y 61 se comunican entre sí por un canal 6 formado por embutición en la placa superior 300; este canal tiene una sección aproximadamente semicilíndrica; forma un rehundido en la placa superior 300 que delimita con la placa plana subyacente 303 (contra la cual esta placa superior está aplicada y fijada) un paso 600.

El canal 6 se extiende paralelamente a los lados mayores de las placas.

El conjunto de las embocaduras 30, 32, 33, 60 y 61 son unos manguitos tubulares cilíndricos, del mismo diámetro; contrariamente a las otras embocaduras, la embocadura 60 está roscada interiormente, y recibe un racor tubular fileteado 8, roscado en esta embocadura 60. Cualquier otro modo de conexión estanca es posible, evidentemente.

Coaxialmente con la embocadura 60, pero por el lado del apilamiento, es decir en la placa inferior 301, está formado un manguito 63 análogo al manguito 60, roscado asimismo en su pared interna.

En este manguito 63 está fijado por roscado un cuerpo de válvula 7.

Esta válvula comprende un vástago de pistón 70 axialmente móvil, en el eje común al manguito 63, a la chimenea CS_{1}, y a la embocadura 60 y al cuerpo tubular 8.

El vástago 70 atraviesa la chimenea CS_{1}, y su extremo superior libre está provisto de un disco obturador, o chapaleta 71.

Según que el vástago 70 se encuentre en una posición elevada, representada a trazos gruesos en las figuras 3, 5 y 6, o en posición baja, representada a trazos interrumpidos, y referenciada 70' en estas mismas figuras, el disco 71 queda apoyado contra la base anular plana 80 del racor 8 obturando así la base de este racor, o por el contrario, pasa a aplicarse contra el borde de la abertura superior 62 de la chimenea CS_{1} (disco de chapaleta referenciado 71') obturando dicha abertura.

Evidentemente, el diámetro del disco 71 se elige ligeramente superior a las aberturas del racor 8 y de la chimenea CS_{1}, mientras que la embocadura 60 tiene un diámetro interior ligeramente superior al diámetro del disco 71, con el fin de permitir su introducción en el intercambiador.

Los medios de mando en traslación del vástago 70 son unos medios conocidos, mandados eléctricamente, hidráulicamente o neumáticamente.

Puede tratarse en particular de un electroimán o de un accionador lineal tal como los utilizados para el mando de las chapaletas de carburador de automóvil por ejemplo, o un dispositivo de membrana mandado por la diferencia de presión existente en el circuito sanitario cuando tiene lugar una extracción.

Evidentemente, el vástago 70 está guiado de forma estanca en la placa extrema del intercambiador, por ejemplo por medio de juntas tóricas apropiadas.

La válvula discoidal 71 es de material flexible y elástico, tal como un material sintético elastómero, susceptible de aplicarse de forma estanca por cada una de sus dos caras opuestas contra el asiento del racor 8 o contra el borde de la abertura de la chimenea CS_{1}, resistiendo al mismo tiempo las diferencias de temperatura encontradas en el curso del funcionamiento.

La chapaleta y su dispositivo de mando son por ejemplo del mismo tipo general que la válvula de tres vías que constituye el objeto del documento FR-A-2 719 101.

En una variante de realización no representada, el vástago 70 podría prolongarse más allá del disco obturador 71, en el interior del racor tubular 8, para ser guiado en el mismo en traslación por un anillo solidario de este racor, realizándose el montaje del anillo en la parte central de este racor por unos brazos de montaje radiales que no impiden el flujo del fluido primario en el interior del racor 8.

Así, se obtiene un guiado axial perfecto del vástago 70. Esto es particularmente interesante cuando el número de placas es importante e implica un vástago 70 de gran longitud.

Con referencia a las figuras 7 a 9, se describirá ahora el funcionamiento de este dispositivo.

Las tuberías que equipan los dos circuitos I y II han sido designadas con las mismas cifras de referencia que en las figuras 1 y 2 que hacen referencia al estado de la técnica.

Se constata que el conducto 20 que proviene de la tubería en "T" 2 está conectado sobre la embocadura 30, mientras que el conducto de retorno a la caldera 13 está conectado sobre la embocadura 61. La tubería 12 situada corriente abajo de los radiadores 100 está conectada sobre el racor 8 y la embocadura 60.

Los conductos 40 y 41 del circuito secundario II están conectados respectivamente sobre las embocaduras 32 y 33.

La figura 8 muestra una situación en la cual los radiadores 100 son alimentados.

En este estado, la chapaleta obturadora 71 se encuentra en su posición baja, obturando la salida de chimenea 62.

La salida del recinto primario constituida por los espacios intersticiales e_{1} está por consiguiente obturada, por lo que el fluido primario que previene de la caldera no puede atravesar el intercambiador.

La totalidad del agua caliente proporcionada por la caldera 1 pasa por los radiadores 100, llega al intercambiador por el conducto 12 y el racor 8, atraviesa el espacio 600 del canal 6, y es evacuada desde éste a través de la embocadura 61, por las tuberías 13, 14, bajo la aspiración de la bomba 15.

Cuando existe extracción sanitaria, se realiza automáticamente la basculación de la chapaleta 7, por la subida del vástago 70, simbolizada por la flecha k de la figura 9. La chapaleta 71 libera entonces la salida 62 de la chimenea CS_{1}, pasando al mismo tiempo a obturar la base del racor tubular 60.

La parte corriente abajo del conducto 12 es así obturada, por lo que el agua caliente no puede circular por los radiadores 100.

Este agua es por tanto conducida a través de la tubería "T" 2 y el conducto 20 al intercambiador de placas 3 (flechas G).

El agua caliente recorre los espacios intersticiales e_{1} del intercambiador, mientras que el agua fría del circuito secundario II pasa por los espacios e_{2}, asegurando el intercambio térmico buscado (flechas H).

El flujo del agua sanitaria en el intercambiador se realiza con la entrada por la embocadura 32 y la chimenea CE_{2} y salida por la chimenea CS_{2} y la embocadura 33.

El agua del circuito primario deja el intercambiador por la chimenea CS_{1}, el canal 6 y la embocadura 61.

La válvula 7 integrada en un intercambiador constituye, con la chimenea CS_{1}, la embocadura 60 y su racor 8, así como la embocadura 61 que comunica con ésta por el canal 6, una válvula de tres días que desempeña la misma función que la válvula 5 de las figuras 1 y 2, pero que presenta una estructura extremadamente simple y una configuración compacta, lo que responde al objetivo buscado.

El segundo modo de realización ilustrado en las figuras 10 a 13 tiene una concepción idéntica a la del primer modo de realización en lo que es la integración de la válvula de tres vías.

Por el contrario, la misma se distingue por la integración adicional en el intercambiador de la tubería en "T".

A este fin, está prevista en la placa superior 300 una embocadura anexa 36, que está dispuesta coaxialmente con respecto a la chimenea CE_{1}, en lugar y posición de la embocadura 30.

Esta está desplazada longitudinalmente, comunicando las dos embocaduras 30, 36 entre sí por un canal 35 de sección sustancialmente semicilíndrica, embutido en la placa superior, con una configuración similar a la del canal 6.

Se realiza así un espacio de comunicación directa 350 entre las embocaduras 30 y 36.

Como se observa en las figuras 14 a 16, el conducto 10 por el cual el agua caliente sale de la caldera 1 está conectado sobre la embocadura 30, mientras que la embocadura 36 está conectada al conducto 11.

En caso de uso de la instalación para la calefacción únicamente (situación ilustrada en la figura 15) el líquido caliente pasa directamente de la tubería 10 a la tubería 11 a través de la embocadura 30, el paso 350 y la embocadura 36, no atravesando el agua caliente el espacio intersticial de las placas, puesto que la chapaleta 71 se encuentra en posición baja.

Por el contrario, en caso de extracción sanitaria (figura 16), encontrándose la chapaleta en posición alta, el líquido que proviene de la caldera es dirigido al seno del apilamiento (flecha G) con el fin de calentar el líquido secundario.

Las embocaduras 30, 36 y el canal 35 cumplen por consiguiente la misma función que la tubería en "T" clásica 2, lo que mejora aún la compacidad del conjunto rebajando al mismo tiempo el precio de coste.

En otros modos de realización que acaban de ser descritos, el conjunto de las desembocaduras de conexión del intercambiador están previstas por el mismo lado de éste, en la placa superior.

Puede desearse una disposición diferente en algunas aplicaciones, en función de la configuración del espacio en el cual el intercambiador debe ser instalado y del volumen disponible.

Así, en el tercer modo de realización ilustrado en las figuras 17 a 20, el montaje de la válvula de tres vías 7, la disposición de las embocaduras 60, 61 y las del canal 6, así como la embocadura 33 son idénticos a los de los dos modos de realización anteriores.

Por el contrario, las embocaduras 32, 30, 36, así como el canal 35, indicados aquí por el índice "prima" están formados en la placa inferior 301.

El funcionamiento de este modo de realización es rigurosamente idéntico al del segundo modo de realización ya descrito; solamente las conexiones de los conductos de entrada de los fluidos tienen una configuración diferente (realizándose por la placa inferior).

El cuarto modo de realización, que está ilustrado en las figuras 21 a 24, es globalmente similar al primer al primer modo de realización.

Sin embargo, la válvula de tres vías, referenciada 9, está situada y montada sobre la placa superior 3.

El cuerpo de la chapaleta es tubular y presenta una parte 93 roscada en la embocadura 30, coaxialmente con la chimenea CS_{1}.

Esta chimenea está cerrada hacia abajo por la placa inferior 301.

El cuerpo de la chapaleta presenta una tubería de entrada 92 que forma un ángulo recto con la parte 93, formando el conjunto un conducto en forma de "L".

Esta parte 92 es la que está conectada sobre el conducto 12 que lleva el líquido primario de los radiadores.

El funcionamiento de la chapaleta del obturador 91 es el mismo que el descrito anteriormente, pudiendo esta chapaleta ocupar selectivamente una posición alta en la cual obtura el cuerpo tubular 93 o una posición baja en la cual obtura la abertura superior de la chimenea CS_{1}.

El interés de esta construcción es que el conjunto de las partes en resalte que se encuentran por el mismo lado del intercambiador, en el ejemplo por el lado de la cara superior, lo que presenta interés para ciertas instalaciones en las cuales el intercambiador es accesible solamente por un lado.

Evidentemente es posible dotar a este modo de realización de una tubería en "T" integrada similar a la del segundo modo de realización.

El quinto modo de realización de la invención, que está ilustrado en las figuras 25 a 28, se distingue esencialmente del anterior, por el hecho de que el cuerpo de la válvula, referenciado 9', se extiende no axialmente sino transversalmente con respecto a su racor tubular, referenciado 93'.

Este último es manguito cilíndrico roscado axialmente en la embocadura 60. Su extremo opuesto 96' está destinado a ser conectado sobre el conducto 12.

La chapaleta comprende un pistón 95' constituido por un vástago plano (armazón) guiado en traslación por sus bordes longitudinales en unas ranuras longitudinales formadas en la pared interior del tubo 93'. En la base del vástago plano 95' está fijado una chapaleta en forma de arandela 91', susceptible de obturar selectivamente, como en los modos de realización anteriores, o bien la abertura superior de la chimenea CS_{1}, o bien la base del tubo 93'.

El cuerpo de la chapaleta 9', dispuesto en ángulo recto con respecto al racor tubular 93', es un accionador apropiado para provocar el pivotamiento de un vástago de mando 90' alrededor de su propio eje.

La parte extrema libre del vástago 90' está doblemente acodada, de manera que forme una porción de manivela 900', que está situada en la parte central del tubo 93', y penetra en una lumbrera 94' practicada en el vástago de pistón plano 95'.

Esta lumbrera es un orificio alargado, perpendicular al eje del pistón.

El vástago 90' puede pivotar en un ángulo del orden de 120º, provocando así el descenso o la subida del pistón 95', y por consiguiente de la chapaleta obturadora 91'.

La conexión en forma de lumbrera 94' permite el desplazamiento transversal del extremo de vástago 900', cuando tiene lugar su pivotamiento.

Evidentemente, el vástago de pistón plano (armazón) 95' no impide el paso del fluido primario de la tubería 12 hacia el espacio de canal 600, cuando la chapaleta se encuentra en posición baja.

Se observará por otra parte que este armazón 95' está dispuesto paralelamente a la dirección longitudinal del canal 6, lo que permite limitar la pérdida de carga en el flujo del fluido primario cuando fluye del tubo 93' hacia la embocadura 61 a través del espacio 600.

Gracias a esta disposición, es posible prever una orientación en la misma dirección del conjunto de las tuberías conectadas sobre el intercambiador, perpendicularmente a las placas del intercambiador.

Evidentemente este modo de realización puede estar provisto asimismo de una tubería en "T" integrada, como el segundo o el tercer modo de realización.

El órgano de maniobra del vástago 90' es por ejemplo un electroimán o un motorreductor eléctrico, de eje rotativo.

La válvula integrada podría estar dispuesta por el lado de la entrada del fluido primario en el intercambiador y, por el contrario, la tubería en "T" (integrada o no) podría estar posicionada por otro lado, a salida del intercambiador, según una disposición similar a la ilustrada en la figura 1 del documento FR-A-2 719 101 ya citado.

Debe observarse que, cualquiera que sea el modo de realización en cuestión, se podría prever una chapaleta cuya basculación de una posición de obturación a la otra se realiza no instantáneamente, sino con una cierta lentitud (algunos segundos por ejemplo), de manera que evite los choques térmicos en el intercambiador.

Asimismo, resulta posible prever un cierre incompleto del órgano obturador cuando se encuentra en posición baja correspondiente a la utilización únicamente de la calefacción (sin extracción sanitaria).

Así, una cierta parte del fluido primario puede atravesar el intercambiador, de manera que mantenga un calentamiento permanente de las placas.

Gracias a esta disposición, cuando hay una petición de agua sanitaria, se obtiene una provisión muy rápida de agua caliente, puesto que el intercambiador es constantemente mantenido precalentado.

Esto puede obtenerse de diferentes maneras, por ejemplo previendo unos pequeños orificios en el borde la abertura superior de la chimenea CS_{1}, que no son recubiertos por el disco obturador, incluso cuando se encuentra en posición baja.

Aunque el objeto de la presente invención haya sido descrito en una aplicación particular, resulta evidente un intercambiador de este tipo puede ser utilizado en diferentes aplicaciones y para fluidos variados (líquido y/o gas) en particular en procesos industriales variados y en el campo del equipamiento automóvil.

Claims (8)

1. Intercambiador térmico de placas paralelas superpuestas que delimitan dos recintos de intercambio térmico recorridos uno por un fluido primario y otro por un fluido secundario que circulan en forma de capas delgadas alternadas, realizándose la entrada y la salida de cada fluido por un par de embocaduras, denominadas principales, practicadas en una placa extrema, a través de las chimeneas de entrada y de salida que atraviesan las placas internas y que comunican con los espacios intersticiales constitutivos del recinto correspondiente, comprendiendo este intercambiador una válvula de tres vías para la distribución del fluido primario, que está integrado en el intercambiador, caracterizada porque una de las vías de dicha válvula está constituida por una (61) de dos embocaduras principales (30, 61) por la cual pasa el fluido primario, otra por la abertura (62) de la chimenea del recinto primario adyacente a esta embocadura, y la tercera por la embocadura anexa (60) formada en la misma placa extrema (300) que dicha embocadura principal (61), y dispuesta en la proximidad de dicha abertura de chimenea (62), permitiendo un canal (6) embutido en esta placa (300) que estas dos embocaduras (60, 61) se comuniquen, comprendiendo esta válvula una chapaleta apropiada para obturar selectivamente o bien dicha abertura de chimenea (62), o bien dicha embocadura anexa (60).

2. Intercambiador según la reivindicación 1, caracterizado porque dicha embocadura anexa (60) está dispuesta coaxialmente con respecto a dicha abertura de chimenea (62) y porque dicha chapaleta (71, 91) consiste en un pistón discoidal móvil en traslación según el eje común a la embocadura anexa (60) de la abertura (62).

3. Intercambiador según la reivindicación 2, caracterizada porque comprende un medio de mando (7, 9, 9') eléctrico o hidráulico del pistón (71, 91, 91').

4. Intercambiador según la reivindicación 3, caracterizado porque dicho medio de mando (7) está fijado a la placa extrema (301) opuesta a la placa extrema (300) en la cual están formadas las embocaduras principal (61) y anexa (60), atravesando el vástago (70) del pistón (71) coaxialmente a la chimenea.

5. Intercambiador según la reivindicación 3, caracterizado porque dicho medio de mando (9, 9') está fijado a la placa extrema (300) en la cual están formadas las embocaduras principal (61) y anexa (60), atravesando el vástago (90, 95') del pistón (91, 91') coaxialmente un racor tubular montado en dicha embocadura anexa (60).

6. Intercambiador según una de las reivindicaciones 1 a 5, caracterizado porque a la otra embocadura principal (30) está asociada asimismo una embocadura anexa (36) que está formada en la misma placa extrema que ella, y que comunica con ésta por un canal (35) embutido en esta última.

7. Intercambiador según una de las reivindicaciones 1 a 6, caracterizado porque dicha válvula de tres vías está situada a la salida del recinto primario.

8. Instalación mixta de distribución doméstica de agua caliente que comprende un circuito primario de calefacción central (I) y un circuito secundario (II) de extracción sanitaria, caracterizada porque está equipada con un intercambiador según una de las reivindicaciones anteriores, conectado en paralelo sobre los radiadores (100) de calefacción central, constituyendo el agua de la calefacción central, proporcionada por una caldera (1), dicho fluido primario, y constituyendo el agua de extracción sanitaria dicho fluido secundario.