ES2266748T3 - Dispositivo de intercambio termico de doble tubo, con contacto reforzado. - Google Patents
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Abstract
Conjunto de intercambio térmico para fluido que comprende dos tubos (110, 210) de los cuales un tubo exterior (110) rodea un tubo interior (210), formando entre ellos un espacio de circulación de fluido, y unos medios de conexión eléctrica (135, 220) entre estos dos tubos de modo que una conexión del conjunto a una fuente eléctrica ocasione un calentamiento de los dos tubos (110, 210) por efecto joule, caracterizado porque los medios de conexión eléctrica entre los dos tubos comprenden una pared cónica (220) y un anillo (135) montados cada uno solidario de un tubo diferente entre los tubos interior (210) y exterior (110), estando el anillo (135) apoyado alrededor de la pared cónica (220) de modo que una dilatación diferencial dada de los dos tubos (110, 210) ocasione un incremento del apoyo de la pared cónica (220) en el anillo (135).
Description
Dispositivo de intercambio térmico de doble
tubo, con contacto reforzado.
La presente invención se refiere a las
instalaciones de calentador eléctrico del tipo de intercambio
térmico entre un fluido y un tubo en los cuales circula el fluido.
La invención se refiere más particularmente a dichas instalaciones
cuando el intercambio térmico se realiza en un espacio anular que
separa dos tubos concéntricos. Un dispositivo de este tipo se
conoce a partir de la patente
GB-A-980454.
Estas últimas instalaciones, aunque permiten una
mejor compacidad y una mayor superficie de intercambio, necesitan
sin embargo la aplicación de una corriente eléctrica sobre el tubo
exterior y al mismo tiempo sobre el tubo interior, para obtener un
efecto joule sobre el conjunto. Ahora bien, dicho tensado del
conjunto es fastidioso.
En particular resulta difícil obtener una
conexión eléctrica del tubo interior que sea estable, tanto a baja
como a alta temperatura, dejando libre al mismo tiempo la
circulación del fluido en el seno del espacio anular. Otro problema
a resolver es obtener una buena repartición de las corrientes entre
el tubo exterior y el tubo interior, mediante unos contactos
eléctricos francos y robustos.
Se desea asimismo permitir un desmontaje tubo
por tubo (interior y exterior) sin complejidad mecánica, manteniendo
al mismo tiempo una fiabilidad mecánica y eléctrica a pesar de las
fases de desmontaje/montaje, procurando respetar un criterio de
bajo coste, y sin ocasionar unas zonas de retención de fluido
demasiado importantes.
Se alcanzan estos objetivos según la invención
gracias a un conjunto de intercambio térmico para fluido que
comprende dos tubos de los cuales un tubo exterior rodea un tubo
interior, formando entre ellos un espacio de circulación de fluido,
y unos medios de conexión eléctrica entre estos dos tubos de modo
que una conexión del conjunto a una fuente eléctrica ocasione un
calentamiento de los dos tubos por efecto joule, caracterizado
porque los medios de conexión eléctricos entre los dos tubos
comprenden una pared cónica y un anillo montados cada uno solidario
de un tubo diferente entre los tubos interior y exterior, estando el
anillo apoyado alrededor de la pared cónica de modo que una
dilatación diferencial dada de los dos tubos ocasione un incremento
del apoyo de la pared cónica en el anillo.
Un dispositivo de este tipo permite asimismo un
centrado mecánico de manera automática de los tubos
concéntricos.
Otras características, objetivos y ventajas de
la invención se pondrán más claramente de manifiesto a partir de la
lectura de la descripción detallada siguiente, haciendo referencia a
las figuras anexas en las que:
- la figura 1 representa un dispositivo según la
invención en sección longitudinal;
- la figura 2 representa, en vista frontal, un
elemento que forma una brida para el dispositivo de la figura
1.
El presente dispositivo de intercambios térmicos
con dos tubos se compone principalmente de dos conjuntos 100 y 200,
el 100 basado sobre el tubo exterior 110, el 200 basado sobre el
tubo interior 210.
En funcionamiento, estos dos conjuntos 100 y 200
están apoyados el uno sobre el otro sin juego. Sin embargo, cuando
tiene lugar una dilatación diferencial entre el tubo exterior 110 y
el tubo interior 210, se permite un ligero deslizamiento entre
estos dos conjuntos al nivel de los extremos de los tubos.
El tubo interior 210 se prolonga por cada uno de
sus extremos por una pared troncocónica 220 (que puede ser un
terminal completo o una pared truncada). El tubo exterior 110 está,
a su vez, equipado en sus extremos con una contrabrida 115 que
aloja, de manera amovible, una brida 130. La brida 130 forma, en su
zona central, un anillo 135.
La pared troncocónica 220 se introduce
suficientemente en el anillo 135 para asegurar el apoyo sin juego.
Cuando el tubo interior 210 se dilata típicamente de manera más
fuerte que el tubo exterior 110, la pared troncocónica 220 penetra
más adentro en el anillo 135, ocasionando así un apoyo anillo/pared
troncocónica más intenso.
Este apoyo está por tanto asegurado tanto a baja
temperatura como a alta temperatura. Dicho apoyo reforzado es
aprovechado para la circulación de una corriente eléctrica de
calentamiento, proporcionada por simple conexión a una fuente en el
exterior del dispositivo.
Así, el tubo exterior 110 está provisto, en su
extremo, de un collarín anular plano (o contrabrida) 115 al cual
está fijado por soldadura sobre el conjunto de su periferia. Esta
contrabrida 115 constituye asimismo un punto de contacto entre el
dispositivo y una conexión conductora conectada a una fuente
eléctrica. Más precisamente, una conexión eléctrica se mantiene por
pinzado, apriete o soldadura, sobre esta contrabrida 115 con la
ayuda de la cabeza de un tornillo que atraviesa la contrabrida.
La contrabrida 115 está en este caso atravesada
totalmente por unos tornillos repartidos sobre su contorno, cuya
función principal es mantener, apoyado sobre esta contrabrida 115,
un segundo elemento 130 que constituye asimismo una parte anular
maciza y plana 132, y que soporta en su centro el anillo 135 de
puesta en contacto.
Este elemento 130, a continuación denominado
brida (brida loca), está representado en vista frontal en la figura
2. Presenta una zona interior con varias lumbreras 134 en el centro
de las cuales se encuentra el anillo 135. Más precisamente, el
anillo 135 está unido a la parte anular maciza y plana 132 de esta
brida por tres perfiles radiales 136 entre los cuales están
constituidas tres lumbreras 134 correspondientes.
Estos tres perfiles 136 están repartidos a 120º
entre sí, separando entre ellos las lumbreras 134 que se extienden
alrededor del anillo 135. Las lumbreras 134 se extienden en arco de
círculo alrededor del anillo 135 sobre una anchura, medida
radialmente, que corresponde al diámetro de la sección interna del
tubo exterior 110.
Así, cuando la brida 130 está aplicada sobre la
contrabrida 115 del tubo exterior, las lumbreras 134 prolongan el
espacio situado entre los dos tubos. La parte anular maciza de esta
brida 130 recubre la contrabrida 115 soldada sobre el tubo exterior
110, y el anillo 135 permanece apretado alrededor de la pared o
terminal cónico 220 soportado por el tubo interior 210. Así, el
líquido a calentar atraviesa la brida 130 circulando por sus
lumbreras 134.
Los perfiles 136 son suficientemente finos para
permitir una deformación radial del anillo 135 bajo el efecto de
una penetración de la pared cónica 220. En otros términos, los
perfiles 136 se comprimen o se extienden según la separación
impuesta al anillo 135, sin que el cuello 132 de la brida 130 se
oponga por su rigidez.
La colocación inicial de la brida 130 se realiza
por apriete de ésta contra la contrabrida o cuello 115 del tubo
exterior, ocasionando un apoyo progresivo del anillo 135 sobre la
pared cónica 220. Este apriete se realiza en este caso en frío,
apriete que es suficiente para asegurar el contacto eléctrico entre
los dos tubos 110 y 210. El anillo 135 es seleccionado en este caso
con superficie interior cónica, de inclinación igual a la de la
pared cónica 220 soportada por el tubo interior 210. Así, la
superficie de contacto es de extensión óptima.
La pared cónica está en este caso cerrada de
modo que constituye un tapón del tubo interior 210.
El conjunto se ensambla mecánicamente por ajuste
apretado en frío por atornillado o por cualquier otra técnica. El
conjunto es desmontable tubo por
tubo.
tubo.
En funcionamiento, dilatándose el tubo interior
210 un poco más que el tubo exterior 110, un apriete mecánico al
nivel del anillo 135 se encuentra naturalmente reforzado sobre el
conjunto de esta superficie de contacto cónica.
Se observará que una corriente, aplicada sobre
las contrabridas 115 situadas en los dos extremos del dispositivo,
no circula solamente en la pared del tubo exterior 110. La misma
circula asimismo por contacto de la contrabrida 115 a la brida 130,
y después del contorno de la brida 130 al anillo 135 por medio de
los perfiles 136, del anillo 135 al tubo interior 210 por medio del
apoyo cónico, y después en el tubo interior 210. El retorno de la
corriente se realiza según el mismo trayecto, por el otro extremo
del dispositivo.
Evidentemente, la invención no se limita a un
único modo de realización y las funciones descritas en la presente
memoria podrán ser adoptadas según otras modalidades de
utilización.
Así, la brida 130 que comprende el anillo cónico
135 puede presentar diferentes formas, por ejemplo redonda, oval,
cuadrada, rectangular. La misma puede estar sujeta por soldadura,
soldadura de aleación o por ensamblaje mecánico desmontable en
otras estructuras mecánicas tales como shunt eléctrico, borne
eléctrico, brida, tubería. La misma asegura la continuidad
eléctrica por contacto preferentemente desmontable entre dos piezas
concéntricas.
Esta brida 130 está construida en cualquier tipo
de materiales conductores de la electricidad. La misma puede
comprender sobre su estructura o en su estructura unas partes
metálicas desmontables o no, para asegurar una buena continuidad
eléctrica, por ejemplo cobre, aluminio, plata, oro.
Los perfiles 136 que soportan el anillo 135 y
que permite n la continuidad eléctrica están realizados en cualquier
tipo de materiales conductores de la electricidad. Los mismos
pueden comprender sobre su estructura o en su estructura unas
partes metálicas desmontables o no, para asegurar una buena
continuidad eléctrica, por ejemplo cobre, aluminio, plata, oro. Los
mismos están o bien mecanizados en la pieza, o bien soldados,
soldados por aleación sobre la pieza o apretados mecánicamente por
cualquier otra técnica. Estos perfiles no están limitados ni en
número, ni en dimensión ni en geometría.
El anillo 135, que permite la continuidad
eléctrica entre la brida 130 y la pieza concéntrica 210, puede
presentar diferentes formas, por ejemplo, redonda, oval, cuadrada,
rectangular, y está realizado en cualquier tipo de materiales
conductores de la electricidad. El mismo puede comprender sobre su
estructura o en su estructura unas partes metálicas desmontables o
no, para asegurar una buena continuidad eléctrica, por ejemplo
cobre, aluminio, plata, oro.
Las caras interiores de contacto son
preferentemente geométricamente idénticas a las caras del terminal
troncocónico 220 del tubo interior 210. El anillo 135 está o bien
mecanizado en la pieza, o bien soldado, soldado por aleación sobre
la pieza o apretado mecánicamente por cualquier otra técnica. El
mismo no está limitado en dimensión.
El terminal 220 del tubo interior 210 puede
presentar diferentes formas, por ejemplo, cónica, cónica truncada,
cónica descentrada y está realizado en cualquier tipo de material
conductor de la electricidad.
El terminal 220 puede comprender sobre su
estructura o en su estructura unas partes metálicas desmontables o
no, para asegurar una buena continuidad eléctrica, por ejemplo
cobre, aluminio, plata, oro. El mismo está o bien mecanizado en la
pieza, o bien soldado, soldado por aleación sobre la pieza, o
apretado mecánicamente por cualquier otra técnica. El terminal 220
no está limitado en dimensión.
La contrabrida 115 puede presentar diferentes
formas, por ejemplo redonda, oval, cuadrada, rectangular. La misma
está preferentemente soldada sobre el tubo exterior 110 y está
realizada en cualquier tipo de material conductor. La misma puede
comprender sobre su estructura o en su estructura unas partes
metálicas desmontables o no, para asegurar una buena continuidad
eléctrica, por ejemplo cobre, aluminio, plata, oro.
La misma puede estar sujeta por soldadura,
soldadura de aleación o por ensamblaje mecánico desmontable en
otras estructuras mecánicas tales como shunt (cortocircuito)
eléctrico, borne eléctrico, brida. La misma asegura la conexión
eléctrica de la instalación.
Según una variante ventajosa de la invención, la
pared cónica (220) o el anillo (135) está soportada por el tubo
interior (210) y el otro de estos dos elementos (220, 135) está
soportado por una pieza montada (130) liberable sobre el tubo
exterior (110).
Ventajosamente, el elemento que constituye el
anillo (135) en la proximidad de su centro, soporta unos medios de
fijación en su periferia (132), que son aptos para cooperar con unos
medios (115) situados en la periferia del tubo exterior (110).
En este caso también, los medios de fijación del
elemento (130) que soporta el anillo (135) son preferentemente de
tipo liberable.
Los medios de fijación del elemento (130) que
soporta el anillo (135) están por ejemplo constituidos por otro
cuello (132) y por unos medios aptos para mantener este otro cuello
(132) sobre el cuello (115) del tubo exterior (110).
Claims (9)
1. Conjunto de intercambio térmico para fluido
que comprende dos tubos (110, 210) de los cuales un tubo exterior
(110) rodea un tubo interior (210), formando entre ellos un espacio
de circulación de fluido, y unos medios de conexión eléctrica (135,
220) entre estos dos tubos de modo que una conexión del conjunto a
una fuente eléctrica ocasione un calentamiento de los dos tubos
(110, 210) por efecto joule, caracterizado porque los medios
de conexión eléctrica entre los dos tubos comprenden una pared
cónica (220) y un anillo (135) montados cada uno solidario de un
tubo diferente entre los tubos interior (210) y exterior (110),
estando el anillo (135) apoyado alrededor de la pared cónica (220)
de modo que una dilatación diferencial dada de los dos tubos (110,
210) ocasione un incremento del apoyo de la pared cónica (220) en el
anillo (135).
2. Dispositivo según la reivindicación 1,
caracterizado porque la pared cónica (220) o el anillo (135)
está soportada por el tubo interior (210) y el otro de estos dos
elementos (220, 135) está soportado por una pieza montada (130)
liberable sobre el tubo exterior (110).
3. Dispositivo según la reivindicación 1 ó 2,
caracterizado porque la pared cónica (220) está soportada por
el tubo interior (210) y el anillo (135) está montado sobre el tubo
exterior (110).
4. Dispositivo según cualquiera de las
reivindicaciones anteriores, caracterizado porque el anillo
(135) presenta una superficie interior de tipo cónico.
5. Dispositivo según cualquiera de las
reivindicaciones anteriores, caracterizado porque comprende
un elemento que constituye el anillo (135) en la proximidad de su
centro, que soporta unos medios de fijación en su periferia (132),
que son aptos para cooperar con unos medios (115) situados en la
periferia del tubo exterior (110), y que presenta, entre su
periferia (132) y el anillo (135), unas lumbreras (134) que permiten
la circulación del fluido.
6. Dispositivo según la reivindicación 5,
caracterizado porque los medios de fijación del elemento
(130) que soporta el anillo (135) son de tipo liberable.
7. Dispositivo según la reivindicación 5 ó 6,
caracterizado porque el tubo exterior (110) soporta un cuello
(115) y porque los medios de fijación del elemento (130) que
soporta el anillo (135) están constituidos por otro cuello (132) y
por unos medios aptos para mantener este otro cuello (132) sobre el
cuello (115) del tubo exterior (110).
8. Dispositivo según cualquiera de las
reivindicaciones 5 a 7, caracterizado porque el elemento
(130) que soporta el anillo (135) comprende una serie de perfiles
(136) que se extienden sustancialmente radialmente entre el anillo
(135) y la parte anular periférica de apoyo (132), y que aseguran la
unión mecánica entre el anillo (135) y esta parte (132).
9. Dispositivo según la reivindicación 7,
caracterizado porque el collarín anular (115) del tubo
exterior (110) constituye unos medios de contacto con una conexión
eléctrica.
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