ES2291015T3 - Placa de intercambiador de calor e intercambiador de calor de placas. - Google Patents
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Abstract
Placa para un intercambiador de calor de placas, cuya placa constituye unas superficies de termotransferencia para unos medios de termotransferencia, presenta una forma circular y está provista de unas ondulaciones (2) o elementos similares que se extienden, por lo menos parcialmente a través de la placa (1), comprendiendo la placa (1) unas localizaciones no abiertas (4, 5) para unas aberturas de flujo (3), en cuyas localizaciones (4, 5) se pueden realizar las aberturas de flujo (3), caracterizada porque la placa (1) comprende por lo menos dos pares de localizaciones no abiertas (4, 5) para unas aberturas de flujo (3) y porque las localizaciones (4, 5) para las aberturas de flujo (3) están constituidas por unas partes rectas de forma anular (7, 8, 9) en cuyo interior la parte de la placa (1) comprende unas ondulaciones (2).
Description
Placa de intercambiador de calor e
intercambiador de calor de placas.
La presente invención se refiere a una placa de
un intercambiador de calor de placas, cuya placa se utiliza, en
particular, en intercambiadores de calores de placas soldadas para
separar los conductos de flujo y para formar superficies del
intercambiador de calor. La placa presenta forma circular y contiene
por lo menos dos aberturas de flujo para suministrar y descargar un
medio de termotransferencia desde los conductos formados por las
placas. Las placas del intercambiador de calor de placas, que están
ventajosamente fabricadas de metal, están provistas de unas
ondulaciones para mejorar las características de termotransferencia
y para soportar los conductos formados entre las placas del
intercambiador de calor. Las placas del intercambiador de calor
están soldadas juntas en pares en los perímetros exteriores de las
aberturas de flujo y los pares de placas están unidos juntos
soldando las placas de los pares en su perímetro exterior a las
placas de los otros pares de placas.
Un intercambiador de calor de placas
convencional está constituido por unas placas superpuestas que
forman un apilamiento de placas que se fija entre dos placas
extremas por medio de tirantes. Los conductos formados por las
placas y las aberturas de flujo, que le están unidas, están selladas
en sus perímetros exteriores por medio de sellados separados. Aun
cuando los sellados hayan sufrido un desarrollo intensivo, el
problema más importante en tales intercambiadores de calor es la
presencia de fugas desde los sellados, que pueden ser causadas por
la temperatura, la corrosión, el envejecimiento u otro factor
correspondiente. Las placas de dichos intercambiadores de calor
suelen ser de forma rectangular y las aberturas de flujo,
normalmente cuatro en número, están situadas en la proximidad de
las esquinas. Las superficies de termotransferencia suelen estar
provistas de ondulaciones rectas o bien, las ondulaciones están
dispuestas en una forma en V. las placas están apiladas, una encima
de la otra, de tal modo que las ondulaciones no están en paralelo,
sino que forman un ángulo entre sus bordes, con la anchura de
dichos ángulos afectando significativamente a las características
de termotransferencia. Puesto que las placas de un intercambiador de
calor de placas convencional están fabricadas por prensado, el
proceso de cambiar el ángulo entre los bordes siempre ha exigido el
uso de una herramienta de prensado nueva y costosa.
Varias soluciones han sido presentadas para
ajustar el ángulo entre los bordes de la placa. Se realizaron
intentos de encontrar una solución cambiando la estructura del
intercambiador de calor o desarrollando las herramientas de
prensado. La publicación de patente de Finlandia FI 79409 presenta
un intercambiador de calor de placas, en el que placas circulares o
poligonales están apiladas una sobre otra y la pila de placas así
formada está soportada entre las placas extremas. A diferencia de
los intercambiadores de calor de placas convencionales, las placas
no están provistas de abertura de flujo, sino que los flujos se
dirigen a través de conductos entre las placas desde el exterior de
las placas. De este modo, el ángulo entre los bordes se puede
seleccionar libremente cuando se utilizan placas circulares y cuando
se utilizan placas poligonales dentro de las restricciones
establecidas por la forma poligonal. Sin embargo, la construcción
según esta publicación es costosa para su fabricación y los
problemas de estanqueidad no han sido resueltos de forma
satisfactoria.
La solicitud de patente finesa FI 84659 da a
conocer una solución que contiene características típicas de un
intercambiador de calor de placas convencional y de un
intercambiador de calor de tubos. Análogamente a los
intercambiadores de calor de placas convencionales, un medio de
termotransferencia está dispuesto para circular a través de las
aberturas de flujo situadas en las placas. Una característica
relacionada con el intercambiador de calor de tubos es la celda
exterior que rodea al intercambiador de calor. La diferencia más
importante, cuando se compara con las soluciones convencionales, es
el hecho de que las placas están soldadas juntas en las aberturas
de flujo y perímetros exteriores. Las placas según esta solicitud de
patente se pueden utilizar en un intercambiador de calor de placas
del tipo antes descrito.
La publicación internacional WO 95/17272
presenta un procedimiento de fabricación y una herramienta para
fabricar una placa para un intercambiador de calor de placas. En el
procedimiento según esta publicación, se utiliza una herramienta de
prensado que contiene varias partes de relleno que corresponden a la
ondulación normal o forman una abertura de flujo. La colocación de
las aberturas de flujo en las placas prensadas del intercambiador
de calor se pueden modificar cambiando placas de las partes de
relleno, en donde cambia también el ángulo entre los bordes en las
placas que constituyen el intercambiador de calor, utilizando la
misma herramienta de prensado, es posible alcanzar varias
modificaciones diferentes con respecto al ángulo entre los bordes
dependiendo, por supuesto, del número de las partes de relleno.
Naturalmente, dichas herramientas de prensado resultan de
fabricación más costosa que las convencionales, pero son
considerablemente menos caras que las herramientas prensadoras
fabricadas por separado para cada ángulo entre bordes necesario.
El objetivo de esta invención es obtener una
placa ondulada circular de intercambiador de calor que contenga por
lo menos una localización adicional para un par de aberturas de
flujo, cuyas aberturas de flujo se pueden seleccionar después de
prensar la placa del intercambiador de calor. la ondulación de la
placa del intercambiador de calor se corta por el perímetro
exterior de la abertura de flujo de tal manera que sea posible
cortar una abertura de flujo en la placa por medio de la
herramienta prensadora. El número de las localizaciones de los
pares de aberturas de flujo determina las alternativas de los
ángulos entre bordes en las placas del intercambiador de calor. En
la práctica, una o dos localizaciones adicionales suelen ser
suficientes para un par de aberturas de flujo.
\newpage
Según la invención, este objetivo se alcanza por
una placa según se define en las reivindicaciones 1 a 6 y por un
intercambiador de calor según se define en la reivindicación 7.
Las placas para un intercambiador de calor,
según la invención, contienen por lo menos dos pares de
localizaciones para las aberturas de flujo, en las que al
proporcionar las aberturas de flujo en los lugares deseados, el
ángulo entre bordes de las ondulaciones en las placas superpuestas
del intercambiador de calor se ajusta y cambia para alcanzar las
mejores características posibles de termotransferencia. Las
localizaciones de las aberturas de flujo y el orificio central
están constituidas por partes lisas rectas de forma anular con una
ondulación en su interior. Un orificio central abierto constituye un
conducto de flujo para un medio de termotransferencia y/o funciona
como un conducto en el que está colocado un medio de soporte. Las
localizaciones no abiertas para el orificio central y las aberturas
de flujo constituyen una parte de las superficies del intercambio
de calor en un intercambiador de calor de placas constituido por
placas según la invención. En el intercambiador de calor de placas,
la parte recta de forma anular en el perímetro exterior de la placa
así como las partes rectas de forma anular en las localizaciones de
las aberturas de flujo y el orificio central están por lo menos en
dos niveles diferentes para poder cerrar los conductos de flujo
formados entre las placas del intercambiador de calor. en un
intercambiador de calor constituido por placas según la invención,
las placas adyacentes están soldadas juntas en sus perímetros
exteriores así como en los perímetros exteriores de los orificios
centrales o en los perímetros exteriores de las aberturas de flujo.
Si los diámetros de las placas en bruto que se van a retirar de las
aberturas de flujo son suficientemente grandes, las localizaciones
de las aberturas de flujo se pueden conformar como placas del
intercambiador de calor, que contienen lugares para aberturas de
flujo alternativas y las placas así obtenidas se pueden utilizar
para formar intercambiadores de calor de placas de menor
magnitud.
Con una placa para un intercambiador de calor
según la invención, es posible conseguir ventajas considerables. El
precio de la herramienta prensadora, utilizada en la fabricación de
la placa, no difiere del precio de una herramienta convencional.
Las placas para un intercambiador de calor se pueden fabricar para
ser almacenadas para futuras entregas. Las aberturas de flujo se
pueden prensar después de que el intercambiador de calor haya sido
dimensionado térmicamente antes de iniciar el trabajo de montaje.
Puesto que todas las placas son fabricadas con la misma herramienta
prensadora, las placas se forman con rapidez, sin cambios en los
comportamientos de la herramienta de prensado, pudiéndose utilizar
las placas en bruto que se retiren de las aberturas de flujo como
placas en un pequeño intercambiador de calor de placas, en cuyas
placas han sido ya prensadas las localizaciones de las aberturas de
flujo. Aun cuando la placa para un intercambiador de calor según la
invención no proporcione un ajuste gradual del ángulo entre bordes,
las alternativas de ángulos disponibles son suficientes en la
práctica. La construcción básica del intercambiador de calor de
placas, constituido por placas según la invención, es superior
cuando se compara con soluciones de la técnica anterior, donde el
ángulo entre placas se puede ajustar gradualmente, por lo menos con
respecto al precio de compra y su fiabilidad. El intercambiador de
calor de placas, que se obtiene por soldadura de las placas según la
invención, es de pequeño tamaño, fiable y provisto de excelentes
características de resistencia a la presión. A continuación, el
intercambiador de calor de placas, según la invención, se
describirá con mayor detalle haciendo referencia a los dibujos
adjuntos, en los que:
la Figura 1 es una vista superior esquemática de
la placa para un intercambiador de calor de placas según la
invención;
la Figura 2 ilustra, de forma esquemática, una
forma de realización de la placa para un intercambiador de calor de
placas según la invención, cortada desde una abertura de flujo de
una placa de mayor tamaño
la Figura 3 ilustra, de forma esquemática, cómo
las placas, para un intercambiador de calor de placas según la
Figura 1, están acopladas juntas como pares de placas
la Figura 4 ilustra, de forma esquemática, un
intercambiador de calor de placas compuesto por placas según la
invención, cortadas transversalmente en la abertura de flujo y el
orificio central abierto.
la Figura 5 ilustra, de forma esquemática, un
intercambiador de calor de placas constituido por placas según la
invención, vistas en la abertura y flujo no abiertas y el orificio
central no abierto.
A continuación, la invención será descrita con
más detalle haciendo referencia a los dibujos adjuntos. Las Figura
1 y 3 representan placas circulares 1 para un intercambiador de
calor de placas, cuyas placas 1 están fabricadas de un material de
láminas por medio de una herramienta prensora. Las ondulaciones 2
son prensadas en la placa 1 por medio de una herramienta prensora o
instrumento similar. Las localizaciones 4, 5 para las aberturas de
flujo se pueden dejar sin punzonar en la etapa de prensado. En la
parte media de la placa 1 del intercambiador de calor de placas, es
posible asignar una localización 6 para el orificio central. En las
localizaciones 4 y 5 de las aberturas de flujo así como en la
localización 6 del orificio central, las ondulaciones 2 están
cortadas y en los perímetros exteriores de las aberturas existen
partes rectas de forma anular 7, 8, 9. Los bordes exteriores de las
placas 1 del intercambiador de calor de placas están también
provistas de partes rectas 10. En la Figura 3, las placas 1 están
unidas juntas de tal manera que los bordes de las ondulaciones 12
forman un ángulo entre bordes \alpha entre sí.
Las Figuras 4 a 5 ilustran cómo las placas 1 del
intercambiador de calor de placas están unidas entre sí. En la
solución según se ilustra en la Figura 4, el orificio central 11
está abierto. Las placas 1 están unidas juntas como pares de placas
13 en los perímetros exteriores de las aberturas de flujo 3 por
medio de soldaduras 12. Los pares de placas 13 están unidas entre
sí en los perímetros exteriores de las placas 1 por medio de una
soldadura 14. En correspondencia el orificio central abierto 11 está
soldado en su perímetro exterior con una soldadura 15. Las partes
rectas de forma anular 10, en los perímetros exteriores de las
placas 1 así como las partes rectas 9 del orificio central 11 están
en el mismo plano, en el que el orificio central 11 está unido a
los conductos de flujo 16, que están abiertos en el perímetro
exterior de las placas 1. De este modo, es posible utilizar el
orificio central 11 como un paso de entrada o salida para un
circuito de flujo de medios de termotransferencia. Las aberturas de
flujo 3 y los conductos 17 constituyen un circuito de flujo
cerrado, cuyos pasos de entrada y salida están constituidos por las
aberturas de flujo 3.
La Figura 5 ilustra cómo las aberturas de flujo
no abiertas 3 y el orificio central 11 afectan a los conductos de
flujo 16 y 17. Como puede observarse en la figura, los conductos de
flujo 16 y 17 permanecen abiertos cuando se encuentra una
localización 4, 5 de la abertura de flujo 3. Sin embargo, las partes
rectas de forma anular 9 del orificio central no abierto 11 están
próximas a uno de los conductos de flujo 16, 17 cuando se colocan
una sobre el otra, dependiendo del nivel en el que están dispuestas
las partes rectas 9. Este hecho ha de tenerse en cuenta al utilizar
un intercambiador de calor de placas constituido por unas placas 1
según la invención en condiciones de alta temperatura.
Resulta evidente para los expertos en la materia
que la forma de realización anteriormente presentada es simplemente
una forma de realización según la idea inventiva y por supuesto, se
puede variar dentro del ámbito de protección determinado en las
reivindicaciones. Por ejemplo, el perfil de las ondulaciones 2 en la
placa 1, para un intercambiador de calor de placas puede presentar
cualquier forma posible en tanto que cumpla los requisitos de
resistencia mecánica y propiedades térmicas. Cuando se desee
conseguir más densa la gradación del ángulo entre bordes \alpha
el número de las localizaciones 4, 5 de las aberturas de flujo 3 se
pueden aumentar incluso de modo que se solapen parcialmente entre
sí. Sin embargo, si el número de las localizaciones 4, 5 es
demasiado grande, las condiciones de flujo en los conductos 16, 17
pueden cambiar demasiado. El tamaño del orificio central 11 y su
acoplamiento a los conductos de flujo 16, 17 se pueden seleccionar
según el uso.
Claims (7)
1. Placa para un intercambiador de calor de
placas, cuya placa constituye unas superficies de termotransferencia
para unos medios de termotransferencia, presenta una forma circular
y está provista de unas ondulaciones (2) o elementos similares que
se extienden, por lo menos parcialmente a través de la placa (1),
comprendiendo la placa (1) unas localizaciones no abiertas (4, 5)
para unas aberturas de flujo (3), en cuyas localizaciones (4, 5) se
pueden realizar las aberturas de flujo (3), caracterizada
porque la placa (1) comprende por lo menos dos pares de
localizaciones no abiertas (4, 5) para unas aberturas de flujo (3) y
porque las localizaciones (4, 5) para las aberturas de flujo (3)
están constituidas por unas partes rectas de forma anular (7, 8, 9)
en cuyo interior la parte de la placa (1) comprende unas
ondulaciones (2).
2. Placa (1) para un intercambiador de calor de
placas según la reivindicación 1, caracterizada porque, en el
centro de la placa (1) existe una localización (6) para un orificio
central (11).
3. Placa (1) para un intercambiador de calor de
placas según la reivindicación 2, caracterizada porque la
localización (6) para el orificio central (11) está constituida por
una parte recta de forma anular (9) en cuyo interior una parte de
la placa (1) comprende unas ondulaciones (2).
4. Placa (1) para un intercambiador de calor de
placas según cualquiera de las reivindicaciones 2 y 3,
caracterizada porque las localizaciones (4, 5, 6) de las
aberturas de flujo (3) y el orificio central (11) constituyen una
parte de las superficies del intercambiador de calor.
5. Placa (1) para un intercambiador de calor de
placas según cualquiera de las reivindicaciones 2 a 4,
caracterizada porque la parte recta de forma anular (10) del
perímetro exterior de la placa (1), las partes rectas de forma
anular (7, 8, 9) de las localizaciones (4, 5, 6) de las aberturas de
flujo (3) y el orificio central (11) están por lo menos en dos
niveles diferentes.
6. Placa (1) para un intercambiador de calor de
placas según la reivindicación 1, caracterizada porque las
ondulaciones (2) de la placa (1) se extienden continuamente a
través del centro de la placa (1) y porque la placa (1) no está
provista de una localización (6) para el orificio central (11).
7. Intercambiador de calor de placas constituido
por placas según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 6,
caracterizado porque en el intercambiador de calor de placas
constituido por placas, las placas adyacentes (1) están unidas
entre sí en sus perímetros exteriores, así como en los perímetros
exteriores del orificio central (11) o en los perímetros exteriores
de las aberturas de flujo (3) por medio de soldadura o de un
procedimiento correspondiente.
Applications Claiming Priority (2)
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