ES2299300B1 - Intercambiador de calor fabricado en aleaciones de cobre y laton de muy alta temperatura de recocido y gran dureza resistente a altas presiones internas. - Google Patents
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Abstract
Intercambiador de calor fabricado en aleaciones
de cobre y latón de muy alta temperatura de recocido y gran dureza
resistente a altas presiones internas, caracterizado porque está
constituido por haces de tubos aplanados (1) que se extienden entre
sendos extremos colectores (2) y por aletas radiantes (3a) que están
integradas de manera enteriza en placas laminares (3) que forman
haces perpendiculares a los de los tubos aplanados (1); los tubos
aplanados (1), los colectores (2) y las placas laminares (3) están
construidos en aleaciones de cobre y latón resistentes al recocido;
los tubos aplanados (1) están instalados a través de las placas
laminares (3) por medio de aberturas (4) de éstas que, en su borde
y hacia un mismo lado de las mismas, estas aberturas (4) se
prolongan para formar de modo continuo una pestaña (5) que abraza
todo el contorno del tubo aplanado (1) que la atraviesa.
Description
Intercambiador de calor fabricado en aleaciones
de cobre y latón de muy alta temperatura de recocido y gran dureza
resistente a altas presiones internas.
Esta invención concierne a un intercambiador de
calor de alta presión que, por su gran rendimiento y reducidos
volumen y peso, resultan de idónea aplicación para calentadores
murales de agua instantáneos que queman gas, también para
evaporadores y condensadores de equipos refrigeradores que trabajan
en fase líquida y/o gaseosa, y también para enfriadores de aceite a
presión.
En este campo es conocido que los tubos
tradicionales de aleación de cobre en forma aplanada no son aptos
para trabajar enfrentados directamente a llamas de combustión o
humos por encima de los 600ºC.
Mediante el empleo de una aleación Cu, Cr, y de
la tecnología descrita en la Patente Europea Nº 1 306 626 de este
mismo inventor ha conseguido fabricar intercambiadores de tubo
plano y aleta en zig-zag (fuelle de acordeón)
capaces de resistir la citada temperatura, pero que no resistían
presiones superiores a seis bares. Debido a los actuales montajes
empleados al respecto, por encima de esta presión los tubos se
ensanchan y redondean su sección produciendo además como resultado
que las aletas enfriadoras que los rodean se deformen
alabeándose.
Cuando estos montajes son empleados para el caso
de calentadores instantáneos de agua murales alimentados por gas,
ocurre que en una ciudad de tamaño medio donde hay grandes
desniveles que salvar (edificios altos o construcciones en colinas o
faldas de montaña), para asegurar que el agua llegue en
condiciones al punto de utilización más alto es frecuente que la red
de suministro de agua proporcione una presión de entrada de hasta
doce bares; de modo que, para evitar el proveedor del servicio las
quejas de los usuarios más altos, resulta que los usuarios que están
en niveles bajos reciben el agua con una excesiva presión de
entrada que es peligrosa para el buen funcionamiento del calentador
e, incluso, para la integridad física de los mismos o de la red de
distribución interna del usuario.
Frente a este estado de cosas, el intercambiador
de calor que constituye el objeto de esta invención ofrece la
particularidad de que está constituido por haces de tubos aplanados
que se extienden entre sendos colectores extremos y por aletas
radiantes que están integradas de manera enteriza en placas
laminares que forman haces perpendiculares a los de los tubos
aplanados; los tubos aplanados, los colectores y las placas
laminares están construidas en aleaciones de cobre y latón
resistentes al recocido; los tubos aplanados están instalados a
través de las placas laminares por medio de aberturas de éstas que,
en su borde y hacia un mismo lado de las mismas, estas aberturas se
prolongan para formar de modo continuo una pestaña que abraza todo
el contorno del tubo aplanado que la atraviesa; las pestañas están
soldadas a los tubos aplanados mediante una pasta de soldadura de
cobre aleado con fundentes que es empleada también para soldar los
propios tubos aplanados a los colectores; entre cada dos aberturas
consecutivas de las aletas radiantes, y de manera transversal a las
mismas, existen nervios que están obtenidos por deformación del
propio cuerpo laminar de estas aletas radiantes; como un modo de
ejecución preferente está previsto que cada pestaña y su abertura
enlazan mediante un doblez curvo que entre él y la pared del tubo
aplanado que lo atraviesa genera un hueco que es susceptible de
recibir el borde de la pestaña de la aleta radiante paralela
contigua, a la vez que ella misma queda ubicada en el hueco
correspondiente a la otra aleta radiante paralela contigua por el
lado opuesto de dicha abertura de la primera pestaña. Las
soldaduras mencionadas son realizadas mediante el conocido
procedimiento registrado con el nombre de Cuprobraze que usa una
pasta "Brazing" de soldadura de cobre aleado con fundentes
("binders"). Tanto la aleación especial de cobre empleada como
la pasta y proceso de la Patente Europea Nº 1 306 626 dan como
resultado una estructura metalográfica, resistente al recocido, y
unas características mecánicas que hacen a los intercambiadores así
fabricados, perfectamente resistentes a muy altas temperaturas
(enfrentados a llamas de combustión de gas a 1100ºC a una distancia
de 60 mm).
Además, con esta constitución se obtiene como
resultado un montaje en el que el solapamiento de las pestañas
actúa a manera de un zuncho que recubre toda la superficie exterior
de los tubos aplanados, constituyendo un elemento resistente que
posibilita el trabajo con presiones del orden de veinticinco bares
(con fluidos en fase líquida y/o gaseosa), y aún muy superiores a
este valor, sin que los tubos aplanados se deformen como hasta
ahora. Este nuevo diseño de intercambiador, en conjunción con el
material empleado en su construcción, le permite trabajar al mismo
tiempo con gases a una temperatura de hasta 1100ºC en el exterior
de los tubos y 85ºC en el interior de los mismos; también permite
trabajar con gases y/o líquidos a una temperatura de hasta -40ºC en
el interior de los tubos aplanados. Dichos nervios practicados por
deformación del material en las aletas radiantes proporcionan un
aumento de la resistencia de las mismas al pandeo.
De esta constitución propugnada es de destacar
que, junto a la eficacia en la finalidad para la que ha sido
concebida, presenta una ejecución sencilla, que es de volumen y
peso muy reducidos y, por las tecnologías de materiales y
construcción que han sido empleadas ha sido ya probado su gran
rendimiento energético.
Para comprender mejor la naturaleza del invento,
en los dibujos adjuntos representamos una forma de realización
industrial que tiene carácter de ejemplo meramente ilustrativo y no
limitativo.
La figura 1 muestra un vista principal en la que
de modo parcial aparece un intercambiador según la invención, donde
los tubos aplanados (1) son vistos de canto y con un correspondiente
extremo unido a uno de los colectores (2). De esta vista principal
están sacados dos detalles ampliados, uno superior, referido al
montaje entre aletas radiantes (3a) y tubo aplanado (1), y otro
inferior, referido a la vista frontal de una placa laminar (3); de
este último detalle está a su vez sacada una ampliación de la
sección de un tubo aplanado (1), dada según su eje mayor.
La figura 2 es una ampliación del detalle II,
circundado en el detalle superior de la figura 1.
La figura 3 es una vista esquemática semejante
al detalle inferior de la figura 1 y muestra una posible
disposición del intercambiador con varios haces de tubos aplanados
(1).
La figura 4 es como la figura 3, pero para otra
disposición de varios haces de tubos aplanados.
En estas figuras están indicadas las siguientes
referencias:
- 1.-
- Tubo aplanado
- 2.-
- Colector
- 3.-
- Placa laminar
- 3a.-
- Aletas radiantes en placa laminar (3)
- 4.-
- Aberturas en placa laminar (3)
- 5.-
- Pestaña de aberturas (4)
- 6.-
- Nervios en aletas radiantes (3a)
- 7.-
- Doblez curvo de pestañas (5)
- 8.-
- Pasta de soldadura
Con relación a los dibujos y referencias arriba
enumerados, se ilustra en los planos adjuntos un modo de ejecución
preferente del objeto de la invención, referida a un intercambiador
de calor que está especialmente diseñado para trabajar a alta
presión con fluidos en fase líquida y/o gaseosa.
Como ilustra con claridad la figura 1, el
intercambiador está constituido por haces de tubos aplanados (1)
que se extienden entre sendos colectores (2) extremos y por aletas
radiantes (3a) que están integradas de manera enteriza en placas
laminares (3) que forman haces perpendiculares a los de los tubos
aplanados (1); los tubos aplanados (1), los colectores (2) y las
placas laminares (3) están construidos en aleaciones de cobre y
latón resistentes al recocido; los tubos aplanados (1) están
instalados a través de las placas laminares (3) por medio de
aberturas (4) de éstas que, en su borde y hacia un mismo lado de
las mismas, estas aberturas (4) se prolongan para formar de modo
continuo una pestaña (5) que abraza todo el contorno del tubo
aplanado (1) que la atraviesa; las pestañas (5) están soldadas a
los tubos aplanados (1) mediante una pasta de soldadura (8) de
cobre aleado con fundentes que es empleada también para soldar los
propios tubos aplanados (1) a los colectores (2); entre cada dos
aberturas (4) consecutivas de las aletas radiantes (3a), y de
manera transversal a las mismas, existen nervios (6) que están
obtenidos por deformación del propio cuerpo laminar de estas aletas
radiantes (3a). El detalle inferior de la figura 1 muestra una
placa laminar (3) preparada en este caso para un solo haz de tubos
aplanados (1) que atravesarán por las aberturas (4), entre las que
se extienden las aletas radiantes (3a) en las que existe un par de
nervios (6) que aseguran una mejor rigidez formal.
En la ampliación de la sección indicada en este
detalle inferior puede apreciarse claramente la formación de una de
la pestaña (5) de una de las aberturas (4).
En el detalle ampliado constitutivo de la figura
2 se muestra un modo preferente de ejecución y montaje de las
pestañas (5), el cual consiste en que cada pestaña (5) y su
abertura (4) enlazan mediante un doblez curvo (7) que entre él y la
pared del tubo aplanado (1) que lo atraviesa genera un hueco que es
susceptible de recibir el borde de la pestaña (5) de la aleta
radiante (3a) paralela contigua, a la vez que ella misma queda
ubicada en el hueco correspondiente a la otra aleta radiante (3a)
paralela contigua por el lado opuesto de dicha abertura (4) de la
primera pestaña (5). El resultado de ello es que el tubo aplanado
(1) está totalmente revestido por la sucesión solapada de pestañas
(5) que ejercen un efecto como de zuncho que le proporciona
resistencia para poder trabajar con fluidos (líquidos y/o gases) a
alta presión, lo que hasta ahora no había sido conseguido en tubos
aplanados aunque se hubieran empleado materiales similares.
Esta invención puede ser aplicada en general
para cualquier otra disposición de los tubos aplanados. A modo de
ejemplo, se contempla la existencia de varios haces de tubos
aplanados (1) que, estando el intercambiador apoyado
horizontalmente, forman pisos de tubos aplanados (1) que están
alineados verticalmente. Otra alternativa es la existencia de
varios haces de tubos aplanados (1) que, estando el intercambiador
apoyado horizontalmente, forman pisos de tubos aplanados (1) en los
que los tubos aplanados (1) de los haces superpuestos están
alternados verticalmente. En las figuras 3 y 4 se muestran sendos
ejemplos de estas alternativas que están referidos en ambos casos a
que sea tres el número de haces de tubos aplanados (1).
Claims (4)
1. Intercambiador de calor fabricado en
aleaciones de cobre y latón de muy alta temperatura de recocido y
gran dureza resistente a altas presiones internas,
caracterizado porque está constituido por haces de tubos
aplanados (1) que se extienden entre sendos extremos colectores (2)
y por aletas radiantes (3a) que están integradas de manera enteriza
en placas laminares (3) que forman haces perpendiculares a los de
los tubos aplanados (1); los tubos aplanados (1), los colectores
(2) y las placas laminares (3) están construidos en aleaciones de
cobre y latón resistentes al recocido; los tubos aplanados (1)
están instalados a través de las placas laminares (3) por medio de
aberturas (4) de éstas que, en su borde y hacia un mismo lado de
las mismas, estas aberturas (4) se prolongan para formar de modo
continuo una pestaña (5) que abraza todo el contorno del tubo
aplanado (1) que la atraviesa; las pestañas (5) están soldadas a
los tubos aplanados (1) mediante una pasta de soldadura (8) de
cobre aleado con fundentes que es empleada también para soldar los
propios tubos aplanados (1) a los colectores (2); entre cada dos
aberturas (4) consecutivas de las aletas radiantes (3a), y de
manera transversal a las mismas, existen nervios (6) que están
obtenidos por deformación del propio cuerpo laminar de estas aletas
radiantes (3a).
2. Intercambiador de calor fabricado en
aleaciones de cobre y latón de muy alta temperatura de recocido y
gran dureza resistente a altas presiones internas, de acuerdo con
la primera reivindicación, caracterizado porque cada pestaña
(5) y su abertura (4) enlazan mediante un doblez curvo (7) que
entre él y la pared del tubo aplanado (1) que lo atraviesa genera
un hueco que es susceptible de recibir el borde de la pestaña (5)
de la aleta radiante (3a) paralela contigua, a la vez que ella
misma queda ubicada en el hueco correspondiente a la otra aleta
radiante (3a) paralela contigua por el lado opuesto de dicha
abertura (4) de la primera pestaña (5).
3. Intercambiador de calor fabricado en
aleaciones de cobre y latón de muy alta temperatura de recocido y
gran dureza resistente a altas presiones internas, de acuerdo con
las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque existen
varios haces de tubos aplanados (1) que, estando el intercambiador
apoyado horizontalmente, forman pisos de tubos aplanados (1) que
están alineados verticalmente.
4. Intercambiador de calor fabricado en
aleaciones de cobre y latón de muy alta temperatura de recocido y
gran dureza resistente a altas presiones internas, de acuerdo con
las reivindicaciones primera y segunda, caracterizado porque
existen varios haces de tubos aplanados (1) que, estando el
intercambiador apoyado horizontalmente, forman pisos de tubos
aplanados (1) en los que los tubos aplanados (1) de los haces
superpuestos están alternados verticalmente.
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| EC2A | Search report published |
Date of ref document: 20080516 Kind code of ref document: A1 |
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| FG2A | Definitive protection |
Ref document number: 2299300B1 Country of ref document: ES |
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| FA2A | Application withdrawn |
Effective date: 20091111 |