ES2317212T3 - Un intercambiador de calor de placa. - Google Patents
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Abstract
Un intercambiador de calor de placas que comprende una pluralidad de placas apiladas (8-10) para guiar dos o más flujos de medios intercambiadores de calor, estando soldadas dichas placas conjuntamente a lo largo de unos rebordes (17) en la periferia de unas placas próximas y alrededor de unos agujeros (2) de lumbrera en pares de placas próximas (8, 9) para impedir que los flujos de intercambio de calor se mezclen cuando fluyan a través de unos canales (11-12; 15-16) de lumbrera que comprenden dichos agujeros (2) de lumbrera del intercambiador, caracterizado porque las conexiones de soldadura de los bordes alrededor de cada uno de los agujeros de lumbrera, en al menos uno de los canales de lumbrera del intercambiador de calor, a fin de ser capaces de drenar el intercambiador, se han dispuesto parcialmente (24, 26, 29) entre partes en contacto de las placas situadas en el plano general de las placas, mientras que el resto de las conexiones de soldadura alrededor de dichos bordes formados alrededor de dichos agujeros de lumbrera se establece únicamente (25, 27, 30) entre partes en contacto de dichos rebordes circunferenciales (17).
Description
Un intercambiador de calor de placa.
La presente invención se refiere a un
intercambiador de calor de placas que comprende una pluralidad de
placas apiladas para guiar dos o más flujos de medios
intercambiadores de calor, estando soldadas dichas placas
conjuntamente a lo largo de unos rebordes en la periferia de unas
placas próximas y alrededor de unos agujeros de lumbrera en pares
de placas próximas para impedir que los flujos de intercambio de
calor se mezclen cuando fluyan a través de unos canales de lumbrera
que comprenden dichos agujeros de lumbrera en el intercambiador.
A menudo se fabrican intercambiadores de calor
de este tipo en grandes series, por ejemplo para uso en viviendas a
fin de proporcionar agua caliente para uso casero y/o con fines de
calentamiento. Otras aplicaciones incluyen su uso en bombas de
calor y acondicionadores de aire.
En intercambiadores de calor conocidos de este
tipo la soldadura de pares de placas alrededor de unos agujeros de
lumbrera se realiza en un área con forma de anillo situada en un
solo plano, el plano del borde de los agujeros de lumbrera. Los
agujeros de lumbrera están situados al menos a tal distancia de la
periferia exterior del intercambiador que permiten un sellado
fiable alrededor de los agujeros de lumbrera. El sellado alrededor
de los agujeros de lumbrera sirve para evitar fugas que conecten
flujos diferentes del intercambiador y tales fugas son difíciles de
detectar. Las juntas de sellado que conectan placas próximas a lo
largo de sus bordes periféricos son mucho más fáciles de
detectar.
Se han descrito intercambiadores de calor de
este tipo en, por ejemplo EP 1.394.291 A, US 4.987.955 A y US
5.988.296 A. En todos estos intercambiadores de calor conocidos es
necesario lavarlos abundantemente y sacudirlos para obtener una
limpieza efectiva. Asimismo, una parte del intercambiador de calor
no ofrece la mejor capacidad posible de intercambiador de calor.
Es un deseo general proporcionar los
intercambiadores de calor con un coste bajo de fabricación y con
unas dimensiones exteriores pequeñas con relación a su capacidad de
intercambio de calor. El peso del intercambiador deberá ser pequeño
y el área total de intercambio de calor de las placas deberá suponer
un alto porcentaje de su área total. En muchos casos es deseable
ser capaz de limpiar el intercambiador de una manera sencilla.
Según la presente invención este objeto se logra
con el tipo de intercambiador de calor antes referido debido a que
las conexiones de soldadura de los bordes alrededor de cada uno de
los agujeros de lumbrera, al menos en uno de los canales de
lumbrera del intercambiador de calor, a fin de ser capaces de drenar
el intercambiador, se han dispuesto parcialmente entre partes en
contacto de las placas situadas en el plano general de las placas,
mientras que el resto de las conexiones de soldadura alrededor de
dichos bordes formados alrededor de dichos agujeros de lumbrera se
establece únicamente entre partes en contacto de dichos rebordes
circunferenciales.
La invención se basa en la aceptación de que
aunque el riesgo de fuga alrededor de los agujeros de lumbrera es
mayor en caso de que la capa de soldadura esté en un plano no
paralelo al plano general de la placa de intercambiador de calor,
dicho riesgo de fuga podría aceptarse dado que se detecta
fácilmente.
La invención se explicará a continuación con
mayor detalle, haciéndose referencia a los dibujos anexos, en los
que:
La figura 1 muestra esquemáticamente y desde
arriba una placa de un intercambiador de calor de placas
conocido,
La figura 2 muestra esquemáticamente una sección
a lo largo de la línea x-x de la figura 1 a través
de un intercambiador de calor provisto de una pila de placas del
tipo mostrado en la figura 1,
La figura 3 muestra esquemáticamente una sección
a lo largo de la línea y-y de la figura 1 a través
de un intercambiador de calor provisto de una pila de placas del
tipo mostrado en la figura 1,
La figura 4 es una vista en perspectiva de dos
placas de intercambiador de calor próximas del tipo mostrado en la
figura 1, extraídas y separadas de una pila de placas,
La figura 5 muestra esquemáticamente y desde
arriba una placa de un intercambiador de calor según la
invención,
La figura 6 es una vista en perspectiva de dos
placas de intercambiador de calor próximas del tipo mostrado en la
figura 5, extraídas y separadas de una pila de placas,
La figura 7 muestra esquemáticamente y desde
arriba otra realización de una placa de un intercambiador de calor
según la invención,
La figura 8 es una vista en perspectiva de dos
placas de intercambiador de calor próximas del tipo mostrado en la
figura 7, extraídas y separadas de una pila de placas,
La figura 9 muestra esquemáticamente y desde
arriba aún otra realización de una placa de un intercambiador de
calor según la invención, y
La figura 10 es una vista en perspectiva de dos
placas de intercambiador de calor próximas del tipo mostrado en la
figura 9, extraídas y separadas de una pila de placas.
La placa de intercambiador de calor mostrada
esquemáticamente en la figura 1 está provista de un agujero 1 de
lumbrera de entrada para un primer medio intercambiador de calor y
de un agujero 2 de lumbrera de salida para dicho primer medio.
Asimismo, se ha provisto de un agujero 3 de lumbrera de entrada y de
un agujero 4 de lumbrera de salida para un segundo medio
intercambiador de calor. La placa tiene una forma exterior
principalmente rectangular y se ha provisto de un patrón de espina
de arenque prensado - mostrado de manera incompleta en la figura 1
- de lomos y depresiones según se realiza normalmente en la
técnica.
La figura 2 muestra esquemáticamente una sección
vertical a través de un intercambiador de calor conocido que
comprende una serie de placas apiladas del tipo mostrado en la
figura 1 - tomándose la sección a lo largo de la línea
x-x de la figura 1. El intercambiador está provisto
de una placa extrema 5 conectada a un tubo 6 de entrada y a un tubo
7 de salida. Las tres primeras placas de intercambio de calor de la
pila más cercana a la placa extrema 5 se han designado con 8, 9 y
10, respectivamente. Cada placa de intercambio de calor de la pila
se ha girado 180 grados en su plano con respecto a sus placas
vecinas. El espacio entre las placas 9 y 10 limitará una parte del
flujo del primer medio intercambiador de calor desde un canal 11 de
lumbrera de entrada superior que se extiende a través de todos los
agujeros 1 de lumbrera de entrada en cada una de las otras placas
de intercambiador hasta un canal 12 de lumbrera de salida
correspondiente que se extiende a través de todos los agujeros 2 de
lumbrera de salida en cada una de las otras placas de
intercambiador. Los espacios entre pares de las placas restantes de
la pila guiarán flujos parciales similares. El primer flujo de un
medio intercambiador de calor a través del intercambiador se ha
mostrado mediante sombreado.
La figura 3 es una sección similar a la de la
figura 2 pero a lo largo de la línea y-y de la
figura 1. Las partes del intercambiador de calor ya mencionadas y
mostradas en relación con la figura 2 se han provisto de unos
números de referencia correspondientes. La placa extrema 5 se ha
dotado de un tubo 13 de entrada para el segundo medio a fin de
intercambiar calor y de un tubo 14 de salida para dicho segundo
medio. El tubo de entrada 13 se comunica con un canal 15 de
lumbrera de entrada que atraviesa todos los agujeros 3 de lumbrera
en cada una de las otras placas de intercambio de calor. El tubo 14
de salida se comunica con un canal 16 de lumbrera de salida que
atraviesa todos los agujeros 4 de lumbrera en cada una de las otras
placas de intercambiador de calor. Dicho segundo medio fluirá hacia
arriba a través del espacio existente entre las placas 8 y 9 y los
espacios entre todos los otros pares de placas que contienen el
primer medio intercambiador de calor - también mostrado mediante
sombreado en la figura 3.
Según se verá en la figura 2 y 3, todas las
placas están provistas de un reborde periférico 17 que se extiende
casi perpendicularmente al plano de la placa. Cada reborde 17
solapará el reborde 17 de una placa próxima en la pila de placas y,
soldando los rebordes conjuntamente, proporcionará juntas contra la
fuga externa de fluido. Asimismo, éstos darán resistencia mecánica
al intercambiador de calor.
Según se muestra en la figura 2, los pares de
placas - por ejemplo, las placas 8 y 9 - que guían los flujos del
segundo medio intercambiador de calor a través del intercambiador
también están soldadas conjuntamente a lo largo de unas áreas 18 y
19 de forma de anillo de la placa 8 que hacen contacto con las áreas
20 y 21 de la placa 9, que se ha girado 180 grados en su plano con
respecto a la placa 8. Se verá en la figura 2 y en la figura 3 que
las áreas de contacto 18 y 19 de la placa 8 se han presionado en la
misma dirección que la del reborde 17, mientras que las áreas de
contacto 20 y 21 de la placa 9 se han presionado en la dirección
opuesta. Según se muestra en la figura 3, los pares de placas - por
ejemplo, las placas 9 y 10 - que guían los flujos del primer medio
intercambiador de calor a través del intercambiador se han conectado
por soldadura, a lo largo de las áreas 20 y 21 en forma de anillo y
alrededor de los agujeros 3 y 4 de lumbrera, a las áreas de
contacto 18 y 19 también situadas alrededor de los agujeros de
lumbrera después de haber girado cada otra placa de la pila 180
grados en su plano. La soldadura alrededor de los agujeros
1-4 de lumbrera impedirá la mezcla de los dos
fluidos intercambiadores de calor y también contribuirá a la
resistencia mecánica del intercambiador. Las áreas
18-21 de soldadura en forma de anillo también se
muestran en la figura 1. Como las áreas 18, 19 son presionadas en
la dirección opuesta a la de las áreas 20, 21 las placas del
intercambiador de calor no son simétricas con respecto a la línea
central vertical. El patrón de espina de arenque es una desviación
de la forma simétrica con relación a una línea central
horizontal.
Los volúmenes del intercambiador de calor
designados con 22 y situados entre los agujeros 3-6
de lumbrera de las placas del intercambiador y las partes
adyacentes de los rebordes 17 no tendrán capacidad de intercambio de
calor.
La figura 4 es una vista en perspectiva de las
placa 8 y 9 ya descritas anteriormente en relación con las figuras
2 y 3, pero a una mayor escala y extraídas y separadas y mostrando
el material de soldadura empleado en la conexión de soldadura
alrededor de los agujeros de lumbrera del canal 12 de lumbrera de
salida, colocándose por separado dicho material de soldadura entre
las dos placas. Se comprenderá por las figuras 1-4
que surgirá una distancia D entre los bordes más bajos de los
agujeros de lumbrera y la parte inferior del intercambiador. De
este modo, no será fácil retirar un medio líquido de la parte
inferior del intercambiador y el volumen del intercambiador de
calor entre el canal de lumbrera y la parte inferior del
intercambiador no contribuirá al intercambio de calor.
La figura 5 muestra esquemáticamente una placa
de intercambiador de calor que se ha de usar en un intercambiador
según la presente invención. La diferencia esencial respecto de la
técnica anterior es que los agujeros 1', 2', 3' y 4' de lumbrera de
la placa se han situado cerca de las esquinas de las placas de
intercambiador de calor. Las áreas 23 de placa en forma de banda de
esta figura no forman áreas planas cerradas, pero los bordes
inferiores de los agujeros de lumbrera inferiores están situados al
mismo nivel que la parte inferior de un intercambiador de calor. De
esta manera, cualquier fase líquida de los dos medios de intercambio
de calor será fácilmente drenada y cualquier fase gaseosa puede ser
descargada a la atmósfera.
La figura 6 es una vista en perspectiva de dos
placas según la invención y del tipo mostrado en la figura 5, que
deberán interconectarse mediante soldadura alrededor de unos
agujeros de lumbrera, por ejemplo los agujeros de lumbrera 4' y 2'.
Las dos placas (mostradas extraídas y separadas) serán
interconectadas por soldadura a lo largo de un área 23 de banda
curvada plana que bordea una parte del agujero 4' de lumbrera y de
un área de banda curvada plana correspondiente que bordea una parte
del agujero 2' de lumbrera. El sellado restante de los agujeros de
lumbrera será efectuado soldando áreas parcialmente cilíndricas de
los rebordes de solapamiento 17 en la periferia de las dos placas
próximas. El material de soldadura que establece la junta de sellado
alrededor de los agujeros de lumbrera tendrá la forma mostrada
separadamente con trazo llano negro entre las dos placas extraídas
y separadas de la figura 6. Según se comprenderá, la soldadura que
proporciona una junta de sellado entre las placas será efectuada en
más de un plano, estando situada una parte 24 de la junta de
sellado en un plano paralelo a los planos de las placas y teniendo
la parte restante 25 de la junta una forma parcialmente
cilíndrica.
La figura 7 muestra una placa en la que uno de
los agujeros de lumbrera - designados con 2'' - tiene la forma de
un ojo de cerradura que se extiende hasta el borde inferior de la
placa.
La figura 8 se corresponde con la figura 6 con
el fin de ilustrar la forma de la conexión soldada de sellado
alrededor de dos agujeros de lumbrera en forma de ojo de cerradura
en unas placas adyacentes. Se han mostrado dos áreas de sellado
planas 26 y 27, siendo el área plana 27 parte de la superficie del
reborde 17, mientras que el área plana 26 está orientada en
paralelo al plano general de las placas de intercambiador de calor.
Se comprenderá que las dos áreas de sellado están situadas en planos
que son perpendiculares entre ellos.
Las placas mostradas en las figuras 7 y 8 se
apartan substancialmente de tener una forma simétrica. Por tanto,
las placas no deben girarse en la pila, sino que deben usarse dos
tipos diferentes de placas en la pila que se vengan alternando. En
un tipo de las placas el patrón de espina de arenque prensado deberá
dirigirse en sentido opuesto al patrón prensado del otro tipo.
La placa mostrada en la figura 9 contiene un
agujero 28 de lumbrera extra colocado en el reborde inferior de la
placa.
La figura 10 muestra una conexión soldada de
sellado designada con 29, de tipo tradicional, en un plano que
contacte unos agujeros de lumbrera de la técnica anterior y una
conexión 30 de soldadura en dos planos en el agujero 28 de lumbrera
extra.
El agujero 28 de lumbrera extra situado según se
muestra en las figuras 9 y 10 formará un canal de lumbrera
suplementario que actúe en paralelo al canal de lumbrera inferior
tradicional para uno de los medios intercambiadores de calor - por
ejemplo un medio gaseoso tendente a condensación.
Las placas usadas en la realización mostrada en
las figuras 9 y 10 también son de dos tipos diferentes y no deberán
ser giradas relativamente en la pila.
La invención se ha descrito con relación a
intercambiadores de calor de dos circuitos. Sin embargo, se
comprenderá que el intercambiador podría comprender más de dos
circuitos intercambiadores de calor. Podría adaptarse a flujos
paralelos, así como a flujos a contracorriente en el
intercambiador.
Claims (1)
1. Un intercambiador de calor de placas que
comprende una pluralidad de placas apiladas (8-10)
para guiar dos o más flujos de medios intercambiadores de calor,
estando soldadas dichas placas conjuntamente a lo largo de unos
rebordes (17) en la periferia de unas placas próximas y alrededor de
unos agujeros (2) de lumbrera en pares de placas próximas (8, 9)
para impedir que los flujos de intercambio de calor se mezclen
cuando fluyan a través de unos canales (11-12;
15-16) de lumbrera que comprenden dichos agujeros
(2) de lumbrera del intercambiador, caracterizado porque las
conexiones de soldadura de los bordes alrededor de cada uno de los
agujeros de lumbrera, en al menos uno de los canales de lumbrera
del intercambiador de calor, a fin de ser capaces de drenar el
intercambiador, se han dispuesto parcialmente (24, 26, 29) entre
partes en contacto de las placas situadas en el plano general de
las placas, mientras que el resto de las conexiones de soldadura
alrededor de dichos bordes formados alrededor de dichos agujeros de
lumbrera se establece únicamente (25, 27, 30) entre partes en
contacto de dichos rebordes circunferenciales (17).
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| SE0400931A SE527716C2 (sv) | 2004-04-08 | 2004-04-08 | Plattvärmeväxlare |
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