ES2385798A1 - Improved modular element for heat exchange machine - Google Patents
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Abstract
Description
Elemento modular perfeccionado para máquina de intercambio de calor. Modular element perfected for heat exchange machine.
La presente invención tiene por objeto proporcionar un elemento para una máquina de intercambio de calor con un producto. Esta máquina a la que se refiere la invención y en la que se implementa el elemento, es preferentemente del tipo que se describe en la solicitud de patente ES-200800796. The present invention aims to provide an element for a heat exchange machine with a product. This machine, to which the invention relates and in which the element is implemented, is preferably of the type described in patent application ES-200800796.
La máquina de intercambio de calor y por tanto el elemento objeto de invención, que forma parte de ella, encuentra aplicación para tratamiento de productos en procesos de calentamiento, enfriamiento, evaporación, cristalización y secado. Los productos a tratar incluyen preferentemente alimentos y cualquier otro producto que requiera de un tratamiento de calentamiento o enfriamiento, como por ejemplo fangos de estaciones de aguas residuales. Es especialmente apropiada para productos que tengan tendencia a formar depósitos sobre la superficie de intercambio de calor. The heat exchange machine and therefore the element object of the invention, which is part of it, finds application for treatment of products in heating, cooling, evaporation, crystallization and drying processes. The products to be treated preferably include food and any other product that requires a heating or cooling treatment, such as sludge from sewage stations. It is especially suitable for products that have a tendency to form deposits on the heat exchange surface.
El tratamiento de productos en máquinas de intercambio de calor presenta el riesgo de adherencia de depósitos en la superficie de intercambio de calor. Cuando esto ocurre, es necesario proceder al vaciado y limpieza de dicha superficie, con la consiguiente pérdida de productividad de la máquina. Una solución conocida a este problema se basa en proporcionar irregularidades en la superficie de intercambio de calor, de modo que con ello se logre generar una turbulencia que provoque el desprendimiento de los depósitos. Sin embargo este tipo de soluciones se ha visto que no son suficientemente efectivas. The treatment of products in heat exchange machines presents the risk of adhesion of deposits on the heat exchange surface. When this occurs, it is necessary to empty and clean said surface, with the consequent loss of productivity of the machine. A known solution to this problem is based on providing irregularities in the heat exchange surface, so that this creates a turbulence that causes the deposits to detach. However, these types of solutions have been found not to be sufficiently effective.
Es conocida la invención ES-291930-U. Esta invención se refiere a una máquina de intercambio de calor que propone una solución al problema mencionado. La máquina comprende un recipiente cilíndrico externo, de eje horizontal y pared hueca (para la circulación de fluido caloportador o refrigerante en el interior de dicha pared), cerrado por sus dos bases y provisto en su interior de dos recipientes cilíndricos de pared hueca (para la circulación del fluido), coaxiales con el primero. La máquina incluye adicionalmente una estructura giratoria alrededor del eje común a los tres recipientes que está dotada de una pluralidad de paletas rascadoras, que rascan las paredes de los recipientes a la vez que agitan o remueven el producto. The invention ES-291930-U is known. This invention relates to a heat exchange machine that proposes a solution to the aforementioned problem. The machine comprises an external cylindrical vessel, with a horizontal axis and a hollow wall (for the circulation of heat transfer fluid or refrigerant inside said wall), closed by its two bases and provided inside with two hollow wall cylindrical containers (for fluid circulation), coaxial with the first. The machine additionally includes a rotating structure around the axis common to the three vessels that is provided with a plurality of scraper blades, which scratch the walls of the containers while stirring or removing the product.
Por otra parte, el documento de patente ES-2323918 recoge una máquina de intercambio de calor con un recipiente externo que incluye en su interior al menos dos paredes huecas (para la circulación del fluido) dispuestas perpendicularmente a un eje del recipiente y una estructura giratoria alrededor de dicho eje que está dotada de una pluralidad de paletas rascadoras. Esta invención introduce en el estado de la técnica algunas ventajas respecto a la invención anterior. Una primera ventaja se desprende de la propia configuración de esta máquina, que proporciona una mayor superficie de intercambio de calor en relación con el volumen de producto a tratar contenido en el recipiente. Esta característica permite maximizar el rendimiento calorífico de la máquina, definido como la potencia calorífica intercambiada con el producto por unidad de volumen de depósito (en general y a los efectos de esta memoria descriptiva, se define rendimiento calorífico de un elemento intercambiador de calor como la potencia calorífica intercambiada con el producto por unidad de volumen de producto). El aumentar el rendimiento calorífico de la máquina permite aumentar la capacidad del recipiente, depósito o cuba así como reducir el tiempo de procesado del producto, con la consiguiente ganancia en su productividad. Una segunda ventaja es que la referida invención permite mantener la adecuada relación entre el volumen de depósito y área de superficie de intercambio de calor para emular la cocción o tratamiento térmico de alimentos tradicional. Una tercera ventaja es que permite compartimentar el recipiente en volúmenes iguales. Esta característica permite uniformizar el calentamiento o enfriamiento del producto, evitando gradientes de temperatura durante el tratamiento, lo que facilita el proceso así como su cálculo y por tanto mejora la controlabilidad del proceso. On the other hand, the patent document ES-2323918 collects a heat exchange machine with an external container that includes at least two hollow walls (for the circulation of the fluid) arranged perpendicularly to an axis of the container and a rotating structure around said axis which is provided with a plurality of scraper blades. This invention introduces some advantages over the prior invention in the state of the art. A first advantage follows from the configuration of this machine itself, which provides a greater heat exchange surface in relation to the volume of product to be treated contained in the container. This feature allows maximizing the calorific efficiency of the machine, defined as the heat output exchanged with the product per unit volume of deposit (in general and for the purposes of this specification, calorific efficiency of a heat exchanger element is defined as the power heat exchanged with the product per unit volume of product). Increasing the calorific efficiency of the machine allows to increase the capacity of the container, tank or vat as well as to reduce the processing time of the product, with the consequent gain in its productivity. A second advantage is that the aforementioned invention allows maintaining the proper relationship between the volume of deposit and surface area of heat exchange to emulate the cooking or heat treatment of traditional foods. A third advantage is that it allows compartmentalizing the container in equal volumes. This feature makes it possible to standardize the heating or cooling of the product, avoiding temperature gradients during the treatment, which facilitates the process as well as its calculation and therefore improves process controllability.
De otro lado, se conoce la patente de invención ES-2333572. Esta invención se refiere a una máquina de intercambio de calor con un producto que comprende un recipiente que incluye en su interior al menos un elemento modular, por cuyo interior circula el fluido. Los elementos modulares se disponen perpendicularmente a un eje del recipiente. La invención se caracteriza por que adicionalmente comprende una pluralidad de separadores dispuestos entre elementos contiguos y acoplados en el eje, de forma que el fluido circula en el eje por una primera conducción conectada con los elementos, tras circular por el interior del elemento, el fluido abandona éste hacia una segunda conducción en el eje. La máquina de intercambio de calor comprende adicionalmente una estructura giratoria alrededor de dicho eje que está dotada de una pluralidad de paletas rascadoras, que permiten la retirada de depósitos existentes en la superficie interior del recipiente así como en la superficie de los elementos modulares y separadores. Esta máquina introduce mejoras en el estado de la técnica en relación con la máquina de intercambio de calor recogida en ES-2323918. Una primera mejora es que permite que el rascado de posibles depósitos puede realizarse sobre toda las superficie interior del recipiente. Una segunda mejora es que la invención hace posible que la máquina pueda fabricarse o montarse modularmente a partir de distintas partes de la máquina como separadores y elementos modulares. On the other hand, the invention patent ES-2333572 is known. This invention relates to a heat exchange machine with a product comprising a container that includes at least one modular element inside, through which the fluid circulates. The modular elements are arranged perpendicularly to an axis of the container. The invention is characterized in that it additionally comprises a plurality of separators arranged between adjacent elements and coupled in the shaft, so that the fluid circulates in the axis through a first conduit connected with the elements, after circulating inside the element, the fluid leaves this one towards a second conduction in the axis. The heat exchange machine further comprises a rotating structure around said axis which is provided with a plurality of scraper blades, which allow the removal of existing deposits on the inner surface of the container as well as on the surface of the modular and separating elements. This machine introduces improvements in the state of the art in relation to the heat exchange machine collected in ES-2323918. A first improvement is that it allows the scratching of possible deposits can be made over the entire interior surface of the container. A second improvement is that the invention makes it possible for the machine to be manufactured or assembled modularly from different parts of the machine such as separators and modular elements.
Sin embargo, esta máquina presenta el inconveniente de que los elementos modulares, por medio de la simple circulación del fluido en su interior tal como se describe en su respectivo documento de patente, no permiten un intercambio de calor de forma eficiente a través de su superficie de contacto. However, this machine has the disadvantage that the modular elements, by means of the simple circulation of the fluid in its interior as described in its respective patent document, do not allow an efficient heat exchange across its surface contact.
La presente invención trata de introducir mejoras en el elemento modular de la máquina de intercambio de calor mencionada para aumentar la eficiencia calorífica dicho elemento modular. La eficiencia calorífica del elemento modular se define como la potencia calorífica intercambiada a través de la superficie del elemento por unidad de área de dicha superficie. The present invention seeks to introduce improvements in the modular element of the heat exchange machine mentioned to increase the heat efficiency of said modular element. The heat efficiency of the modular element is defined as the heat power exchanged across the surface of the element per unit area of said surface.
Con objeto de resolver el problema técnico señalado y lograr mejoras con respecto a los elementos modulares y máquinas de intercambio de calor conocidas en el estado de la técnica, la invención propuesta proporciona las características y efectos técnicos que se describen a continuación. In order to solve the aforementioned technical problem and achieve improvements with respect to the modular elements and heat exchange machines known in the state of the art, the proposed invention provides the technical characteristics and effects described below.
Como se ha indicado anteriormente, la invención se refiere a un elemento modular para su implementación preferente en una máquina de intercambio de calor según se describe en la patente de invención ES-2333572 o máquina similar. Se trata de una máquina para intercambio de calor con un producto que comprende: una depósito, cuba o recipiente, para contener el producto; un eje; una estructura giratoria alrededor de dicho eje que está dotada de al menos una pala rascadora; al menos un elemento modular; y una pluralidad de separadores configurados para ser acoplados en el eje, situándose entre dos elementos modulares contiguos al menos un separador. Los separadores tienen una primera y una segunda conducciones conectadas a un circuito para el calentamiento o enfriamiento de un fluido caloportador o refrigerante, según la máquina sea para calentar o para enfriar el producto respectivamente. Dichas primera y segunda conducciones de separador están conectadas a una conducción de entrada de fluido en el elemento modular, a través de un orificio de entrada, y a una conducción de salida de fluido del elemento modular, a través de un orificio de salida respectivamente. De este modo se crea una circulación del fluido en el interior del elemento modular que produce su calefacción o enfriamiento y que por consiguiente permite calentar o enfriar el producto. As indicated above, the invention relates to a modular element for preferred implementation in a heat exchange machine as described in the invention patent ES-2333572 or similar machine. It is a machine for heat exchange with a product comprising: a tank, tank or container, to contain the product; an axis; a rotating structure around said axis that is provided with at least one scraper blade; at least one modular element; and a plurality of separators configured to be coupled on the shaft, placing at least one separator between two adjacent modular elements. The separators have a first and a second conduit connected to a circuit for heating or cooling a heat transfer fluid or coolant, depending on the machine for heating or cooling the product respectively. Said first and second separator ducts are connected to a fluid inlet conduit in the modular element, through an inlet port, and to a fluid outlet conduit of the modular element, through an outlet port respectively. In this way a circulation of the fluid is created inside the modular element that produces its heating or cooling and therefore allows the product to be heated or cooled.
El elemento modular objeto de la presente invención se conforma a partir de un cuerpo discoidal sólido metálico. El elemento modular incorpora: un conducto perimetral vaciado en el cuerpo discoidal; al menos un conducto de entrada recto, vaciado en el cuerpo discoidal y que conecta el orificio de entrada con el conducto perimetral; al menos un conducto de salida recto, vaciado en el cuerpo discoidal y que conecta el orifico de salida con el conducto perimetral; al menos un conducto de distribución recto, vaciado en el cuerpo discoidal y secante con el conducto perimetral. Preferentemente, los conductos de entrada, de salida y de distribución se extienden según una misma dirección radial del cuerpo discoidal. The modular element object of the present invention is formed from a solid metallic discoidal body. The modular element incorporates: a perimeter duct emptied into the discoidal body; at least one straight inlet duct, emptied into the discoidal body and connecting the inlet opening with the perimeter duct; at least one straight outlet duct, emptied into the discoidal body and connecting the outlet orifice with the perimeter duct; at least one straight distribution duct, emptied into the discoidal body and secant with the perimeter duct. Preferably, the inlet, outlet and distribution ducts extend according to the same radial direction of the discoidal body.
De esta forma, el fluido circula en el interior del elemento desde el eje pasando por el orificio de entrada situado en una parte central del elemento modular hacia el conducto perimetral atravesando, antes de dicho conducto perimetral, los conductos de entrada y, después de dicho conducto perimetral, los conductos de distribución, para salir nuevamente por la parte central a través del orificio de salida pasando antes por los conductos de salida. Esta configuración, permite maximizar el área de contacto del elemento modular con el fluido respecto al área de contacto del elemento modular con el producto y en consecuencia maximizar la eficiencia calorífica del elemento modular. In this way, the fluid circulates inside the element from the axis through the inlet hole located in a central part of the modular element towards the perimeter conduit, passing, before said perimetral conduit, the inlet conduits and, after said perimeter duct, the distribution ducts, to exit again through the central part through the exit orifice, passing through the exit ducts. This configuration allows maximizing the contact area of the modular element with the fluid with respect to the contact area of the modular element with the product and consequently maximizing the heat efficiency of the modular element.
El fluido caloportador puede ser tanto un líquido como un gas. Lo mismo cabe decir del fluido refrigerante. Ejemplos de fluido caloportador que pueden emplearse son agua en estado líquido, vapor, vapor saturado, y cualquier otro fluido caloportador. Ejemplos de líquidos refrigerantes son agua, amoniaco o cualquier otro. The heat transfer fluid can be both a liquid and a gas. The same applies to the cooling fluid. Examples of heat transfer fluid that can be used are liquid water, steam, saturated steam, and any other heat transfer fluid. Examples of coolants are water, ammonia or any other.
Adicionalmente, se contempla que las dos superficies exteriores bases que delimitan el cuerpo discoidal, así definidas por analogía con las superficies bases de un cuerpo cilíndrico, puedan ser lisas o estriadas. Por superficie exterior “estriada” se entiende que la superficie incorpora relieves en forma de ondulaciones según cualquier dirección radial del cuerpo discoidal, es decir que incorpora una pluralidad de surcos sobre dicha superficie; los surcos son preferiblemente concéntricos. Esta configuración de superficie estriada permite aumentar el rendimiento calorífico del elemento modular para una eficiencia calorífica similar dada del elemento modular, debido a que proporciona una superficie de contacto del producto con el elemento modular mayor. Como se ha indicado anteriormente, el aumento del rendimiento calorífico permite aumentar la capacidad del depósito, cuba o recipiente así como reducir el tiempo de procesado del producto, con la consiguiente ganancia en su productividad. Los surcos Additionally, it is contemplated that the two outer base surfaces that delimit the discoidal body, thus defined by analogy with the base surfaces of a cylindrical body, can be smooth or striated. By "striated" outer surface is meant that the surface incorporates reliefs in the form of undulations according to any radial direction of the discoidal body, that is to say that it incorporates a plurality of grooves on said surface; the grooves are preferably concentric. This grooved surface configuration allows to increase the heat efficiency of the modular element for a given similar heat efficiency of the modular element, because it provides a contact surface of the product with the larger modular element. As indicated above, the increase in calorific efficiency allows to increase the capacity of the tank, vat or container as well as reduce the processing time of the product, with the consequent gain in its productivity. Furrows
o relieves en las superficies exteriores del elemento modular proporcionan la ventaja añadida de que favorecen la aparición de turbulencia que facilita la no adhesión de depósitos así como la mejoran la transferencia térmica. Además, la característica de que la superficie incorpora, introduce las variables de diseño de: forma de los surcos, número de surcos, profundidad de los mismos y distancia entre los mismos. Estas variables pueden seleccionarse según la aplicación. Se contempla que los surcos concéntricos tengan forma sinusoidal, entendiéndose que dicha forma es según una sección transversal radial al cuerpo discoidal. Pero no existe limitación en cuanto a la forma de los surcos, por ejemplo también pueden tener forma de onda triangular, onda cuadrada, etc. Los surcos se extienden desde una zona central del cuerpo discoidal hasta una longitud radial preferiblemente superior al 50% del radio. or reliefs on the outer surfaces of the modular element provide the added advantage that they favor the appearance of turbulence that facilitates the non-adhesion of deposits as well as improves thermal transfer. In addition, the characteristic that the surface incorporates, introduces the design variables of: shape of the grooves, number of grooves, their depth and distance between them. These variables can be selected according to the application. It is contemplated that the concentric grooves have a sinusoidal shape, it being understood that said shape is according to a radial cross section to the discoidal body. But there is no limitation on the shape of the grooves, for example they can also have a triangular waveform, square wave, etc. The grooves extend from a central area of the discoidal body to a radial length preferably greater than 50% of the radius.
Opcionalmente, los conductos de entrada, salida y distribución se extienden en un mismo plano perpendicular al eje. En una opción preferente de esta configuración, los conductos de entrada y salida se extienden diametralmente enfrentados dos a dos, siendo los orificios de entrada y salida simétricos respecto a un plano perpendicular a la dirección radial y que contiene el eje. Esta configuración simétrica tiene la utilidad de proporcionar una circulación interna del fluido más uniforme así como facilitar la fabricación del propio elemento. Optionally, the inlet, outlet and distribution ducts extend in the same plane perpendicular to the axis. In a preferred option of this configuration, the inlet and outlet ducts extend diametrically facing two to two, the inlet and outlet holes being symmetrical with respect to a plane perpendicular to the radial direction and containing the axis. This symmetrical configuration has the utility of providing a more uniform internal circulation of the fluid as well as facilitating the manufacture of the element itself.
Preferiblemente, se contempla el caso particular de que el conducto perimetral sea periférico y que el cuerpo discoidal sea un disco, es decir las superficies exteriores bases del cuerpo discoidal con forma circular. Asimismo, en el caso de que alguna de las superficies exteriores bases tenga forma estriada, los surcos concéntricos de la misma pueden ser circunferenciales. Preferably, the particular case is contemplated that the perimeter conduit is peripheral and that the discoidal body is a disk, that is to say the outer base surfaces of the circular shaped discoidal body. Also, in the event that any of the base outer surfaces have a striated shape, the concentric grooves thereof may be circumferential.
Por otra parte, la sección de los conductos de entrada, de salida y de distribución puede ser de cualquier forma. Opcionalmente, los conductos son tubulares, es decir de sección transversal circular, fácilmente obtenibles mediante mecanizado con perforación de broca. Se contempla también que los conductos tengan forma de sección en trébol, que proporciona una mejora de la eficiencia calorífica del elemento ya que permite maximizar el área de contacto del elemento modular con el fluido respecto al área de contacto del elemento modular con el producto. Adicionalmente, se contempla que la superficie interior de los conductos también puede ser lisa o estriada, preferiblemente roscada, de manera que con ello se consigue maximizar el área de contacto del elemento modular con el fluido caloportador o refrigerante, según el caso, respecto al área de contacto del elemento modular con el producto y en consecuencia maximizar la eficiencia calorífica del elemento modular. Adicionalmente, la superficie estriada del interior de los conductos del elemento modular favorece la aparición de turbulencia, que mejora la transferencia térmica. On the other hand, the section of the inlet, outlet and distribution ducts can be of any shape. Optionally, the ducts are tubular, that is to say of circular cross-section, easily obtainable by machining with drill bits. It is also contemplated that the ducts have the shape of a trefoil section, which provides an improvement in the heat efficiency of the element since it allows to maximize the contact area of the modular element with the fluid with respect to the contact area of the modular element with the product. Additionally, it is contemplated that the inner surface of the ducts can also be smooth or grooved, preferably threaded, so that in this way it is possible to maximize the contact area of the modular element with the heat transfer or cooling fluid, as the case may be, with respect to the area of contact of the modular element with the product and consequently maximize the heat efficiency of the modular element. Additionally, the striated surface inside the ducts of the modular element favors the appearance of turbulence, which improves thermal transfer.
Respecto al número de conductos, puede elegirse cualquiera. Lógicamente, debe tenerse en cuenta que un mayor número de conductos agrupados de forma compacta puede contribuir adicionalmente a aumentar la eficiencia calorífica. Además el número de conductos también puede influir en las características del flujo del fluido en el interior del elemento. En particular, cabe esperar una mejora de las características del flujo si el número de conductos de entrada más el número de conductos de salida es menor que el número de conductos de distribución dado que ello permite una expansión del fluido en los conductos de distribución. Regarding the number of ducts, anyone can be chosen. Logically, it should be borne in mind that a larger number of compactly grouped ducts can further contribute to increasing heat efficiency. In addition, the number of ducts can also influence the flow characteristics of the fluid inside the element. In particular, an improvement of the flow characteristics can be expected if the number of inlet ducts plus the number of outlet ducts is smaller than the number of distribution ducts since this allows an expansion of the fluid in the distribution ducts.
Quiere resaltarse el hecho de que los elementos modulares de esta invención tienen la ventaja de que son fácilmente obtenibles mediante un proceso de fabricación de mecanizado partiendo de un bloque o tocho metálico con forma discoidal. Adicionalmente, el mecanizado aporta la gran ventaja de que permite obtener el elemento modular conformándolo a partir de una sola pieza principal confiriéndole una resistencia y robustez adecuadas. The fact that the modular elements of this invention have the advantage that they are easily obtainable by a machining manufacturing process starting from a metal block or billet with a discoidal shape is to be highlighted. Additionally, the machining provides the great advantage of allowing the modular element to be obtained by forming it from a single main piece, giving it adequate strength and robustness.
En relación con la unión entre elementos modulares y separadores, el elemento modular incorpora al menos un taladro de fijación en el cuerpo discoidal; de manera que el acoplamiento de los separadores y la cuba al elemento se realiza por medio de varillas de fijación pasantes a través del al menos un taladro de fijación. Los medios de unión entre elementos modulares y separadores pueden complementarse con la incorporación de un hundimiento de unión en la base del cuerpo discoidal así como con juntas de estanqueidad, de forma que se facilita la unión del elemento a separadores contiguos. La invención también contempla la incorporación de un orificio de acoplamiento a un detector de fugas; dicho orificio se realiza en el elemento modular, preferentemente en la zona del hundimiento de unión. In relation to the union between modular elements and separators, the modular element incorporates at least one fixing hole in the discoidal body; so that the coupling of the separators and the tank to the element is carried out by means of through fixing rods through the at least one fixing hole. The joining means between modular elements and separators can be complemented by the incorporation of a sinking joint at the base of the discoidal body as well as with gaskets, so that the connection of the element to adjacent separators is facilitated. The invention also contemplates the incorporation of a coupling hole in a leak detector; said hole is made in the modular element, preferably in the area of the sinking joint.
Otro aspecto de la invención guarda relación con la obtención del conducto perimetral del elemento modular. Para ello, en una realización preferente el cuerpo discoidal comprende un vaciado lateral que conforma un canal perimetral. De otro lado el elemento modular incluye adicionalmente un cuerpo anular que encierra lateralmente el canal perimetral, de forma que dicho canal perimetral conforma el conducto perimetral entre el cuerpo discoidal y el cuerpo anular. La superficie exterior del cuerpo anular determina la superficie exterior lateral de elemento modular, así definida por analogía con la superficie lateral de un cuerpo cilíndrico. El cuerpo anular puede consistir en un fleje o en varios tramos de fleje unidos entre sí y a la parte central del cuerpo discoidal. Another aspect of the invention is related to obtaining the perimeter duct of the modular element. For this, in a preferred embodiment, the discoidal body comprises a lateral recess that forms a perimeter channel. On the other hand, the modular element additionally includes an annular body that laterally encloses the perimeter channel, such that said perimeter channel forms the perimetral duct between the discoidal body and the annular body. The outer surface of the annular body determines the lateral outer surface of the modular element, thus defined by analogy with the lateral surface of a cylindrical body. The annular body may consist of a strap or several sections of strap attached to each other and to the central part of the discoid body.
La unión entre el cuerpo anular y el cuerpo discoidal se realiza por medios de unión como por ejemplo adhesivo, soldadura, atornillado o a presión. The union between the annular body and the discoidal body is carried out by means of union such as adhesive, welding, screwing or pressure.
Para la unión por soldadura, que se aplica en el caso de que el cuerpo anular sea también metálico, la soldadura es opcionalmente de tipo “por fricción”, pudiendo realizarse por cualquier otro método de soldadura adecuado según el tipo de material metálico de los cuerpos discoidal y anular. Por ejemplo, en el caso de que sean de aluminio tales como soldadura MIG o TIG. Para facilitar la soldadura, el canal perimetral puede incluir un escalonamiento lateral sobre el que el cuerpo anular puede encajar y/o apoyar en el cuerpo discoidal. For the welding joint, which is applied in the event that the annular body is also metallic, the welding is optionally of the "friction" type, and can be carried out by any other suitable welding method according to the type of metallic material of the bodies discoidal and annular. For example, in the case of aluminum such as MIG or TIG welding. To facilitate welding, the perimeter channel may include a lateral step on which the annular body can fit and / or rest on the discoidal body.
Para la unión a presión, en el caso de que el cuerpo anular sea también metálico, se contempla la utilización del efecto de dilatación térmica para facilitar el encaje del cuerpo anular en el cuerpo discoidal, elevando la temperatura de aquél con respecto a la de éste, previamente al encaje. Particularmente, el elemento modular puede incorporar unas juntas tóricas dispuestas en respectivos bordes de canal perimetral entre el cuerpo discoidal y el cuerpo anular, para lo que el cuerpo discoidal puede estar provisto de alojamientos periféricos para dichas juntas tóricas. Estas juntas tóricas facilitan la unión a presión y proporcionan un sellado y estanqueidad adecuada a los conductos del elemento modular. Preferiblemente, el material de las juntas tóricas es caucho o similar (por ejemplo NBR ó FKM). Asimismo, también se contempla la opción de diseño consistente en que el cuerpo anular y las juntas tóricas formen parte íntegra, pudiendo obtenerse por ejemplo del mismo material de caucho o similar. For pressure bonding, in the event that the annular body is also metallic, the use of the thermal expansion effect to facilitate the engagement of the annular body in the discoidal body is contemplated, raising the temperature thereof with respect to that of the latter. , prior to fitting. Particularly, the modular element may incorporate o-rings disposed at respective edges of the perimeter channel between the discoidal body and the annular body, for which the discoidal body may be provided with peripheral housings for said o-rings. These o-rings facilitate pressure bonding and provide adequate sealing and sealing to the ducts of the modular element. Preferably, the material of the o-rings is rubber or the like (for example NBR or FKM). Likewise, the design option is also contemplated, consisting of the annular body and the o-rings being integral, being able to obtain, for example, the same or similar rubber material.
Con referencia a los materiales de la invención, el material metálico a utilizar para la fabricación del cuerpo discoidal debe tener buena conductividad térmica, como por ejemplo material de aluminio, cobre o incluso bronce (incluyéndose aleaciones). Preferentemente se utiliza material de aluminio. En la selección del material se tiene en cuenta que una mejora de la conductividad térmica del material proporciona una mejora en la eficiencia calorífica del elemento modular. El cuerpo anular análogamente también puede ser metálico, preferentemente de material de aluminio. También se contempla que el cuerpo anular pueda ser de cualquier otro material, preferentemente de caucho o similar (por ejemplo de NBR ó FKM), al igual que las juntas tóricas. With reference to the materials of the invention, the metallic material to be used for the manufacture of the discoidal body must have good thermal conductivity, such as aluminum, copper or even bronze material (including alloys). Preferably aluminum material is used. In the selection of the material it is taken into account that an improvement in the thermal conductivity of the material provides an improvement in the heat efficiency of the modular element. The similarly annular body can also be metallic, preferably of aluminum material. It is also contemplated that the annular body may be of any other material, preferably of rubber or the like (for example of NBR or FKM), as well as the o-rings.
Para la selección de la aleación de aluminio a utilizar en el cuerpo discoidal debe tenerse en cuenta que ésta debe tener buenas propiedades de maquinabilidad, conductividad térmica y resistencia mecánica. Asimismo también se deben tener en cuenta otras propiedades de soldabilidad y resistencia a corrosión, dependiendo de otros factores como el material empleado en el cuerpo anular o si el elemento modular recibe algún tratamiento superficial. Por ejemplo, el aluminio de la gama 3XXX (código AISI) puede ser tenido en cuenta para el cuerpo discoidal por sus buenas propiedades de maquinabilidad. Preferentemente, el material de aluminio seleccionado corresponde a aleaciones de las series 6XXX y 7XXXX, particularmente se encuentran adecuadas las aleaciones 6082 y 7075, que tienen una alta resistencia mecánica y una conductividad térmica superior (su conductividad térmica es aproximadamente once veces superior a la del acero inoxidable). For the selection of the aluminum alloy to be used in the discoidal body, it must be taken into account that it must have good machinability, thermal conductivity and mechanical resistance properties. Also, other weldability and corrosion resistance properties must be taken into account, depending on other factors such as the material used in the annular body or if the modular element receives some surface treatment. For example, the aluminum of the 3XXX range (AISI code) can be taken into account for the discoidal body due to its good machinability properties. Preferably, the selected aluminum material corresponds to 6XXX and 7XXXX series alloys, particularly 6082 and 7075 alloys, which have high mechanical strength and superior thermal conductivity (their thermal conductivity is approximately eleven times higher than that of the stainless steel).
El elemento modular puede incorporar tratamientos superficiales, que tienen la función de aumentar la dureza, la resistencia a la corrosión y la antiadherencia del producto en el elemento modular. Los tratamientos superficiales pueden aplicarse tanto a las superficies exteriores bases como a la superficie lateral. En cualquier caso, se considera que el tratamiento superficial no debe perjudicar significativamente la conductividad térmica requerida. La propiedad de dureza superficial pude ser útil teniendo en cuenta el desgaste a que es sometida la superficie exterior del elemento debido al efecto de las palas rascadores. Por otra parte la propiedad de antiadherencia no sólo es ventajosa desde el punto de vista de eliminar los depósitos de producto en el elemento modular y la labor de mantenimiento que ello conlleva sino que además permite eliminar el efecto indeseado de la disminución de rendimiento calorífico como consecuencia de la propia acumulación de una capa de producto en la superficie con el paso del tiempo. The modular element can incorporate surface treatments, which have the function of increasing the hardness, corrosion resistance and non-stickiness of the product in the modular element. Surface treatments can be applied to both the base exterior surfaces and the lateral surface. In any case, it is considered that the surface treatment should not significantly impair the required thermal conductivity. The surface hardness property may be useful considering the wear and tear on which the outer surface of the element is subjected due to the effect of the scraper blades. On the other hand, the non-stick property is not only advantageous from the point of view of eliminating product deposits in the modular element and the maintenance that this entails but also allows eliminating the unwanted effect of the decrease in calorific efficiency as a consequence of the accumulation of a layer of product on the surface over time.
Un tratamiento superficial que se ha previsto para las superficies exteriores que son de aluminio es la incorporación de un recubrimiento de anodizado. A surface treatment that has been provided for exterior surfaces that are made of aluminum is the incorporation of an anodizing coating.
Otra familia de tratamientos superficiales susceptibles de ser aplicados en la presente invención y en el caso general de que el elemento modular (cuerpo discoidal y cuerpo anular) sea metálico no necesariamente de aluminio, consiste en la inclusión de un recubrimiento de PTFE o similar, en general de un polímero fluorado, sobre las superficies exteriores del elemento modular intercambiador de calor. Estos recubrimientos superficiales proporcionan el efecto técnico buscado de una mejora sustancial de la antiadherencia de producto sobre las superficies exteriores tratadas. Los siguientes documentos de patente son documentos representativos en los que puede encontrarse explicada esta técnica de tratamiento superficial aplicada a superficies exteriores de intercambiadores de calor: US-4705101, US-4776391, US-4557202, US-4479359, US-4461347. Estos recubrimientos superficiales presentan sin embargo el inconveniente de que el material empleado (polímero fluorado) presenta una baja conductividad térmica, en detrimento del rendimiento calorífico del elemento modular. Another family of surface treatments capable of being applied in the present invention and in the general case that the modular element (discoidal body and annular body) is metallic, not necessarily aluminum, consists of the inclusion of a PTFE coating or the like, in general of a fluorinated polymer, on the outer surfaces of the modular heat exchanger element. These surface coatings provide the desired technical effect of a substantial improvement of the non-stick product on the treated exterior surfaces. The following patent documents are representative documents in which this surface treatment technique applied to external surfaces of heat exchangers can be explained: US-4705101, US-4776391, US-4557202, US-4479359, US-4461347. However, these surface coatings have the disadvantage that the material used (fluorinated polymer) has a low thermal conductivity, to the detriment of the heat efficiency of the modular element.
Otra técnica de tratamiento superficial que supera el inconveniente de la técnica anterior consiste en la inclusión de un recubrimiento con estructura de material compuesto de metal poroso y PTFE o similar como polímero fluorado. Esta técnica puede encontrarse descrita en el documento de patente GB-1042387. El recubrimiento superficial proporciona una mejora de la dureza, la resistencia a la corrosión y la antiadherencia del producto en el elemento modular, manteniendo los niveles de rendimiento y eficiencia caloríficos del elemento modular de la invención, asimismo contribuyendo a mejorar la calidad nutritiva de los alimentos obtenidos con la utilización del mismo. La mejora de la calidad nutritiva de los productos alimenticios se debe en parte a que como se ha indicado anteriormente el elemento modular permite emular la cocción o tratamiento térmico de alimentos tradicional. Another surface treatment technique that overcomes the drawback of the prior art consists in the inclusion of a coating with a porous metal composite structure and PTFE or the like as a fluorinated polymer. This technique can be found described in patent document GB-1042387. The surface coating provides an improvement of the hardness, corrosion resistance and non-stickiness of the product in the modular element, maintaining the levels of heat efficiency and performance of the modular element of the invention, also contributing to improve the nutritional quality of food obtained with the use of it. The improvement of the nutritional quality of food products is partly due to the fact that, as indicated above, the modular element allows emulating the cooking or heat treatment of traditional foods.
En definitiva, la presente invención proporciona un elemento modular perfeccionado para una máquina de intercambio de calor que por sus características técnicas proporciona óptimos rendimiento y eficiencia caloríficos y por ende mayor productividad así como una mejora en la calidad nutritiva de los alimentos obtenidos. Además la invención ofrece mejoras respecto al estado de la técnica conocido según se ha descrito anteriormente. Todo ello por tanto resolviendo el problema técnico planteado. Ultimately, the present invention provides an improved modular element for a heat exchange machine that, due to its technical characteristics, provides optimum heat efficiency and efficiency and therefore greater productivity as well as an improvement in the nutritional quality of the food obtained. In addition, the invention offers improvements over the state of the art known as described above. All this therefore solving the technical problem raised.
De otro lado, la presente invención también recoge un procedimiento para la fabricación del elemento modular descrito. El procedimiento comprende las etapas de fabricación del cuerpo discoidal, y proceso de unión entre el cuerpo discoidal y el cuerpo anular para constituir el elemento modular. Como se ha señalado anteriormente, la fabricación de cuerpo discoidal tiene lugar preferentemente por un procedimiento de mecanizado. Los conductos de entrada, de salida y de distribución se obtienen por mecanizado perforando los mismos desde un lateral del cuerpo discoidal. El canal perimetral se obtiene por mecanizado devastando material del lateral del cuerpo discoidal. Los surcos de las superficies exteriores bases, así como los taladros de unión, el hundimiento de unión, escalonamientos laterales, alojamientos de juntas tóricas, etc. también pueden obtenerse por mecanizado. Adicionalmente, todas las operaciones de mecanizado pueden realizarse con máquina herramienta de control numérico, que permite obtener la pieza de forma rápida y fiable. Finalmente, el procedimiento de fabricación, antes de recibir los tratamientos de recubrimiento superficial, puede incluir una etapa de acabado con operaciones como pulido o rectificado, en la que se confiere a las piezas un acabado superficial final. On the other hand, the present invention also includes a process for manufacturing the described modular element. The process comprises the manufacturing stages of the discoidal body, and the process of joining between the discoidal body and the annular body to constitute the modular element. As noted above, the fabrication of a discoid body preferably takes place by a machining process. The inlet, outlet and distribution ducts are obtained by machining by drilling them from one side of the discoidal body. The perimeter channel is obtained by machining devastating material on the side of the discoidal body. The grooves of the outer base surfaces, as well as the joint holes, the sinking of the joint, lateral steps, O-ring housings, etc. They can also be obtained by machining. Additionally, all machining operations can be carried out with a numerical control machine tool, which allows you to obtain the part quickly and reliably. Finally, the manufacturing process, before receiving surface coating treatments, can include a finishing stage with operations such as polishing or grinding, in which the parts are given a final surface finish.
Por último, la invención se refiere también a una máquina de intercambio de calor para elementos modulares que se han descrito anteriormente. Particularmente se ha previsto una máquina de intercambio de calor para elementos modulares de la invención con surcos concéntricos en las superficies exteriores bases. Esta máquina se caracteriza porque incorpora palas rascadoras que tienen una superficie de rascado con forma inversa a los surcos concéntricos de las superficies exteriores bases de elemento modular. Por superficie de rascado de pala rascadora se entiende una superficie de pala rascadora que permanece próxima a la correspondiente superficie exterior base del elemento modular. De este modo la superficie de rascado de pala rascadora coopera con la correspondiente superficie exterior base del elemento modular adaptándose a la misma. Las palas rascadoras tienen la doble función de rascar las superficies exteriores de los elementos modulares para prevenir la acumulación de depósitos y agitar el producto para favorecer la uniformidad de la temperatura en el volumen del depósito, cuba o recipiente. Finally, the invention also relates to a heat exchange machine for modular elements described above. Particularly a heat exchange machine is provided for modular elements of the invention with concentric grooves in the outer base surfaces. This machine is characterized in that it incorporates scraper blades that have a scratching surface with an inverse shape to the concentric grooves of the outer surfaces of modular element bases. The scraper surface of the scraper blade means a surface of the scraper blade that remains close to the corresponding outer surface of the modular element. In this way, the scraper surface of the scraper blade cooperates with the corresponding outer base surface of the modular element adapting thereto. The scraper blades have the double function of scratching the outer surfaces of the modular elements to prevent the accumulation of deposits and stir the product to favor the uniformity of the temperature in the volume of the tank, tank or container.
Para complementar la explicación de la invención y con objeto de ayudar a una mejor comprensión de sus características técnicas, se hace referencia en el resto de esta memoria descriptiva a los dibujos que la acompañan, en los que se ha representado, a modo de ejemplo práctico no limitativo, una realización de la invención. To complement the explanation of the invention and in order to help a better understanding of its technical characteristics, reference is made in the rest of this specification to the accompanying drawings, in which it has been represented, as a practical example non-limiting, an embodiment of the invention.
En dichos dibujos: In these drawings:
La Figura 1, es una vista esquemática de una sección vertical de una máquina de intercambio de calor que comprende los elementos modulares objeto de la invención. Figure 1 is a schematic view of a vertical section of a heat exchange machine comprising the modular elements object of the invention.
La Figura 2, es una vista en planta de una realización de elemento modular de acuerdo con la invención. Asimismo, la figura ilustra el movimiento del fluido en el interior del elemento modular. Figure 2 is a plan view of an embodiment of a modular element according to the invention. Also, the figure illustrates the movement of the fluid inside the modular element.
La Figura 3, en una vista en perspectiva explosionada de una realización de elemento modular de acuerdo con la invención en la que se muestran las distintas partes que constituyen la misma. Así, pueden observarse el cuerpo discoidal, el cuerpo anular y las juntas tóricas. Figure 3, in an exploded perspective view of an embodiment of a modular element according to the invention in which the different parts constituting it are shown. Thus, the discoidal body, the annular body and the o-rings can be observed.
La Figura 4, es una vista en perspectiva del elemento modular de la Figura 3 con las distintas partes una vez montadas. Figure 4 is a perspective view of the modular element of Figure 3 with the different parts once assembled.
La Figura 5, muestra distintas configuraciones de una realización del cuerpo discoidal de la invención según una sección transversal radial del mismo. Figure 5 shows different configurations of an embodiment of the discoidal body of the invention according to a radial cross section thereof.
La Figura 6, muestra una vista de la sección interior del cuerpo discoidal señalada en la Figura 5 como VI-Figure 6 shows a view of the inner section of the discoidal body indicated in Figure 5 as VI-
VI. SAW.
La Figura 7, muestra una parte de la máquina de intercambio de calor según la invención, donde se aprecia el montaje de una pala rascadora y un elemento modular de acuerdo con una realización de la invención. Figure 7 shows a part of the heat exchange machine according to the invention, where the assembly of a scraper blade and a modular element according to an embodiment of the invention is appreciated.
Las referencias empleadas en las figuras son las siguientes: The references used in the figures are the following:
1: Máquina de intercambio de calor 1: Heat exchange machine
2: Elemento modular 2: Modular element
3: Cuba 3: Cuba
4: Eje 4: Axis
5: Pala rascadora 5: Scraper blade
6: Separador 6: Separator
7: Primera conducción 7: First driving
8: Segunda conducción 8: Second driving
9: Orificio de entrada 9: Entry hole
10: Orificio de salida 10: Exit hole
11: Conducto perimetral 11: Perimeter duct
12: Conducto de entrada 12: Inlet duct
13: Conducto de salida 13: Exit duct
14: Conducto de distribución 14: Distribution conduit
15: Taladro de fijación 15: Fixing hole
16: Circuito de recalentamiento o re-enfriamiento 16: Overheating or re-cooling circuit
17: Cuerpo discoidal 17: Discoidal body
18: Cuerpo anular 18: Annular body
19: Junta tórica 19: O-ring
20: Hundimiento de unión 20: Sinking of union
21: Orificio para detector de fugas 21: Leak detector hole
22: Superficie exterior base de elemento modular 22: Modular element base outer surface
23: Superficie exterior lateral de elemento modular 23: Side outer surface of modular element
24: Surcos concéntricos de superficie exterior base 24: Concentric grooves of base outer surface
25: Dirección radial del cuerpo discoidal 25: Radial direction of the discoidal body
26: Canal perimetral 26: Perimeter Channel
27: Superficie de rascado de pala rascadora 27: Scraper blade scraper surface
28: Bastidor de pala rascadora 28: Scraper blade frame
Con referencia a la Figura 1, el ejemplo de realización de elemento modular de acuerdo con la invención, se implementa en una máquina (1) para calentar o enfriar un producto que comprende una cuba (3) para contener el producto, un eje (4), al menos una pala (5) rascadora, al menos un elemento (2) modular y una pluralidad de separadores (6) configurados para ser acoplados en el eje (4). Los separadores comprenden una primera (7) conducción y una segunda (8) conducción para la circulación de un fluido caloportador o refrigerante. El fluido es conducido al interior de los elementos (2) modulares procedente de la primera (7) conducción, de modo que se crea una circulación del fluido en el interior del elemento (2) modular que produce su calefacción o enfriamiento y por consiguiente permitiendo calentar o enfriar el producto. El fluido es conducido al exterior del elemento (2) modular hacia la segunda (8) conducción. Las primera (7) y segunda (8) conducciones se conectan a un circuito (16) de recalentamiento o re-enfriamiento del fluido. With reference to Figure 1, the exemplary embodiment of a modular element according to the invention is implemented in a machine (1) for heating or cooling a product comprising a tank (3) for containing the product, an axis (4). ), at least one scraper blade (5), at least one modular element (2) and a plurality of spacers (6) configured to be coupled to the shaft (4). The separators comprise a first (7) line and a second (8) line for the circulation of a heat transfer fluid or coolant. The fluid is conducted inside the modular elements (2) from the first (7) conduit, so that a circulation of the fluid is created inside the modular element (2) that produces its heating or cooling and therefore allowing heat or cool the product. The fluid is conducted outside the modular element (2) towards the second (8) conduit. The first (7) and second (8) pipes are connected to a circuit (16) for reheating or re-cooling the fluid.
En la Figura 2, se muestra una vista en planta del elemento (2) modular. El elemento (2) modular de la realización y de acuerdo con la invención se constituye a partir de un cuerpo sólido metálico con forma de disco. Como puede observarse en la misma Figura 2, el elemento (2) incorpora un conducto (11) perimetral periférico, conductos (12) de entrada, conductos (13) de salida y conductos (14) de distribución. Los conductos (11,12,13,14) están vaciados en el cuerpo discoidal. En la realización descrita, los conductos (11,12,13,14) se encuentran en el mismo plano, existiendo tres conductos (12) de entrada, tres conductos (13) de salida y ocho (14) conductos de distribución. Los conductos (12) de entrada conectan con un orificio (9) de entrada y los conductos (10) de salida con un orificio (10) de salida. La Figura 2 también ilustra el movimiento del fluido caloportador o refrigerante en el interior del elemento (2) modular. Así, el fluido entra en el elemento a través del orificio (9) de entrada y se dirige por los conductos (12) de entrada hasta el conducto (11) perimetral. Desde el conducto (11) perimetral el fluido se distribuye por los conductos (12) de distribución después de regresar al conducto (11) perimetral atraviesa los conductos (13) de salida hasta el orificio (10) de salida por donde abandona el elemento (2) modular. In Figure 2, a plan view of the modular element (2) is shown. The modular element (2) of the embodiment and according to the invention is constituted from a solid metal body with a disk shape. As can be seen in the same Figure 2, the element (2) incorporates a peripheral perimeter conduit (11), inlet ducts (12), outlet ducts (13) and distribution ducts (14). The ducts (11,12,13,14) are emptied into the discoidal body. In the described embodiment, the ducts (11,12,13,14) are in the same plane, there are three inlet ducts (12), three outlet ducts (13) and eight (14) distribution ducts. The inlet ducts (12) connect with an inlet port (9) and the outlet ducts (10) with an outlet port (10). Figure 2 also illustrates the movement of the heat transfer fluid or coolant inside the modular element (2). Thus, the fluid enters the element through the inlet port (9) and is directed through the inlet ducts (12) to the perimeter duct (11). From the perimeter duct (11) the fluid is distributed through the distribution ducts (12) after returning to the perimeter duct (11) through the outlet ducts (13) to the outlet orifice (10) through which the element ( 2) modular.
En la Figura 3 se muestra una vista en perspectiva explosionada del elemento (2) modular según la realización descrita. En esta figura pueden observarse las distintas partes que constituyen el elemento (2) modular de la realización: el cuerpo (17) discoidal, el cuerpo (18) anular, que está constituido por un fleje, y las juntas (19) tóricas. En la misma Figura se puede apreciar el canal (26) perimetral practicado en el lateral del cuerpo discoidal. El cuerpo (17) discoidal contiene los conductos (12,13,14) de entrada, salida y distribución, mientras que el cuerpo (18) anular encierra perimetralmente el cuerpo (17) discoidal que permite conformar de este modo el conducto (11) perimetral entre el cuerpo (17) discoidal y el cuerpo (18) anular. Estos cuerpos se obtienen por separado y después se unen entre sí. El metal seleccionado tanto para el cuerpo (17) discoidal como para el cuerpo (18) anular es aluminio (7075 ó 6082), que reúne propiedades excelentes por su alta conductividad térmica y alta resistencia. Las juntas (19) tóricas por su parte son de caucho o similar; el material de caucho NBR (goma sintética). La unión entre los cuerpos (17,18) se efectúa en realiza a presión precalentando el cuerpo (18) anular y encajándolo posteriormente en el cuerpo (17) discoidal una vez situadas las juntas (19) tóricas. An exploded perspective view of the modular element (2) according to the described embodiment is shown in Figure 3. In this figure the different parts that constitute the modular element (2) of the embodiment can be seen: the discoidal body (17), the annular body (18), which is constituted by a strap, and the O-rings (19). In the same figure you can see the perimeter channel (26) practiced on the side of the discoidal body. The discoidal body (17) contains the inlet, outlet and distribution ducts (12,13,14), while the annular body (18) perimetrically encloses the discoidal body (17) which allows the duct (11) to be formed in this way. perimeter between the discoidal body (17) and the annular body (18). These bodies are obtained separately and then joined together. The metal selected for both the discoidal body (17) and the annular body (18) is aluminum (7075 or 6082), which has excellent properties due to its high thermal conductivity and high strength. The O-rings (19) on the other hand are made of rubber or similar; The NBR rubber material (synthetic rubber). The connection between the bodies (17,18) is carried out under pressure by preheating the annular body (18) and subsequently fitting it into the discoidal body (17) once the O-rings (19) are located.
En la Figura 4 se observa el elemento (2) modular una vez montado. El elemento (2) modular de la realización tiene forma de disco y está delimitado por superficies (22,23) exteriores bases y lateral. En esta Figura 4 pueden apreciarse también el orificio (9) de entrada y el orificio (10) de salida, así como otros detalles constructivos de la realización como: hundimiento (20) de unión, taladros (15) de fijación, surcos (24) concéntricos circunferenciales y el orificio (21) para detector de fugas. Figure 4 shows the modular element (2) once assembled. The modular element (2) of the embodiment is disk-shaped and is delimited by outer surfaces (22,23) bases and sides. In this Figure 4, the entrance hole (9) and the exit hole (10) can also be seen, as well as other construction details of the embodiment such as: sinking (20), fixing holes (15), grooves (24) ) concentric circumferential and hole (21) for leak detection.
Con referencia a la Figura 5, en esta Figura se ha representado una sección transversal radial del cuerpo With reference to Figure 5, a radial cross-section of the body is shown in this Figure
- (17) (17)
- discoidal de la realización. Como puede observarse, los conductos (12,13,14) de entrada, de salida y de distribución pueden ser tubulares, es decir de sección transversal circular, o de sección transversal en trébol. En la misma Figura 5 se observa un detalle de los surcos (24) concéntricos, con forma sinusoidal, de las superficies (23) exteriores bases de elemento modular. También puede observarse la sección del canal (26) perimetral, donde se acopla el cuerpo (18) anular a través de las juntas 819) tóricas. discoidal of the realization. As can be seen, the inlet, outlet and distribution ducts (12,13,14) can be tubular, that is to say circular cross-section, or cross-section in clover. In the same Figure 5 a detail of the concentric grooves (24), with sinusoidal form, of the outer surfaces (23) bases of modular element is observed. The section of the perimeter channel (26) can also be observed, where the annular body (18) is coupled through the O-rings 819).
La figura 6 corresponde a una sección del elemento (2) modular por el plano medio perpendicular al eje (4), en ella pueden apreciarse los conductos (11,12,13,14) periférico, de entrada, de salida y de distribución así como los orificios (9,19) de entrada y de salida desde el que parten los conductos (12,13) de entrada y de salida respectivamente. Los conductos (12) de entrada se extienden según una dirección (25) radial del cuerpo discoidal, los conductos (13) de salida y conductos (14) de distribución también se extienden paralelamente a dicha dirección Figure 6 corresponds to a section of the modular element (2) along the middle plane perpendicular to the axis (4), it can be seen peripheral, inlet, outlet and distribution conduits (11,12,13,14) thus as the inlet and outlet holes (9,19) from which the inlet and outlet ducts (12,13) depart respectively. The inlet ducts (12) extend along a radial direction (25) of the discoidal body, the outlet ducts (13) and distribution ducts (14) also extend parallel to said direction
- (25)(25)
- radial. los conductos (12,13,14) de entrada, salida y distribución se extienden en un mismo plano perpendicular al eje (4). En la realización los conductos (12,13) de entrada y salida se extienden diametralmente enfrentados dos a dos, siendo los orificios (9,10) de entrada y salida simétricos respecto a un plano perpendicular a la dirección (25) radial y que contiene el eje (4). radial. the inlet, outlet and distribution ducts (12,13,14) extend in the same plane perpendicular to the axis (4). In the embodiment, the inlet and outlet ducts (12,13) extend diametrically facing two to two, the inlet and outlet holes (9,10) being symmetrical with respect to a plane perpendicular to the radial direction (25) and containing the shaft (4).
Para el acoplamiento de los elementos (2) modulares entre sí y con los separadores (6) y la cuba (3), el elemento (2) modular incorpora taladros (15) de fijación que cooperan con varillas (no representadas) de fijación pasantes a través de los taladros y a través de taladros correspondientes en separadores y cuba. Para ello, los taladros (15) se disponen localizados cerca del eje, como se ilustra en las Figuras. La realización descrita incorpora seis taladros (15), lógicamente el número de taladros así como su diámetro puede variar en función de la resistencia de la fijación requerida. For the coupling of the modular elements (2) with each other and with the spacers (6) and the tank (3), the modular element (2) incorporates fixing holes (15) that cooperate with interlocking (not shown) connecting rods through the holes and through corresponding holes in spacers and tank. For this, the holes (15) are arranged located near the axis, as illustrated in the Figures. The described embodiment incorporates six holes (15), logically the number of holes as well as their diameter may vary depending on the strength of the required fixing.
El cuerpo (17) discoidal se obtiene por mecanizado, según se describe a continuación. Partiendo de un bloque o tocho de aluminio con forma de disco se realizan: un cajeado periférico lateralmente en el cuerpo discoidal y con forma de canal, correspondiente al canal (26) perimetral, así como cajeados centrales, correspondientes a orificios (9,10) de entrada y salida. Posteriormente, se procede al mecanizado de los conductos (12,13,14) de entrada, de salida y de distribución mediante mecanizado, perforando mediante una broca desde el lateral del cuerpo discoidal hacia el interior del mismo. El mecanizado de los conductos (14) de distribución puede realizarse en dos pasos: desde una cara lateral y después desde la cara opuesta. Finalmente, se realiza el mecanizado de los surcos The discoidal body (17) is obtained by machining, as described below. Starting from an aluminum block or billet with a disk shape, a peripheral recess is made laterally in the discoidal and channel-shaped body, corresponding to the perimeter channel (26), as well as central recesses, corresponding to holes (9,10) of entry and exit. Subsequently, the inlet, outlet and distribution ducts (12,13,14) are machined by machining, drilling by means of a drill from the side of the discoidal body into the same. The machining of the distribution ducts (14) can be done in two steps: from a side face and then from the opposite side. Finally, the machining of the grooves is performed
- (24)(24)
- concéntricos y de otros elementos como los taladros (15) de unión, hundimientos (20) de unión, orificio (21) para detector de fugas, alojamientos para juntas (19) tóricas, etc. Todas las operaciones de mecanizado referidas pueden efectuarse con máquina herramienta de control numérico (CNC). Finalmente, las superficies exteriores del elemento concentric and other elements such as joint holes (15), junctions (20), hole (21) for leak detection, housings for O-rings (19), etc. All the machining operations referred to can be carried out with a numerical control machine tool (CNC). Finally, the outer surfaces of the element
- (2)(2)
- modular pueden someterse a un proceso de anodizado. Modular can undergo an anodizing process.
Por último, la Figura 7 muestra una vista de una realización de máquina de intercambio de calor que incorpora elementos (2) modulares con surcos (24) concéntricos circunferenciales, como se han descrito anteriormente y que se caracteriza por que las palas (5) rascadoras tiene una superficie (27) de rascado con forma inversa a los surcos (24) concéntricos de la correspondiente superficie (22) exterior base de elemento modular, de forma que la superficie (27) de rascado de pala rascadora coopera con dicha superficie (22) exterior base adaptándose a la misma. Finally, Figure 7 shows a view of an embodiment of heat exchange machine incorporating modular elements (2) with concentric circumferential grooves (24), as described above and characterized in that the scraper blades (5) it has a scraping surface (27) with inverse shape to the concentric grooves (24) of the corresponding outer surface (22) of the modular element base, so that the scraping surface (27) of the scraper blade cooperates with said surface (22 ) exterior base adapting to it.
Claims (16)
- Categoría Category
- 56 Documentos citados Reivindicaciones afectadas 56 Documents cited Claims Affected
- A A A A A A A A
- WO 0145825 A1 (NORSK HYDRO AS ET AL.) 28/06/2001, figuras 1, 4-8; párrafos [49-51,56,64]. US 4621684 A (DELAHUNTY TERRY W) 11/11/1986, todo el documento. US 4440214 A (WEDEL GREGORY L) 03/04/1984, todo el documento. JP 5157469 A (KOKUSAI GIJUTSU KAIHATSU KK ) 22/06/1993, resumen; figuras. 1-15 1-15 1-15 1-15 WO 0145825 A1 (NORSK HYDRO AS ET AL.) 06/28/2001, Figures 1, 4-8; paragraphs [49-51,56,64]. US 4621684 A (DELAHUNTY TERRY W) 11/11/1986, the whole document. US 4440214 A (WEDEL GREGORY L) 04/03/1984, the whole document. JP 5157469 A (KOKUSAI GIJUTSU KAIHATSU KK) 06/22/1993, summary; figures. 1-15 1-15 1-15 1-15
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