ES2573511T3 - Intercambiador de calor de aire-aire - Google Patents
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Abstract
Un intercambiador de calor de aire-aire comprendiendo: un primer alojamiento (100) comprendiendo dos paredes de extremo en oposición (111, 112), dos paredes laterales en oposición (113, 114), un suelo (115) y un techo (116), dos unidades de intercambio de calor (160, 180) comprendiendo canales de aire (161, 162, 181, 182) extendiéndose entre las paredes laterales (113, 114) del primer alojamiento (100), dividiendo las dos unidades de intercambio de calor (160, 180) el interior del primer alojamiento (100) en una sección media (170) situada entre las dos unidades de intercambio de calor (160, 180) y dos secciones de extremo (150, 190) situadas entre la pared de extremo respectiva (111, 112) del alojamiento (100) y la unidad de intercambio de calor respectiva (160, 180), comprendiendo además el intercambiador de calor: un conducto lateral (130, 140) a cada lado del alojamiento (100) extendiéndose a lo largo de la pared lateral respectiva (113, 114) del alojamiento (100) y comprendiendo un primer extremo (130A, 140A) y un segundo extremo en oposición (130B, 140B), caracterizado por que dicho conducto lateral (130, 140) está dividido por una pared de partición (119, 120) extendiéndose entre el primer extremo (130A, 140A) y el segundo extremo en oposición (130B, 140B) del conducto lateral (130, 140) al interior de un compartimento superior (131, 141) y un compartimento inferior (132, 142), comprendiendo dicho conducto lateral (130, 140) una abertura de entrada (135, 145) en el primer extremo (130A, 140A) del conducto lateral (130, 140) de uno de los compartimentos (131, 132, 141, 142) y una abertura de salida (136, 146) en el segundo extremo (130B, 140B) del compartimento correspondiente (131, 132, 141, 142) del conducto lateral en oposición (130, 140).
Description
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DESCRIPCION
Intercambiador de calor de aire-aire Campo de la invencion
La invencion presente se refiere a un intercambiador de calor de aire-aire, segun el preambulo de la reivindicacion 1. La patente europea EP 0299 908 describe dicho intercambiador de calor.
Los intercambiadores de calor de aire-aire se utilizan en muchas aplicaciones para enfriar un aparato que produce calor. Por ejemplo, las maquinas electricas se construyen normalmente suponiendo que la temperatura de operation de la maquina electrica se mantiene por debajo de 40 grados Celsius. Las maquinas electricas pequenas pueden ser enfriadas con un ventilador aplicado al eje de la maquina electrica que impulsa aire exterior que rodea a la maquina electrica a traves de la maquina electrica. Las maquinas electricas mas grandes tienen dispuesto normalmente un intercambiador de calor para el enfriamiento de la maquina electrica. El intercambiador de calor puede tambien hacer que sea posible cerrar la circulation de aire interior dentro de la maquina. El intercambiador de calor puede ser un intercambiador de calor de agua-aire o un intercambiador de calor de aire-aire. Un intercambiador de calor de agua-aire es normalmente mas eficiente en comparacion con un intercambiador de calor de aire-aire, pero hay muchas aplicaciones en las que el agua debe ser evitada. Un intercambiador de calor de aire-aire es por tanto con frecuencia la unica option que puede utilizarse en una cierta aplicacion.
La invencion presente se refiera a un intercambiador de calor de aire-aire que ventajosamente puede ser utilizado en conexion con una maquina electrica. El intercambiador de calor tiene dispuesta una circulacion de aire exterior y una circulacion de aire interior. La circulacion de aire interior hace circular aire en circulacion cerrada desde la maquina electrica al intercambiador de calor y de vuelta a la maquina electrica. La circulacion de aire exterior hace que circule el aire para el enfriamiento a traves del intercambiador de calor. El aire interior circula entre el intercambiador de calor y la maquina electrica para que el aire interior sea enfriado en el intercambiador de calor durante cada ciclo.
Antecedentes de la invencion
La solicitud de patente europea EP 2 495 849 describe una maquina rotatoria con un intercambiador de calor. La maquina rotatoria conduce un eje que se extiende en una direction axial y que tiene dispuesto un ventilador al menos. Un intercambiador de calor esta dispuesto en comunicacion termica con la maquina rotatoria. El intercambiador de calor comprende tubos que pasan en una direccion transversal respecto a la direccion axial. El intercambiador de calor comprende ademas un alojamiento de entrada en un extremo de los tubos y un alojamiento de salida en el extremo en oposicion de los tubos. Los alojamientos de entrada y de salida se extienden a lo largo de la longitud axial del intercambiador de calor. Un conducto pasa desde el ventilador al alojamiento de entrada. De esta manera, el aire puede ser dirigido por el ventilador a traves del conducto al alojamiento de entrada y ademas en la direccion transversal a traves de tubos al alojamiento de salida. El aire es descargado a continuation en la direccion transversal desde el alojamiento de salida.
La patente de los EE.UU. 5.844.333 describe un enfriador de aire para un motor de estructura cerrada. La disposition comprende un motor electrico que tiene un eje que se extiende en una direccion axial dentro de un segundo alojamiento y un intercambiador de calor dentro de un primer alojamiento encima del primer alojamiento. El intercambiador de calor comprende dos unidades de intercambio de calor dentro del segundo alojamiento. Las dos unidades de intercambio de calor forman una configuration con forma de A. Cada unidad de intercambio de calor comprende tubos que se extienden en una direccion transversal respecto a la direccion axial. Los tubos se extienden entre las paredes laterales del segundo alojamiento. Una section media esta formada entre las unidades de intercambio de calor y una seccion de extremo esta formada en ambos extremos del primer alojamiento. Hay un pleno de entrada en un lado del primer alojamiento y un pleno de salida en un lado en oposicion al primer alojamiento. A continuacion se explica la circulacion del aire exterior y la circulacion del aire interior descrita en esta patente de los EE.UU.
La circulacion de aire exterior es impulsada mediante un ventilador situado en el eje de un motor electrico dentro del pleno de entrada a traves de una abertura de entrada del pleno de entrada situada en un primer extremo del primer alojamiento. El aire ambiental fluye desde el pleno de entrada a traves de los tubos de las unidades de intercambio de calor al interior del pleno de salida en oposicion y ademas fuera del pleno de salida a traves de una abertura de salida del pleno de salida dispuesto en un segundo extremo en oposicion al primer alojamiento. La circulacion de aire exterior es por tanto dependiente de la velocidad de giro del motor electrico.
La circulacion de aire interior en la forma de aire de motor calentado fluye desde el motor electrico a ser enfriado hacia arriba a la seccion media del intercambiador de calor. El aire calentado del motor es hecho circular por un ventilador interior y dividido en la seccion media del intercambiador de calor en dos ramales. Un primer ramal fluye a traves de los tubos de la primera unidad de intercambio de calor hasta la primera seccion de extremo y ademas hacia abajo de la primera seccion de extremo al interior de un primer extremo de la maquina electrica. Un segundo ramal fluye a traves de las tuberlas de la segunda unidad de intercambio de calor a la segunda seccion de extremo y ademas hacia abajo de la segunda seccion al interior de un segundo extremo en oposicion de la maquina electrica. Ambos ramales fluyen desde extremos en oposicion del motor electrico dentro de pasos de aire axiales del rotor y
ademas a traves de pasos de aire radiales del rotor a la separation de aire entre el rotor y el estator y ademas a traves de pasos de aire radiales del estator a la section media del intercambiador de calor. Se inicia un nuevo ciclo de enfriamiento cuando el aire caliente entra de nuevo desde el estator a la seccion media del intercambiador de calor.
5 Un problema de estos intercambiadores de calor de tecnica anterior es la falta de uniformidad del enfriamiento. El aire enfriado exterior pasa desde el extremo de entrada de los tubos de las unidades de intercambio de calor al extremo de salida de los tubos de las unidades de intercambio de calor. La temperatura del aire de enfriamiento aumenta por tanto constantemente desde el extremo de entrada hacia el extremo de salida cuando el aire interior, esto es, el aire calentado del motor pasa a traves de los tubos. El aire interior es enfriado por tanto irregularmente en 10 la direction transversal de la maquina electrica. El enfriamiento es mas eficiente en el extremo de entrada de los tubos en comparacion con el enfriamiento en el extremo de salida de los tubos.
Descripcion breve de la invencion
Un objetivo de la invencion presente es conseguir un intercambiador de calor de aire-aire mejorado.
El intercambiador de calor de aire-aire segun la invencion se caracteriza segun lo expuesto en la parte 15 caracterizadora de la revindication 1.
El intercambiador de calor de aire-aire comprende:
un primer alojamiento que comprende dos paredes de extremo en oposicion, dos paredes laterales en oposicion, un suelo y un techo,
dos unidades de intercambio de calor que comprenden canales de aire que se extienden entre las paredes laterales 20 del primer alojamiento, las dos unidades de intercambio de calor dividen el interior del primer alojamiento en una seccion media situada entre las dos unidades de intercambio de calor y dos secciones de extremo situadas entre la pared de extremo respectiva del alojamiento y la unidad de intercambio de calor respectiva.
El intercambiador de calor se caracteriza porque comprende ademas:
un conducto lateral en cada lado del alojamiento que se extiende a lo largo de la pared lateral respectiva del 25 alojamiento y que comprende un primer extremo y un segundo extremo en oposicion, dicho conducto lateral esta dividido por una pared de partition que se extiende entre el primer extremo y el segundo extremo en oposicion del conducto lateral en el interior de un compartimento superior y un compartimento inferior, dicho conducto lateral comprende una abertura de entrada en el primer extremo del conducto lateral de uno de los compartimentos y una abertura de salida en el segundo extremo del conducto lateral del compartimento en oposicion respecto a la abertura 30 de entrada.
Una circulation de aire exterior es dirigida al interior del intercambiador de calor desde las aberturas de entrada de ambos conductos laterales al interior del compartimento respectivo del conducto lateral y ademas a lo largo de los canales de aire de las unidades de intercambio de calor al compartimento correspondiente del conducto lateral en oposicion y ademas a traves de la abertura de salida del conducto lateral en oposicion del intercambiador de calor.
35 Una circulacion de aire interior es dirigida desde un aparato a ser enfriado dispuesto bajo el primer alojamiento a traves de pasos de aire en una portion media del suelo del primer alojamiento y ademas hacia arriba de la seccion media del primer alojamiento donde la circulacion de aire interior es dividida en un primer paso del ramal a traves de la primera unidad de intercambio de calor del primer alojamiento a la primera seccion de extremo del primer alojamiento y ademas hacia abajo a traves de pasos de aire de una primera porcion de extremo del suelo del primer 40 alojamiento de vuelta a un primer extremo del aparato a ser enfriado y un segundo ramal que pasa a traves de la segunda unidad de intercambio de calor del primer alojamiento a la segunda seccion de extremo del primer alojamiento y ademas hacia abajo a traves de pasos de aire de una segunda porcion de extremo del suelo del primer alojamiento de vuelta a un segundo extremo en oposicion del aparato a ser enfriado.
El uso de conductos laterales que tienen dos compartimentos hace que sea posible usar dos circulaciones de aire 45 exteriores diferentes que fluyen en sentidos opuestos en las unidades de intercambio de calor. Una primera circulacion de aire exterior puede ser dirigida desde una abertura de entrada al compartimento superior del primer conducto lateral y una segunda circulacion de aire puede ser dirigida desde una abertura de entrada al compartimento inferior del segundo conducto lateral. La primera circulacion exterior fluye en los canales de aire en la porcion superior de las unidades de intercambio de calor en un primer sentido al compartimento superior del 50 segundo conducto lateral en oposicion. La segunda circulacion exterior fluye por los canales de aire en la porcion inferior de las unidades de intercambio de calor en un segundo sentido en oposicion al compartimento inferior del primer conducto lateral en oposicion. Esto quiere decir que se puede conseguir una distribution de calor media mas homogenea en los canales de aire de las unidades de intercambio de calor. La temperatura de la primera circulacion de aire exterior que fluye en la porcion superior de las unidades de intercambio de calor aumenta en el sentido que 55 va desde el primer conducto lateral al segundo conducto lateral. La temperatura de la segunda circulacion de aire exterior que fluye en la porcion inferior de las unidades de intercambio de calor aumenta en el sentido que va desde
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el segundo conducto lateral al primer conducto lateral. Esto da lugar a un enfriamiento mas homogeneo del aparato a ser enfriado.
La primera circulacion de aire exterior puede tener dispuesto un primer ventilador y la segunda circulacion de aire exterior puede tener dispuesto un segundo ventilador. Ambos ventiladores pueden estar situados en el primer extremo de los conductos laterales. Aqul se pueden usar ventiladores radiales. Un ventilador radial esta montado en el compartimento superior del conducto lateral y el otro ventilador radial esta montado en el compartimento inferior del conducto lateral en oposicion. Esto significa que hay un espacio vaclo entre los ventiladores radiales en la primera pared de extremo del primer alojamiento. Un motor de accionamiento de un ventilador dispuesto dentro de la primera seccion de extremo del primer alojamiento para hacer que circule aire interior puede por consiguiente ser montado en dicho espacio. Un motor de accionamiento para un ventilador correspondiente situado dentro de la segunda seccion de extremo del primer alojamiento para hacer que circule aire interior puede ser montado tambien en la segunda pared de extremo en oposicion del primer alojamiento entre las aberturas de salida.
La maquina electrica a ser enfriada por el intercambiador de calor es ventajosamente un generador de una turbina eolica. El espacio dentro de la gondola de una turbina eolica es limitado. Esto significa que el intercambiador de calor debe ser compacto para que quepa en la gondola junto con el generador electrico. Tambien el alojamiento del intercambiador de calor y el alojamiento del generador electrico deben ser compactos. La conexion del aire de enfriamiento de entrada con el intercambiador de calor y la conexion del aire de enfriamiento de salida del intercambiador de calor estan las dos normalmente en la direccion axial de una turbina eolica.
Descripcion breve de los dibujos
A continuacion se describe la invencion con mayor detalle por medio de algunos ejemplos de realizacion preferidos haciendo referencia a los dibujos adjuntos, en los que:
La figura 1 es una vista en despiece ordenado axonometrica que muestra las partes principales de un intercambiador de calor de aire-aire segun la invencion.
La Figura 2 es una vista axonometrica que muestra el intercambiador de calor de la Figura 1 en forma ensamblada.
La Figura 3 es un primer corte transversal horizontal que muestra la porcion superior del intercambiador de calor de las Figuras 1 y 2.
La Figura 4 es un segundo corte transversal horizontal que muestra la porcion inferior del intercambiador de calor de las Figuras 1 y 2.
La Figura 5 es un corte transversal horizontal que muestra una segunda realizacion del intercambiador de calor.
La Figura 6 es un corte transversal vertical que muestra un intercambiador de calor segun las Figuras precedentes usado para enfriar una maquina electrica.
Descripcion detallada de la invencion
La Figura 1 es una vista en despiece ordenado axonometrica que muestra las partes principales de un intercambiador de calor de aire-aire segun la invencion. La Figura 2 es una vista axonometrica que muestra el intercambiador de calor de la Figura 1 en una forma ensamblada.
El intercambiador de calor aire-aire comprende un primer alojamiento 100 que comprende dos paredes de extremo en oposicion 111, 112, dos paredes laterales en oposicion 113, 114, un suelo 115, y un techo 116. Las paredes de extremo 111,112, las paredes laterales 113, 114, el suelo 115 y el techo 116 forman una envoltura volumetrica rectangular. Las paredes laterales 113, 114 del primer alojamiento 100 se extienden en una direccion axial A - A. Las paredes de extremo 111, 112 del primer alojamiento 100 se extienden en una direccion transversal respecto a la direccion axial A - A.
El intercambiador de calor comprende ademas dos unidades de intercambio de calor 160, 180 que comprenden los canales de aire 161, 162, 181, 182 que se extienden entre las paredes laterales 113, 114 del primer alojamiento 100. Las dos unidades de intercambio de calor 160, 180 dividen el interior del primer alojamiento 100 en una seccion media 170 situada entre las dos unidades de intercambio de calor 160, 180 y dos secciones de extremo 150, 190 situadas entre la pared de extremo 111, 112 respectiva del alojamiento 100 y la unidad de intercambio de calor 160, 180 respectiva. Hay aberturas en las paredes laterales 113, 114 del primer alojamiento 100 que reciben los extremos de los canales de aire 161, 162, 181, 182. La circunferencia del extremo de cada canal de aire 161, 162, 181, 182 esta sellada a la abertura correspondiente de las paredes laterales 113, 114. Los canales de aire 161, 162, 181, 182 se extienden en la direccion transversal respecto a la direccion axial A - A. La Figura muestra solo dos canales de aire 161, 162, 181, 182 en cada unidad de intercambio de calor 160, 180, pero hay naturalmente una pluralidad de canales de aire 161, 162, 181, 182 en cada unidad de intercambio de calor 160, 180. Los canales de aire 161, 162, 181, 182 pueden tener una distancia de separacion entre ellos en filas verticales y/o horizontales formando cualquier pauta. Los canales de aire 161, 162, 181, 182 estan dispuestos a lo largo de toda la altura de la unidad de
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intercambio de calor 160, 180 desde el suelo 115 hasta el techo 116 y a lo largo de toda la longitud de la unidad de intercambio de calor 160, 180 respectiva en la direccion axial A - A.
La seccion media 170 y las dos secciones de extremo 150, 190 del primer alojamiento 100 son ventajosamente espacios vaclos. Ambas secciones de extremo 150, 190 se comunican con la seccion media 170 a traves de pasos de aire formados entre los canales de aire 161, 162, 181, 182 de las unidades de intercambio de calor 160,180.
El intercambiador de calor comprende ademas un conducto lateral 130, 140 en cada pared lateral 113, 114 del alojamiento 100 que se extiende en la direccion axial A - A a lo largo de la pared lateral 113, 114 respectiva del alojamiento 100. Cada conducto lateral 130, 140 comprende un primer extremo 130A, 140A y un segundo extremo en oposicion 130B, 140B. Cada conducto lateral 130, 140 esta dividido por una pared de partition 119, 120 que se extiende entre el primer extremo 130A, 140A y el segundo extremo en oposicion 130B, 140B del conducto lateral 130, 140 dentro de un compartimento superior 131, 141 y un compartimento inferior 132, 142. Cada conducto lateral 130, 140 comprende ademas una abertura de entrada 135, 145 en el primer extremo 130A, 140A del conducto lateral 130, 140 en uno de los compartimentos 131, 132, 141, 142 y una abertura de salida 136, 146 en el segundo extremo 130B, 140B del compartimento correspondiente 131, 132, 141, 142 del conducto lateral en oposicion 130,
140. El primer conducto lateral 130, o sea, el conducto lateral 130 a la izquierda de las Figuras comprende una abertura de entrada 135 en el compartimento superior 131 y una abertura de salida 136 en el compartimento inferior 132. El segundo conducto lateral 140, o sea, el conducto lateral 140 a la derecha de las Figuras comprende una abertura de entrada 145 en el compartimento inferior 142 y una abertura de salida 146 en el compartimento superior
141. Los extremos de los canales de aire 161, 162, 181, 182 se abren en el interior de un compartimento 131, 132, 141, 142 respectivo de los conductos laterales 130, 140. Los canales de aire 161, 162, 181, 182 situados en la portion inferior de cada unidad de intercambio de calor 160, 180 se abren en el interior del compartimento inferior 132, 142 de los conductos laterales 130, 140. Los canales de aire 161, 162, 181, 182 situados en la porcion superior de cada unidad de intercambio de calor 160, 180 se abren en el interior del compartimento superior 131, 141 de los conductos laterales 130, 140. El interior del primer alojamiento 100 y el interior de los canales laterales 130, 140 estan por tanto aislados entre si, esto es, el aire no puede pasar entre ellos. El aire pasa entre los conductos laterales 130, 140 solamente a traves de los canales de aire 161, 162, 181, 182.
La situation podrla naturalmente ser la inversa para que el primer conducto lateral 130, o sea, el conducto lateral 130 a la izquierda de las Figuras comprenda una abertura de entrada 135 en el compartimento inferior 132 y una abertura de salida 136 en el compartimento superior 131. El segundo conducto lateral 140, o sea, el conducto lateral
140 a la derecha de las Figuras comprende en tal caso una abertura de entrada 145 en el compartimento superior
141 y una abertura de salida 146 en el compartimento inferior 142.
Los conductos laterales 130, 140 estan formados por las paredes laterales exteriores 117, 118 que son paralelas a las paredes laterales 113, 114 del primer alojamiento 100. Cada conducto lateral 130, 140 comprende ademas dos paredes de extremo, un suelo y un techo. Las dos paredes laterales, el suelo y el techo de los conductos laterales 130, 140 estan ventajosamente formados por las paredes de extremo 111, 112, el suelo 115 y el techo 116 del primer alojamiento 100, que se extienden mas alla de las paredes laterales 113, 114 del primer alojamiento 100. Las paredes de particion 119, 120 a cada lado del conducto lateral 130, 140 estan hechas de partes separadas instaladas dentro de los conductos laterales 130, 140. El interior del compartimento superior 131, 141 y el compartimento inferior 132, 142 de cada conducto lateral 130, 140 estan aislados tambien entre si, o sea, no puede pasar aire entre ellos.
La Figura 3 es un primer corte transversal horizontal que muestra la porcion superior y la Figura 4 es un segundo corte transversal horizontal que muestra la porcion inferior del intercambiador de calor de las Figuras 1 y 2.
Una primera circulation de aire de enfriamiento exterior L1 es dirigida al interior del intercambiador de calor mediante un primer ventilador de aire de enfriamiento 310 a la abertura de entrada 135 en el primer extremo 130A del primer conducto lateral 130. La primera circulacion de aire de enfriamiento exterior L1 pasa desde la abertura de entrada 135 al interior del compartimento superior 131 del primer conducto lateral 130 y ademas a traves de los canales de aire 161, 162, 181, 182 de la porcion superior de las dos unidades de intercambio de calor 160, 180 al compartimento superior 141 del segundo conducto lateral 140. La primera circulacion de aire de enfriamiento exterior L1 sale a continuation del compartimento superior 141 del segundo conducto 140 a traves de la abertura de salida 146 en el segundo extremo 140B del segundo conducto 140.
Una segunda circulacion de aire de enfriamiento exterior L2 es dirigida al interior del intercambiador de calor mediante un segundo ventilador 320 a la abertura de entrada 145 en el primer extremo 140A del segundo conducto lateral 140. La segunda circulacion de aire de enfriamiento exterior L2 pasa desde la abertura de entrada 145 al interior del compartimento inferior 142 del segundo conducto lateral 140 y ademas a traves de los canales de aire 161, 162, 181, 182 de la porcion inferior de las dos unidades de intercambio de calor 160, 180 al compartimento inferior 132 del primer conducto lateral 130. La segunda circulacion de aire de enfriamiento exterior L2 sale a continuacion del compartimento inferior 132 del primer conducto lateral 130 a traves de la abertura de salida 136 en el segundo extremo 130B del primer conducto lateral 130.
La primera y la segunda circulaciones de aire exteriores L1 y L2 pueden ser tomadas del espacio donde el
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intercambiador de calor esta situado, o desde un espacio exterior, o del aire del exterior.
La primera y la segunda circulaciones de aire exteriores L1 y L2 son conducidas hacia fuera desde el intercambiador de calor en los segundos extremos 130B, 140B de los canales laterales 130, 140. Las aberturas de salida 136, 146 pueden estar conectadas entre si por un conducto de union 200 situado en los segundos extremos 130B, 140B de los canales laterales 130, 140. El conducto de union 200 tiene dos aberturas de entrada 210, 220 dispuestas en las aberturas de salida 136, 146 de los conductos laterales 130, 140 y una salida comun 230 dispuesta en el medio entre las aberturas de entrada 210, 220. La circulacion de aire exterior combinada L1, L2 puede ser dirigida ademas desde la abertura de salida 230 al interior del espacio donde el intercambiador de calor esta situado o mediante canales de aire a un espacio exterior o al aire del exterior.
La primera y la segunda circulaciones de aire exteriores L1 y L2 pasan por tanto en un sentido opuesto a traves de los canales de aire respectivos 161, 162, 181, 182 de las unidades de intercambio de calor 160, 180. Esto significa que puede conseguirse una distribucion de calor mas homogenea a traves de los canales de aire 161, 162, 181, 182 del intercambiador de calor. La temperatura de la primera circulacion de aire exterior L1 aumenta cuando la primera circulacion de aire exterior L1 pasa por los canales de aire 161, 162, 181, 182 de la porcion superior de las unidades de intercambio de calor 160, 180 desde el primer conducto lateral 130 al segundo conducto lateral 140. La temperatura de la segunda circulacion de aire exterior L2 aumenta cuando la segunda circulacion de aire L2 pasa por los canales de aire 161, 162, 181, 182 de la porcion inferior de las unidades de intercambio de calor 160, 180 desde el segundo conducto lateral 140 al primer conducto lateral 130. La temperatura media de la circulacion de aire exterior L1, L2 en los canales de aire 161, 162, 181, 182 es mas homogenea entre las paredes laterales 113, 114 del primer alojamiento 100 en comparacion con una situacion donde la circulacion L1, L2 pasa solamente en un sentido por los canales de aire 161, 162, 181, 182 de las unidades de intercambio de calor 160, 180.
Una circulacion de aire interior L10 puede ser dirigida desde un aparato a ser enfriado situado bajo el intercambiador de calor hacia arriba a traves de pasos de aire P12 de la porcion media del suelo 115 del primer alojamiento 100. La circulacion de aire interior L10 pasa ademas hacia arriba de la seccion media 170 del intercambiador de calor. La circulacion de aire interior L10 es dividida en la seccion media 170 en un primer ramal L11 dirigido a traves de la primera unidad de intercambio de calor 160 al interior de la primera seccion de extremo 150 del intercambiador de calor y al interior de un segundo ramal L12 dirigido a traves de la segunda unidad de intercambio de calor 180 al interior de la segunda seccion de extremo 190 del intercambiador de calor. El primer ramal L11 es enfriado cuando pasa desde la seccion media 170 a la primera seccion de extremo 150 a traves de la superficie exterior de los canales de aire 161, 162 de la primera unidad de intercambio de calor 160. El segundo ramal L12 es enfriado cuando pasa desde la seccion media 170 a la segunda seccion de extremo 190 a traves de la superficie exterior de los canales de aire 181, 182 de la segunda unidad de intercambio de calor 180. El primer ramal L11 de la circulacion de aire interior L10 pasa a continuation hacia abajo de la primera seccion de extremo 150 del intercambiador de calor y ademas a traves de los pasos de aire P11 de la primera porcion de extremo del suelo 115 a un primer extremo del aparato a ser enfriado. El segundo ramal L12 de la circulacion de aire interior L10 pasa hacia abajo de la segunda seccion de extremo 190 del intercambiador de calor y ademas a traves de los pasos de aire P13 de la segunda porcion de extremo del suelo 115 al aparato a ser enfriado. El primer ramal L11 y el segundo ramal L12 de la circulacion de aire interior L10 pasan a continuacion a traves del aparato a ser enfriado e inician un nuevo ciclo de circulacion.
Se puede conseguir la circulacion de aire interior L10 sin el uso de ventiladores. El rotor giratorio 30 de la maquina electrica 10 puede en muchos casos producir suficiente presion para mantener la circulacion de aire interior L10. Es sin embargo posible tambien usar ventiladores para la circulacion de aire interior L10. Las Figuras 3 y 4 muestran un primer motor de accionamiento 330 y un ventilador de aire circulante 331 en conexion con la primera pared de extremo 111 del primer alojamiento 100 y un segundo motor de accionamiento 340 y un ventilador de aire circulante 341 en conexion con la segunda pared de extremo 112. Los ventiladores de aire de enfriamiento 310, 320 usados para producir las circulaciones de aire exteriores L1, L2 estan dispuestos en los rincones diagonales de la primera pared de extremo 111. Esto significa que hay suficiente espacio en medio de la primera pared de extremo 111 para un primer motor de accionamiento 330. El primer ventilador de aire circulante 331 esta situado dentro de la primera seccion de extremo 150 y esta conectado al eje del primer motor de accionamiento 330. El segundo motor de accionamiento 340 esta situado de una manera correspondiente en medio de la segunda pared de extremo 112 y el segundo ventilador de aire circulante 341 esta dispuesto dentro de la segunda seccion de extremo 190. El conducto de union 200 que conecta las aberturas de salida 136, 146 en los segundos extremos 130B, 140B de los conductos laterales 130, 140 deja suficiente espacio para que el segundo motor de accionamiento 340 sea aplicado a la segunda pared de extremo 112 del primer alojamiento 100.
La longitud en la direction axial A - A de la primera seccion de extremo 150 es ventajosamente la misma que la longitud de la segunda seccion de extremo 190. La longitud en la direccion axial A - A de la seccion media 170 iguala ventajosamente la suma de la longitud de la primera seccion de extremo 150 y la longitud de la segunda seccion de extremo 190.
La Figura 5 es un corte transversal horizontal que muestra una segunda realization del intercambiador de calor. La diferencia estriba en la forma de los conductos laterales 130, 140. Los conductos laterales 130, 140 tienen en las Figuras precedentes la misma anchura a lo largo de toda la longitud de los conductos laterales 130, 140 entre las
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paredes de extremo 111, 112 del primer alojamiento 100. Las paredes laterales 113, 114 del primer alojamiento 100 estan en esta segunda realizacion inclinadas hacia la porcion media dentro de ambas secciones de extremo 150, 190 del intercambiador de calor. Esto significa que los primeros extremos 130A, 140A y los segundos extremos 130B, 140B de los conductos laterales 130, 140 son mas anchos que el resto de los conductos 130, 140. Un primer extremo mas ancho 130A, 140A puede ser necesario para aplicar los ventiladores 310, 320 en las aberturas de entrada 135, 145 en el primer extremo 130A, 140A de los conductos 130, 140. El segundo extremo mas ancho 130B, 140B puede por otra parte ser necesario para conseguir una conexion compacta de las aberturas de salida 136, 146 en el segundo extremo 130B, 140B de los conductos laterales 130, 140. Esta segunda realizacion hace que sea posible mantener la anchura de los conductos laterales 130, 140 tan pequena como sea posible y seguir teniendo todavla suficiente espacio para los ventiladores 310, 320 en los primeros extremos 130A, 140A de los conductos laterales 130, 140.
La Figura 6 es un corte transversal vertical que muestra un intercambiador de calor segun las Figuras precedentes para enfriar una maquina electrica.
Una maquina electrica 10 esta dispuesta dentro de un segundo alojamiento 60 que tiene forma rectangular y un suelo 61, un techo 62, dos paredes de extremo 43, 44 y dos paredes laterales 45, 46. El segundo alojamiento 60 forma de este modo un espacio cerrado alrededor de la maquina electrica 10. El segundo alojamiento 60 esta situado bajo el primer alojamiento 100 de manera que el suelo 115 del primer alojamiento 100 se situa sobre el techo 62 del segundo alojamiento 60. El suelo 115 del primer alojamiento 100 y el techo 62 del segundo alojamiento 60 pueden formar una pared de separacion 70 unica entre el primer alojamiento 100 y el segundo alojamiento 60. La pared de separacion 70 tiene dispuestos pasos de aire P11, P12, P13 que permiten que el aire pase entre el primer alojamiento 100 y el segundo alojamiento 60.
La maquina electrica 10 comprende un rotor 30 aplicado a un eje giratorio 20. El eje o arbol 20 esta soportado en ambos extremos sobre apoyos 51, 52. El eje o arbol 20 tiene un eje central A - A. La maquina electrica 10 comprende ademas un estator 40 que rodea al rotor 30. La maquina electrica 10 puede ser un generador o un motor. El rotor 30 tiene dispuesto un eje axial A - A canales de aire 31 y canales de aire radiales 32. Los canales de aire axiales 31 estan abiertos a los canales de aire radiales 32. El estator 40 tiene dispuestos canales de aire radiales 41. El aire puede por tanto ser dirigido desde un primer extremo y desde un segundo extremo en oposicion del rotor 30 al interior de los canales de aire axiales 31 y ademas desde los canales de aire axiales 31 a los canales de aire radiales 32. El aire pasa a continuacion desde los canales de aire radiales 32 del rotor 30 a traves del espacio G entre el rotor 30 y el estator 40 a los canales de aire radiales 42 del estator 40.
El aire caliente que proviene de la maquina electrica 10 pasa ademas desde los canales de aire radiales 42 del estator 40 a traves de los pasos de aire P12 de la porcion media de la pared de separacion 70 al interior de la seccion media 170 del intercambiador de calor. La circulacion de aire interior L10 circula a continuacion entre la maquina electrica 10 y el intercambiador de calor segun se describe en conexion con las Figuras precedentes. El primer ramal L11 de la circulacion de aire interior L10 pasa hacia abajo de la primera seccion de extremo 150 del intercambiador de calor y a traves de los pasos de aire P11 del primer extremo de la pared de separacion 70 a un primer extremo de la maquina electrica 10. El segundo ramal L12 de la circulacion de aire interior L10 pasa hacia abajo de la segunda seccion de extremo 190 del intercambiador de calor y a traves de los pasos de aire P13 del segundo extremo de la pared de separacion 70 a un segundo extremo en oposicion de la maquina electrica 10. El primer ramal L11y el segundo ramal L12 de la circulacion de aire interior L10 pasan a continuacion a traves de la maquina electrica 10 desde el rotor 30 al estator 40 y ademas al intercambiador de calor para iniciar un nuevo ciclo de circulacion.
Una seccion transversal vertical de los canales de aire 161, 162, 181, 182 es ventajosamente circular, es decir, los canales de aire 161, 162, 181, 182 son tubos. La seccion transversal de los canales de aire 161, 162, 181, 182 puede, sin embargo, tener tambien otra forma diferente, por ejemplo, ellptica, oval o rectangular. Los canales de aire 161, 162, 181, 182 pueden estar dispuestos en filas horizontales y verticales formando una pauta regular, pero tambien es posible que tengan cualquier otra pauta. La pauta puede ser, por ejemplo, de tal forma que cada una de las filas horizontales de canales de aire 161, 162, 181, 182 este desplazada verticalmente para que los canales de aire 161, 162, 181, 182 esten situados verticalmente entre los canales de aire 161, 162, 181, 182 de las filas horizontales adyacentes.
El primer alojamiento 100 y el segundo alojamiento 60 tienen ventajosamente forma de cajas rectangulares. Resulta practico usar cajas rectangulares y una maquina electrica puede ser facilmente confinada en un alojamiento rectangular. El primer alojamiento 100 y/o el segundo alojamiento 60, pueden, sin embargo, tener cualquier forma.
Los conductos laterales 130, 140 tienen tambien ventajosamente la forma de cajas rectangulares. Los conductos laterales 130, 140 pueden tener, sin embargo, cualquier forma. Los conductos laterales 130, 140 se extienden en las Figuras entre las paredes de extremo 111, 112 del primer alojamiento 100. Esta es una solucion practica ya que las paredes de extremo 111, 112, el suelo 115 y el techo 116 del primer alojamiento 100 pueden extenderse mas alla de las paredes laterales 113, 114 del primer alojamiento 100 para formar paredes de extremo, un suelo y un techo en cada conducto lateral 130, 140. Los conductos laterales 130, 140 pueden, sin embargo, ser tambien mas cortos y extenderse solamente entre las unidades de intercambio de calor 160, 160 del intercambiador de calor. Los
conductos laterales 130, 140 tienen entonces que ser mas anchos para tener suficiente espacio para los ventiladores 310, 320 en la circulacion de aire exterior L1, L2.
La circulacion de aire interior L10 puede ser conseguida sin el uso de los ventiladores. El rotor 30 de la maquina electrica 10 puede en muchos casos producir presion suficiente para mantener la circulacion de aire interior L10. Es, 5 sin embargo, naturalmente posible intensificar la circulacion de aire interior L10 mediante el uso de uno o de varios ventiladores.
La maquina electrica 10 es ventajosamente un generador de una turbina eolica.
La invencion y sus realizaciones no estan limitadas a los ejemplos descritos anteriormente, sino que pueden variar dentro del ambito de las reivindicaciones.
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Claims (8)
- 510152025303540455055REIVINDICACIONES1. Un intercambiador de calor de aire-aire comprendiendo:un primer alojamiento (100) comprendiendo dos paredes de extremo en oposicion (111, 112), dos paredes laterales en oposicion (113, 114), un suelo (115) y un techo (116),dos unidades de intercambio de calor (160, 180) comprendiendo canales de aire (161, 162, 181, 182) extendiendose entre las paredes laterales (113, 114) del primer alojamiento (100), dividiendo las dos unidades de intercambio de calor (160, 180) el interior del primer alojamiento (100) en una seccion media (170) situada entre las dos unidades de intercambio de calor (160, 180) y dos secciones de extremo (150, 190) situadas entre la pared de extremo respectiva (111, 112) del alojamiento (100) y la unidad de intercambio de calor respectiva (160, 180), comprendiendo ademas el intercambiador de calor:un conducto lateral (130, 140) a cada lado del alojamiento (100) extendiendose a lo largo de la pared lateral respectiva (113, 114) del alojamiento (100) y comprendiendo un primer extremo (130A, 140A) y un segundo extremo en oposicion (130B, 140B), caracterizado por que dicho conducto lateral (130, 140) esta dividido por una pared de particion (119, 120) extendiendose entre el primer extremo (130A, 140A) y el segundo extremo en oposicion (130B, 140B) del conducto lateral (130, 140) al interior de un compartimento superior (131, 141) y un compartimento inferior (132, 142), comprendiendo dicho conducto lateral (130, 140) una abertura de entrada (135, 145) en el primer extremo (130A, 140A) del conducto lateral (130, 140) de uno de los compartimentos (131, 132, 141, 142) y una abertura de salida (136, 146) en el segundo extremo (130B, 140B) del compartimento correspondiente (131, 132, 141, 142) del conducto lateral en oposicion (130, 140).
- 2. Un intercambiador de calor de aire-aire segun la reivindicacion 1, caracterizado por que:una circulacion de aire de enfriamiento exterior (L1, L2) esta dirigida al interior del intercambiador de calor desde las aberturas de entrada (135, 145) de ambos conductos laterales (130, 140) al interior del compartimento respectivo (131, 132, 141, 142) del conducto lateral (130, 140) y ademas a traves de los canales de aire (161, 162, 181, 182) de las unidades de intercambio de calor (160, 180) al compartimento correspondiente (131, 132, 141, 142) del conducto lateral en oposicion (130, 140) y ademas a traves de la abertura de salida (136, 146) del conducto lateral en oposicion (130, 140) fuera del intercambiador de calor,una circulacion de aire interior (L10) esta dirigida desde un aparato a ser enfriado dispuesto bajo el primer alojamiento (100) a traves de pasos de aire (P12) en una porcion media del suelo (115) del primer alojamiento (100) y ademas hacia arriba en la seccion media (170) del primer alojamiento (100) donde la circulacion de aire interior (L10) esta dividida en un primer ramal (L11) pasando a traves de la primera unidad de intercambio de calor (160) del primer alojamiento (100) a la primera seccion de extremo (150) del primer alojamiento (100) y ademas hacia abajo a traves de pasos de aire (P11) de una primera porcion de extremo del suelo (115) del primer alojamiento (100) de vuelta a un primer extremo del aparato a ser enfriado y un segundo ramal (L12) pasando a traves de la segunda unidad de intercambio de calor (180) del primer alojamiento (100) a la segunda seccion de extremo (190) del primer alojamiento (100) y ademas hacia abajo a traves de pasos de aire (P13) de una segunda porcion de extremo del suelo (115) del primer alojamiento (100) de vuelta a un segundo extremo en oposicion del aparato a ser enfriado.
- 3. Un intercambiador de calor de aire-aire segun las reivindicaciones 1 o la 2, caracterizado por que los canales de aire (161, 162, 181, 182) estan formados con tubos que tienen una seccion transversal circular.
- 4. Un intercambiador de calor de aire-aire segun cualquiera de las reivindicaciones 1 a la 3, caracterizado por que un ventilador de aire de enfriamiento (310, 320) esta dispuesto en cada abertura de entrada (135, 145) para proporcionar aire de enfriamiento exterior (L1, L2) al intercambiador de calor.
- 5. Un intercambiador de calor de aire-aire segun cualquiera de las reivindicaciones 1 a la 4, caracterizado por que un ventilador de aire circulante (331, 341) esta dispuesto dentro de cada seccion de extremo (150, 190) del primer alojamiento (100) para proporcionar circulacion del aire interior entre el intercambiador de calor y el aparato a ser enfriado.
- 6. Un intercambiador de calor de aire-aire segun la reivindicacion 5, caracterizado por que cada ventilador de aire circulante (331, 341) es accionado por un motor de accionamiento (330, 340) dispuesto fuera del primer alojamiento (100) en cada pared de extremo (111, 112) del primer alojamiento (100).
- 7. Un intercambiador de calor de aire-aire segun cualquiera de las reivindicaciones 1 a la 6, caracterizado por que las aberturas de salida (136, 146) en el segundo extremo (130B, 140B) de los conductos laterales (130, 140) estan conectadas a un conducto de union (200).
- 8. Un intercambiador de calor de aire-aire segun cualquiera de las reivindicaciones 1 a la 7, caracterizado por que el intercambiador de calor es usado para enfriar una maquina electrica (10) comprendiendo un rotor (30) sobre un eje giratorio (20) que tiene un eje central (A - A) extendiendose en la direccion de las paredes laterales (113, 114) del primer alojamiento (100) y un estator (40) rodeando el rotor (30), estando la maquina electrica (10) dispuesta dentrode un segundo alojamiento (60), por medio del que aire caliente de la maquina electrica (10) es dirigido a los pasos de aire (P12) de la seccion media del suelo (115) del primer alojamiento (100) y el aire de retorno del intercambiador de calor es retornado a traves de pasos de aire (P11, P13) en ambas secciones de extremo del suelo (115) del primer alojamiento (100) a los extremos en oposicion de la maquina electrica (10).
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