MX2010006119A - Termopermutador del tubo de humos. - Google Patents

Termopermutador del tubo de humos.

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Abstract

Un tubo de humos provisto de una coraza cilíndrica alargada, se caracteriza por una pluralidad de hileras circulares de aletas alargadas en forma de U, cada una tiene una superficie inferior, preferentemente curva a lo largo de un radio o plano, que se asegura fijamente a la superficie interna de la coraza cilíndrica y dos lados planos y lisos preferentemente paralelos que se extienden hacia arriba de la superficie inferior, las aletas en cada hilera están alineadas sustancialmente paralelas a lo largo del eje de la coraza cilíndrica.

Description

TERMOPERMUTADOR DEL TUBO DE HUMOS ANTECEDENTES DE LA INVENCIÓN Los termopermutadores del tubo de humos son conocidos por convertir el calor de gases calientes de la combustión en un material, por lo común un liquido, expuesto a la superficie exterior del tubo de humos. Tales termopermutadores se describen en las Patentes Estadounidenses Núms . 5,913,289 y 6,675,746. Éstos, asi como otros termopermutadores del tubo de humos previamente descritos han sido relativamente costosos o difíciles de elaborar. Además, algunos termopermutadores del tubo de humos han sido menos efectivos en transferir calor de los gases calientes de la combustión que pasan por la parte interior del tubo de humos a la superficie exterior para calentar el líquido. El aparato descrito aquí concierne a un diseño de tubo de humos mejorado, muy eficiente, y elaborado de forma relativamente económica.
BREVE DESCRIPCIÓN DE LA INVENCIÓN Las modalidades del termopermutador del tubo de humos descrito aquí comprenden una coraza cilindrica alargada que tiene un extremo de entrada para líquido, un extremo de salida para liquido y un ensamblaje de aleta que se asegura fijamente en la superficie interna de la coraza. El ensamblaje de aleta comprende una pluralidad de hileras circulares de aletas alargadas en forma de U, cada aleta tiene una superficie inferior que está asegurada a la superficie interna de la coraza con dos lados lisos, generalmente planos que se extienden hacia arriba de la superficie inferior de la aleta. Las aletas en cada hilera están alineadas de forma sustancialmente paralela a lo largo del eje de la coraza cilindrica, y las aletas de una o más hileras de aletas pueden estar desplazadas angularmente de las aletas de una hilera de aletas adyacente. En algunas modalidades, los lados planos y lisos de las aletas están sustancialmente paralelos y las aletas en cada hilera de aletas, respectivamente, son sustancialmente idénticas en cuanto a altura, longitud y anchura de la aleta. En otras modalidades, las dimensiones de aletas en al menos dos de las hileras son diferentes en altura, y/o anchura, y/o longitud. En aún otra modalidad, tres o más diferentes alturas de aleta se usan dentro del termopermutador del tubo de humos. A continuación se describirán éstas así como otras variaciones en diseños y modalidades de las aletas y el diseño del termopermutador del tubo de humos.
BREVE DESCRIPCIÓN DE LAS FIGURAS La Figura 1 es una vista isométrica de una modalidad de un tubo de humos mostrando una .coraza de tubo cilindrica traslúcida .
La Figura 2 es una vista isométrica transversal considerada a través de la linea 2-2 de una modalidad de un tubo de humos que ilustra la configuración y diseño de la aleta interior.
La Figura 3 es una vista en extremo de una aleta e ilustra tres diferentes alturas de aleta.
La Figura 4 es una vista lateral de una aleta mostrada en la Figura 3, también ilustrando tres diferentes designaciones de altura de aleta.
La Figura 5 es una vista transversal del tubo de humos dividido de la Figura 2 con un tapón del bloque de cerámica interior instalado.
DESCRIPCIÓN DETALLADA DE LA INVENCIÓN Una modalidad es un termopermutador del tubo de humos que incluye un recubrimiento externo. Dispuesto a lo largo de la superficie interior de la coraza se encuentra un ensamblaje de aleta que tiene una pluralidad de hileras circulares de aletas alargadas en forma de U. En una modalidad, cada aleta tiene una superficie inferior que está asegurada a una superficie interna de la coraza cilindrica. Cada aleta también puede tener dos lados que se extienden hacia arriba de la superficie inferior y esto define un canal interior alargado. Los lados pueden ser planos y lisos.
Además, en una modalidad, las aletas en cada hilera pueden estar alineadas de forma sustancialmente paralela a lo largo del eje de la coraza cilindrica. En una modalidad, los lados de las aletas en diferentes hileras tienen alturas que se diferencian.
En la Figura 1 se ilustra un ensamblaje de termopermutación de tubo de humos la unidad 10 con la coraza cilindrica 11 mostrado en semitransparencia para observar las aletas interiores. La referencia también concierne a la vista transversal de la Figura 2 en donde la coraza cilindrica ha sido seccionada para mostrar más características particulares del ensamblaje de la aleta.
Como se muestra, el ensamblaje de aleta es asegurado circunferencialmente alrededor de la superficie interna de la coraza cilindrica y comprende una pluralidad de hileras circulares de aletas alargadas en forma de U. En la modalidad ilustrada, las aletas en cada hilera, respectivamente, son aletas sustancialmente idénticas y que usan tres diferentes alturas en diferentes hileras de aletas. La primera hilera de aletas más cercana al extremo de entrada para líquido 13 de la coraza 11 comprende aletas sustancialmente idénticas 12, la segunda hilera comprende aletas sustancialmente idénticas 14 y la tercera hilera y las hileras restantes están constituidas de aletas sustancialmente idénticas 16. En esta modalidad, la diferencia entre las aletas 12, 14 y 16 está en la altura de sus lados que se extienden hacia arriba. En esta modalidad, las partes laterales de la aleta son inferiores por delante del tubo de humos donde las temperaturas de gas son más calientes.
La longitud de las aletas de todas las hileras puede ser la misma, aunque se puedan usar diferentes longitudes de aleta en las diferentes hileras. Sin embargo, todas las aletas en cualquier hilera individual pueden tener sustancialmente la misma longitud. De forma similar, la anchura de las aletas en cualquier hilera puede ser la misma, aunque se puedan usar diferentes anchuras de aleta. Sin embargo, en algunas modalidades, todas las aletas en la hilera tienen anchuras sustancialmente idénticas. En otra modalidad, todas las aletas en todas las hileras del tubo de humos tienen anchuras sustancialmente idénticas.
La diferencia en las alturas de los lados de las aletas de las diferentes hileras es ilustrada adicionalmente en Figuras 3 y 4. Las alturas de lados opuestos 22 y 24 de aleta 20 son iguales. Sin embargo, el borde superior 21 de todas las aletas 12 en la primera hilera de aletas es más corto que la altura de los lados de las aletas en hileras 14 y 16. Específicamente, el borde superior 23 de los lados 22, 24 de todas las segundas aletas de hilera 14 son mayores que la altura de las aletas en la hilera 12 y más cortas que la altura de aletas en la tercera hilera de aletas 16 y las hileras de aletas restantes todos teniendo un borde superior 25.
En una modalidad, la altura de las aletas se diferencia por entre el 10 % y el 50 %. En otra modalidad, la altura de las aletas se diferencia por entre el 15 % y el 35 %. En aún otra modalidad, la altura de las aletas se diferencia por entre el 20 % y el 30 %. En una modalidad, una hilera de aletas es 0.5 pulgadas altas, la segunda hilera de aletas son pulgadas 5/8 altas y las aletas en las hileras terceras y restantes son 0.75 pulgadas altas. En una modalidad, cada hilera de aletas de la primera hilera a la tercera hilera es 25 % más alta que la hilera precedente.
Como se describe previamente, e ilustra particularmente en la Figura 3, todas las aletas tienen sustancialmente la misma anchura y están en forma de U con una superficie inferior 26. La superficie inferior de la aleta es generalmente plana o es arqueada o curva preferentemente en un radio (radiused) para igualar mejor el radio o la curvatura de la superficie cilindrica interna de la coraza que es la base de la superficie inferior de la aleta. Una superficie inferior tan radiused también facilitará soldar en fuerte de superficies de cilindro y la aleta. Una parte inferior tan plana o curva también proporciona una superficie a soldadura de tachuela o punto que suelde cada aleta en su lugar durante la unidad del termopermutador del tubo de humos.
En otra modalidad, las partes laterales de aleta opuestas están paralelas y se extienden hacia arriba sustancialmente perpendicular (normal) de la superficie inferior. Sin embargo, los lados opuestos también pueden ser algo sesgados a obtusos o ángulos agudos de la superficie inferior. Tales ángulos pueden seleccionarse, según el número deseado de aletas en cada hilera, asi como la separación deseada de las aletas en cada hilera. También se entenderá que el número especifico de aletas en cada hilera dependerá de la anchura de las aletas y las dimensiones radiales o la circunferencia de la coraza cilindrica.
En esta modalidad, las aletas en cada respectiva hilera son alineadas a lo largo con sus lados que se extienden hacia arriba alineados sustancialmente están paralelo a lo largo del eje de la coraza cilindrica. Como previamente observado, las aletas más cortas o las aletas en hileras de aletas son al extremo de entrada del tubo de humos, y las aletas en hileras sucesivas tienen lados más elevados. El número especifico de diferentes alturas de aletas en el tubo de humos puede seleccionarse, pero al menos dos diferentes alturas se pueden usar. En otra modalidad, al menos tres diferentes alturas de aletas se usan, aunque las alturas más diferentes también puedan usarse sin apartarse de la invención. En la modalidad ilustrada, tres diferentes alturas de aletas se usan, como previamente descrito y mostrado en Figuras 1-4.
Las aletas en hileras de aletas adyacentes pueden ser alineadas angularmente a lo largo del tubo de humos o las aletas de hileras de aletas adyacentes pueden estar desplazadas angularmente entre si. Por supuesto, si las aletas de hileras de aletas adyacentes son de diferentes anchuras, los lados que se extienden hacia arriba de las aletas en hileras adyacentes presentarán una rotocalcografia de partes laterales de aleta de la entrada a la salida a lo largó del tubo de humos. En una modalidad, con las aletas que son de sustancialmente la misma anchura, las aletas pueden ser alineadas angularmente sin la rotocalcografía, o ellos pueden estar desplazados angularmente hasta una mitad de la anchura de aleta.
La cantidad especifica de hileras de aletas dependerá de la longitud del tubo de humos, y la longitud de las aletas en las diferentes hileras de aletas. El número de hileras de aletas de entre 2 y aproximadamente 20 hileras se prefiere y más preferido está entre aproximadamente 4 y aproximadamente 12 hileras de aletas, menos aletas da como resultado más tensión de calor a lo largo del tubo de humos. A manera de ejemplo, para un tubo de humos de aproximadamente 2 pies de longitud, 10 hileras de aletas que tienen una longitud de aleta igual en cada hilera se muestra en las figuras.
Los bordes superiores de las aletas que se extienden hacia arriba definen un canal interior alargado en el cual es asegurado un inserto termorresistente, comúnmente referido como un tapón del bloque, y que es por lo común elaborado de un material de cerámica termorresistente. La longitud del inserto puede extenderse entre la segunda hilera de aletas a partir del extremo de entrada y las últimas hileras de aletas al extremo de salida, como ilustrado en la Figura 5. La forma del inserto es tal que el diámetro gradualmente aumentos del extremo delantero, el más cercano a la entrada de liquido del tubo de humos, manteniendo un espacio entre la superficie del inserto y los bordes superiores de las partes laterales de aleta para una porción de su longitud en y luego poniendo en contacto con los bordes de aleta a lo largo de una porción sucesiva de la longitud de tubo de humos. Tal forma del inserto, sus dimensiones, y colocación es el pozo entendido por aquellos expertos en la técnica.
En otra modalidad, la unidad de termopermutador del tubo de humos incluye anillos de cobre que se extienden entre hileras de aletas y la superficie de tubo de humos. Los anillos de cobre pueden montarse entre todas las hileras de aletas, con cada anillo que pone en contacto con la parte interior de la superficie del tubo de humos asi como los extremos de aletas en hileras adyacentes. Al menos un anillo puede montarse al final de última hilera de aletas. En otra modalidad, una pluralidad de anillos de cobre se monta al final de última hilera de aletas. En la Figura 2, los anillos de cobre 30, 31, 32, 33, 34, 35 se ilustran. Los anillos de cobre sólo se muestran entre cada otra hilera de aletas a manera de ejemplo y para la simplicidad, pero nuevamente, un anillo puede disponerse entre cada hilera de aletas. Los anillos de cobre pueden montarse usando la soldadura al vacio o soldado en fuerte en un horno de hidrógeno, o de otro modo instalado soldando en fuerte métodos conocidos por los expertos en la técnica.
En una modalidad, los anillos comprenden cobre de elevada pureza (de más del 98%) debido a su ductilidad y conductividad. Sin embargo, el uso de mezclas de cobre con otro metal conductor, por ejemplo níquel, no se impide. Hay que entender que cuando el anillo de cobre es soldado en fuerte, éste se derretirá y fluirá hacia ambas hileras de aletas y la superficie de la parte interior del tubo forma una unión conductora y dúctil en medio. Ya que los anillos deben ser soldados en fuerte, su forma transversal antes de la soldadura no es crítica.
El termopermutador del tubo de humos descrito aquí es útil en cualquier aparato de termopermutacion para dirigir el calor de gases calientes de la combustión que pasan al interior del tubo de humos para calentar líquidos que se ponen en contacto con la superficie exterior del tubo de humos. El tubo de humos es sobre todo útil en una caldera o la sección de desmoldeo del generador de un sistema de absorción de aqua-amoniaco, por ejemplo, un sistema de absorción GAX, tal como se describe en las Patentes Estadounidenses Núms. 6,487,875, 6,427,478, 6,718,792, 6,735, 963 y 6,748, 752. El termopermutador del tubo de humos descrito aquí tiene ventajas por ser rentable, confiable, y eficiente en su elaboración en comparación con otros tubos de humos usados y conocidos en la técnica anterior.

Claims (45)

REIVINDICACIONES
1. Un termopermutador del tubo de humos que comprende: una coraza cilindrica alargada que tiene un extremo de entrada y un extremo de salida; y un ensamblaje de aleta que se asegura fijamente en la superficie interna de la coraza, el ensamblaje de aleta comprende una pluralidad de hileras circulares de aletas alargadas en forma de U, cada aleta tiene una superficie inferior que está asegurada a la superficie interna de la coraza cilindrica y dos lados planos y lisos que se extienden hacia arriba de la superficie inferior y que definen un canal interior alargado, donde las aletas en cada hilera están alineadas de forma sustancialmente paralela a lo largo del eje de la coraza cilindrica.
2. Un termopermutador del tubo de humos según la reivindicación 1, donde la superficie inferior de cada una de las aletas comprende una superficie plana, generalmente lisa.
3. Un termopermutador del tubo de humos según la reivindicación 1, donde la superficie inferior de las aletas está curva en su radio.
4. Un termopermutador del tubo de humos según la reivindicación 1, donde las aletas en cada hilera de aletas, respectivamente, son sustancialmente idénticas.
5. Un termopermutador del tubo de humos según la reivindicación 1, donde la altura de las aletas en la primera hilera de aletas adyacente a la entrada es inferior que la altura de aletas en otras hileras de aletas.
6. Un termopermutador del tubo de humos según la reivindicación 5, que comprende tres o más hileras de aletas y donde la altura de aletas en la segunda hilera de aletas a partir del extremo de entrada es más elevada que las aletas de la primera hilera de aletas e inferior que la altura de aletas de una o más hileras de aletas sucesivas.
7 ; Un termopermutador del tubo de humos según la reivindicación 5, que comprende entre 2 y 20 hileras de aletas .
8. Un termopermutador del tubo de humos según la reivindicación 5, que comprende entre 4 y 12 hileras de aletas.
9. Un termopermutador del tubo de humos según la reivindicación 6, que comprende entre 4 y 12 hileras de aletas .
10. Un termopermutador del tubo de humos según la reivindicación 1, donde las aletas de una o más hileras de aletas están desplazadas angularmente de las aletas de una hilera de aletas adyacente.
11. Un termopermutador del tubo de humos según la reivindicación 1, donde la altura de los lados de todas las aletas en una hilera de aletas es igual.
12. Un termopermutador del tubo de humos según la reivindicación 1, donde la anchura de todas las aletas en una hilera de aletas es igual.
13. Un termopermutador del tubo de humos según la reivindicación 1, donde la anchura de todas las aletas es igual .
14. Un termopermutador del tubo de humos según la reivindicación 11, donde la anchura de todas las aletas es igual.
15. Un termopermutador del tubo de humos según la reivindicación 10, donde la altura de los lados de todas las aletas en una hilera de aletas es igual.
16. Un termopermutador del tubo de humos según la reivindicación 10, donde la anchura de todas las aletas en una hilera de aletas es igual.
17. Un termopermutador del tubo de humos según la reivindicación 10, donde la anchura de todas las aletas es igual .
18. Un termopermutador del tubo de humos según la reivindicación 13, donde las aletas de hileras de aletas adyacentes están desplazadas angularmente hasta una mitad de la anchura de aleta.
19. Un termopermutador del tubo de humos según la reivindicación 18, donde la altura de los lados de todas las aletas en una hilera de aletas es igual.
20. Un termopermutador del tubo de humos según la reivindicación 18, donde la altura de las aletas en la primera hilera de aletas adyacente a la entrada de liquido es inferior que la altura de aletas en otras hileras de aletas.
21. Un termopermutador del tubo de humos según la reivindicación 20, donde la altura de los lados de todas las aletas en una hilera de aletas es igual.
22. Un termopermutador del tubo de humos según la reivindicación 1, donde la longitud de todas las aletas en una hilera de aletas es igual.
23. Un termopermutador del tubo de humos según la reivindicación 1, donde la longitud de todas las aletas en la hilera es igual y las longitudes de aletas en dos o más diferentes hileras son diferentes.
24. Un termopermutador del tubo de humos según la reivindicación 1, donde la longitud de todas las aletas es igual .
25. Un termopermutador del tubo de humos según la reivindicación 24, donde la altura de los lados de todas las aletas en una hilera de aletas es igual.
26. Un termopermutador del tubo de humos según la reivindicación 24, donde la anchura de todas las aletas en una hilera de aletas es igual.
27. Un termopermutador del tubo de humos según la reivindicación 24, donde la anchura de todas las aletas es igual .
28. Un termopermutador del tubo de humos según la reivindicación 24, donde las aletas de hileras de aletas adyacentes están desplazadas angularmente hasta una mitad de la anchura de aleta.
29. Un termopermutador del tubo de humos según la reivindicación 24, donde la altura de los lados de todas las aletas en una hilera de aletas es igual.
30. Un termopermutador del tubo de humos según la reivindicación 24, donde la altura de las aletas en la primera hilera de aletas adyacente a la entrada de liquido es inferior que la altura de aletas en otras hileras de aletas.
31. Un termopermutador del tubo de humos según la reivindicación 4, donde la altura de las aletas en la primera hilera de aletas adyacente a la entrada de liquido es inferior que la altura de aletas en otras hileras de aletas.
32. Un termopermutador del tubo de humos según la reivindicación 31, que comprende entre 4 y 20 hileras de aletas y donde la altura de aletas de la hilera 3 e hileras de aletas subsecuentes es igual.
33. Un termopermutador del tubo de humos según la reivindicación 32, donde las aletas de una o más hileras de aletas están desplazadas angularmente de las aletas de una hilera de aletas adyacente.
34. Un termopermutador del tubo de humos según la reivindicación 32, donde las aletas de hileras de aletas adyacentes están desplazadas angularmente hasta una mitad de la anchura de aleta.
35. Un termopermutador del tubo de humos según la reivindicación 1, donde los dos lados de cada una de las aletas están sustancialmente paralelos.
36. Un termopermutador del tubo de humos según la reivindicación 2, donde los dos lados de cada una de las aletas están sustancialmente paralelos y perpendiculares a la superficie inferior.
37. Un termopermutador del tubo de humos según la reivindicación 2, donde los dos lados de cada una de las aletas se extienden hacia arriba de la superficie inferior en ángulos agudos o ángulos obtusos.
38. Un termopermutador del tubo de humos según la reivindicación 3, donde los dos lados de cada una de las aletas están sustancialmente paralelos.
39. Un termopermutador del tubo de humos según la reivindicación 3, donde los dos lados de cada una de las aletas se extienden hacia arriba de la superficie inferior en ángulos agudos o ángulos obtusos.
40. Un termopermutador del tubo de humos según la reivindicación 1, que comprende además un inserto termorresistente colocado concéntricamente a lo largo de una porción de la longitud del canal interior.
41. Un termopermutador del tubo de humos según la reivindicación 1, que comprende además una pluralidad de anillos soldados en fuerte térmicamente conductores que forman un enlace conductor y dúctil entre la superficie interna de la coraza cilindrica e hileras adyacentes de las aletas .
42. Un termopermutador del tubo de humos según la reivindicación 41, que comprende el anillo soldado en fuerte térmicamente conductor entre todas las hileras adyacentes de las aletas.
43. Un termopermutador del tubo de humos según la reivindicación 41, que comprende uno o más anillos soldados en fuerte térmicamente conductores a lo largo de la superficie interna de la coraza cilindrica entre la última hilera de aletas y el extremo de salida para liquido.
44. Un termopermutador del tubo de humos que comprende: una coraza alargada que tiene un extremo de entrada y un extremo de salida; y un ensamblaje de aleta que se asegura fijamente en la superficie interna de la coraza, el ensamblaje de aleta que comprende una primera y segunda hilera de aletas alargadas en forma de U, cada aleta tiene al menos un lado plano que se extiende hacia arriba de la superficie interna y que define un canal interior alargado, donde la primera hilera de aletas está adyacente el extremo de entrada y donde la segunda hilera de aletas es más alta que la primera hilera de aletas .
45. Un termopermutador del tubo de humos según la reivindicación 44, donde cada hilera de aletas alargadas está alineada de forma sustancialmente paralela a lo largo de un eje central de la coraza cilindrica.
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