MX2014008795A - Intercambiador de calor de placa con resistencia mejorada en el area de lumbrera. - Google Patents
Intercambiador de calor de placa con resistencia mejorada en el area de lumbrera.Info
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Abstract
La invención se relaciona con un intercambiador de calor de placa que comprende una pluralidad de placas, cada una que se extiende en paralelo con un plano de extensión principal (p), y al menos una placa adaptadora (3). Las placas de intercambiador de calor (2) forman un paquete de placas con primeros espacios intermedios de placa (6) para un primer medio y segundos espacios intermedios de placa (7) para un segundo medio, en donde cada una de las placas de intercambiador de calor tiene cuatro orificios de lumbrera (8) los cuales forman lumbreras que se extienden a través del paquete de placas y en donde la placa adaptadora (3) se proporciona fuera de las placas de intercambiador de calor exteriores (2',2"). Una placa de distancia (13) se dispone entre la placa adaptadora (3) y una respectiva de las placas de intercambiador de calor exteriores (2',2"), la placa de distancia (13) comprende al menos dos orificios de lumbrera (14 los cuales son concéntricos con cada uno de los orificios respectivos de lumbrera (8) de las placas de intercambiador de calor exteriores (2',2") y la placa adaptadora (3) y donde los orificios de lumbrera (14) de la placa de distancia (13) son más grandes que los orificios de lumbrera (8) de las placas de intercambiador de calor exteriores y los orificios de lumbrera (8) de la placa adaptadora (3), respectivamente.
Description
INTERCAMBIADO!* DE CALOR DE PLACA CON RESISTENCIA MEJORADA EN
EL ÁREA DE LUMBRERA
Antecedentes de la Invención
La presente invención se relaciona con un intercambiador de calor de placa que comprende un paquete de placas de placas de transferencia de calor permanentemente unidas, entre las cuales se forman pasajes para al menos dos fluidos de intercambio de calor. Cada placa de transferencia de calor se proporciona con orificios de lumbrera, los cuales junto con los orificios de lumbrera correspondientes en las otras placas de transferencia de calor forman canales de lumbrera a través del paquete de placas.
Las placas de transferencia de calor en un intercambiador de calor de placa de este tipo por lo general se unen permanentemente entre si a través de soldadura, broncesoldadura o enlace. En un intercambiador de calor de placa donde las placas de transferencia de calor se han unido permanentemente entre sí a través de broncesoldadura el intercambiador de calor a menudo se proporciona con dos placas extremas, las cuales son más gruesas que las placas de transferencia de calor y se unen permanentemente junto con las dos placas de transferencia de calor externas respectivas en el paquete de placas. Usualmente, una de las placas extremas se proporciona con orificios opuestos a los canales
de lumbrera a través del paquete de placas, pero también la otra placa extrema puede proporcionarse con uno o más orificios opuestos a los canales de lumbrera. Sobre al menos uno de los miembros de conexión de placas extremas, usualmente en la forma de receptáculo de tubería, se sujetan por ejemplo por broncesoldadura alrededor de los orificios respectivos de esas placas. Cada una de las placas extremas no tiene que hacerse en una pieza pero puede hacerse de dos o más partes.
Los pasajes para fluidos de intercambio de calor entre las placas de transferencia de calor se conectan normalmente a los canales de lumbrera en una forma de manera que cada segundo pasaje fluirá a través por uno de los fluidos de intercambio de calor y, por consiguiente, se incluye en un primer conjunto de pasajes. Los pasajes restantes forman un segundo conjunto de pasajes, los cuales fluirán a través por el otro fluido de intercambio de calor. Cuando el intercambiador de calor de placa se encuentra en operación el primer fluido de intercambio de calor fluye a través de un primer receptáculo de tubería en un primer canal de lumbrera, además a través del primer conjunto de pasajes a un segundo canal de lumbrera y fuera a través de un segundo receptáculo de tubería. El segundo fluido de intercambio de calor fluye a través de un tercer receptáculo de tubería en un tercer canal de lumbrera, además a través del segundo
conjunto de pasajes a un cuarto canal de lumbrera y fuera a través de un cuarto receptáculo de tubería.
En muchas aplicaciones para intercambiadores de calor de placa permanentemente unidas, por ejemplo bronce soldadas, se requiere una gran resistencia con el fin de hacer frente a altas presiones de trabajo de uno o más de los medios transportados a través del intercambiador de calor de placa o cuando la presión de trabajo por cualquiera de los medios varíe con el tiempo. Para asegurar que la resistencia y rigidez del intercambiador de calor de placa cumple los requisitos de alta resistencia los intercambiadores de calor de placa se prueban antes de la entrega. En relación con la prueba de presión es deseable que la deformación plástica sea tan baja como sea posible.
Como se menciona en lo anterior, con el fin de cumplir los requisitos de alta resistencia es una tecnología bien establecida utilizar placas de extremo grueso o de reforzamiento, es decir las dos placas ubicadas en la posición exterior en el paquete de placas. Tales placas de reforzamiento pueden diseñarse también como placas adaptadoras o placas de bastidor y presión. Láminas, arandelas o placas planas gruesas también pueden proporcionarse fuera de las placas de bastidor y/o presión. Una desventaja de tales placas, arandelas o similares adicionales es que la fabricación se vuelve más complicada ya
que se tienen que fijar más componentes cuando se produce el intercambiador de calor de placa, por ejemplo cuando se bronce suelda.
Otra desventaja de las placas de reforzamiento gruesas con más material es que la "lentitud" térmica incrementa para estas placas de reforzamiento. Debido a esta lentitud térmica más alta de las placas de reforzamiento, se obtiene un rendimiento de fatiga térmica reducido del intercambiador de calor de placa, en particular en las placas de intercambiador de calor las cuales se proporcionan más adyacentes dentro de las placas de reforzamiento. Aunque las placas de intercambiador de calor se fabrican de un material más delgado, se adaptarán más fácilmente a la temperatura de los medios, lo cual resulta en una diferencia de temperatura no deseada entre las placas de intercambiador de calor y las placas de reforzamiento, y por lo tanto a tensiones térmicamente dependientes.
Por otra parte, las placas de reforzamiento gruesas resultan en la desventaja que el consumo de material se vuelve mayor y por lo tanto los costos para el intercambiador de calor de placa incrementan.
La US-A- , 987 , 955 describe un intercambiador de calor de placa que comprende una pluralidad de placas que se extienden en paralelo con un plano de extensión principal. Las placas comprenden una pluralidad de placas de
intercambiador de calor y al menos una placa de reforzamiento. Las placas de intercambiador de calor se proporcionan una junto a la otra y forman un paquete de placas con primeros espacios intermedios de placa para un primer medio y un segundo espacio intermedio de placa para un segundo medio. Cada una de las placas de intercambiador de calor tiene cuatro orificios de lumbrera los cuales forman lumbreras que se extienden a través del paquete de placas. Las placas de intercambiador de calor comprenden una placa de intercambiador de calor exterior en un lado del paquete de placas y una placa de intercambiador de calor exterior en un lado opuesto del paquete de placas. Dos de los espacios intermedios de placas en el paquete de placas forman un espacio intermedio de placa exterior respectivo en un lado respectivo del paquete de placas, el cual se delimita externamente por la respectiva de las placas de intercambiador de calor exteriores. La placa de reforzamiento se proporciona al lado y fuera de las placas de intercambiador de calor exteriores.
Compendio de la Invención
El objeto de la presente invención es disminuir o al menos aliviar las desventajas mencionadas en lo anterior y proporcionar un intercambiador de calor de placa con una alta resistencia. También se dirige a un intercambiador de calor
de placa que puede fabricarse a un bajo costo. En particular, el objeto de la invención es alcanzar un intercambiador de calor de placa permanentemente unido con resistencia mejorada.
Este objeto se logra por el intercambiador de calor de placa definido inicialmente, el cual se caracteriza en que una placa de distancia se dispone entre una placa adaptadora y la respectiva de las placas de intercambiador de calor exteriores, la placa de distancia que comprende al menos dos orificios de lumbrera los cuales son concéntricos con cada uno de los orificios respectivos de lumbrera de las placas de intercambiador de calor exteriores y la placa adaptadora, y que los orificios de lumbrera de la placa de distancia son más grandes que los orificios de lumbrera de las placas de intercambiador de calor exteriores y el orificio de lumbrera de la placa adaptadora, respectivamente. Debido a la placa de distancia el intercambiador de calor de placa será capaz de resistir presiones más altas que de otra forme seria posible.
En una modalidad preferida de la invención las placas se unen permanentemente entre si.
En otra modalidad de la invención el tamaño y forma de la placa de distancia son los mismos que el tamaño y forma de la placa adaptadora.
En otra modalidad de la invención la placa de distancia se une permanentemente a las placas de
intercambiador de calor exteriores y la placa adaptadora.
En aún otra modalidad la placa de distancia se dispone entre una placa de bastidor y la placa adaptadora y una placa de presión y la placa adaptadora, respectivamente .
Breve descripción de los dibujos
La presente invención se describirá ahora más estrechamente por medio de una descripción de diversas modalidades y con referencia a los dibujos anexos adjuntos a la presente.
La Figura 1 describe una vista lateral de un intercambiador de calor de placa previamente conocido.
La Figura 2 describe una vista frontal del intercambiador de calor de placa en la Figura 1.
La Figura 3 describe una vista frontal de una placa de intercambiador de calor del intercambiador de calor de placa en la Figura 1.
La Figura 4 describe una vista en despiece de una modalidad del intercambiador de calor de acuerdo con la presente invención
La Figura 5 describe una sección transversal de una modalidad del intercambiador de calor de acuerdo con la presente invención.
Descripción detallada de diferentes modalidades de la invención
Un intercambiador de calor de placa previamente conocido se muestra en las Figuras 1-3. El intercambiador 1 de calor de placa comprende una pluralidad de placas 2, las cuales cada una se extiende sustancialmente en paralelo con un plano de extensión principal p y forma un paquete de placas. Por otra parte, el intercambiador 1 de calor de placa comprende una placa 4 de bastidor y una placa 5 de presión, las cuales se proporcionan en un lado respectivo del paquete de placas. Además, el intercambiador 1 de calor de placa comprende al menos una placa 3 adaptadora. En la modalidad mostrada, el intercambiador de calor de placa comprende cuatro placas 3 adaptadoras . Las placas 2 de intercambiador de calor forman un paquete de placas con primeros espacios intermedios 6 de placa para un primer medio y segundos espacios intermedios 7 para un segundo medio. Los espacios intermedios 6 y 7 de placa se proporcionan en un orden alternante de tal manera que cada segundo espacio intermedio de placa es un primer espacio intermedio 6 de placa y los espacios intermedios de placa restantes son segundos espacios intermedios 7 de placa.
Cada placa 2 de intercambiador de calor comprende cuatro orificios 8 de lumbrera los cuales forman canales de lumbrera que se extienden a través del paquete de placas y
forman entradas y salidas para los dos medios para los primeros espacios intermedios 6 de placa y los segundos espacios intermedios 7 de placa, respectivamente. Las entradas y salidas se conectan a las tuberías 9 de entrada y salida descritas esquemáticamente las cuales pueden disponerse sobre las placas 3 adaptadoras. Cuando no se encuentran presentes tuberías 9 de entrada y/o salida la placa 3 adaptadora se encuentra cerrada. Cada placa 2 de intercambiador de calor comprende una zona 10 de intercambiador de calor interna y una zona 11 de borde exterior que se extienden alrededor de la zona 10 de intercambiador de calor. La zona 11 de borde exterior comprende o forma una pestaña circundante que se extiende hacia afuera desde el plano p de extensión. También la placa 4 de bastidor y la placa 5 de presión tienen tal zona 11 de borde exterior la cual comprende o forma una pestaña que se extiende hacia afuera desde el plano p de extensión. En la modalidad preferida, cada placa 3 adaptadora tiene tal tamaño que se contiene dentro de la zona 11 de borde exterior. Las placas 3 adaptadoras también pueden proporcionarse con un patrón de reforzamiento proporcionado en la proximidad de dos de las lumbreras 8.
Por otra parte, cada placa 2 de intercambiador de calor tiene en una manera conocida per se, un patrón 12 de presión, véase la Figura en la forma de al menos una
corrugación de rebordes y valles en la zona 10 de intercambiador de calor. El patrón 12 de presión el cual se describe en la Figura 3 únicamente es esquemático y un ejemplo de tal patrón. Deberá observarse que las placas 2 de intercambiador de calor pueden tener patrones de presión de una variedad de diseños.
Las placas 2 de intercambiador de calor comprenden una placa 2 de intercambiador de calor exterior" en un lado opuesto del paquete de placas. Por otra parte, las placas 2, 2', 2" de intercambiador de calor, forman dos espacios intermedios de placa exterior en un lado respectivo del paquete de placas. Los dos espacios intermedios de placa exterior se delimitan externamente por la placa 2' de intercambiador de calor exterior y la placa 2 de intercambiador de calor exterior, respectivamente. Las placas
3 adaptadoras se proporcionan fuera de las placas 2 ' y 2" de intercambiador de calor exteriores, respectivamente.
En una modalidad preferida de la invención la placa
4 de bastidor se proporciona inmediatamente fuera de la placa 2' de intercambiador de calor exterior' y la placa 5 de presión se proporciona inmediatamente fuera de la placa 2' de intercambiador de calor exterior". La placa 4 de bastidor y la placa 5 de presión tienen en esta modalidad función no térmica, es decir ninguno de los medios se transporta entre la placa 2' de intercambiador de calor exterior y la placa 4
de bastidor, o entre la placa 2" de intercambiador de calor exterior y la placa 5 de presión. La placa 4 de bastidor y la placa 5 de presión pueden por lo tanto ser sustancialmente plana, es decir carecen del patrón 12 de presión el cual se proporciona sobre las placas de intercambiador de calor 1.
De acuerdo con la invención una placa 13 de distancia que tiene sustancialmente las mismas dimensiones exteriores que la placa 3 adaptadora, se dispone en una construcción intercalada entre la placa 4 de bastidor y la placa 3 adaptadora y/o la placa 5 de presión y la placa 3 adaptadora. La placa 13 de distancia se proporciona con orificios 14 de lumbrera los cuales son sustancialmente concéntricos con los orificios 8 de lumbrera de la placa 4 de bastidor y/o la placa 5 de presión y los orificios 14 de lumbrera de la placa 3 adaptadora. Sin embargo, el tamaño de los orificios 14 de lumbrera de la placa 13 de distancia es más grande que el tamaño de los orificios 8 de lumbrera de las placas, placas de bastidor y presión y la placa 3 adaptadora, si se proporcionan con orificios de lumbrera. La placa 3 adaptadora puede no proporcionarse con tuberías 9 de entrada y salida y en tal caso la placa adaptadora fuera de la placa 5 de presión se cierra. En un caso especial la placa 3 adaptadora puede proporcionarse con protuberancias 15, es decir un área convexa externamente con un tamaño y diámetro sustancialmente correspondientes a los orificios 8 de
lumbrera de las placas 2. El propósito de las protuberancias es resistir mejor la presión ejercida por el fluido en el espacio intermedio de placas. El diámetro de tales protuberancias de preferencia corresponde al diámetro y forma de los orificios 8 de lumbreras. Debido al tamaño más grande, es decir el diámetro de los orificios 14 de lumbrera de la placa 13 de distancia, un intercambiador de calor de placa con resistencia y rigidez mejorada puede alcanzarse debido a la presión de fluido. Durante la operación, surge una presión en el interior del intercambiador de calor de placa, cuya presión tiende a presionar el paquete de placas hacia afuera, en particular las placas 2, 2', 2" de intercambiador de calor exteriores. Por medio de la placa 13 de distancia proporcionada inmediatamente fuera de la placa 4 de bastidor e inmediatamente fuera de la placa 5 de presión, tal flexión hacia afuera se evita.
Todas las placas, es decir las placas 3 adaptadoras, la placa 4 de bastidor, las placas 2, 2', 2" de intercambiador de calor y la placa 5 de presión, se encuentran permanentemente conectadas entre si, de preferencia a través de la fundición de un material metálico, por ejemplo broncesoldadura, enlace, soldadura o una combinación de los mismos. También las tuberías 9 de entrada y salida pueden bronce soldarse a las placas, y más precisamente a las placas 3 adaptadoras. Las placas también
pueden conectarse permanentemente por encolado.
La invención no se limita a las modalidades descritas pero puede variarse y modificarse dentro del alcance de las siguientes reivindicaciones.
Claims (5)
1. Un intercambiador de calor de placa que comprende una pluralidad de placas, las cuales cada una se extiende en paralelo con un plano de extensión principal (p) y las cuales comprenden una pluralidad de placas de intercambiador de calor (2) y al menos una placa adaptadora (3) , en donde las placas de intercambiador de calor (2) se proporcionan una junto a la otra y forman un paquete de placas con primeros espacios intermedios de placa (6) para un primer medio y segundos espacios intermedios de placa (7) para un segundo medio, en donde cada una de las placas de intercambiador de calor tiene cuatro orificios de lumbrera (8) los cuales forman lumbreras que se extienden a través del paquete de placas , en donde las placas de intercambiador de calor (2) comprenden una placa de intercambiador de calor exterior (2') en un lado del paquete de placas y una placa de intercambiador de calor exterior (2") en un lado opuesto del paquete de placas, en donde dos de los espacios intermedios de placas (6, 7) en el paquete de placas forman un espacio intermedio de placa exterior respectivo en un lado respectivo del paquete de placas, los cuales se delimitan externamente por una respectiva de las placas de intercambiador de calor exteriores (2 ',2"), y en donde la placa adaptadora (3) se proporciona fuera de una de las placas de intercambiador de calor exteriores (2\2") caracterizado porque una placa de distancia (13) se dispone entre la placa adaptadora (3) y una respectiva de las placas de intercambiador de calor exteriores (2',2"), la placa de distancia (13) comprende al menos dos orificios de lumbrera (14), los cuales son concéntricos con cada uno de los orificios de lumbrera respectivos (8) de las placas de intercambiador de calor exteriores (2 ',2") y la placa adaptadora (3), y que los orificios de lumbrera (14) de la placa de distancia (13) son más grandes que los orificios de lumbrera (8) de las placas de intercambiador de calor exteriores y los orificios de lumbrera (8) de la placa adaptadora (3), respectivamente.
2. Un intercambiador de calor de placa de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque las placas se unen permanentemente entre si.
3. Un intercambiador de calor de placa de conformidad con la reivindicación 1 o 2, caracterizado porque el tamaño y forma de la placa de distancia (13) son los mismos que el tamaño y forma de la placa adaptadora (3) .
4. Un intercambiador de calor de placa de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones 1-3, caracterizado porque la placa de distancia (13) se une permanentemente a las placas de intercambiador de calor exteriores (1', 1 ") y la placa adaptadora (3).
5. Un intercambiador de calor de placa de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones 1-4, caracterizado porque la placa de distancia (13) se dispone entre una placa de bastidor (4) y la placa adaptadora (3), y una placa de presión (5) y la placa adaptadora (3), respectivamente . RESUMEN DE LA INVENCIÓN La invención se relaciona con un intercambiador de calor de placa que comprende una pluralidad de placas, cada una que se extiende en paralelo con un plano de extensión principal (p) , y al menos una placa adaptadora (3) . Las placas de intercambiador de calor (2) forman un paquete de placas con primeros espacios intermedios de placa (6) para un primer medio y segundos espacios intermedios de placa (7) para un segundo medio, en donde cada una de las placas de intercambiador de calor tiene cuatro orificios de lumbrera (8) los cuales forman lumbreras que se extienden a través del paquete de placas y en donde la placa adaptadora (3) se proporciona fuera de las placas de intercambiador de calor exteriores (2 ',2"). Una placa de distancia (13) se dispone entre la placa adaptadora (3) y una respectiva de las placas de intercambiador de calor exteriores (2 ',2"), la placa de distancia (13) comprende al menos dos orificios de lumbrera (14 los cuales son concéntricos con cada uno de los orificios respectivos de lumbrera (8) de las placas de intercambiador de calor exteriores (2 ',2") y la placa adaptadora (3) y donde los orificios de lumbrera (14) de la placa de distancia (13) son más grandes que los orificios de lumbrera (8) de las placas de intercambiador de calor exteriores y los orificios de lumbrera (8) de la placa adaptadora (3), respectivamente.
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