MXPA96003164A - Paquete de chapas de calefaccion para intercambiador de calor regenerador - Google Patents

Abstract

La presente invención se refiere a paquete de chapas de calefacción para el montaje tangencial o radial en soportes de superficies de calefacción que presenta células segmentadas en trapecio de intercambiadores de calor regeneradores, con masas acumuladoras fijas o circulatorias, que se compone de múltiples chapas perfiladas dispuestas unas en contacto con otras, unidas, que dejan libre entre sícanales de flujo, caracterizado porque en el menos dos lados opuestos del paquete (18, 19), al menos las dos chapas perfiladas exteriores (14, 15), están realizadas como pareja de chapas perfiladas (17) unidas en sándwich, con estabilidad de forma.

Description

PAQUETE DE CHAPAS DE CALEFACCIÓN PARA ÍNTERCAMBIADOR DE CALOR REGENERADOR La invención trata de un paquete de chapas de I calefacción para el montaje tangencial o radial en soportes de superficies de calefacción que presentan células segmentadas en trapecio de intercambiadores de calor regeneradores, con masas acumuladoras fijas o circulatorias, que se compone de múltiples chapas perfiladas dispuestas unas encima de otras, unidas, que dejan libre entre sí canales de flujo. El intercambiador de calor regenerador se puede utilizar aquí tanto para el precalentamiento de aire (luvos) como también para el precalentamiento de gas (gavos) . Como precalentador de aire se utiliza en instalaciones de centrales eléctricas y de hogares industriales para el precalentamiento del aire de combustión, y como precalentador de gas en la depuración de gases de escape, por ejemplo, en reactores que trabajan de forma catalítica, para el precalentamiento o en un lavado de gas para el recalentamiento. El intercambio de calor entre el gas caliente de salida y el aire alimentado en contracorriente, se consigue o mediante un soporte rotativo de superficies de calefacción o - en caso de un soporte fijo de superficies de calefacción - mediante dos caperuzas dispuestas a las dos lados de las masas acumuladoras, que giran continuamente alrededor de un eje común.

Las superficies de calefacción o masas acumuladoras de este tipo de intercambiadores de calor regeneradores se componen de dos chapas de acero de perfiles diferentes, de un grosor de p.ej. 0,5 a 1,3 mm, dado el caso, recubiertas o esmaltadas, que se empaquetan según la estructura celular del soporte circular de superficies de calefacción y se montan de forma ajustada en las diferentes células del soporte de superficies de calefacción. Las chapas de calefacción se empaquetan mediante cajas o bastidores macizos que se colocan alrededor de las chapas de calefacción empaquetadas. En las chapas de calefacción dispuestas en la mayoría de los casos de forma tangencial, debido a la disposición más estable del paquete, es habitual unir los paquetes de chapas de calefacción en sus extremos frontales, paralelos respecto a la forma trapecial, mediante placas de cabeza que están unidas en su lado superior o inferior, respectivamente, a través de largueros que se extienden horizontalmente. Los paquetes de chapas de calefacción se disponen siguiendo la dirección de la corriente de gas, es decir, generalmente en la dirección vertical. En esta forma de construcción de los paquetes de chapas de calefacción, conocida desde hace tiempo, los soportes macizos no solamente aumentan el peso del paquete sino que ocupan, además, una parte considerable del espacio de montaje disponible, y esto es válido de la misma forma para las capas de chapas del paquete de chapas de calefacción dispuestas de forma tangencial o radial. De la misma forma se limita con ello inevitablemente la sección libre del flujo para el paso del aire o del gas. La invención tiene, por consiguiente, el objetivo de simplificar un paquete de chapas de calefacción del tipo mencionado al principio, en particular con un soporte de paquete de peso reducido y de un paso mejorado. Este objetivo se resuelve según la invención porque en al menos dos lados opuestos del paquete, al menos las dos chapas perfiladas exteriores, están realizadas como pareja de chapas perfiladas unidas en sandwich, con estabilidad de forma. Al instalar un paquete de chapas de calefacción que presenta chapas perfiladas orientadas de forma tangencial, éstos son los dos lados frontales paralelos entre sí y al instalar chapas perfiladas orientadas de forma radial respecto al soporte de superficies de calefacción, son los costados del paquete, que son divergentes de acuerdo con la forma trapecial de las células del soporte de superficies de calefacción, los que están realizados, por consiguiente, con una pareja de chapas perfiladas según la invención. Por consiguiente, ya no son necesarias pesadas placas de cabeza, ni mucho menos una carcasa circunferencial completa para los paquetes de chapas de calefacción, sino que las parejas de chapas perfiladas exteriores, que forman, por así decirlo, soportes en forma de cajones huecos, proporcionan una estabilidad suficientemente grande, que es aún reforzada porque los largueros exteriores verticales de las chapas perfiladas están unidos por largueros horizontales del lado superior y del lado inferior del paquete, de modo que resulta un enlazamiento por largueros a modo de cordón del paquete de superficies de calefacción. Mediante el compuesto de soportes en forma de cajones huecos en sandwich, al menos de las dos chapas perfiladas exteriores del paquete de chapas de calefacción se consigue, además de una reducción del peso, sobre todo un mejor aprovechamiento del volumen de montaje en el soporte de superficies de calefacción y, por consiguiente, un aumento de la superficie de calefacción activa. Pues, a diferencia de' las disposiciones de placas de cabeza habituales o de bastidores circunferenciales, las chapas perfiladas de la o de las parejas de chapas perfiladas pueden ser aprovechadas sin restricciones, al igual que las demás chapas de calefacción del paquete, como superficies de calefacción con las secciones correspondientes libres en toda la zona de las células individuales; el paquete de chapas de calefacción ofrece, por consiguiente, mayores potencias caloríficas. Simultáneamente disminuye el bloqueo en las secciones de flujo de las diferentes células, de modo que se pueden conseguir menores pérdidas de flujo para los medios intercambiadores de calor y una menor caída de la presión. Las secciones de flujo, que en el compuesto del soporte en forma de cajones huecos en sandwich no están restringidas, permiten una realización del paquete de chapas de calefacción, dado el caso, con parejas de chapas perfiladas por todos los lados, es decir, por toda la circunferencia, favoreciendo de esta forma una estabilidad aún mayor. Una realización de la invención prevé que una chapa perfilada de la pareja de chapas perfiladas esté ondulada y que la otra chapa perfilada esté corrugada. Una pareja de chapas perfiladas se compone, por consiguiente, siempre de una chapa perfilada de una ondulación más pronunciada y de una menos pronunciada, y en el caso de varias parejas de chapas perfiladas en los lados correspondientes del paquete, los dos tipos de chapa perfilada están dispuestos de forma regularmente alternante unos encima de otros. Una realización preferible de la invención prevé que las chapas perfiladas estén unidas entre sí mediante puntos soldados. Las dos chapas de una pareja de chapas perfiladas o de varias parejas de chapas perfiladas se pueden unir entre sí según el procedimiento de soldadura por puntos en un proceso de fabricación automatizado, formando el cuerpo compuesto del soporte en forma de cajones huecos con estabilidad de forma y, por consiguiente, formando los soportes envolventes del paquete, y concretamente en los puntos en los que las chapas están en contacto entre sí por puntos. Por razones de la técnica del calor y de la reotécnica, la perfilación de la chapa ondulada se extiende de forma inclinada respecto a la chapa corrugada. La soldadura por puntos se puede realizar en cuanto las dos chapas perfiladas, que se pueden fabricar por ejemplo según I el procedimiento descrito en el documento DE 41 22 949 A, estén dispuestas una encima de la otra. En vez de la soldadura de puntos, se pueden unir entre sí dos o más chapas perfiladas, como alternativa, por ejemplo mediante tornillos o remaches. Según una realización preferible de la invención, las superficies frontales de los largueros horizontales están dispuestas a la misma altura que las superficies frontales de las paredes radiales de las células del soporte de superficies de': calefacción. La gran estabilidad de forma del paquete de chapas de calefacción, conseguida mediante el compuesto en sandwich del soporte en forma de cajones huecos, crea la condición previa para la disposición al mismo nivel de los largueros horizontales de los paquetes de chapas de calefacción con las paredes de las células en el lado frontal superior e inferior del soporte de superficies de calefacción. De allí resulta un contorno de obturación radial adicional según el número - generalmente dos - de los largueros horizontales que se extienden paralelamente y, por consiguiente, menores pérdidas por derrame de los medios . Pues ya no es una sola pared de célula del soporte de superficies de calefacción la que estanqueiza contra las placas de obturación radiales correspondientes sino, además, también los hierros planos de sujeción, dispuestos paralelamente respecto a las paredes radiales de las células, de los largueros horizontales de los paquetes de chapas de calefacción que terminan exactamente alineados con el canto superior e inferior del soporte de superficies de calefacción. Los largueros horizontales aumentan, por consiguiente, el número de las líneas de obturación por obturación radial y célula del soporte de superficies de calefacción, con lo cual se reduce el flujo volumétrico que traspasa en la zona de estas obturaciones, debido a la caída de la presión, lo cual contribuye a una reducción de las pérdidas por derrame . Otros detalles y ventajas de la invención resultan de las reivindicaciones y de la descripción expuesta a continuación en la que se explicarán más detalladamente los ejemplos de realización del objeto de la invención representados en los dibujos. Muestran: la figura 1 una representación esquemática de un intercambiador de calor regenerador que presenta caperuzas giratorias circulatorias; la figura 2 una vista en corte transversal del intercambiador de calor regenerador mostrado en la fig. 1, visto en el plano de la entrada de aire, desde la alimentación de aire; la figura 3 un paquete de chapas de calefacción como detalle del intercambiador de calor I regenerador en una vista en perspectiva, estando realizados los dos extremos frontales paralelos en el exterior con chapas perfiladas unidas mediante puntos soldados ; la figura 4 las chapas perfiles unidas mediante puntos soldados en los extremos frontales del paquete de chapas de calefacción según la fig. 3, como detalle en vista a escala 1 ampliada; la figura 5 en vista en planta desde arriba un paquete de superficies de calefacción montado en una célula del soporte de superficies de calefacción del intercambiador de calor regenerador; la figura 6 el paquete de superficies de calefacción según la fig. 5 como detalle; y la figura 7 un corte longitudinal parcial a través del soporte de superficies de calefacción con obturaciones radiales colindantes en el lado superior e inferior de las caperuzas giratorias o de los canales de conexión no detalladamente representados.

A un intercambiador de calor regenerador 1, realizado según la fig. 1 como precalentador de aire, se le alimenta a través de un canal 2 gases de escape calientes de un I generador de vapor no representado. El gas caliente G entra desde arriba en el intercambiador de calor regenerador 1, que en el ejemplo de realización presenta en su parte central un soporte de superficies de calefacción 3 que tiene células 13 segmentadas en trapecio (véase la fig. 2) , cuya sección aumenta de dentro a fuera. Este soporte aloja en las células 13 masas acumuladoras en forma de paquetes de chapas de calefacción 4 (véase la fig. 3) . A los dos lados del soporte de superficies de calefacción 3 o de los paquetes de chapas de calefacción 4 se encuentra una caperuza 5, 6 segmentada, respectivamente, girando las dos continuamente alrededor de un eje vertical 7, estando expuestas, debido al movimiento giratorio, siempre otras partes de las masas acumuladoras o de los paquetes de chapas de calefacción 4 al gas caliente G. Aquí, las numerosas chapas perfiladas de los paquetes de chapas de calefacción 4 se calientan debido al gas G, que se enfría durante este proceso y que sale del intercambiador de calor regenerador 1 en el extremo inferior a través del canal 8. Desde el extremo inferior del intercambiador de calor regenerador 1 está conectada una tubería 9 a la caperuza 6, a través de la cual entra aire de combustión L frío, en contracorriente al gas G, a través de la caperuza 6 que gira según la fig. 2 en el sentido de giro 10, hacia los paquetes de chapas de calefacción 4 calentados por el gas. El aire L enfría las chapas perfiladas de los paquetes de I chapas de calefacción 4 que actúan como masas acumuladoras mediante absorción de calor y fluye a través de la caperuza 5 superior, que circula en congruencia con la caperuza 6 (véase la fig. 1) como aire caliente a través de un canal 11 hacia el hogar. Los paquetes de chapas de calefacción 4 adaptados al tamaño correspondiente de las células 13 trapeciales están compuestos por numerosas chapas perfiladas 14, 15 diferentes, dispuestas teniendo contacto unas con otras (véase la fig. 4) , de las que las chapas perfiladas 14 están onduladas, presentando perfiles laminados con más profundidad y las chapas perfiladas 15 están corrugadas, presentando perfiles laminados con menor altura. Las chapas perfiladas 14, 15 están dispuestas de forma alternante y dos chapas perfiladas 14, 15 están unidas, respectivamente, mediante puntos soldados 16, formando una pareja de chapas perfiladas 17, es decir, formando placas compuestas de soportes en cajones huecos con estabilidad de forma, estando unidas por soldadura, por parejas, - partiendo de los lados frontales - siempre sólo la chapa corrugada 15 con la chapa ondulada 14. Como se puede observar más detalladamente en las fig. 4 y 6, en cada lado frontal del paquete de chapas de calefacción 4 pueden estar unidas por puntos soldados varias parejas de chapas perfiladas 17, lo cual se puede variar de forma opcional, en función de la estabilidad. I La estabilidad de forma garantizada por los puntos soldados 16 se completa mediante largueros exteriores 20 verticales en las parejas de chapas perfiladas 17 exteriores, que están unidas con largueros horizontales 21 en el lado superior e inferior del paquete (véase la fig. 3) , de modo que el paquete de chapas de calefacción 4 está abrazado por dos cordones en forma de largueros que no ocupan mucho espacio. En vez del montaje tangencial del paquete de chapas de calefacción 4, mostrado en la fig. 5, los paquetes de chapas de calefacción 4 también pueden estar montados con las chapas perfiladas 14, 15 orientadas en la dirección radial, extendiéndose en este caso las diferentes chapas perfiladas 14, 15 paralelamente a las paredes radiales 22 de las células 13 del soporte de superficies de calefacción 3. La estabilidad de forma extraordinariamente elevada de los paquetes de chapas de calefacción 4 crea la condición previa para que las superficies frontales 23 dispuestas en el exterior de los largueros horizontales 21 superiores e inferiores puedan estar dispuestas al mismo nivel que las superficies frontales 24 de las paredes radiales 22 de las células 13 (véase la fig. 7) . En combinación con las obturaciones radiales 25 de las caperuzas giratorias 5, 6 circulatorias aumenta de esta forma el número de las líneas de obturación por obturación radial 25 y célula 13, es decir, por el número de los largueros horizontales 21 I existentes. El flujo volumétrico que traspasa en la zona de estas obturaciones debido a la caída de presión (véase en la fig. 7 las flechas de flujo L para aire y G para gas) se reduce de forma decisiva gracias a la obturación múltiple conseguida, lo cual equivale a una reducción de las pérdidas por derrame .

NOVEDAD DE LA INVENCIÓN Habiendo descrito la presente invención se considera I como novedad, y por lo tanto, se reclama como propiedad lo contenido en la siguientes reivindicaciones: 1. Paquete de chapas de calefacción para el montaje tangencial o radial en soportes de superficies de calefacción que presentan células segmentadas en trapecio de intercambiadores de calor regeneradores, con masas acumuladoras fijas o circulatorias, que se compone de múltiples chapas perfiladas dispuestas unas en contacto con otras, unidas, ;que dejan libre entre sí canales de flujo, caracterizado porque en al menos dos lados opuestos del paquete (18, 19), al menos las dos chapas perfiladas exteriores (14, 15), están realizadas como pareja de chapas perfiladas (17) unidas en sandwich, con estabilidad de forma. 2. Paquete de chapas de calefacción según la reivindicación 1, caracterizado porque una chapa perfilada (14) de la pareja de chapas perfiladas (17) está ondulada y la otra chapa perfilada (15) está corrugada.

Claims (1)

1. 3. Paquete de chapas de calefacción según la reivindicación 1 ó 2, caracterizado porque I las chapas perfiladas (14, 15) están unidas entre sí mediante puntos de soldadura (16) . 4. Paquete de chapas de calefacción según una de las reivindicaciones 1 a 3, caracterizado porque los largueros exteriores (20) verticales de las chapas perfiladas (14, 15) están unidos con largueros horizontales (21) del lado superior y del lado inferior del paquete. 5. Paquete de chapas de calefacción según la reivindicación 4, caracterizado porque las superficies frontales (23) de los largueros horizontales (21) están dispuestas a la misma altura que las superficies frontales (24) de las paredes radiales (22) de las células (13) del soporte de superficies de calefacción (4) .