MXPA96005689A - Placa tubular de intercambiador de calor con tubocalentador - Google Patents

Abstract

La presente invención se refiere a un diseño de una placa tubular de un intercambiador de calor que comprende:(a) elementos de soporte para soportar el tubo calentador en elmismo;los elementos de soporte comprenden una pluralidad de anillos asegurados entre sí, cada uno con un tubo calentador que pasa a través de los mismos, cada tubo calentador estásoportado por uno de los anillos;(b) una placa tubular separada adyacente a los elementos de soporte, la placa tubular tiene una pluralidad de aberturas en la misma, dimensionadas más grande que el diámetro del tubo calentador que pasa a través de las mismas, cada una de las aberturas definen un espacio entre su respectivo tubo calentador y la placa tubular;(c) un elemento de sellado para sellar el tubo calentador dentro de su respectiva abertura en la placa tubular, los elementos de sellado se extienden sobre dicho espacio;y (d) elementos para asegurar los elementos de sellado a través de dicho espacio y a la placa tubular.

Description

PLACA TUBULAR DE INTERCAMBIADOR DE CALOR CON TUBO CALENTADOR CAMPO DE LA INVENCIÓN La presente invención se relaciona con una placa tubular encontrada en los intersambiadores de calor con tubo calentador y más particularmente a un novedoso diseño para tal placa tubular que permite más fácil el retiro del tubo calentador del intercambiador de calor. ANTECEDENTES DE LA INVENCIÓN Los intercambiadores de calor con tubo calentador generalmente consisten de dos canales de flujo separados (uno para el aire frío y el otro para el gas caliente) a través del mismo, los cuales se extienden en múltiples hileras del tubo calentador. Estos diversos tubos calentadores contienen el medio del intercambiador de calor (a menudo agua) que permite un intercambio de calor entre estas corrientes de flujo separadas. Para mantener la separación de las corrientes de flujo, una placa divisora generalmente se instala en la región intermedia del intercambiador de calor con una placa tubular colocada alrededor de los extremos opuestos del tubo calentador alargado. De manera que la placa tubular a menudo sirve para una función dual, soportar el tubo calentador y sellar el canal de flujo. De otra manera, el aire o gas pueden desviarse a la superficie de transferencia de calor, reduciendo así su eficiencia. Las placas tubulares típicas a menudo consisten de una placa plana, usualmente de metal, que tiene una serie de orificios o aberturas en la misma. Estas aberturas generalmente están diseñadas ligeramente más grandes que el diámetro del tubo calentador, de manera que se puede instalar un manguito de desgaste alrededor del tubo calentador antes que sea soldado al tubo calentador. Desafortunadamente, cuando se necesite quitar el tubo calentador por cualquier razón, primero deberá quitarse la placa tubular para que se pueda lograr el acceso al tubo calentador. El retiro es extremadamente difícil si el intercambiador de calor ha estado en servicio por un período de tiempo extendido debido a la corrosión y lo similar. También el pequeño espacio de la placa tubular proporcionado por el manguito de desgaste no es una ayuda significante. Generalmente, el área de la placa tubular alrededor del tubo calentador deberá ser físicamente cortada, mediante un soplete, antes de que sea retirado e tubo calentador. Esto necesita ya sea reciclar el tapón cortado de la placa tubular o la fabricación de uno nuevo que deberá instalarse después de que el tubo calentador sea reemplazado o reinstalado. Tal operación aumenta el costo de trabajo relacionado con el tubo calentador o para su reparación tanto en el campo coo en el taller. De manera que es un objeto de la presente invención proporcionar un novedoso diseño para una placa tubular que permita el retiro sencillo del tubo calentador sin la necesidad de cortar físicamente la placa tubular o de dañarla. Otro objeto de la presente invención es proporcionar un elemento para sellar la placa tubular contra el tubo calentador con un sello que sea retirable cuando el tubo calentador sea retirado. Es todavía otro objeto de la presente invención proporcionar un elemento para soportar los extraños del tubo calentador separado del montaje de sellado. Estos y otros objetos y ventajas de la presente invención llegarán a ser obvios mediante una investigación adicional. DESCRIPCIÓN DE LA INVENCIÓN La presente invención se relaciona con un diseño de placa tubular de un intercambiador de calor, que consiste de un montaje de soporte usado para soportar el tubo calentador dentro de un intercambiador de calor. Una placa tubular separada se coloca adyacente a este montaje de soporte con esta placa tubular que tiene una pluralidad de aberturas en la misma, que tienen un tamaño más grande que el diámetro del tubo calentador que pasa a través del mismo. Cada una de esta aberturas esta sobredimensi nada, definiendo así un espacio entre su respectivo tubo calentador y placa tubular. Para sellar el tubo calentador dentro de su respectiva abertura en la placa tubular, un montaje de sellado es instalado, el cual se extiende sobre el mismo cerrando así este espacio. BREVE DESCRIPCIÓN DE LOS DIBUJOS La Figura 1 es una vista gráfica de un típico intercambiador de calor con tubo calentador que ilustra los diversos flujos a través del mismo. La Figura 2 es una vista gráfica de una típica placa tubular para tal intercambiador de calor con tubo calentador. La Figura 3 es una vista gráfica de la típica manera de asegurar un tubo calentador en la placa tubular de la Figura 2. La Figura 4 es una vista en sección, parcialmente recortada, tomada a lo largo de las líneas 4-4 de la Figura 3. La Figura 5 es una vista en sección, parcialmente recortada, tomada a lo largo de las líneas 5-5 de la Figura 3. La Figura 6 es una vista gráfica de la novedosa manera de asegurar un tubo calentador a una placa tubular como se da a conocer en la presente.

La Figura 7 es una vista en sección, parcialmente recortada, tomada a lo largo de las líneas 7-7 de la Figura 6, que ilustra la novedosa manera dada a conocer en la presente. La Figura 8 es una vista gráfica de una novedosa manera de soportar el tubo calentador adyacente a la placa tubular. La Figura 9 es una vista en sección tomada a lo largo de las líneas 9-9 de la Figura 8. La Figura 10 es una vista gráfica delantera del disco de cubierta usado para sellar retirablemente el tubo calentador con relación a la placa tubular. La Figura 11 es una vista en sección tomada a lo largo de las líneas 11-11 de la Figura 10. La Figura 12 es una vista gráfica delantera de un disco de cubierta alterno, el cual puede usarse para sellar retirablemente el tubo calentador con relación a la placa tubular. La Figura 13 es una vista en sección tomada a lo largo de las líneas 13-13 de la Figura 12. La Figura 14 es una vista gráfica delantera del manguito de desgaste, que a menudo se coloca enmedio del tubo calentador y la placa intermedia.

Refiriéndonos inicialmente a la Figura 1, se muestra un típico intercambiador de calor con tubo calentador 10 que ilustra el flujo de gas frío 12 (generalmente aire) y el gas caliente 14 (generalmente un gas de la combustión) a través del mismo. Una placa divisora 16 en una región intermedia del intercambiador de calor 10 separa estas corrientes de flujo 12 y 14. Adyacente a los lados opuestos del intercambiador de calor 10 están las placas tubulares 18, las cuales junto con el alojamiento 20 del intercambiador de calor, completan el reciente de las corrientes de flujo 12 y 1 . Extendiéndose a través de cada uno de los recintos de flujo (y en consecuencia de la placa divisora 16 y las placas tubulares 18) están una pluralidad de tubos calentadores tapados 22. Cada tubo calentador 22 tiene una multitud de aletas 24 aseguradas a su perímetro externo para un mayor intercambiador de calor con gases 12 y 14. El propósito del intercambiador de calor 10 es permitir un intercambio de calor entre los gases 12 y 14 sin ningún intermezclado de tales gases. Tal intercambio de calor se logra por un medio de intercambio (usualmente agua) contenida dentro del tubo calentador 22. Con referencia ahora a la Figura 2, se muestra una típica placa tubular 18 configurada con una serie de aberturas 26 en la misma. Es a través de estas aberturas 26 que el tubo calentador 22 se extiende. Consecuentemente, estas aberturas 26 están dispuestas con el fin de maximizar el beneficio de la colocación del tubo calentador 22 dentro del intercambiador de calor 10. Sin embargo, las aberturas 26 son de un tamaño más pequeño que las aletas 24, de manera que el tubo calentador 22 no puede ser jalado simplemente a través de la placa tubular 18. Las Figuras 3-5 ilustran la manera típica o convencional de instalar el tubo calentador 22 a través de la placa tubular 18. Como se muestra un manguito de desgaste 28 generalmente es soldado por puntos al tubo calentador 22 sobre la región del tubo calentador 22 , que se acopla con la placa tubular 18. El manguito de desgaste 28 de preferencia no es soldado a la placa tubular 18, pero en su lugar se le permite deslizarse o expanderse y/o contraerse térmicamente (junto con el tubo calentador 22) con relación a la placa tubular 18. Este manguito de desgaste 28 se emplea como un protector de desgaste con el fin de evitar cualquier adelgazamiento del tubo calentador 22 en esta conexión, tal como por la expansión o contracción térmica del tubo calentador 22. Puesto que el tubo de desgaste 28 es soldado típicamente al tubo calentador 22, el cual luego es colocado a través de la placa tubular 18, tal arreglo no solo proporciona un soporte de extremo directamente al tubo calentador 22, sino que esta conexión también sella los gases 12 y 14 dentro de sus respectivos recintos. El soporte estructural es proporcionado por la placa tubular 18 y el subsecuente fijación de la placa tubular 18 en el intercambiador de calor 10. Se logra el sello del gas por un ajuste apretado del manguito de desgaste 28 a través de la placa tubular 18. Debido a la necesidad para tal ajuste apretado, la abertura 26 no puede ser dimensionada mucho más grande que el diámetro externo del manguito de desgaste 28, de otra manera podrá ocurrir la fuga del gas frío 12 o del gas caliente 14. En consecuencia, estas aberturas 26 deberán ser dimensionadas más pequeñas que las aletas 2 , lo cual evita así que el tubo calentador 22 sea simplemente jalado a través de la abertura 26. Así que una vez instalado de esta forma, antes de que pueda ser retirado tubo calentador 22 del intercambiador de calor, la placa tubular 18 deberá ser cortada o retirada mediante un soplete o sierra o lo similar. Tal remoción del tubo calentador 22 a menudo es necesario para propósitos de reparación y/o inspección. Las Figuras 6 a 15 ilustran la invención que es una mejora al método y aparato actualmente usado para sellar y soportar el tubo calentador 22 en el intercambiador de calor 10. Como se muestra, no se combinan los pasos de sellar y soportar el tubo calentador 22 como en el método típico, sin que en su lugar, se logra mediante una estructura adyacente separada (aunque la estructura de sellado puede también proporcionarse algún soporte al tubo calentador 22) . Ei soporte del tubo calentador 22 se logra mediante una rejilla de soporte 30, la cual generalmente consiste de una serie de anillos 32 que son soldados o asegurados de otra forma o se conectan conjuntamente. La Figura 8 da a conocer un arreglo de anillos 32 para formar la rejilla de soporte 30, mientras que la Figura 9 da a conocer una típica configuración de cada anillo 32. Como se muestra en la Figura 6, las aletas 24 de cada uno de los tubos calentadores 22 se acoplará y descansará en el diámetro interno de los anillos 32, proporcionando así el soporte a esta porción del tubo calentador 22. Esta manera de soporte también es capaz de acomodar cualquier expansión o contracción térmica que pueda ocurrir entre el tubo calentador 22 y el anillo 32. Obviamente, el arreglo de anillos 32 actual en la rejilla de soporte deberán coincidir con las aberturas 34 en la placa tubular 36. Se logra el sello del tubo calentador 22 con el fin de evitar cualquier escape de gas de su recinto mediante un sellado anular o discos de cubierta 38 como se muestra en las Figuras 10-13. Estos discos anulares 38 están dismensionados para deslizarse sobre el extremo de cada tubo calentador 22 antes de que se aseguren a la placa tubular 36. Estos discos 38 pueden asegurarse en su lugar por cualquier tornillo 40, mediante un sellador de silicón de alta temperatura 42 o por cualquier otro método. Este método de fijación permite la expansión o el deslizamiento térmico entre el tubo calentador 22 y el disco 38. En cualquier caso, el diámetro interno de cada disco 38 esta dimensionado ligeramente más grande que el tubo calentador 22 ( o su respectivo manguito de desgaste 28) con el fin de actuar como una barrera de flujo a los gases 12 y 14 que pasan a través del intercambiador de calor 10. El diámetro externo de cada disco 38 es dimensionado mayor que las aberturas 34 con el fin de cubrirlas. Estas aberturas 34 pueden ser sobredimensionadas, incluyendo o incorporando así un espacio 44 entre la abertura 34 y el tubo calentador 22 (o manguito de desgaste 28) puesto que este espacio 44 será cubierto o cerrado por el disco 38. Consecuentemente, una vez que este disco 38 es retirado (tal acción se logra relativamente fácil) , el tubo calentador 22 no seguirá asegurado físicamente por más tiempo a la placa tubular 36, haciendo más sencillo su retiro del intercambiador de calor 10. Puesto que el tubo calentador 22 también es soportado al descansar sus aletas dentro de los anillos 32, esta manera de soporte tampoco posee ninguna dificultad adicional en el retiro del tubo calentador 22.

Las Figuras 14 y 15 dan a conocer un típico manguito de desgaste 28, el cual se coloca sobre la región del tubo calentador 22 de manera que se acople con el disco 22 en esta ubicación debido a cualquier erosión del metal con el metal o de cualquier movimiento entre el tubo calentador 22 y el disco 38. Se puede instalar esta novedosa placa tubular 36 con aberturas sobredimensioandas 34 en la misma en la una manera típica, tal como con pernos o tornillos en el perímetro del alojamiento 20. El disco de cubierta 38 luego será colocado sobre ia región final del tubo calentador 22 para sellar este tubo calentador 22 en su lugar. En caso de que se averigüe que únicamente una sección del grupo de tubos calentadores deberá retirarse, la placa tubular 36 puede ser seccionada o cortada en la manera normal, con el fin de retirar únicamente la sección afectada. La separación de la placa tubular 36 del tubo calentador 22 se logra relativamente fácil puesto que únicamente necesita el retiro del disco de cubierta 38 de alrededor de cada tubo calentador afectado 22. Una vez que la placa tubular 36 sea retirada, el tubo calentador 22 puede ser fácilmente retirado al levantarlo simplemente de su lugar de asiento en el anillo 32. Algunas ventajas de esta invención incluyen un método simple flexible y barato para instalar el tubo calentador 22 dentro del intercambiador de calor 10. Esta invención también proporciona un método simple y barato para retirar tal tubo calentador 22 bajo las condiciones del campo también se garantizará el retiro. Mientras que se describió lo anterior en relación con el lado frío del intercambiador de calor 10, también se puede aplicar tal placa tubular 36 y el método de instalación al lado caliente. Además, en vista de los discos de cubierta 38, una segunda placa tubular más típica 18 (es decir, una con aberturas de ajuste apretado en la misma) , la cual ha sido seccionada en varias partes se puede colocar sobre la placa tubular 36 de esta invención. Esta típica placa tubular seccionada 18 puede asegurarse a una placa tubular más grande 36 por simple sujetadores o por medio de un sellador de silicón. En esta forma, se pueden sellar al mismo tiempo más de un espacio 44 entre el tubo calentador 22 y las aberturas 34 en la placa tubular 36.

Claims (16)

1. NOVEDAD DE LA INVENCIÓN Habiéndose descrito la invención como antecede se considera de nuestra propiedad lo contenido en las siguientes : REIVINDICACIONES 1. Un diseño de una placa tubular de un intercambiador de calor que comprende: (a) un elemento de soporte o apoyo para soportar el tubo calentador en el mismo; (b) una placa tubular separada adyacente al elemento de soporte, la placa tubular tiene una pluralidad de aberturas en la misma, dimensionadas más grande que el diámetro del tubo calentador que pasa través de la misma, cada una de las aberturas definen un espacio entre sus respectivos tubos calentadores y su placa tubular; (c) elementos de sellado para sellar el tubo calentador dentro de su respectiva abertura en la placa tubular, los elementos de sellado se extienden sobre dicho espacio ; y (d) elementos para asegurar o fijar dicho elemento de sellado a través de dicho espacio y a la placa tubular.
2. 2. El aparato como se describe en la reivindicación 1, en donde dicho elemento de sellado se fija retirablemente a la placa tubular.
3. 3. El aparato como se describe en la reivindicación 2, en donde dicho elemento de sellado comprende un disco anular asegurado de manera sellada a la placa tubular. .
4. El aparato como se describe en la reivindicación 3, en donde el tubo calentador pasa a través de dicho elemento de soporte y en donde el elemento de soporte comprende una pluralidad de anillos asegurados conjuntamente.
5. 5. El aparato como se describe en la reivindicación , en donde dichos anillos tienen un diámetro mayor que el diámetro externo de cualquiera de sus aletas aseguradas al tubo calentador que pasa a través del mismo .
6. 6. El aparato como se describe en la reivindicación 5, en donde una o más aletas del tubo calentador se extienden dentro de su respectivo anillo y descansa en el mismo.
7. 7. Ei aparato como se describe en la reivindicación 6, además comprende un manguito de desgaste colocado alrededor del tubo calentador en su junta con el elemento de sellado.
8. 8. El aparato como se describe en la reivindicación 6, en donde dicho disco anular se asegura de manera roscada a la placa tubular.
9. 9. Un método para soportar y sellar un tubo calentador dentro de un intercambiador de calor que comprende los pasos de: (a) apoyar el tubo calentador dentro del intercambiador de calor por medio de un montaje de soporte; (b) colocar una placa tubular separada, adyacente al montaje de soporte, dicha placa tubular tiene una pluralidad de aberturas en la misma, dimensionadas más grande que el diámetro del tubo calentador que pasa a través de la misma, cada abertura define un espacio entre su respectivo tubo calentador y placa tubular; (c) sellar el tubo calentador dentro de su respectiva abertura en dicha placa tubular por medio de un montaje de sellado, dicho montaje de sellado se extiende sobre dicho espacio; y (d) asegurar o fijar dicho elemento de sellado a través de dicho espacio y a la placa tubular.
10. 10. El método como se describe en la reivindicación 9, que además comprende el paso de fijar retirablemente dicho montaje de soporte a la placa tubular.
11. 11. El método como se describe en la reivindicación 10, que además comprende el paso de construir y disponer el montaje de sellado como un disco anular, el cual se fija de manera sellada a la placa tubular.
12. 12. El método como se describe en la reivindicación 11, que además comprende el paso de pasar el tubo calentador a través del montaje de soporte y en donde dicho montaje de soporte comprende una pluralidad de anillos asegurados conjuntamente.
13. 13. El método como se describe en la reivindicación 12, que además comprende el paso de construir y disponer dichos anillos con un diámetro mayor que el diámetro externo de cualquiera de las aletas aseguradas al tubo calentador que pasan a través del mismo.
14. 14. El método como se describe en la reivindicación 13, que además comprende el paso de disponer una o más aletas del tubo calentador para extenderse adentro de su respectivo anillo y para descansar en el mismo.
15. 15. El método como se describe en la reivindicación 14, que además comprende el paso de colocar un manguito de desgaste alrededor del tubo calentador en su junta con su montaje de sellado.
16. 16. El método como se describe en la reivindicación 14, que además comprende el paso de asegurar de manera roscada dicho disco anular a la placa tubular.