PT857288E - Permutador de calor por placas - Google Patents

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PT857288E PT96935734T PT96935734T PT857288E PT 857288 E PT857288 E PT 857288E PT 96935734 T PT96935734 T PT 96935734T PT 96935734 T PT96935734 T PT 96935734T PT 857288 E PT857288 E PT 857288E
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Tomas Dahlberg
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Description

1
Descrição "Permutador de calor por placas” A presente invenção refere-se a um permutador de calor por placas.
Mais particularmente a invenção refere-se a um permutador de calor por placas compreendendo uma placa de cobertura frontal, várias placas que formam um canal e uma placa de cobertura traseira, apresentando as referidas placas uma forma basicamente simétrica quanto a um eixo que se estende na direcção longitudinal do permutador, estando a referida placa de cobertura frontal dotada com pelo menos quatro acessórios para ligação às aberturas de entrada e saída, para os meios de troca de calor, encontrando-se as referidas placas que formam um canal dotadas com um padrão prensado.
Um permutador de calor deve ter uma capacidade de troca de calor muito grande relativamente ao seu custo de fabrico e volume. O custo de fabrico irá diminuir com o número cada vez menor de peças e com o aumento da capacidade de permutação de calor por placa que formam um canal. É geralmente desejado que sejam obtidas alturas de ligação iguais nas aberturas de entrada e saída para os meios de troca de calor e - no caso em que sejam utilizadas ligações com anel em O - que as superfícies vedantes se encontrem localizadas num plano comum na superfície da extremidade do permutador. A técnica anterior pode ser representada por exemplo pela patente SE-B-45884 que apresenta um permutador de calor por placas no qual as placas de cobertura frontal e traseira servem para proporcionar paredes que concedem a solidez mecânica à construção e no qual os tubos de entrada e saída para o permutador se encontram ligados à placa da cobertura frontal. Os espaços vazios entre as placas de cobertura e as placas contíguas que formam os canais não são utilizados para permutar calor.
Em certas aplicações, por exemplo no caso em que um dos meios é de uma natureza delicada, é obrigatório que o permutador de calor não tenha quaisquer canais cegos ou espaços vazios nos quais algum do meio permutador de calor possa ser capturado, não seguindo o resto do fluxo ou no qual a velocidade do fluxo se toma muito baixa.
Uma paragem ou um fluxo muito pequeno irá provocar um risco de corrosão de fissura ou bloqueio. A presente invenção tem como objectivo proporcionar um permutador de calor por placas o qual vai melhor de encontro a estes objectivos, sendo isto deste modo obtido de acordo com a presente invenção por a placa de cobertura frontal se encontrar proporcionada com um padrão prensado, por as áreas da referida placa de cobertura frontal em redor das aberturas de entrada e saída se encontrarem localizadas num plano comum, e por a referida placa de cobertura juntamente com as placas contíguas que formam um canal proporcionarem dois canais de distribuição que atravessam a direcção entre as aberturas de entrada e saída contíguas e áreas limítrofes em redor das referidas aberturas nas quais as peças planas da referida placa de cobertura e a placa contígua que forma um canal contíguo, se encontram em contacto umas com as outras. A invenção será descrita a seguir em maior de menor tomando como referência os desenhos. As figuras representam:
Figura 1 Figura 2 Figura 3 Figura 4 Figura 5 Figura 6 Figura 7 Figura 8 Figura 9 Figura 10 Figura 11 vista em explosão apresentando a realização básica de um permutador de calor por placas, de dois circuitos, corte na direcção das setas II-II através de um permutador de calor conhecido de acordo com o princípio da figura 1, corte correspondente através de outro conhecido permutador de calor por placas, corte correspondente através de um permutador de calor por placas de acordo com a presente invenção, planta da placa que forma um canal de acordo com a presente invenção, corte ao longo da linha VI-VI na figura 5 numa escala ampliada, corte ao longo da linha VII-VII na figura 5 - também numa escala ampliada, planta da placa de cobertura frontal no permutador de calor da figura 4, corte ao longo da linha IX-IX na figura 8 numa escala ampliada, corte ao longo da linha X-X na figura 8 numa escala ampliada, fluxo entre a placa de cobertura frontal e uma placa contígua que forma um canal, 4
Figuras 12, 13 e 14 placa de cobertura traseira, Figuras 15, 16 e 17 Figura 18 realização alternativa da placa de cobertura frontal, e corte correspondente à figura 4 através do um permutador de calor que apresenta a realização alternativa da placa de cobertura frontal apresentada nas figuras 15-17 e placas que formam um canal de realização conhecida (figuras 2 ou 3), e uma placa de cobertura traseira de acordo com as figuras 12 a 14. A figura 1 apresenta várias placas de forma principalmente rectangular colocadas umas após as outras. As placas apresentam uma forma sensivelmente simétrica-longitudinal - isto é quase simétricas relativamente a um plano colocado verticalmente, relativamente à placa, através de uma linha central na placa. A placa assinalada com 1 é uma placa de cobertura frontal e é seguida por um número de placas 2-7 que formam canais, enquanto que a última placa 8 é uma placa de cobertura traseira. As placas 2-7 de canal apresentam uma forma idêntica, tendo uma placa de canal seguinte sido rodada 180° relativamente à placa anterior. Todas as placas de canal apresentam um padrão prensado de ponta de seta 9 e, por isso, embora as placas sejam empilhadas para entrar em contacto uma com a outra, encontram-se formados canais entre as mesmas. O número de placas que formam canais pode ser maior ou menor do que os seis apresentado na figura 1.
Cada placa apresenta quarto orifícios assinalados com 10, 11, 12 e 13. Os orifícios 10 formam uma abertura de entrada para um primeiro meio permutador de calor e os orifícios 11 formam uma abertura de saída para o mesmo primeiro meio. Os orifícios 12 formam uma abertura de entrada para um segundo meio permutador de calor e os orifícios 13 formam uma abertura de saída para o referido segundo meio. Tal como será compreendido das descrições seguintes em relação à figura 2, será formado um canal entre as placas 2 e 3 de canal após empilhar e unir as placas, por exemplo, por acção de soldadura forte. Somente o segundo meio permutador de calor será susceptível de passar entre as referidas placas 2 e 3 na direcção descendente. São formados canais semelhantes para o referido segundo meio permutador de calor entre as placas 4-5 e 6-7 que formam canais. De modo semelhante, serão formados canais entre as placas 3-4 e 5-6 através dos quais somente o referido meio permutador de calor pode passar ascendente. Todas as placas que formam canais são feitas de folhas finas de um material condutor de calor, por exemplo um metal.
Os dois meios permutadores de calor irão passar contra a corrente através dos seus respectivos sistemas de canais. A figura 2 apresenta um corte da figura 1 na direcção das setas II-II numa escala ampliada. Nesta conhecida realização, a placa de cobertura frontal foi directamente soldada com soldadura forte à primeira placa 2 de canal, a qual - tal como as placas 3-7 restantes que formam o canal -, apresenta um rebordo 14 que se estende para baixo e direccionado ligeiramente para fora. Quando se empilha as placas, os rebordos 14 engrenam um no outro, tomando possível formar uma ligação 6 /' )y /y d'
J vedante por soldadura forte. A placa de cobertura frontal 1 foi dotada com uma guarnição 15 tubular soldada com soldadura forte na abertura de entrada 10, para o referido primeiro meio permutador de calor, e com uma guarnição 16 tubular na abertura de saída 13 para o referido segundo meio permutador de calor. Dado que é desejado que as duas guarnições 15 e 16 tenham a mesma altura, as áreas da placa 1 de cobertura em redor das aberturas 10 e 13 devem estar localizadas no mesmo plano. Isto é também necessário no caso de as guarnições terem que ser substituídas por ligações de anel em O directas à placa 1 de cobertura. Consequentemente não pode ser realizado qualquer canal para um meio permutador de calor entre a placa 1 de cobertura e as partes da placa 2 que fonna o canal. De modo a vedar contra a entrada do meio permutador de calor entre a placa 1 de cobertura e a placa 2 de canal, foi proporcionado um anel espaçador 17 e fixado entre os mesmos por soldadura fora. A desvantagem nesta realização conhecida é que a placa de cobertura frontal 1 não apresenta qualquer função de formação de canal, sendo o anel espaçador 17 um elemento extra no dispositivo. Também a placa de cobertura traseira 8 não é utilizada como uma parede num canal para um meio permutador de calor. A figura 3 apresenta como a placa de cobertura frontal 1 foi previamente moldada de modo a que o anel espaçador possa ser omitido. Tal como apresentado na figura 3, isto é obtido deste modo por as áreas da placa 1 de cobertura em redor das aberturas 10 e 13 se encontrarem localizadas em planos diferentes, isto toma difícil a utilização de vedações de anel em O nas ligações do tubo para o permutador de calor. Também as ligações do tubo serão mais complicadas. A realização de acordo com a figura 3 não toma também possível a utilização da placa 1 de cobertura como uma parede que limita um canal para um meio permutador de calor. A figura 4 apresenta uma realização de acordo com a presente invenção. A placa dc cobertura frontal 1 apresenta o mesmo padrão 9 cm forma de ponta de seta e depressões tais como as placas de 2-7 de canal, e também o mesmo rebordo 14 circunferencial para uma ligação de soldadura forte vedante à primeira placa 2 que forma um canal. Em redor da abertura 10 de entrada, a primeira placa 2 de canal, apresenta depressões 18 que formam canais de distribuição entre a placa 1 de cobertura e a placa 2 de canal. Estas depressões 18 que formam o canal de distribuição serão descritas em maior pormenor em relação à figura 5 que apresenta de cima uma placa que forma um canal, de acordo com a presente invenção. A figura 4 apresenta também a placa de cobertura traseira 8 - mesmo esta dotada com um padrão 9 prensado e um rebordo 14. A placa de canal apresentada na figura 5 apresenta as quatro aberturas descritas anteriormente: as aberturas de entrada 10 e 12 assim como as aberturas de saída. 11 e 13. Tal como será verificado quando se segue o corte apresentado na figura 6, ao longo da linha VI-VI na figura 5 da superfície em redor da abertura 10, na direcção contra a abertura 13, primeiro encontra-se o canal de distribuição 18 como uma pequena depressão após o qual é alcançado o mesmo nível que aquele em redor da abertura 10. Após um pouco mais do que metade da distância para a abertura 13, o nível da placa é baixado para aproximadamente duas vezes a profundidade do canal de distribuição 18. A diferença entre os níveis das superfícies da placa em redor dos dois orifícios 10 e 13 corresponde à profundidade dos padrões 9 moldados em seta prensada tal como apresentado na figura 7. O corte VT-VT segue a parte superior de uma ponta do canal de distribuição 18 para a área plana 31 em redor do orifício 13 da abertura. A placa 3 que forma um canal apresenta a mesma aparência que a placa 2 do canal, mas foi rodada 180°, de modo que os canais de distribuição 18 na placa de canal 3 ficarão colocados em redor das aberturas 12 e 13. A figura 8 apresenta de cima, a placa de cobertura frontal 1. Do corte IX-IX -figura 9 - na direcção das setas apresentado na figura 8, parece que as áreas da placa em redor de todas as aberturas 10-13 se encontram localizadas num plano comum. Também se encontra apresentado o padrão 9 em forma de seta prensada e o rebordo 14. O sistema de canais no permutador de calor por placas entre a placa de cobertura frontal 1 e a placa contígua 2 que formam um canal será descrito em relação à figura 11 e também à figura 4. O fluxo que passa entre a placa de cobertura 1 e a placa de canal 2 é um fluxo do segundo meio permutador de calor e entra através da abertura 12, saindo através da abertura 13. O padrão das pontas de seta da placa 2 de canal e áreas da placa localizadas ao mesmo nível foram designados por 20. A placa de cobertura frontal 1 que deverá ser colocada na parte superior da placa 2 de canal deve ser rodada 180° relativamente à posição na figura 8 de modo a obter direcções opostas dos padrões moldados em setas que se tocam. Deste modo será a área 30 do plano da parte superior da figura 8 que cobre a área em redor das aberturas 10 e 13 na figura 11. A área 20 na figura 11 em redor da abertura 10 irá entrar completamente em contacto com a placa 1 de cobertura (e ser soldada com soldadura forte à referida placa). Os canais de distribuição 18 irão drenar as áreas 31 (figura 5) as quais de outro modo iriam formar canais cegos em contacto estacionário com o meio permutador de calor.
As figuras 12, 13 e 14 apresentam a placa de cobertura traseira. A figura 12 é uma planta, em que as figuras 13 e 14 são respectivamente cortes ao longo das linhas XIII-XIII e XIV-XIV. As áreas em redor das aberturas 10-13 encontram-se localizadas num plano comum, e as áreas 40, 41 nos lados mais curtos da placa encontram-se localizadas num plano inferior tal como será visível na figura 13. As últimas áreas mencionadas juntamente com a placa contígua que forma o canal, irão formar canais de distribuição tendo a mesma função de drenagem que os canais 18 descritos anteriormente. A figura 15 apresenta uma realização alternativa da placa de cobertura frontal 1. As figuras 16 e 17 são cortes ao longo das linhas XVI-XVI e XVII-XVII respectivamente. As partes 50 aqui elevadas foram prensadas entre as aberturas nos lados mais curtos da placa de cobertura tal como apresentado na figura 18 - que corresponde à figura 4 -, sendo que as referidas partes 50 elevadas irão apresentar a mesma função de drenagem que os canais de distribuição 18 na realização apresentada na figura 4.
Comparado com as realizações conhecidas apresentadas nas figuras 2 e 3 é obtida uma economia que corresponde ao custo de placas que formam dois canais (e nalguns casos mesmo dois anéis espaçadores) assim como o custo para montagem e armazenagem. Contudo, a referida economia deve ser reduzida pelo custo maior do material de uma placa de cobertura e o custo de moldar as placas de cobertura. 10 A placa de cobertura traseira 8 pode ser dotada com orifícios para ligação de tubo. Contudo, por exemplo num sistema permutador de calor de dois ou três circuitos no qual todas as ligações de tubo se encontram estabelecidas na placa de cobertura frontal 1, tais orifícios nas placas de cobertura traseira deverão ser cegos.
Lisboa, 19 de Setembro de 2001
A.O.P.l. Rua do Salitre, 195, tfc-Drt. 1269-063 LISBOA

Claims (3)

1
RETVTNDTCAÇÕES Permutador de calor por placas compreendendo uma placa de cobertura frontal (1), várias placas (2-5) que formam um canal e uma placa de cobertura traseira (8), apresentando as referidas placas uma forma basicamente simétrica relativamente a um eixo que se estende na direcção do comprimento do permutador, estando a referida placa de cobertura frontal (1) dotada com pelo menos quatro guarnições para ligação a aberturas de entrada e saída (10, 12; 11, 13) para o meio permutador de calor, estando as referidas placas (2-5) que formam o canal dotadas com um padrão prensado (9), caracterizado por a placa de cobertura frontal (1) se encontrar dotada com um padrão prensado (9), por as áreas (30) da referida placa de cobertura frontal (1) em redor das aberturas de entrada e saída (10-13) se encontrarem localizadas num plano comum, e por a referida placa (1) de cobertura juntamente com a placa contígua (2) que forma o canal proporcionar dois canais de distribuição (18) que atravessam a direcção entre as aberturas contíguas de entrada e saída (10,13; 11, 12) e áreas limítrofes em redor das referidas aberturas nas quais partes planas da referida placa de cobertura (1) e da placa contígua (2) que forma o canal, entram em contacto umas com as outras. Permutador de calor por placas de acordo com a reivindicação 1, caracterizado por a placa (2) que forma o canal, contígua à placa de cobertura frontal (1), em áreas em redor de duas (10, 11) das aberturas de entrada e saída, estar dotada 2.
« 2 com partes (18) prensadas para baixo de modo a que no contacto entre a placa de cobertura frontal (1) e a placa contígua (2) que forma o canal, se encontra proporcionado o referido canal de distribuição, para drenar o meio permutador de calor de espaços vazios (31) formados entre as aberturas de entrada e saída (10, 13; 11, 12) por um padrão prensado (9) entre a placa de cobertura frontal (1) e a placa contígua (2) que forma o canal.
3. Permutador de calor por placas de acordo com a reivindicação 1, caracterizado por a placa de cobertura frontal (1) ter sido dotada com uma parte (50) comprimida para cima, entre as aberturas de entrada e saída (10, 13; 11, 12) adaptada para definir em conjunto com a placa contígua (2) que forma o canal, o referido canal de distribuição (18).
Permutador de calor por placas de acordo com a reivindicação 2, caracterizado por o referido canal de distribuição (18) apresentar uma profundidade que corresponde quase a metade da distância máxima entre a placa de cobertura frontal (1) e a placa contígua (2) que forma o canal. Permutador de calor por placas de acordo com a reivindicação 1, caracterizado por também a placa de cobertura traseira (8) se encontrar dotada com um 5. 3 padrão prensado (9) e uma parte (50) prensada que forma um canal (18). Lisboa, 19 de Setembro de 2001 O Ag»te Oficial da Propriedade Industriai
A.O.P.l. Rua do Salitre, 195, r/c-Drt. 1269-063 LISBOA
PT96935734T 1995-10-23 1996-10-21 Permutador de calor por placas PT857288E (pt)

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