ES2591235T3

ES2591235T3 - Procedimiento para la fabricación de un intercambiador de calor

Info

Publication number: ES2591235T3
Application number: ES04001346.8T
Authority: ES
Inventors: Stefan Möller; Herbert Aigner; Gabriele Engl; Thomas Hecht; Wolfgang Süssmann; Alfred Dr. Wanner
Original assignee: Linde GmbH
Current assignee: Linde GmbH
Priority date: 2003-02-25
Filing date: 2004-01-22
Publication date: 2016-11-25
Anticipated expiration: 2024-01-22
Also published as: DE10316712A1; DE10316711A1; EP1452815A1

Abstract

Procedimiento para la fabricación de un intercambiador de calor de placas de varios bloques de intercambiadores de calor, que presentan, respectivamente, una pluralidad de pasos de intercambio de calor, en el que encada bloque de intercambiadores de calor está colocada una cabeza, que se extiende sobre al menos una parte de un lado del bloque de intercambiadores de calor y que establece una comunicación de la circulación entre una parte de los pasos de intercambio de calor, en el que los bloques de intercambiadores de calor (1a, 1b) se disponen adyacentes y distanciados entre sí y las cabezas (6a, 6b; 7a, 7b) de dos bloques de intercambiadores de calor vecinos (1a, 1b) están provistas en sus lados dirigidos entre sí con orificios y se conectan entre sí de tal manera que resulta una comunicación de la circulación entre las dos cabezas (6a, 6b; 7a, 7b) y en el que entre las dos cabezas (6a, 6b; 7a, 7b) está insertada una pieza de conexión (17, 18), caracterizado por que los bloques de intercambiadores de calor (1a, 1b) se conectan entre sí por medio de un espaciador (16, 27) de tal manera que el lado de la pieza de unión (17, 18) dirigido hacia los bloques de intercambiadores de calor (1a, 1b) - se cubre totalmente por una superficie lateral de un bloque de intercambiadores de calor (1a, 1b) y el espaciador (27), o - se cubre totalmente por el espaciador (16).

Description

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DESCRIPCION

Procedimiento para la fabricacion de un intercambiador de calor

La invencion se refiere a un procedimiento para la fabricacion de un intercambiador de calor de palcas de varios bloques de intercambiadores de calor segun el preambulo de la reivindicacion 1. El documento WO 98/03831 muestra un intercambiador de calor con las caractensticas mencionadas en el preambulo de la reivindicacion 1.

El bloque de intercambiadores de calor de un intercambiador de calor de placas esta constituido por varias capas de pasos de intercambio de calor, que estan delimitados, respectivamente, entre sf por chapas de separacion. Los listones de cierra asf como las chapas de cubierta forman el bastidor exterior del bloque de intercambiadores de calor. Dentro de una capa pueden estar dispuestos otros listones de separacion, que separan los pasos de intercambio de calor para diferentes corrientes de material. A traves de la disposicion adecuada de listones de separacion se pueden emplear intercambiadores de calor de palcas para el intercambio de calor simultaneo de muchas corrientes de fluido.

El bloque de intercambiadores de calor que esta constituido en primer lugar por componentes sueltos se suelda entonces en un horno de soldar, de manera que todos los componentes estan unidos hermeticamente entre su A continuacion se sueldan sobre los orificios de entrada y salida de los pasos de intercambio de calor unas cabezas que estan provistas con una conexion de fluido. Como cabezas se emplean cascaras normalmente semicilmdricas. La conexion de fluido se forma por racores de tubos, que estan dispuestos en la envolvente semicilmdrica de la cabeza frente a los orificios de entrada y salida de los pasos de intercambio de calor. En estos racores de tubos se conectan las tubenas para las corrientes de fluido de entrada y salida.

Por razones de fabricacion, por ejemplo en virtud del tamano del horno de soldar, las dimensiones de un bloque de intercambiadores de calor estan expuestas a limitaciones. Si deben calentarse o bien refrigerarse grandes cantidades de fluido, entonces es necesario disponer paralelos dos o mas bloques de intercambiadores de calor. Hasta ahora en tal disposicion paralela, cada bloque de intercambiadores de calor se provee con las cabezas correspondientes y los racores de tubos soldados en ellas. Para cada corriente de sustancia se preve un conducto colector, en el que se conectan los racores de tubos correspondientes. En entubado de los bloques de intercambiadores de calor entre sf y con los conductos de conexion correspondientes es de esta manera extraordinariamente complejo y costoso.

Por tanto, el cometido de la presente invencion es desarrollar un procedimiento para la fabricacion de un intercambiador de calor de placas de varios bloques de intercambiadores de calor, en el que el gasto de entubado es lo mas bajo posible.

Este cometido se soluciona por el procedimiento segun la reivindicacion 1 de la patente.

Segun la invencion, se fabrica el intercambiador de calor de placas de varios bloques de intercambiadores de calor. Cada bloque de intercambiadores de calor presenta una pluralidad de pasos de intercambio de valor. Los pasos de intercambio de calor se pueden dividir en determinados grupos, sirviendo los pasos de intercambio de calor de un grupo, respectivamente, para la conduccion de una corriente de fluido determinada. A traves de los orificios de entrada y salida en los pasos de intercambio de calor de un grupo estan colocadas cabeza, respectivamente, de manera que se establece una conexion de circulacion entre estos pasos.

La cabeza, designada en parte tambien como colector, cubre una parte de un lado del bloque de intercambiadores de calor y forma con este un espacio cerrado, en el que desembocan los orificios de entrada o salida de un grupo de pasos de intercambio de calor.

Los bloques de intercambiadores de calor se disponen adyacentes de tal manera que al menos una cabeza de un bloque de intercambiadores de calor esta adyacente a una cabeza de otro bloque de intercambiadores de calor o bien esta colocada enfrentada. Los bloques de intercambiadores de calor estan distanciados uno poco entre sf.

Las dos cabezas son provistas entonces en sus lados dirigidos entre sf con orificios y son unidas entre sf, de manera que se forma una comunicacion de circulacion entre las dos cabezas. Como resultado aparece una cabeza comun para ambos bloques de intercambiadores de calor, sobre los que se distribuye, por ejemplo, un fluido alimentado a esta cabeza comun sobre los pasos de intercambio de calor correspondientes de los dos bloques de intercambiadores de calor.

Los bloques de intercambiadores de calor individuales se unen entre si segun la invencion por medio de conexion directa de sus cabezas respectivas en el lado de la circulacion para formar una cabeza comun. Ya no es necesario proveer cada cabeza individual con una conexion de fluido o racor de tubo individual y entubar las conexiones de fluido individuales entre sf.

Con preferencia, los bloques de intercambiadores de calor se disponen adyacentes entre sf de tal manera que los

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lados adyacentes entre sf de dos cabezas estan dispuestos esencialmente perpendiculares al lado del bloque de intercambiadores de calor respectivo, sobre el que se extiende la cabeza. Los orificios de las cabezas, sirven para su conexion de la circulacion, se disponen en un plano, que esta esencialmente perpendicular al plano, en el que se encuentran los orificios de entrada y salida correspondientes en los pasos de intercambio de calor. Es decir, que la conexion de la circulacion de las dos cabezas se encuentra precisamente no directamente frente a los orificios de entrada y salida respectivos de los pasos de intercambio de calor.

La conexion de fluido, es decir, el orificio de la cabeza hacia las tubenas de entrada y salida de la corriente de fluido respectiva, esta dispuesta con preferencia igualmente en un plano, que esta esencialmente perpendicular al plano, en el que se encuentran los orificios de entrada y salida correspondientes en los pasos de intercambio de calor. Es decir, que la conexion de fluido se encuentra precisamente no directamente frente a los orificios de entrada y salida, respectivamente.

Segun la invencion, todas las conexiones de fluido se pueden prever sobre dos lados opuestos de los bloques de intercambiadores de calor individuales. De manera especialmente preferida, los bloques de intercambiadores de calor estan configurados de tal forma que todas las conexiones de fluido se encuentran sobre el mismo lado del bloque respectivo de intercambiadores de calor. Las tubenas para la entrada y salida de las corrientes de sustancia colocadas en intercambio de calor entre sf no tienen que conducirse, por lo tanto, ya de manera costosa alrededor del bloque de intercambiadores de calor. Se reduce esencialmente el gasto de tubena.

Con preferencia, las cabezas poseen una seccion transversal semicircular, especialmente las cascaras semicilmdricas han sido probadas como cabezas. En tal realizacion en forma de semicascaras de la cabeza se proveen con preferencia las dos superficies basicas semicirculares con orificios y se conectan entre sf. Por razones de resistencia, puede ser ventajoso orientar la conexion de la circulacion de las dos cabezas frente a la superficie de base opuesta no verticalmente, sino por ejemplo inclinada con respecto a la envolvente semicilmdrica.

Con ventaja, se provee la cabeza comun que resulta a traves de la conexion segun la invencion de dos cabezas vecinas con una conexion de fluido, que se encuentra en un lado de la cabeza comun, que esta esencialmente perpendicular a aquellos lados de los dos bloques de intercambiadores de calor, sobre los que se extienden las dos cabezas. Por ejemplo, en el caso de cabezas semicilmdricas, la conexion de fluido no esta prevista en la envolvente semicilmdrica de la cabeza comun, sino en una de las superficies de base semicilmdricas, que estan orientadas perpendicularmente al eje del cilindro.

Se conoce realizar la entrada y salida de las corrientes de fluido hacia una cabeza semicilmdrica de un bloque de intercambiadores de calor a traves de un racor de tubo, que esta soldado sobre la semicascara. La semicascara debe estar provista en este lugar con un orificio correspondiente, con lo que se debilita claramente, sin embargo, la resistencia de la semicascara. En cambio, si se preve la conexion de fluido en una de las superficies de base semicirculares, entonces la cabeza comun presenta con los mismos espesores de color una resistencia mas elevada. A la inversa, con una resistencia teorica predeterminada, en el diseno de la cabeza se puede seleccionar un espesor de pared mas reducido, con lo que se reducen los costes.

Con preferencia, el orificio practicado en la cabeza se extiende sobre toda la seccion transversal de la cabeza y se conecta, de manera especialmente preferida, manteniendo la seccion trasversal en las cabezas vecinas. Como resultado, aparece una cabeza continua, que se extiende sobre dos o mas bloques de intercambiadores de calor.

De acuerdo con la invencion se disponen los bloques de intercambiadores de calor adyacentes distanciados, de manera que permanece un intersticio entre los bloques de intercambiadores de calor. Los bloques de intercambiadores de calor se conectan mediante la insercion de un espaciador entre sf, en general se sueldan entre sf Como espaciador se puede emplear una chapa formada de manera correspondiente o un liston.

Es especialmente preferido que el espaciador se disponga en la zona de la cabeza comun de tal manera que el lado de la cabeza dirigido hacia los bloques de intercambiadores de calor se cubre en la zona del intersticio totalmente pos los espaciadores. En este caso, el espacio en el interior de la cabeza comun se limita por la propia cabeza, por ejemplo una cascara en forma de semitubo, las paredes laterales de los bloques de intercambiadores de calor y una parte del espaciador.

La cabeza comun sirve no solo para la distribucion de la corriente de fluido asociada sobre los pasos de intercambio de calor o bien para la recogida del fluido que sale desde los pasos de intercambio de calor, sino tambien para la entrada y salida, respectivamente, de las corrientes de fluido correspondientes hacia y desde los bloques de intercambiadores de calor individuales.

Esta doble funcion se tiene en cuenta, ademas, en una forma de realizacion preferida por que dentro de la cabeza estan previstos medios para la conduccion de la circulacion del fluido de entrada o salida a traves de la conexion de fluido. Por ejemplo, dentro de la cabeza puede estar dispuesta una chapa de grna, que divide el espacio dentro de la cabeza en una zona de circulacion, que sirve con preferencia para la entrada y salida del fluido, y una zona de distribucion, en la que la circulacion es tranquila y se realiza una distribucion lo mas uniforme posible del fluido sobre

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los pasos de intercambio de calor.

La invencion asf como otros detalles de la invencion se explican en detalle a continuacion con la ayuda de ejemplos de realizacion representados en los dibujos. En este caso:

Las figuras 1 y 2 muestran, respectivamente, una vista lateral de un bloque de intercambiadores de calor con dos cabezas.

La figura 3 muestra dos bloques de intercambiadores de calor dispuestos adyacentes para la fabricacion de un intercambiador de calor de placas segun la invencion.

La figura 4 muestra un intercambiador de calor de placas segun la invencion, y

La figura 5 muestra una vista lateral del intercambiador de calor de placas segun la figura 4.

En las figuras 1 y 2 se representa esquematicamente un bloque de intercambiadores de calor 1 con cabezas 6, 7. El bloque de intercambiadores de calor 1 presenta una pluralidad de pasos de intercambio de calor, que no se muestran en las figuras para mayor claridad. Los orificios de entrada y salida de un grupo de pasos de intercambio de calor se encuentran en la zona 2 en una pared lateral 3 del bloque de intercambiadores de calor 1 o bien en la zona 4 en el lado inferior 5 del bloque de intercambiadores de calor 1. Sobre las zonas 2, 3 con orificios de entrada y salida estan soldadas las cabezas 6, 7.

Las cabezas 6, 7 estan realizadas como cascaras semicilmdricas con superficies de base 8, 9, 10, 11. En las cabezas 6, 7 estan dispuestas unas chapas de grna 23, 24, que dividen el espacio dentro de las cabezas 6, 7 en una zona de circulacion 25 y una zona de distribucion 26. Las chapas de grna 23, 24 estan provistas con una pluralidad de orificios, de manera que es posible un intercambio de gas y de lfquido entre la zona de circulacion 25 y la zona de distribucion 26.

La figura 3 muestra un estadio intermedio en la fabricacion de un intercambiador de calor de placas segun la invencion. Los bloques de intercambiadores de calor 1a, 1b estan constituidos identicos con el bloque de intercambiadores de calor 1 representado en las figuras 1 y 2.

Los bloques de intercambiadores de calor 1a, 1b se someten en primer lugar con sus cabezas 6a, 6b, 7a, 7b a un ensayo de estanqueidad y a una prueba de resistencia a la presion. Una vez realizada la prueba, se separan todas las superficies de base 8a, 9a, 10a, 11a de las cabezas 6a y 7a del bloque de intercambiadores de calor 1a asf como las superficies de base 8b, 9b de las cabezas 6b, 7b del bloque de intercambiadores de calor 1b. Sobre los dos lados dirigidos entre sf de las cabezas 6a, 6b, 7a, 7b se realiza la separacion, como se representa en la figura 3 por medio de lmeas de trazos 20, inclinada con respecto al eje de las cabezas semicilmdricas 6a, 7a, 6b, 7b. Las superficies de base 8a, 9a del bloque de intercambiadores de calor 1a se cortan perpendicularmente al eje de las cabezas semicilmdricas 6a, 7a.

Los dos bloques de intercambiadores de calor 1a, 1b se sueldan entre sf entonces en su extremo inferior con una chapa 16. La chapa 16 en forma de U se fija en los bloques de intercambiadores de calor 1a, 1b de tal manera que la base de la chapa 16 en forma de U conecta los datos inferiores 5a, 5b de los dos bloques 1a, 1b de tal forma que resulta un plano continuo. En la zona de las cabezas 6a, 6b se conectan los dos bloques de intercambiadores de calor 1a, 1b igualmente con una chapa 27 en forma de U, cuya base se encuentra en el plano del dibujo y se extiende desde el canto superior 21a, 21b de los bloques de intercambiadores de calor 1a, 1b hasta el canto inferior 22a, 22b de las cabezas 6a, 6b, en el que la envolvente semicilmdrica de la cabeza incide sobre el bloque de intercambiadores de calor 1a, 1b.

Las figuras 4 y 5 muestran el intercambiador de calor de placas acabado. Entre las cabezas 6a, 6b y las cabezas 7a, 7b de los dos bloques de intercambiadores de calor 1a, 1b se inserta, respectivamente, una pieza intermedia 17, 18 adaptada en forma de trozo de tarta y se suelda con las cabezas 6a, 6b, 7a, 7b asf como las chapas 16 en forma de U. En las superficies de base 8a, 9a de las cabezas 6a, 7a se sueldan tubenas 12, 13. Ambas tubenas 12, 13 se encuentran sobre el mismo lado del bloque de intercambiadores de calor 1a. La conexion y el otro entubado del intercambiador de calor son posibles de esta manera facilmente.

En el funcionamiento se conduce, por ejemplo, a traves de la tubena 12 un fluido, que circula a la zona de circulacion 25 de la cabeza 6a, separada por la chapa de grna 23, y a traves de la pieza de union 18 en forma de trozo de tarta hasta la zona de circulacion 25 de la cabeza 6b. Las chapas de grna 23 de las dos cabezas 6a, 6b presentan una pluralidad de orificios, a traves de los cuales el fluido llega hasta las zonas de distribucion 26 de circulacion tranquila. En las zonas de distribucion 26 de las cabezas 6a, 6b se distribuye el fluido sobre los pasos correspondientes de intercambio de calor de los bloques de intercambiadores de calor 1a, 1b.

De manera similar, se descarga de nuevo el fluido despues del intercambio de calor sobre las cabezas 7a, 7b con la pieza de union 17 intercalada y la tubena 13. Las cabezas 7a, 7b estan divididas igualmente por una chapa de grna

24 en una zona 26 de circulacion tranquila y una zona de circulacion 25. La zona 26 de circulacion tranquilla sirve en este caso esencialmente para la recogida y confluencia del flujo que sale desde los pasos de intercambio de calor y la zona de circulacion 25 para la descarga del fluido hacia la tubena 13.

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REIVINDICACIONES

1. - Procedimiento para la fabricacion de un intercambiador de calor de placas de varios bloques de intercambiadores de calor, que presentan, respectivamente, una pluralidad de pasos de intercambio de calor, en el que encada bloque de intercambiadores de calor esta colocada una cabeza, que se extiende sobre al menos una parte de un lado del bloque de intercambiadores de calor y que establece una comunicacion de la circulacion entre una parte de los pasos de intercambio de calor, en el que los bloques de intercambiadores de calor (1a, 1b) se disponen adyacentes y distanciados entre sf y las cabezas (6a, 6b; 7a, 7b) de dos bloques de intercambiadores de calor vecinos (1a, 1b) estan provistas en sus lados dirigidos entre sf con orificios y se conectan entre sf de tal manera que resulta una comunicacion de la circulacion entre las dos cabezas (6a, 6b; 7a, 7b) y en el que entre las dos cabezas (6a, 6b; 7a, 7b) esta insertada una pieza de conexion (17, 18), caracterizado por que los bloques de intercambiadores de calor (1a, 1b) se conectan entre sf por medio de un espaciador (16, 27) de tal manera que el lado de la pieza de union (17, 18) dirigido hacia los bloques de intercambiadores de calor (1a, 1b)

- se cubre totalmente por una superficie lateral de un bloque de intercambiadores de calor (1a, 1b) y el espaciador (27), o

- se cubre totalmente por el espaciador (16).
2. - Procedimiento segun la reivindicacion 1, caracterizado por que estan dirigidos entre sf aquellos lados de las cabezas (6a, 6b; 7a, 7b), que estan dispuestos esencialmente perpendiculares al lado (5a, 5b) del bloque de intercambiadores de calor (1a, 1b), sobre el que se extiende la cabeza (6a, 6b; 7a, 7b) respectiva.
3. - Procedimiento segun una de las reivindicaciones 1 o 2, caracterizado por que una de las dos cabezas (6a, 6b; 7a, 7b) se provee con una conexion de fluido (12, 13), disponiendo la conexion de fluido (12, 13) perpendicularmente a aquellos lados (5a, 5b) de los bloques de intercambiadores de calor (1a, 1b), en los que se encuentran los orificios de entrada y de salida de los pasos de intercambio de calor.
4. - Procedimiento segun la reivindicacion 3, caracterizado por que todas las conexiones de fluido (12, 13) del intercambiador de calor de placas se preven sobre el mismo lado.
5. - Procedimiento segun una de las reivindicaciones 1 a 4, caracterizado por que las dos cabezas (6a, 6b; 7a, 7b) se conectan entre sf de tal forma que su seccion transversal no se reduce en el lugar de union (17, 18).
6. - Procedimiento segun una de las reivindicaciones 1 a 5, caracterizado por que las cabezas (6a, 6b; 7a, 7b) estan configuradas semicilmdricas.
7. - Procedimiento segun una de las reivindicaciones 1 a 6, caracterizado por que el espaciador (16, 27) es una chapa (16, 27) o un liston.
8. - Procedimiento segun la reivindicacion 7, caracterizado por que la chapa (16, 27) es en forma de U.
9. - Procedimiento segun la reivindicacion 8, caracterizado por que la chapa en forma de U (16, 27) se fija en los bloques de intercambiadores de calor (1a, 1b) de tal manera que la base de la chapa de forma de U (16, 17) conecta los lados (5a, 5b) de los dos bloques (1a, 1b), sobre los que se extienden las dos cabezas (6a, 6b; 7a, 7b), de manera que resulta un plano continuo.
10. - Procedimiento segun una de las reivindicaciones 1 a 9, caracterizado por que los bloques de intercambiadores de calor (1a, 1b) son ensayados para hermeticidad y/o resistencia a la presion, antes de que sus cabezas (6a, 6b; 7a, 7b) sean unidas entre sf.