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ES2623407T3 - Placa intercambiadora de calor e intercambiador de calor de placas - Google Patents

Placa intercambiadora de calor e intercambiador de calor de placas Download PDF

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ES2623407T3
ES2623407T3 ES07748457.4T ES07748457T ES2623407T3 ES 2623407 T3 ES2623407 T3 ES 2623407T3 ES 07748457 T ES07748457 T ES 07748457T ES 2623407 T3 ES2623407 T3 ES 2623407T3
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ES
Spain
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port
edge
heat exchanger
area
edge portion
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ES07748457.4T
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English (en)
Inventor
Helén GUSTAFSSON
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Alfa Laval Corporate AB
Original Assignee
Alfa Laval Corporate AB
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Publication date
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Abstract

Una placa intercambiadora de calor (3) para intercambiadores de calor de placas (1), que comprende un área de transferencia de calor (15), un área de borde (16), que se extiende alrededor y fuera del área de transferencia de calor (15), y una serie de lumbreras (18) que se extienden a través de la placa intercambiadora de calor y están situadas en el interior y en la proximidad del área de borde (16), en la que dicha lumbrera (18) está definida por un borde de lumbrera (19) y tiene un centro, en la que el borde de lumbrera (19) tiene una primera porción de borde (19') adyacente al área de borde (16) y una segunda porción de borde (19'') adyacente al área de transferencia de calor (15), caracterizada por que la primera porción de borde (19') tiene una ondulación vista desde el centro de la lumbrera (18) y por que la segunda porción de borde (19'') tiene una forma sustancialmente plana vista desde el centro de la lumbrera (18).

Description

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DESCRIPCION
Placa intercambiadora de calor e intercambiador de calor de placas Antecedentes de la invencion y tecnica anterior
La presente invencion se refiere a una placa intercambiadora de calor de acuerdo con el preambulo de la reivindicacion 1. La invencion se refiere tambien a un intercambiador de calor de placas de acuerdo con la reivindicacion 10.
La invencion se refiere a aplicaciones de intercambiador de calor para medios relativamente viscosos, que pueden contener partlculas, fibras u otros componentes diflciles. La invencion puede utilizarse ventajosamente, por ejemplo, en los siguientes campos de aplicacion: destilerlas, fabricas de azucar, industria del papel, industria textil, industria alimentaria, industria farmaceutica, etc. En grandes intercambiadores de calor de placas destinados a medios relativamente viscosos dentro de dichos campos de aplicacion, el tamano del area de flujo de las lumbreras es de importancia determinante para evitar grandes caldas de presion. Se pueden obtener obtenerse puertos de entrada relativamente grandes porque el borde de la lumbrera esta situado cerca de la ranura de la junta. En el area entre la ranura de la junta y el borde de la lumbrera hay una ondulacion que forma una pared hacia la ranura de la junta y que asegura que la junta se mantenga en su sitio en la ranura de la junta. Si se maximiza el tamano de la lumbrera, esta ondulacion se extiende hasta el borde de la lumbrera, de modo que se obtiene una forma ondulada o de ola vista desde el centro de la lumbrera.
En las aplicaciones mencionadas anteriormente, es al mismo tiempo importante evitar que los medios, que pueden contener partlculas, fibras, etc., se unan al borde de la lumbrera. Si el borde de la lumbrera es corrugado, se aumenta el riesgo de que las partlculas o las fibras se adhieran.
Si, para evitar este riesgo, el borde de la lumbrera se proporciona con una forma lisa, el problema de un area de flujo decreciente se origina en su lugar ya que esta area lisa tiene que extenderse hacia dentro y hacia el centro de la lumbrera desde la ondulacion definida anteriormente.
Los documentos DE-3141161 y GB-1035170 se refieren ambos a una placa intercambiadora de calor del tipo inicialmente definido.
El documento GB-A-2107845 divulga una placa intercambiadora de calor para un intercambiador de calor de placas. La placa intercambiadora de calor comprende un area de transferencia de calor y un area de borde que se extiende alrededor y fuera del area de transferencia de calor y una serie de lumbreras que se extienden a traves de la placa intercambiadora de calor y se situan en el interior y en la proximidad del area de borde. Las lumbreras se definen por un borde de la lumbrera y tienen un centro. El borde de la lumbrera tiene una primera porcion de borde, que se orienta hacia el area, y una segunda porcion de borde, orientada hacia el area de transferencia de calor.
El documento DE-69814042 divulga un intercambiador de calor de placas que tiene placas intercambiadoras de calor con lumbreras, que pueden perforarse a diferentes tamanos.
Sumario de la invencion
El objetivo de la invencion es remediar o reducir los problemas mencionados anteriormente. Mas especlficamente, el objetivo es proporcionar una lumbrera que tiene un area de flujo tan grande como sea posible y al mismo tiempo reducir el riesgo de que las partlculas o fibras del medio se fijen al borde de la lumbrera.
Este objetivo se consigue mediante la placa intercambiadora de calor definida inicialmente, que se caracteriza porque la primera porcion de borde de la lumbrera adyacente al area de borde de la placa intercambiadora de calor tiene una ondulacion vista desde el centro de la lumbrera y que el segundo borde de la lumbrera adyacente al area de transferencia de calor de la placa intercambiadora de calor tiene una forma en planta subestacional vista desde el centro de la lumbrera.
Gracias a esta forma plana a lo largo de la segunda porcion de borde, se minimiza el riesgo de que las partlculas y las fibras se fijen en la lumbrera y gracias a la primera porcion de borde ondulada una resistencia suficientemente alta a lo largo del borde exterior de la placa intercambiadora de calor se consigue al mismo tiempo. Al proporcionar el borde superior/exterior de la lumbrera, es decir, la parte de la lumbrera que se orienta hacia fuera hacia el borde exterior de la placa intercambiadora de calor, con una forma ondulada y el borde inferior/interior de la lumbrera, es decir, la parte de la lumbrera orientada hacia el interior hacia el area de transferencia de calor de la placa intercambiadora de calor, con un borde liso o plano, es posible hacer que la lumbrera sea significativamente mas grande y se reduce el riesgo de que partlculas, fibras y similares se unan al borde de la lumbrera.
De acuerdo con una realizacion de la invencion, la ondulacion forma una forma ondulada de la primera porcion de borde. La forma ondulada puede extenderse ventajosamente a lo largo de toda la primera porcion de borde. La
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segunda porcion de borde puede tener ventajosamente una forma plana o sustancialmente plana a lo largo de toda la segunda porcion de borde.
De acuerdo con una realizacion adicional de la invencion, dichas lumbreras estan rodeadas por un area de borde del orificio adyacente al borde de la lumbrera y que tiene una primera porcion de area que se une a la primera porcion de borde y una segunda porcion de area que se une al segundo borde, en la que la primera porcion de area se ondula a traves de dicha ondulacion. Ventajosamente, la segunda porcion de area puede tener una extension sustancialmente plana en la proximidad de la segunda porcion de borde y una ondulacion que esta situada entre la extension plana y el area de transferencia de calor.
De acuerdo con una realizacion adicional de la invencion, dicha lumbrera se rodea por una ranura de junta que se disena para recibir una junta y que esta situada fuera del area del borde del orificio visto desde el centro de la lumbrera. Mediante dichas juntas es posible controlar que espacios intermedios de la placa se tienen que comunicar con el puerto formado por las lumbreras. Ventajosamente, la ranura de la junta se puede delimitar a la lumbrera por las porciones de pared formadas por la ondulacion de la primera porcion de area y la ondulacion de la segunda porcion de area.
Ademas, la ranura de la junta puede tener una primera distancia hasta el borde de la lumbrera a lo largo de la primera porcion de borde y una segunda distancia hasta el borde de la lumbrera a lo largo de la segunda porcion de borde, donde la primera distancia es mas corta que la segunda distancia. La forma y la extension de la ranura de la junta pueden as! adaptarse de tal manera que se optimice la forma y el tamano de la lumbrera.
De acuerdo con una realizacion adicional de la invencion, dicha ondulacion comprende crestas y valles que se proporcionan en un orden alterno y que se extienden en una direccion hacia el centro de la lumbrera.
El objetivo tambien se logra mediante el intercambiador de calor de placas definido inicialmente, que comprende un numero de placas intercambiadoras de calor como se ha definido anteriormente.
Breve descripcion de los dibujos
La invencion se explica a continuacion con mas detalle a traves de una descripcion de diversas realizaciones y con referencia a los dibujos adjuntos al respecto.
La Figura 1 muestra esquematicamente una vista lateral de un intercambiador de calor de placas.
La Figura 2 muestra esquematicamente una vista en planta del intercambiador de calor de placas de la Figura 1. La Figura 3 muestra esquematicamente una placa intercambiadora de calor del intercambiador de calor de placas de la Figura 1.
La Figura 4 muestra la placa intercambiadora de calor de la Figura 3 provista de juntas.
La Figura 5 muestra esquematicamente una lumbrera de la placa intercambiadora de calor de la Figura 3.
La Figura 6 muestra esquematicamente una vista en perspectiva parcialmente en seccion de un canal del del intercambiador de calor de placas a lo largo de la llnea VI-VI de la Figura 5.
La Figura 7 muestra esquematicamente una vista en perspectiva parcialmente en seccion de un canal del del intercambiador de calor de placas a lo largo de la llnea VII-VII de la Figura 5.
La Figura 8 muestra una vista desde el canal del puerto hacia una segunda porcion de borde de las intercambiadoras de calor.
La Figura 9 muestra una vista desde el canal del puerto hacia una primera porcion de borde de las intercambiadoras de calor.
Descripcion detallada de diversas realizaciones de la invencion
Las Figuras 1 y 2 describen un intercambiador de calor de placas 1 que comprende un paquete de placas 2 que tiene placas intercambiadoras de calor 3 que se proporcionan una al lado de la otra. El paquete de placas 2 se dispone entre dos placas de extremo 4 y 5 que pueden formar una placa de marco y una placa de presion, respectivamente. Las placas de extremo 4 y 5 se presionan contra el paquete de placas 2 y entre si por medio de pernos de union 6 que se extienden a traves de las placas de extremo 4 y 5. Los pernos de union 6 comprenden roscas y el paquete de placas 2 se puede comprimir atornillando las tuercas 7 en los pernos de union 6 de una manera conocida per se. En la realizacion divulgada, se indican cuatro pernos de union 6. Se debe tener en cuenta que el numero de pernos de union 6 puede variar y ser diferente en diferentes aplicaciones.
El intercambiador de calor de placas 1 comprende de acuerdo con las realizaciones descritas tambien un primer puerto de entrada 8 y un primer puerto de salida 9 para un primer medio y un segundo puerto de entrada 10 y un segundo puerto de salida 11 para un segundo medio. Los puertos de entrada y salida 8-11 se extienden en las realizaciones descritas a traves de una de las placas de extremo 4 y el paquete de placas 2. Los puertos 8 - 11 se pueden disponer de muchas maneras diferentes y tambien a traves de la segunda placa de extremo 5.
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Cada placa intercambiadora de calor 3 se fabrica en una chapa de metal moldeada por compresion, por ejemplo acero inoxidable, titanio o cualquier otro material que sea adecuado para la aplicacion prevista. Cada placa intercambiadora de calor 3 comprende un area de transferencia de calor 15 y un area de borde 16 que se extiende alrededor y fuera del area de transferencia de calor 15. El area de transferencia de calor 15 se encuentra en la realizacion divulgada situada de forma sustancialmente central en la placa intercambiadora de calor 3, de manera conocida provista de una ondulacion 17 de crestas y valles. La ondulacion 17 se obtiene por moldeo por compresion de la chapa metalica. En la realizacion descrita, la ondulacion 17 se ha indicado meramente esquematicamente como extendiendose oblicuamente sobre el area de transferencia de calor 15. Se debe observar que la ondulacion 17 puede comprender tambien extensiones significativamente mas complicadas de crestas y valles, por ejemplo, a lo largo del patron de espina de pescado conocido per se. Tambien pueden utilizarse placas intercambiadoras de calor 3 que tienen un area de transferencia de calor sustancialmente plana dentro del alcance de la presente invencion.
Cada placa intercambiadora de calor 3 comprende tambien una serie de lumbreras 18, en la realizacion divulgada, cuatro lumbreras 18 que se extienden a traves de la placa intercambiadora de calor 3 y que se situan situados en el interior y en la proximidad del area de borde 16. Cada lumbrera 18 se define por un borde de lumbrera 19, vease la Figura 3, y tiene un centro. Las lumbreras 18 se situan en la proximidad de una esquina respectiva de la placa intercambiadora de calor 3 y son sustancialmente concentricas con los puertos de entrada y salida 8-11 mencionados anteriormente del intercambiador de calor de placas 1.
Las placas intercambiadoras de calor 3 se proporcionan de tal manera en el paquete de placas 2 que los espacios intermedios de la primera placa 21, que comunican con el primer puerto de entrada 8 y el primer puerto de salida 9, y los segundos espacios intermedios de placa 22 que se comunican con el segundo puerto de entrada 10 y el segundo puerto de salida 11, se forman, vease Figuras 1 y 6. Los espacios intermedios de la primera y segunda placas 21 y 22 se proporcionan en un orden alterno en el paquete de placas 2.
Una separation de este tipo de los espacios intermedios 21, 22 de las placas puede conseguirse por medio de una o varias juntas que se extienden en las ranuras de junta 23 que se forman durante el moldeo por compresion de las placas intercambiadoras de calor 3. La ranura de junta 23 de cada placa intercambiadora de calor 3 se extiende, como puede observarse en la Figura 3, alrededor del area de transferencia de calor 15 y alrededor de cada una de las lumbreras 18. En cada placa intercambiadora de calor 3, en las realizaciones descritas, se proporciona una junta 25 antes del montaje del intercambiador de calor de placas 1. La junta 25 se extiende en una parte de la ranura de junta 23 de tal manera que la junta 25 encierra el area de transferencia de calor 15 y dos de las lumbreras 18 y tambien cada una de las dos lumbreras restantes 18. La junta 25 forma as! tres areas separadas que estan delimitadas entre si por medio de la junta 25. Se debe observar que la junta 25 no tiene necesariamente que configurarse como una junta unica, sino que tambien puede consistir en varias juntas diferentes.
Durante el montaje, cada segunda placa intercambiadora de calor 3 puede girar 180°, por ejemplo alrededor de un eje normal central o alrededor de un eje longitudinal central. A continuation, las placas intercambiadoras de calor 3 se comprimen de manera que se obtienen los espacios intermedios deseados de la primera y segunda placas. En el paquete de placas 2, el primer medio puede introducirse a traves del primer puerto de entrada 8, a traves de los espacios intermedios de la primera placa 21 y hacia fuera a traves del primer puerto de salida 9. El segundo medio puede introducirse a traves del segundo puerto de entrada 10, a traves de los espacios intermedios 22 de la segunda placa y hacia fuera a traves del segundo puerto de salida 11. Los dos medios pueden, por ejemplo, transportarse en un flujo de contracorriente, como se indica en las Figuras 2 y 3, o en flujo paralelo en relation entre si.
El borde de lumbrera 19 tiene, veanse Figuras 3 y 5, una primera portion de borde 19', orientada lejos de area de transferencia de calor 15 y hacia el area proxima 16, y una segunda porcion de borde 19", orientada hacia dentro hacia el area de transferencia de calor 15 y lejos del area de borde proxima 16 La primera porcion de borde 19' tiene una ondulacion 29' vista desde el centro de la lumbrera 18, vease Figura 9. La segunda porcion de borde 19'' tiene una forma plana o sustancialmente plana vista desde el centro de la lumbrera 18, vease Figura 8. La ondulacion 29' forma una forma ondulada o sustancialmente ondulada de la porcion de borde 19' vista desde el centro de la lumbrera 18, vease Figura 9 mientras que la forma plana de la segunda porcion de borde 19" forma una llnea sustancialmente recta vista desde el centro de la lumbrera 18. La ondulacion 29' y la forma ondulada se extienden a lo largo de toda la primera porcion de borde 19'.
Cada lumbrera 18 esta rodeada por un area de borde del orificio 13, que se une al borde de lumbrera 19 del puerto. El area de borde del orificio 13 tiene una primera porcion de area 30", que se une a la primera porcion de borde 19', y una segunda porcion de area como se puede ver en la Figura 5, la ondulacion 29' de la primera porcion de borde 19" se extiende hacia fuera desde el centro de la lumbrera 18, y por lo tanto en la primera porcion de area 30'. La primera porcion de area 30' es as! corrugada a traves de la ondulacion 29' mencionada anteriormente de la porcion de borde 19'.
La segunda porcion de area 30" tiene una extension sustancialmente plana 31 que se une al segundo orificio de borde 19". La segunda porcion de area 30" tiene tambien una ondulacion 29" que se situa entre la extension plana 31 y el area de transferencia de calor 15 y mas precisamente entre la extension plana 31 y la ranura de junta 23.
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Tanto la ondulacion 29' como la ondulacion 29" comprenden crestas y valles que se proporcionan en un orden alterno y que se extienden en una direction hacia el centro de la lumbrera 18, es decir, en una direction radial o sustancialmente radial con respecto al centro de la lumbrera 18.
Como se ha indicado anteriormente, dos de las lumbreras 18 estan rodeadas por una parte de la ranura de junta 23 que se disena para recibir una parte de la junta 25. Estas partes de la ranura de junta 23 y la junta 25 se situan fuera del orificio (30'') visto desde el centro de la lumbrera (18). La ranura de junta (23) se limita aqul contra el orificio (18) por porciones de pared formadas por la ondulacion (29') de la primera portion de area (30') y por la ondulacion con respecto a las otras dos lumbreras 18 que tambien estan rodeadas por la ranura de junta 23 y la junta 25, la junta 25 se extiende solamente hasta la parte de la ranura de junta 23 que se une a la primera porcion de area 30'.
La primera porcion de area 30', que comprende simplemente la ondulacion 29', es mas fina que la segunda porcion de area 30'' que comprende tanto la extension plana 31 como la ondulacion 29''. La ranura de junta 23 tiene as! una primera distancia hasta la lumbrera 19 a lo largo de la primera porcion de borde 19' y una segunda distancia hasta el borde de lumbrera 19 a lo largo de la segunda porcion de borde 19. La primera distancia es mas corta que la segunda distancia.
La parte de la ranura de junta 23, que recibe la parte correspondiente de la junta 25 y que esta contigua a la primera porcion de area 30', tiene una distancia hasta la porcion de borde 19' que es igual o sustancialmente igual a la primera distancia. Esto significa que las juntas 25 en los diferentes espacios intermedios 21 y 22 de las placas estaran situadas opuestas entre si a lo largo de la primera porcion de area 30', vease tambien la Figura 7.
La invention no se limita a las realizaciones descritas, sino que puede variarse y modificarse dentro del alcance de las siguientes reivindicaciones.
Se debe observarse que la invencion es aplicable no solo a los intercambiadores de calor de placas que tienen juntas en todos los espacios intermedios 21, 22 de las placas sino tambien a los intercambiadores de calor de placas unidos permanentemente, por ejemplo, intercambiadores de calor de placas soldadas o pegadas, y a los intercambiadores de calor de placas que tienen placas intercambiadoras de calor unidas permanentemente en pares, por ejemplo, par de placas intercambiadoras de calor que se sueldan entre si.
En las realizaciones descritas, las lumbreras 18 tienen una forma cillndrica o sustancialmente circular. Las lumbreras 18 pueden, sin embargo, tener tambien cualquier otra forma regular o irregular adecuada, por ejemplo, una forma ovalada o una forma poligonal, por ejemplo una forma triangular, cuadrada, pentagonal, etc., adecuadamente con esquinas algo redondeadas.

Claims (10)

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    REIVINDICACIONES
    1. Una placa intercambiadora de calor (3) para intercambiadores de calor de placas (1), que comprende un area de transferencia de calor (15),
    un area de borde (16), que se extiende alrededor y fuera del area de transferencia de calor (15), y
    una serie de lumbreras (18) que se extienden a traves de la placa intercambiadora de calor y estan situadas en el
    interior y en la proximidad del area de borde (16),
    en la que dicha lumbrera (18) esta definida por un borde de lumbrera (19) y tiene un centro,
    en la que el borde de lumbrera (19) tiene una primera porcion de borde (19') adyacente al area de borde (16) y una segunda porcion de borde (19'') adyacente al area de transferencia de calor (15),
    caracterizada por que la primera porcion de borde (19') tiene una ondulacion vista desde el centro de la lumbrera (18) y por que la segunda porcion de borde (19'') tiene una forma sustancialmente plana vista desde el centro de la lumbrera (18).
  2. 2. Placa intercambiadora de calor de acuerdo con la reivindicacion 1, caracterizada por que la ondulacion forma una forma ondulada de la primera porcion de borde (19').
  3. 3. Una placa intercambiadora de calor de acuerdo con la reivindicacion 2, caracterizada por que la forma ondulada se extiende a lo largo de toda la primera porcion de borde (19').
  4. 4. Una placa intercambiadora de calor de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizada por que dicha lumbrera (18) esta rodeada por un area de borde del orificio (30), que es contigua al borde de lumbrera (19) y que tiene una primera porcion de area (30') que se une a la primera porcion de borde (19') y una segunda porcion de area (30'') que se une a la segunda porcion de borde (19''), en donde la primera porcion de area (30') es ondulada a traves de dicha ondulacion.
  5. 5. Una placa intercambiadora de calor de acuerdo con la reivindicacion 4, caracterizada por que la segunda porcion de area (30'') tiene una extension sustancialmente plana (31), que se une a la segunda porcion de borde (19'') y una ondulacion (29'') que esta situada entre la extension plana (31) y la area de transferencia de calor (15).
  6. 6. Placa intercambiadora de calor de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 4 y 5, caracterizada por que dicha lumbrera (18) esta rodeada por una ranura de junta (23), que esta disenada para recibir una junta (25) y que esta situada fuera del area de borde del orificio (30) visto desde el centro de la lumbrera (18).
  7. 7. Placa intercambiadora de calor de acuerdo con las reivindicaciones 5 y 6, caracterizada por que la ranura de la junta (23) esta delimitada hacia la lumbrera (18) por porciones de pared que estan formadas por la ondulacion (29') de la primera porcion de area (30') y la ondulacion (29") de la segunda porcion de area (30").
  8. 8. Una placa intercambiadora de calor de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 6 y 7, caracterizada por que la ranura de junta (23) tiene una primera distancia al borde de lumbrera (19) a lo largo de la primera porcion de borde (19') y una segunda distancia al borde de lumbrera (19) a lo largo de la segunda porcion de borde (19"), en donde la primera distancia es mas corta que la segunda distancia.
  9. 9. Una placa intercambiadora de calor de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizada por que dicha ondulacion (29', 29") comprende crestas y valles que se proporcionan en un orden alternativo y que se extienden en una direccion hacia el centro de la lumbrera (18).
  10. 10. Un intercambiador de calor de placas (1) que comprende un numero de placas intercambiadoras de calor (3) de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones anteriores.
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