ES2323232T3 - Intercambiador termico de placas y placa del intercambiador termico. - Google Patents
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Abstract
Un dispositivo intercambiador térmico de placas, que incluye un conjunto de placas (2) formado por un número de placas del intercambiador térmico (1, 1'', 1"), que están dispuestas una junto a otra, de tal modo que se forma un espacio intermedio de placas (3, 4) entre placas adyacentes, formando dichos espacios intermedios de placas primeros conductos (3) para un primer medio y segundos conductos (4) para un segundo medio, que está dispuesto para enfriar el primer medio, en el que los primeros conductos (3) y los segundos conductos (4) están dispuestos uno junto a otro en el conjunto de placas (2) en un orden alternante, en el que los primeros conductos (3) están separados de los segundos conductos (4), y en el que sustancialmente cada placa del intercambiador térmico (1, 1'', 1") tiene al menos dos portillos (16-19) que forman un primer canal de puerto de entrada (6) y un primer canal de puerto de salida (9), que se extiende a través del conjunto de placas (2) a una primera entrada (11) y una primera salida (12), respectivamente, para el primer medio hacia y desde los primeros conductos (3), caracterizado porque la primera salida (12) forma una salida de gas (31), que está dispuesta para permitir la descarga de líquido sustancialmente del primer medio, y una salida de líquido (32) que está dispuesta para permitir la descarga de líquido sustancialmente del primer medio, en el que la salida de líquido (32) está separada de la salida de gas (31) para permitir la descarga separada de dicho líquido y gas.
Description
Intercambiador térmico de placas y placa del
intercambiador térmico.
La presente invención se refiere a un
intercambiador térmico, que incluye un conjunto de placas formado
por un número de placas del intercambiador térmico, que están
dispuestas una junto a otra, de tal modo que se forma un espacio
intermedio de placas entre placas adyacentes, cuyos espacios
intermedios forman los primeros conductos para un primer medio y
los segundos conductos para un segundo medio, que está dispuesto
para enfriar el primer medio, en el que los primeros conductos y
los segundos conductos están dispuestos uno junto al otro, en el
conjunto de las placas en orden alternante, en el que los primeros
conductos están separados de los segundos conductos, y en el que
sustancialmente cada placa del intercambiador térmico tiene al menos
dos portillos que forman un primer canal de puerto de entrada y un
segundo canal de puerto de salida, que se extienden a través del
conjunto de placas hacia una primera entrada y una primera salida,
respectivamente, para el primer medio hacia y desde los primeros
conductos.
La invención también se refiere a una placa del
intercambiador térmico para un intercambiador térmico de placas,
cuya placa del intercambiador térmico incluye un plano de extensión
principal, al menos un primer portillo, que tiene un área de
abertura y está dispuesto para formar una parte de un primer canal
de puerto de entrada en el intercambiador térmico de placas para
una primera entrada para un primer medio, y un segundo portillo,
que tiene un área de abertura y está dispuesto para formar una parte
de un primer canal de puerto de salida en el dispositivo
intercambiador térmico mediante placas para una primera salida para
el primer medio.
En dicho intercambiador térmico de placas, en el
que el primer medio es enfriado por el segundo medio, el líquido se
condensará por el primer medio, que incluirá de este modo una fase
gaseosa y una fase líquida. Es conocido separar estas fases entre
sí en un separador de líquido proporcionado después del
intercambiador térmico de placas propiamente dicho. Dichos
dispositivos, que incluyen un intercambiador térmico y un separador
de líquidos por separado, pueden utilizarse en diversas
aplicaciones, por ejemplo para la deshumidificación del aire
presurizado de los compresores antes de que el aire presurizado se
suministre a las máquinas o herramientas neumáticas. Dichos
dispositivos con un intercambiador térmico por separado y un
separador de líquidos por separado presentan la desventaja de que
requieren un número significativo de componentes y conductos de
conexión. Sin embargo, parece complicado proporcionar una unidad
única para la parte del intercambiador térmico, así como la parte
de separación con un coste aceptable debido a las altas presiones
que dicha unidad ha de soportar. En casos normales, las partes
deben soportar una presión de 8 bares, pero también hay sistemas
neumáticos que funcionan a 13 bares e incluso a presiones
mayores.
mayores.
El documento SE-514 092 divulga
un dispositivo que incluye un número de placas paralelas que están
conectadas unas a otras y dispuestas una junto a otra, de tal modo
que, mediante los portillos de las placas, forman un primer
conducto que está dispuesto para transportar un gas, y al menos un
segundo conducto que está separado de, pero en contacto de
transmisión térmico con, el primer canal y que está dispuesto para
transportar un medio de refrigeración para enfriar el gas. Una
parte del primer conducto forma una parte de separación para
separar el líquido del gas. La parte de separación está formada por
una pluralidad de espacios intermedios de placas entre algunas de
dichas placas dispuestas para que el medio gaseoso que fluye pase
por ambos laterales. En este caso, el intercambiador térmico y el
separador de líquido están construidos de este modo constituyendo
una unidad, pero aún son partes separadas una de la otra en el
dispositivo.
El objeto de la presente invención es
proporcionar una separación eficiente de líquido de un medio
sustancialmente gaseoso y evitar volver a mezclar el líquido con el
medio gaseoso. En particular, el objeto es un intercambiador
térmico de placas que permite dicha separación de tal modo que el
líquido y el gas puedan transportarse fuera del intercambiador
térmico de placas en dos flujos de salida separados.
Este objeto se logra mediante el intercambiador
térmico de placas inicialmente definido, que se caracteriza
porque la primera salida forma una salida de gas, que está
dispuesta para permitir la descarga de gas sustancialmente del
primer medio, y una salida de líquido, que está dispuesta para
permitir la descarga de líquido sustancialmente del primer medio,
en el que dicha salida de líquido está separada de la salida de gas
para permitir la descarga separada de dicho líquido y gas.
Los inventores han descubierto que en un
intercambiador térmico de placas para la refrigeración de un medio
sustancialmente gaseoso que contiene líquido o humedad, se produce
una precipitación de líquido en las placas del intercambiador
térmico. Al diseñar la salida de acuerdo con la invención, es
posible descargar el gas y el líquido en dos flujos de medios
separados. De este modo, es posible obtener dicha separación
eficiente de líquido y gas ya en el intercambiador térmico de
placas de forma que ya no sea necesario el separador de líquido
utilizado de acuerdo con la técnica anterior. La función combinada
de refrigeración y separación puede obtenerse de este modo mediante
un único intercambiador térmico de placas del tipo definido en la
reivindicación 1. Así, el dispositivo resulta muy
compacto.
compacto.
El dispositivo de acuerdo con la invención puede
utilizarse en muchos ámbitos técnicos diferentes, por ejemplo para
secar aire presurizado, en la industria petrolera; para separar
hidrocarburos pesados de hidrocarburos más volátiles como el gas
natural, en la industria azucarera, etc.
De acuerdo con una realización de la invención,
sustancialmente cada uno de los conductos incluye al menos un canal
de líquido, que se extiende por una parte sustancial del primer
conducto en una dirección hacia la salida del líquido, en la que
dicho canal de líquido está dispuesto para transportar líquido del
primer medio a la salida del líquido. Mediante dicho canal de
líquido, es posible de este modo recoger el líquido que se
precipita en los espacios intermedios de las placas formando los
primeros conductos ya antes de que el primer medio alcance la
primera salida. De este modo, el líquido recogido puede
transportarse mediante el canal de líquido a través del primer
conducto sin estar en contacto directo con el gas del primer medio.
De este modo, se reduce el riesgo de que el líquido se vuelva a
mezclar con el gas antes de que el líquido se descargue del
conjunto de las placas.
De acuerdo con una realización adicional de la
invención, fundamentalmente cada placa del intercambiador térmico
incluye un área de transferencia térmica con una ondulación que
incluye resaltes y valles, en la que la ondulación captará el
líquido del segundo medio. Mediante estos resaltes y valles, se
obtiene así una pluralidad de redirecciones del primer medio cuando
se transporta de la primera entrada a la primera salida, y al mismo
tiempo se enfría mediante dicha área de transferencia térmica.
Estas redirecciones del flujo contribuyen a la precipitación de
líquido en los resaltes y valles. Favorablemente, la ondulación de
dichos resaltes y valles de una de las dos placas del
intercambiador térmico que limitan cada primer conducto pueden
extenderse en una dirección hacia dicho canal de líquido y
transportar de este modo el líquido captado al canal de líquido.
De acuerdo con una realización adicional de la
invención, la ondulación de al menos una de las dos placas del
intercambiador térmico que limitan cada primer conducto incluye un
resalte transversal que se proyecta en el primer conducto en la
cercanía de la primera salida de tal modo que se evita que el
líquido del primer medio alcance la salida de gas. El líquido o la
humedad en el primer medio se precipitarán en este resalte
transversal ya que el primer medio se redirige cuando pasa el
resalte.
De acuerdo con una realización adicional de la
invención, dicho canal de líquido está formado por la disposición
de al menos una de las dos placas del intercambiador térmico que
delimita cada primer conducto. Dicha disposición puede obtenerse de
manera fácil cuando se presiona la placa del intercambiador térmico.
El canal de líquido puede extenderse a través de o junto a dicha
ondulación como una depresión longitudinal vista desde el espacio
intermedio de placas en cuestión. Favorablemente, dicho canal de
líquido puede extenderse inmediatamente dentro de al menos un borde
exterior del primer conducto.
De acuerdo con una realización adicional de la
invención, el dispositivo está dispuesto para permitir que el gas
del primer medio fluya en una primera dirección de flujo principal
desde el primer canal de puerto de entrada al primer canal del
puerto de salida. Favorablemente, dicho resalte transversal puede
extenderse transversalmente en la dirección del primer flujo.
De acuerdo con una realización adicional de la
invención, la salida de líquido puede conectarse a un conducto de
descarga de líquido que se extiende desde el conjunto de placas.
Además, la salida de gas puede conectarse a un conducto de descarga
de gas que se extiende desde el conjunto de placas.
De acuerdo con una realización adicional de la
invención, durante un uso normal el conjunto de placas tiene un
extremo superior y un extremo inferior, que está localizado bajo el
extremo superior con respecto a la dirección de la gravedad, en el
que el primer canal de puerto de entrada está localizado en la
cercanía del extremo superior y el primer canal del puerto de
salida está localizado en la cercanía del extremo inferior. El
líquido que se precipita desde el primer medio en los primeros
conductos será transportado de este modo mediante la gravedad al
miembro de descarga de líquido mediante el canal de líquido. La
salida de gas puede tener una abertura de salida con un punto
central que durante el uso normal está situado en un nivel más alto
que el punto central de una abertura de salida de la salida del
líquido con respecto a la dirección de la gravedad. La abertura de
salida de la salida del gas es favorablemente mayor que la abertura
de la salida de la salida del líquido.
De acuerdo con una realización adicional de la
invención, al menos una de las dos placas del intercambiador
térmico, que delimita cada primer conducto, está formada de tal modo
que la transición entre el primer conducto y el primer canal del
puerto de salida forma una estrangulación en el primer medio que
fluye fuera del canal de puerto. De este modo, se obtiene un
incremento de la velocidad en la transición entre el primer conducto
y el canal del puerto. De este modo, las gotitas de líquido que
hayan podido quedar se acelerarán y no tenderán menos a cambiar de
dirección, es decir, a ser transportadas fuera junto con el gas a
través de la salida del gas. Asimismo, dicho estrangulamiento crea
una zona de recirculación en la cercanía del estrangulamiento en el
canal del puerto adecuado. En dicha zona de recirculación existe un
gas relativamente fijo, que atrae las gotitas de líquido que pueden
caer hacia la salida de líquido. Dicho estrangulamiento puede estar
formado, por ejemplo, por un área limítrofe alrededor de al menos
la salida de gas y hacia dentro hacia el plano central del espacio
intermedio de las placas. Dicha área limítrofe puede obtenerse de
manera fácil cuando se presiona la placa del intercambiador
térmico.
De acuerdo con una realización adicional de la
invención, cada placa del intercambiador térmico tiene dos
portillos adicionales que forman un segundo canal de puerto de
entrada y un segundo canal de puerto de salida que se extienden a
través del conjunto de placas y que forman una segunda entrada y una
segunda salida, respectivamente, para el segundo medio hacia y
desde los conductos de entrada.
De acuerdo con una realización adicional de la
invención, la salida de líquido está situada en la cercanía de la
salida de gas. De este modo, la salida de líquido puede
suministrarse en una parte de la primera salida mientras que la
salida de gas se proporciona en otra parte de la primera salida. La
primera salida puede formar o constituir una prolongación de un
portillo o una abertura en sustancialmente cada placa del
intercambiador térmico, en la que esta abertura está dividida en
una parte superior para la descarga de gas y una parte inferior
para la descarga de líquido. La salida de líquido puede incluir o
estar conectada a un conducto de líquido que se extiende desde la
parte inferior, y la salida de gas puede incluir o estar conectada a
un conducto de gas que se extiende desde la parte superior. Ha de
tenerse en cuenta que el gas y el líquido pueden estratificarse en
el canal del puerto para la primera salida, lo que significa que la
invención puede llevarse a cabo sin ningún miembro de división
física entre la salida de líquido y la salida de gas. Es suficiente
que la corriente de gas y la corriente de líquido, cuando hayan
salido del dispositivo propiamente dicho, sean captadas por
miembros separados como un conducto de gas separado y un conducto de
líquido separado, respectivamente. La primera salida puede incluir
también o estar formada por dos portillos separados o aberturas a
través de sustancialmente cada placa del intercambiador térmico, en
la que dicha abertura forma la salida de líquido, que incluye o
está conectada a un conducto de líquido, y la segunda abertura forma
la salida de gas, que incluye o está conectada a un conducto de
gas.
De acuerdo con una realización adicional de la
invención, la primera salida incluye al menos una placa adicional
del intercambiador térmico, que se suministra en el conjunto de
placas para formar un espacio intermedio adicional entre placas
dispuesto para transportar dicho gas desde el primer canal del
puerto de salida hasta la salida del gas. Mediante dicha placa
adicional, dicho gas puede transportarse hacia fuera de manera fácil
a través de la salida de líquido, y puede mejorarse así la
separación de líquido y gas. Favorablemente, dicha placa del
intercambiador térmico adicional se proporciona en el conjunto de
placas de modo que forme parte del conjunto de placas.
De acuerdo con una realización adicional de la
invención, la primera salida incluye una pluralidad de placas
adicionales del intercambiador térmico, que se suministran una junto
a otra y en el conjunto de placas para formar espacios intermedios
adicionales entre placas, en los que al menos uno de cada dos de
dichos espacios intermedios adicionales de la placa están
dispuestos para transportar dicho gas desde el primer canal de
puerto de salida a la salida del gas. De ese modo, es posible
mejorar la separación. Favorablemente, dichas placas del
intercambiador térmico adicionales se proporcionan en el conjunto
de placas de modo que formen parte del conjunto de placas.
Asimismo, uno de cada dos de dichos espacios intermedios adicionales
de las placas puede disponerse para formar una parte de la primera
entrada y transportar el primer medio al primer canal del puerto de
entrada en contacto de intercambio térmico con dicho gas.
El objeto también se logra mediante la placa del
intercambiador térmico inicialmente definida que se caracteriza
porque el área de abertura del segundo portillo es sustancialmente
mayor que el área de abertura del primer portillo, y porque el
segundo portillo está dispuesto para permitir la descarga del primer
medio a una salida de gas, que está dispuesta para permitir la
descarga de un líquido sustancialmente del primer medio, en el que
la salida del líquido está separada de la salida de gas para
permitir la descarga separada de dicho líquido y gas. De ese modo,
es posible la separación de un flujo de gas y un flujo de líquido de
un intercambiador térmico formado por dichas placas.
En las reivindicaciones dependientes 25 a 30 se
definen realizaciones favorables de la placa del intercambiador
térmico.
A continuación se explicará más detenidamente la
presente invención mediante la descripción de varias realizaciones
divulgadas a modo de ejemplo y con referencia a los dibujos
adjuntos.
La figura 1 divulga esquemáticamente una vista
lateral de un intercambiador térmico de placas de acuerdo con una
primera realización de la invención.
La figura 2 divulga de forma esquemática otra
vista lateral del intercambiador térmico de placas en la figura
1.
La figura 3 divulga una vista seccional a lo
largo de la línea III-III en la figura 2.
La figura 4 divulga una vista secciona similar a
la de la figura 3 de un intercambiador térmico de placas de acuerdo
con una segunda realización de la invención.
La figura 5 divulga de manera esquemática una
primera placa del intercambiador térmico del intercambiador térmico
de placas de la figura 1.
La figura 6 divulga de manera esquemática una
segunda placa del intercambiador térmico del intercambiador térmico
de placas de la figura 1.
\newpage
La figura 7 divulga esquemáticamente una primera
placa del intercambiador térmico de un intercambiador térmico de
placas de acuerdo con una tercera realización de la invención.
La figura 8 divulga de manera esquemática una
segunda placa del intercambiador térmico del intercambiador térmico
de placas de acuerdo con la tercera realización.
La figura 9 divulga de manera esquemática una
primera vista seccional a través de un intercambiador térmico de
placas de acuerdo con la cuarta realización de la invención.
La figura 10 divulga de manera esquemática una
segunda vista seccional a través del intercambiador térmico de
placas en la figura 9.
La figura 11 divulga de manera esquemática una
primera vista seccional a través de un intercambiador térmico de
placas de acuerdo con la quinta realización de la invención.
La figura 12 divulga de manera esquemática una
segunda vista seccional a través del intercambiador térmico de
placas en la figura 11.
Las figuras 1 a 3 divulgan un intercambiador
térmico de placas de acuerdo con la primera realización de la
invención. El intercambiador térmico de placas incluye un número de
placas del intercambiador térmico 1, que forman un conjunto de
placas 2 y que incluye cada una un plano de extensión principal,
véase la figura 3.
Las placas del intercambiador térmico 1 se
presionan hasta alcanzar tal forma que cuando se suministran una
junta a otra en dicho conjunto de placas 2, se forma un espacio
intermedio de placas entre cada par de placas 1. Los espacios
intermedios de placas, que también pueden estar formados completa o
parcialmente por miembros a distancia, por ejemplo juntas,
proporcionados entre las placas, están dispuestos para formar
primeros conductos 3 para un primer medio y segundos conductos 4
para un segundo medio. Los primeros conductos 3 están separados de
los segundos conductos 4. Asimismo, los primeros conductos y los
segundos conductos 4 están dispuestos uno junto al otro en orden
alternante, es decir, cada primer conducto 3 está rodeado
sustancialmente por dos segundos conductos 4.
El conjunto de placas 2 incluye en la
realización divulgada placas del intercambiador térmico 1, que están
permanentemente conectadas unas a otras mediante soldadura fuerte u
otro procedimiento similar, en el que todas las placas del
intercambiador térmico 1 son sustancialmente idénticas excepto una
de las placas finales, que en la realización divulgada carece de
portillos. Sin embargo, ha de tenerse en cuenta que la invención no
se limita a una soldadura fuerte o a conjuntos de placas montadas
permanentemente de cualquier otra forma 2, sino que también es
aplicable a conjuntos de placas unidos mediante dos placas finales y
pernos de tensión que se extienden a través de las placas
finales.
Asimismo, el conjunto de placas 2 incluye cuatro
canales de puerto 6, 7, 8 y 9. Cada canal de puerto
6-9 se extiende a través de todas las placas 1,
excepto por dicha placa final. Dos de los canales del puerto 6 y 7
se comunican con los primeros conductos 3, véase la figura 3, en los
que el canal del puerto 6 forma un primer canal de puerto de
entrada 6 y se extiende a una primera entrada 11 para el primer
medio, y el canal del puerto 7 forma un primer canal del puerto de
salida 7 y se extiende a una primera salida 12 para el primer
medio. Los otros dos canales del puerto 8 y 9 se comunican con los
segundos conductos 4, en los que el canal del puerto 8 forma un
segundo canal del puerto de entrada 8 y se extiende a una segunda
entrada 13 para el segundo medio, y el canal del puerto 9 forma un
segundo canal del puerto de entrada 9 y se extiende a una segunda
salida 14 para el segundo medio. Ha de tenerse en cuenta que el
intercambiador térmico de placas de acuerdo con la invención
también puede ser de un tipo que tiene otro número de canales de
puerto, por ejemplo, dos o seis canales de puerto y/o otro número
de conductos para varios medios.
Cada canal de puerto 6-9 está
formado por una abertura o un portillo 16-19 en cada
placa del intercambiador térmico 1 en el conjunto de placas 2,
excepto para dicha placa final, véanse las figuras 5 y 6. Los
portillos 16, 18 y 19, que forman los canales de puerto 6, 8, 9 se
ven de forma circular en la primera realización en la dirección de
los canales de puerto 6, 8, 9. Cada canal de puerto 6, 8, 9 está
conectado a un respectivo tubo del conducto 21, 22, 23 que se
extiende desde el conjunto de placas 2 para el suministro y
eliminación del medio, respectivamente. En particular, el tubo 21 y
el canal de puerto 6 permiten la alimentación y transporte del
primer medio a los primeros conductos 3. El tubo 22 y el canal de
puerto 8 permiten la alimentación y transporte del segundo medio a
los segundos conductos 4, y el tubo 23 y el canal de puerto 9
permiten la descarga y transporte del segundo medio de los segundos
conductos 4.
El conjunto de placas 2 tiene, durante un uso
normal, un extremo superior y un extremo inferior situado bajo el
extremo superior con respecto a la dirección de la gravedad, en el
que la primera entrada 11 está localizada en la cercanía del
extremo superior y la primera salida 12 está situada en la cercanía
del extremo inferior. La segunda entrada 13 está en las
realizaciones divulgadas, que operan de acuerdo con el principio de
contracorriente, localizada en el extremo inferior mientras que la
segunda salida 14 está situada en el extremo superior. Ha de
tenerse en cuenta que el intercambiador térmico de placas también
puede estar diseñado para operar de acuerdo con el principio de
flujo paralelo.
En las realizaciones divulgadas, el
intercambiador térmico de placas está dispuesto para permitir la
refrigeración del primer medio en los primeros conductos 3 mediante
el segundo medio en los segundos conductos 4. El primer medio puede
ser, como se mencionó inicialmente, por ejemplo aire presurizado que
ha de enfriarse o secarse antes de suministrarse al equipo donde
vaya a utilizarse. El primer medio incluye, de este modo, un medio
gaseoso o un gas, y un medio líquido o un líquido o humedad. Debido
a la refrigeración del primer medio, el líquido o la humedad se
precipitarán o condensarán en el primer medio debido a principios
físicos conocidos. Sustancialmente, cada placa del intercambiador
térmico 1, 1', 1'', véanse las figuras 5 y 6, incluye un área de
transferencia térmica con una ondulación que incluye resaltes y
valles.
En las realizaciones divulgadas, se utilizan dos
placas del intercambiador térmico 1 diferentes en el conjunto de
placas 2. La figura 5 divulga una primera placa del intercambiador
térmico 1', en la que la ondulación 26 de resaltes y valles se
inclina y extiende de forma oblicua y ascendente en una primera
dirección a. La figura 6 divulga una segunda placa del
intercambiador térmico 1'', en la que la ondulación de resaltes y
valles se inclina y extiende de forma oblicua y ascendente en una
segunda dirección b. El flujo del primer medio fluye en una
dirección de flujo principal c de forma oblicua y descendente desde
la primera entrada 11 a la primera salida 12. Una ondulación 26 de
resaltes y valles contribuye a redirigir el flujo del primer medio
un gran número de veces cuando fluye desde la primera entrada 11 a
la primera salida 12, y de ese modo, la ondulación 26 captará
líquido del primer medio.
El canal de puerto 7, que forma la primera
salida 12 para el primer medio incluye o forma una salida de gas
31, que está dispuesta para permitir la descarga de gas
sustancialmente del primer medio, y una salida de líquido 32, que
está dispuesta para permitir la descarga de líquido sustancialmente
del primer medio. La salida de líquido 32 se proporciona en o en la
cercanía de la salida de gas 31. En la primera realización, la
primera salida 12 está formada por un único portillo 17 en cada
placa del intercambiador térmico 1 excepto en dicha placa final, en
la que este portillo 17 tiene un área de abertura mayor que los
portillos 16, 17, 18, 19, que forman los otros canales de puerto 6,
8, 9. Asimismo, el portillo 17 tiene una altura total que es
sustancialmente más larga que su ancho total, que aparece en las
figuras 5, 6 y las figuras 7, 8. Sin embargo, el canal de puerto 7
está dividido mediante una pieza divisoria 33, que se extiende en el
canal de puerto 7 desde dicha placa final de modo que se forman la
salida de gas superior 31 y la salida de gas inferior 32. De este
modo, la salida de gas 31 estará separada de la salida de líquido
32.
Como aparece en la figura 5, la salida de gas 31
tiene una abertura de salida que es mayor que la abertura de salida
de la salida de líquido 32. Asimismo, la abertura de salida de la
abertura del gas 31 tiene un punto central que durante el uso
normal se sitúa a un nivel mayor que un punto central de la abertura
de salida de la salida de líquido 32 con respecto a la gravedad. La
figura 3 divulga, con líneas continuas, una pieza divisoria 33 que
se extiende durante una corta distancia en el canal de puerto 7. Sin
embargo, con líneas discontinuas se muestra que la pieza divisoria
puede extenderse sustancialmente a través de toda la longitud del
canal de puerto 7. La pieza divisoria 33 puede incluir o estar
formada por una simple lámina que puede tener una forma curvada de
cualquier modo, siendo convexa vista desde la salida de gas 31,
véase la figura 5, en la que el posible líquido que se precipita en
la pieza divisoria 33 puede fluir hacia fuera y hacia abajo desde
la salida de gas 31.
La salida de gas 31 incluye o puede conectarse a
un conducto de descarga de gas 35 que se extiende desde el conjunto
de placas 2 para la descarga y transporte sustancialmente de gas del
primer medio. La salida de líquido 32 incluye o puede conectarse a
un conducto de descarga de líquido separado 36, que también se
extiende desde el conjunto de placas 2 y está separado del conducto
de descarga de gas para la descarga y transporte separados
sustancialmente de líquido del primer medio. De este modo, el
líquido recogido puede transportarse de forma conveniente a, por
ejemplo, un tanque de recogida separado o salida de vertidos. El
gas del conducto de descarga de gas 25 puede estar tan seco que no
sea necesario un separador de líquido adicional.
La figura 4 divulga un intercambiador térmico de
placas de acuerdo con una segunda realización, que difiere de la
primera realización en la que el canal de puerto 7 únicamente tiene
un área de abertura mayor y una relación altura/ancho más larga que
el resto de los canales de puerto, en particular que el canal de
puerto 6 pero también, que los canales de puerto 8 y 8. Asimismo,
en la segunda realización falta cualquier división del canal de
puerto 7, pero esta realización está construida sobre la base de que
el primer medio será estratificado en el canal de puerto 7 de modo
que se forma un flujo de gas superior separado y un flujo de líquido
separado en la parte inferior del canal de puerto. Los dos flujos
separados son transportados a una salida de gas 31 con un conducto
de descarga de gas 35 y a una salida de líquido con un conducto de
descarga de líquido de conexión, respectivamente. Ha de tenerse en
cuenta que la salida de gas 31 y la salida de líquido 32 con los
conductos de conexión 35 y 36 en la segunda realización divulgada se
localizan completamente fuera del conjunto de placas 2 propiamente
dicho.
Como se indica en las figuras 5 y 6, cada primer
conducto 3 incluye en las realizaciones divulgadas dos canales de
líquido 41, 42 que se extienden por una parte sustancial del primer
conducto 3 en dirección hacia la primera salida 12 y de forma más
precisa, hacia la salida de líquido 32. De este modo, los canales de
líquido 41, 42 están dispuestos para transportar el líquido del
primer medio a la salida de líquido 32. Los canales de líquido 41,
42 pueden formarse favorablemente por una formación de al menos una
de las dos placas del intercambiador térmico 1' y 1'' que delimita
cada primer conducto 3. En las realizaciones divulgadas, la
ondulación 26 de resaltes y valles de la placa del intercambiador
térmico 1' se extiende en la dirección a hacia el canal de líquido
42 formado en la placa del intercambiador térmico 1', mientras la
ondulación 26 de resaltes y valles de la placa del intercambiador
térmico 1'' se extiende en la dirección b hacia el canal de líquido
41 formado en la placa del intercambiador térmico 1'. La ondulación
26 en cada una de las placas 1' y 1'' transporta de este modo el
líquido captado a un canal de líquido 42 y 41, respectivamente. Sin
embargo, ha de tenerse en cuenta que la ondulación 26 de resaltes y
valles de la placa del intercambiador térmico 1' también puede
extenderse hacia el canal de líquido 41 en esta placa 1' y que la
ondulación 26 de resaltes y valles de la placa del intercambiador
térmico 1'' puede extenderse en la dirección b hacia el canal de
líquido 42 en esta placa 1''.
En las realizaciones divulgadas, los canales de
líquido 41, 42 se extienden inmediatamente dentro del borde lateral
exterior del primer conducto 3. Sin embargo, los canales de líquido
41, 42 o un canal de líquido 41, 42 pueden tener otra posición en
la placa del intercambiador térmico 1', 1'', por ejemplo a lo largo
de una línea central sustancialmente vertical, en la que los
resaltes y valles de la ondulación 26 pueden formar un modelo
indicador de una forma conocida per se.
Asimismo, cada placa del intercambiador térmico
1' y 1'', que limita cada primer conducto 3, incluye un resalte
transversal 44 que se proyecta en el primer conducto 3 en la
cercanía de la primera salida 12 y más concretamente justo sobre la
salida de gas 31. Dicho resalte 44 redirigirá el flujo del primer
medio antes de que alcance la primera salida 12, en la que se evita
que el líquido del primer medio alcance la salida de gas 31. El
resalte transversal 44 se extiende sustancialmente de forma
transversal a la primera dirección del flujo c.
Además, en las realizaciones divulgadas, las
placas del intercambiador térmico 1' y 1'', que delimitan
sustancialmente cada conducto 3, están formadas de tal modo que la
transición entre el primer conducto 3 y el canal de puerto 7 de la
primera salida 12 forma un estrangulamiento del primer medio que
fluye fuera del canal de puerto 7. El estrangulamiento se forma por
un área limítrofe 46 que se extiende alrededor de al menos la
primera salida 12, o más concretamente alrededor de cada portillo
17, y hacia dentro hacia un plano central del espacio intermedio
entre placas que forman el primer conducto 3.
Las figuras 7 y 8 divulgan dos placas del
intercambiador térmico 1', 1'' de acuerdo con una tercera
realización. De acuerdo con esta realización, uno de los portillos
está dividido en dos portillos separados 51, 52. Estos dos
portillos 51, 52 están incluidos en o se corresponden con el
portillo 17 en la primera realización. En la segunda realización,
los portillos 51 de sustancialmente todas las placas del
intercambiador térmico 1', 1'' forman la salida de gas 31, y los
portillos 52 de sustancialmente todas las placas del intercambiador
térmico 1', 1'' forman la salida de líquido 32. Como aparecen en
las figuras 7 y 8, el área limítrofe 42 que forma el
estrangulamiento mencionado anteriormente se proporciona únicamente
alrededor de los portillos 51 que forman la salida de gas 31.
Las figuras 9 y 10 divulgan una cuarta
realización del intercambiador térmico de placas. Ha de tenerse en
cuenta que a los elementos que tienen sustancialmente la misma
función se les ha dado el mismo nombre y se les ha proporcionado
los mismos signos de referencia en todas las realizaciones
divulgadas. Esta cuarta realización difiere de las primeras
realizaciones en que se proporcionan placas del intercambiador
térmico adicionales 1 a, unas junto a otras, y forman un conjunto
de placas adicional 2a. Este conjunto de placas adicional 2a se
proporciona además del conjunto de placas 2, como se divulga en las
primeras realizaciones. Las placas del intercambiador térmico
adicional 1 a tienen sustancialmente las mismas dimensiones que las
placas del intercambiador térmico 1 de tal modo que los dos
conjuntos de placas 2 y 2a juntos pueden formar un único conjunto
común de placas 2, 2a. Las placas del intercambiador térmico
adicionales 1 a se suministran de tal modo que se forman espacios
intermedios adicionales entre placas 3a, 3b entre las placas 1 a.
Los dos conjuntos de placas 2, 2a están separados entre sí por una
placa de separación 1b, que tiene únicamente dos portillos en lugar
de los cuatro portillos de básicamente todas las placas 1, 1a.
El objetivo de los espacios intermedios
adicionales entre placas 3a, 3b en la cuarta realización es
transportar el primer medio. Los espacios intermedios entre placas
3a, que básicamente constan de uno de cada dos espacios intermedios
adicionales entre placas 3a, 3b, forman una parte de la primera
entrada 11. De este modo, el primer medio es transportado mediante
el tubo del conducto 21 a través de los espacios intermedios entre
placas 3a al primer canal de puerto de entrada 6. Los espacios
intermedios entre placas 3b, que básicamente constan de uno de cada
dos espacios intermedios adicionales entre placas 3a, 3b forman una
parte de la primera salida 12. De este modo, la parte gaseosa del
primer medio es transportada desde el primer canal del puerto de
salida 7, mediante un canal de puerto correspondiente 7a del
conjunto de placas 2a a través de los espacios intermedios 3b a la
salida de gas 31 y el conducto de descarga de gas 35.
El canal de puerto correspondiente 7a tiene el
mismo tamaño y la misma forma que el primer canal de puerto de
salida 7. Asimismo, el canal de puerto correspondiente 7a tiene la
misma posición que el primer canal de puerto de salida 7 con
respecto al plano de extensión p. La parte líquida del primer medio
es transportada desde el primer canal de puerto de salida 7
básicamente de forma directa a través del canal de puerto
correspondiente 7a a la salida de líquido 32 y el conducto de
descarga de líquido 36. De este modo, el primer medio será
transportado en los espacios intermedios entre placas 3a en
contacto de intercambio térmico con el primer medio en los espacios
intermedios 3b entre placas. Esto significa que el primer medio, que
es transportado al intercambiador térmico de placas, puede
preenfriarse al mismo tiempo que la parte gaseosa del primer medio
puede calentarse antes de que el gas salga del intercambiador
térmico de placas. Como aparece en la figura 10, el primer medio
de entrada es transportado básicamente en flujo paralelo con el
primer medio gaseoso de salida en el conjunto de placas 2a.
Las figuras 11 y 12 divulgan una quinta
realización, que difiere en un aspecto funcional de la cuarta
realización en que el primer medio de entrada es transportado
básicamente a contracorriente del primer medio gaseoso de salida en
el conjunto de placas 2a. Con el fin de obtener dicha función de
contracorriente, el primer medio preenfriado y de entrada es
transportado desde el conjunto de placas 2a mediante un canal de
bypass 61 al conjunto de placas 2 para su refrigeración mediante el
segundo medio.
De este modo, el primer medio es transportado
mediante el tubo del conducto 21 en el conjunto de placas 2a y a
través de los espacios intermedios entre placas 3a al canal de
bypass 61. Desde el canal de bypass 61, el primer medio preenfriado
es transportado al primer canal de puerto de entrada 6 a través de
los primeros conductos 3 al primer canal de puerto de salida 7.
Desde el primer canal de puerto de salida 7, la parte gaseosa del
primer medio está del mismo modo que en la cuarta realización
transportada mediante un canal de puerto correspondiente 7a del
conjunto de placas 2a a través de los espacios intermedios entre
placas 3b a la salida de gas 31 y el conducto de descarga de gas
35. La parte líquida del primer medio es transportada desde el
primer canal de puerto de salida 7 básicamente de forma directa a
través del correspondiente canal de puerto 7a a la salida de
líquido 32 y el conducto de descarga de
líquido 36.
líquido 36.
La invención no está limitada a las
realizaciones presentadas sino que puede variarse y modificarse
dentro del alcance de las siguientes reivindicaciones.
Claims (30)
1. Un dispositivo intercambiador térmico de
placas, que incluye un conjunto de placas (2) formado por un número
de placas del intercambiador térmico (1, 1', 1''), que están
dispuestas una junto a otra, de tal modo que se forma un espacio
intermedio de placas (3, 4) entre placas adyacentes, formando dichos
espacios intermedios de placas primeros conductos (3) para un
primer medio y segundos conductos (4) para un segundo medio, que
está dispuesto para enfriar el primer medio, en el que los primeros
conductos (3) y los segundos conductos (4) están dispuestos uno
junto a otro en el conjunto de placas (2) en un orden alternante, en
el que los primeros conductos (3) están separados de los segundos
conductos (4), y en el que sustancialmente cada placa del
intercambiador térmico (1, 1', 1'') tiene al menos dos portillos
(16-19) que forman un primer canal de puerto de
entrada (6) y un primer canal de puerto de salida (9), que se
extiende a través del conjunto de placas (2) a una primera entrada
(11) y una primera salida (12), respectivamente, para el primer
medio hacia y desde los primeros conductos (3),
caracterizado porque la primera salida (12) forma una salida
de gas (31), que está dispuesta para permitir la descarga de
líquido sustancialmente del primer medio, y una salida de líquido
(32) que está dispuesta para permitir la descarga de líquido
sustancialmente del primer medio, en el que la salida de líquido
(32) está separada de la salida de gas (31) para permitir la
descarga separada de dicho líquido y gas.
2. Un dispositivo de acuerdo con la
reivindicación 1 caracterizado porque sustancialmente cada
uno de los conductos incluye al menos un canal de líquido (41, 42),
que se extiende por una parte sustancial del primer conducto (3) en
una dirección hacia la salida del líquido (32), en el que dicho
canal de líquido (41, 42) está dispuesto para transportar líquido
del primer medio a la salida del líquido (32).
3. Un dispositivo de acuerdo con la
reivindicación 2 caracterizado porque sustancialmente cada
placa del intercambiador térmico (1, 1', 1'') incluye un área de
transferencia térmica con una ondulación (26) que incluye resaltes
y valles, en el que la ondulación (26) captará líquido del primer
medio.
4. Un dispositivo de acuerdo con la
reivindicación 3 caracterizado porque la ondulación (26) de
dichos resaltes y valles de una de las dos placas del
intercambiador térmico (1, 1', 1''), que limita cada primer conducto
(3), se extiende en una dirección (a, b) hacia dicho canal de
líquido (41, 42) y transporta así el líquido captado al canal de
líquido
(41, 42).
(41, 42).
5. Un dispositivo de acuerdo con una cualquiera
de las reivindicaciones 3 y 4, caracterizado porque la
ondulación (26) de al menos una de las dos placas del
intercambiador térmico (1, 1', 1''), que limita cada primer conducto
(3), incluye un resalte transversal (44) que se proyecta en el
primer conducto (3) en la cercanía de la primera salida (12) de tal
modo que se evita que el líquido del primer medio alcance la salida
de gas (31).
6. Un dispositivo de acuerdo con una cualquiera
de las reivindicaciones 2 a 5, caracterizado porque dicho
canal de líquido (41, 42) está formado por una disposición de al
menos una de las dos placas del intercambiador térmico
(1, 1', 1'') que delimita cada primer conducto (3).
(1, 1', 1'') que delimita cada primer conducto (3).
7. Un dispositivo de acuerdo con cualquiera de
las reivindicaciones 2 a 6, caracterizado porque dicho canal
de líquido (41, 42) se extiende inmediatamente dentro de un borde
exterior del primer conducto (3).
8. Un dispositivo de acuerdo con cualquiera de
las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque el
dispositivo está dispuesto para permitir que el gas del primer
medio fluya en una primera dirección (c) de flujo principal desde
el primer canal de puerto de entrada (6) al primer canal del puerto
de salida (7).
9. Un dispositivo de acuerdo con las
reivindicaciones 5 y 8, caracterizado porque dicho resalte
transversal (44) se extiende sustancialmente de forma transversal
en la dirección (c) del primer flujo.
10. Un dispositivo de acuerdo con una cualquiera
de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque la
salida de líquido (32) puede conectarse a un conducto de descarga de
líquido (36) que se extiende desde el conjunto de
placas (2).
placas (2).
11. Un dispositivo de acuerdo con una cualquiera
de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque la
salida de gas (31) puede conectarse a un conducto de descarga de gas
(35) que se extiende desde el conjunto de placas (2).
12. Un dispositivo de acuerdo con una cualquiera
de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque,
durante el uso normal, el conjunto de placas (2) tiene un extremo
superior y un extremo inferior que está localizado bajo el extremo
superior con respecto a la dirección de la gravedad, en el que el
primer canal del puerto de entrada (6) está localizado en la
cercanía del extremo superior y el primer canal del puerto de
salida (7) está localizado en la cercanía del extremo inferior.
13. Un dispositivo de acuerdo con la
reivindicación 12, caracterizado porque la salida de gas (31)
tiene una abertura de salida con un punto central que, durante el
uso normal, está situado en un nivel más alto que el punto central
de una abertura de salida de la salida del líquido (32) con respecto
a la dirección de la gravedad.
14. Un dispositivo de acuerdo con una cualquiera
de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque la
salida de gas (31) tiene una abertura de entrada que tiene un área
de flujo mayor que una abertura de salida para la salida de líquido
(32).
15. Un dispositivo de acuerdo con una
cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado
porque al menos una de las dos placas del intercambiador térmico,
que delimita cada primer conducto (1, 1', 1''), está formada de tal
modo que la transición entre el primer conducto (3) y el canal de
puerto (7), que forma el primer canal de puerto de salida (7),
forma un estrangulamiento para el primer medio que fluye fuera del
canal de puerto (7).
16. Un dispositivo de acuerdo con la
reivindicación 15 caracterizado porque dicho estrangulamiento
está formado por un área limítrofe (46) que se extiende alrededor
de al menos una salida de gas (31) y hacia dentro hacia un plano
central del espacio intermedio entre placas.
17. Un dispositivo de acuerdo con una cualquiera
de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque
cada placa del intercambiador térmico (1, 1', 1'') tiene dos
portillos adicionales (18, 19) que forman un segundo canal de
puerto de entrada (8) y un segundo canal de puerto de salida (9),
que se extienden a través del conjunto de placas (2) y que forman
una segunda entrada (13) y una segunda salida (14), respectivamente,
para el segundo medio hacia y desde los segundos conductos (4).
18. Un dispositivo de acuerdo con una cualquiera
de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque la
salida de líquido (32) se proporciona en, o en la cercanía de la
salida de gas (31).
19. Un dispositivo de acuerdo con una cualquiera
de las reivindicaciones 1 a 17, caracterizado porque la
primera salida (12) incluye al menos una placa del intercambiador
térmico (1a), que se proporciona en el conjunto de placas para
formar un espacio intermedio entre placas adicional dispuesto para
transportar dicho gas desde el primer canal de puerto de salida (7)
a la salida de gas (31).
20. Un dispositivo de acuerdo con la
reivindicación 19, caracterizado porque dicha placa del
intercambiador térmico adicional se proporciona en el conjunto de
placas de modo que forma parte del conjunto de placas.
21. Un dispositivo de acuerdo con una cualquiera
de las reivindicaciones 1 a 17, caracterizado porque la
primera salida incluye una pluralidad de placas adicionales del
intercambiador térmico, que se suministran una junto a otra y en el
conjunto de placas para formar espacios intermedios adicionales
entre placas (3a, 3b), en el que al menos uno de cada dos (3b) de
dichos espacios intermedios adicionales de la placa están dispuestos
para transportar dicho gas desde el primer canal del puerto de
salida (7) a la salida del gas (31).
22. Un dispositivo de acuerdo con la
reivindicación 21, caracterizado porque dichas placas del
intercambiador térmico adicionales se proporcionan en el conjunto
de placas de modo que forman parte del conjunto de placas.
23. Un dispositivo de acuerdo con la
reivindicación 22, caracterizado porque uno de cada dos (3a)
de dichos espacios intermedios adicionales de las placas puede
disponerse para formar una parte de la primera entrada (11) y
transportar el primer medio al primer canal del puerto de entrada
(6) en contacto de intercambio térmico con dicho gas.
24. Una placa del intercambiador térmico para un
dispositivo intercambiador térmico de placas cuya placa del
intercambiador térmico (1, 1', 1'') incluye un plano de extensión
principal (p), al menos un primer portillo (16) que tiene un área
de abertura y está dispuesto para formar una parte de un primer
canal de puerto de entrada (6) en el dispositivo intercambiador
térmico de placas para una primera entrada (11) para un primer
medio, y un segundo portillo (17) que tiene un área de abertura y
está dispuesto para formar una parte de un primer canal de puerto
de salida (7) en el dispositivo intercambiador térmico de placas
para una primera salida (12) para el primer medio,
caracterizada porque el área de abertura del segundo portillo
(17) es sustancialmente mayor que el área de abertura del primer
portillo (16) y porque el segundo portillo (17) está dispuesto para
permitir la descarga del primer medio a una salida de gas (31), que
está dispuesta para permitir la descarga de gas sustancialmente del
primer medio, y a una salida de líquido (32), que está dispuesta
para permitir la descarga sustancialmente de líquido del primer
medio, en el que la salida de líquido (32) está separada de la
salida de gas (31) para permitir la descarga separada de dichos
líquido y gas.
25. Una placa del intercambiador térmico de
acuerdo con la reivindicación 24, caracterizada porque el
segundo portillo (17) tiene un peso total y un ancho total, en el
que la altura es más larga que el ancho.
26. Una placa del intercambiador térmico de
acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 24 y 25,
caracterizada porque el segundo portillo (17) está limitado
por un área limítrofe (46) que se extiende alrededor de al menos el
portillo y está inclinada en relación con el plano de extensión
principal (p).
27. Una placa del intercambiador térmico de
acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 24 a 26,
caracterizada porque el segundo portillo (17) está dividido
en dos orificios separados (33; 51, 52) para permitir dicha
descarga separada.
28. Una placa del intercambiador térmico de
acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 24 a 27,
caracterizada porque la placa del intercambiador térmico (1,
1', 1'') incluye un área de transferencia térmica con una ondulación
(26) de resaltes y valles, en la que la ondulación (26) está
dispuesta para captar líquido desde el primer medio e incluye un
resalte transversal (44) que se extiende transversalmente a la placa
del intercambiador térmico en la cercanía del segundo portillo
(17).
29. Una placa del intercambiador térmico de
acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 24 a 28,
caracterizada porque la placa del intercambiador térmico (1,
1', 1''), durante el uso normal, tiene un extremo superior y un
extremo inferior localizados bajo el extremo superior con respecto a
la dirección de la gravedad, en el que el primer canal del puerto
de entrada (16) está localizado en la cercanía del extremo superior
y el segundo portillo (17) está localizado en la cercanía del
extremo inferior.
30. Una placa del intercambiador térmico de
acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 24 a 29,
caracterizada porque la placa del intercambiador térmico (1,
1', 1'') tiene un tercer portillo (18) que tiene un área de
abertura y está dispuesto para formar una parte de un tercer canal
de puerto (8) en el dispositivo del intercambiador térmico de
placas para una segunda entrada (13) para un segundo medio, y un
cuarto portillo (19) que tiene un área de abertura y está dispuesto
para formar una parte de un cuarto canal de puerto (9) en el
dispositivo del intercambiador térmico de placas para una segunda
salida (14) para el segundo medio.
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