ES2576751T3

ES2576751T3 - Un miembro de soporte para un serpentín de calentador

Info

Publication number: ES2576751T3
Application number: ES11250706.6T
Authority: ES
Inventors: Alan Clarke; James Rupert Uncles
Original assignee: BDR Thermea Group BV
Current assignee: BDR Thermea Group BV
Priority date: 2010-08-11
Filing date: 2011-08-05
Publication date: 2016-07-11
Anticipated expiration: 2031-08-05
Also published as: EP2418435B1; GB201013428D0; EP2418435A2; EP2418435A3

Abstract

Un soporte (10) para una serpentín de calentamiento de un cilindro de agua caliente, en particular para reducir las fuerzas de torsión que actúan sobre el serpentín, estando el soporte (10) dimensionado para abarcar y acoplar las paredes interiores de un cilindro (20) en el que dicho serpentín se va a incorporar e incluyendo medios (14) de fijación que permiten que un clip o unión (23) se fije al soporte (10) y retenga un serpentín de calentamiento contra el soporte (10), en el que el soporte (10) comprende una zona central (11), CARACTERIZADO POR QUE la zona central (11) tiene una pluralidad de brazos (12a, 12b, 12c) que se extienden desde allí, siendo la longitud de cada brazo (12a, 12b, 12c) tal que el extremo de cada brazo está para acoplarse con una pared interior de un cilindro en el que se va a montar dicho serpentín.

Description

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DESCRIPCION

Un miembro de soporte para un serpentin de calentador Campo de la invencion

La presente invencion se refiere a un soporte para un serpentin de calentador, siendo incorporado dicho serpentin en un calentador de agua de cilindro. El soporte es, concretamente, para proporcionar estabilidad durante el traslado del calentador.

Antecedentes de la invencion

La presente invencion es para usar junto con un cilindro de agua caliente en el que se intercambia calor entre un cuerpo de agua dentro del cilindro y el agua que pasa a traves de un tubo en espiral dentro del cuerpo de agua. Para facilitar la instalacion del cilindro, el serpentin se ajusta normalmente en el cilindro en el sitio de fabricacion y la unidad producida de este modo es transportada a la ubicacion requerida de la instalacion. Una disposicion de este tipo reduce tambien los costes de fabricacion como la especifica soldadura, que asegura que el serpentin se puede incorporar de manera eficiente en su sitio como parte de un proceso de produccion industrial.

De esta manera, sin embargo, se introduce el problema de transportar el cilindro y el serpentin desde el lugar de la fabricacion al lugar de la instalacion. A menudo, este problema se agrava cuando el cilindro y el serpentin se montan, a menudo, con el cilindro orientado horizontalmente, de modo que en algun momento el cilindro tiene que ser girado a la orientacion vertical en uso. La reorientacion da lugar a una sobrecarga sobre las articulaciones utilizadas para conectar el serpentin y el cilindro. Ademas, el transporte da lugar a una sobrecarga adicional sobre la articulacion debido a la vibracion y otras fuerzas que actuan sobre el cilindro. Una vez que el cilindro esta en posicion y en uso, el problema se reduce al minimo ya que el cilindro es estable y el agua dentro del cilindro soporta el peso del serpentin.

Un problema adicional esta presente, a menudo, cuando, en general, el medio de fijacion del serpentin al cilindro es mediante una o mas soldaduras que estan en un lado del cilindro y del serpentin. Aunque las fuerzas verticales a lo largo del eje del cilindro son afrontadas por la soldadura, las fuerzas de giro en el serpentin pueden actuar despegando la soldadura y debilitandola.

Si el serpentin se suelta del cilindro, entonces, se pone en riesgo, obviamente, el funcionamiento del cilindro de agua caliente. Por otra parte, la reparacion no es una opcion sencilla, ya que, como parte del proceso de fabricacion, los extremos del cilindro de agua caliente estan cerrados, estando las partes de los extremos soldadas en toda la abertura.

Un objetivo de la presente invencion es abordar el problema anterior y proporcionar un medio de soporte a un serpentin instalado. Un objetivo adicional de la invencion es proporcionar un metodo de estabilizacion de un serpentin de calentamiento dentro de un cilindro.

La patente US 4.231.421 describe un aparato para uso en un conjunto de intercambiador de calor que tiene una tuberia de aleta enrollada que incluye un miembro espaciador con una parte estructural para asegurar los componentes dentro del intercambiador de calor y una serie de salientes espaciados que se extienden desde alli, que define una serie de aberturas con forma de U para recibir y mantener la tuberia de aleta enrollada en una relacion fija. Un elemento de retencion esta montado encerrando las aberturas para asegurar en dicho lugar la tuberia de aleta enrollada.

La solicitud de patente internacional WO 96/23167 describe una caldera que tiene un serpentin soportado por una pluralidad de placas de soporte situadas a ambos lados de los enrollamientos del serpentin.

Sumario de la invencion

De acuerdo con un primer aspecto de la invencion, se proporciona un soporte para un serpentin de calentamiento de un cilindro de agua caliente y reducir, en particular, las fuerzas de torsion que actuan sobre el serpentin, siendo el soporte dimensionado para abarcar y acoplar las paredes interiores de un cilindro en el cual dicho serpentin se va a incorporar, y que incluye medios de fijacion que permiten que un clip o union esten fijados al soporte y retengan una serpentin de calentamiento contra el soporte, en el que el soporte comprende ademas una zona central, que tiene una pluralidad de brazos que se extienden desde alli, siendo la longitud de cada brazo tal que el extremo de cada brazo se acopla a una pared interior de un cilindro en el que se va a incorporar el serpentin.

Por consiguiente, el soporte transfiere las fuerzas sobre el serpentin hacia las paredes del cilindro reduciendo de ese modo cualquier dano al serpentin.

La longitud de un brazo es ademas, preferentemente, ajustable para permitir que el soporte sea utilizado para

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diferentes cilindros.

Aun mas preferentemente, los brazos son coplanarios. El uso de brazos reduce el peso del soporte y los materiales requeridos para fabricar el soporte. Por otro lado, se facilita el acceso de un operario para fijar una union o clip alrededor del serpentin.

De forma especialmente preferente, el soporte tiene tres brazos que estan incluso preferentemente espaciados a 120° entre si.

El extremo de cada brazo, ventajosamente, es una superficie plana para maximizar el area superficial que se acopla con el cilindro. Mas ventajosamente, la superficie plana describe un arco suave y aun mas ventajosamente un arco de un circulo en la direccion axial del cilindro, cuya curvatura permite que el contacto se mantenga en el caso de deslizamiento del serpentin o del soporte que es instalado en un angulo con la horizontal. La superficie se reviste o se forma, opcionalmente, de un material de alta friccion para mejorar el contacto con un cilindro.

El medio de fijacion comprende, opcionalmente, una pluralidad de orificios pasantes en los medios de soporte para permitir que una union o clip pase a su traves cuyos orificios pasantes estan ademas, opcionalmente, regularmente espaciados a lo largo de un diametro del soporte. La pluralidad de agujeros permite que el soporte sea utilizado con serpentines de diferente tamano y tambien pueda utilizarse cuando un serpentin no este instalado en el lugar previsto.

De acuerdo con un segundo aspecto de la invencion, se proporciona un metodo para soportar un serpentin de calentamiento dentro de un cilindro de agua caliente, comprendiendo el metodo, un metodo de seleccion de un soporte estando, dicho soporte, dimensionado para abarcar y acoplarse con las paredes interiores de un cilindro , y que incluye medios de fijacion que permiten que un clip o union este fijado al soporte y retenga un serpentin de calentamiento contra el soporte que fija el soporte a un serpentin de calentamiento en una pluralidad de ubicaciones a lo largo de el serpentin.

Preferentemente, el soporte comprende una zona central, que tiene una pluralidad de brazos que se extienden desde alli, siendo la longitud de cada brazo tal que el extremo de cada brazo se acopla con una pared interior de un cilindro.

Preferentemente, un segundo soporte esta unido al serpentin y, de forma especialmente preferente, los brazos del primer soporte estan desplazados radialmente de los del segundo soporte.

Breve descripcion de los dibujos

La invencion se describira ahora con referencia a los dibujos adjuntos, que muestran solo a modo de ejemplo, dos formas de realizacion de un soporte. En los dibujos:

la Figura 1 es una vista en perspectiva de una primera realizacion de un soporte; la Figura 2 muestra la realizacion de la Figura 4 que soporta un serpentin de calentamiento; la Figura 3 es una vista lateral del soporte en su sitio; la Figura 4 es una vista en perspectiva de la segunda realizacion; y

la Figura 5 muestra una vista en perspectiva de la segunda realizacion que soporta un serpentin de calentamiento. Descripcion detallada de la invencion

El soporte descrito en el presente documento es para uso como soporte de un serpentin de calentamiento, normalmente fabricado de un tubo en espiral, dentro de un cilindro de calentamiento de agua. El serpentin esta fijado en un numero de ubicaciones a la pared interior del cilindro, siendo al menos dos de las ubicaciones un puerto de entrada y salida de agua que permite que el agua fluya a lo largo del tubo.

Aunque los medios conocidos para fijar el serpentin son suficientes una vez que se ha instalado el calentador y se ha llenado de agua, las fuerzas que actuan sobre el serpentin durante la fabricacion y el transporte pueden ser suficientes para causar que el serpentin se suelte o que el accesorio llegue a debilitarse. El problema se agrava, a menudo, por que debido al procedimiento de fabricacion los puntos de fijacion estan a lo largo de un lado del serpentin que da como resultado fuerzas de giro alrededor de los puntos de fijacion, cuyas fuerzas actuan despegando el serpentin del cilindro.

Un medio de soporte conocido en la tecnica es usar clips, que abarcan el serpentin y tienen un contacto de resorte de lamina con la pared del cilindro. El problema con este tipo de clips es que son instalados en una etapa de la fabricacion del calentador cuando el cilindro esta horizontal. Cuando el cilindro es, por lo tanto, girado a la vertical, los clips se mueven lo que puede dar como resultado que el peso del serpentin sea llevado por un solo clip.

La presente invencion proporciona un soporte mejorado, que ahora se describe inicialmente con referencia a la

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Figura 1. En la Figura 1 se muestra una primera realizacion de un soporte, en general referenciado 10. El soporte 10 puede estar formado con un material relativamente ligero, tal como polipropileno. El material debe poder soportar las temperaturas dentro del cilindro y del serpentin y que el agua no lo deteriore. Aunque la funcion del soporte, una vez que el calentador ha sido instalado y llenado con agua, casi ha concluido practicamente no debe afectar a la calidad del agua que esta almacenada.

El soporte 10 tiene una porcion central 11 y tres brazos, 12a-c que se extiende desde alli. En uso, el serpentin 13 (vease la figura 2) esta fijado al soporte 10 en una o mas ubicaciones a lo largo de cada brazo 12a-c. Para facilitar la fijacion, cada brazo tiene una pluralidad de medios de fijacion, alrededor de los cuales o a los cuales se puede fijar una union o clip. En una realizacion alternativa de un soporte (no ilustrado), la longitud de cada brazo es ajustable permitiendo que el soporte se utilice para un cilindro de tamano diferente si asi se desea.

En la realizacion mostrada, el medio de fijacion comprende una pluralidad de aberturas 14 pasantes que se extienden a lo largo de la longitud de un brazo 12a-c, preferentemente a intervalos regulares para ayudar en la integridad estructural. Un clip o union puede asi pasar a traves de una abertura 14 y alrededor del serpentin 13.

La superficie 15a-c en el extremo de cada brazo 12a-c, en la realizacion de la Figura 1, se curva alrededor de un eje perpendicular al plano del soporte 10. La curvatura, en esta realizacion, aumenta el contacto con la superficie interior curvada del cilindro y con ello el aumento de las fuerzas de friccion que generan, de ese modo, asegurar mejor el soporte en su sitio. La curvatura puede prepararse tendiendo sobre el arco de un circulo que coincida mas estrechamente que el cilindro en el que se espera montar el soporte.

Las Figuras 2 y 3 muestran la posicion en uso del soporte 10. El cilindro 20 (mostrado transparente) tiene las aberturas 21, 22 para alojar los extremos de un serpentin 13 y permitir el flujo de agua a traves del serpentin 13. El soporte 10 sustancialmente plano esta fijado de manera que su plano es perpendicular al eje del cilindro 20. El serpentin 13 y el soporte estan fijados entre si por medio de uniones 23 que pasan a traves de las aberturas 14 y alrededor del serpentin 13. En una realizacion alternativa, no ilustrada, los brazos incluyen lenguetas, anillos u otros elementos a los que, o a traves de los que pueden ser fijados los clips o uniones. La ventaja de las aberturas es que el material utilizado en la fabricacion es menor y, por ello, se reducen el peso y el coste.

El diametro del soporte 10 es tal que las superficies 15a-c en los extremos se acoplan o estan en disposicion espaciada de forma contigua con la pared interior del cilindro 20. En caso de movimiento del serpentin 13 en una direccion no paralela al eje del cilindro, por lo tanto, las superficies 15a-c en los extremos se acoplan, o se acoplan con mas fuerza, con el cilindro 20 y evitan que el soporte se mueva mas.

Con referencia a la segunda realizacion mostrada en las Figuras 4 y 5, el soporte 40 mostrado en dicho lugar es similar al mostrado en las Figuras 1-3, la diferencia esta en el perfil de la superficies 45a-c en los extremos, que en este caso presenta una superficie plana llana para el cilindro 50 y se extiende ademas a cualquier lado del plano del soporte 40.

En una realizacion adicional, no mostrada, la curvatura de la superficie en el extremo puede ser proporcionada con curvatura alrededor de un eje que se encuentre en el plano del soporte 10/40 y perpendicular a la cara en el extremo. Esta configuracion da un mejor contacto con un cilindro en el caso de que el soporte no pueda estar o no este instalado horizontalmente. En una realizacion adicional, que tampoco se ilustra, la superficie en el extremo puede ser conformada o curvada con una bola en una direccion tanto alrededor como perpendicular al eje del cilindro para permitir un mejor acoplamiento; por ejemplo las superficies en los extremos pueden ser producidas tendiendolas sobre la superficie de una esfera.

En cada una de las realizaciones anteriores las superficies 15a-c se puede formar de o incluir un material de alta friccion para aumentar la fuerza de friccion entre el soporte y el cilindro.

En uso, por lo tanto, durante la fabricacion de un cilindro calentador de agua que incluye un tubo de intercambio de calor en espiral, el tubo esta fijado por soldadura en su sitio a la pared interior del cilindro. En este punto de la etapa de fabricacion del proceso del cilindro, el extremo inferior del cilindro, esta abierto. Un operario, por lo tanto, inserta un soporte en el cilindro y mueve el soporte a lo largo del eje del cilindro hasta que el soporte se acopla al serpentin. El soporte se fija entonces al serpentin por medio de bandas de union que pasan a traves de las aberturas en los brazos del soporte y alrededor del serpentin. Cada banda de union se fija para formar un lazo tanto alrededor del serpentin como del soporte. Un segundo soporte se puede fijar de forma similar al otro extremo del serpentin, hacia la parte superior en uso del serpentin.

Si se desea, se pueden utilizar dos o mas soportes para soportar el serpentin. Por ejemplo, cuando se utilizan dos soportes, se puede fijar un soporte a cada extremo del serpentin. En la situacion en la que el soporte tiene brazos, los brazos de un soporte estan, preferentemente, desplazados radialmente con relacion a los del otro soporte. Por ejemplo, cuando se utiliza un soporte que tiene 3 brazos, se ha encontrado que es ventajoso desplazar en rotacion los dos soportes 60° entre si.

Por supuesto, se entendera que la invencion no se limita a los detalles especificos descritos en el presente documento, que se dan solo a modo de ejemplo, y que son posibles varias modificaciones y alteraciones dentro del alcance de la invencion como se define en las reivindicaciones adjuntas.

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REIVINDICACIONES

1. Un soporte (10) para una serpentin de calentamiento de un cilindro de agua caliente, en particular para reducir las fuerzas de torsion que actuan sobre el serpentin, estando el soporte (10) dimensionado para abarcar y acoplar las paredes interiores de un cilindro (20) en el que dicho serpentin se va a incorporar e incluyendo medios (14) de fijacion que permiten que un clip o union (23) se fije al soporte (10) y retenga un serpentin de calentamiento contra el soporte (10), en el que el soporte (10) comprende una zona central (11), CARACTERIZADO POR QUE la zona central (11) tiene una pluralidad de brazos (12a, 12b, 12c) que se extienden desde alli, siendo la longitud de cada brazo (12a, 12b, 12c) tal que el extremo de cada brazo esta para acoplarse con una pared interior de un cilindro en el que se va a montar dicho serpentin.
2. Un soporte de acuerdo con la reivindicacion 1, en el que la longitud de un brazo (12) es ajustable para permitir el soporte.
3. Un soporte de acuerdo con la reivindicacion 2, en el que los brazos (12) son coplanarios.
4. Un soporte de acuerdo con las reivindicaciones 1-3, en el que el soporte tiene tres brazos (12a, 12b, 12c).
5. Un soporte de acuerdo con la reivindicacion 4, en el que los brazos (12) estan espaciados radialmente a 120° entre si.
6. Un soporte de acuerdo con cualquier reivindicacion precedente, en el que el extremo de cada brazo (12) es una superficie plana (15,45).
7. Un soporte de acuerdo con la reivindicacion 6, en el que la superficie plana (15, 45) describe un arco suave.
8. Un soporte de acuerdo con la reivindicacion 7, en el que el arco es un arco de un circulo en la direccion axial del cilindro en el que se va a montar el soporte.
9. Un soporte de acuerdo con una de las reivindicaciones 6-8, en el que la superficie (15, 45) esta revestida o formada con un material de alta friccion para mejorar el contacto con un cilindro.
10. Un soporte de acuerdo con cualquier reivindicacion precedente, en el que los medios de fijacion comprenden una pluralidad de orificios pasantes (14) en el soporte para permitir que a traves de mismo pase una union o clip.
11. Un soporte de acuerdo con la reivindicacion 10, en el que los orificios pasantes estan regularmente espaciados a lo largo de un diametro del soporte.
12. Un metodo para soportar un serpentin de calentamiento dentro de un cilindro de agua caliente, comprendiendo el metodo el metodo de seleccion de un soporte (10), estando dicho soporte dimensionado para abarcar y acoplarse con las paredes interiores de un cilindro e incluyendo medios de fijacion (14) que permiten que un clip o union (23) se fije al soporte y retenga un serpentin de calentamiento (13) contra el soporte fijando el soporte a un serpentin de calentamiento en una pluralidad de ubicaciones a lo largo del serpentin, comprendiendo ademas el soporte un zona central, que tiene una pluralidad de brazos (12) que se extienden desde alli, siendo la longitud de cada brazo tal que el extremo de cada brazo se acopla a una pared interior de un cilindro.
13. Un metodo de acuerdo con la reivindicacion 12, en el que un segundo soporte esta unido al serpentin.
14. Un metodo de acuerdo con la reivindicacion 13, los brazos del primer soporte estan desplazados radialmente de los del segundo soporte.