ES2894920T3

ES2894920T3 - Tubo de intercambiador de calor para un intercambiador de calor de un oxigenador

Info

Publication number: ES2894920T3
Application number: ES16812725T
Authority: ES
Inventors: Andreas Dolla
Original assignee: Raumedic AG
Current assignee: Raumedic AG
Priority date: 2015-12-17
Filing date: 2016-12-14
Publication date: 2022-02-16
Anticipated expiration: 2036-12-14
Also published as: EP3440423A1; EP3440423B1; WO2017102785A1; DE102015225555A1; US11305044B2; US20180369472A1

Abstract

Procedimiento para la fabricación de un cuerpo de tubo (2) para un tubo de intercambiador de calor (1) con las siguientes etapas: - fabricación de una masa fundida de poliuretano termoplástico, - filtrado de la masa fundida de plástico para eliminar por filtración las partículas de gel contenidas en la masa fundida, - extrusión del fundido para producir un un tubo, - enfriado del tubo extrudido, - confección del cuerpo de tubo (2), presentando el cuerpo de tubo (2) una dureza Shore que es mayor de 60D, con un espesor de pared (WD) que se desvía de un espesor de pared nominal en menos de 0,02 mm en una longitud de tubo de 30 cm.

Description

DESCRIPCIÓN

Tubo de intercambiador de calor para un intercambiador de calor de un oxigenador

La presente solicitud de patente hace uso de la prioridad de la solicitud de patente alemana DE 102015225555.7. La invención se refiere a un procedimiento para la fabricación de un cuerpo de tubo para un tubo de un intercambiador de calor, un tubo de intercambiador de calor para el intercambiador de calor de un oxigenador, un cuerpo de intercambiador de calor para un intercambiador de calor de un oxigenador con una pluralidad de secciones tubulares de tal tubo de intercambiador de calor y un intercambiador de calor para un oxigenador con tal cuerpo de intercambiador de calor.

Un oxigenador es un producto médico que enriquece la sangre con oxígeno y elimina el dióxido de carbono de la sangre. El oxigenador se utiliza en la cirugía cardíaca como parte de la máquina cardiopulmonar y sustituye la función de los pulmones, por ejemplo, durante una operación a corazón abierto. En el oxigenador hay adicionalmente un intercambiador de calor para el intercambio de calor entre la sangre y un medio de intercambio de calor, en particular agua.

Un oxigenador de este tipo, con una pluralidad de secciones de un tubo de intercambiador de calor, se conoce por el documento WO 2011/086010 A1. Otros oxigenadores se conocen por los documentos US 5,876,667 y DE 68925291 T2.

El documento DE 689 25291 T2 desvela un calentador de sangre y oxigenador de sangre cilíndrico. El documento DE 102012204705 A1 desvela un intercambiador de calor para un oxigenador.

El 09-02-2017 estaba disponible en Internet la ficha técnica "Estane® 58091 TPU" de la firma Lubrizol Advanced Materials, Inc. En este caso, el material es un poliuretano termoplástico a base de poliéster.

El documento US 2005/0080507 A1 desvela un dispositivo y un procedimiento para la extrusión.

El documento US 2013/0327428 A1 describe un tubo de elastómero termoplástico, así como un procedimiento para su fabricación.

El 09-02-2017 estaba disponible en Internet la ficha técnica "Elasthane™ - Thermoplastic Polyether Polyurethane (TPU)" de la firma DSM Biomedical Inc. El material se publicita como polímero biomédico.

El documento US 2012/0055576 A1 desvela un producto que presenta un copolímero de poliuretano termoplástico y poliamida 6/66.

Es un objetivo de la presente invención optimizar un tubo de intercambiador de calor para su uso en un intercambiador de calor de un oxigenador.

Este objetivo se consigue de acuerdo con la invención mediante un procedimiento de fabricación de un cuerpo de tubo para un tubo de intercambiador de calor con las etapas indicadas en la reivindicación 1. En el procedimiento de fabricación, la etapa de filtración permite filtrar impurezas, de tal modo que se evitan inhomogeneidades en el material del tubo. Se designan como partículas de gel a componentes de poliuretano reticulados y parcialmente reticulados. El filtrado de las partículas de gel contenidas en la masa fundida conduce a una purificación del polímero presente en la masa fundida de componentes poliméricos inherentes que se generan en el marco de la fabricación del polímero. Tales componentes filtrados pueden provocar falta de homogeneidad en el material tubular extrudido, es decir, puntos débiles no deseados con respecto a las propiedades eléctricas y/o físicas. Las partículas de gel pueden actuar como núcleos para la configuración no deseada de estructuras cristalinas. Las partículas de gel con una densidad diferente de la del restante material de poliuretano del cuerpo de tubo conducen a la configuración no deseada de zonas de flujo en el polímero. Estas inhomogeneidades de flujo también conducen a una reducción indeseable de la fuerza dieléctrica. Debido a la filtración de las partículas de gel, la proporción de material amorfo en el plástico fundido aumenta. Esto conduce a un aumento de la fuerza dieléctrica.

En el procedimiento de fabricación, la etapa de enfriado puede ser tan rápida que se creen regiones de material amorfo en el material del tubo. Esto conduce a un aumento ventajoso de la fuerza dieléctrica. La velocidad de enfriamiento en la etapa de enfriado puede ser superior a 5 K/min, puede ser superior a 10 K/min, puede ser superior a 15 K/min, puede ser superior a 20 K/min, puede ser superior a 25 K/min, puede ser superior a 30 K/min, puede ser superior a 35 K/min, puede ser superior a 40 K/min, puede ser superior a 45 K/min y puede ser superior a 50 K/min.

El objetivo se consigue también mediante un tubo de intercambiador de calor con las características indicadas en la reivindicación 2.

De acuerdo con la invención, se ha reconocido en primer lugar que un cuerpo de tubo hecho de un poliuretano termoplástico tiene ventajas sobre otros materiales poliméricos que se proponen en el estado de la técnica para el uso en intercambiadores de calor de un oxigenador. TPU tiene buenas propiedades de conductividad térmica, en particular un alto coeficiente de transferencia de calor. El TPU es hidrofílico, de tal modo que no se producen cargas electrostáticas del tubo de intercambiador de calor. El tubo de intercambiador de calor tiene una elevada fuerza dieléctrica. El tubo de intercambiador de calor de TPU tiene una buena compatibilidad sanguínea. Estas ventajas se cumplen en particular para el cuerpo de tubo de TPU con la dureza Shore > 60D. También es escasamente pegajoso, lo que permite una buena manipulación al procesar el tubo de intercambiador de calor. El tubo de intercambiador de calor es rígido y tiene una buena estabilidad ante la presión y la deformación. El TPU del cuerpo de tubo puede ser un material de TPU a base de poliéter. El material de TPU del cuerpo de tubo puede ser un TPU aromático. Lo que resulta es un cuerpo de tubo estable a la hidrólisis, lo que ofrece ventajas especiales en relación con un contacto agua/sangre del cuerpo de tubo. La pequeña desviación del grosor de pared del tubo de intercambiador de calor conduce a la posibilidad de realizar, en cuanto a sus propiedades de transferencia térmica, un intercambiador de calor muy homogéneo. La desviación del grosor de pared con respecto al grosor de pared puede ser como máximo de 0,015 mm o como máximo de 0,010 mm. Las divergencias de grosor de pared máximas mencionadas también pueden mantenerse en longitudes esencialmente mayores en el intervalo de más de un 1 m, en el intervalo de más de 10 m, en el intervalo de más de 100 m, en el intervalo de más de 1.000 m o también en el intervalo de más de 10.000 m, de tal modo que en estas grandes longitudes de tubo tampoco se produce una mayor divergencia del grosor de pared con respecto a un grosor de pared nominal que las divergencias máximas anteriormente mencionadas.

Las durezas Shore según las reivindicaciones 3 y 4 conducen a un tubo de intercambiador de calor particularmente ventajoso. Un ejemplo de material de cuerpo de tubo con una dureza Shore en el intervalo de 73D es Elastollan® 1174D. Un ejemplo de material de cuerpo de tubo con una dureza Shore en el intervalo de 75D es Tecothane™ 1075D. Un ejemplo de material de cuerpo de tubo con una dureza Shore en el intervalo de 76D es Pellethane® 2363 75D. Ejemplos de materiales de cuerpo de tubo con durezas Shore en el intervalo de 80D son Tecoplast®TP-470, con una dureza Shore de 82D, y Isoplast®300ETPU, con una dureza Shore de 83D. Un ejemplo de material de cuerpo de tubo con una dureza Rockwell en el intervalo de 121R es Isoplast® 2530.

El grosor de pared inferior a 0,07 mm da como resultado un tubo de intercambiador de calor con una conductividad térmica muy elevada y, por tanto, una transferencia de calor efectiva entre un lumen de tubo y su entorno. Un bajo grosor de pared también conlleva un menor riesgo de incrustación de inclusiones de material de mayor tamaño, en particular de partículas de gel, así como de presencia de inhomogeneidades en la pared del tubo. En conjunto, se obtienen propiedades del tubo de intercambiador de calor más homogéneas. El grosor de pared puede ascender, por ejemplo, a 0,06 mm o a 0,05 mm.

La fuerza dieléctrica de al menos 10 kV conduce a una elevada seguridad funcional de un intercambiador de calor equipado con el tubo de intercambiador de calor. La fuerza dieléctrica se obtiene en una medición de acuerdo con la norma DIN EN 60243-1. En la medición de la fuerza dieléctrica, se utiliza un cuerpo de tubo con un grosor de pared que es como máximo de 0,1 mm y que se sitúa en particular en el intervalo entre 0,06 mm y 0,085 mm, por ejemplo, en el intervalo entre 0,065 y 0,080 mm, en el intervalo entre 0,060 y 0,075 mm, en el intervalo entre 0,077 y 0,082 mm o en el intervalo entre 0,075 y 0,085 mm.

Las ventajas de un cuerpo de intercambiador de calor según la reivindicación 5 y de un intercambiador de calor según la reivindicación 6 se corresponden con las que ya se han mencionado anteriormente haciendo referencia al tubo de intercambiador de calor de acuerdo con la invención.

Un ejemplo de realización de la invención se explica a continuación con más detalle con ayuda del dibujo. La única figura muestra en perspectiva una sección rota de un tubo de intercambiador de calor para un intercambiador de calor de un oxigenador.

Un tubo de intercambiador de calor 1 es parte de un cuerpo de intercambiador de calor, por lo demás no representado, de un intercambiador de calor de un oxigenador. El tubo de intercambiador de calor 1 puede ser parte de un oxigenador como el que se describe en el documento WO 2011/086 010 A1. El oxigenador tiene un cuerpo de base con forma tubular en el que está dispuesto el cuerpo de intercambiador de calor.

El tubo de intercambiador de calor tiene un cuerpo de tubo 2 de poliuretano termoplástico (TPU). El cuerpo de tubo 2 tiene una dureza Shore que es mayor de 60D. Ejemplos de tal material son Isoplast®300ETPU, con una dureza Shore de 83D, y Tecoplast® t P-470, con una dureza Shore de 82D.

El poliuretano termoplástico del cuerpo de tubo es un TPU sobre la base de poliuretano. El material del cuerpo de tubo 2 es un TPU aromático.

El cuerpo de tubo 2 tiene un diámetro interior ID en el intervalo entre 0,40 mm y 0,80 mm y un diámetro exterior mayor AD en el intervalo entre 0,50 mm y 1,0 mm. Un grosor de pared WD en el cuerpo de tubo 2 es inferior a 0,07 mm. Dimensiones del cuerpo de tubo 2 a modo de ejemplo son: ID = 0,67 mm, AD = 0,79 mm, lo que conduce a un grosor de pared WD de 0,06 mm, o ID = 0,50 mm, AD = 0,6 mm, lo que conduce a un grosor de pared WD de 0,05 mm.

En una longitud de tubo de, por ejemplo, 200 mm, el grosor de pared WD difiere en menos de 0,02 mm de un grosor de pared nominal. De hecho, la fabricación puede efectuarse de manera tan precisa que el grosor de pared WD difiera, también en longitudes de tubo de más de 1 m, de más de 10 m, de más de 100 m, de más de 1.000 m y también de más de 10.000 m, menos de 0,02 mm con respecto a un grosor de pared nominal.

El tubo de intercambiador de calor 1 tiene una fuerza dieléctrica (electrical strength) que es de al menos 10 kV y se sitúa, por ejemplo, en el intervalo de 10 kV, 11 kV, 12 kV o 14 kV. Para medir la fuerza dieléctrica eléctrica, se introduce en el lumen del cuerpo de tubo 2 un electrodo de alambre y se contacta un electrodo exterior en forma de una lámina con una pared exterior del cuerpo de tubo 2. A los dos electrodos se aplica una tensión eléctrica y se eleva de manera continua hasta que se produzca una descarga. La medición de la fuerza dieléctrica se efectúa de acuerdo con la norma DIN EN 60243-1. Un valor de 14 kV para la fuerza dieléctrica se puede obtener, con un mayor grosor de pared WD, por ejemplo, de 0,06 mm. Un valor de 10 kV para la fuerza dieléctrica se puede obtener, con un menor valor de grosor de pared WD, por ejemplo, de 0,05 mm. Para el grosor de pared WD en el intervalo de 0,065 mm, se midió en el marco de una serie de mediciones, una fuerza dieléctrica de 12 kV. Para el grosor de pared WD de 0,06 mm, se midió, en el marco de la serie de mediciones, una fuerza dieléctrica de 10 kV.

El cuerpo de tubo 2 es transparente para luz visible. El cuerpo de tubo 2 está esencialmente libre de inclusiones.

Al fabricarse el cuerpo de tubo 2, en primer lugar se fabrica una masa fundida de plástico TPU.

Esta masa fundida de plástico se filtra a continuación. El filtrado sirve para filtrar partículas de gel contenidas en la masa fundida. La masa fundida filtrada es extrudida después para convertirse en un tubo. El tubo extrudido se refrigera. Esto se realiza mediante el paso del tubo extrudido a través de una cámara de refrigeración que contiene un medio de transferencia térmica, por ejemplo, haciendo pasar el tubo extrudido a través una cubeta de agua, manteniéndose el agua a una temperatura en el intervalo de entre 5° y 15°, por ejemplo, a una temperatura de 10°.

Este enfriado del material genera zonas de material amorfas en el cuerpo de tubo 2.

Tras el enfriado, el tubo así fabricado se confecciona para obtenerse las secciones tubulares necesarias para la estructura del cuerpo de intercambiador de calor y las secciones tubulares se montan para constituir el cuerpo de intercambiador de calor y el intercambiador de calor. El intercambiador de calor el componente principal del oxigenador. A este respecto, se remite al documento WO 2011/086010 A1.

Claims

REIVINDICACIONES

1. Procedimiento para la fabricación de un cuerpo de tubo (2) para un tubo de intercambiador de calor (1) con las siguientes etapas:

- fabricación de una masa fundida de poliuretano termoplástico,

- filtrado de la masa fundida de plástico para eliminar por filtración las partículas de gel contenidas en la masa fundida,

- extrusión del fundido para producir un un tubo,

- enfriado del tubo extrudido,

- confección del cuerpo de tubo (2),

presentando el cuerpo de tubo (2) una dureza Shore que es mayor de 60D,

con un espesor de pared (WD) que se desvía de un espesor de pared nominal en menos de 0,02 mm en una longitud de tubo de 30 cm.

2. Tubo de intercambiador de calor (1) para un intercambiador de calor de un oxigenador, fabricado de acuerdo con el procedimiento según la reivindicación 1,

- con un cuerpo de tubo (2) de poliuretano termoplástico (TPU),

- presentando el cuerpo de tubo (2) una dureza Shore que es mayor de 60D

- con un espesor de pared (WD) que se desvía de un espesor de pared nominal en menos de 0,02 mm en una longitud de tubo de 30 cm,

- con un espesor de pared (WD) inferior a 0,07 mm, y

- con una fuerza dieléctrica que es de al menos 10 kV.

3. Tubo de intercambiador de calor (1) según la reivindicación 2, caracterizado por que la dureza Shore del cuerpo de tubo (2) es superior a 70 D.

4. Tubo de intercambiador de calor (1) según la reivindicación 3, caracterizado por que la dureza Shore del cuerpo de tubo (2) se encuentra en el intervalo de 80 D.

5. Cuerpo de intercambiador de calor para un intercambiador de calor de un oxigenador con una pluralidad de secciones de un tubo de intercambiador de calor (1) según una de las reivindicaciones 2 a 4.

6. Intercambiador de calor para un oxigenador

- con un cuerpo de base con forma tubular,

- con un cuerpo de intercambiador de calor dispuesto en el cuerpo de base según la reivindicación 5.