BR0202426B1

BR0202426B1 - montagem de conjunto de chapas para uma trocador térmico e trocador térmico.

Info

Publication number: BR0202426B1
Application number: BRPI0202426-8A
Authority: BR
Inventors: Achint P Mathur; Jason Michael Fulmer; Chuanbao Gu
Priority date: 2001-06-29
Filing date: 2002-06-27
Publication date: 2011-09-06
Also published as: US6516874B2; BR0202426A; US20030000687A1

Description

"MONTAGEM DE CONJUNTO DE CHAPAS PARA UM TROCADOR TÉRMICO E TROCADOR TÉRMICO"

A presente invenção baseia-se no pedido de patente provisório dos Estados Unidos N0 de Série 60/302.219, depositado em 29 de junho de 2001, e refere-se a um trocador térmico de chapa, com a finalidade de trocar calor entre dois fluidos, e ao método de construção de tal trocador.

FUNDAMENTOS DA INVENÇÃO

Os trocadores térmicos desenvolvidos até o presente momento podem, de modo geral, ser classificados em duas categorias, quais sejam, os trocadores tubulares e os trocadores de chapa. Os trocadores térmicos de chapa convencionais são fabricados por meio do empilhamento de uma pluralidade de chapas, configuradas de uma maneira que dois fluidos, um relativamente quente e o outro relativamente frio, possam passar entre os canais alternados formados pelas chapas. Os trocadores térmicos de chapa podem ser ainda divididos em duas categorias, quais sejam, os trocadores térmicos contendo gaxetas e os trocadores térmicos totalmente soldados. Os trocadores providos com gaxetas apresentam muitas vantagens sobre os trocadores totalmente soldados, três das quais sendo a acessibilidade das chapas para limpeza, tensões térmicas menores, e custo por área; no entanto, limitações distintas encontram-se presentes. As limitações quanto às gaxetas ocorrem com a temperatura, a pressão e a compatibilidade com os fluidos usados. A fim de superar estas limitações, os fabricantes de trocadores térmicos de chapa desenvolveram trocadores térmicos de chapa totalmente soldados. 0 maior problema encontrado com as unidades soldadas existentes recai sobre as tensões térmicas excessivas presentes, o que leva a uma vida de equipamento mais curta. 0 alto custo de fabricação de se separar o fluido relativamente quente e o fluido relativamente frio via procedimentos de soldagem comuns e chapas de transferência térmica excessivamente grossas são outras desvantagens.

A Patente U.S. N° 5.469.914, expedida em 28 de novembro de 1995, de Roger C. Davidson e Achint P. Mathur, apresenta um trocador térmico de chapa totalmente soldado, essencialmente formado por meio do empilhamento de chapas de transferência térmica alongadas tendo cargas de metal sólidas ao longo dos dois lados alongados, um TIG continuo que solda as cargas às chapas e cabeçotes de entrada e saida de soldagem para dois ou mais fluidos. A soldagem continua dos dois lados alongados resulta em um custo de fabricação maior e em dificuldades em permitir a expansão térmica diferencial das chapas. Além disso, este método elimina a possibilidade de se reparar falhas de solda comuns.

A Patente U.S. N° 4.688.631, expedida em 25 de agosto de 1987, de Andre Peze e Henry Fechner, apresenta um trocador térmico de chapa totalmente soldado similar essencialmente formado por meio da soldagem de pares de chapas contendo múltiplas depressões, que, assim, formam cassetes, via um método de soldagem de costura elétrica. Os cassetes são em seguida empilhados enquanto os flanges estendidos dos cassetes se curvam a noventa graus e soldados entre si, via um método de soldagem de arco, de modo a vedar os canais secundários. As depressões são em seguida soldadas no lugar à chapa adjacente para um suporte adicional. Os cabeçotes de entrada e saída são em seguida fixados para dois ou mais fluidos. Esta solução aumenta a capacidade de o trocador acomodar uma expansão diferencial; no entanto, apenas ligeiramente e às custas de uma contenção de pressão. A necessidade por chapas de metal relativamente grossas parece existir caso faixas substanciais de pressão devam ser obtidas. Além disso, os reparos nos cassetes soldados por costura não parecem exeqüíveis via esta solução devido à soldagem contínua ao longo do flange das chapas.

Nenhum dos trocadores térmicos acima descritos, quer individualmente ou em combinação, descreve a presente invenção conforme reivindicada.

O objetivo da presente invenção é construir um trocador térmico de chapa, que acomode de uma forma mais eficiente custo de fabricação, expansão térmica e contenção de pressão do que os trocadores térmicos de chapa desenvolvidos na técnica. Este objetivo é obtido de acordo com a presente invenção por meio da substituição da vedação contínua dos dois lados de um par de cassetes retangulares adjacentes, na qual a soldagem por costura elétrica foi realizada, com grampos de desvio e encerrando estes grampos nos cabeçotes que se estendem no comprimento dos cassetes. A presença dos cabeçotes em todo o comprimento permite que os grampos de desvio sejam aplicados sem soldagem ou com apenas uma soldagem parcial, uma vez que os grampos de desvio atuam apenas na capacidade de impedir o fluxo cruzado e não a contenção de fluidos. Este método de construção permite que a pressão interna do fluido secundário seja contida via os cabeçotes de comprimento total que, quando providos com um formato em seção transversal arqueado, poderão conter moderadamente as altas pressões com um material relativamente fino. Os grampos de desvio podem ser alterados ou removidos de modo a melhor facilitar a coleta e a distribuição dos fluidos durante os processos de condensação e/ou de evaporação.

BREVE DESCRIÇÃO DOS DESENHOS

A Figura 1 ilustra uma vista isométrica da modalidade preferida do trocador térmico de chapa totalmente soldado de acordo com a presente invenção;

A Figura 2 ilustra uma vista isométrica da modalidade preferida do trocador térmico da Figura 1 com algumas partes cortadas, a fim de mostrar parte da montagem de conjunto de chapas provida no interior da unidade;

A Figura 2a ilustra uma vista isométrica ampliada de um corte da aresta da montagem de conjunto de chapas exposta na Figura 2;

A Figura 3 ilustra duas chapas de transferência térmica individuais e um cassete resultante seguindo a soldagem por costura nos lados opostos das chapas de transferência térmica;

A Figura 4 ilustra uma extremidade dos três cassetes empilhados projetados para uso com calços de cassete; A Figura 5 ilustra uma vista parcialmente explodida da montagem de conjunto de chapas contendo os calços de cassete referidos acima e outros calços e barras que juntamente com os cassetes formam a montagem de conjunto de chapas;

A Figura 6 ilustra uma vista explodida da modalidade preferida do trocador térmico com a montagem de conjunto de chapas intacta e as partes do alojamento externo separadas uma da outra;

As Figuras 7, 8, 9 e 10 ilustram vistas em corte tomadas ao longo da linha 7 - 7, da linha 8-8, da linha 9 - 9, e da linha 10 - 10, respectivamente, da Figura 1;

A Figura 11 ilustra uma vista isométrica do trocador térmico mostrado nas Figuras 1 a 10 com membros de 15 suporte de aço de carbono no lado externo do trocador térmico que devem ser aparafusados entre si;

A Figura 12 ilustra uma vista similar à ilustrada na Figura 4, mostrando, porém, uma forma modificada das chapas projetadas para uso sem calços de cassete;

A Figura 13 ilustra uma vista isométrica de uma modalidade alternativa do trocador térmico de chapa de acordo com a presente invenção;

A Figura 14 ilustra uma vista superior de uma chapa de ângulo de alta divisa corrugada e correspondendo aos padrões de fluxo primário e secundário; e

A Figura 15 ilustra uma vista em corte transversal de um desenho alternativo de cassetes, no qual os grampos de desvio são formados integralmente com o corpo das chapas de transferência térmica.

DESCRIÇÃO DETALHADA DA INVENÇÃO

Com referência agora aos desenhos, os trocadores térmicos de chapa a serem descritos são ilustrados contendo basicamente um núcleo retangular, embora outras formas sejam possíveis. É a intenção dos desenhos ilustrar um detalhe suficiente necessário para um entendimento completo da presente invenção, e de forma alguma limitar o método no qual a presente invenção é incorporada. Outras formas da presente invenção, como, por exemplo, fluxos de múltiplas passagens, tubulação drenável, unidades múltiplas de tubulação juntas, e encerrando todo o trocador dentro de um vaso de pressão, serão óbvias às pessoas versadas na técnica.

Com referência agora aos desenhos, e mais particularmente às Figuras 1, 2 e 2a dos mesmos, um trocador térmico 10, feito de acordo com a presente invenção, é ilustra em uma vista cortada nas Figuras 2 e 2a de modo a chamar atenção para o método único de construção da presente invenção. O trocador térmico 10 inclui um alojamento externo que consiste de um cabeçote de entrada primário 12, um cabeçote de saída primário 14, um cabeçote de entrada secundário 16, um cabeçote de saída secundário 18, quatro flanges de tubulação idênticos 20 a 26, um membro de cobertura de topo 28 e um membro de cobertura de fundo 30. Os cabeçotes 12 a 18, os flanges 20 a 26 e os membros de cobertura 28, 30 servem para encerrar uma montagem de conjunto de chapas 31 vista em sua totalidade nas Figuras 2, 2a e 6. Localizados no interior do alojamento encontram-se três cassetes idênticos, cada qual identificado pelo numerai de referência 32, cassetes estes que formam uma parte da montagem de conjunto de chapas 31. Conforme observado na Figura 3, cada cassete 32 é construído a partir de duas chapas de transferência térmica retangulares feitas de forma idêntica 33 e 33a, em que cada parte de corpo central 34 é formada com uma pluralidade de corrugações ou depressões paralelas e anguladas. Na formação de um cassete 32, uma das chapas de transferência térmica 33, 33a gira 180 graus e vira de modo que uma das chapas fique superposta à outra. Conforme ilustrado na Figura 2a, isto faz com que as corrugações de cada uma das chapas de transferência térmica 33, 33a se atravessem umas às outras em um ângulo fixo e provenham uma pluralidade de cristas externas 36 e cristas internas 37 paralelas e anguladas para cada uma das chapas de transferência térmica 33, 33a.

Conforme observado nas Figuras 2 e 2a, os três cassetes 32 dentro do alojamento do trocador térmico 10 provêm três canais primários 38 para o fluxo de um fluido primário e dois canais secundários 40 para o fluxo de um fluido secundário. O fluido primário entra no trocador térmico 10 na direção mostrada pela seta "A" através de um bocal de entrada primário 42 que fica rigidamente conectado a um cabeçote de entrada de formato arqueado 12. O fluido primário sai na direção mostrada pela seta "B" através de um bocal de saída primário 44, que é rigidamente conectado ao cabeçote de saída de formato arqueado 14. Por conseguinte, o fluido primário que entra no trocador térmico 10 via o bocal de entrada primário 42 flui através dos canais primários 38 e sai do trocador térmico 10 através do bocal de saída primário 44. O fluido secundário entra no trocador térmico 10 na direção da seta "C" via o bocal de entrada secundário 46, flui através dos canais secundários 40 e sai na direção da seta "D" através do bocal de saída secundário 48. Conforme aparente, o bocal de entrada 46 e o bocal de saída 48 são rigidamente conectados ao cabeçote de entrada secundário 16 e ao cabeçote de saída secundário 18, respectivamente.

Mais especificamente, e conforme ilustrado na Figura 3, cada chapa de transferência térmica 33, 33a é integralmente formada por um par de flanges laterais espaçados lateralmente idênticos 50 e 52 localizados em um plano comum. Também, as extremidades opostas de cada chapa de transferência térmica 33, 33a é integralmente formada com os flanges de extremidade idênticos 54 e 56, sendo cada qual desviado dos flanges laterais 50 e 52. Os flanges de extremidade 54 e 56 também se localizam em um plano comum paralelo ao plano dos flanges laterais 50 e 52. Será notado que, conforme ilustrado na Figura 4, as cristas externas 36 das corrugações formadas em cada uma das chapas de transferência térmica 33, 33a se encontram em um nível maior do que o plano dos flanges de extremidade 54 e 56. Sendo assim, quando cada cassete 32 é formado tendo uma chapa de transferência térmica girada de 180 graus e invertida com relação à outra chapa de transferência térmica, conforme mencionado acima, uma abertura retangular é provida em cada extremidade do cassete 32 por meio dos flanges de extremidade 54 e 56. A abertura define a área de entrada para o fluido primário que flui através do canal primário 38 do cassete 32. Da mesma forma ilustrada na Figura 4, depois de a chapa de transferência térmica 33a ser girada, invertida e posicionada abaixo da chapa de transferência térmica 33 com os flanges laterais 50, 52 em contato um com o outro, uma solda por costura de resistência continua 58 é provida ao longo do comprimento de cada um dos flanges laterais de conexão 50 e 52, de modo a formar o cassete 32 em uma única unidade separada.

Será notado que o desenho da parte de corpo de transferência térmica 34 das duas chapas de transferência térmica 33, 33a que formam um cassete 32 é tal que haja pontos de contato de chapa com chapa suficientes entre as cristas externas 36 dos cassetes adjacentes 32, eliminando a necessidade de localizar cassetes adjacentes para suporte. Será ainda notado que a Figura 4 ilustra três cassetes pré- fabricados 32, no estado empilhado antes da inserção dos calços de cassete retangulares 60 para o reforço de solda TIG. Quando os cassetes 32 são colocados no topo um do outro, conforme ilustrado na Figura 4, as cristas externas 36 das corrugações dos cassetes adjacentes 32 ficarão em contato um com o outro a fim de prover um canal secundário 40 para o fluxo do fluido secundário. Uma vez que as cristas externas 36 das corrugações se encontram em um nivel maior do que o dos flanges de extremidade 54 e 56 conforme acima mencionado, uma folga ou espaço de altura e profundidade uniformes será provido entre os flanges de extremidade 54 e 56 dos cassetes adjacentes 32 quando empilhados conforme ilustrado na Figura 4. Esta folga ou espaço é preenchido pelo uso dos calços de cassete retangulares 60 ilustrados nas Figuras 2a, 5 e 7. Os calços 60 ajudam na soldagem de arco das chapas de metal relativamente finas e são, portanto, desnecessários para todos os projetos, uma vez que a espessura de chapa pode variar. Neste caso, os calços 60 são soldados continuamente ao longo dos flanges de extremidade 54 e 56 dos cassetes adjacentes 32, assim, com efeito, interligando os cassetes empilhados 32.

A montagem de conjunto de chapas ou núcleo 31 do trocador térmico 10 quando totalmente montado pode ser vista na Figura 5 e inclui os quatro calços de cassete 60 e oito calços de chapa de cobertura. Os calços de chapa de cobertura consistem de quatro calços de cobertura laterais idênticos 62 e quatro calços de cobertura de extremidade idênticos 64. Os calços 62 e 64 essencialmente servem como um suporte de topo e de fundo para cada um dos cabeçotes 12, 14, 16 e 18. Os calços 62 são dimensionados de modo a preencher o espaço ao longo do comprimento de cada um dos flanges 50 e 52 dos cassetes 32 localizados no topo e no fundo do conjunto ilustrado nas Figuras 6, e 8 a 10, de modo a colocar a superfície interna de cada um dos membros de cobertura de topo 28 e dos membros de cobertura de fundo 30 em contato com as cristas externas 36 das corrugações dos cassetes de topo e de fundo 32. De maneira similar, os calços de cobertura de extremidade 64 são de um tamanho de modo a preencher o recesso criado ao se ter os flanges de extremidade 54 e 56 em um nivel diferente do que o das cristas externas 36 das corrugações de cada chapa de transferência térmica, conforme acima mencionado. Sendo assim, conforme ilustrado na Figura 7, cada calço de cobertura de extremidade 64 tem aproximadamente a metade da espessura dos calços de cassete 60 e tem sua superfície planar superior no mesmo plano que a superfície planar superior dos calços de cobertura laterais 62. Além disso, e conforme melhor observado nas Figuras 5 e 6, oito barras de separação de canal idênticas e de modo geral em forma de cubo 66 são fixadas nas arestas do núcleo do trocador térmico 10 a fim de preencher os espaços entre os cassetes adjacentes 32 existentes nas arestas destes cassetes 32.

Conforme melhor visto na Figura 6, as laterais planas expostas das barras 66 ficam no mesmo plano das bordas laterais e das bordas de extremidade dos calços de cobertura laterais 62. Na forma preferida, os calços 62 e 64 são soldados aos membros de cobertura de topo e de fundo 28 e 30.

Além disso, a montagem de conjunto de chapas ou núcleo 31 do trocador térmico 10 inclui grampos de desvio 68 que ficam cunhados entre os flanges laterais 50, 52 dos cassetes adjacentes 32 e a tacha soldada em alguns pontos nos flanges laterais espaçados verticalmente 50, 52 dos cassetes adjacentes 32. Cada um dos grampos de desvio 68 é de modo geral em forma de um na seção transversal, conforme visto nas Figuras 8 a 10, e de igual comprimento. Os grampos de desvio 68 servem para bloquear parcialmente os canais secundários 40 ao longo dos cabeçotes 16 e 18 e garantem que o fluido secundário flua pela parte de corpo dos cassetes 32 a partir do bocal de entrada secundário 46 para o bocal de saida secundário 48. Os grampos de desvio 68 ficam dispostos de tal modo que os fluidos primário e secundário fluam em um padrão contra-corrente; no entanto, podendo ser dispostos de modo a produzir padrões co-correntes ou de fluxo cruzado.

Conforme ilustrado na Figura 6, os grampos de desvio 68, em um lado da montagem de conjunto onde o cabeçote de saida secundário 18 se localiza, começam na extremidade traseira dos cassetes 32 em contato com uma barra 66 e terminam em aproximadamente três quartos do caminho em direção à frente dos cassetes 32 de modo a permitir uma saida para o fluido secundário quando o mesmo flui através dos canais secundários 40 para o cabeçote de saida secundário 18. Por outro lado, os grampos de desvio 68 no lado da montagem de conjunto de chapas 31 onde o cabeçote de entrada secundário 16 se localiza, começam na frente da montagem de conjunto de chapas 31 em contato com uma barra 66 e terminam aproximadamente nos três quartos de caminho para a parte de trás da montagem de conjunto, permitindo que o fluido secundário flua do cabeçote 16 para canais secundários 40 e finalmente para o cabeçote 18 e saia através do bocal de saida secundário 48. Conforme ilustrado na Figura 6, os membros de cobertura de topo e de fundo 28 e 30 são de modo geral do mesmo formato retangular que as chapas de transferência térmica 33, 33a; no entanto, os mesmos se estendem para além dos cabeçotes primários 12 e 14 e servem como as partes de topo e de fundo destes cabeçotes. Os flanges de tubulação 20 a 2 6 são soldados na montagem de conjunto de chapas 31 de modo a servir como dois tampões de extremidade e suporte para os cabeçotes secundários 16 e 18 que se estendem por todo o comprimento da montagem de conjunto de chapas 31. Esta disposição, em conjunto com os grampos de desvio 68, permite que a pressão interna dos canais secundários 40 fique relativamente igual à pressão dos cabeçotes 16 e 18, eliminando, assim, a necessidade de se prover uma solda de vedação continua entre os grampos de desvio 68 e os flanges laterais 50 e 52 dos cassetes adjacentes aos cassetes 32. Os cabeçotes de entrada e de saida 12 e 14 para o lado primário são soldados nas partes de extremidade dos membros de cobertura de topo e de fundo 28 e 30, e nas extremidades superior e inferior da montagem de conjunto de chapas 31. Será observado que os cassetes soldados por costura 32 não são soldados um ao outro por uma solda continua. Em contrapartida, os grampos de desvio 68 são presos aos cassetes adjacentes 32 por algumas soldas de tacha ao longo dos flanges laterais 50, 52. Uma vez que os cassetes 32 não são soldados juntos de modo a formar a parede lateral de fechamento do trocador térmico 10, os mesmos conseguem se expandir nos caminhos laterais e verticalmente em suas bordas laterais. Esta vantagem é obtida ao se ter os cabeçotes secundários 16 e 18 com uma forma em seção transversal arqueada, conforme ilustrado nas Figuras 8 a 10, de modo a permitir a expansão lateral dos cassetes 32. Além disso, nas extremidades traseiras dos grampos de desvio 68 ao longo do cabeçote 18 e na extremidade frontal dos grampos de desvio 68 ao longo do cabeçote 16, pequenos furos de sangramento (não ilustrados) podem ser providos na seção vertical do grampo de desvio 68 de modo a eliminar a área de recirculação morta que pode ocorrer nas duas arestas dos canais secundários 40.

A Figura 11 ilustra uma vista isométrica de uma versão modificada do trocador térmico 10 das Figuras 1 a 10. Neste caso, o trocador térmico 10 é provido com membros de suporte do tipo chapa de topo e de fundo de aço de carbono retangular 72 e 74 tendo uma pluralidade de furos alinhados verticalmente 76 adaptados para receber os parafusos de modo a interconectar as chapas 72 e 74. Os membros de suporte contendo pressão 72 e 74 variam em espessura como uma função da pressão interna e do tamanho dos cabeçotes secundários 16 e 18. Uma vez que estes membros de suporte 72 e 74 não entram em contato com os fluidos quente e frio, os mesmos são feitos tipicamente de aço de carbono a fim de reduzir os custos de um trocador térmico. Os membros de suporte 72 e 74 não são necessários em aplicações de baixa pressão.

A Figura 12 ilustra três cassetes modificados idênticos (cada qual identificado pela referência numérica 78) empilhados sem o uso dos calços de cassete 60 conforme providos na montagem de conjunto de chapas do trocador térmico 10. Estas partes do cassete 78 idênticas às do cassete 32 são identificadas pelos mesmos numerais de referência, porém com uma linha. Neste exemplo, as chapas 80 e 82 de cada um dos cassetes 78 têm as cristas externas 36 das corrugações no corpo de cada chapa 80, 82 localizadas no mesmo nivel que os f langes de extremidade 54' e 56'. Em todos os demais aspectos, as chapas 80 e 82 são idênticas às chapas de transferência térmica correspondentes 33, 33a do trocador térmico 10. Conforme acima mencionado, os calços 60 são usados para melhorar a solda de arco ao fixar as extremidades frontal e traseira dos cassetes adjacentes 32 feitas de um metal relativamente fino. As chapas 80 e 82 usam um metal mais grosso, conforme ilustrado na Figura 12, eliminando, assim, a necessidade dos calços 60. Deve-se notar que os cassetes 78 podem ser substituídos pelos cassetes 32 do trocador térmico 10 e podem ser usados de modo a prover uma montagem de conjunto de chapas, tal como a do trocador térmico 10, exceto pela ausência dos calços 60.

A Figura 13 ilustra uma vista isométrica de uma modalidade alternativa do trocador térmico de chapa 10 de acordo com a presente invenção. Neste caso, o trocador térmico 86 ilustrado na Figura 13 seria usado quando o número de chapas de transferência térmica em uma dada unidade é aumentado a ponto de exceder uma quantidade que corresponde ao aumento dos cabeçotes secundários em um comprimento de corda, e à extensão de aumentar a espessura dos membros de suporte a uma espessura desfavorável, a partir de um ponto de vista econômico. Será notado que partes da montagem de conjunto de chapas do trocador térmico 86 são essencialmente iguais em construção que a incorporada no trocador térmico 10. Por este motivo, as partes da montagem de conjunto de chapas do trocador térmico 8 6 que correspondem às partes da montagem de conjunto de chapas 31 do trocador térmico 10 são identificadas com os mesmos numerais de referência, mas com duas linhas. Será também notado que neste exemplo a modificação do trocador térmico 10 consiste na substituição dos cabeçotes secundários horizontais 16 e 18 por diversos cabeçotes de entrada secundários verticais idênticos 88 no outro lado da montagem de conjunto de chapas e em um número igual de cabeçotes de saida secundários verticais 90 no outro lado da montagem de conjunto de chapas, reduzindo, deste modo, a largura dos membros de suporte de topo e de fundo 92 e 94, respectivamente, o que, por sua vez, diminui a espessura necessária para conter uma dada pressão. Ainda, ao invés de se ter os grampos de desvio 68" presos aos cassetes 32", conforme indicado com relação à versão das Figuras 1 a 10 do trocador térmico, esta modalidade alternativa utiliza barras de suporte verticais 96 presas aos calços laterais de topo e fundo 62" de modo a manter os grampos de desvio 68" em posição. Em todos os demais aspectos e conforme acima mencionado, o núcleo ou a montagem de conjunto de chapas deste trocador térmico 86 é igual (com a exceção do número de cassetes 32") ao núcleo 31 do trocador térmico 10. A Figura 14 ilustra os respectivos padrões de fluxo primário e secundário em uma chapa de ângulo de alta divisa corrugada. As chapas de ângulo de alta divisa produzem um ângulo de baixa divisa relativo para as partes de entrada e saida laterais secundários, o que resulta em uma queda de pressão maior do lado secundário com relação ao lado primário. Um ângulo de divisa baixo (a2) atua de uma maneira reversa, produzindo um ângulo de divisa maior (al) nas partes de entrada e saida secundárias. Um ângulo de divisa de quarenta e cinco graus ou um padrão de reentrâncias produz padrões geométricos ou de divisa iguais para os dois fluidos. Esta flexibilidade permite que o trocador seja projetado de uma forma mais eficiente, de modo a melhor acomodar fluxos desiguais ou limitações de queda de pressão desiguais sem resultar em um número desigual de passagens, resultando, assim, em uma área de superfície menor e em um menor custo da unidade.

A Figura 15 ilustra uma vista em corte transversal das chapas de transferência térmica alternativas adaptadas de modo a formar um cassete, como, por exemplo, o cassete 32 do trocador térmico 10. Observa-se que estas partes de tais chapas de transferência térmica alternativas correspondentes às mesmas partes do cassete 32 são identificadas com os mesmos numerais de referência, mas com três linhas. Conforme ilustrado na Figura 15, ao invés de se ter os grampos de desvio formados como membros em forma de U separados, como, por exemplo, os grampos de desvio 68 do trocador térmico 10, os flanges laterais 50"' e 52"' são providos com seções levantadas pendentes verticalmente dispostas 100 e 102, respectivamente. Sendo assim, quando um par de chapas de transferência térmica é interconectado conforme explicado acima de modo a formar um cassete, as extremidades das seções 100 e 102 que se contatam entre si são soldadas em tacha de modo a formar um grampo de desvio que funciona da mesma maneira que os grampos de desvio 68 providos no trocador térmico 10.

Várias modificações e mudanças podem ser feitas às construções acima descritas sem se afastar do espirito da presente invenção. Por exemplo, ao invés de se ter corrugações ou depressões do tipo provido no corpo das chapas de transferência térmica, outras formas de depressões podem ser substituídas pelas corrugações, ou seja, reentrâncias do tipo ilustrado na Figura 2 da Patente U.S. N0 5.469.914 acima mencionada. Esta mudança assim como outras mudanças e modificações são contempladas pelos inventores e não se deseja ficar limitado às mesmas, exceto ao âmbito das reivindicações em apenso.

Claims

1. Montagem de conjunto de chapas para um trocador térmico tendo um membro de cobertura de topo e um membro de cobertura de fundo, a dita montagem de conjunto de chapas CARACTERIZADA pelo fato de compreender uma pluralidade de cassetes de modo geral retangulares empilhados uns sobre os outros, com um cassete de topo localizado adjacente ao dito membro de cobertura de topo e um cassete de fundo localizado adjacente ao dito membro de cobertura de fundo, cada um dos ditos cassetes incluindo uma primeira chapa de transferência térmica e uma segunda chapa de transferência térmica juntada ao longo de um par de flanges laterais espaçados lateralmente, as ditas primeira e segunda chapas de transferência térmica sendo, cada qual, formada com depressões nos lados opostos de cada uma das ditas chapas de transferência térmica, que provêm a primeira e a segunda passagens de fluido para o fluxo de fluido entre as chapas de transferência térmica dos cassetes adjacentes, as ditas primeiras passagens de fluido servindo como passagens para um fluido primário nos espaços alternados dos ditos cassetes empilhados e as ditas segundas passagens de fluido servindo como passagens para um fluido secundário nos demais espaços dos ditos cassetes empilhados, cada um dos ditos espaços alternados para o dito fluido primário sendo provido com um par de flanges de extremidade espaçados e paralelos formados com cada cassete nas extremidades opostas do dito cada cassete e cada um dos ditos espaços restantes sendo provido pelos flanges laterais dos cassetes adjacentes, um dispositivo de calço, de modo a preencher os ditos espaços restantes entre os flanges laterais do cassete de topo e da chapa de cobertura de topo e os flanges dos flanges laterais do cassete de fundo e da chapa de cobertura de fundo, e um dispositivo defletor localizado nos ditos espaços restantes entre o dito cassete de topo e o dito cassete de fundo, de modo a direcionar o dito fluido secundário através das ditas segundas passagens de fluido.

2. Montagem de conjunto de chapas, de acordo com a reivindicação 1, CARACTERIZADA pelo fato de que um dispositivo de calço adicional é provido entre os flanges de extremidade dos cassetes adjacentes a fim de garantir que o dito fluido primário flua nas ditas primeira passagens de fluido.

3. Montagem de conjunto de chapas, de acordo com a reivindicação 1, CARACTERIZADA pelo fato de que são providas barras de modo geral em forma de cubo nas arestas dos cassetes em alinhamento horizontal com o dispositivo defletor.

4. Montagem de conjunto de chapas, de acordo com a reivindicação 1, CARACTERIZADA pelo fato de que a dita montagem de conjunto de chapas fica encerrada dentro de um alojamento que inclui o dito membro de cobertura de topo, o dito membro de cobertura de fundo, um cabeçote de entrada primário localizado em uma extremidade da dita montagem de conjunto de chapas, um cabeçote de saída primário localizado na outra extremidade da dita montagem de conjunto de chapas, um cabeçote de entrada secundário localizado em um lado da dita montagem de conjunto de chapas, e um cabeçote de saída secundário localizado no outro lado da dita montagem de conjunto de chapas.

5. Montagem de conjunto de chapas, de acordo com a reivindicação 1, CARACTERIZADA pelo fato de que cada qual dentre o dito cabeçote de entrada secundário e o dito cabeçote de saída secundário é arqueado em seção transversal.

6. Montagem de conjunto de chapas, de acordo com a reivindicação 1, CARACTERIZADA pelo fato de que cada dito dispositivo defletor é soldado â tacha nos flanges laterais dos cassetes adjacentes.

7. Montagem de conjunto de chapas, de acordo com a reivindicação 1, CARACTERIZADA pelo fato de que cada dito dispositivo defletor é em forma de U em seção transversal.

8. Montagem de conjunto de chapas, de acordo com a reivindicação 4, CARACTERIZADA pelo fato de que o dito cabeçote de entrada secundário e o dito cabeçote de saída secundário provêm uma câmara arqueada ao longo de cada lado da montagem de conjunto de chapas a fim de permitir a expansão lateral dos ditos cassetes.

9. Montagem de conjunto de chapas, de acordo com a reivindicação 6, CARACTERIZADA pelo fato de que o dito dispositivo defletor se estende parcialmente ao longo de cada lado dos ditos cassetes de modo a prover uma entrada para o dito fluido secundário adjacente a uma extremidade e ao longo de um lado da dita montagem de conjunto de chapas e de prover uma saída para o dito fluido secundário adjacente à extremidade oposta e ao longo do outro lado da dita montagem de conjunto de chapas.

10. Montagem de conjunto de chapas, de acordo com a reivindicação I1 CARACTERIZADA pelo fato de que as depressões são formadas na parte de corpo de cada uma das ditas chapas de transferência térmica e são cercadas pelos ditos flanges de extremidade e pelos ditos flanges laterais.

11. Montagem de conjunto de chapas, de acordo com a reivindicação 10, CARACTERIZADA pelo fato de que as ditas depressões consistem de corrugações paralelas e anguladas formadas na dita parte de corpo de cada uma das ditas chapas de transferência térmica.

12. Montagem de conjunto de chapas, de acordo com a reivindicação 1, CARACTERIZADA pelo fato de que os ditos flanges de extremidade de cada chapa de transferência térmica se localizam em um plano posicionado em um nível maior do que o plano que atravessa os ditos flanges laterais.

13. Montagem de conjunto de chapas, de acordo com a reivindicação 11, CARACTERIZADA pelo fato de que a crista externa das ditas corrugações fica em um nível mais elevado do que a superfície de topo dos ditos flanges de extremidade.

14. Montagem de conjunto de chapas, de acordo com a reivindicação 1, CARACTERIZADA pelo fato de que o dito dispositivo defletor é integralmente formado com os ditos flanges laterais.

15. Trocador térmico, CARACTERIZADO pelo fato de compreender um alojamento externo e uma montagem de conjunto de chapas localizada no interior do dito alojamento, o dito alojamento incluindo um membro de cobertura de topo e um membro de cobertura de fundo, um cabeçote de entrada primário e um cabeçote de saída primário, cada um dos quais sendo conectados ao dito membro de cobertura de topo e ao dito membro de cobertura de fundo e sendo localizados nas extremidades opostas da dita montagem de conjunto de chapas, um cabeçote de entrada secundário e um cabeçote de saída secundário, cada um dos quais sendo conectados ao dito membro de cobertura de topo e ao dito membro de cobertura de fundo e se localizam nos lados opostos da dita montagem de conjunto de chapas, a dita montagem de conjunto de chapas compreendendo uma pluralidade de cassetes de modo geral retangulares empilhados uns sobre os outros, com um cassete de topo localizado adjacente ao dito membro de cobertura de topo, e um cassete de fundo localizado adjacente ao dito membro de cobertura de fundo, cada um dos ditos cassetes incluindo uma primeira chapa de transferência térmica e uma segunda chapa de transferência térmica, as ditas primeira e segunda chapas de transferência térmica sendo, cada qual, formadas com um par de flanges laterais espaçados lateralmente e um par de flanges de extremidade opostos, os ditos flanges de extremidade estando em um plano desviado no sentido vertical a partir do plano dos ditos flanges laterais, as ditas primeira e segunda chapas de transferência térmica sendo ligadas entre si por meio de uma solda contínua ao longo dos ditos flanges laterais, a dita primeira chapa de transferência térmica e a dita segunda chapa de transferência térmica tendo, cada qual, uma parte de corpo formada com depressões nos lados opostos da mesma, que provêm uma primeira e uma segunda passagens de fluido para o fluxo de fluido entre as chapas de transferência térmica dos cassetes adjacentes, as ditas primeiras passagens de fluido comunicando-se com o dito cabeçote de entrada primário e com o dito cabeçote de saída primário, e servindo como passagens para um fluido primário nos espaços alternados dos ditos cassetes empilhados, e as ditas segundas passagens de fluido comunicando-se com o dito cabeçote de entrada secundário e com o dito cabeçote de saída secundário, e servindo como passagens para um fluido secundário nos demais espaços dos ditos cassetes empilhados, cada um dos ditos espaços alternados para o dito fluido primário sendo provido com o dito par de flanges de extremidade formados com cada cassete nas extremidades opostas do dito cada cassete, e cada um dos ditos espaços restantes sendo provido com os ditos flanges laterais dos cassetes adjacentes, um dispositivo de calço para o preenchimento dos ditos espaços restantes entre os flanges laterais do cassete de topo e da chapa de cobertura de topo e os flanges dos flanges laterais do cassete de fundo e da chapa de cobertura de fundo, e um dispositivo defletor localizado nos ditos espaços restantes entre o dito cassete de topo e o dito cassete de fundo, de modo a direcionar o dito fluido secundário através das ditas segundas passagens de fluido.

16. Trocador térmico, de acordo com a reivindicação 15, CARACTERIZADO pelo fato de que um par de membros de suporte contendo pressão é provido com uma pluralidade de furos de parafuso adaptados de modo a receber parafusos para interconectar os ditos membros de suporte, os ditos membros de suporte consistindo de um membro de suporte de topo em contato com o dito membro de cobertura de topo e um membro de suporte de fundo em contato com o dito membro de cobertura de fundo.

17. Trocador térmico, CARACTERIZADO pelo fato de compreender um alojamento externo e uma montagem de conjunto de chapas localizada no interior do dito alojamento, o dito alojamento incluindo um membro de cobertura de topo e um membro de cobertura de fundo, um cabeçote de entrada primário e um cabeçote de saída primário, cada um dos quais sendo conectado ao dito membro de cobertura de topo e ao dito membro de cobertura de fundo e sendo localizado nas extremidades opostas da dita montagem de conjunto de chapas, uma pluralidade de cabeçotes de entrada secundários e uma pluralidade de cabeçotes de saída secundários, cada um dos quais sendo arqueados em seção transversal e se estendendo verticalmente para conexão com o dito membro de cobertura de topo e com o dito membro de cobertura de fundo, os ditos cabeçotes de entrada secundários localizando-se em um lado da dita montagem de conjunto de chapas e os ditos cabeçotes de saída secundários localizando-se no lado oposto da dita montagem de conjunto de chapas, a dita montagem de conjunto de chapas compreendendo uma pluralidade de cassetes de modo geral retangulares empilhados uns sobre os outros, com um cassete de topo localizado adjacente ao dito membro de cobertura de topo e um cassete de fundo localizado adjacente ao dito membro de cobertura de fundo, cada um dos ditos cassetes incluindo uma primeira chapa de transferência térmica e uma segunda chapa de transferência térmica, as ditas primeira e segunda chapas de transferência térmica sendo cada qual formada com um par de f langes laterais espaçados lateralmente e um par de flanges de extremidade opostos, os ditos flanges de extremidade estando em um plano desviado no sentido vertical a partir do plano dos ditos flanges laterais, as ditas primeira e segunda chapas de transferência térmica sendo ligadas entre si por meio de uma solda contínua ao longo dos ditos flanges laterais, a dita primeira chapa de transferência térmica e a dita segunda chapa de transferência térmica tendo, cada qual, uma parte de corpo formada com depressões nos lados opostos da mesma que provêm uma primeira e uma segunda passagens de fluido para o fluxo de fluido entre as chapas de transferência térmica dos cassetes adjacentes, as ditas primeiras passagens de fluido comunicando-se com o dito cabeçote de entrada primário e com o dito cabeçote de saída primário e servindo como passagens para um fluido primário nos espaços alternados dos ditos cassetes empilhados, e as ditas segundas passagens de fluido comunicando-se com o dito cabeçote de entrada secundário e com o dito cabeçote de saída secundário e servindo como passagens para um fluido secundário nos demais espaços dos ditos cassetes empilhados, cada um dos ditos espaços alternados para o dito fluido primário sendo provido com o dito par de flanges de extremidade formados com cada cassete nas extremidades opostas do dito cada cassete, e cada um dos ditos espaços restantes sendo provido com os ditos flanges laterais dos cassetes adjacentes, um dispositivo de calço para o preenchimento dos ditos espaços restantes entre os flanges laterais do cassete de topo e da chapa de cobertura de topo e os flanges dos flanges laterais do cassete de fundo e da chapa de cobertura de fundo, e um dispositivo defletor localizado nos ditos espaços restantes entre o dito cassete de topo e o dito cassete de fundo, de modo a direcionar o dito fluido secundário através das ditas segundas passagens de fluido, o dito dispositivo defletor sendo mantido na posição no interior dos ditos espaços restantes por meio de barras de suporte verticais presas aos ditos membros de cobertura de topo e de fundo ao longo de cada lado da dita montagem de conjunto de chapas.

18. Trocador térmico, de acordo com a reivindicação 17, CARACTERIZADO pelo fato de que as ditas barras de suporte verticais servem para interconectar a dita pluralidade de cabeçotes secundários um ao outro ao longo de cada lado da dita montagem de conjunto de chapas.

19. Trocador térmico, de acordo com a reivindicação 17, CARACTERIZADO pelo fato de que um par de membros de suporte contendo pressão planares é provido com uma pluralidade de furos de parafuso adaptados para receber os parafusos para interconectar os ditos membros de suporte, os ditos membros de suporte consistindo de um membro de suporte de topo em contato com o dito membro de cobertura de topo e um membro de suporte de fundo em contato com o dito membro de cobertura de fundo.