ES2213464B1

ES2213464B1 - PERFECTION OF TOOLS FOR THE MANUFACTURE OF FINS FOR HEAT EXCHANGERS.

Info

Publication number: ES2213464B1
Application number: ES200202171A
Authority: ES
Inventors: Jaume Morell Miro
Original assignee: Ind Metalurgicas Jem S A; INDUSTRIAS METALURGICAS JEM SA
Current assignee: Ind Metalurgicas Jem S A; INDUSTRIAS METALURGICAS JEM SA
Priority date: 2002-09-24
Filing date: 2002-09-24
Publication date: 2005-06-01
Anticipated expiration: 2022-09-24
Also published as: ES2213464A1

Abstract

Perfeccionamientos en las herramientas para la fabricación de aletas para intercambiadores de calor. Los perfeccionamientos se caracterizan por la realización en los fondos de los dentados de dos discos que integran los rodillos de deformación y troquelado, de alojamientos para recibir y retener bloques de material elástico destinados a recibir el fleje para la fabricación de la aleta, que recibe la acción de las crestas de los dientes del rodillo conjugado en la conformación de las crestas de las aletas.Improvements in the tools for manufacturing fins for heat exchangers. The improvements are characterized by the realization in the bottoms of the teeth of two discs that integrate the deformation and die-cutting rollers, of housings to receive and retain blocks of elastic material destined to receive the strap for the manufacture of the fin, which receives the action of the ridges of the teeth of the conjugate roller in the conformation of the ridges of the fins.

Description

Perfeccionamientos en las herramientas para la fabricación de aletas para intercambiadores de calor.Improvements in the tools for manufacture of fins for heat exchangers.

La presente invención está destinada a dar a conocer unos perfeccionamientos en las herramientas destinadas a la fabricación de conjuntos de aletas para intercambiadores de calor que permiten conseguir sensibles ventajas constructivas y funcionales en dichas aletas.The present invention is intended to give know some improvements in the tools for the manufacture of fin sets for heat exchangers that allow to achieve sensitive constructive advantages and functional in said fins.

En particular, el objetivo de la presente invención consiste en conseguir mayores posibilidades de formas en las aletas para intercambiadores de calor con respecto a lo actualmente conocido, controlando debidamente la forma.In particular, the objective of this invention is to achieve greater possibilities of ways in the fins for heat exchangers with respect to what currently known, duly controlling the form.

Se conocen como intercambiadores de calor aquellos dispositivos en los que se produce el intercambio calorífico entre un fluido a una temperatura elevada y otro a una temperatura más reducida que es el que recibe el calor del primero, para su evacuación. Éste es el caso, por ejemplo, en radiadores de refrigeración, evaporadores, etc. utilizados en sectores técnicos tales como automoción, refrigeración y otros. En general, un intercambiador de calor de este tipo comprende una serie de tubos de sección variable por los cuales circula el fluido cuya temperatura se desea reducir, combinándose con un sistema de convección forzada habitualmente mediante ventilador para la transferencia del calor de dicho fluido al fluido de refrigeración constituido habitualmente por aire atmosférico. Los elementos que permiten la transferencia de calor desde los elementos tubulares de circulación de líquido al aire refrigerante son las llamadas aletas. Las aletas están constituidas por piezas de fleje de cobre o de aluminio con espesores comprendidos entre 0,025 y 0,400 mm, que tienen formas variables, en general una forma parecida a un fuelle y en las que, generalmente, se han realizado en las caras de dichas aletas un cierto número de aberturas o ventanas.They are known as heat exchangers those devices on which the exchange occurs calorific between a fluid at an elevated temperature and another at a lower temperature which is the one that receives heat from the first, for evacuation This is the case, for example, in radiators refrigeration, evaporators, etc. used in technical sectors such as automotive, refrigeration and others. In general, a Heat exchanger of this type comprises a series of tubes of variable section through which the fluid circulates whose temperature is desired to be reduced, combined with a system of forced convection usually by fan for heat transfer of said fluid to the cooling fluid usually constituted by atmospheric air. The elements that allow the transfer of heat from the tubular elements of liquid circulation to the refrigerant air are the calls fins The fins consist of pieces of copper strapping or of aluminum with thicknesses between 0.025 and 0.400 mm, which have variable forms, in general a form similar to a bellows and in which, generally, they have been made on the faces of said fins a certain number of openings or windows.

El aire circula, habitualmente forzado como se ha dicho, por entre los huecos de las aletas, y se introduce por las ventanas abiertas, cuando éstas existen. En esta circulación de aire se forman turbulencias que contribuyen a definir el caudal de aire y, en definitiva, a determinar el rendimiento térmico del radiador. El diseño del conjunto pretende lograr el mayor intercambio calórico con los menores recursos: volumen y peso de los elementos, potencia de accionamiento del ventilador de circulación forzada, etc.The air circulates, usually forced as has said, between the gaps of the fins, and is introduced by the windows open, when they exist. In this circulation of air turbulence forms that help define the flow rate of air and, in short, to determine the thermal performance of the radiator. The set design aims to achieve the greatest caloric exchange with the lowest resources: volume and weight of the elements, fan drive power of forced circulation, etc.

Uno de los tipos de aletas más frecuentemente utilizados es el de sección en forma de triángulo isósceles, con los vértices redondeados y con ventanas abiertas en gran parte de su superficie. Con frecuencia, este tipo de aleta recibe el nombre de aleta celular.One of the types of fins most frequently used is the isosceles triangle shaped section, with the rounded vertices and with open windows in much of its surface Frequently, this type of fin is called of cellular fin.

La aleta celular se fabrica mediante un conjunto de dos herramientas, conformadoras y troqueladoras, conocidas también como rodillos.The cell fin is manufactured by a set of two tools, shapers and die cutters, known also as rollers.

Las herramientas indicadas o rodillos están formadas habitualmente por múltiples cuchillas planas circulares dentadas, de poco espesor, superpuestas, montadas sobre un eje y fijadas mediante una chaveta y tuerca.The indicated tools or rollers are usually formed by multiple circular flat blades serrated, thin, superimposed, mounted on a shaft and fixed by a key and nut.

Los dos rodillos se acoplan y giran como dos engranajes con el perfil de los dientes en forma de evolvente. Frecuentemente, para sincronizarlos y a la vez evitar que esta acción de engrane sea total y que una de las herramientas arrastre a la otra, se montan sobre los respectivos ejes verdaderos engranajes para transmitir el movimiento.The two rollers are coupled and rotated like two gears with the profile of the teeth in the form of an evolver. Frequently, to synchronize them and at the same time prevent gear action is total and that one of the tools drag to the other, they are mounted on the respective true axes gears to transmit the movement.

El fleje pasa entre ambos rodillos y adopta la forma de sus dientes, adaptándose, por la tensión a que se le somete, a las crestas de los dientes de las citadas herramientas. Las reglas geométricas que rigen este tipo de giro impiden que los fondos de los dientes participen en la forma que adopta el fleje. Por esta razón, estos fondos suelen tener un diseño arbitrario.The strap passes between both rollers and adopts the shape of your teeth, adapting, by the tension to which you subject, to the ridges of the teeth of the aforementioned tools. The geometric rules that govern this type of rotation prevent the tooth bottoms participate in the way the strapping takes. For this reason, these funds usually have an arbitrary design.

Pero este hecho es, a su vez, una causa que limita la libertad de las formas que la cabeza de los dientes y, por tanto, la aleta, puede adoptar. En efecto, el fleje toma la forma de la cabeza de los dientes por la tensión que sufre, pero no por estar sometido a un deseable proceso de embutición entre las formas de la cabeza y del fondo.But this fact is, in turn, a cause that limits the freedom of the ways that the head of the teeth and, Therefore, the fin can adopt. In effect, the strap takes the shape of the head of the teeth because of the tension it suffers, but not for being subjected to a desirable process of drawing between the Head and bottom shapes.

Si, como es habitual, la forma de la cabeza de los dientes de los rodillos es redondeada, las cabezas y fondos de la aleta resultan redondeados también. Si, caso menos frecuente, la forma de la cabeza de los dientes de los rodillos es plana, las cabezas y fondos de la aleta resultan aproximadamente planos también, pero su forma resulta poco precisa, por la razón expuesta en el párrafo anterior.If, as usual, the shape of the head of The teeth of the rollers is rounded, the heads and bottoms of the fin are rounded too. If, less frequently, the Shape of the head of the teeth of the rollers is flat, the fin heads and bottoms are approximately flat also, but its form is not very precise, for the reason stated in the previous paragraph.

Dadas las limitaciones anteriormente explicadas de la tecnología actualmente conocida para controlar la forma de los vértices o cabezas de las aletas, el inventor de la presente solicitud ha llevado a cabo investigaciones y pruebas que han conducido a la presente invención.Given the limitations explained above of the technology currently known to control the way the vertices or fins heads, the inventor of the present request has conducted investigations and tests that have led to the present invention.

De acuerdo con la presente invención, se consigue un control adecuado de la forma de las crestas de las aletas cuando en la fabricación de las aletas mediante dos rodillos engranados y fleje que pasa entre dichos rodillos, se somete a la zona de las aristas o cabezas de las aletas a una fase de embutición sobre un bloque elástico, de manera que se combina la acción de la cresta del dentado de uno de los rodillos con la forma del fondo del rodillo conjugado en el que queda dispuesto un bloque elástico destinado a recibir el fleje en el que se fabrica la aleta recibiendo la acción de compresión y, por lo tanto, parcialmente de embutición, de las crestas del otro rodillo.In accordance with the present invention, get proper control of the shape of the crests of the fins when in the manufacture of the fins by two rollers geared and strap that passes between said rollers, is subjected to the area of the edges or fins heads to a phase of drawing on an elastic block, so that the toothed crest action of one of the rollers with the shape of the bottom of the conjugate roller in which a block is arranged elastic intended to receive the strap in which the fin receiving the compression action and therefore partially drawing, from the ridges of the other roller.

Mediante esta disposición, el inventor ha descubierto que es posible controlar la forma de las crestas o cabezas de las aletas de manera que es posible conseguir la forma deseada adaptando la estructura de las crestas y fondos así como de los bloques elásticos de los rodillos de fabricación. En particular, una estructura preferente del fondo de los rodillos es una sección en forma de arco de círculo en la que queda introducido un elemento lineal que constituye el bloque elástico, que queda introducido en el interior de la ranura, con sección transversal en forma de arco de círculo, sobresaliendo parcialmente dicho elemento elástico para permitir la acción de las crestas del otro rodillo sobre el fleje del que se desean fabricar las aletas.Through this provision, the inventor has discovered that it is possible to control the shape of the ridges or fin heads so that it is possible to get the shape desired by adapting the structure of the ridges and bottoms as well as of the elastic blocks of the manufacturing rollers. In In particular, a preferred structure of the bottom of the rollers is an arc-shaped section in which it is inserted a linear element that constitutes the elastic block, which remains inserted inside the groove, with cross section in circle arc shape, said element partially protruding elastic to allow the action of the ridges of the other roller on the strip from which the fins are to be manufactured.

En una versión preferente, la sección transversal de los fondos de los rodillos será la de sector circular mayor de 180°, lo cual producirá un efecto de retención del bloque de forma sensiblemente cilíndrica circular.In a preferred version, the section transversal of the roller bottoms will be the sector circular greater than 180 °, which will produce a retention effect of the block of substantially cylindrical circular shape.

La forma precisa de los fondos de los rodillos podrá variar entre amplios límites, presentando siempre la posibilidad de recepción y retención de un bloque de tipo elástico que permite recibir el fleje para la fabricación de la aleta en el momento en que actúa la cresta del rodillo conjugado efectuando la deformación precisa. Por lo tanto, la forma de la sección transversal de las ranuras de alojamiento de dicho bloque elástico podría ser de tipo ovalado, triangular, rectangular o de otro tipo, cumpliendo las condiciones antes mencionadas.The precise shape of the roller bottoms may vary between wide limits, always presenting the possibility of receiving and retaining an elastic type block which allows to receive the strap for the manufacture of the fin in the when the crest of the conjugate roller acts by performing the precise deformation Therefore, the shape of the section transverse of the housing grooves of said elastic block It could be oval, triangular, rectangular or other, meeting the aforementioned conditions.

Si bien se podrán fabricar cualesquiera tipos de aletas con los perfeccionamientos objeto de la presente invención, estos perfeccionamientos serán especialmente aplicables a la fabricación de:While any type of fins with the improvements object of the present invention, these improvements will be especially applicable to the manufacturing of:

- aletas con sección de triángulo isósceles con los vértices redondeados;- fins with isosceles triangle section with rounded vertices;

- aletas con sección de trapecio isósceles con la cabeza plana ligeramente redondeada o no en sus vértices;- fins with isosceles trapezoid section with flat head slightly rounded or not at its vertices;

- aleta de sección cuadrada con la cabeza plana ligeramente redondeada o no en sus vértices;- square section flap with flat head slightly rounded or not at its vertices;

- otras aletas que se adapten a los criterios de fabricación que se han descrito.- other fins that meet the criteria of manufacturing that have been described.

Para su mejor compresión se adjuntan, a título de ejemplo explicativo pero no limitativo, unos dibujos representativos de las mejoras objeto de la presente invención.For better compression are attached, by title Explanatory example but not limiting, some drawings representative of the improvements object of the present invention.

La figura 1 muestra una vista en perspectiva de dos láminas conjugadas de las que constituirán rodillos completos por superposición y fijación sobre un eje, que incorporan las mejoras objeto de la presente invención.Figure 1 shows a perspective view of two conjugated sheets of which will constitute complete rollers by overlapping and fixing on an axis, which incorporate the improvements object of the present invention.

La figura 2 muestra una vista similar a la

\hbox{figura 1}

mostrando la disposición de elementos elásticos en los fondos del dentado de los rodillos.Figure 2 shows a view similar to the

 \ hbox {figure 1}

showing the arrangement of elastic elements in the bottoms of the teeth of the rollers.

Las figuras 3 y 4 muestran sendos esquemas representativos de dos rodillos conjugados respectivamente para conseguir crestas de forma redondeada y crestas con cabeza plana.Figures 3 and 4 show two schemes representative of two conjugated rollers respectively for get rounded crests and head crests flat.

Las figuras 5 y 6 son sendos detalles de dichas figuras 3 y 4.Figures 5 and 6 are details of said Figures 3 and 4.

Las figuras 7 y 8 son sendas vistas en sección por los planos de corte indicados de una aleta con fondo plano, es decir, con cabeza rectangular.Figures 7 and 8 are section views by the indicated cutting planes of a flat bottom fin, it is say, with rectangular head.

Las figuras 9 y 10 muestran vistas similares a las figuras 7 y 8 para el caso de una aleta con crestas redondeadas.Figures 9 and 10 show views similar to Figures 7 and 8 for the case of a fin with ridges rounded.

Tal como se observa en las figuras, de acuerdo con los presentes perfeccionamientos, los discos conjugados (1) y (2), representados en la figura 1, que formarán parte de un rodillo por superposición de múltiples elementos sobre el mismo eje, presentan dientes tales como (2'), (2''), (2''') y (3), (3'), (3'') que engranarán con cierto juego entre sí para permitir la deformación del fleje destinado a construir la aleta, que no se ha representado en las figuras, pero que quedará evidentemente sometido a la acción combinada de los dos rodillos. De acuerdo con los presentes perfeccionamientos, los fondos del dentado están dotados de cavidades tales como (4), (4'), (4'') para el disco (1), y (5), (5')... para el disco (2), habiéndose representado en la figura formas en sector de círculo para dichas aberturas, si bien dichas formas podrían no ser circulares.As seen in the figures, all right with the present improvements, the conjugate discs (1) and (2), represented in Figure 1, which will be part of a roller by overlapping multiple elements on the same axis, they have teeth such as (2 '), (2' '), (2' '') and (3), (3 '), (3' ') that will engage with a certain game with each other to allow deformation of the strap intended to build the fin, which has not been represented in the figures, but that will obviously be subjected to the combined action of the two rollers. In accordance with the present improvements, the teeth funds are provided with cavities such as (4), (4 '), (4' ') for the disk (1), and (5), (5 ') ... for the disk (2), having been represented in the there are shapes in a circle sector for these openings, although Such forms may not be circular.

De acuerdo con los presentes perfeccionamientos, en las aberturas de los fondos que se han indicado se introducen bloques de material elástico tales como los representados con los numerales (6), (6'), (6'')... y (7), (7'), (7'')... respectivamente para los discos(1) y(2), siendo la disposición tal que los bloques elásticos que se han mencionado quedarán retenidos en el interior de las aberturas correspondientes, sobresaliendo con respecto al fondo del dentado para recibir la acción de las crestas de los dientes correspondientes del otro disco, tal como es de ver en las figuras 3 y sucesivas. Efectivamente, en dichas figuras se han mostrado esquemáticamente los discos (1) y(2) dispuestos en oposición con los respectivos bloques elásticos, observándose que los bloques elásticos están destinados a recibir la acción de las crestas de los dientes que se han indicado con los numerales (8), (8'), (8'') en la figura 3. La interferencia entre las crestas (8), (8'), (8'')... y los respectivos bloques elásticos (7), (7'), (7'') permitirá controlar la forma del diente, que en el caso de la figura 3 tiene el fondo redondeado y en el caso de la figura 4, correspondiendo a la forma de las crestas de los dientes (9), (9'), (9''), tendrá forma plana.In accordance with the present improvements, in the openings of the indicated funds are introduced blocks of elastic material such as those represented by numerals (6), (6 '), (6' ') ... and (7), (7'), (7 '') ... respectively for disks (1) and (2), the arrangement such that the elastic blocks that have been mentioned they will be retained inside the openings corresponding, protruding from the bottom of the teeth to receive the action of the ridges of the teeth corresponding to the other disc, as seen in the figures 3 and following. Indeed, these figures have shown schematically the disks (1) and (2) arranged in opposition with the respective elastic blocks, observing that the blocks elastics are intended to receive the action of the crests of the teeth that have been indicated with the numerals (8), (8 '), (8 '') in Figure 3. The interference between the ridges (8), (8 '), (8' ') ... and the respective elastic blocks (7), (7'), (7 '') will allow to control the shape of the tooth, which in the case of Figure 3 has the rounded bottom and in the case of Figure 4, corresponding to the shape of the ridges of the teeth (9), (9 '), (9``), will have a flat shape.

En las figuras 5 y 6 se han mostrado sendas vistas en detalle correspondientes a las realizaciones de las figuras 3 y 4.In figures 5 and 6, paths have been shown detailed views corresponding to the realizations of the Figures 3 and 4.

Si bien las aberturas (4), (4'), (4'') y (5), (5'), (5'')... se han representado preferentemente en forma de arco de círculo y preferentemente con un desarrollo superior a 180°, en realidad dichos fondos podrían tener cualquier forma variable precisa para conseguir formas concretas en las aletas.While the openings (4), (4 '), (4' ') and (5), (5 '), (5' ') ... are preferably represented in the form of an arc circle and preferably with a development greater than 180 °, in actually such funds could have any variable form precise to get specific shapes on the fins.

En el caso representado como preferente, los bloques elásticos adoptarán la forma de tiras o varillas de forma sensiblemente cilíndrica.In the case represented as preferred, the elastic blocks will take the form of strips or rods of form noticeably cylindrical

Mediante la aplicación de los presentes perfeccionamientos se puede controlar la forma de las aletas para que adopten cabeza de sección cuadrada, es decir, "Flat Top", ligeramente redondeada o de otro tipo. En este tipo de aletas será posible realizar aberturas para el paso del aire de longitud prácticamente igual a la altura de la aleta, lo cual incrementa notablemente su rendimiento. Dicha realización se aprecia en particular en las figuras 7 a 10, observándose en la figura 7 una aleta (10) con cabezas (11), (11'), (11'') de forma plana, es decir, "Flat Top", que permitirán la realización de aletas (12), (12'), (12'')... de altura prácticamente correspondiente a las propias aletas. En la figura 8 se muestra una sección de la aleta de la figura 7 mostrando la disposición, a título de ejemplo, de las ranuras transversales. En las figuras 9 y 10 se muestra, a título de ejemplo, una aleta(13) que, tal como se aprecia en la figura 10, muestra cabezas redondeadas tales como(14), (14'), (14''), presentando ranuras(15) de altura prácticamente correspondiente a la anchura de la aleta.By applying these refinements you can control the shape of the fins to that adopt a square section head, that is, "Flat Top", Slightly rounded or otherwise. In this type of fins it will be possible to make openings for the passage of air length practically equal to the height of the fin, which increases notably its performance. Said embodiment can be seen in particular in figures 7 to 10, observing in figure 7 a fin (10) with heads (11), (11 '), (11' ') flat, is say, "Flat Top", which will allow the realization of fins (12), (12 '), (12' ') ... of height practically corresponding to The fins themselves. Figure 8 shows a section of the fin of figure 7 showing the arrangement, by way of example, of the transverse grooves. In Figures 9 and 10 it is shown, to example title, a fin (13) which, as seen in Figure 10 shows rounded heads such as (14), (14 '), (14' '), presenting grooves (15) in height practically corresponding to the width of the fin.

Todo cuanto no afecte, altere, cambie o modifique la esencia de los perfeccionamientos descritos, será variable a los efectos de la presente invención.Everything that does not affect, alter, change or modify the essence of the described improvements, it will be variable for the purposes of the present invention.

Claims

1. Improvements in the tools for the manufacture of fins for heat exchangers, characterized by the realization in the bottoms of the teeth of the discs that integrate the deformation and die-cutting rollers, of housings for receiving and retaining blocks of elastic material intended for receive the strap for the manufacture of the fin, which receives the action of the ridges of the teeth of the conjugate roller in the conformation of the fin's ridges.

2. Improvements in the tools for the manufacture of fins for heat exchangers, according to claim 1, characterized in that the housings for the elastic blocks of the bottom of the teeth have a profile for the self-retention of the elastic blocks.

3. Improvements in the tools for manufacturing fins for heat exchangers, according to the preceding claims, characterized in that the housings for the elastic blocks have a cross-section in the form of a circle arc.

4. Improvements in the tools for manufacturing fins for heat exchangers, according to claim 3, characterized in that the circle arc section has a development greater than 180 °.

5. Improvements in the tools for the manufacture of fins for heat exchangers, according to the preceding claims, characterized in that the elastic blocks take the form of circular rods that fit into the openings of the bottoms of the roller teeth.