ES2218159T3 - Intercambiador de calor, asi como procedimiento para fabricar un intercambiador de calor. - Google Patents
Intercambiador de calor, asi como procedimiento para fabricar un intercambiador de calor.Info
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Abstract
Intercambiador de calor, especialmente para utilizar en la construcción automotriz, con tubos perfilados extruidos, con preferencia de aluminio o de aleación de aluminio, que están dispuestos en forma paralela entre sí y están sujetos en sus dos extremos a respectivos tubos colectores, habiéndose fijado mediante soldadura fuerte una disposición de láminas o aletas entre lados adyacentes de dos tubos perfilados, caracterizado porque del lado exterior del tubo perfilado (11) entre el tubo colector (10) y la disposición de láminas (12), se prevé al menos una barrera (13) que se sitúa transversalmente a la dirección longitudinal que sirve para evitar el flujo del material de soldadura, en donde en la barrera (13) las estrías que se extienden en dirección longitudinal del tubo perfilado, formadas en la dirección de extrusión durante el procedimiento de extrusión del tubo perfilado, se reducen en su profundidad y/o se interrumpen, y la barrera (13) se conforma como zona de alisamiento del tubo perfilado (11), presentando esta zona de alisamiento una cierta profundidad.
Description
Intercambiador de calor, así como procedimiento
para fabricar un intercambiador de calor.
La invención se refiere a un intercambiador de
calor, especialmente para utilizar en la construcción automotriz,
con secciones perfiladas extruidas, con preferencia de aluminio o de
aleación de aluminio, que están dispuestas en forma paralela entre
sí y están sujetas en sus dos extremos a un tubo colector,
habiéndose fijado mediante soldadura fuerte una disposición de
láminas o aletas entre lados adyacentes de dos secciones de tubo
perfilado. Un intercambiador de calor de este tipo se conoce del
documento DE 195 15 909 A1. Los tubos perfilados de múltiples
cámaras pueden estar recubiertos con cinc, soldadura fuerte y/o
fundente, a fin de mejorar la resistencia a la corrosión y la
soldabilidad (compárese el documento DE 195 15 909 A1).
La invención se refiere especialmente a
intercambiadores de calor que son soldados según el procedimiento de
soldadura con gas inerte con fundentes no corrosivos.
Sin embargo, se demostró que, debido a las
irregularidades y la rugosidad, especialmente a estrías
longitudinales en la dirección de extrusión de los perfiles
extruidos, el material de soldadura no se mantiene en los lugares
previstos para ello, sino que, por ejemplo por el efecto capilar o
por estrías, se aleja del lugar mismo de la soldadura, por lo que al
soldar se produce una destrucción o un daño a causa de la llamada
erosión por soldadura. La erosión por soldadura puede afectar
negativamente las propiedades requeridas para el uso adecuado del
intercambiador de calor, como la hermeticidad, la resistencia a la
presión de reventón, la inalterabilidad frente a cambios de presión
y la resistencia a la corrosión. Con los métodos usuales de control
del proceso, no puede evitarse ni reconocerse en forma segura la
erosión por soldadura.
Por lo tanto, es misión de la invención crear en
primer lugar un intercambiador de calor del tipo indicado al inicio
que presente una unión soldada segura, sin que exista el peligro de
que una parte del soldante pueda fluir desde el tubo colector hacia
la disposición de láminas o que se produzca un daño o una
destrucción del tubo perfilado. Además de ello, el intercambiador de
calor debe poderse fabricar en forma sencilla y a bajo costo.
Esto se cumple según la invención mediante un
intercambiador de calor de acuerdo con la reivindicación 1. Mediante
la barrera se reduce considerablemente un flujo del material de
soldadura que parte del lugar mismo de la soldadura. Se proporciona
una unión reglamentaria entre el tubo colector, el tubo perfilado y
la disposición de láminas. Mediante la barrera se crea en forma
sencilla y sin mayor dispendio un medio seguro para reducir la
erosión por soldadura.
La zona de alisamiento presenta una profundidad
que es de 5 - 100 \mum y que, con preferencia, no supera el 15%
del espesor de pared del tubo perfilado. Esta zona de alisamiento
impide que el material de soldadura fluya por el efecto capilar
desde el tubo colector hacia la lámina.
En un ejemplo de realización especial de la
invención, la barrera se conformó como estampación de modo que,
mediante un estampado sencillo, una sección que se extiende
transversalmente al perfil, ya no presenta prácticamente estrías. De
modo ventajoso, la estampación se prevé en ambos lados del tubo
perfilado plano, que presentan una leve curvatura. A ambos lados se
logra una protección.
Pero la invención también se refiere a un
procedimiento para la fabricación de un intercambiador de calor de
acuerdo con el concepto general de la reivindicación 6. Este tipo de
procedimiento se conoce del documento DE 195 15 909.
Pero también es objeto de la invención crear un
procedimiento con el que se logra una unión segura al soldar; al
mismo tiempo, el procedimiento debe poderse realizar en forma
sencilla y económica, y debe impedirse una erosión por soldadura
inducida por estrías.
Según la invención, el objeto se cumple por medio
de un procedimiento de acuerdo con la reivindicación 6.
Es favorable cuando la barrera se produce por una
estampación que reduce la rugosidad del tubo perfilado, dado que, de
este modo, es simple llevar a cabo el procedimiento.
En este caso es recomendable cuando, en dos lados
opuestos del tubo perfilado plano, se disponen herramientas de
estampar que producen simultáneamente una estampación. De esa forma,
prácticamente en un solo paso de trabajo se obtiene la barrera
alrededor del tubo perfilado; al mismo tiempo y debido a la
aplicación de la estampación en ambos lados se produce una presión
tan reducida en el tubo que no debe temerse ningún o más que un leve
curvado o deformación en el tubo. En un ejemplo de realización
especial de la invención, antes de cortar las secciones, se realizan
las estampaciones en el tubo perfilado a ambos lados de la línea de
corte. Mediante la estampación simultánea a ambos lados de la línea
de corte, se logra que uno de los extremos de la sección del tubo
perfilado esté provisto de una barrera, mientras que la próxima
sección del tubo perfilado presenta una estampación al principio,
siendo también en este caso sencillo y económico realizar el
procedimiento.
A los efectos de lograr una barrera suficiente
del material de soldadura en función del espesor del tubo, puede
ajustarse a elección el ancho y la profundidad de la estampación en
el tubo perfilado extruido, de modo que se asegura siempre un
alisamiento seguro del tubo estampado.
Mediante la conformación de las herramientas de
estampar y del proceso de estampación se asegura que no se produzca
una influencia perjudicial sobre las propiedades requeridas para el
uso reglamentario (hermeticidad, resistencia a la presión de
reventón, inalterabilidad frente a cambios de presión y resistencia
a la corrosión).
En el dibujo se representa el objeto de la
invención en varios ejemplos de realización, en el que se
muestran:
Fig. 1 una sección parcial de un intercambiador
de calor en vista delantera,
Fig. 2 una sección de la vista delantera a mayor
escala,
Fig. 3 un corte a través de una sección de tubo
perfilado según la línea III-III,
Fig. 4 una vista en planta sobre una sección de
tubo perfilado según la invención,
Fig. 5 una representación esquemática de una
disposición de estampaciones según la invención sobre un tubo
perfilado,
Fig. 6 una representación tipo rejilla de una
superficie de aluminio realizada según la invención,
Fig. 7 una representación tipo rejilla de la
superficie en la Fig. 6, pero girada 90º.
En primer lugar, se ha de observar que, para el
tubo que debe portar las láminas, también se emplean las expresiones
secciones perfiladas extruidas, tubo perfilado multicámara y perfil
extruido.
El intercambiador de calor representado
esquemáticamente en la sección en la Fig. 1 presenta esencialmente
dos tubos colectores 10, entre los que se prevé un cierto número de
secciones de tubos perfilados 11; en este caso fluye un medio,
especialmente un líquido refrigerante, desde uno de los tubos
colectores 10 a través de las secciones de tubo perfilado 11. Entre
dos secciones adyacentes de tubo perfilado se prevé una disposición
de láminas o aletas 12 que se compone de láminas individuales y que
en cada caso están soldadas a las secciones de tubos perfilados 11,
para mantener así una buena transmisión de calor. Las láminas se
ubican en una corriente de aire, para conservar de esta manera una
transmisión de calor a través de las láminas y las secciones de
tubos perfilados, ya sea para efectuar una refrigeración o un
calentamiento del medio que se encuentra en el tubo colector.
La disposición de láminas se fijó mediante una
soldadura fuerte a las secciones de tubo perfilado y los extremos de
las secciones a tubos colectores. Para ello, las chapas de láminas y
los tubos colectores pueden estar provistos de un recubrimiento de
latón. Los tubos perfilados pueden estar provistos de una capa
anticorrosiva, por ejemplo de cinc. Se agrega aquí que los tubos
colectores están provistos de ranuras, en las que están insertados
los extremos de las secciones del tubo perfilado. Luego se realiza
la soldadura fuerte. El flujo del medio refrigerante a través de las
secciones de tubo perfilado no se ve afectado por esta fijación, ni
por la estampación.
Entre el tubo colector y la disposición de
láminas se prevé una estampación 13 en el tubo perfilado 11. La
estampación se extiende en los lados inferior y superior de la
sección del tubo perfilado plano.
La estampación no lleva a una reducción del
diámetro interior de los perfiles extruidos (Fig. 2).
Esta estampación hace que las estrías producidas
durante la extrusión se reduzcan notablemente en su profundidad.
Con dependencia de las condiciones de
fabricación, los perfiles extruidos presentan estrías longitudinales
de hasta 50 \mum. A fin de disminuir la erosión por soldadura
inducida por estrías, puede reducirse la profundidad de las estrías
a valores menores, por ejemplo menores a 10 \mum, con un gasto
bastante considerable, aumentando el mismo con una decreciente
profundidad de estrías. Mediante la estampación según la invención
puede generarse de modo más sencillo una zona con profundidades de
rugosidad inferiores a 10 \mum.
Las estampaciones provocan que el agente de
soldadura fuerte, después de la fusión, no pueda fluir por encima de
la estampación, de modo que puede llevarse a cabo una soldadura
fuerte segura en la zona de los tubos colectores, así como también
en la zona de la disposición de láminas o aletas.
En el ejemplo de realización según la Fig. 3, se
prevén dos estampaciones adyacentes entre sí, para obtener así un
tipo de barrera múltiple. Esto puede ser necesario cuando, debido a
variaciones en la profundidad de inserción de los perfiles en los
tubos colectores, se deba asegurar la ubicación reglamentaria de la
estampación entre el tubo colector y la lámina.
Cabe agregar aquí que la estampación se realiza
alrededor del tubo perfilado, pero al menos en los dos lados planos
del tubo ovalado que se conformó como tubo multicámara.
En el ejemplo de realización según la Fig. 5, se
representan secciones del tubo extruido. El mismo se desenrolla de
una bobina y puede estar provisto, como ya se mencionó, de una capa
de cinc y/o una capa de latón/fundente. A ambos lados del tubo se
prevén herramientas de estampar 14, de modo que en una única pasada
se estampan el lado superior y el lado inferior del tubo respecto de
la Fig. 5.
Entre los dos pares de herramientas de estampar
está representada la línea de corte 15.
Por lo tanto, el final de un tramo de tubo
perfilado se provee en primer lugar de dos estampaciones, luego se
corta el tubo perfilado entre las dos estampaciones 14.
Por ende, durante un procedimiento de estampación
se produce una estampación en una primera sección del tubo perfilado
al final de la sección, al tiempo que se produce en la siguiente
sección de tubo perfilado otra estampación al principio de la
sección.
En el siguiente paso, se traslada el tubo
perfilado, de modo que nuevamente se estampa el final de una segunda
sección y el principio de una tercera sección, tal como se
representa esquemáticamente en la Fig. 5.
Durante el procedimiento de estampación, se
preservan las capas funcionales en la superficie perfilada, es decir
que el procedimiento no es abrasivo.
Fig. 6 y Fig. 7 muestran una superficie realizada
según la invención, en el presente caso una superficie estampada de
un tubo perfilado, pudiendo reconocerse claramente desde dos ángulos
de visión diferentes la estría de extrusión 16, que se generó en la
dirección de extrusión 17 durante el proceso de extrusión del tubo
perfilado. Perpendicularmente a la estría, la estampación 13 genera
la barrera de material de soldadura según la invención. La altura o
grosor 18 de la capa superficial representada en las Figs. 6 y 7, es
de aproximadamente 72 \mum en el ejemplo indicado.
Tal como ya se mencionó, las formas de
realización representadas sólo son ejecuciones ilustrativas de la
invención. Ésta no se limita a ellas. Por el contrario, también son
posibles otras modificaciones. La zona de alisamiento formada por
las estampaciones también podría generarse, por ejemplo, por
amolado, por lo que se aseguraría que la profundidad de la
rugosidad, al igual que en el área del lugar de mecanización, fuera
notablemente inferior que en las demás partes del tubo perfilado.
Además, sería factible realizar un revestimiento en lugar de una
estampación, pero que debería presentar entonces características de
superficie que pudieran competir con la profundidad de rugosidad de
la estampación. Además, en el caso del revestimiento debería
asegurarse que en una soldadura fuerte no se destruyera la capa de
revestimiento. Los rodillos de estampación también podrían estar
conformados de otro modo en su ancho y en su configuración, de modo
que la estampación misma podría conformarse más plana y más
ancha.
- 10
- tubo colector
- 11
- sección de tubo perfilado
- 12
- disposición de láminas o aletas
- 13
- estampación
- 14
- herramientas de estampar
- 15
- línea de corte
- 16
- estría de extrusión
- 17
- dirección de extrusión
- 18
- altura de la capa de superficie
Claims (12)
1. Intercambiador de calor, especialmente para
utilizar en la construcción automotriz, con tubos perfilados
extruidos, con preferencia de aluminio o de aleación de aluminio,
que están dispuestos en forma paralela entre sí y están sujetos en
sus dos extremos a respectivos tubos colectores, habiéndose fijado
mediante soldadura fuerte una disposición de láminas o aletas entre
lados adyacentes de dos tubos perfilados,
caracterizado porque
del lado exterior del tubo perfilado (11) entre
el tubo colector (10) y la disposición de láminas (12), se prevé al
menos una barrera (13) que se sitúa transversalmente a la dirección
longitudinal que sirve para evitar el flujo del material de
soldadura, en donde en la barrera (13) las estrías que se extienden
en dirección longitudinal del tubo perfilado, formadas en la
dirección de extrusión durante el procedimiento de extrusión del
tubo perfilado, se reducen en su profundidad y/o se interrumpen, y
la barrera (13) se conforma como zona de alisamiento del tubo
perfilado (11), presentando esta zona de alisamiento una cierta
profundidad.
2. Intercambiador de calor de acuerdo con la
reivindicación 1, caracterizado porque la barrera (13)
presenta una profundidad que es de 5 - 100 \mum y, con
preferencia, no supera el 15% del espesor de la pared del tubo
perfilado.
3. Intercambiador de calor de acuerdo con la
reivindicación 1 ó 2, caracterizado porque la barrera (13) se
conforma como estampación.
4. Intercambiador de calor de acuerdo con la
reivindicación 3, caracterizado porque la estampación se
prevé en los lados con una leve curvatura del tubo perfilado
plano.
5. Intercambiador de calor de acuerdo con la
reivindicación 1 ó 2, caracterizado porque la barrera (13) se
conforma como una capa aplicada.
6. Procedimiento para la fabricación de un
intercambiador de calor de acuerdo con una de las reivindicaciones 1
a 5, en el que los tubos perfilados extruidos están dispuestos
paralelos entre sí y están sujetos por sus dos extremos a
respectivos tubos colectores, habiéndose fijado mediante soldadura
fuerte una disposición de láminas entre lados adyacentes de dos
tubos perfilados,
caracterizado porque
el tubo perfilado (11) es provisto en el lado
exterior, entre el tubo colector (10) y la disposición de láminas
(12), de al menos una barrera (13) que se sitúa transversalmente a
la dirección longitudinal, que sirve para evitar el flujo del
material de soldadura, en el que en la barrera (13) las estrías que
se extienden en dirección longitudinal del tubo perfilado, formadas
en la dirección de extrusión durante el procedimiento de extrusión
del tubo perfilado, se reducen en su profundidad y/o se interrumpen,
y la barrera (13) se conforma como zona de alisamiento del tubo
perfilado (11), presentando esta zona de alisamiento una cierta
profundidad.
7. Procedimiento de acuerdo con la reivindicación
6, caracterizado porque la barrera (13) se realiza en el tubo
perfilado (11) antes del corte de una sección a partir de una
longitud de tubo.
8. Procedimiento de acuerdo con la reivindicación
6 ó 7, caracterizado porque la barrera (13) es generada por
una estampación que reduce la rugosidad del tubo perfilado.
9. Procedimiento de acuerdo con una de las
reivindicaciones 6 a 8, caracterizado porque se disponen
herramientas de estampar (14) en los dos lados del tubo perfilado
plano con leve curvatura, que simultáneamente producen una
estampación en el tubo perfilado (11).
10. Procedimiento de acuerdo con una de las
reivindicaciones 6 a 9, caracterizado porque las
estampaciones se realizan a ambos lados de una línea de corte (15)
antes del corte.
11. Procedimiento de acuerdo con una de las
reivindicaciones 8 a 10, caracterizado porque el ancho y la
profundidad de la estampación en el tubo perfilado extruido (11) se
ajustan a elección.
12. Procedimiento de acuerdo con una de las
reivindicaciones 8 a 11, caracterizado porque la estampación
en el tubo perfilado (11) se realiza sin arranque de material,
conservando las capas funcionales.
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