ES2313382T3 - Procedimiento para la fabricacion de una tuberia para fluidos, en especial una tuberia para fluidos en una instalacion de refrigeracion con co2. - Google Patents

Abstract

Procedimiento de elaboración de una tubería para fluidos, en especial una tubería para fluidos de una instalación de refrigeración por CO2, en el que se conducen varias tuberías (5-9) simultáneamente sobre, al menos, una polea (11), que está provista de ranuras (14) perimetrales, y arrollándose helicoidalmente las tuberías (5-9) paralelamente entre sí, conduciéndose cada tubería (5-9) a lo largo de una hélice y discurriendo paralelamente las hélices de todas las tuberías (5-9), caracterizado las tuberías (5-9) porque son conducidas contra una superficie (17) deflectora, que forma con la dirección (16) de conducción un primer ángulo en un plano de conducción y un segundo ángulo con el plano de conducción.

Description

Procedimiento para la fabricación de una tubería para fluidos, en especial una tubería para fluidos en una instalación de refrigeración con CO_{2}.

El invento se refiere a un procedimiento para la fabricación de una tubería para fluidos, en especial, una tubería para fluidos de una instalación de refrigeración con CO_{2}, según el preámbulo de la reivindicación 1. Tal procedimiento se conoce a partir del documento US-A-3 646 599.

En muchas instalaciones técnicas, por ejemplo, instalaciones de refrigeración o instalaciones hidráulicas, se transporta un fluido en condiciones de alta presión y/o elevadas temperaturas. Las tuberías utilizadas para ello se fabrican, por lo general, a base de materiales metálicos y presentan unos espesores de pared relativamente grandes. Si, al mismo tiempo, se deseasen tuberías flexibles para, por ejemplo, satisfacer las exigencias de resistencia a las vibraciones, se arrollan dichas tuberías alrededor de su eje longitudinal. Sin embargo, tales tuberías arrolladas longitudinalmente sólo pueden fabricarse de una sección transversal limitada. Si se desease un mayor caudal, entonces se fracciona la tubería en varios tubos individuales. Los tubos arrollados fabricados individualmente se enchufan posteriormente unos dentro de otros. Este procedimiento es relativamente costoso y requiere rigurosas tolerancias en cuanto a la altura de paso y al diámetro de las espiras.

Una instalación de refrigeración consta, por lo general, de varios componentes. Entre ellos, se cuentan un compresor, dos intercambiadores de calor y una válvula. Estos componentes se han de unir mutuamente mediante tuberías. En especial, en el caso de aplicaciones móviles, por ejemplo, en instalaciones de refrigeración, que se instalan para la refrigeración en vehículos automóviles, dichas tuberías han de presentar también, además de resistencia a la corrosión y resistencia a las vibraciones, una cierta flexibilidad. Por otro lado, una tubería de este tipo ha de presentar, sobre todo si se utiliza CO_{2} (dióxido de carbono) como líquido refrigerante, una considerable resistencia a la presión. Esto da lugar a que una tubería semejante sea relativamente cara.

Se le plantea al invento el problema de proporcionar un procedimiento rápido y económico de fabricar una tubería para fluidos.

Se resuelve este problema por medio del procedimiento según la reivindicación 1.

Con esta configuración, se pueden utilizar tuberías relativamente delgadas. La sección transversal efectiva de la tubería para fluidos resulta entonces de la suma de las secciones transversales de todas las tuberías. Las tuberías de una sección transversal comparativamente delgada tienen por sí mismas una resistencia a la presión relativamente elevada, es decir, se puede mantener reducido el gasto, que se ha de originar para mejorar la resistencia a la presión. Por la disposición helicoidal de las distintas tuberías, resulta también una cierta flexibilidad. La fabricación será especialmente económica por que se arrollen longitudinalmente varias tuberías simultánea y paralelamente. Gracias a ello, se consigue de modo prácticamente automático una disposición de las tuberías de modo que las tuberías queden contiguamente o con una cierta separación entre ellas. El montaje posterior de las distintas tuberías una dentro de otra o el ajuste puede suprimirse. Con el arrollamiento longitudinal de las tuberías, se concluye una gran parte del proceso de fabricación. El procedimiento es apropiado, por principio, para la fabricación de tuberías para fluidos, por ejemplo, para instalaciones hidráulicas o de refrigeración. Pero el procedimiento adquiere una importancia especial para instalaciones, que trabajan con un medio refrigerante que opere con una mayor presión, por ejemplo, CO_{2} (dióxido de carbono). Se conduce además las tuberías por medio de, al menos, una polea provista de ranuras perimetrales. Con esta polea, se puede asegurar con sencillez la deseada alineación lateral de las tuberías unas respecto de otras. Si se utilizan varias poleas del mismo tipo, entonces se puede conseguir una colocación relativamente precisa de las distintas tuberías entre sí por medio del contorno de las distintas espiras de la hélice. Una vez que las tuberías se hayan curvado con un ángulo inicial de, por ejemplo 10º, ya no es absolutamente necesaria una conducción con poleas, porque las espiras una vez formadas ya no se vuelven a curvar más por sí mismas.

Se prefiere, en este caso, que, tras la elaboración de las espiras, se corten a medida las espiras una tras otra y se retuerza, entre cada proceso de corte, el haz formado por las tuberías un ángulo prefijado. Con ello, se tiene en cuenta el hecho de que, más tarde, las distintas tuberías deberían terminar todas, es decir, cuando se hayan completado las espiras, aproximadamente en la misma posición axial de la "hélice". Por medio de una separación secuencial y el retorcido del haz de tubos, se consigue que el proceso de corte pueda tener lugar siempre en el mismo lugar. Con ello, se obtiene casi automáticamente la longitud correcta de las distintas tuberías.

Con este procedimiento, se pueden fabricar continuamente, en principio, tuberías de longitud discrecional y diversa. Por ello, es extraordinariamente apropiado para una producción en masa, pero, al mismo tiempo, satisface también las exigencias de un rápido cambio de tipos.

Se doblan preferiblemente los extremos de las tuberías paralelamente al eje de la hélice, tras el arrollamiento. Facilita esto el montaje de una conexión para las tuberías. Se facilita, con ello, el proceso de montaje subsiguiente.

La tubería se embute preferiblemente en un plástico, al menos en la zona de sus espiras helicoidales. Por "plástico" debe entenderse aquí también un caucho. El plástico estabiliza el "cuerpo" de la tubería, pero asegura, al mismo tiempo, que la tubería tenga una determinada flexibilidad mecánica. La envoltura de plástico no sólo genera una cierta flexibilidad, sino que produce también una resistencia térmica incrementada con respecto al ambiente, de modo que se puedan mantener reducidas las pérdidas de calor. La embutición representa además una protección anticorrosiva para las tuberías, especialmente al utilizarlas en ambientes corrosivos.

De modo más preferido, se retuercen recíprocamente, antes de la embutición, los extremos de la tubería un ángulo prefijado en contra del sentido del arrollado longitudinal, se los sujeta sólidamente en la posición retorcida al embutirlos y se los suelta tras la embutición. Se pueden retorcer recíprocamente los extremos, por ejemplo, unos 10º. Con ello, se producen pequeñas separaciones entre las espiras mutuamente vecinas, en las que puede penetrar el plástico. La embutición con el plástico puede tener lugar, por ejemplo, con un procedimiento de moldeo por inyección. Las separaciones, entre las distintas espiras, rellenas por el plástico evitan que las tuberías entren en contacto y que puedan golpearse mutuamente o rozarse durante el funcionamiento de la instalación de refrigeración debido a las vibraciones que se producen. Se evitan, pues, ruidos indeseados, así como un riesgo de eventuales fugas, que se produzcan por el desgaste de las tuberías en los puntos de contacto. Si, tras el moldeado por inyección (u otro proceso de embutición), se sueltan los extremos, entonces las espiras de la hélice de todas las tuberías están sometidas a una determinada tensión previa. Esto lleva consigo una mejora de la resistencia de la tubería.

En una configuración preferida, se ha previsto que, al embutir la tubería, se deje libre un alma dentro de las espiras. El plástico se forma, pues, como cilindro hueco. Gracias al interior hueco se puede ahorrar peso. Dejando libre el espacio interior o el alma, se mejora la flexibilidad de la tubería. Finalmente, también se pueden conducir por el interior de la tubería, en caso deseado, dispositivos adicionales, por ejemplo, conducciones eléctricas o similares.

Se dota preferiblemente a los extremos correspondientes de una pieza de empalme común. Esto facilita el montaje subsiguiente de la tubería en una instalación técnica, por ejemplo, un sistema de refrigera-
ción.

En este caso, se prefiere que la pieza de empalme se una con el plástico. Con ello, se obtiene una resistencia a la presión mejorada en toda la longitud de la tubería. No existen posiciones en las que puedan actuar fuerzas cortantes en las tuberías. En conjunto, se mejora con ello la resistencia de la tubería.

En este caso se prefiere que la pieza de empalme presione contra el plástico y se suelde con el mismo. Se obtiene con ello un unión sólida entre la pieza de empalme y el plástico. Las tuberías conservan, tras el cese de la fuerza de presión, una pequeña tensión previa incrementada en la dirección axial de la
hélice.

Los extremos de las tuberías se conducen preferiblemente través de la pieza de empalme y, al mismo tiempo, se separa un saliente producido con ello. Se consigue con ello que las tuberías acaben a ras con la superficie frontal de la pieza de empalme. La conducción del medio refrigerante es asumida entonces exclusivamente por las tuberías, que están hechas preferiblemente de un material apropiado, por ejemplo, aluminio. El plástico tiene sólo una función
auxiliar.

Se prefiere, en este caso, que se utilice para el corte un aparato de láser. El láser está en condiciones de cortar los salientes a ras con la superficie frontal de la pieza de empalme.

Se prevé, preferiblemente, al menos una polea de inversión, cuyo eje de rotación forme un ángulo agudo con respecto al eje de la polea. La polea de inversión causa un movimiento de inversión lateral de las tuberías conducidas y controla con ello la altura de paso de la hélice.

Según el invento, se llevan las tuberías contra una superficie de inversión, que forma un primer ángulo con la dirección de conducción en un plano de conducción y un segundo ángulo con el plano de conducción. Las tuberías se desvían, pues, doblemente de tal modo que, por un lado, se curvan en la dirección perimetral de la hélice, pero, por otro lado, también conservan un avance axial de modo que se obtiene la hélice.

Se describe, a continuación, el invento a base de ejemplos de realización preferidos en combinación con el dibujo. En dicho dibujo, las figuras muestran:

Figura 1 una representación esquemática para explicar la fabricación de una tubería para fluidos.

Figura 2 una disposición de tuberías,

Figura 3 la representación según la figura 1 desde arriba,

Figura 4 una polea de inversión ranurada,

Figura 5 una tubería tras la elaboración de las espiras helicoidales,

Figura 6 la tubería según la figura 5 con extremos alineados,

Figura 7 una pieza de empalme,

Figura 8 una segunda forma de realización de una pieza de empalme,

Figura 9 una tubería con piezas de empalme, y

Figura 10 una forma de realización modificada de una tubería representada en perspectiva.

La figura 9 muestra una tubería 1 con dos piezas 2, 3 de empalme y un cuerpo 4, cuya elaboración debe explicarse a continuación.

El cuerpo 4 está formado por cinco tuberías, que se han representado lateralmente en la figura 1, por delante en la figura 2 y desde arriba en la figura 3. El espesor de la pared de esas tuberías 5-9 se ha representado exageradamente grande en la figura 2. El espesor de pared se ha de elegir de una dimensión tal que resista una presión generada en el espacio 10 interior hueco de cada una de las tuberías 5-9, si se ha de utilizar posteriormente la tubería 5-9 en un sistema de refrigeración, que trabaje con CO_{2} (dióxido de carbono) como medio refrigerante. Tales presiones pueden alcanzar, en cualquier caso, un orden de magnitud de 100 bares. Son, sin duda, tuberías 5-9 de una sección transversal menor comparativamente más resistentes a la presión que tuberías de una sección transversal mayor, pero de igual espesor de pared. La tubería 1 así formada también es aplicable obviamente con otros medios refrigerantes, o sea, también los que trabajan con una presión menor.

Tal como puede distinguirse en las figuras 1 y 3, las tuberías 5-9 son conducidas por medio de tres poleas 11-13 de inversión descansando una junto a otra en un plano. Las poleas 11-13 de inversión se han hecho igualmente. La polea 11 de inversión se ha representado de forma ampliada en la figura 4. Presenta cinco ranuras 4 perimetrales. El número de ranuras perimetrales, que se han distribuido regularmente en la dirección axial de la polea 11 de inversión, se rige naturalmente por el número de tuberías 5-9 a arrollar simultáneamente.

Las dos poleas 11, 12 de inversión se han representado, en este caso, estacionariamente. La polea 13 de inversión es móvil en la dirección de una doble flecha 15, o sea, perpendicularmente al plano, en el que se han dispuesto las tuberías 5-9 para conducirlas.

Naturalmente, las poleas 11, 12 de inversión también pueden ser móviles, si esto fuese necesario para un proceso de introducción de las tuberías 5-9.

Las tuberías 5-9 se conducen en una dirección 16 de avance y además se pueden desenrollar a partir de bobinas de alimentación, que no se han representado con mayor detalle. Los medios con los cuales se puede provocar el avance son conocidos por sí mismos y no se han representado, por ello, con mayor detalle. Se pueden utilizar para ello, por ejemplo, pares de cilindros, que actúan desde lados opuestos sobre las tuberías 5-9 y provocan una accionamiento sobre las tuberías 5-9 con ayuda de una fuerza de fricción.

Se ha dispuesto una superficie 17 deflectora en el sentido 16 del avance después de la última polea 13 de inversión. Esta superficie 17 deflectora con su componente de dirección, representada en la figura 1, forma un ángulo distinto de 90º con el plano, en el que son conducidas las tuberías 5-9. La superficie 17 deflectora, dicho más exactamente la componente perceptible en la figura 1, provoca junto con la última polea 13 de inversión que las tuberías 5-9 sean dobladas en forma de anillo de modo que se produzca, por así decirlo, en la vista representada en la figura 1 una forma circular de la curvatura.

Tal como se puede percibir en la figura 3, la superficie 17 deflectora también forma evidentemente un ángulo distinto de 90º con la dirección 16 de avance, de modo que no sólo se cambia de sentido a las tuberías 5-9 conducidas en una trayectoria circular, sino que al cambiar de dirección también obtienen una desviación perpendicular a la dirección 16 de avance. De acuerdo con ello, las tuberías 5-9 son conducidas helicoidalmente. La última polea 13 de inversión puede presentar, para secundar este movimiento de desviación con respecto a las dos poleas 11, 12 de inversión, un eje de rotación, que ya no esté dirigido paralelamente a los ejes de las poleas 11, 12 de inversión, sino que forme un ángulo agudo con los mismos. También la polea 12 de inversión puede disponerse formando un ángulo agudo con respecto a la polea 11 de inversión para controlar la altura de paso de la hélice. La superficie 17 deflectora sirve para ajustar la altura de paso con una exactitud relativamente grande.

Tal como resulta de las figuras 3 y 5, las tuberías 5-9 se arrollan, pues, helicoidalmente, conservándose también en el arrollamiento la alineación de las tuberías 5 a 9 paralelamente entre sí. Tras el arrollamiento, las tuberías 5-9 aún siguen quedando unas junto a otras. Las espiras así elaboradas forman un cilindro hueco.

Las tuberías 5-9 presentan entonces extremos, que sobresalen "oblicuamente" del cuerpo 4. Presentan, pues, una componente direccional radial y una axial. Todos tienen evidentemente la misma longitud al menos básicamente. Esto se consigue gracias a que no se separan las distintas tuberías 5-9 de una vez, cuando el cuerpo 4 ha alcanzado su longitud deseada, sino secuencialmente. Por tanto, se separa primero una tubería, por ejemplo, la tubería 5, tras alcanzarse la longitud prefijada, se continúa girando el cuerpo 4 hasta que la tubería 6 llegue a la posición de la tubería 5 anteriormente separada y se separa entonces la tubería 6. Se repite este proceso, es decir que, entre la separación de las distintas tuberías 5-9, siempre tiene lugar un giro de un ángulo, que corresponde a 360º divididos por el número de tuberías.

En una etapa de elaboración ulterior, se doblan entonces los extremos y se alinean paralelamente al eje del cuerpo 4. Después de ello, es posible enchufar la pieza 2 de empalme por los extremos 18-22. La pieza 3 de empalme presenta, para ello, un número de perforaciones 23, que corresponde al número de tuberías 5-9.

La figura 7 muestra una primera configuración de una pieza 3 de empalme de forma circular. La figura 8 muestra una forma de realización modificada de una pieza 3' de empalme de forma hexagonal y, precisamente, en la figura 8a, en una vista lateral y, en la figura 8b, en una vista frontal. La forma de la pieza 3, 3' de empalme depende de la aplicación deseada más tarde.

Antes o también después de enchufar la pieza 3 de empalme, se dota al cuerpo 4 de un plástico 24 representado en la figura 9. En el caso del plástico 24, puede tratarse también de un caucho natural, que a este efecto se puede aplicar de forma vulcanizada. La elaboración del plástico tiene lugar, por conveniencia, por un procedimiento de moldeo por inyección. El cuerpo 4 se aplica, para ello, en forma de moldeo por inyección. Antes de la aplicación, se retuercen, por cierto, los extremos del cuerpo 4 recíprocamente en contra del sentido de arrollamiento. Esto ha de ser representado por las flechas 25 y 26. El ángulo de giro es relativamente pequeño; es aproximadamente de 10º. Con esta medida resulta una pequeña separación entre espiras vecinas del cuerpo 4, en las que entonces puede penetrar plástico al inyectar el plástico 24. Por medio de un núcleo, se cuida de que el interior hueco del cuerpo 4 no sea rellenado completamente por el plástico, sino que quede un cilindro hueco. Tras la inyección del plástico 24, se vuelve a liberar la tensión, con la que los extremos del cuerpo 4 han sido retorcidos o "arrollados" recíprocamente, de tal modo que las tuberías 5-9 arrolladas queden con una cierta tensión previa en el plástico 24.

Después de que el cuerpo 4 haya sido empotrado en el plástico 24, se aprietan haciendo presión las dos piezas 2, 3 de empalme contra el plástico 24. Esto se ha representado con las flechas 27, 28. Naturalmente, las fuerzas correspondientes están orientadas de modo que las piezas 2, 3 de empalme queden adosadas en toda su superficie a la cara frontal del plástico 24. Después de ello, se sueldan o se encolan las piezas 2, 3 de empalme al plástico 24 de modo que resulte en conjunto un bloque casi monolítico, en el que se forme un circuito de corriente para el medio refrigerante de dióxido de carbono en el interior de las tuberías 5-9 dobladas helicoidalmente.

Los extremos 18-22 son de una longitud que, tal como se ha representado en la pieza 3 de empalme, puedan ser pasados a través de la pieza 3 de empalme y queden sobresaliendo con un pequeño saliente de la pieza 3 de empalme. Este saliente se separa con ayuda de un aparato 29 de corte por láser. Se consigue con ello que los extremos 18-22 puedan terminar a ras con la cara frontal de la pieza 3 de empalme.

La elaboración de la tubería 1 se describió hasta ahora con cinco tuberías 5-9. A partir de la figura 10 se puede reconocer una forma de realización modificada de una tubería 1, en la que se han arrollado helicoidalmente, en total, diez tuberías para crear una conexión entre dos empalmes 2, 3. El espacio hueco, que se forma en el interior del cuerpo 4, se ha representado por un cilindro 30 circular.

Claims (12)

1. Procedimiento de elaboración de una tubería para fluidos, en especial una tubería para fluidos de una instalación de refrigeración por CO_{2}, en el que se conducen varias tuberías (5-9) simultáneamente sobre, al menos, una polea (11), que está provista de ranuras (14) perimetrales, y arrollándose helicoidalmente las tuberías (5-9) paralelamente entre sí, conduciéndose cada tubería (5-9) a lo largo de una hélice y discurriendo paralelamente las hélices de todas las tuberías (5-9), caracterizado las tuberías (5-9) porque son conducidas contra una superficie (17) deflectora, que forma con la dirección (16) de conducción un primer ángulo en un plano de conducción y un segundo ángulo con el plano de conducción.

2. Procedimiento según la reivindicación 1, caracterizado porque se cortan a medida las tuberías (5-9), tras la elaboración de las espiras, y se retuerce el haz (4) formado por las tuberías (5-9) un ángulo prefijado, tras cada proceso de corte.

3. Procedimiento según la reivindicación 1 ó 2, caracterizado porque, tras el arrollamiento, se doblan los extremos (18-22) de las tuberías (5-9) paralelamente al eje de la hélice.

4. Procedimiento según una de las reivindicaciones 1 a 3, caracterizado porque se embute la tubería (1) en un plástico (24), al menos en la zona de sus espiras helicoidales.

5. Procedimiento según la reivindicación 4, caracterizado porque, antes de la embutición, se retuercen recíprocamente los extremos (18-22) de la tubería (1) un ángulo prefijado en contra de la dirección de arrollamiento, se los sujeta en la posición retorcida durante la embutición y se los suelta tras la embutición.

6. Procedimiento según la reivindicación 4 ó 5, caracterizado porque se deja libre en la embutición de la tubería un alma en el interior de las espiras.

7. Procedimiento según una de las reivindicaciones 4 a 6, caracterizado porque los extremos (18-22) correspondientes se proveen de una pieza (2, 3) de empalme común.

8. Procedimiento según la reivindicación 7, caracterizado porque se une la pieza (2, 3) de empalme con el plástico (24).

9. Procedimiento según la reivindicación 8, caracterizado porque se presiona la pieza (2, 3) de empalme contra el plástico (24) y se suelda con el plástico (24).

10. Procedimiento según una de las reivindicaciones 7 a 9, caracterizado porque se conducen los extremos (18-22) de las tuberías (5-9) a través de la pieza (2, 3) de empalme y se separa el saliente formado al mismo tiempo.

11. Procedimiento según la reivindicación 10, caracterizado porque se utiliza un aparato (29) de láser para separar los salientes.

12. Procedimiento según una de las reivindicaciones 1 a 11, caracterizado porque se ha previsto al menos una polea (13) de inversión, cuyo eje de rotación forma un ángulo agudo con respecto al eje de la polea (11).