ES2326904T3 - Tuberia flexible para fluidos y procedimiento para su fabricacion. - Google Patents

Abstract

Tubería (8) flexible para fluidos con varios tubos (1a-1f), dispuestos paralelamente unos al lado de otros, que presentan en al menos un extremo (9, 10) un elemento (11, 12) de conexión común y que están embutidos en un cuerpo (6) de plástico, caracterizada porque una sección de los tubos (1a-1f), que se encuentra entre los dos extremos (9, 10), se ha doblado formando meandros.

Description

Tubería flexible para fluidos y procedimiento para su fabricación.

El invento se refiere a una tubería flexible para fluidos con varios tubos dispuestos paralelamente unos junto a otros, que presentan un elemento de conexión común, al menos por un extremo, y que están embutidos en un cuerpo de plástico. El invento se refiere además a un procedimiento para producir una tubería flexible para fluidos, en el que se han conformado varios tubos dispuestos paralelamente unos junto a otros, se han embutido en un plástico y se han provisto por un extremo de un elemento de conexión común. Una tubería para fluidos de este tipo se conoce por el documento EP 1 279 311 A1.

Una tubería para fluidos más de este tipo se conoce por el documento WO 2004/046601 A1. Los distintos tubos se han conducido, en este caso, formando una línea helicoidal y rodean un espacio hueco, que se puede dejar vacío o se puede rellenar de un núcleo. Para el flujo del fluido se dispone de la suma de las secciones transversales de todos los tubos. Gracias a la conducción en línea helicoidal de los tubos, la tubería para fluidos dispone de una cierta flexibilidad.

Tales tuberías para fluidos son bien apropiadas para transportar fluidos a alta presión y, dado el caso, a elevadas temperaturas en aplicaciones técnicas, cuando se presentan en estas aplicaciones fuertes vibraciones, mayores movimientos relativos y condiciones ambientales agresivas. Ejemplos de utilización son las instalaciones de frigoríficas móviles, en especial las instalaciones de climatización de CO_{2} en vehículos automóviles. En aplicaciones de este tipo, se desea también, por razones de montaje, una cierta flexibilidad de la tubería sin que se debilite por ello la tubería.

No obstante, la elaboración de una tubería para fluidos de este tipo requiere un cierto coste. Se han de enrollar los tubos dispuestos unos junto a otros conjuntamente alrededor de un núcleo para generar la forma de línea helicoidal. Se requiere para ello una cierta destreza. Una elaboración mecánica sólo es posible con limitaciones. En todo caso, se pueden recurrir como ayuda a herramientas accionadas mecánicamente.

Se le plantea al invento el problema de proporcionar una tubería flexible para fluidos que se pueda elaborar fácilmente.

Este problema se resuelve, en el caso de una tubería flexible para fluidos del género mencionado al principio, por que se doble formando meandros una sección de los tubos, que se encuentre entre ambos extremos.

Una forma de meandros, en la que varias ondas dispuestas en la dirección longitudinal de los tubos siguen una tras otra, se puede elaborar de modo sensiblemente más sencillo como una espira conducida en forma de línea helicoidal de varios tubos dispuestos de modo mutuamente paralelo. Con ello, se simplifica sensiblemente, en primer lugar, el proceso de conformación. Además, una tubería para fluidos con tubos doblados formando meandros es en general aún más flexible que una tubería para fluidos, en la que los tubos son conducidos paralelamente entre sí formando una línea helicoidal. La tubería para fluidos configurada en forma de meandros tiene también ventajas adicionales.

Al mismo tiempo, se prefiere que cada tubo presente varias secciones de arco de forma circular. Un útil de moldeo, que se puede aprovechar para realizar arcos circulares, se puede fabricar con relativa sencillez. Los troqueles necesarios para la conformación puede presentar entonces una forma de secciones de camisa de cilindro. Las secciones de arco también pueden estar, cuando esto fuese necesario, mutuamente unidas por secciones conducidas rectilíneamente. Obviamente, por lo general es suficiente que las secciones de arco se junten directamente unas con otras o a pequeñas distancias.

Se puede prever alternativa o adicionalmente que cada tubo presente varias secciones de arco sinusoidales. Con secciones de arco sinusoidales, se puede realizar una corriente más ventajosa a través de la tubería para fluidos. Con secciones de arco sinusoidales, se puede realizar la transición entre dos secciones de arco curvadas en direcciones opuestas de tal modo que la tangente discurra formando un ángulo de menos de 90º con respecto a la dirección longitudinal de la tubería para fluidos. Evidentemente, también se puede realizar esto, por principio, en el caso de secciones de arco circular.

Un radio de curvatura de una sección de arco cae preferiblemente en un entorno de 1,5 a 5 x D, siendo D el diámetro exterior de un tubo. Con un radio de curvatura de ese tipo, no se sobrecarga el tubo individual al doblarlo. Cuando no se trate de una sección de arco en forma de arco circular, entonces el radio de curvatura es un radio de curvatura medio a lo largo de una sección de arco.

Se prefiere, al mismo tiempo, que una longitud periódica quede en el entorno de 3 a 10 x R, siendo R el radio de curvatura. La longitud periódica es la distancia entre dos máximos del curso en forma de meandros. Semejante distancia permite una dilatación o una contracción suficiente de la tubería. Cuando la distancia sea mayor, entonces las distintas secciones de arco se prolongan un poco, pueden presentar, pues, dado el caso secciones adicionales configuradas rectilíneamente, que discurren paralelamente al eje longitudinal. En el caso de secciones de arco trazadas en forma de arco circular, que se juntan directamente unas con otras, la distancia asciende a cuatro radios de curvatura.

El cuerpo de plástico presenta preferiblemente un trazado en forma de meandros. El cuerpo de plástico adopta, pues, plenamente la flexibilidad de los tubos. Un cuerpo de plástico, que sigue el trazado en forma de meandros de los tubos, se puede realizar con coste de materiales relativamente escaso. El plástico presenta una determinada flexibilidad o elasticidad de modo que puede ser deformado conjuntamente con los tubos por vibraciones o variaciones de longitud.

Los tubos se han dispuesto preferiblemente con un espacio intermedio de unos con respecto a otros, habiéndose rellenado el espacio intermedio, al menos parcialmente, de plástico del cuerpo de plástico. Los distintos tubos están, pues, mutuamente separados por una delgada capa de plástico. Esto evita un frotamiento mutuo de los tubos cuando la tubería para fluidos está sometida a vibraciones durante el funcionamiento. Con ello, se mantiene reducido un desgaste mecánico. Además, se evitan producciones de ruidos o sólo se obtienen pequeños ruidos.

Uno de los extremos de la tubería para fluidos está preferiblemente girado con respecto al otro extremo de la tubería para fluidos. El ángulo de torsión entre los dos extremos es preferiblemente de 90º. El ángulo de torsión es además el ángulo entre un primer plano, en el que se han dispuesto los tubos unos junto a otros en un extremo de la tubería para fluidos, y un segundo plano, en el que los tubos se han dispuesto paralelamente unos junto a otros en el otro extremo de la tubería para fluidos. Gracias a la torsión entre ambos extremos alrededor del eje longitudinal de la tubería para fluidos, se obtiene una movilidad relativamente uniforme de la tubería en todas las direcciones radiales, por lo tanto en todas las direcciones que discurren perpendicularmente al eje longitudinal de la tubería para fluidos.

También resulta ventajoso que los tubos estén hechos de un metal, en especial de acero o aluminio. Con ello, se eleva la estabilidad de la tubería para fluidos. A igualdad de costes, el metal es más resistente contra muchos fluidos que el plástico.

El problema se resuelve en un procedimiento del tipo mencionado al principio de modo que se doble formando meandros una sección, que se encuentra entre los dos extremos de los tubos.

Una conformación formando meandros se puede realizar con relativa sencillez sin que haya que enrollar los tubos.

Para doblar, se utiliza preferiblemente una herramienta para moldeo por presión. Una herramienta para moldeo por presión está disponible de muchas formas. Para el doblado en forma de meandros, se ha de utilizar únicamente un molde apropiado.

Los tubos que quedan en un plano se conforman preferiblemente perpendicularmente a dicho plano. Es éste el modo de proceder más sencillo para conseguir el doblado en forma de meandros. Básicamente, sólo se requiere un movimiento en una dirección.

Los tubos se proveen preferiblemente del plástico antes de la conformación. Esto simplifica el diseño de una herramienta, por ejemplo, de una herramienta de moldeo por inyección, para embutir los tubos en el plástico. Básicamente, sólo se requiere, en este caso, molde que presente una cavidad paralelepipédica recta. El plástico no impide el doblado de los tubos en forma de meandros.

También resulta ventajoso que, tras la conformación, se giren uno con respecto a otro los extremos de la tubería para fluidos formando un ángulo prefijado, por ejemplo 90º. Es cierto que, de ese modo, se requiere una etapa de fabricación adicional. Pero, gracias a la torsión de los dos extremos, se consigue un flexibilidad mayor en todas las direcciones.

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

Figura 1 una vista en planta desde arriba sobre una tubería para fluidos sin elementos de conexión y sin plástico con seis tubos paralelos,

Figura 2 un alzado lateral de la tubería según la figura 1,

Figura 3 una vista frontal de la tubería según la figura 1,

Figura 4 la tubería según la figura 1 con el cuerpo de plástico y los elementos de conexión,

Figura 5 un alzado lateral de la tubería según la figura 4,

Figura 6 una vista frontal de la tubería según la figura 4,

Figura 7 una vista esquemática de una tubería, en la que los dos elementos de conexión se han girado uno respecto de otro unos 90º sobre el eje longitudinal, y

Figura 8 una representación esquemática para explicar la dependencia entre la flexibilidad y la resistencia a la corriente de una tubería de la longitud periódica.

Las figuras 1 a 3 muestran varios tubos 1a-1f, que se han dispuesto paralelamente entre sí. En el presente caso, se trata de seis tubos 1a-1f. Aunque se pueden utilizar más o menos tubos.

Cada tubo 1a-1f presenta un diámetro D exterior, que en el presente ejemplo de realización es de 2,5 mm. El espesor de pared de un tubo 1a-1f es de 0,4 mm en el presente ejemplo de realización. Otros valores serían obviamente posibles.

Como puede reconocerse en la figura 2, los tubos 1 están doblados formando meandros, es decir, forman una multiplicidad de secciones 2 de arco, que se adjuntan unas a otras o que están mutuamente unidas por pequeñas secciones 3 rectas. La longitud de una de esas secciones 3 rectas semejantes puede ser, por ejemplo, de 4 mm. Una sección 2 de arco no ha de tener necesariamente una curvatura continua, sino que puede presentar, por completo, menores secciones no representadas con mayor detalle, que quedan paralelamente a una dirección 4 longitudinal.

Una sección 2 de arco presenta un radio R, que queda en el entorno de 1,5 a 5 x D, siendo D el diámetro exterior del tubo mencionado arriba. El radio de curvatura queda preferiblemente entre 3,75 mm y 12,5 mm para un diámetro D exterior de 2,5 mm. En el presente ejemplo de realización, el radio R de curvatura queda en los 6 mm.

Las secciones 2 de arco pueden estar dobladas en forma de línea circular. Pero también pueden tener un trazado sinusoidal. No es absolutamente necesario que los puntos de transición entre dos secciones 2 de arco queden perpendicularmente a la dirección 4 longitudinal. También sería posible un ángulo de, por ejemplo, 45º, como aparecería en la transición entre dos secciones de arco sinusoidales (figura 7).

Una longitud A periódica, o sea la distancia entre dos "máximos" o entre dos "posiciones nulas", o sea, el corte con un plano que queda en el centro en la dirección 4 longitudinal, es aproximadamente de 3 a 10 x R, siendo R el radio de curvatura mencionado más arriba. En el presente ejemplo de realización, la distancia axial entre dos espiras u ondas vecinas, o sea la longitud A periódica es de 24 mm.

Cuando no se trate de secciones 2 de arco en forma de línea circular, entonces el radio R varía a lo largo de una sección 2 de arco. En este caso, se adopta un radio medio.

Tal como se desprende de las figuras 4 a 6, un grupo 5 de tubos formado por los tubos 1a-1f se ha embutido en un plástico 6, que sea elástico. El plástico 6 forma un cuerpo de plástico. Entre cada uno de los tubos 1a-1f, se encuentran pequeños espacios 7 intermedios, en los que penetra el plástico 6. De este modo, se evita que los tubos 1a-1f rocen entre sí, cuando se deforma la tubería 8 para líquidos representada en las figuras 4 a 6. Una deformación semejante puede presentarse cuando modifiquen su posición relativa los dispositivos, que están conectados en ambos extremos 9, 10 de la tubería 8 para fluidos. Esta modificación de la posición puede tener lugar básicamente en todas las direcciones espaciales.

En los dos extremos 9, 10 de la tubería 8 para fluidos, se han dispuesto elementos 11, 12 de conexión, que, por ejemplo, se pueden moldear por inyección de una pieza con el plástico 6 o también unirse con los tubos como elementos constructivos separados. Los elementos 11, 12 de conexión comprenden todos los tubos 1a-1f y tienen la misión, además de la admisión o bien la evacuación de un fluido o bien la conexión de un dispositivo, de mantener en una posición definida paralelamente unos junto a otros los distintos tubos 1a-1f.

La elaboración de una tubería 8 para fluidos semejante puede realizarse con sencillez por medio de una herramienta de moldeo por presión. Los tubos 1a-1f, que quedan unos junto a otros en un plano, se deforman por medio de la herramienta de moldeo por presión perpendicularmente a dicho plano. La forma resultante puede presentar además secciones de arco circular o también sinusoidales y puede realizarse en una sola etapa. Únicamente es necesario elegir el molde de la herramienta de modo que se consiga luego la forma deseada.

Antes de conformar los tubos 1a-1f, ya se pueden producir el plástico 6 y también los elementos 11, 12 de conexión o bien unir los elementos de conexión separados con los tubos. Para ello, se introducen los tubos 1a-1f yacentes en un plano paralelamente unos junto a otros en un molde apropiado de moldeo por inyección y se inyecta el plástico 6. La conformación puede tener lugar entonces tras la aplicación del plástico 6.

Tal como se desprende de la figura 7, se pueden girar los dos elementos 11, 12 de conexión uno con respecto a otro, por ejemplo 90º, todavía tras la elaboración de la tubería 8 representada en la figura 5 de modo que tenga una movilidad relativamente uniforme de la tubería para fluidos en todas las direcciones radiales.

Los tubos 1a-1f se hacen preferiblemente de acero o aluminio, siendo imaginables otros metales.

La figura 8 muestra de forma esquemática la dependencia de una resistencia FL a la deformación del número X de ondas. En el ejemplo de realización de la figura 5, la tubería 8 para fluidos presenta ocho ondas. Con un número creciente de ondas X desciende la resistencia FL a la deformación.

Por otra parte, la resistencia SW a la corriente aumenta con un número creciente de número X de ondas, porque, por lo demás, con igual longitud disminuyen los radios de curvatura de las ondas.

Claims (15)

1. Tubería (8) flexible para fluidos con varios tubos (1a-1f), dispuestos paralelamente unos al lado de otros, que presentan en al menos un extremo (9, 10) un elemento (11, 12) de conexión común y que están embutidos en un cuerpo (6) de plástico, caracterizada porque una sección de los tubos (1a-1f), que se encuentra entre los dos extremos (9, 10), se ha doblado formando meandros.

2. Tubería para fluidos según la reivindicación 1, caracterizada porque cada tubo (1a-1f) presenta varias secciones (2) de arco de forma circular.

3. Tubería para fluidos según la reivindicación 1 ó 2, caracterizada porque cada tubo (1a-1f) presenta varias secciones (2) de arco sinusoidales.

4. Tubería para fluidos según la reivindicación 2 ó 3, caracterizada porque un radio (R) de curvatura de una sección (2) de arco queda en un entorno de 1,5 a 5 x D, siendo D el diámetro exterior de un tubo (1a-1f).

5. Tubería según la reivindicación 4, caracterizada porque una longitud (A) periódica queda en el entorno de 3 a 10 x R, siendo R el radio de curvatura.

6. Tubería para fluidos según una de las reivindicaciones 1 a 5, caracterizada porque el cuerpo (6) de plástico presenta un trazado en forma de meandros.

7. Tubería para fluidos según una de las reivindicaciones 1 a 6, caracterizada porque los tubos (1a-1f) se han dispuesto respectivamente con un espacio (7) intermedio, habiéndose rellenado, al menos parcialmente, el espacio (7) intermedio por el plástico del cuerpo (6) de plástico.

8. Tubería para fluidos según una de las reivindicaciones 1 a 7, caracterizada porque uno de los extremos (9) de la tubería (8) para fluidos se encuentra girado con respecto al otro extremo (10) de la tubería (8) para fluidos.

9. Tubería para fluidos según la reivindicación 8, caracterizada porque un ángulo de torsión entre los dos extremos (9, 10) asciende a 90º.

10. Tubería para fluidos según una de las reivindicaciones 1 a 9, caracterizada porque los tubos (1a-1f) están hechos de metal, en especial, de acero o aluminio.

11. Procedimiento para elaborar una tubería (8) flexible para fluidos, en el que se conforman varios tubos (1a-1f) dispuestos paralelamente uno junto a otro, se embuten en un plástico (6) y se proveen, por al menos un extremo (9, 10), de un elemento (11, 12) de conexión común, caracterizado porque se dobla una sección, que se encuentra entre los dos extremos (9, 10) de los tubos (1a-1f), formando meandros.

12. Procedimiento según la reivindicación 11, caracterizado porque para doblar se utiliza una herramienta para moldeo por presión.

13. Procedimiento según la reivindicación 11 ó 12, caracterizado porque los tubos (1a-1f) colocados horizontalmente en un plano se conforman perpendicularmente a dicho plano.

14. Procedimiento según una de las reivindicaciones 11 a 13, caracterizado porque los tubos (1a-1f) se proveen de plástico antes de la conformación.

15. Procedimiento según una de las reivindicaciones 11 a 14, caracterizado porque, tras la conformación, los extremos (9, 10) de la tubería (8) se giran uno respecto de otro un ángulo prefijado, en especial 90º.