ES2326927T3 - Procedimiento de produccion de evaporador. - Google Patents
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Abstract
Un procedimiento de producción del evaporador (A) utilizado en refrigeradores de diferentes tipos que comprende un tubo metálico (1) con una alta conductividad térmica en el que circula un fluido de refrigeración a baja temperatura y una placa metálica (2) con alta conductividad térmica en la que se fija el tubo metálico (1) y que distribuye el calor que absorbe el tubo sobre las grandes superficies de forma uniforme; y con el fin de obtener un área de superficie de transferencia térmica lisa proporcionando un mejor contacto entre la placa metálica (2) y el tubo metálico (1), estando la placa metálica (2) con alta conductividad térmica y el tubo metálico (1) con alta conductividad térmica fijados entre sí por todo el tubo (1) con una costura continua o a determinados intervalos que cambian los diámetros de los puntos de soldadura (4) y los intervalos entre ellos utilizando soldadura láser y estando dicho procedimiento caracterizado porque la soldadura láser se aplica desde la dirección detrás de la superficie en la que la placa metálica (2) contacta con el tubo metálico (1).
Description
Procedimiento de producción de evaporador.
La presente invención se refiere al
procedimiento de montaje del tubo y la placa que se incluyen en los
evaporadores de tipo tubo-placa utilizados en
dispositivos de refrigeración de acuerdo con el preámbulo de la
reivindicación 1. Dicho procedimiento es conocido por ejemplo por el
documento EP-A-0 834 714.
En los presentes dispositivos de refrigeración
se utilizan mayoritariamente evaporadores de tipo
tubo-lámina, evaporadores de tipo
tubo-placa y evaporadores soldados por laminación.
Los evaporadores utilizados en el procedimiento de la invención son
evaporadores del tipo tubo-placa y básicamente
comprenden un tubo de metal (serpentina) con una alta conductividad
térmica y una placa metálica con una alta conductividad térmica.
En los evaporadores, un tubo de metal con una
alta conductividad térmica a través del cual pasa un fluido de
refrigeración está fijado a una placa metálica con una alta
conductividad térmica. En estos sistemas, se utilizan pastas
térmicas, retenes de Al y bandas de Al/PP/PVC con una alta
conductividad térmica con el fin de montar una zona específica de
un tubo metálico en una placa metálica. Como resultado de dichos
procesos de montaje, el contacto entre un tubo metálico y una placa
metálica no puede proporcionarse al nivel deseado; por lo tanto, la
transferencia térmica tampoco se realiza al nivel deseado.
La sección de un tubo metálico que es presionado
después de ser doblado en una forma específica no es constante en
todo el tubo. Por lo tanto, los tubos metálicos que se colocan en
una placa metálica plana no contactan de forma exacta con la
superficie de la placa en cada punto. Las pastas térmicas, los
retenes y bandas de Al que se utilizan para proporcionar este
contacto no pueden aplicar una fuerza de presión que garantice el
contacto exacto. Como resultado de los procesos de producción, los
evaporadores no pueden tener el área de superficie de transferencia
térmica completa que se calcula en la fase de diseño. Como
resultado de ello, el evaporador funciona a un valor que está por
debajo de la capacidad térmica calculada en la fase de diseño. Con
el fin de proporcionar esta construcción, también se requiere el uso
de algunas piezas que no son directamente necesarias para el montaje
del evaporador.
Sin embargo, debido al flujo de alta presión del
fluido en el tubo, surge un problema de ruidos no deseados en los
tubos metálicos. Con el fin de eliminar este problema, se utilizan
cauchos atenuantes del sonido y retenes de Al en la superficie del
evaporador, pero el problema no puede eliminarse estrictamente.
En los sistemas divulgados en los documentos de
patente EP0222176 y W09835191, se divulga el montaje del tubo y la
placa que se utilizan en los evaporadores con el procedimiento de
soldadura fuerte. Pueden experimentarse algunos problemas en la
transmisión térmica ya que el revestimiento en la superficie
exterior del tubo se derrite de algún modo con este
procedimiento.
En el documento de patente JP 2001334333, se
describe el uso de una soldadura láser o una soldadura eléctrica
para montar las láminas unas con otras en el intercambiador
térmico.
En el documento de patente US006300591, se
describe el procedimiento de montaje de la superficie metálica
plana en una superficie cilíndrica mediante soldadura láser. En este
procedimiento, con el fin de crear una zona de costura de
soldadura, la superficie plana se cierra hasta la superficie
cilíndrica de tal modo que la superficie plana casi la toca. De
este modo, las superficies plana y cilíndrica crean un ángulo agudo.
El haz de rayos láser formado a continuación se transmite a la
región de la costura de soldadura desde este ángulo agudo. Una de
las desventajas de este procedimiento es que el ángulo de aplicación
del haz de rayos láser debe ser mayor que el ángulo cónico del haz
de rayos para que el haz de rayos de soldadura enfocado no
colisione con la superficie plana ya que el proceso de soldadura se
realiza desde el lado en el que está la superficie cilíndrica. Otra
desventaja es que resulta difícil que el equipo láser se proyecte a
lo largo de un área estrecha.
En el documento de patente US20050145680, se
describe el procedimiento de montaje de tubos de cobre a una o más
placas de aluminio utilizando una soldadura láser, con un
procedimiento similar al divulgado en el documento de patente
US006300591. Se divulga que con el fin de incrementar la eficiencia,
el tubo puede soldarse desde ambos lados simultáneamente. Este
procedimiento también conlleva la desventaja anteriormente
mencionada divulgada en relación con el documento de patente
UU006300591.
En los documentos de patente W02006/065195 y
W02006/067378, los sistemas de automatización funcionan con un
procedimiento similar a los divulgados en los documentos de patente
US20050145680 y US006300591.
Para el procedimiento de producción del
evaporador soldado ultrasónico, el contacto entre el tubo y la placa
en los evaporadores de tipo tubo-placa se
proporciona utilizando una soldadura ultrasónica. La soldadura
ultrasónica que se aplica en el evaporador se mantiene en un ancho
constante y en todo el tubo. De este modo, se proporciona un
contacto elevado entre la placa de metal y el tubo de metal,
obteniéndose un área de superficie de transferencia térmica más
suave; ya que se proporciona una estructura más sólida, regular y
rígida debido a la calidad de la costura de soldadura ultrasónica,
el evaporador funciona con una eficiencia térmica mucho mayor.
Un objetivo de esta invención en los
evaporadores de tipo placa-tubo que se utilizan en
los dispositivos de refrigeración es aumentar la eficiencia térmica
de los evaporadores y de este modo, disminuir el consumo de energía
de los refrigeradores a través del suministro de un mejor contacto y
acoplamiento entre las superficies de tubo y placa mediante el
montaje del tubo y la placa entre sí con el procedimiento de
soldadura de láser.
Otro objeto de la invención es proporcionar una
distribución de la temperatura más homogénea en el evaporador
utilizando el procedimiento de soldadura láser.
Asimismo, utilizando el procedimiento de
soldadura láser, se pretende superar el problema del ruido que se
produce en el tubo debido al movimiento del fluido, contenido en el
tubo, a una alta presión.
El procedimiento de producción del evaporador se
muestra en los dibujos adjuntos, en los que:
La figura 1 es una vista frontal del
evaporador.
La figura 2 es una vista trasera del
evaporador.
La figura 3 es una vista de la costura de
soldadura ultrasónica.
La figura 4 es una vista de la costura de
soldadura láser.
La figura 5 es la vista detallada de la
aplicación de costura de soldadura láser intermitente.
La figura 6 es la vista detallada de la
aplicación de costura de soldadura láser continua.
La figura 7 es la vista de la dirección y forma
de la aplicación de soldadura láser.
\vskip1.000000\baselineskip
Las partes en las figuras están numeradas una
por una y los términos correspondientes de estos números se
proporcionan a continuación.
Evaporador (A)
Tubo metálico (1)
Placa metálica (2)
Costura de soldadura (3)
Punto de soldadura láser (4)
Dispositivo de fijación (5)
La dirección de aplicación del rayo de soldadura
láser (6).
El evaporador (A), del que se proporciona la
vista frontal en la figura 1 y la vista trasera, en la figura 2,
utilizado en refrigeradores de diferentes tipos comprende un tubo
metálico (1) con una alta conductividad térmica en el que circula
un fluido de refrigeración a baja temperatura y una placa metálica
(2) con alta conductividad térmica en el que se fija el tubo
metálico (1) y que distribuye el calor que absorbe el tubo sobre
las grandes superficies de forma uniforme.
Ya que existen interferencias en el tamaño de
los planos de deslizamiento entre el tubo metálico (1) y los átomos
de la placa metálica (2) en la zona en la que se encuentra la
costura de soldadura, en estas zonas la estructura es continua en
toda la costura de soldadura como si fuera casi un único material.
De este modo, debido a la baja temperatura del fluido de
refrigeración que pasa a través del tubo metálico (1), el calor es
absorbido de la superficie de la placa metálica (2) con la ayuda de
las zonas en las que se encuentra la costura de soldadura
ultrasónica (3). De este modo, el calor es absorbido desde el
volumen interno del refrigerador con el que contacta directa o
indirectamente la placa metálica
(2).
(2).
Con el fin de evitar el problema de roturas que
pueden ocurrir en la costura de soldadura y proporcionar una
costura continua, los parámetros de corriente, presión, frecuencia y
círculo de la máquina de soldar ultrasónica deben establecerse de
acuerdo con los diferentes grosores y propiedades de la aleaciones
de los metales aplicados.
La soldadura láser se utiliza para montar el
tubo metálico y la placa metálica que contiene el evaporador.
En la soldadura láser, la costura se aplica por
todo el tubo a determinados intervalos y en paralelo con la sección
circular del tubo. En este procedimiento de montaje, la superficie
de contacto que proporciona la transferencia térmica también
aumenta, permitiendo así al evaporador funcionar con alta eficiencia
térmica.
En el procedimiento aplicado utilizando
soldadura láser, una placa metálica (2) con alta conductividad
térmica y el tubo metálico con alta conductividad térmica (1) están
fijados uno al otro a determinados intervalos como se muestra en la
figura 5 o por todo el tubo (1) con la costura continua como se
muestra en la figura 6, cambiando los diámetros de los puntos de
soldadura (4) y los intervalos entre ellos. Durante este proceso,
se aplica la soldadura láser desde la dirección detrás de la
superficie en la que la placa metálica (2) contacta con el tubo
metálico (1). De este modo, a diferencia de otras aplicaciones, la
fijación del tubo metálico (1) a la placa metálica (2) se realiza
de forma bastante sencilla gracias a la ventaja de la dirección de
aplicación del rayo de soldadura láser (6) como se muestra en la
figura 7. El dispositivo de fijación (5) utilizado permite que el
rayo láser apunte al punto de soldadura de la forma más precisa y
fiable. Mediante este procedimiento, pueden eliminarse los
problemas de ángulo y enfoque y como resultado de ello, las
dificultades en la producción experimentadas en la técnica
anterior. En la presente aplicación, a diferencia de la técnica
anterior, pasa gas caliente a través del tubo metálico (1) antes,
durante y después del proceso de soldadura láser, y de este modo,
pueden eliminarse problemas como la deformación y perforación que
aparecen en el tubo metálico (1) y la placa metálica (2) durante el
proceso de soldadura láser. Asimismo, gracias a la aplicación de
gas caliente, la energía consumida por el rayo láser durante el
proceso de soldadura láser también puede disminuir en cierta
medida. De este modo, se proporciona un mejor contacto entre la
placa metálica (2) y el tubo metálico (1), obteniéndose un área de
superficie de transferencia térmica más lisa.
Claims (2)
1. Un procedimiento de producción del evaporador
(A) utilizado en refrigeradores de diferentes tipos que comprende un
tubo metálico (1) con una alta conductividad térmica en el que
circula un fluido de refrigeración a baja temperatura y una placa
metálica (2) con alta conductividad térmica en la que se fija el
tubo metálico (1) y que distribuye el calor que absorbe el tubo
sobre las grandes superficies de forma uniforme; y con el fin de
obtener un área de superficie de transferencia térmica lisa
proporcionando un mejor contacto entre la placa metálica (2) y el
tubo metálico (1), estando la placa metálica (2) con alta
conductividad térmica y el tubo metálico (1) con alta conductividad
térmica fijados entre sí por todo el tubo (1) con una costura
continua o a determinados intervalos que cambian los diámetros de
los puntos de soldadura (4) y los intervalos entre ellos utilizando
soldadura láser y estando dicho procedimiento caracterizado
porque la soldadura láser se aplica desde la dirección detrás de la
superficie en la que la placa metálica (2) contacta con el tubo
metálico (1).
2. Un procedimiento de producción de acuerdo con
la reivindicación 1 en el que pasa gas a altas temperaturas a
través del tubo metálico (1) antes, durante y después del proceso de
soldadura láser.
Applications Claiming Priority (2)
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