ES2865176T3 - Procedimiento para la fabricación de un intercambiador de calor de placas de plástico - Google Patents

Abstract

Procedimiento para la fabricación de un intercambiador de calor de placas (W), en particular un intercambiador de calor de placas aire-aire de plástico, en el que placas individuales (E) de plástico con la formación de un canal de flujo (SK) para un primer medio (I) para formar un par de placas (P) y pares de placas (P) para formar un canal de flujo (SK) para un segundo medio (II) para formar una pila de placas (S), con el cual la unión de las placas individuales (E) formando un par de placas (P) y los pares de placas (P) que forman una pila de placas (S) se realiza mediante soldadura láser, las placas individuales (E) y los pares de placas (P) se sueldan con láser entre sí a lo largo de dos bordes longitudinales opuestos entre sí, con todas las placas individuales (E) formando simultáneamente ambos pares de placas (P) y una pila de placas (S) soldadas con láser entre sí, en el cual las placas individuales (E) del intercambiador de calor de placas (W) se apilan dentro de una máquina de soldadura láser que tiene un sentido de recepción, con una disposición en forma de jaula y que tiene un dispositivo de soldadura y se sueldan entre sí simultáneamente por medio de un láser del dispositivo de soldadura en un paso de trabajo, para formar un intercambiador de calor de placas.

Description

DESCRIPCIÓN

Procedimiento para la fabricación de un intercambiador de calor de placas de plástico

La invención se refiere a un procedimiento para la fabricación de un intercambiador de calor de placas de plástico, en particular se trata de un intercambiador de calor de placas aire-aire, con canales de flujo a través de los cuales pueden fluir un primer medio y un segundo medio, para el primer medio que fluye entre placas individuales fabricadas de plástico unidas entre si, para formar un par de placas y para el segundo medio los canales se forman entre pares de placas pegadas entre sí para formar una pila de placas.

Los intercambiadores de calor de placas del tipo mencionado al principio, es decir del tipo genérico, son en sí ya conocidos por el estado de la técnica. Se utilizan para intercambiar calor de un primer medio a un segundo medio. Los medios se pueden conducir uno al lado del otro mediante flujos en paralelo, o en contracorriente o mediante flujos cruzados.

El intercambiador de calor de placas proporciona los canales de flujo correspondientes para el primer medio por un lado de la placa y para el segundo medio por el otro lado de la placa. Estos canales se forman entre las placas individuales del intercambiador de calor de placas, estando previsto según el tipo genérico, que estas placas individuales sean de plástico.

Según la construcción genérica, dos placas individuales forman un par de placas. Las placas individuales están separadas entre sí y forman entre ellas un canal de flujo para un primer medio.

Dos de estos pares de placas forman juntos una pila de placas, para lo cual los pares de placas están separados entre sí, por lo que se proporciona un canal de flujo para el segundo medio.

En general, el intercambiador de calor de placas tiene una gran cantidad de placas individuales, para lo cual las placas individuales se combinan para formar pares de placas y los pares de placas se combinan para formar una pila de placas.

El estado de la técnica ya conoce como unir las placas individuales entre sí pegándolas para formar un par de placas o respectivamente unir los pares de placas entre sí pegándolas para formar una pila de placas. Para ello se utiliza un adhesivo de plástico adecuado o un pegamento de plástico respectivamente.

Aunque los intercambiadores de calor de placas del tipo descrito han demostrado ya con anterioridad su eficacia en el uso práctico diario, existe una necesidad de mejora. En particular, se ha encontrado que en la producción en serie de intercambiadores de calor genéricos de placas, se utilizan grandes cantidades de adhesivo de plástico para pegar las placas individuales o los pares de placas respectivamente, lo que está asociado con la correspondiente contaminación ambiental y deterioro de la salud del personal de producción. Además, es desventajoso en términos de tecnología de producción que el adhesivo utilizado tenga que fraguar o endurecerse, lo que lleva algún tiempo, por lo que las placas individuales o los pares de placas respectivamente que están pegadas entre sí, deben almacenarse temporalmente. Por tanto, hay una interrupción en el proceso de fabricación, lo que genera costes adicionales. Por lo tanto, ya es conocido por el estado de la técnica que se requiere soldar placas individuales y/o pares de placas entre sí.

El documento de patente D1 (WO2008/025359 A2) da a conocer un intercambiador de calor de placas que proporciona canales de flujo para un primer medio y para un segundo medio. El primer canal de flujo se forma aquí entre placas individuales unidas para formar un par de placas y el segundo canal de flujo se forma entre pares de placas unidas entre sí para formar una pila de placas. La unión de las placas individuales a un par de placas y los pares de placas a una pila de placas se realiza mediante soldadura a presión. En términos del procedimiento, las placas individuales se forman primero mediante embutición profunda al vacío y luego se conectan entre sí mediante soldadura a presión para formar pares de placas. En el curso posterior del proceso de fabricación, los pares de placas se apilan de forma continua una encima de la otra y se unen una tras otra mediante soldadura a presión.

La objeción del documento de patente D2 (WO86/07133 A1) describe un intercambiador de calor de placas de plástico. Los canales de flujo a través de los cuales pueden fluir un primer medio y un segundo medio se forman soldando placas individuales, para lo cual cada una de las placas individuales se giran 90 grados sucesivamente y luego se unen entre sí mediante soldadura por ultrasonidos o radiofrecuencias. En este caso, solo se producen los canales de flujo entre dos placas individuales conectadas entre sí, pero no los canales de flujo que se forman entre pares de placas unidas entre sí para formar una pila de placas.

El documento de patente de EEUU D3 (US2006/0196649 A1) da a conocer un intercambiador de calor de placas de flujos cruzados en funcionamiento, en el que los canales de flujo a través de los cuales pueden fluir un medio y un segundo medio están formados cada uno entre dos placas individuales alternas A y B. Para ello, las placas individuales se sueldan térmicamente alternadamente entre sí.

El documento de patente de EEUU D4 (US2001/0032714 A1) da a conocer un intercambiador de calor de placas de plástico, en el que dos placas individuales diferentes se apilan alternadamente una encima de la otra y se sueldan a presión entre sí y así sucesivamente.

El documento de patente D5 (WO02/090858) describe un intercambiador de calor de placas de plástico fabricado mediante una lámina hecha de placas continuas. Para formar el intercambiador de calor de placas, la lámina se pliega de tal manera que las placas unidas se disponen alternadamente una encima de la otra. Las trayectorias de flujo para los dos medios diferentes están formadas por placas adyacentes. Los elementos de placas individuales se unen entre sí mediante encolado o, preferiblemente, mediante soldadura térmica.

El documento de patente alemana D6 (DE102007009204 A1) da a conocer un par de placas de plástico para un intercambiador de calor de placas, en las que las láminas de plástico fabricadas mediante embutición profunda se unen a un par de placas mediante soldadura láser.

Otra objeción del documento de patente D9 (EP1097011 B1) da a conocer pares de placas soldadas con láser que se apilan para formar un intercambiador de calor de placas y luego, a su vez, se unen entre sí mediante soldadura láser para formar un intercambiador de calor de placas. El documento de patente D9 guarda silencio sobre el material de las placas del intercambiador de calor.

Se consigue una producción más rápida soldando las placas del intercambiador de calor. En particular, los tiempos de inactividad debidos al almacenamiento intermedio con el fin de que se endurezca el adhesivo pueden eliminarse por completo. Además, se consigue una mayor calidad de la unión, tanto en términos de estanqueidad conseguida, como en términos de eficiencia. Además, la unión del material mediante soldadura produce una resistencia y una estabilidad en general mejoradas de todo el intercambiador de calor de placas. Por último, pero no menos importante, también es ventajoso que se pueda prescindir del uso de adhesivo de plástico o de pegamento de plástico, lo que minimiza en gran medida el impacto medioambiental por un lado y el deterioro de la salud del personal de producción por el otro.

El objeto de la invención es proponer un procedimiento de fabricación que aumente la velocidad del proceso de fabricación y al mismo tiempo ofrezca una buena calidad de fabricación de los intercambiadores de calor de placas de plástico que se fabriquen. En términos del procedimiento, para dar una solución se propone un procedimiento para producir un intercambiador de calor de placas de plástico independiente según la reivindicación 1 para lograr la solución del objeto mencionado anteriormente.

La implementación del procedimiento según la invención permite un alto grado de automatización. A diferencia del estado de la técnica actual, se consigue una producción más rápida y al mismo tiempo se protege el medio ambiente, ya que se puede prescindir del uso de sustancias químicas en forma de adhesivo de plástico y de pegamento de plástico respectivamente. Además, se permite la producción en continuo, ya que no hay necesidad de almacenamiento intermedio para secar o fijar respetivamente el adhesivo de plástico.

Según otra característica de la invención, las placas individuales y los pares de placas están soldadas entre sí a lo largo de dos bordes longitudinales opuestos entre sí. La estanqueidad de los bordes de los medios, se consigue así con un alto grado de precisión. Dependiendo de la posición de los bordes longitudinales soldados entre sí, se crea un intercambiador de calor de placas para el funcionamiento en contracorriente o mediante flujos en paralelo o mediante el funcionamiento en flujos cruzados.

El intercambiador de calor de placas así obtenido es especialmente adecuado como intercambiador de calor de placas aire-aire. Por supuesto, también se pueden usar según la invención otros medios en combinación con el intercambiador de calor de placas. Dado que el intercambiador de calor de placas está hecho de plástico, es especialmente adecuando para medios altamente corrosivos.

Según la invención, los pares de placas que forman las placas individuales se apilan entre sí sin estar unidas para formar una pila de placas.

A continuación, todas las placas individuales se sueldan simultáneamente en un paso de trabajo, como resultado de lo cual se forman los pares de placas, por un lado, y la pila de placas formada a partir de los pares de placas, por otro lado. Esta variante del proceso es ventajosa por razones de fabricación, ya que ofrece una alta calidad de fabricación a una alta velocidad de trabajo.

Para llevar a cabo el proceso de fabricación, se utiliza una máquina de soldadura láser que está equipada con un dispositivo de soldadura que está diseñado para la unión simultánea de todas las placas individuales que componen una pila de placas. En este caso, es posible apilar las placas individuales del intercambiador de calor de placas de manera ventajosa, dentro de la máquina de soldadura por láser, que luego se sueldan entre sí por medio del láser del dispositivo de soldadura en un solo paso de trabajo para formar una pila de placas compacta, es decir intercambiadores de calor de placas. Por tanto, según otra característica del procedimiento según la invención, se prevé apilar las placas individuales antes de soldar. Se utiliza un dispositivo de recepción correspondiente para apilar las placas, en el que las placas individuales que se van a soldar entre sí se insertan gradualmente para formar una pila. La forma de la pila así formada corresponde a la del intercambiador de calor posterior.

Se proporciona una disposición en forma de jaula como dispositivo de recepción, en el que se insertan las placas individuales para formar una pila. Éste tiene una base y una gran cantidad de guías paralelas entre sí, que partiendo de la base, se extienden perpendicularmente a la superficie de la base proporcionada por la superficie del suelo. Gracias a estas guías, se permite un posicionamiento exacto de las placas individuales entre sí. En particular, mediante las guías se garantiza que los extremos de los bordes de las placas individuales adyacentes a soldar entre sí, estén alineados de manera que se dispongan paralelas entre sí.

Según la invención, se utiliza un proceso de soldadura por láser como proceso de soldadura. Se prefiere aquí que un rayo láser que suelda las placas individuales entre sí, sea guiado en un ángulo agudo a lo largo de los bordes de la placa a soldar. Esto permite que los extremos exteriores de los bordes de dos placas se suelden entre sí. El resultado son pares de placas que se sueldan con láser entre sí a lo largo de los bordes exteriores de dos bordes longitudinales opuestos.

Según otra característica de la invención, está previsto que se aplique un caudal de gas a la zona de soldadura durante el proceso de soldadura. Se puede utilizar una corriente de aire o una corriente de gas inerte como caudal de gas.

El caudal de gas llega a los bordes de la placa en el punto o área de soldadura ya caliente, es decir, los bordes longitudinales de las placas individuales, o el caudal de gas fluye más allá de ellos respetivamente. De esta forma, se puede lograr el enfriamiento de la zona de soldadura.

Se puede aplicar un caudal de gas a la zona de soldadura según una primera alternativa por medio de una boquilla de soplado. Según esta variante, se utiliza una boquilla de soplado móvil que cuando se utiliza, se orienta en la dirección de la zona de soldadura y la cubre con un caudal de gas. El láser utilizado se mueve preferiblemente junto con la boquilla de soplado. Entonces se puede proporcionar un dispositivo móvil común para el láser por un lado y la boquilla de soplado por otro lado. Según una alternativa, no se aplica un caudal de gas mediante una boquilla de soplado, sino mediante la generación de una depresión o una presión negativa. Según esta alternativa, se aplica una depresión o presión negativa desde el exterior de la pila de placas a soldar, como resultado de lo cual se succiona el aire que se encuentra entre las placas individuales, por lo que se aplica un caudal de gas a la zona de soldadura de la manera ya descrita. Se usa preferiblemente una boquilla de succión para generar una depresión o una presión negativa. Esta puede diseñarse preferiblemente para que se pueda mover junto con un rayo láser para soldar con láser.

Según las dos variantes descritas anteriormente, se puede proporcionar una alineación mutua de boquilla por un lado y el rayo láser por otro lado, de modo que tenga lugar una alineación paralela o anti paralela entre sí.

Otras características y ventajas de la invención se desprenden de la siguiente descripción con referencia a la única figura 1, que muestra un intercambiador de calor de placas en una representación esquemática.

La figura 1 da a conocer en una representación puramente esquemática, un intercambiador de calor de placas W que se puede fabricar según el procedimiento de la invención.

Éste tiene una gran cantidad de placas individuales E de plástico, cada una de las cuales forman un canal de flujo SK entre ellas, estando previstos canales de flujo SK tanto para un primer medio I, así como para un segundo medio II. En el ejemplo se muestra el intercambiador de calor de placas W, que está diseñado como intercambiador de calor con flujos a contracorriente.

Como puede verse en la figura 1, dos placas individuales forman cada una un par de placas P, el canal de flujo SK proporcionado por un par de placas, que sirve para que fluya o atraviesa el primer medio I. Los pares de placas P juntos forman una pila de placas S. El canal de flujo SK formado entre dos pares de placas P sirve para conducir el segundo medio II a través de su interior.

La dirección del flujo del primer medio I y del segundo medio II se indican a modo de ejemplo mediante flechas en la figura 1.

Según la invención está previsto que las placas individuales E que forman un par de placas P por una parte y las parejas de placas P que forman una pila de placas S por otra parte, estén unidas entre sí mediante soldadura láser.

Se prevé que las placas individuales E del intercambiador de calor de placas W, se suelden juntas en un solo paso de trabajo, para lo cual se utiliza una máquina de soldar en la que todas las placas individuales E del intercambiador de calor de placas W, se apilen y a continuación bajo la formación de canales de flujo SK individuales se suelden juntas con láser.

Lista de símbolos de referencia

W Intercambiador de calor de placas

E Placa individual

P Par de placas

SK Canal de flujo S Pila de placas I Primer medio II Segundo medio

Claims (6)

REIVINDICACIONES

1. Procedimiento para la fabricación de un intercambiador de calor de placas (W), en particular un intercambiador de calor de placas aire-aire de plástico, en el que placas individuales (E) de plástico con la formación de un canal de flujo (SK) para un primer medio (I) para formar un par de placas (P) y pares de placas (P) para formar un canal de flujo (SK) para un segundo medio (II) para formar una pila de placas (S), con el cual la unión de las placas individuales (E) formando un par de placas (P) y los pares de placas (P) que forman una pila de placas (S) se realiza mediante soldadura láser, las placas individuales (E) y los pares de placas (P) se sueldan con láser entre sí a lo largo de dos bordes longitudinales opuestos entre sí, con todas las placas individuales (E) formando simultáneamente ambos pares de placas (P) y una pila de placas (S) soldadas con láser entre sí, en el cual las placas individuales (E) del intercambiador de calor de placas (W) se apilan dentro de una máquina de soldadura láser que tiene un sentido de recepción, con una disposición en forma de jaula y que tiene un dispositivo de soldadura y se sueldan entre sí simultáneamente por medio de un láser del dispositivo de soldadura en un paso de trabajo, para formar un intercambiador de calor de placas.

2. Procedimiento según la reivindicación 1, que se caracteriza por qué un rayo láser que suelda las placas individuales (E) entre sí es guiado en ángulo agudo a lo largo de los bordes de la placa a soldar.

3. Procedimiento según una de las reivindicaciones anteriores 1 o 2, que se caracteriza por qué se aplica un caudal de gas a la zona de soldadura, durante un proceso de soldadura.

4. Procedimiento según la reivindicación 3, que se caracteriza por qué se insufla el caudal de gas.

5. Procedimiento según la reivindicación 3, que se caracteriza por qué el caudal de gas se genera aplicando una depresión o presión negativa.

6. Procedimiento según la reivindicación 3, 4 o 5, que se caracteriza por qué como caudal de gas se utiliza una corriente de aire o una corriente de gas inerte.