ES2961509T3

ES2961509T3 - Un método para unir un tubo capilar y una tubería de succión y un aparato para el mismo

Info

Publication number: ES2961509T3
Application number: ES22155090T
Authority: ES
Inventors: Marek Kaluzny
Original assignee: Sintur Sp Z O O
Current assignee: Sintur Sp Z O O
Priority date: 2021-02-04
Filing date: 2022-02-03
Publication date: 2024-03-12
Anticipated expiration: 2042-02-03
Also published as: EP4039402C0; EP4039402A1; EP4039402B1; PL4039402T3

Abstract

La presente solicitud se refiere a un método de unión de un tubo capilar (10) y un tubo de succión (20) para un intercambiador de calor regenerativo, comprendiendo este método propuesto los siguientes pasos: posicionar el tubo capilar (10) y el tubo de succión (20) en una alineación adyacente entre sí; alimentar el tubo capilar (10) colocado adyacente al tubo de succión (20) entre al menos un par de rodillos de entrada (30, 40, 51, 52) que comprende un rodillo de tubo capilar (30) y un rodillo de tubo de succión (40) , en el que los rodillos (30, 40) presionan el tubo capilar (10) y el tubo de succión (20) uno hacia el otro; unir el tubo capilar (10) con el tubo de succión (20) por medio de un cabezal de soldadura por láser de fibra dirigiendo un rayo láser hacia una posición de soldadura en la que una superficie exterior del tubo capilar (10) hace contacto con una superficie exterior del tubo de succión (20) de modo que las superficies exteriores se fundan y se unan entre sí. El método comprende asegurar el tubo capilar (10) colocado adyacente al tubo de succión (20) entre una disposición de rodillos de sujeción que comprende un rodillo de tubo de succión (40) y dos rodillos de posicionamiento (51, 52) dispuestos opuestos al rodillo de tubo de succión (40).) en los lados del rodillo de succión (40), en donde los centros de los rodillos de posicionamiento (51, 52) están distanciados (d) entre sí en no más del 150 % del diámetro de los rodillos de posicionamiento (51, 52) , en donde el rodillo del tubo de succión (40) está desviado hacia los rodillos de posicionamiento (51, 52), en donde los rodillos de posicionamiento (51, 52) tienen una ranura circunferencial semicircular de un radio correspondiente al radio del tubo capilar (10) y en el que se aloja el tubo capilar (10), y en el que el rodillo del tubo de succión (40) está desviado hacia los dos rodillos de posicionamiento (51, 52) para presionar el tubo de succión (20) hacia el tubo capilar (10), y en el que la posición de soldadura del rayo láser está ubicada en una posición central entre los rodillos de posicionamiento (51, 52). El cabezal de soldadura por láser de fibra es un láser monomodo que tiene un diámetro de punto de entre 10 y 50 micrómetros, en el que el rayo láser se dirige perpendicularmente con respecto a una superficie que pasa a través de los ejes longitudinales del tubo capilar (10) y el tubo de succión (20). . También se define un aparato correspondiente. (Traducción automática con Google Translate, sin valor legal)

Description

DESCRIPCIÓN

Un método para unir un tubo capilar y una tubería de succión y un aparato para el mismo

Campo técnico

La presente invención se refiere a un método para unir un tubo capilar y una tubería de succión para un intercambiador de calor regenerativo y a un aparato para el mismo.

Antecedentes

En electrodomésticos de refrigeración tales como un refrigerador, un condensador está conectado a un evaporador mediante una válvula de expansión (un tubo capilar) y el evaporador está conectado a una unidad de refrigeración mediante una tubería de succión.

Por lo tanto, la combinación de estos dos elementos puede denominarse intercambiador de calor regenerativo en forma de subenfriador de líquido o sobrecalentador de vapor, según el punto de vista. En dicho intercambiador, la tubería de succión transporta un vapor frío desde el evaporador a un compresor, el cual es calentado por el tubo capilar que permanece en contacto con la tubería de succión, en donde en el tubo capilar se transporta líquido caliente desde el condensador al evaporador, que se expande debido al estrechamiento de la sección transversal de la tubería. Esta solución mejora la eficiencia de todo el sistema, ya que se aprovecha el llamado calor residual, lo que tiene un efecto positivo en la mejora de la eficiencia energética de los componentes del sistema de refrigeración.

Los fabricantes de electrodomésticos pretenden reducir los costes de producción de sus electrodomésticos: sustituyendo los materiales utilizados actualmente por otros más baratos, automatizando los procesos de producción y reduciendo el consumo energético de estos procesos.

Convencionalmente, la conexión del tubo capilar y de la tubería de succión, se realiza mediante un proceso largo y que consume mucha energía mediante soldadura fuerte longitudinal con relleno de soldadura o envolviendo el tubo capilar y la tubería de succión con una lámina metálica (por ejemplo, con una lámina metálica autoadhesiva).

Una solicitud de patente estadounidense US2013269914 (que describe todas las características del preámbulo de las reivindicaciones 1 y 15) divulga un método de fabricación de un intercambiador de calor para un ciclo de refrigeración, que comprende un tubo capilar y una tubería de succión que tienen superficies externas en contacto térmico entre sí, el método de fabricación que comprende: prensar una tubería de succión fabricada en aluminio y un tubo capilar fabricado en aluminio mediante una plantilla de presión en un estado en el que están unidos en paralelo, para soldar las superficies externas de la tubería de succión y del tubo capilar entre sí mediante presión; e irradiar rayos láser a la porción donde se unen la superficie externa de la tubería de succión y la superficie externa del tubo capilar mientras se mueve relativamente a lo largo de los rayos láser en el estado en el que las superficies externas de la tubería de succión y el tubo capilar están soldadas entre sí con presión, de modo que las superficies externas se funden y conectan entre sí. El método utiliza un láser de fibra multimodo que tiene un tamaño de punto de 50 a 600 micrómetros, preferiblemente 200 micrómetros. Un punto de soldadura tan amplio, realizado con láser multimodo, en donde la energía se distribuye uniformemente a lo largo de todo el punto, puede provocar deformaciones del diámetro externo de las tuberías y riesgo de pérdida de estanqueidad (debido a quemaduras excesivas de la pared de la tubería de succión o del tubo capilar). Además, el rayo láser está inclinado con respecto a las tuberías, lo que provoca el riesgo de generar chispas y astillas, que pueden interferir con el rayo láser, provocando así una forma desigual de la soldadura o incluso interrupciones en la continuidad de la soldadura, lo que puede conducir a una reducción de la eficiencia del circuito de enfriamiento. Además, estas astillas pueden dañar los rodillos, por lo que es posible que sea necesario sustituirlos con frecuencia. Además, las tuberías son empujadas entre sí mediante pares de rodillos, mientras que el punto de soldadura láser está alejado de los rodillos, por lo tanto, existe el riesgo de que en estas posiciones remotas las tuberías no estén en perfecto contacto entre sí debido a una superficie imperfecta de las tuberías. Además, las tuberías se presionan entre sí solo desde el lado del rayo láser (es decir, el par de rodillos más cercanos), ya que el otro par de rodillos está demasiado lejos para proporcionar una precisión de prensado suficiente.

En vista de la alta reflectividad del rayo láser del cobre en comparación con el aluminio, y en vista de la alta conductividad térmica del cobre, el uso de láser multimodo para soldadura de cobre requiere una alta potencia del láser, lo que resulta en un calentamiento extenso de las tuberías, lo que conduce a su deformación y a otros problemas que deben resolverse. Por lo tanto, hasta ahora la soldadura por láser de fibra no estaba concebida para soldar tuberías de succión y tubos capilares de cobre.

Una solicitud de patente alemana DE10355604 divulga un aparato para fabricar un conjunto de tuberías, que comprende rodillos para presionar tuberías entre sí. Los rodillos están dispuestos en pares, uno frente al otro. Por lo tanto, existe la necesidad de proporcionar un método mejorado para unir el tubo capilar y la tubería de succión, tal como para realizar el proceso de unión de una manera precisa, para dar como resultado una unión uniforme de las superficies externas de la tubería de succión y el tubo capilar.

Resumen

La invención se refiere a un método para unir un tubo capilar y una tubería de succión para un intercambiador de calor regenerativo, que comprende los siguientes pasos: posicionar el tubo capilar y la tubería de succión en una alineación adyacente entre sí; alimentar el tubo capilar posicionado adyacente a la tubería de succión entre al menos un par de rodillos de entrada que comprende un rodillo de tubo capilar y un rodillo de tubería de succión, en donde los rodillos presionan el tubo capilar y la tubería de succión uno hacia el otro; y unir el tubo capilar con la tubería de succión por medio de un cabezal de soldadura por láser de fibra dirigiendo un rayo láser hacia una posición de soldadura en donde una superficie exterior del tubo capilar hace contacto con una superficie exterior de la tubería de succión entre los rodillos de posicionamiento de modo que las superficies exteriores se fundan y se unan entre sí, asegurar el tubo capilar posicionado adyacente a la tubería de succión entre una disposición de rodillos de sujeción que comprende un rodillo de la tubería de succión y dos rodillos de posicionamiento dispuestos opuestos al rodillo de la tubería de succión a los lados del rodillo de la tubería de succión, y en donde los centros de los rodillos de posicionamiento están distanciados entre sí en no más del 150% del diámetro del rodillo de posicionamiento, en donde el rodillo de la tubería de succión está desviado hacia los rodillos de posicionamiento, en donde los rodillos de posicionamiento tienen un surco circunferencial semicircular de un radio (r) correspondiente al radio (r) del tubo capilar y en la que se aloja el tubo (10) capilar, y en donde el rodillo de la tubería de succión está desviado hacia los dos rodillos de posicionamiento tal como para presionar la tubería de succión hacia el tubo capilar, y en donde la posición de soldadura del rayo láser está ubicada en una posición central entre los rodillos de posicionamiento. Además, el cabezal de soldadura por láser de fibra es un láser monomodo que tiene un diámetro de punto de entre 10 y 50 micrómetros, en donde el rayo láser se dirige perpendicularmente con respecto a una superficie que pasa a través de los ejes longitudinales del tubo capilar y de la tubería de succión.

Tal configuración de los pasos del método y componentes técnicos utilizados tiene como objetivo proporcionar una soldadura uniforme que se limite a la superficie exterior de la tubería de succión y del tubo capilar, sin impactar sus paredes internas. En primer lugar, el uso de la disposición particular de tres rodillos, en donde la posición de soldadura está entre los tres rodillos, proporciona que el tubo capilar y la tubería de succión sean empujados con precisión uno hacia el otro para proporcionar un contacto estrecho entre ellos en la posición de soldadura. Los rodillos de posicionamiento están posicionados uno cerca del otro, lo que proporciona una distancia posiblemente pequeña entre los tres puntos en los que la tubería de succión se presiona hacia el tubo capilar. El rodillo de la tubería de succión está desviado hacia los rodillos de posicionamiento, de manera que el tubo capilar mantiene una posición sustancialmente estable y la tubería de succión se dobla hacia la tubería de succión en caso de cualquier característica irregular en el contacto entre la tubería de succión y el tubo capilar. Todas estas características tomadas en combinación tienen como objetivo proporcionar contacto entre la tubería de succión y el tubo capilar en la posición de soldadura. En vista del buen contacto proporcionado, se puede utilizar un láser de fibra monomodo (en donde la energía láser tiene la mayor concentración en el centro del punto de soldadura) que tiene un diámetro de punto pequeño, tales como para dirigir la energía exactamente al punto de contacto entre la tubería de succión y el tubo capilar, para afectar solo a sus superficies externas y limitar el riesgo de deformación de su sección transversal. La orientación perpendicular del rayo láser reduce el riesgo de chispas y fisuras que podrían obstaculizar el rayo láser e interrumpir la línea de soldadura. En consecuencia, se proporciona una soldadura suave y bien definida entre la tubería de succión y el tubo capilar.

Preferiblemente, la longitud de onda del rayo láser es igual a 1070 nm.

Preferiblemente, la tubería de succión tiene una pared de un grosor (H) de 0.3 a 1.00 mm y el tubo capilar tiene una pared de un grosor (h) de 0.5 a 0.8 mm.

Preferiblemente, el radio (R) de la tubería de succión es de 2.0 a 5.0 mm y el radio (r) del tubo capilar es de 0.9 a 1.6 mm.

Preferiblemente, el cabezal de soldadura láser genera un rayo láser que tiene una potencia de salida de 100 a 2000 W.

Preferiblemente, tanto el tubo capilar como la tubería de succión están hechos de cobre o tanto el tubo capilar como la tubería de succión están hechos de aluminio o el tubo capilar está hecho de cobre y la tubería de succión está hecha de aluminio o el tubo capilar está hecho de aluminio y la tubería de succión está hecha de cobre.

Preferiblemente, los rodillos 30, 40, 51, 52 están hechos de acero. El acero, como material de baja conductividad térmica (es decir, que tiene una conductividad térmica menor que el aluminio o el cobre) y alta dureza, es más resistente al desgaste por la temperatura de los elementos soldados y al impacto de astillas y, por lo tanto, no necesita reemplazo frecuente.

Preferiblemente, los centros de los rodillos (51, 52) de posicionamiento están distanciados (d) entre sí en no más del 140%, o no más del 130%, o no más del 120%, o no más del 110%, o no más del 105%, o no más del 101% de un diámetro de los rodillos (51, 52) de posicionamiento.

Preferiblemente, cada uno de los rodillos de posicionamiento tiene un diámetro no mayor que el 40% del diámetro del rodillo de la tubería de succión.

Preferiblemente, la distancia (d) entre los rodillos de posicionamiento más el diámetro del rodillo de posicionamiento no es mayor que el diámetro del rodillo de la tubería de succión.

Preferiblemente, el rodillo del tubo capilar tiene un primer surco circunferencial semicircular de un radio (R) correspondiente al radio (R) de la tubería de succión y un segundo surco circunferencial semicircular formado en la parte de abajo del primer surco de un radio (r) correspondiente al radio (r) del tubo capilar y una profundidad del doble del radio (r) del tubo capilar y en donde el rodillo de la tubería de succión tiene un surco circunferencial semicircular de un radio (R) correspondiente al radio (R) de la tubería de succión.

La invención también se refiere a un aparato para unir un tubo capilar y una tubería de succión para un intercambiador de calor regenerativo, que comprende: un par de rodillos de entrada que comprende un rodillo de tubo capilar y un rodillo de tubería de succión, configurado para recibir entre ellos el tubo capilar posicionado adyacente a la tubería de succión y para presionar el tubo capilar y la tubería de succión uno hacia el otro; y un cabezal de soldadura por láser de fibra configurado para dirigir un rayo láser hacia una posición de soldadura para unir el tubo capilar con la tubería de succión cuando el tubo capilar y la tubería de succión están dispuestos de manera que el tubo capilar entre en contacto con una superficie exterior de la tubería de succión de modo que las superficies exteriores puedan fundirse y unirse entre sí. Una disposición de rodillos de sujeción está configurada para asegurar el tubo capilar posicionado adyacente a la tubería de succión, en donde la disposición de rodillos de sujeción comprende un rodillo de tubería de succión y dos rodillos de posicionamiento dispuestos opuestos al rodillo de tubería de succión a los lados del rodillo de tubería de succión, y en donde los centros de los rodillos de posicionamiento están distanciados (d) entre sí en no más del 150% del diámetro de los rodillos de posicionamiento, en donde el rodillo de la tubería de succión está desviado hacia los rodillos de posicionamiento, en donde los rodillos de posicionamiento tienen un surco circunferencial semicircular de un radio (r) correspondiente al radio (r) del tubo capilar y en la que se aloja el tubo capilar, y en donde el rodillo de la tubería de succión está desviado hacia los dos rodillos de posicionamiento tal como para presionar la tubería de succión hacia el tubo capilar, y en donde la posición de soldadura del rayo láser está ubicada en una posición central entre los rodillos de posicionamiento. El cabezal de soldadura por láser de fibra es un láser monomodo que tiene un diámetro de punto de entre 10 y 50 micrómetros, en donde el rayo láser está configurado para dirigirse perpendicularmente con respecto a una superficie que pasa a través de los ejes longitudinales del tubo capilar y la tubería de succión.

Breve descripción de figuras

Otros detalles y características de la presente invención, su naturaleza y diversas ventajas resultarán más evidentes a partir de la siguiente descripción detallada de las realizaciones preferidas mostradas en un dibujo, en el que:

La figura 1 muestra las conexiones de un sistema regenerativo;

La figura 2 muestra una sección transversal de un tubo capilar y una tubería de succión alineados entre sí antes de la soldadura por láser;

La figura 3 muestra una disposición para guiar el tubo capilar y la tubería de succión en un sistema de soldadura por láser;

La figura 4 muestra un esquema de un sistema de soldadura por láser de fibra para unir el tubo capilar y la tubería de succión, de acuerdo con la invención;

La figura 5 muestra una sección transversal de un rodillo de tubo capilar;

La figura 6 muestra una sección transversal de un rodillo de tubería de succión;

La figura 7 muestra una vista lateral de un rodillo de posicionamiento;

La figura 8 muestra una primera fotografía microscópica a través de una soldadura del tubo capilar y de la tubería de succión;

La figura 9 muestra una segunda fotografía microscópica a través de una soldadura del tubo capilar y la tubería de succión.

Descripción detallada

La figura 1 muestra las conexiones de un sistema regenerativo (un intercambiador de calor regenerativo). En electrodomésticos de refrigeración tal como un refrigerador, un condensador está conectado a un evaporador con el uso de una válvula de expansión (un tubo 10 capilar), y el evaporador está conectado con una unidad de refrigeración (un compresor) usando una tubería 20 de succión. Por lo tanto, la combinación de estos dos elementos puede denominarse intercambiador regenerativo en forma de subenfriador de líquido o sobrecalentador de vapor, según el punto de vista. En tal intercambiador, la tubería 20 de succión transporta un vapor frío, desde el evaporador al compresor, que es calentado por el tubo 10 capilar que está en contacto con la tubería 20 de succión, en donde en el tubo 10 capilar se transporta el líquido caliente desde el condensador al evaporador, que se expande debido al estrechamiento de la sección transversal de la tubería.

De acuerdo con la presente invención, el tubo 10 capilar se une a la tubería 20 de succión mediante un sistema de soldadura por láser de fibra como se muestra esquemáticamente en la figura 4, en donde el tubo 10 capilar y la tubería 20 de succión están predispuestos como se muestra en la figura 2 y guiados por medio de una disposición de rodillos como se muestra en la figura 3.

En primer lugar, el tubo 10 capilar y la tubería 20 de succión están colocados en una alineación adyacente entre sí como se muestra en la figura 2. A continuación, mientras están posicionados de forma adyacente entre sí, se guían linealmente por medio de un conjunto de rodillos 30, 40, 51, 52 hacia un cabezal 60 de soldadura láser. En primer lugar, los elementos 10, 20 son alimentados por al menos un par de rodillos de entrada que comprende un rodillo 30 de tubo capilar y un rodillo 40 de la tubería de succión. El rodillo 30 de tubo capilar tiene un primer surco 31 circunferencial semicircular de un radio R correspondiente al radio R de la tubería 20 de succión y un segundo surco 32 circunferencial semicircular formado en la parte de abajo del primer surco 31 de un radio r correspondiente al radio r del tubo 10 capilar y una profundidad del doble del radio r del tubo 10 capilar, como se muestra en la figura 5. El rodillo 40 de la tubería de succión tiene un surco 41 circunferencial semicircular de un radio R correspondiente al radio R de la tubería 20 de succión, como se muestra en la figura 6. Los rodillos 30, 40 están posicionados de manera que presionan el tubo 10 capilar y la tubería 20 de succión entre sí mientras son guiados entre estos rodillos 30, 40, de manera que el tubo 10 capilar encaje en el surco 32 y la tubería 20 de succión encaje en los surcos 31,41.

A lo largo del trayecto posterior, el tubo 10 capilar posicionado adyacente a la tubería 20 de succión está asegurado entre una disposición de rodillos de sujeción que comprende un rodillo 40 de la tubería de succión y dos rodillos 51, 52 de posicionamiento dispuestos de forma opuesta al rodillo 40 de la tubería de succión a los lados del rodillo 40 de la tubería de succión (es decir, un primer rodillo 51 de posicionamiento está dispuesto corriente arriba del rodillo de la tubería de succión y un segundo rodillo 52 de posicionamiento está dispuesto corriente abajo del rodillo de la tubería de succión). El rodillo 40 de la tubería de succión tiene un primer diámetro mayor que el segundo diámetro de los dos rodillos 51, 52 de posicionamiento - por ejemplo, el primer rodillo 40 de la tubería de succión tiene un diámetro de 60 mm, los dos rodillos 51, 52 de posicionamiento tienen un diámetro de 22 mm cada uno y están ubicados a una distancia (medida como la distancia entre sus ejes de rotación) d de 24 mm (es decir, el 109% del diámetro del rodillo de posicionamiento) entre sí. En general, los rodillos de posicionamiento deberán estar distanciados (d) no más del 150% de su diámetro; cuanto más cerca estén posicionados, mejor. Los rangos más preferibles para la distancia (d) incluyen no más del 140%, no más del 130%, no más del 120%, no más del 110%, no más del 105% y no más del 101% del diámetro del rodillo 51, 52 de posicionamiento. Además, los rodillos 51, 52 de posicionamiento tendrán un diámetro no mayor que el 40% del diámetro del rodillo 40 de la tubería de succión. Lo más preferiblemente, la distancia (d) entre los rodillos 51, 52 de posicionamiento más el diámetro de un rodillo 51, 52 de posicionamiento no será mayor que el diámetro del rodillo 40 de la tubería de succión. Los rodillos 51, 52 de posicionamiento tienen un surco 53 circunferencial semicircular de un radio r correspondiente al radio r del tubo 10 capilar, como se muestra en la figura 6. Los rodillos 40, 51, 52 presionan el tubo 10 capilar y la tubería 20 de succión entre sí de manera que la mitad de la sección transversal de la tubería 20 de succión encaje en el surco 41 y la mitad de la sección transversal del tubo 10 capilar encaja en los surcos 53. Es el rodillo 40 de la tubería de succión el que desvía la tubería 20 de succión hacia el tubo 10 capilar, por lo tanto, en caso de que haya características irregulares en la superficie que requieran que uno de los elementos se doble, es la tubería 20 de succión la que está curvada hacia el tubo 10 capilar. De este modo, la conexión entre las superficies del tubo 10 capilar y la tubería 20 de succión queda expuesta entre los rodillos 51, 52 de posicionamiento. En esta área expuesta, el tubo 10 capilar se une con la tubería 20 de succión por medio de un cabezal 60 de soldadura por láser de fibra dirigiendo un rayo láser hacia un punto 61 de soldadura donde una superficie exterior del tubo 10 capilar hace contacto con una superficie exterior de la tubería 20 de succión entre los rodillos 51, 52 de posicionamiento de modo que las superficies exteriores se fundan y se unan entre sí.

Finalmente, los elementos 10, 20 unidos pueden ser guiados además por un par de rodillos de salida que comprende un rodillo 30 de tubo capilar y un rodillo 40 de la tubería de succión, similar al par de rodillos de entrada.

El rayo láser se dirige perpendicularmente con respecto a la superficie que pasa a través del eje Y, X longitudinal del tubo 10 capilar y de la tubería 20 de succión respectivamente.

La figura 2 muestra una sección transversal de un tubo capilar y una tubería de succión alineados entre sí antes de la soldadura por láser. El proceso es particularmente aplicable a tuberías de succión 20 de un radio R de 2.0 a 5.0 mm y que tienen un grosor de pared H de 0.3 a 1.00 mm y a tubos 10 capilares que tienen un radio r de 0.9 a 1.6 mm y un grosor de pared h de 0.5 a 0.8 mm.

Para tales elementos, se utiliza un rayo láser de fibra monomodo (que tiene la mayor energía del rayo en el centro del punto), en donde el diámetro del punto del rayo láser es igual a entre 10 y 50 pm, preferiblemente de 20 a 40 pm, por ejemplo 28 pm, con una longitud de onda láser igual a 1070 nm. Un cabezal láser puede generar un rayo láser con una potencia de salida de 100 a 2000 W.

Tanto el tubo 10 capilar como la tubería 20 de succión pueden estar hechos de cobre o tanto el tubo 10 capilar como la tubería 20 de succión pueden estar hechos de aluminio, o el tubo 10 capilar puede estar hecho de cobre y la tubería 20 de succión puede estar hecha de aluminio o viceversa.

La figura 8 muestra una fotografía microscópica a través de una soldadura del tubo capilar y la tubería de succión realizada mediante un proceso de soldadura fuerte convencional y la figura 9 muestra una fotografía microscópica a través de una soldadura láser del tubo capilar y la tubería de succión realizada de acuerdo con la presente invención. El método presentado para unir el tubo 10 capilar con la tubería 20 de succión mediante soldadura láser proporciona una uniformidad del material significativamente mayor de la soldadura (sin agujeros ni espacios vacíos en el mismo) entre los dos elementos del intercambiador regenerativo, en comparación con, por ejemplo, la unión mediante soldadura fuerte o mediante láser de fibra multimodo. A pesar de la menor área de superficie del intercambiador de calor (aproximadamente 704 mm2/m) en comparación con la unión mediante soldadura fuerte (1580 mm2/m), la uniformidad de la soldadura, realizada mediante soldadura láser, permite mantener condiciones comparables de intercambio de calor entre el tubo 10 capilar y la tubería 20 de succión. Además, el proceso de unión mediante soldadura láser es significativamente más rápido en comparación con otros métodos de unión conocidos para el tubo capilar y la tubería de succión.

La unión mediante soldadura láser de fibra monomodo proporciona la unión directa de los metales unidos Cu-Cu sin una capa intermedia sobre la base de soldadura Sn97Cu3 (Cu-Sn Sn-Cu), que está presente durante la unión mediante soldadura fuerte, en donde la unión de los elementos hechos de aluminio es muy difícil en términos de mantener constantes los parámetros del proceso y la repetibilidad del proceso.

La unión del tubo capilar y de la tubería de succión mediante soldadura láser de fibra monomodo, en donde los elementos se posicionan mediante una disposición especial de rodillos, se produce solo una fundición parcial de las superficies exteriores de estos elementos sin que se fundan por completo, lo que podría dar lugar a agujeros y fugas.

Además, dicha disposición permite realizar el proceso de soldadura a una velocidad relativamente alta, concretamente hasta 160 mm/s para aluminio y hasta 130 mm/s para material de cobre.

Claims

REIVINDICACIONES

1. Un método para unir un tubo (10) capilar y una tubería (20) de succión para un intercambiador de calor regenerativo, que comprende los siguientes pasos:

- posicionar el tubo (10) capilar y la tubería (20) de succión en una alineación adyacente entre sí;

- alimentar el tubo (10) capilar posicionado adyacente a la tubería (20) de succión entre al menos un par de rodillos de entrada que comprende un rodillo (30) de tubo capilar y un rodillo (40) de la tubería de succión, en donde los rodillos (30, 40) presionan el tubo (10) capilar y la tubería (20) de succión uno hacia el otro;

- unir el tubo (10) capilar con la tubería (20) de succión mediante un cabezal (60) de soldadura por láser de fibra dirigiendo un rayo láser hacia una posición de soldadura en donde una superficie exterior del tubo (10) capilar hace contacto con una superficie exterior de la tubería (20) de succión de modo que las superficies exteriores se funden y se unen entre sí;

caracterizado por:

- asegurar el tubo (10) capilar posicionado adyacente a la tubería (20) de succión entre una disposición de rodillos de sujeción que comprende un rodillo (40) de tubería de succión y dos rodillos (51, 52) de posicionamiento dispuestos frente al rodillo (40) de la tubería de succión a los lados del rodillo (40) de la tubería de succión, y en donde los centros de los rodillos (51, 52) de posicionamiento están distanciados (d) entre sí en no más del 150% del diámetro de los rodillos (51, 52) de posicionamiento, en donde el rodillo (40) de la tubería de succión está desviado hacia los rodillos (51, 52) de posicionamiento, en donde los rodillos (51, 52) de posicionamiento tienen un surco (53) circunferencial semicircular de un radio (r) correspondiente al radio (r) del tubo (10) capilar y en el que se aloja el tubo (10) capilar, y en donde el rodillo (40) de la tubería de succión está desviado hacia los dos rodillos (51, 52) de posicionamiento tal como para presionar la tubería (20) de succión hacia el tubo (10) capilar, y en donde la posición de soldadura del rayo láser está ubicada en una posición central entre los rodillos (51, 52) de posicionamiento; y

- en donde el cabezal (60) de soldadura por láser de fibra es un láser monomodo que tiene un diámetro de punto de entre 10 y 50 micrómetros, en donde el rayo láser se dirige perpendicularmente con respecto a una superficie que pasa a través de los ejes longitudinales del tubo (10) capilar y la tubería (20) de succión.

2. El método de acuerdo con la reivindicación 1, en donde la longitud de onda del rayo láser es igual a 1070 nm.

3. El método de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en donde la tubería (20) de succión tiene una pared de un grosor (H) de 0.3 a 1.00 mm y el tubo (10) capilar tiene una pared de un grosor (h) de 0.5 a 0.8 mm.

4. El método de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en donde el radio (R) de la tubería (20) de succión es de 2.0 a 5.0 mm y el radio (r) del tubo (10) capilar es de 0.9 a 1.6 mm.

5. El método de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en donde el cabezal (60) de soldadura láser genera un rayo láser que tiene una potencia de salida de 100 a 2000 W.

6. El método de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en donde tanto el tubo (10) capilar como la tubería (20) de succión están hechos de cobre.

7. El método de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 1-5, en donde tanto el tubo (10) capilar como la tubería (20) de succión están hechos de aluminio.

8. El método de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 1-5, en donde el tubo (10) capilar está hecho de cobre y la tubería (20) de succión está hecha de aluminio.

9. El método de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 1-5, en donde el tubo (10) capilar está hecho de aluminio y la tubería (20) de succión está hecha de cobre.

10. El método de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en donde los rodillos (30, 40, 51, 52) están hechos de acero.

11. El método de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en donde los centros de los rodillos (51, 52) de posicionamiento están distanciados (d) entre sí en no más del 140%, o no más del 130%, o no más del 120%, o no más del 110%, o no más del 105%, o no más del 101% de un diámetro de los rodillos (51, 52) de posicionamiento.

12. El método de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en donde cada uno de los rodillos (51, 52) de posicionamiento tiene un diámetro no mayor que el 40% del diámetro del rodillo (40) de la tubería de succión.

13. El método de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en donde la distancia (d) entre los rodillos (51, 52) de posicionamiento más el diámetro del rodillo (51, 52) de posicionamiento no es mayor que el diámetro del rodillo (40) de la tubería de succión.

14. El método de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en donde el rodillo (30) del tubo capilar tiene un primer surco (31) circunferencial semicircular de un radio (R) correspondiente al radio (R) de la tubería (20) de succión y un segundo surco (32) circunferencial semicircular formado en la parte de abajo del primer surco (31) de un radio (r) correspondiente al radio (r) del tubo (10) capilar y una profundidad del doble del radio (r) del tubo (10) capilar y en donde el rodillo (40) de la tubería de succión tiene un surco (41) circunferencial semicircular de un radio (R) correspondiente al radio (R) de la tubería (20) de succión.

15. Un aparato para unir un tubo (10) capilar y una tubería (20) de succión para un intercambiador de calor regenerativo, que comprende:

- un par de rodillos de entrada que comprende un rodillo (30) de tubo capilar y un rodillo (40) de tubería de succión, configurado para recibir entre ellos el tubo (10) capilar posicionado adyacente a la tubería (20) de succión y para presionar el tubo (10) capilar y la tubería (20) de succión uno hacia el otro;

- un cabezal (60) de soldadura por láser de fibra configurado para dirigir un rayo láser hacia una posición de soldadura para unir el tubo (10) capilar con la tubería (20) de succión cuando el tubo (10) capilar y la tubería (20) de succión están dispuestos de manera que el tubo (10) capilar entre en contacto con una superficie exterior de la tubería (20) de succión de manera que las superficies exteriores puedan fundirse y unirse entre sí;

caracterizado por:

- una disposición de rodillos de sujeción configurada para asegurar el tubo (10) capilar posicionado adyacente a la tubería (20) de succión, en donde la disposición de rodillos de sujeción comprende un rodillo (40) de tubería de succión y dos rodillos (51, 52) de posicionamiento dispuestos frente al rodillo (40) de tubería de succión a los lados del rodillo (40) de tubería de succión, y en donde los centros de los rodillos (51, 52) de posicionamiento están distanciados (d) entre sí en no más del 150% del diámetro de los rodillos (51, 52) de posicionamiento, en donde el rodillo (40) de la tubería de succión está desviado hacia los rodillos (51, 52) de posicionamiento, en donde los rodillos (51, 52) de posicionamiento tienen un surco (53) circunferencial semicircular de un radio (r) correspondiente al radio (r) del tubo (10) capilar y en el que se aloja el tubo (10) capilar, y en donde el rodillo (40) de la tubería de succión está desviado hacia los dos rodillos (51, 52) de posicionamiento tal como para presionar la tubería (20) de succión hacia el tubo (10) capilar, y en donde la posición de soldadura del rayo láser está ubicada en una posición central entre los rodillos (51, 52) de posicionamiento; y

- en donde el cabezal (60) de soldadura por láser de fibra es un láser monomodo que tiene un diámetro de punto de entre 10 y 50 micrómetros, en donde el rayo láser está configurado para dirigirse perpendicularmente con respecto a una superficie que pasa a través de los ejes longitudinales del tubo (10) capilar y la tubería (20) de succión.