MX2011007812A - Método y sistema para la manufactura de intercambiador de calor de tubo y rebaba de aluminio utilizando soldadura de flama abierta, y producido de este modo. - Google Patents

Abstract

De acuerdo con una modalidad preferida, se proporciona un método y aparato mejorado para la manufactura de un intercambiador de calor de tubo de aluminio y rebaba de aluminio que incluye los pasos de limpieza neumática, limpieza térmica y auto-soldadura de flama abierta de atmósfera no controlada de horquillas a aditamentos de flexión de retorno. El método utiliza un sistema de lubricación de tubo que se puede ajustar para controlar la cantidad de lubricación aplicada al tubo antes de la expansión final. El método utiliza una estación de limpieza de bobina neumática que se ajusta para reducir el particulado de aceite residual del proceso de expansión requerido para ser limpiado térmicamente.

Description

MÉTODO Y SISTEMA PARA LA MANUFACTURA DE 1NTERCAMBIAPOR DE CALOR DE TUBO Y REBABA DE ALUMINIO UTILIZANDO SOLDADURA DE FLAMA ABIERTA. Y PRODUCIDO DE ESTE MODO Campo de la Invención La presente invención se refiere de manera general a intercambiadores de calor de tubo y rebaba, y en particular, a procesos de manufactura y equipo para producir intercambiadores de calor de tubo y rebaba elaborados con tubería de aluminio, tal como para sistemas HVAC.

Antecedentes de la Invención Tal como se ilustra en la figura 1, un intercambiador de calor de tubo y rebaba típico (10) consiste en una pila de rebabas de aluminio generalmente planas (12) emparedadas entre una placa de extremo superior (14) y una placa de extremo inferior (16). Los términos "superior" e "inferior" utilizados para designar las placas de extremo del intercambiador de calor, se derivan con base en la orientación del intercambiador de calor durante la expansión en una prensa expansora de horquilla vertical, tal como se describe más adelante. Las designaciones "superior" e "inferior" no son necesariamente indicativas de la orientación del intercambiador de calor en alguna instalación en particular.

Las rebabas (12) tienen un número de orificios con collar se forman a través de un proceso de estampado, en una prensa de rebaba, tal como el producido por Burr Oak Tool, Inc. de Sturgis, Michigan. La reserva de rebaba de aluminio se suministra a una prensa en un rodillo de lámina de metal. La reserva de rebaba se suministra desde un desbobinador, lubricado, posteriormente se alimenta a través de una prensa de rebaba, en donde un troquel traza, detalla, perfora orificios con collar y corta las rebabas en una longitud y ancho deseados. Ya que el proceso para producir rebabas es bien conocido para los expertos en la técnica, no se describe con mayor detalle en la presente invención. Las rebabas (12) se apilan y se montan para el proceso de atado tal como se ilustra a través del elemento (58) en la figura 2.

Tal como se muestra en el paso (52) de la figura 2, las placas de extremo superiores e inferiores (14, 16) del intercambiador de calor se fabrican en un proceso de estampado que es independiente del proceso de estampado de rebaba (50). Las placas de extremo normalmente se elaboran de una lámina de metal muy rígida. Las placas de extremo (14, 16) también incluyen cada una flexiones que forman un canal o perfil similar, para proporcionar resistencia y rigidez. Los orificios (20), los cuales se alinean con los orificios con collar (18) de las rebabas (12), se perforan a través de las placas de extremo por medio de una prensa y troquel.

Los tubos de horquilla (22) se fabrican en un paso del proceso (54). Las horquillas se forman normalmente en una máquina de flexión de horquilla, tal como un flexionador de horquilla de flexión vertical fabricado por Burr Oak Tool, Inc. de Sturgis, Michigan. Dependiendo del diámetro externo de la tubería de reserva, normalmente se procesan en forma simultánea hasta seis líneas de tubería en una máquina de flexión de horquilla simple. Ya que el proceso para flexionar tubos de horquilla es bien conocido para un experto en la técnica, no se describe con mayor detalle en la presente invención.

En el paso (56), los aditamentos de flexión de retorno (24) se forman a través de una máquina de flexión de retorno o una máquina de flexión de codo de retorno, tal como los fabricado por Burr Oak Tool, Inc. de Sturgis, Michigan. Las máquinas de flexión de retorno, flexionan y cortan automáticamente la tubería de reserva para formar los aditamentos de flexión de retorno (24). Tal como se ilustra en las figuras 3 y 4, los extremos (25) de los aditamentos de flexión de retorno de la técnica anterior (24), se cortan en forma de cuadros. También se fabrican aditamentos de cruces, tal como sabe en la técnica. Los detalles de estos pasos de procesos son bien conocidos para los expertos en la técnica, y por lo tanto no se describen con mayor detalle en la presente invención.

Haciendo referencia nuevamente al paso (58) de la figura 2, el proceso de atado, es el proceso en el cual la placa de extremo inferior (16), las pilas de rebabas (12). La placa de extremo superior (14), y las horquillas (22) se ensamblan juntas, normalmente en forma manual. Las rebabas se apilan en una mesa de atado para formar una barra contigua de rebabas. La placa de extremo inferior del intercambiador de calor (16), se agrega a un extremo de la barra, y la placa de extremo 14 se agrega al otro extremo de la barra. Las horquillas (22) normalmente se atan en forma manual a través de la placa de extremo inferior, (16), la barra de rebabas (12), y la placa de extremo superior (14), una a la vez a través de un operador quien las termina en forma manual.

Después del paso de atado (58), el ensamble del intercambiador de calor consiste en pilas de rebabas (12) y una placa de extremo inferior (16), que se mantienen en forma suelta juntas a través de horquillas (22) que pasan en forma transversal a través del ensamble. En un proceso de manufactura correspondiente de intercambiadores de calor de tubo y rebaba que tienen tubo de horquillas de cobre en lugar de tubo de horquilla de aluminio, el ensamble posteriormente puede ser expandido dentro del expansor de horquilla con el objeto de formar interfases ajustadas de metal-a-metal entre los tubos y las rebabas del ¡ntercambiador de calor. Sin embargo, debido a la naturaleza abrasiva del material de metal, normalmente se inyecta primero un aceite de procesamiento en el interior de las horquillas de aluminio, para lubricar las balas de expansión de horquilla durante la expansión de la horquilla. Sin una capa pesada de lubricante de aceite, las balas del expansor de horquilla tienden a corroerse con aluminio. Por lo tanto tal como se muestra en el paso (60), se inyecta un lubricante de trabajo con metal ordinario, por ejemplo, aceite mineral en las horquillas (22).

Tal como se describe con referencia al paso (62) de la figura 2, el ensamble de intercambiador de calor atado y aceitado se coloca dentro de la máquina expansora de horquilla, tal como un expansor de horquilla vertical disponible en Burr Oak Tool, Inc. de Sturgis, Michigan. La placa de extremo superior (14) se desliza sobre los extremos abiertos (26) de las horquillas (22). El expansor de horquilla tiene balas localizadas en los extremos de fas varillas largas para pasar a través de los extremos abiertos de las horquillas. Normalmente se proporcionan múltiples balas y varillas, dos para cada horquilla para expander en forma simultánea todas las horquillas. Cada bala está diseñada para tener un diámetro externo más grande que el diámetro interno de los tubos de horquilla. El expansor tiene un ariete hidráulico, que conduce las varillas y prensa las balas en las horquillas, expandiendo las balas las horquillas en un encaje de ajuste-interferencia, apretado con las rebabas (12). Tal como se muestra en las figuras 3 y 4, el expansor de horquilla también emite una llamarada a los extremos (26) de las horquillas (22) para crear un caequillo (27) para recibir los aditamentos de flexión de retorno (24) o aditamentos de cruce.

Los aditamentos de presión de retorno (24) normalmente se conectan a los extremos (26) de las horquilla (22) mediante autosoldadura, en donde el fundente y el metal de relleno (normalmente aplicado como un revestimiento) se colocan previamente en las uniones de la soldadura, y el ensamble pasa a través de un horno a una temperatura que origina que el metal de relleno se derrita y fluya para crear una unión sólida sin algún derretimiento del metal base. La soldadura requiere que las superficies de unión estén particularmente limpias y libres de particulados en la superficie no metálicos. Por consiguiente, después del proceso de expansión, el ensamble es lavado normalmente en un baño con solvente acuoso caliente y/o enjuagado con un solvente acuoso para eliminar el aceite de lubricación que fue aplicado para el proceso de expansión (62). Una lavadora de agua típica, tal como la disponible en Seco/Warwick Corp. de Meadville, Pennsylvania, es una unidad de lavado de múltiples etapas que incluye cámaras automáticas de prelavado, lavado, enjuague y secado a través de las cuales se transportan los intercambiadores de calor. La lavadora elimina las rebabas de aluminio y la suciedad y aceites del procesamiento de los ensambles del intercambiador de'calor. Este proceso de lavado/enjuague acuoso es costoso, debido a que el solvente queda contaminado, requiriendo el desecho en cumplimiento con las estrictas regulaciones ambientales, y debido a que se requiere una cantidad de energía significativa para calentar y mantener el baño con solvente a temperaturas elevadas. Además, las lavadoras de agua son artículos con alto costo-capital.

Como una alternativa al ciclo de lavado acuoso, se puede utilizar el horno de eliminación de grasa térmico para vaporizar los aceites de procesamiento de evaporación ligera de las superficies del intercambiador de calor. Los hornos de eliminación de grasa térmica, tal como los disponibles en Seco/Warwick Corp. de Meadville, Pennsylvania, normalmente operan a una temperatura de 250°C a 300°C. Los intercambiadores de calor se pasan a través del horno en una banda transportadora. Los hornos de eliminación y grasa térmica únicamente eliminarán aceites de procesamiento, no particulado de aluminio.

Después del proceso de limpieza (64), los aditamentos de flexión de retorno (24) y los aditamentos de cruce se ensamblan en forma manual con anillos de soldadura prefundidos en los extremos abiertos (26) de las horquillas (22) en el paso (66) de la figura 2. Los anillos de soldadura normalmente utilizados en los procesos de la técnica anterior son 88% de aluminio y 12% de silicón con el fundidor Nocolok. Haciendo referencia a las figuras 3 y 4, el perfil del extremo del aditamento de presión de retorno (24), el cual se corta en forma perpendicular al eje del tubo, no refleja el perfil de la parte ahusada del casquillo de horquilla (27). En ocasiones, este desacoplamiento del perfil puede dar como resultado un desensamble de las flexiones de retorno y uniones de soldadura deficientes, concomitantes en el casquillo (27).

La figura 5, ilustra una sección de un horno de flama abierta típico de encendido con gas (80), utilizado para autosoldar flexiones de retorno de cobre (24) para horquillas de cobre (22). El horno (80) tiene dos cabezales de gas (82) de los cuales se extienden los ensambles de quemador (84, 86). Los ensambles del intercambiador de calor pasan en forma longitudinalmente paralela hacían y a la mitad entre los cabezales de gas (82) a través del horno (80) por medio de un sistema transportador (no mostrado). Cada ensamble de quemador termina con un orificio (88) que está diseñado para producir una flama de "punta de lápiz" afilada, estrecha. Los ensambles del quemador (84, 86) se colocan para ubicar las flamas y concentrar el calor directamente en las uniones de soldadura conforme pasan los ensambles del intercambiador de calor. Para intercambiadores de calor de fila simple o doble, únicamente se requieren quemadores horizontales 84 para dirigir las flamas en las uniones de flexión de retorno. Cuando los intercambiadores de calor tienen 3 ó 4 filas, tal como se muestra en la figura 5, se requieren quemadores angulados 86 para dirigir la flama en uniones de flexión de retorno interna.

Sin embargo, el horno de soldadura de flama abierta de la figura 5 no se utiliza para soldar flexiones de retorno de aluminio a horquillas de aluminio. Debido a que el aluminio es un metal altamente reactivo, se oxida en forma espontánea en la presencia de la atmósfera de la tierra, formando una capa de óxido de aluminio tenaz que reduce la capacidad de humectación e inhibe el flujo del material de relleno en la unión de soldadura. Por consiguiente, se lleva a cabo la autosoldadura ya sea en un horno de vacío o en un horno con la atmósfera controlada. Se aplican fundidores no corrosivos tal como fundidores Nocolok, que se activan lo suficiente a las altas temperaturas del horno de soldadura para desprender la capa de óxido y permitir una unión de soldadura humedecida en la ausencia de oxígeno.

La soldadura atmosférica controlada (CAB) ha superado la soldadura de vacío como el proceso preferido para fabricar intercambiadores de calor de tubo y rebaba, debido a que un horno CAB, tal como el disponible en Seco/Warwick Corp. de Meadville, Pennsylvania, generalmente es menos costoso de comprar, requiere menos mantenimiento y tiene un mayor rendimiento que un horno de vacío. En la Patente Norteamericana No. 5,771,962 emitida por Evans, y asociados, o la Patente Norteamericana No. 6,512,205 emitida por Evans se describe un proceso CAB para utilizarse con intercambiadores de calor de aluminio. Tal como se ilustra en el paso (68) de la figura 2, el ensamble de intercambiador de calor se corre a través de un horno CAB, en donde las uniones son soldadas.

Aunque CAB generalmente es preferido con respecto a la soldadura de vacío, un horno CAB aún es una pieza de equipo costosa, que requiere mantenimiento regular, y que está caracterizada por un bajo rendimiento. Por ejemplo, un horno CAB típico puede costar más de 4 millones de dólares. Por consiguiente es deseable proporcionar un proceso y sistema que de cómo resultado una manufactura más eficiente de todos los intercambiadores de calor de tubo y rebaba de aluminio con menor costo, eliminando la necesidad de una soldadura atmosférica controlada y de un lavado acuoso de los intercambiadores de calor de tubo y rebaba.

Breve Descripción de la Invención Un objeto principal de la presente invención, es proporcionar un proceso de manufactura que permita que los intercambiadores de calor de tubo y rebabas de aluminio ensamblados en forma mecánica, sean manufacturados en un ambiente de soldadura atmosférica no controlada, en lugar de en un ambiente de soldadura de atmósfera controlada.

Otro objeto de la presente invención, es proporcionar una aplicación de lubricación de expansión prefinal que sea compatible con soldadura de flama abierta para utilizarse en el proceso de manufactura de tubo de aluminio anterior.

Otro objeto de la presente invención, es proporcionar limpieza neumática para el uso en el proceso de manufactura de tubo de aluminio anterior.

Otro objeto de la presente invención, es proporcionar una aplicación de limpieza térmica para utilizarse en el proceso de manufactura de tubo de aluminio anterior.

Otro objeto de la presente invención, es eliminar la necesidad de un lavado acuoso de los intercambiadores de calor.

Los objetos anteriores, así como otros de la presente invención, serán materializados en un método mejorado para manufacturar intercambiadores de calor de tubo y rebaba de aluminio ensamblados en forma mecánica, que de acuerdo con una modalidad preferida, incluye un proceso para aplicar un lubricante sin ceniza a la pared del tubo antes de la expansión final del mismo. La aplicación de lubricación reduce la cantidad de fuerza requerida para ia expansión final y reduce la distorsión (surcos) resultante de la geometría interna del tubo.

El proceso de fabricación de acuerdo con la modalidad preferida, también incluye un proceso de limpieza de bobina neumático. El proceso de limpieza de bobina neumático elimina el aceite de procesamiento aplicado antes del proceso de expansión. Esta eliminación del aceite de lubricación reduce la contaminación incrustada en la geometría interna del tubo.

El proceso de manufactura de acuerdo con la modalidad preferida, también incluye un proceso de limpieza de tubo térmico. Este proceso de limpieza de tubo término elimina la contaminación del aceite residual incrustado en la geometría del tubo.

El proceso de manufactura de acuerdo con la modalidad preferida, también incluye un paso de autosoldadura atmosférica no controlada, en donde se sueldan las flexiones de retorno a los tubos de horquilla. Un horno de soldadura atmosférica no controlada incluye los elementos de diseño físico único de las antorchas de soldadura, en forma relativa a la orientación, elevación, espaciamiento horizontal y distancia general desde la unión del tubo.

El proceso de manufactura incluye además un proceso de troquelado para ahusar los aditamentos de flexión de retorno para mejorar el ajuste de unión de la flexión de retorno de la horquilla.

Finalmente, la presente invención incluye intercambiadores de calor con tubos y rebabas de aluminio manufacturados de acuerdo con el proceso de manufactura aquí descrito.

Breve Descripción de las Figuras La presente invención se describe a continuación con mayor detalle, sobre las bases de las modalidades representadas en las figuras adjuntas, en las cuales: La figura 1, es un diagrama expandido de un ¡ntercambiador de calor de tubo y rebaba típico de la técnica anterior; La figura 2, es un diagrama de gráfica de flujo que ilustra un proceso típico de la técnica anterior para manufacturar intercambiadores de calor de tubo y rebaba de aluminio utilizado para sistemas HVAC; La figura 3, es una vista de sección transversal en un intercambiador de calor de aluminio típico de la técnica anterior, que muestra la unión de flexión de retorno/horquilla.

La figura 4, es una vista de sección trasversal expandida de la unión de flexión de retorno/horquilla de la figura 3; La figura 5,. es una vista en perspectiva de un horno de soldadura de la técnica anterior utilizado en soldadura de flama abierta (atmósfera no controlada) de uniones de horquillas de cobre/flexión de retorno, que muestra quemadores de flama de punta de lápiz dirigidos en las uniones de soldadura de flexión de retorno/horquilla para concentrar ahí el calor; La figura 6, es un diagrama de flujo que describe el proceso para manufactura en intercambiadores de calor de aluminio de acuerdo con la modalidad preferida de la presente invención; La figura 7, es una vista frontal de una máquina aceitadora y de pre-llamarada de horquilla utilizada en el proceso de la figura 6, de acuerdo con una modalidad preferida de la presente invención; La figura 8, es una vista en perspectiva de una máquina de purga neumática utilizada en el proceso de la figura 6, de acuerdo con una modalidad preferida de la presente invención; La figura 9, es una vista de corte detallada de una parte de la máquina de purga neumática de la figura 8; La figura 10, es una sección trasversal expandida tomada a lo largo de las líneas 10 a 10 de la figura 9, que muestra el detalle de la caja que contiene aceite de la máquina de purga neumática de la figura 8; La figura 11, es una vista lateral detallada en sección transversal parcial, que ¡lustra la unión de flexión de retorno/horquilla de acuerdo con una modalidad preferida de la presente invención; La figura 12, es una vista en perspectiva de un horno de soldadura de flama abierta para soldar horquillas de aluminio a una flexión de retorno de aluminio y los aditamentos de cruce de acuerdo con una modalidad preferida de la presente invención, que muestran una flama de nube dispersa desviada debajo de las uniones de flexión de retorno/horquilla que serán soldadas; y La figura 13, es una vista superior de una línea de manufactura de ¡ntercambiador de calor de acuerdo con una modalidad preferida de la presente invención, que incluye un ensamble final de limpieza térmica y estaciones de soldadura a lo largo de un transportador común para un proceso de manufactura de solvente.

Descripción Detallada de la Invención La figura 6, es un diagrama de flujo que describe el proceso para manufacturar de ¡ntercambiadores de calor de aluminio utilizando un proceso de soldadura de atmósfera no controlada, de flama abierta de acuerdo con una modalidad preferida de la presente invención.

La manufactura de las rebabas 12, placas de extremo 14, 16, y horquillas 22 y la atadura de las horquillas a través de la placa de extremo inferior y las rebabas, tal como se muestra en los pasos 50, 52, 54 y 58, respectivamente, es la misma a la conocida en la técnica anterior y descrita anteriormente con referencia a la figura 2.

Haciendo referencia al paso 160 de la figura 6 y la figura 7, el ensamble de intercambiador de calor de aluminio atado se coloca en una máquina de lubricación y pre-llamarada de horquilla 200 que está diseñado y ajustado para inyectar aceite de lubricación 101 a las horquillas 22. A diferencia del aceite de procesamiento normalmente utilizado en el proceso de manufactura de la técnica anterior, el aceite 101 es un lubricante de trabajo de metales, sintético, sin ceniza que no deja residuo de combustión. Esta característica de quemado limpio es un factor importante para un proceso de limpieza térmica 165 exitoso. El aceite 101 también está caracterizado por compatibilidad con el fundidor de soldadura, con los refrigerantes Freon, y con el aluminio.

La máquina de lubricación y pre-llamarada de horquilla 200 se asemeja a una prensa hidráulica con una estructura 202 y un aditamento para recibir y retener un ensamble de intercambiador de calor atado (no mostrado) orientado con los extremos abiertos 26 de las horquillas 22 hacia arriba. El aditamento incluye una placa inferior 204 con un número de armazones semi-circulares 206 clavadas en las mismas, que soportan los extremos de flexión de las horquillas 22. El aditamento también incluye rieles laterales 208, 210 y una placa de bloque 212 para soportar en forma lateral el ensamble de intercambiador de calor atado. Se lleva un múltiple de bloque 214 a través de un actuador de recipiente hidráulico 216, para que se mueva en forma vertical hacia arriba y hacia abajo, deslizándose a lo largo de los rieles 218. Unidas al múltiple 214 se encuentran un número de boquillas ahusadas y endurecidas 220, las cuales se distribuyen en un patrón para alinearse con los extremos abiertos 26 de las horquillas 22 cuando el ensamble atado se mantiene en el aditamento. Las boquillas 220 y del múltiple 214 se conectan a un suministro de aceite 101 (no ilustrado).

En operación, tal como se representa a través del paso 160 de la figura 2, se coloca un ensamble de intercambiador de calor atado en las armazones 206 entre los rieles 208, 210 y la placa de bloque 212. El ensamble se mantiene dentro de este aditamento en tanto que el múltiple 214 y las boquillas 220 son dirigidos hacia abajo a través del ariete 216 hasta que la boquilla 220 encaja, y da una llamarada ligera, con los extremos abiertos 26 de las horquillas 22. Se inyecta un volumen medido de aceite 101 a través de las boquillas 220 en cada tubo de horquilla. Las boquillas 220 y del múltiple 214 se conducen hacia arriba y el ensamble se elimina del aditamento. Este proceso se repite en el siguiente ensamble de intercambiador de calor.

Después del pre-llamarada y lubricación, las horquillas se expanden en un encaje de ajuste de interferencia con las rebabas 12 y las placas de extremo 14, 16. El paso de expansión de horquilla es el mismo que el conocido en la técnica anterior y descrito anteriormente con referencia a la figura 2, y por lo tanto no se describe con mayor detalle en la presente invención.

Las uniones de soldadura deben estar limpias para una soldadura no contaminada. De acuerdo con una modalidad preferida de la presente invención, el paso del proceso de limpieza acuosa 64 de la técnica anterior (figura 2) es reemplazado por un proceso de limpieza de dos partes que consiste en una purga neumática inicial 164 y un quemado térmico subsecuente 165 de cualquier aceite residual 101.

Haciendo referencia a las figuras 6, y 8 a 10, en el paso de limpieza neumática 164, el ensamble de intercambiador de calor expandido se coloca en un aditamento 302 de una máquina de purga neumática 300, y se sopla a través de las horquillas 22 aire con presión regulada, seco, limpio. Se recolectan aire de escape cargado con aceite y particulado y se pasa a través de un separador 328 que desprende el aceite de la corriente de aire y recolecta el aceite en un depósito 329. El aire de escape que proviene del separador 328, posteriormente se ventila hacia la atmósfera. El aceite de procesamiento recolectado 101 puede utilizarse nuevamente en el paso 160. Las horquillas se purgan hasta que se alcanzan niveles residuales de lubricantes y residuales de lubricantes y residuales de particulado de la superficie deseados. Para un rendimiento incrementado, la máquina de purga neumática 300 incluye idealmente múltiples aditamentos 302, cada uno con la capacidad de operar en forma independiente a los otros.

De acuerdo con una modalidad preferida, cada aditamento 302 incluye una placa trasera 304, una placa de sujeción 306, y una placa de múltiple 308. La placa de múltiple 308 incluye orificios 320 formados a través de la misma, que están separados para alinearse con los extremos abiertos 26 de las horquillas 22 para abastecer a las horquillas con una fuente de aire de purga, y para recolectar aceite y aire de escape cargado con aceite. En operación, se coloca el ensamble intercambiador de calor expandido en el aditamento 302 en la parte superior de la placa de múltiple 308 con las horquillas 22 alineadas con los orificios 320. La placa trasera 304 se inclina idealmente, y el ensamble intercambiador de calor se apoya contra la placa trasera. La placa de múltiple 308 puede tener una superficie de junta superior 309. Los extremos abiertos de la horquilla 26 se asientan directamente en la parte superior de la placa de múltiple 308. Como alternativa los extremos abiertos de la horquilla 26 pueden ser recibidos completamente dentro de los orificios 320, y la placa de extremo superior del intercambiador de calor 14 se puede asentar directamente en la parte superior de la placa de múltiple 308.

La placa de sujeción 306 se conecta en forma movible a la placa trasera 304 a través de un actuador 314, tal como una distribución de pistón hidráulico-cilindro. La placa de sujeción 306 se conduce hacia abajo a través del actuador 314 de modo que haga contacto con las flexiones de la horquilla 23 y sujeta al intercambiador de calor contra la placa de múltiple 308. En esta forma, se ejerce una fuerza de sellado de compresión entre los extremos abiertos 26 de las horquillas 22 y los orificios 320. Aunque no está legible en las figuras 8 y 9, la placa de sujeción 306 puede tener ranuras formadas en la misma, que mueven las flexiones de la horquilla 23 para que no emitan una llamarada cuando se aplica la fuerza de sellado.

La placa de múltiple 308 se conecta en forma movible a la placa trasera 304 a través de las rebabas 310 que se adaptan en los orificios 312 formados en la placa trasera 304. De esta forma, la altura de la placa del múltiple 308 puede ajustarse en forma rápida y fácil para adaptar intercambiadores de calor de diversos tamaños. Sin embargo, se pueden utilizar otros métodos adecuados para ajustar la altura de la placa del múltiple 308.

En esta primera modalidad, para cada horquilla con forma de U 22, una pata de la horquilla se alinea y se conecta en forma de fluido a un orificio 320 que suministra aire de purga limpio. La otra pata de la horquilla de alinea y se conecta en forma de fluido a un orificio 320 que recolecta particulado y el aire de escape cargado con aceite. Todos los orificios de suministro se conectan a una fuente de aire seco, limpio. De igual manera, todos los orificios de recolección se conectan a un separador de aceite-aire 328.

En una segunda modalidad, se suministra aire de purga a través de varillas movibles de diámetro pequeño 340 que se pasa en las horquillas 22. Las varillas de suministro de aire 340 se alimentan en las horquillas 22 en los extremos abiertos con llamarada 26 hasta que las varillas 340 están cerca de las flexiones de horquilla 23. Se sopla aire de purga neumático, seco, limpio a través de las varillas de suministro de aire 340 durante una o ambas direcciones del recorrido de la varilla. Cada varilla de suministro de aire 340 tiene un número de boquilla radiales 342 para dirigir y hacer que choque el aire de alta velocidad contra la superficie interior del tubo de horquilla para eliminar en forma efectiva el residuo de particulado y aceite.

En esta última modalidad, la placa de múltiple 308 forma el miembro superior de un múltiple de recolección 332. El miembro inferior del múltiple de recolección 332 tiene aperturas 322 formadas a través del mismo que se alinean con los orificios 320. Las varillas de suministro de aire movible 340 pasan desde abajo del múltiple de recolección 332, a través de las aperturas 322, y a través de los orificios 320 en la placa del múltiple 308, para reciclarlo hacia adentro y hacia fuera de los tubos de horquilla 22. El particulado y el aire cargado con aceite procedente de las horquillas 22, fluyen hacia abajo alrededor de tubos de suministro de aire 340, a través de los orificios 320 y hacia el múltiple de recolección 332. Las aperturas 322 están equipadas con anillos-0 o bujes 336 que forman sellos dinámicos contra varillas de suministro de aire 340 para evitar que se filtre aceite y el aire de escape a través del miembro inferior 334 del múltiple de recolección 332. Los bujes 336 también ayudan a asegurar que las varillas 340 se alineen en forma adecuada con los extremos abiertos 26 del intercambiador de calor. El múltiple de recolección 332 se conecta a un separador de aceite-aire 328 a través de la manguera 326.

Debajo del múltiple de recolección 332, las varillas de suministro de aire 340 se unen a un cabezal de suministros de aire 350. El cabezal de suministro de aire 350 se conecta a una fuente de aire de purga seco, limpio a través de la manguera 324 para suministrar las varillas 340. El cabezal de suministro de aire 350 se desliza hacia arriba y hacia abajo de la placa trasera 304 a lo largo de la pista 352 para mover las varillas de suministro de aire 340 en el intercambiador de calor hacia una profundidad deseada y de regreso nuevamente. Un actuador programable (no ilustrado), tal como un ajuste de motor CD y tornillo de conducción, conduce el cabezal de suministro de aire 350 hacia arriba y hacia abajo de la placa trasera 304 entre los puntos de ajuste especificados por el usuario a una velocidad especificada por el usuario.

Para adaptar los -intercambiadores de calor de diferentes configuraciones, se pueden agregar o eliminar varillas de suministro de aire 340 del cabezal de suministro de aire 350 de acuerdo con la huella del intercambiador de calor particular que está siendo limpiado. Preferentemente, se conectan varillas de suministro de aire 340 a un cabezal de suministro de aire 350 utilizando aditamentos de conexión rápida para acelerar los cambios en la configuración. De igual manera, tal como, se muestra en la figura 10, los tapones 354 que serán colocados en cualesquiera de orificios 320 y aperturas 322 no utilizados, hacen que parte del aire y aceite no se escapen del múltiple de recolección 332.

Cada configuración de ¡ntercambiador de calor puede tener una presión de aire neumático y velocidad de varilla óptimos. Una vez que el ensamble de intercambiador de calor ha sido purgado durante una cantidad de tiempo programable, se desconecta la fuente de aire de purga, se retraen las varillas de suministro de aire 340 (si se utilizan), y se eleva la placa de sujeción 306, liberando de esta forma el ensamble de intercambiador de calor del aditamento 302. La máquina de purga neumática 300 incluye preferentemente un sistema de control 330 que se puede utilizar para reciclar válvulas y actuadores, ajustar presiones de aire y puntos de ajuste para tiempos de purga, distancia de recorrido del actuador, fuerzas y velocidades y similares.

Haciendo referencia nuevamente a la figura 6, en el paso 165, los ¡ntercambiadores de calor pasan preferentemente a través de un horno u horno industrial de flama abierta en un sistema transportador. A diferencia del horno de eliminación de grasa térmico de la técnica anterior, de acuerdo con una modalidad preferida de la presente invención, el horno de limpieza térmica 401 (figura 12) es un horno de eliminación de grasa de flama abierta que está situado en forma adyacente a, y comparte un sistema transportador común con un horno de soldadura de flama abierta. El horno 401 es similar al horno de autosoldadura de flama abierta 400 descrito a continuación, excepto que el horno de limpieza térmica puede mantenerse con una temperatura inferior. Las temperaturas elevadas originan que se queme el residuo del aceite 101. Debido a que el aceite 101 es sin ceniza, su combustión es limpia. La duración en tiempo en la cual las regiones de unión de soldadura del intercambiador de calor se someten a temperaturas de limpieza, es controlado para producir un nivel residual que es lo suficientemente bajo para permitir un proceso de autosoldadura de atmósfera no controlado 68 exitoso.

Haciendo referencia a las figuras 6 y 11, en el paso 156, se manufacturan los aditamentos de flexión de retorno 124 en un proceso similar al paso 56 del proceso anterior de la figura 2 si se utiliza para manufacturar flexiones de retorno 24, excepto que después de que los tubos son flexionados y cortados, los extremos , del aditamento de flexión de retorno 125 son corroídos o formados de otra manera en una forma ahusada que coincida con el perfil del casquillo 27. El ahusamiento de correspondencia de los extremos del aditamento de flexión de retorno 125, permiten al operador que se encuentra en la línea de ensamble, determinar más fácilmente si el aditamento de flexión de retorno no está asentado en forma adecuada dentro de los casquillos 27, reduciendo de esta forma las conexiones de soldadura defectuosas.

En el paso 66, los aditamentos de flexión de retorno 124 y de cruce se ensamblan en forma manual con los anillos de autosoldadura 123 a los casquillos abiertos 27 de las horquillas 22. El ensamble puede ser pasado primero a través de una cámara de enfriamiento para disminuir la temperatura del intercambiador de calor que ha sido elevada en el horno de limpieza térmica, con el objeto de reducir el riesgo de quemaduras para el personal. Aunque se pueden utilizar diversos materiales y fundidores de soldadura, de acuerdo con una modalidad preferida de la presente invención, se utilizan anillos de soldadura 123 con 78% de zinc y 22% de aluminio con un fundente de cesio. Estos anillos de soldadura 123 están caracterizados por una temperatura de punto de fundición de aproximadamente 900°F (482.2°C). Conforme el aluminio se funde a una temperatura de aproximadamente 1160°F (626.6°C), los anillos de soldadura 123 preferidos permiten la fundición a una menor temperatura y con un mayor margen de seguridad de temperatura que los anillos de fundición de centro Nocolok más comúnmente utilizados con 88% de aluminio, 12% de silicón (los cuales se funden a una temperatura de aproximadamente 1070°F (632.2°C). Los anillos de fundición 22-78 son un factor contribuyente para un proceso de autosoldadura de flama abierta 168 exitoso, aquí descrito.

La figura 11, también ilustra la distancia de atracamiento, la cual es la longitud que los extremos de las horquillas 26 se extienden más allá de la placa superior 14. En los intercambiadores de calor 10 de la técnica anterior, la distancia de atracamiento ? normalmente es de 1/2 pulgadas (1.27 cm). De acuerdo con una modalidad preferida de la presente invención, la distancia de adhesión se incrementa a 3/4 pulgadas (1.89 cm). Este cambio dimensional es instrumental para habilitar un proceso de soldadura de flama abierta para aditamentos de horquillas de aluminio/flexión de retorno, tal como se describe más adelante.

La figura 12 ilustra el horno de flama abierta 400 para autosoldadura de acuerdo con la modalidad preferida de la presente invención. El horno 400 incluye dos cabezales 402 y primeras y segundas filas horizontales de quemadores 404, 406. Debido a las flamas tipo nube difusa, no se requieren quemadores angulados para soldar intercambiadores de calor que tienen tres o cuatro filas de horquillas. Los ensambles de intercambiador de calor pasan entre filas de quemadores 404 y 406 en un transportador (no mostrado). Se proporcionan puntas de quemador de nube 402 para producir una flama difusa, las cuales son conocidas en la técnica anterior.

En el proceso de soldadura de flama abierta 168 (figura 6), se dirigen las flamas difusas debajo de la unión del aditamento de presión de retorno-casquillo de la horquilla (en forma opuesta a las flamas de punta de perno en la unión, tal como es conocido en la soldadura de flama abierta de tuberías de cobre en la técnica anterior mostrada en la figura 5). Las flamas de punta de lápiz directa, pueden dar como resultado que se formen filtraciones en la horquilla en la tubería de aluminio.

Por lo tanto, es importante que la distancia de atracamiento sea mayor para permitir que una flama difusa sea colocada debajo de la unión de soldadura.

La figura 13 ilustra una vista superior de una instalación de aditamento de flexión de retorno, de limpieza térmica y la línea de manufactura de auto-soldadura de flama abierta 500 de acuerdo con una modalidad preferida de la presente invención. La estación 500 incluye un sistema transportador 502 que forma un circuito horizontal. El sistema transportador es operado con un mecanismo de transmisión 504. El sistema transportador 502 se ajusta para transportar los ensambles del intercambiador de calor a través de la línea 500 en el circuito. Se cargan ensambles de intercambiador de calor expandidos y limpiados en forma neumática en el transportador en la estación de carga 506, y se descargan en la estación 508 los intercambiadores de calor soldados y completamente ensamblados.

Después de que se cargan los ensambles del intercambiador de calor limpiados en forma neumática en la estación 506, son transportados por el transportador 502 a través de un horno de limpieza térmica 401. El horno 401 tiene el mismo diseño y configuración general que el horno de soldadura de flama abierta 400 de la figura 11, excepto posiblemente por el tamaño del horno y el número y espaciamiento de los quemadores 404, 406. Por ejemplo, tal como se ¡lustra en la figura 12, el horno de limpieza térmica 401 puede tener un mayor número de quemadores que el horno de soldadura 400. Si se alimenta el mismo rango de flujo de masa de gas a través de los conductores de gas 402 tanto en el horno de limpieza térmica 401 como en el horno de soldadura 400, debido a que el mismo rango de flujo de masa de gas puede ser consumido por más quemadores en un mayor volumen en el horno de limpieza térmica 401 que en el horno de soldadura 400, la temperatura resultante en el horno de limpieza térmica 401 puede ser menor que en el horno de soldadura 400.

Después de eliminar la grasa 165 en el horno de limpieza térmica 401, los intercambiadores de calor son pasados a través de una cámara de enfriamiento 518 que enfría los ensambles, de modo que los aditamentos de las flexiones de retorno y los anillos de soldadura puedan ser ajustados en forma manual en los caequillos de horquilla en la estación 510.

Los intercambiadores de calor ensamblados posteriormente son transportados por el transportador 502 a través de un horno de soldadura de flama abierta 400, en el cual ocurre el proceso de autosoldadura de aluminio 168. Después de la autosoldadura, los intercambiadores de calor son enfriados en el cambiador de enfriamiento 520, de modo que puedan ser manejados por los operadores, quienes los eliminan del transportador 502 en la estación 508.

El Resumen de la presente descripción está escrito únicamente para proporcionar a la Oficina de Patentes y Marcas de los Estados Unidos y al público en general, una forma a través de la cual se puede determinar fácilmente, a partir de una lectura común, la naturaleza y esencia de la descripción técnica, y representa únicamente una modalidad preferida y no indica la naturaleza de la presente invención como una totalidad.

Aunque se han ilustrado con detalle algunas modalidades de la presente invención, la presente invención no se limita a las modalidades mostradas; a los expertos en la técnica se les podrán ocurrir modificaciones y adaptaciones de la modalidad anterior. Dichas modificaciones y adaptaciones están dentro del espfntu y alcance de la presente invención tal como aquí se establece: emitir una llamarada en el primer extremo del tubo aproximadamente al mismo tiempo que el paso de aplicación del lubricante. 4. El método tal como se describe en la reivindicación 1, caracterizado porque: el paso de emitir una llamarada para el primer extremo del tubo y aplicar el lubricante al interior del tubo se llevan a cabo a través de una máquina simple. 5. El método tal como se describe en la reivindicación 1, caracterizado porque comprende además el paso de: colocar el tubo a través de la distribución de laminado de rebabas, de modo que el primer extremo se extienda al menos aproximadamente 5/8 pulgadas (1.55 cm.) más allá de la distribución laminar de rebabas. 6. El método tal como se describe en la reivindicación 1, caracterizado porque el paso de soldar el aditamento al primer extremo, comprende además los pasos de: proporcionar un horno de flama abierta con una pluralidad de quemadores, caracterizado por producir flamas difusas; pasar el primer extremo a través del horno de flama abierta; y dirigir las flamas en el primer extremo debajo del aditamento. 7. El método tal como se describe en la reivindicación 1, caracterizado porque:

Claims (1)

1. REIVINDICACIONES 1. Un método para fabricar un intercambiador de calor de tubo y rebaba caracterizado porque tiene tubería de aluminio, en donde el método comprende los pasos de: colocar una pluralidad de rebabas en una distribución de laminado, estando caracterizada la distribución de laminado de las rebabas por tener una apertura formada en la misma; atar un tubo de aluminio en la apertura a través de la distribución de laminado de las rebabas; aplicar un lubricante al interior del tubo, estando caracterizado el lubricante por una combustión sin ceniza; expander un diámetro del tubo para crear un ajuste-interfase entre el tubo y la distribución de laminado de las rebabas; posteriormente quemar el lubricante en un primer extremo del tubo; ensamblar el anillo de soldadura fundido previamente y un aditamento de aluminio al primer extremo del tubo; y soldar el aditamento al primer extremo del tubo calentando el primer extremo del tubo en una atmósfera no controlada. 2. El método tal como se describe en la reivindicación 1, caracterizado porque comprende además el paso de: purgar en forma neumática el lubricante desde el interior del tubo antes del paso de quemado del lubricante. 3. El método tal como se describe en la reivindicación 1, caracterizado porque comprende además el paso de: el paso de quemar el lubricante y soldar el aditamento al primer extremo, se lleva a cabo en una distribución de manufactura combinada que emplea un sistema transportador común para mover el primer extremo. 8. El método tal como se describe en la reivindicación 7, caracterizado porque: la distribución de manufactura incluye un horno de quemado de flama abierta, una primera cámara de enfriamiento y un horno de soldadura de flama abierta; y el método comprende además los pasos de, acoplar el primer extremo al transportador, mover el transportador al primer extremo a través del ho.rno de quemado, quemar el lubricante en el primer extremo a través del horno de quemado, mover a través del transportador el primer extremo a través de la cámara de enfriamiento, enfriar el primer extremo a través de la cámara de enfriamiento, mover el primer extremo a través del transportador que pasa por una estación de ensamble. ensamblar el aditamento y el anillo de soldadura al primer extremo en la estación de ensamble, mover el primer extremo a través del transportador a través del horno de soldadura, y soldar el aditamento al primer extremo a través del horno de soldadura. 9. El método tal como se describe en la reivindicación 1, caracterizado porque comprende además el paso de: emitir una llamarada para el primer extremo durante el paso de expander el diámetro del tubo, creando el paso de llamarada un casquillo en el primer extremo. 10. El método tal como se describe en la reivindicación 9, caracterizado porque comprende el paso de: corroer un extremo tubular del aditamento, para crear un ahusamiento macho que se adapta dentro y complementa el perfil del casquillo. 11. El método tal como se describe en la reivindicación 1, caracterizado porque: el lubricante está caracterizado en forma adicional por su compatibilidad con aluminio, refrigerantes y el anillo de soldadura fundido previamente. 12. Un método para unir un tubo de bobina de aluminio, cuando se fabrican intercambiadores de calor de tubo y rebaba, en donde el método elimina la necesidad de soldar uniones de tubo de los tubos de bobina en un ambiente controlado o a través de un vacío, en donde el método comprende el paso de: autosoldar las uniones de tubo en un horno de flama abierta utilizando flamas difusas que se dirigen debajo de las uniones de tubo. 13. El método tal como se describe en la reivindicación 12, caracterizado porque comprende además el paso de: incrementar la distancia de las uniones de tubo de una placa de extremo más cercana, a más de 1/2 pulgada (1.27 cm). 14. El método tal como se describe en la reivindicación 12, caracterizado además porque comprende además los pasos de: emitir una llamarada a los extremos de los primeros tubos de las uniones de tubo para formar casquillos ahusados; y corroer ios extremos de los segundos tubos de las uniones del tubo, para formar un ahusamiento que se adapte dentro y complemente el perfil de los casquillos ahusados. 15. El método tal como se describe en la reivindicación 12, caracterizado porque comprende además el paso de: antes del paso de autosoldadura, quemar en forma térmica los residuos del aceite de procesamiento en las regiones de las uniones del tubo. 16. El método tal como se describe en la reivindicación 15, caracterizado porque comprende además el paso de: antes del paso de quemado térmico de los residuos del aceite de procesamiento, purgar en forma neumática los tubos de la bobina. 17. El método tal como se describe en la reivindicación 12, caracterizado porque comprende además los pasos de: colocar un anillo de soldadura fundido previamente en la unión del tubo. 18. Un método para preparar tubos de bobina de aluminio para soldadura, cuando se fabrican intercambiadores de calor de tubo y rebaba, en donde el método elimina la necesidad de lavado acuoso de los componentes del ¡ntercambiador de calor, en donde el método comprende los pasos de: lubricar los tubos antes de un proceso de expansión de tubo, con un fluido que está caracterizado por combustión sin ceniza y por compatibilidad con aluminio, refrigerantes y materiales de soldadura; después del proceso de expansión del tubo, purgar con aire el fluido de los tubos; y quemar un residuo del fluido de los tubos en regiones de las uniones que serán soldadas. 19. El método tal como se describe en la reivindicación 18, caracterizado porque el paso de quemar el residuo del fluido, comprende además el paso de: calentar las regiones de uniones que serán soldadas a través de flama directa.