ES2272251T3 - Intercambiador de calor y procedimiento para su fabricacion. - Google Patents
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Abstract
Intercambiador de calor susceptible de ser atravesado por un medio o agente portador térmico, instalable preferentemente en el suelo y/o en las paredes para el calentamiento o la refrigeración de locales o recintos, con un tubo colector de alimentación o avance (1), un tubo colector de retorno o reflujo (2) y tubos (3), que se extienden entre estos tubos colectores (1, 2) y se unen a éstos, y forman un registro de tubos, configurándose en los tubos colectores (1, 2) unos manguitos de alojamiento (4), en los que se insertan y sueldan los tubos (3), que forman el registro de tubos, siendo fabricados los tubos (3) y los tubos colectores (1, 2) a base de material plástico soldable, en especial polipropileno, presentando los manguitos de alojamiento (4) en su extremo alejado de los tubos colectores una brida de retención (5) conformada en una sola pieza o monobloque, anular, en especial cilíndrica, que rodea al tubo (3) soldado al respectivo manguito de alojamiento (4), siendo el diámetro interior de la brida de retención (5) mayor que el diámetro interior del manguito de alojamiento (4) y el diámetro exterior del tubo (3), caracterizado por el hecho de que la zona final (8) del tubo (3), en la, cual se reduce la tensión superficial debido al calentamiento para el soldeo, se recibe por el manguito de alojamiento (4) y la brida de retención (5) rodea a una zona (9) del tubo (3), siguen estando presentes o manteniéndose la tensión superficial o la resistencia del tubo conseguidas en la fabricación de los tubos (3) mediante extrusión, y por el hecho de que el espacio intermedio (7) entre la superficie interior de la brida de retención (5) y la superficie exterior del tubo (3) introducido en el manguito de alojamiento (4) se llena, al menos parcialmente, con el material del tubo (6¿), en especial se pega, el cual al insertar una zona final (8) del tubo (3) en un dispositivo de caldeamiento, en especial en una vaina calefactora; se elimina de la superficie exterior de la zona final deltubo (8) y se acumula o comprime a una distancia del extremo del tubo formando un reborde o rodete de material (6) o se elimina de la superficie exterior de la zona final (8) al insertar la zona final (8) calentada del tubo (3) en la brida de retención (5) o en el manguito de alojamiento (4).
Description
Intercambiador de calor y procedimiento para su
fabricación.
La invención se refiere a un cambiador de calor
o recuperador térmico atravesado por un medio o agente portador de
calor según el concepto general de la reivindicación de la patente
1. Además, la invención se refiere a un procedimiento según el
concepto general de la reivindicación de la patente 43 10.
La DE 195 31 548 A1 da a conocer un dispositivo
distribuidor para tubos de calefacción o similares con un cuerpo
distribuidor fijable dentro de una caja de distribución con sección
transversal rectangular para la conexión de una serie de
conducciones de toma, estando instalada la caja de distribución de
canto en el estado montado, configurándose el cuerpo distribuidor
en sentido extendido y siendo susceptible de fijación verticalmente
dentro de la caja de distribución, y presentando la caja de
distribución una pluralidad de salidas, que están destinadas a la
fijación de las conducciones de toma en el curso de una unión por
prensado por medio de una vaina de compresión. La EP 682.215 A1 da
a conocer una unión de tubo, en la cual un manguito terminal se une
mecánicamente con un extremo de tubo.
La US 5,617,992 A da a conocer un cambiador de
calor para la calefacción /refrigeración de locales o recintos con
un tubo colector de alimentación o avance, un tubo colector de
retorno o reflujo y tubos de calefacción, que se extienden entre
estos tubos colectores, configurándose en los tubos colectores unos
manguitos de alojamiento, los cuales presentan en su extremo
alejado de los tubos colectores una brida de retención conformada
en una sola pieza o monobloque, la cual brida rodea el tubo soldado
al respectivo manguito de alojamiento y cuyo diámetro interior es
mayor que el diámetro interior del manguito de alojamiento.
Sin embargo, según esta US-A se
prevé que material de soldeo o estaño-soldeo
separado se introduzca en el intersticio entre la brida de
retención y el tubo y con el mismo se suelde el tubo a la brida de
retención de manera estanca al medio. Allí no se prevé que el
soldeo se efectúa en sí con el material del tubo.
En el caso de los cambiadores de calor de este
tipo existe el problema que los tubos que forman el registro de
tubos, los cuales se reciben por los manguitos de alojamiento o se
sueldan a éstos, en la inmediata proximidad del manguito de
alojamiento se ven sometidos al peligro de rotura en el caso de
carga mecánica, en especial esfuerzo de cizallamiento.
A fin de hacer frente a esta clase de deterioros
de los tubos de calefacción, un cambiador de calor del tipo
mencionado más arriba está caracterizado según la invención
mediante les rasgos señalados en el distintivo característico de la
reivindicación 1 de la patente.
Un procedimiento según la invención para la
fabricación de un cambiador de calor, con el que se evitan estos
inconvenientes, esta caracterizado por medio de los rasgos
señalados en el distintivo caracterizador de la reivindicación 13
de la patente.
Se ha constatado que en el curso de la
fabricación de la unión soldada entre el manguito de alojamiento y
la zona final del tubo a soldar al manguito de alojamiento en la
zona final del tubo, con el que éste se introduce en un dispositivo
de caldeo, en especial una vaina calentadora, ablandándose o
fundiéndose parcialmente una capa superficial de este tubo, se
pierde la tensión superficial configurada al extrudir el tubo o la
resistencia. Aunque esta zona sólo se cargue moderadamente, puede
efectuarse una rotura del tubo. En la fabricación de cambiadores de
calor convencionales se inserta la zona final del tubo, ablandada o
ligeramente fundida, en el manguito de alojamiento ablandado con un
mandril de caldeo o ligeramente fundido hasta que la zona del tubo
no más calentada viene a situarse precisamente fuera del manguito
de alojamiento. En la zona de transición, que se halla en el
extremo del manguito de alojamiento entre la zona del tubo no
calentada, en la que se mantiene todavía sin variación la
resistencia del tubo, y la zona final calentada con resistencia
disminuida, que se recibe por el manguito de alojamiento, el tubo
no es totalmente cargable. Si, por ejemplo, se extienden en el
suelo cambiadores de calor convencionales, a fin de montar una
calefacción del pavimento o suelo, y se pisa sobre el registro de
tubos, entonces se produce eventualmente una rotura de los tubos
inmediatamente delante de los manguitos de alojamiento.
Mediante el modo de proceder según la invención
o la configuración de la brida de retención se protege cada tubo en
la zona de transición entre ambas zonas, que presentan resistencias
diferentes, y se minimiza un movimiento relativo con peligro de
rotura entre la zona final insertada en el manguito de alojamiento y
la zona del tubo exterior.
La brida de retención rodea al tubo formando un
espacio intermedio, hueco o intersticio en una pequeña distancia.
Resulta ventajoso si, al insertar el tubo para el calentamiento,
ablandamiento o fundición en el dispositivo de caldeo se elimina
por ablación una cierta capa superficial del tubo y se retira del
extremo del tubo. Este material eliminado se acumula en forma de un
reborde periférico alrededor del extremo de la zona final calentada
y, al insertar el tubo en el manguito de alojamiento, se introduce
en la brida de retención y allí se extiende sobre la superficie
interior de la brida de retención y llena el espacio intermedio al
tubo, con lo que resulta un apoyo mejorado del tubo dentro de la
brida de retención.
La zona final del tubo, en la que se reducen los
valores de resistencia, se suelda con el manguito de alojamiento de
tal manera que no es o casi ya no es susceptible de constatación.
En la zona de la brida de retención se puede reconocer que entre el
tubo y la brida de retención, los cuales dos han permanecido no
calentados, se presenta material plástico embadurnado, el cual
proceda de la zona final del tubo, que se calentó en el dispositivo
de caldeo.
Las reivindicaciones 2 a 6 se refieren a
dimensionados ventajosos o favorables de los diámetros de los tubos
de la brida de retención y de los manguitos de alojamiento con
miras a que de los extremos del tubo calentado, a insertar en los
manguitos de alojamiento, se tiene que eliminar o retirar material
y depositar entre las bridas de retención y la zona del tubo, que
no se ha calentado y debido a este no-calentamiento
ha permanecido sin variaciones o cambios por lo que respecta a sus
propiedades de resistencia. Se puso de manifiesto que en el caso de
un calentamiento del extremo del tubo efectuado con los habituales
de calentamiento se pudo llenar totalmente con material de ablación
o eliminación un intersticio o hueco en el dimensionado indicado
con respecto al espesor y a la altura, de suerte que se logra un
apoyo óptimo del extremo del tubo introducido en el manguito de
alojamiento. Con independencia, de los diámetros de tubo elegidos o
los diámetros de la brida de retención y de los manguitos de
alojamiento se evidenció que las dimensiones indicadas pueden
conseguir la deseada acción de apoyo del tubo.
Si se elige demasiado grande el espesor o grosor
del espacio intermedio o hueco entre el extremo del tubo y el
manguito de retención, no se puede rellenar este intersticio
suficientemente con material; si se elige demasiado pequeño el
espacio intermedio, entonces el material rebosa fuera de la brida
de retención. Además, se ha de tener en cuenta que el extremo de
tubo calentado en su introducción en el manguito de alojamiento no
podrá experimentar ninguna deformación o ablación del material
demasiado grande a fin de evitar deformaciones provocadas por ello.
Por otra parte, se evidenció que la altura prevista de la brida de
retención es suficiente para dar al tubo suficiente apoyo, a pesar
de su dimensionamiento.
A fin de poder fabricar de manera simple la
brida de retención y el manguito de alojamiento con las
correspondientes herramientas de moldeo, son convenientes las
características de la reivindicación 7. También las características
de las reivindicaciones 8 y 9 contribuyen a una fabricación simple
de los intercambiadores de calor porque estas piezas son sencillas
de moldear y de desmoldar, sin que sufra por ello la acción de
apoyo de la brida de retención.
El pretendido apoyo sólido o firme de un tubo
resulta por el hecho de que mediante apoyo de una parte o pieza de
tubo, en la que sigue existiendo o manteniéndose su tensión
superficial producida mediante extrusión o resistencia del tubo, y
mediante la brida de retención se evita una rotura con una
seguridad lo más grande posible. Las características de la
reivindicación 10 contribuyen al mejor apoyo posible de la zona del
tubo mediante la brida de retención con una buena unión simultánea
del extremo de tubo calentado con el manguito de alojamiento.
Es ventajoso o favorable para la ablación de
material del extremo de tubo prevista según la invención si se
cumplen las características de la reivindicación 11.
Formas de realización preferidas de la invención
se deducen de la siguiente descripción, de los dibujos y de las
reivindicaciones de la patente.
La figura 1 muestra esquemáticamente un
intercambiador de calor.
La figura 2 muestra esquemáticamente una zona
final calentada de un tubo. La figura 3 muestra la introducción de
una zona final calentada de un tubo en un manguito de alojamiento
provisto de una brida de retención. La figura 4 muestra un detalle
de un intercambiador de calor según la invención.
En la figura 1 está representado
esquemáticamente un intercambiador de calor, que presenta
enfrentados entre sí un tubo colector de alimentación o avance 1
así como un tubo colector de reflujo o retorno 2, que están unidos
entre sí a través de un registro de tubos 3. Los tubos colectores
1, 2 llevan unos manguitos de alojamiento, en los que se insertan
los tubos 3 y se sueldan con la superficie interior de los
manguitos de alojamiento. Para el soldeo se insertan los tubos 3 en
un dispositivo de caldeo (no representado), en especial una vaina
de caldeo y se calientan o funden en la superficie. En los
orificios de alojamiento de los manguitos de alojamiento 4 se
inserta un mandril de caldeo y la superficie de los manguitos de
alojamiento se calienta o funde. Al insertar las zonas finales
calentadas 8 de los tubos 3 en los manguitos de alojamiento 4 se
efectúa una unión soldada íntima entre estos elementos de
construcción. Esto se representa en la figura 1 en el tubo 3 situado
a la izquierda según la flecha A. En la zona 11 se acumula material
superficial en el tubo 3 o en la superficie frontal del manguito de
alojamiento 4, el cual en el curso de la introducción del tubo 3 en
el dispositivo de caldeo y/o en el manguito de alojamiento 4 se
elimina o se desplaza hacia allí. Estos tubos 3 muestran dentro de
la zona 10 un punto débil, en el que el tubo tiende a la
rotura.
En B se ilustra en la figura 1 la manera de
procedimiento según la invención. En el manguito de alojamiento 4
está superpuesto una brida de retención en forma de anillo 5 o está
configurada de una sola pieza o monobloque con el manguito de
alojamiento 4. Esta brida de retención 5 impide una rotura del tubo
3 dentro de la zona 10, como se explica más detalladamente a
continuación.
En la figura 2 está representado
esquemáticamente un tubo 3 con una zona final 8, tal como se toma
de una instalación o dispositivo de caldeo en forma de vaina. Se
calienta la zona final 8 del tubo 3 o posee una superficie
ligeramente fundida. Se elimina material del tubo de la zona final
8 y se desplaza en sentido del extremo y forma un reborde de
material 6 representado excesivamente grande el cual se extiende
más o menos regularmente alrededor del tubo 3. Para configurar un
tal reborde de material 6 en correspondiente manera, el diámetro
del tubo y el diámetro interior del dispositivo de caldeo están
coordinados entre sí, de modo que únicamente se elimina una
determinada pequeña capa superficial del tubo 3 y se presenta como
reborde de material 6. En la zonal final 8 el tubo, debido a su
calentamiento también después del subsiguiente enfriamiento, ya no
posee los valores de tensión superficial o resistencia o capacidad
de resistencia contra pandeo y esfuerzos de cizallamiento, como
después de la extrusión.
En la figura 3 se representa la introducción de
un tubo 3, tal como queda representado en la figura 2, en un
manguito de alojamiento 4. La zona final 8 calentada ya está
parcialmente encajada en el manguito de alojamiento 4. El reborde
de material 6 ya se halla en contacto con la brida de retención 5.
La superficie interior de la brida de retención 5 queda situada en
la distancia del tubo 3 o la brida de retención 5 presenta un
diámetro interior, que es mayor que el diámetro exterior del tubo 3
o el diámetro interior del manguito de alojamiento 4. El
intersticio 7 entre la superficie interior de la brida de retención
5 y la superficie exterior del tubo 3 se rellena con el material
del reborde 6 o se pega, como se puede ver en la figura 4. Se
observa que el diámetro exterior insignificantemente pequeño de la
zona final 8 del tubo 3 debido a la remoción de material para la
formación del reborde 6 no se ha representado o tenido en cuenta en
el dibujo ya que se trata de unas variaciones de la sección
transversal relativamente pequeñas. En las figuras 2, 3 y 4 se ha
representado excesivamente la dimensión del reborde de material e o
el tamaño del espacio intermedio 7 o la diferencia de diámetro
entre la superficie interior de la brida de retención 5 y el
manguito de alojamiento para la ilustración del estado de cosas o
circunstancias.
La figura 4 muestra un tubo 3 soldado al
manguito de alojamiento 4 con su zona final 8, siendo alojada la
zona final 8 en su totalidad por el manguito de alojamiento 4 y
siendo rellenado el intersticio 7 entre la brida, de retención 5 y
el tubo 3 con material plástico 6'. De este modo se descarta el
peligro de una rotura dentro de la zona 10, es decir, de la
transición de la zona final 8 a la zona de tubo 9, porque la brida
de retención 5 apoya suficientemente la zona del tubo, que ya en
contraposición con la zona final 8 o con la zona. 10 sin protección
hasta ahora presenta una suficiente tensión superficial o
resistencia contra deterioros.
La transición entre la superficie interior del
manguito de alojamiento 4 y de la brida de retención 5 puede estar
configurada, redondeada o decreciente.
La altura de la brida de retención 5 está
ajustada al diámetro del tubo de manera que se efectúa un apoyo
suficiente, hasta tal punto que no se transmiten a la zona 10
movimientos relativos no deseados del tubo 3 exterior.
Claims (10)
1. Intercambiador de calor susceptible de ser
atravesado por un medio o agente portador térmico, instalable
preferentemente en el suelo y/o en las paredes para el
calentamiento o la refrigeración de locales o recintos, con un tubo
colector de alimentación o avance (1), un tubo colector de retorno
o reflujo (2) y tubos (3), que se extienden entre estos tubos
colectores (1, 2) y se unen a éstos, y forman un registro de tubos,
configurándose en los tubos colectores (1, 2) unos manguitos de
alojamiento (4), en los que se insertan y sueldan los tubos (3),
que forman el registro de tubos, siendo fabricados los tubos (3) y
los tubos colectores (1, 2) a base de material plástico soldable,
en especial polipropileno, presentando los manguitos de alojamiento
(4) en su extremo alejado de los tubos colectores una brida de
retención (5) conformada en una sola pieza o monobloque, anular, en
especial cilíndrica, que rodea al tubo (3) soldado al respectivo
manguito de alojamiento (4), siendo el diámetro interior de la
brida de retención (5) mayor que el diámetro interior del manguito
de alojamiento (4) y el diámetro exterior del tubo (3),
caracterizado por el hecho de que la zona final (8) del tubo
(3), en la, cual se reduce la tensión superficial debido al
calentamiento para el soldeo, se recibe por el manguito de
alojamiento (4) y la brida de retención (5) rodea a una zona (9) del
tubo (3), siguen estando presentes o manteniéndose la tensión
superficial o la resistencia del tubo conseguidas en la fabricación
de los tubos (3) mediante extrusión, y por el hecho de que el
espacio intermedio (7) entre la superficie interior de la brida de
retención (5) y la superficie exterior del tubo (3) introducido en
el manguito de alojamiento (4) se llena, al menos parcialmente, con
el material del tubo (6'), en especial se pega, el cual al insertar
una zona final (8) del tubo (3) en un dispositivo de caldeamiento,
en especial en una vaina calefactora; se elimina de la superficie
exterior de la zona final del tubo (8) y se acumula o comprime a
una distancia del extremo del tubo formando un reborde o rodete de
material (6) o se elimina de la superficie exterior de la zona
final (8) al insertar la zona final (8) calentada del tubo (3) en
la brida de retención (5) o en el manguito de alojamiento (4).
2. Intercambiador de calor según la
reivindicación 1, caracterizado por el hecho de que el
diámetro interior de la brida de retención (5) sobrepasa el
diámetro exterior del tubo (3) y/o el diámetro interior del
manguito de alojamiento en un 5 hasta un 15%, preferentemente en un
8 hasta un 12%.
3. Intercambiador de calor según la
reivindicación 1, caracterizado por el hecho de que el
diámetro interior de la brida de retención (5) sobrepasa el
diámetro exterior del tubo (3) y/o el diámetro interior del
manguito de alojamiento (4) en 0,5 hasta 1,5 mm, preferentemente en
0,8 hasta 1,2 mm.
4. Intercambiador de calor según una de las
reivindicaciones 1 a 3, caracterizado por el hecho de que la
altura de la brida de retención (5) alcanza un 15 hasta un 35%,
preferentemente un 20 hasta un 30% del diámetro exterior del tubo
(3).
5. Intercambiador de calor según una de las
reivindicaciones 1 a 4, caracterizado por el hecho de que la
altura de la brida de retención alcanza, al menos, 3 mm,
preferentemente de 3 hasta 10 mm.
6. Intercambiador de calor según una de las
reivindicaciones 1 a 5, caracterizado por el hecho de que la
altura de la brida de retención (5) alcanza un 20 hasta un 30%,
preferentemente un 23 hasta un 27%, de la profundidad de soldadura
o de la zona final (8) del tubo (3) calentada e insertada en el
manguito de alojamiento (4).
7. Intercambiador de calor según una de las
reivindicaciones 1 a 6, caracterizado por el hecho de que el
manguito de alojamiento (4) y la brida anular de retención (5)
están dispuestas centralmente con respecto a un solo y mismo eje,
en especial al eje central del manguito de alojamiento (4).
8. Intercambiador de calor según una de las
reivindicaciones 1 a 7, caracterizado por el hecho de que la
superficie exterior del cuerpo tornado por el manguito de
alojamiento (4) y la brida de retención (5) forma una camisa de
cilindro o de cono.
9. Intercambiador de calor según una de las
reivindicaciones 1 a 8, caracterizado por el hecho de que el
manguito de alojamiento (4) se convierte en la brida de retención
(5) formando un escalón.
10. Procedimiento para la fabricación de un
intercambiador de calor atravesable por un agente o medio portador
térmico para el calentamiento o la refrigeración de locales o
recintos, que preferentemente se instala en paredes y/o en el
suelo, con un tubo colector (1) de avance o alimentación, un tubo
colector (2) de retorno o reflujo y unos tubos (3), que se
extienden entre estos tubos colectores (1, 2) y se unen a éstos
formando un registro de tubos, configurándose en los tubos
colectores (1, 2) unos manguitos de alojamiento (4), en los que los
tubos (3), que forman el registro de tubos, se- insertan y se
sueldan después de un calentamiento de sus zonas finales (8) en un
dispositivo de caldeo, en especial vaina de caldeamiento, siendo
reducida o rebajada, al calentar la zona final (8), la tensión
superficial o resistencia desarrollada al extrudir los tubos (3) en
el curso de su fabricación, y en la fabricación de los tubos
colectores (1, 2) en el extremo de los manguitos de alojamiento (4)
alejado de los tubos colectores, se forma de una sola pieza o
monobloque una brida anular de retención (5), cuyo diámetro
interior es mayor que el diámetro interior del manguito de
alojamiento (4) y el diámetro exterior del tubo (3), y a través del
cual se hace entrar el tubo (3) a soldar en el respectivo manguito
de alojamiento, caracterizado por el hecho de que en la zona
final (8) de los tubos (3) se elimina una capa de superficie
exterior del material del tubo al insertar o introducir el tubo (3)
en el dispositivo de caldeamiento o se deforma en un reborde o
saliente de material (6), que rodea al tubo, y se acumula a una
distancia del extremo del tubo (3) y/o se elimina o retiene
material del tubo al hacer pasar la zona final (8) calentada a
través de la brida de retención (5) y por el hecho de que se
introduce y distribuye el reborde o rodete de material a base de
material del tubo calentado y/o el material retenido por la brida
de retención (5) en el intersticio (7) entre la zona de tubo (9) no
calentada, que se une a la zona final (8) calentada del tubo (3), y
la brida de retención (5) no calentada y el espacio intermedio (7)
se rellena, al menos parcialmente, con este material de tubo (6') o
se encola.
l1. Procedimiento según la reivindicación 10,
caracterizado por el hecho de que el tubo (3) con su zona
final (8) calentada y que presenta unos valores reducidos por lo
que respecta a la tensión superficial o a la resistencia se
introduce en el manguito de alojamiento (4) y se suelda con éste,
situándose o ubicándose la transición de la zona final (8), que
presenta una tensión superficial reducida mediante calentamiento, a
la zona del tubo (9) mantenida sin calentamiento con unos valores
de tensión superficial según la producción, dentro de la zona de la
transición (10) o escalón desde el manguito de alojamiento (4) a la
brida de retención (5).
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