ES2313465T3 - Intercambiador de calor con tubos y aletas, asi como procedimiento de fabricacion. - Google Patents
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Abstract
Intercambiador de calor con tubos (10) y aletas (11), cuyos extremos de tubo se enchufan en aberturas (1.1) de una placa de tubos (1) que presenta un borde de unión (1.2) para unir mecánicamente un cajón colector (2) en su engrosamiento de borde (2.1), estando presente una placa intermedia (3) que se aplica con su borde (3.1) al borde de unión (1.2) de la placa de tubos (1), caracterizado porque la placa intermedia (3) presenta también un borde de unión (3.2) y ambos bordes de unión (1.2 y 3.2) sujetan firmemente el engrosamiento (2.1) del borde del cajón colector (2).
Description
Intercambiador de calor con tubos y aletas, así
como procedimiento de fabricación.
La invención concierne a un intercambiador de
calor con tubos y aletas, cuyos extremos de tubo se enchufan en
aberturas de una placa de tubos que presenta un borde de unión para
unir mecánica y herméticamente un cajón colector en su
engrosamiento de borde, estando presente una placa intermedia que se
aplica con su borde al borde de unión de la placa de tubos.
Asimismo, la invención concierne a un
procedimiento de fabricación de tales intercambiadores de calor.
El intercambiador de calor es conocido por el
documento EP 1 273 864 A2. Se ha previsto allí la placa intermedia
para poder materializar intercambiadores de calor con redes de
refrigeración de diferente profundidad a un coste de modificación
relativamente reducido.
Por el contrario, el problema de la presente
invención consiste en proporcionar intercambiadores de calor en los
que esté incrementada la resistencia de su unión mecánica, e indicar
un procedimiento de fabricación de tales intercambiadores de
calor.
Este problema se resuelve según la invención en
el intercambiador de calor descrito al principio por medio de las
particularidades caracterizadoras de la reivindicación 1.
Se ha comprobado que, debido a la reducción
continua de los espesores de chapa de la placa de tubos y en vista
de presiones crecientes y otras cargas, las fuerzas de unión y de
retención no pueden satisfacer suficientemente los requisitos
establecidos. La invención proporciona un excelente compromiso entre
una pequeña utilización de material y un pequeño aumento de la
resistencia de la unión. La placa intermedia es ciertamente una
pieza constructiva adicional, pero de peso relativamente pequeño,
ya que se trata únicamente de una pieza semejante a un marco.
Mediante la unión "doble" prevista conforme a la invención,
preferiblemente una unión por garras, se ha mostrado un camino para
reducir adicionalmente el espesor de la chapa de las placas de
tubos, quedando garantizadas las fuerzas de unión y de retención a
pesar de un pequeño espesor de la chapa de la placa de tubos.
Asimismo, se pueden proporcionar intercambiadores de calor en los
que es relativamente pequeña la parte volada de la placa de tubos
con respecto al perímetro de los tubos. Por este motivo, es posible
una disposición compacta del intercambiador de calor, por ejemplo
en un módulo de intercambiador de calor, en el que están dispuestos
muy juntos varios intercambiadores de calor.
Por unión "doble" en el sentido de la
presente invención ha de entenderse tanto una unión en la que unas
lengüetas sobresalientes o partes similares del borde de la placa
de tubos y partes similares de la placa intermedia están situadas
una sobre otra, como una unión en la que las partes mencionadas
están yuxtapuestas. En la forma de realización con lengüetas
yuxtapuestas, las lengüetas de la placa de tubos encajan en el
espacio intermedio de las lengüetas de la placa intermedia, o
viceversa.
Las lengüetas de la placa de tubos son algo más
largas o algo más cortas que las lengüetas de la placa intermedia
para permitir su cooperación durante la realización de la unión. La
ejecución con lengüetas o partes sobresalientes similares se
denomina unión por garras, ya que las lengüetas se curvan sobre el
engrosamiento del borde a la manera de una garra y lo mantienen
firmemente sujeto. Por debajo del engrosamiento del borde se
encuentra habitualmente una junta, con lo que la unión garantiza
también un sellado.
Otro ejemplo de realización se basa en la unión
mecánica en sí conocida en la que se realiza una deformación a
manera de onda del borde de unión. En esta realización se pueden
utilizar también placas intermedias con las ventajas mencionadas
(reivindicación 7). No obstante, en este caso no se doblan
salientes, lengüetas o similares, sino que el borde es provisto de
una fila de incisiones que discurren paralelamente al plano de la
placa de tubos y el borde de cada incisión es presionado o deformado
hacia dentro a través del borde del engrosamiento del borde del
cajón colector, con lo que se consigue la unión mecánica. Se hace lo
mismo en el borde de la placa intermedia para aumentar la
resistencia de la unión mecánica.
En una forma de realización la placa intermedia
está situada en la placa de tubos y en otra forma de realización la
placa de tubos está situada en la placa intermedia.
La placa intermedia tiene de manera en sí
conocida uno o varios refuerzos transversales que, en la forma de
realización con placa intermedia situada en la placa de tubos,
descansan preferiblemente de plano sobre la placa de tubos, entre
dos aberturas en las que están soldados extremos de tubos.
El procedimiento de fabricación prevé según la
invención, una vez que las partes del intercambiador de calor
consistentes usualmente en aluminio hayan sido ensambladas y
soldadas de una manera en sí y de por sí conocida, que se conformen
tanto las partes de la placa de tubos como partes de la placa
intermedia para generar conjuntamente la unión mecánica.
Se emplea para ello un dispositivo especial.
Se explica la invención ayudándose de los
dibujos adjuntos.
Las figuras 1 a 4 muestran vistas en perspectiva
de un intercambiador parcialmente terminado (figura 1), una placa
de tubos, una placa intermedia y un intercambiador de calor con
cajón colector montado.
La figura 5 muestra un alzado lateral y la
figura 6 muestra una sección longitudinal a través de un
intercambiador de calor. La figura 7 muestra una vista de detalle
de la unión por garras. Las figuras 8 y 9 muestran otro ejemplo de
realización.
El intercambiador de calor puede consistir, por
ejemplo, en un refrigerador de aire de alimentación o un
refrigerador de líquido de refrigeración que se encuentra en un
vehículo automóvil. Para simplificación, se ha dibujado siempre
solamente un lado (cajón colector) del intercambiador de calor, ya
que el otro lado es idéntico al menos en lo que respecta a la
construcción que aquí interesa. A través de las aletas 11, por
ejemplo aletas onduladas, circula aquí usualmente aire de
refrigeración que extrae calor del otro medio que entra en los
tubos 10 a través del cajón colector 2. El intercambiador de calor
ilustrado en la figura 1 se encuentra en principio en el estado en
que se presenta después de abandonar un horno de soldadura.
Naturalmente, se tiene que consignar que el borde de unión 3.2 en
la placa intermedia 3 y el borde de unión 1.2 en la placa de tubos
1 se han dibujado ya conformados en la figura 1. En realidad, los
bordes 3.2 y 1.2 están dispuestos al principio en posición
aproximadamente vertical con respecto al plano de la placa de tubos
1 y únicamente después de la instalación y unión mecánica del cajón
colector 2 (figura 4) reciben su aspecto mostrado en la figura 1.
Después de la intercalación de una junta (no mostrada) y de la
instalación del cajón colector 2 se conforman en una máquina
herramienta por medio de un dispositivo (no mostrado) tanto partes
(lengüetas) del borde 3.2 de la placa intermedia 3 como partes del
borde 1.2; en este ejemplo de realización las partes citadas se
doblan sobre el engrosamiento de borde 2.1 del cajón colector 2, de
modo que ambos bordes 3.2, 1.2 ejercen conjuntamente una función de
inmovilización. La conformación de las partes se realiza aquí al
mismo tiempo.
En el ejemplo de realización mostrado la placa
intermedia 3 está situada en la placa de tubos 1. El borde 3.1 de
la placa intermedia 3 se aplica aquí por dentro al borde de unión
1.2 de la placa de tubos 1 y está allí también soldado. La placa
intermedia 3 mostrada posee dos travesaños que descansan cada uno de
ellos sobre la placa de tubos 1 entre dos aberturas 1.1 de la misma
y están allí también soldados.
La figura 2 muestra una placa de tubos 1 como
pieza individual y la figura 3 muestra una placa intermedia 3 desde
la misma perspectiva. Dado que, como ya se ha mencionado, en este
ejemplo de realización la placa intermedia 3 está situada en la
placa de tubos 1, las lengüetas en el borde de unión 1.2 de la placa
de tubos 1 son algo más largas que las lengüetas en el borde de
unión 1.3 de la placa intermedia 3, tal como puede verificarse
fácilmente mediante una comparación de estas dos figuras. Las
lengüetas en ambos bordes 1.2, 3.2 están situadas una sobre otra en
el ejemplo de realización mostrado, tal como puede verse con
especial claridad en las figuras 1 y 4. Asimismo, el número, el
tamaño y la disposición de las lengüetas en ambos bordes 1.2, 3.2
son diferentes. Se puede deducir de todo esto que existe aquí
libertad de configuración para diferentes ejemplos de realización
no mostrados. En estas realizaciones no mostradas puede ser
ventajoso realizar la conformación anteriormente descrita de las
partes no al mismo tiempo, sino sucesivamente, es decir, primero
las partes de la placa de tubos 1, preferiblemente en una operación,
y seguidamente las partes de la placa intermedia 3, también en una
operación, o, naturalmente, a la inversa, primero las partes de la
placa intermedia 3 y luego las partes de la placa de tubos 1.
Se explicarán otros aspectos mostrados en la
figura 6. En la sección longitudinal a través del intercambiador de
calor puede verse que las aberturas 1.1 de la placa de tubos 1 están
equipadas con tubuladuras 1.3 especialmente largas y reducidas en
su espesor, las cuales están dirigidas hacia las aletas 11. Los
extremos de los tubos 10 están soldados con las tubuladuras 1.3 y
no se extienden hasta más allá de la superficie interior de la
placa de tubos. Esta ejecución es favorable, ya que así se mantiene
pequeña la pérdida de presión.
La figura 7 muestra que en las esquinas (figura
2) de la placas de tubos 1 está prevista una espiga 20 que sirve
para la fijación previa de la placa intermedia 3. En las lengüetas
pueden estar conformadas unas acanaladuras 24 que mejoran aún más
la rigidez y la durabilidad. Asimismo, están presentes unas
perforaciones 22 en las que se encastran unos apéndices 23
conformados en el engrosamiento 2.1 del borde del cajón colector 2
para asegurar dicho cajón colector 2 antes de su unión mecánica y
también presionarlo firmemente sobre la junta no mostrada. En el
ejemplo de realización mostrado las perforaciones 22 se encuentran
en el borde de la placa intermedia 3.
Las figuras 8 y 9 muestran realizaciones
diferentes con trazado ondulado de los bordes de unión 1.2 y 3.2.
En la figura 9 los tramos conformados sobre el engrosamiento 2.1 del
borde del cajón colector 2 se han separado verticalmente, símbolo
de referencia 30, por encima de las incisiones 25 de los bordes de
unión. En ambas figuras el recorrido de las ondulaciones
(incisiones 25) en el borde de unión de la placa intermedia 3
coincide con el recorrido de las ondulaciones en el borde de unión
de la placa de tubos 1.
Claims (10)
1. Intercambiador de calor con tubos (10) y
aletas (11), cuyos extremos de tubo se enchufan en aberturas (1.1)
de una placa de tubos (1) que presenta un borde de unión (1.2) para
unir mecánicamente un cajón colector (2) en su engrosamiento de
borde (2.1), estando presente una placa intermedia (3) que se aplica
con su borde (3.1) al borde de unión (1.2) de la placa de tubos
(1), caracterizado porque la placa intermedia (3) presenta
también un borde de unión (3.2) y ambos bordes de unión (1.2 y 3.2)
sujetan firmemente el engrosamiento (2.1) del borde del cajón
colector (2).
2. Intercambiador de calor según la
reivindicación 1, caracterizado porque la placa intermedia
(3) está situada en la placa de tubos (1).
3. Intercambiador de calor según la
reivindicación 1, caracterizado porque la placa de tubos (1)
está situada en la placa intermedia (3).
4. Intercambiador de calor según una de las
reivindicaciones anteriores, caracterizado porque en las
esquinas de la placa de tubos (1) o de la placa intermedia (3)
están conformadas unas espigas (20) o piezas similares.
5. Intercambiador de calor según una de las
reivindicaciones anteriores, caracterizado porque el borde de
unión (3.2) de la placa intermedia (3) y el borde de unión (1.2) de
la placa de tubos (1) consisten en una serie de salientes
(lengüetas) que pueden doblarse sobre el engrosamiento (2.1) del
borde del cajón colector (2).
6. Intercambiador de calor según la
reivindicación 5, caracterizado porque en las lengüetas están
conformadas unas acanaladuras (24).
7. Intercambiador de calor según la
reivindicación 1, caracterizado porque el borde de unión de
la placa intermedia (3) y el borde de unión de la placa de tubos
(1) presentan unas incisiones (25) que discurren aproximadamente
paralelas al plano de la placa de tubos (1), pudiendo conformarse
cada borde de la incisión (25) hacia dentro hasta quedar sobre el
engrosamiento (2.1) del borde del cajón colector (2), de modo que se
establece un recorrido aproximadamente ondulado de los bordes de
unión (1.2, 3.2), estando dispuestas las ondulaciones o las
incisiones en los bordes de unión de manera que coinciden una con
otra o están decaladas una respecto de otra.
8. Intercambiador de calor según una de las
reivindicaciones anteriores, caracterizado porque en los
bordes de unión están presentes unas perforaciones (22) en las que
se encastran salientes (23) del engrosamiento (2.1) del borde del
cajón colector (2).
9. Procedimiento para fabricar un intercambiador
de calor con los pasos de procedimiento siguientes:
- a)
- ensamble de tubos planos (10) y aletas (11);
- b)
- instalación de una placa de tubos (1) y una placa intermedia (3) en el extremo/los extremos de los tubos planos (10);
- c)
- unión metálica de las piezas constructivas (1, 3, 10, 11) para formar una unidad;
- d)
- instalación de un cajón colector (2) y unión mecánica del mismo por medio de conformación de partes de la placa de tubos (1),
caracterizado porque
- e)
- se conforman tanto las partes de la placa de tubos (1) como partes de la placa intermedia (3) para generar conjuntamente la unión mecánica.
10. Procedimiento según la reivindicación 9,
caracterizado porque se conforman al mismo tiempo las partes
de la placa de tubos (1) y las partes de la placa intermedia
(3).
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