ES2708313T3 - Dispositivo de conducción térmica y su procedimiento de fabricación - Google Patents
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Abstract
Dispositivo de conducción térmica que comprende por lo menos dos piezas térmicamente conductoras (1a, 1b) provistas de orificios (2a, 2b) y una pluralidad de trenzas metálicas (3) térmicamente conductoras cuyos extremos libres están soldados en el interior de los orificios (2) de dichas piezas (1a, 1b) caracterizado por que los extremos libres de las trenzas (3) están compactados eléctricamente y comprenden cada uno un tubo (5) engarzado, el diámetro exterior de dichos tubos (5) siendo justo inferior al diámetro interior de los orificios (2a, 2b) de las piezas (1a, 1b) a fin de evitar que la soldadura fuerte suba por capilaridad en el interior de las trenzas (3) en el momento de su soldadura.
Description
DESCRIPCION
Dispositivo de conduccion termica y su procedimiento de fabricacion
Am b ito TECNICO
La presente invencion trata de un dispositivo de conduccion termica que comprende por lo menos dos piezas termicamente conductoras y una pluralidad de trenzas metalicas termicamente conductoras que unen las dos piezas, particularmente adaptado a las aplicaciones en el ambito aeroespacial y de la aeronautica y su procedimiento de fabricacion.
TECNICA ANTERIOR
En el ambito de las aplicaciones espaciales, es muy conocido que los satelites, tales como los satelites de telecomunicaciones por ejemplo, que embarcan un numero cada vez mas grande de equipos cada vez mas complejos, consumen cada vez mas energfa y por consiguiente producen mas calor. Asf, estos satelites deben poder disipar el calor producido por los equipos embarcados de manera eficiente, a fin de garantizar la perennidad de los comportamientos de aquellos.
A fin de conducir el calor hacia disipadores de calor, es usual utilizar dispositivos de conduccion termica. Estos dispositivos generalmente estan constituidos de por lo menos dos piezas termicamente conductoras, capaces de ser fijadas respectivamente a un equipo que produce el calor y a un disipador de calor por ejemplo y de una pluralidad de trenzas metalicas termicamente conductoras y flexibles, dichas trenzas metalicas siendo solidarias con dichas piezas.
El documento FR 1 301 840 describe un rodamiento aerodinamico perfeccionado que comprende medios de transferencia de calor entre el cojinete y la caja del rodamiento, por ejemplo bajo la forma de trenzas de hilos de cobre o haces de hilos de cobre de hebras multiples de pequena seccion, o todavfa hilos de cobre separados dispuestos en capas radiales fijadas en sus extremos por soldadura o soldadura fuerte.
El documento WO 93/07426 describe un dispositivo para regular la temperatura en el interior de una sala que contiene objetos por medio de un elemento de refrigeracion termoelectrico conectado a dicha sala a traves de elementos termo conductores de calor, que son flexibles sobre por lo menos una parte de prolongacion de aquellos. A fin de solidarizar las trenzas metalicas sobre las piezas, se utiliza habitualmente un procedimiento de soldadura fuerte de plancha electrica o a la llama.
Teniendo en cuenta la forma circular y las pequenas dimensiones de estas trenzas y de los orificios en los cuales son soldadas, las operaciones de soldadura fuerte a la llama se hacen diffciles y de todos modos ineficaces y las operaciones de soldadura fuerte electrica se hacen imposibles por el hecho de la configuracion
En efecto, en el momento de una soldadura fuerte a la llama, es necesario cargar considerablemente de soldadura los orificios que reciben los extremos libres de las trenzas, dichos orificios siendo ciegos y practicados en piezas del dispositivo de conduccion termica, a fin de obtener una buena union puesto que una gran parte de la soldadura sube en el interior de las trenzas por capilaridad. Despues de la refrigeracion, las trenzas se rigidizan y dejan de presentar una flexibilidad suficiente para una utilizacion dentro del ambito aeroespacial especialmente.
Por otra parte, en el momento de la soldadura fuerte a la llama, el tiempo de exposicion a la llama deteriora los hilos de las trenzas y las piezas sobre las cuales las trenzas estan soldadas. Este deterioro consiste esencialmente en una oxidacion de los hilos de las trenzas y/o en una rotura mecanica de ciertos hilos de las trenzas.
EXPOSICION DE LA INVENCION
Uno de los objetivos de la invencion es por lo tanto remediar estos inconvenientes proponiendo un dispositivo de conduccion termica y su procedimiento de fabricacion, de concepcion simple y poco onerosa, procurando una gran flexibilidad y que no comporte trazas de oxidacion.
A este efecto, y conforme la invencion, se propone un dispositivo de conduccion termica que comprende por lo menos dos piezas termicamente conductoras provistas de orificios y una pluralidad de trenzas metalicas termicamente conductoras cuyos extremos libres estan soldados en el interior de los orificios de dichas piezas segun las caractensticas de la reivindicacion 1.
Se comprendera que la consolidacion electrica de los extremos libres de las trenzas disminuye la parte de vado en el interior de los extremos libres de las trenzas metalicas lo que permite evitar la migracion del metal de aporte en el interior de las trenzas metalicas y, finalmente, la rigidificacion de dichas trenzas metalicas.
Los tubos engarzados a los extremos libres de las trenzas metalicas procuran una barrera en el encuentro del metal de aporte en el momento de la soldadura fuerte, evitando as^ que el metal de aporte migre en el interior de las trenzas metalicas a lo largo de sus paredes exteriores, en el momento de la soldadura fuerte, a fin de conservar la flexibilidad de las trenzas metalicas.
Dichos tubos engarzados sobresalen de los orificios de las piezas y de preferencia en una longitud inferior o igual a 2 mm.
Otro objeto de la invencion concierne a un procedimiento de fabricacion de un dispositivo de conduccion termica que comprende por lo menos dos piezas termicamente conductoras provistas de orificios y una pluralidad de trenzas metalicas termicamente conductoras cuyos extremos libres estan soldados en el interior de los orificios de dichas piezas, dicho procedimiento es remarcable porque comprende por lo menos las etapas siguientes de compactacion electrica de los extremos libres de las trenzas metalicas, de deposito de una soldadura fuerte en el fondo de los orificios de las piezas, de la introduccion de los extremos libres compactados de las trenzas metalicas en el interior de los orificios de las piezas y de la soldadura fuerte al horno.
La compactacion electrica de los extremos libres de las trenzas disminuye la parte de vado en el interior de los extremos libres de las trenzas metalicas lo que permite evitar la migracion del metal de aporte en el interior de las trenzas metalicas y, finalmente, la rigidificacion de dichas trenzas metalicas.
Por otra parte, la soldadura fuerte al horno permite obtener dispositivos de conduccion termica sin trazas de oxidacion que permite su utilizacion en los ambitos de aplicacion tales como el aeroespacial o la aeronautica especialmente.
De manera ventajosa, previamente a la introduccion de los extremos libres compactados de las trenzas metalicas en el interior de los orificios de las piezas, comprende una etapa de engarzado de los tubos a los extremos libres de las trenzas metalicas, dichos tubos encapuchando integralmente o parcialmente los extremos compactos de dichas trenzas metalicas.
Por otra parte, despues de la etapa de engarzado de los tubos sobre los extremos libres de las trenzas metalicas, los extremos libres de los tubos son recortados de tal manera que su longitud sea justo superior a la profundidad de los orificios de las piezas.
De preferencia, los extremos libres de los tubos son recortados de tal manera que dichos tubos sobresalgan de los orificios de las piezas en una longitud inferior o igual a 2 mm.
Ademas, la etapa de soldadura fuerte al horno denominada soldadura de difusion comprende por lo menos las etapas siguientes de subida de la temperatura con apoyo de homogenizacion de la carga del metal de aporte a una temperatura inferior a la temperatura de la lmea de liquidus de dicho metal de aporte, despues la subida de la temperatura con apoyo denominado de soldadura fuerte a una temperatura superior a la temperatura de la lmea de liquidus del metal de aporte y finalmente de refrigeracion del dispositivo hasta una temperatura determinada.
Dicha etapa de refrigeracion comprende las etapas siguientes de refrigeracion lenta hasta una temperatura determinada, despues de refrigeracion denominada por turbina en la cual una ventilacion forzada es accionada en el interior del horno hasta que los dispositivos presentan una temperatura de aproximadamente 60 °C.
DESCRIPCION RESUMIDA DE LAS FIGURAS
Otras ventajas y caractensticas se pondran de manifiesto mejor a partir de la descripcion que sigue a continuacion de una unica variante de ejecucion, proporcionada a tttulo de ejemplo no limitativo, del dispositivo de conduccion termica y de su procedimiento de fabricacion segun la invencion, con referencia a los dibujos adjuntos en los cuales: - la figura 1 es una vista en perspectiva del dispositivo de conduccion termica segun la invencion,
- la figura 2 es una vista en corte sagital parcial del dispositivo de conduccion termica segun la invencion representado en la figura 1,
- las figuras 3A a 3F son representaciones esquematicas de las diferentes etapas del procedimiento de fabricacion del dispositivo de conduccion termica segun la invencion.
DESCRIPCION DETALLADA DE LA INVENCION
Por motivos de claridad, en lo que sigue de la descripcion, los mismos elementos han estado designados con las mismas referencias en las diferentes figuras. Ademas, las diversas vistas no necesariamente estan trazadas a escala y las dimensiones de los elementos pueden haber sido exageradas para facilitar la comprension de la invencion.
Con referencia a las figuras 1 y 2, el dispositivo de conduccion termica segun la invencion comprende dos piezas termicamente conductoras (1a, 1b) sensiblemente paralelepipedicas provistas de orificios (2a, 2b) y una pluralidad de trenzas metalicas termicamente conductoras (3) cuyos extremos libres estan soldados en los orificios (2) de dichas piezas (1a, 1b).
Los extremos libres de las trenzas (3) estan compactados electricamente a fin de evitar que el metal de aporte para la soldadura fuerte suba por capilaridad en el interior de las trenzas en el momento de su soldadura. Asf, los extremos libres de las trenzas (3) comprenden un segmento denominado compactado (4) que presenta una longitud sensiblemente igual a la profundidad de los orificios (2a, 2b).
Se comprendera bien que la compactacion electrica de los extremos libres de las trenzas (3) disminuye la parte de vado en el interior de los extremos libres de dichas trenzas metalicas (3) lo que permite evitar la migracion del metal de aporte de la soldadura fuerte en el interior de las trenzas metalicas (3) y, finalmente, la rigidificacion de dichas trenzas metalicas (3) despues de la soldadura fuerte.
Por otra parte, el dispositivo segun la invencion comprende un tubo (5) engarzado en cada uno de los extremos libres de las trenzas (3), el diametro exterior de dichos tubos engarzados (5) siendo justo inferior al diametro interior de los orificios (2a, 2b) de las piezas (1a, 1b). Dichos tubos engarzados (5) presentando una longitud justo superior a la profundidad de los orificios (2a, 2b) practicados en las piezas (1a, 1b) de tal manera que los tubos engarzados (5) sobresalen de los orificios (2a, 2b) de las piezas (1a, 1b) dichos tubos (5) sobresaliendo de los orificios (2a, 2b) de preferencia en una longitud inferior o igual a 2 mm.
Estos tubos engarzados (5) a los extremos libres de las trenzas metalicas (3) procuran una barrera al encuentro del metal de aporte en el momento de la soldadura fuerte, evitando asf que el metal de aporte migre en el interior de las trenzas metalicas (3) a lo largo de sus paredes exteriores, en el momento de la soldadura fuerte, a fin de preservar la flexibilidad de dichas trenzas metalicas (3).
Con referencia a las figuras 3A a 3F, el procedimiento de fabricacion de tales dispositivos de conduccion termica comprende una primera etapa (figura 3A) de compactacion de los extremos libres de las trenzas metalicas (3) para formar segmentos denominados compactados (4) en los extremos libres de las trenzas (3), despues un tubo (5) representado en la figura 3B se coloca en cada uno de los extremos libres de las trenzas (3) de tal manera que dichos tubos (5) encapuchan los segmentos compactados (4) (figura 3C). Dichos tubos (5) son entonces engarzados en los extremos libres de las trenzas (3), con referencia a la figura 3D. Teniendo en cuenta el alargamiento de los tubos (5) y por consiguiente de las trenzas (3), en el momento de la etapa de engarzado, el procedimiento comprende una etapa complementaria de recorte de los extremos libres de los tubos (5) a fin de ajustar individualmente las longitudes de dichos tubos (5) engarzados. Los extremos libres de los tubos (5) son recortados de tal manera que su longitud sea justo superior a la profundidad de los orificios (2a, 2b) de las piezas (1a, 1b). De preferencia, los extremos libres de los tubos (5) son recortados de tal manera que dichos tubos (5) sobresalgan de los orificios (2a, 2b) de las piezas (1a, 1b) una longitud inferior o igual a 2 mm.
Por otra parte, se observara que dichos tubos (5) pueden encapuchar integralmente o parcialmente los extremos compactados (4) de dichas trenzas metalicas (3).
El engarzado de los tubos (5) mejora la compactacion de los segmentos compactados (4) de las trenzas (3). Ademas, la pared exterior de los tubos (5) presenta una superficie mas lisa sobre la cual la soldadura fuerte presentara una mejor humectabilidad.
Con referencia a la figura 3E, el procedimiento comprende una etapa de deposito de una soldadura fuerte (6) en el fondo de los orificios (2a, 2b) de las piezas (1a, 1b) por medio de una jeringa por ejemplo, despues, con referencia a la figura 3F, las piezas (1a, 1b) y las trenzas (3) cuyos extremos libres estan introducidos en el interior de los orificios (2a, 2b) de las piezas (1a, 1b) se colocan sobre el soporte de coccion (7) de forma general en L por ejemplo antes de ser colocadas en el interior de un horno de soldadura (8).
Se observara que la soldadura fuerte al horno permite obtener dispositivos de conduccion termica sin trazas de oxidacion permitiendo su utilizacion en los ambitos de aplicacion tales como el aeroespacial o la aeronautica especialmente.
Dicha etapa de soldadura fuerte al horno denominada "soldadura fuerte de difusion" comprende por lo menos las etapas siguientes de subida de la temperatura con apoyo de homogenizacion de la carga de metal de aporte a una temperatura inferior a la temperatura de la lmea de liquidus de dicho metal de aporte, despues la subida de la temperatura con apoyo denominado de soldadura fuerte a una temperatura superior a la temperatura de la lmea de liquidus del metal de aporte y finalmente de refrigeracion del dispositivo hasta una temperatura determinada.
Dicha etapa de refrigeracion comprende de preferencia las etapas siguientes de refrigeracion lenta hasta una temperatura determinada, despues de refrigeracion denominada por turbina en la cual una ventilacion forzada es
accionada en el interior del horno (8) hasta que los dispositivos presentan una temperature de aproximadamente 60 °C.
Finalmente, es muy evidente que los ejemplos que se acaban de proporcionar no son mas que ilustraciones particulares en ningun caso limitativas en cuanto a los ambitos aplicacion de la invencion.
Claims (8)
1. Dispositivo de conduccion termica que comprende por lo menos dos piezas termicamente conductoras (1a, 1b) provistas de orificios (2a, 2b) y una pluralidad de trenzas metalicas (3) termicamente conductoras cuyos extremos libres estan soldados en el interior de los orificios (2) de dichas piezas (1a, 1b) caracterizado por que los extremos libres de las trenzas (3) estan compactados electricamente y comprenden cada uno un tubo (5) engarzado, el diametro exterior de dichos tubos (5) siendo justo inferior al diametro interior de los orificios (2a, 2b) de las piezas (1a, 1b) a fin de evitar que la soldadura fuerte suba por capilaridad en el interior de las trenzas (3) en el momento de su soldadura.
2. Dispositivo segun la reivindicacion 1 caracterizado por que los tubos engarzados (5) sobresalen de los orificios (2a, 2b) de las piezas (1a, 1b).
3. Dispositivo segun la reivindicacion 2 caracterizado por que los tubos engarzados (5) sobresalen de los orificios (2a, 2b) de las piezas (1a, 1b) en una longitud inferior o igual a 2 mm.
4. Procedimiento de fabricacion de un dispositivo de conduccion termica que comprende por lo menos dos piezas termicamente conductoras (1a, 1b) provistas de orificios (2a, 2b) y una pluralidad de trenzas metalicas (3) termicamente conductoras cuyos extremos libres estan soldados en el interior de los orificios (2a, 2b) de las piezas (1a, 1b), caracterizado por que comprende por lo menos las etapas siguientes:
- compactacion electrica de los extremos libres de las trenzas metalicas (3),
- deposito de una soldadura fuerte (6) en el fondo de los orificios (2a, 2b) de las piezas (1a, 1b),
- engarzado de los tubos (5) en los extremos libres de las trenzas metalicas (3), dichos tubos (5) encapuchando integralmente o parcialmente los extremos compactados (4) de dichas trenzas metalicas (3), - introduccion de los extremos libres compactados (4) de las trenzas metalicas (3) con los tubos (5) en el interior de los orificios (2a, 2b) de las piezas (1a, 1b) y
- soldadura fuerte al horno (8).
5. Procedimiento segun la reivindicacion 4 caracterizado por que, despues de la etapa de engarzado de los tubos (5) sobre los extremos libres de las trenzas metalicas (3), los extremos libres de los tubos (5) son recortados de tal manera que su longitud sea justo superior a la profundidad de los orificios (2a, 2b) de las piezas (1a, 1b).
6. Procedimiento segun la reivindicacion 5 caracterizado por que los extremos libres de los tubos (5) son reforzados de tal manera que dichos tubos (5) sobresalgan de los orificios (2a, 2b) de las piezas (1a, 1b) una longitud inferior o igual a 2 mm.
7. Procedimiento segun cualquiera de las reivindicaciones 4 a 6 caracterizado por que la etapa de soldadura fuerte al horno (8) denominada soldadura fuerte de difusion comprende por lo menos las etapas siguientes de:
- subida de la temperatura con apoyo de homogenizacion de la carga de metal de aporte a una temperatura inferior a la temperatura de la lmea de liquidus de dicho metal de aporte, despues,
- subida de la temperatura con apoyo denominada de soldadura fuerte a una temperatura superior a la temperatura de la lmea de liquidus del metal de aporte y finalmente
- refrigeracion del dispositivo hasta una temperatura determinada.
8. Procedimiento segun la reivindicacion 7 caracterizado por que la etapa de refrigeracion comprende las etapas siguientes de:
- refrigeracion lenta hasta una temperatura determinada, despues
- refrigeracion denominada por turbina en la cual una ventilacion forzada es accionada en el interior del horno hasta que los dispositivos presenten una temperatura de aproximadamente 60 °C.
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