ES2616304T3 - Tubo para intercambiador térmico - Google Patents

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Abstract

Un tubo (10) para intercambiador térmico realizado por plegado de un fleje (11), un extremo (13) del citado fleje que está conformado a fin de constituir, después del plegado, un tabique (12) de separación que presenta un perfil curvilíneo, dicho perfil curvilíneo es un perfil en bucle, dicho tabique (12) de separación que está cerrado sobre sí mismo, caracterizado por que dicho tabique (12) de separación presenta a lo largo de dicho bucle un espesor (e2) inferior al espesor (e1) del tubo (10).

Description

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DESCRIPCION
Tubo para intercambiador termico
La presente invencion se refiere a un tubo para intercambiador termico segun el preambulo de la reivindicacion 1. Un intercambiador tal es conocido a partir del documento JP2005337527.
La invencion encuentra una aplicacion particularmente ventajosa en el campo de los intercambiadores de calor de tubos planos. Estos intercambiadores se utilizan en especial como evaporador, condensador o aerotermo de calefaccion en un sistema de aire acondicionado de un vehlculo automovil, o como radiador en el circuito de refrigeracion de un vehlculo tal.
Los intercambiadores de calor de tubos planos para vehlculos automoviles estan generalmente constituidos por un manojo de tubos planos dispuestos paralelamente en una o varias filas, esos tubos que estan destinados a la circulacion a traves del intercambiador de un fluido caloportador, tal como agua con glicol anadido en el caso de radiadores de circuitos de refrigeracion de motores. El agua refrigerando los organos del motor se calienta y debe a su vez ser enfriada. Es el papel del radiador asegurar esta funcion. Para este fin, el agua glicolada se pone en circulacion en los tubos del radiador y se enfrla por intercambio termico con el aire fresco que viene de un impulsor o ventilador, el intercambio termico que se favorece por la presencia de elementos de intercambio de calor dispuestos en el manojo de tubos. En el caso de un aerotermo, la energla termica disipada en el aire se recupera para calentar el habitaculo de un vehlculo automovil via una instalacion de ventilacion, calefaccion y/o climatizacion conocida de manera independiente.
Segun la tecnologla de montaje del intercambiador de calor denominada “por soldadura fuerte”, los tubos se sueldan en los elementos de intercambio de calor constituidos por unos intercaladores o aletas colocados entre los tubos. En general, estos intercaladores se realizan bajo la forma de superficie ondulada, los tubos que estan soldados en los intercaladores al nivel de las cuspides de las ondulaciones. El conjunto de los tubos y de los intercaladores as! montados por soldadura esta cubierto en cada extremo por una caja colectora conectada por unos conductos al resto del circuito.
Los tubos planos se pueden obtener por diversas tecnicas, como extrusion, soldadura mecanica o plegado. La invencion se dirige a esta ultima tecnica en la que cada tubo plano se realiza mediante plegado de una lamina metalica llamada fleje, con el fin de definir un conducto de circulacion para el fluido caloportador, en este caso agua. El fleje esta compuesto de un material de base de otro modo llamado alma, generalmente una aleacion de aluminio.
La solicitud internacional n° WO 03/046456 propone, en particular, un tubo plano de tabique de separacion, realizado a partir de un fleje en el que un extremo ha sido conformado de manera que el tabique de separacion obtenido despues del plegado del fleje presenta un perfil curvillneo, sensiblemente en forma de semiclrculo.
No obstante, a pesar de todas las ventajas que proporciona, el tubo plano conocido de la solicitud internacional n° WO 03/046456 presenta, sin embargo, el inconveniente de ofrecer una baja resistencia mecanica al hinchamiento del tubo resultante de la presion ejercida por el fluido caloportador. De hecho, su forma curvillnea en arco de clrculo confiere al tabique de separacion una cierta flexibilidad que favorece su apertura y por lo tanto el hinchamiento del tubo bajo la accion de la presion hidraulica.
La apertura del tabique de separacion tiene como consecuencia crear una asimetrla entre los dos canales de circulacion situados a cada lado del tabique, mientras que las secciones hidraulicas de los canales deben ser iguales y mantenerse cualquiera que sea la fase de funcionamiento del intercambiador termico.
Ademas, el hinchamiento del tubo a presion genera tensiones mecanicas en varias ubicaciones, en particular en los radios del tubo y en la soldadura longitudinal en la union entre las dos partes plegadas del tubo.
Finalmente, los ciclos repetidos de hinchamiento/reposo aceleran la fatiga de los materiales que constituyen el tubo.
Todos estos fenomenos consecutivos de hinchamiento del tubo plano debilitan la resistencia mecanica del intercambiador termico y conducen a la aparicion de defecto de estanqueidad.
Si un espesor interior del tubo se fija de manera que impone una seccion hidraulica dada a los canales de circulacion, las caracterlsticas dimensionales del tabique deben ser adaptadas en consecuencia.
Segun la reivindicacion principal, la invencion preve entonces que dicho tabique de separacion presente a lo largo de dicho bucle un espesor inferior al espesor del tubo.
Un objeto de la invencion es proponer un tubo para intercambiador termico que permita evitar los inconvenientes unidos al hinchamiento bajo presion del tubo descrito en la solicitud internacional antes mencionada, conservando las ventajas tal como la liberacion de las tensiones de tolerancias dimensionales de anchura del fleje y/o el recubrimiento por un material de soldadura fuerte de una sola de las dos caras del alma.
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Este objeto se alcanza, conforme a la invencion, gracias a un tubo para intercambiador termico realizado por plegado de un fleje, un extremo de dicho fleje que esta conformado de manera que constituye, despues del plegado, un tabique de separacion que presenta un perfil curvillneo, notable por que dicho perfil curvillneo es un perfil en bucle, dicho tabique de separacion que esta cerrado sobre si mismo. Esta caracterlstica se entiende por el hecho de que el borde del fleje implementado en el tabique de separacion esta intercalado en un pliegue en forma de “U”, lo que permite poner en contacto el recubrimiento con la pared interna del tubo desprovisto de recubrimiento y as! ensanchar la soldadura fuerte para lograr un alto nivel de resistencia al hinchamiento.
Asl, y se vera en detalle mas adelante, es posible, con el perfil curvillneo en bucle conferido por la invencion al tabique de separacion, efectuar una primera soldadura fuerte del tabique en la pared interna del tubo en combinacion con una segunda soldadura fuerte del extremo libre del tabique sobre el mismo. La invencion que impide de este modo toda posibilidad de apertura del tabique, la resistencia mecanica de este ultimo a un hinchamiento del tubo se encuentra considerablemente aumentada.
Se apreciara que este resultado se obtiene conservando la ventaja de no tener que recubrir con material de soldadura fuerte las dos caras del fleje. Una cara recubierta es suficiente para la implementacion de la invencion, la otra cara puede recibir un material que limite la corrosion sobre la pared interna del tubo.
Segun un modo de realizacion de la invencion, dicho perfil curvillneo en bucle comprende una primera parte de bucle y una segunda parte de bucle que se termina en el interior de la primera parte de bucle.
En este modo de realizacion particular, se preve por la invencion que dichas primera y segunda partes de bucle tengan sensiblemente la forma de arcos de clrculo en los que el espesor del fleje es constante.
Dicho tabique de separacion presenta un primer espesor inferior al espesor del tubo en la primera parte de bucle, y un segundo espesor inferior al primer espesor en la segunda parte de bucle.
La descripcion que sigue con respecto a los dibujos anexos, dados a tltulo de ejemplos no limitativos, hara comprender bien en que consiste la invencion y como puede ser realizada y formara parte, llegado el caso, de la definition de esta ultima.
La figura 1 es una vista parcial en section de un tubo para intercambiador termico segun la invencion.
La figura 2a es una vista parcial en seccion de un fleje segun una primera realizacion de la invencion.
La figura 2b es una vista parcial en seccion de un fleje segun una segunda realizacion de la invencion.
En la figura 1 se representa parcialmente en seccion un tubo plano 10 para un intercambiador termico que puede ser indiferentemente un evaporador, un condensador, un aerotermo o un radiador de vehlculo automovil.
El tubo 10 se obtiene por formation y plegado de un fleje 11 realizado en un material de base o material de alma, que es generalmente una aleacion de aluminio elegida en las series marcadas 1xxx, 3xxx, 6xxx y 7xxx y en las que la temperatura de fusion esta comprendida entre 630 y 660°C.
Antes de la formacion y plegado, el fleje 11 recibe, sobre una primera cara 111 que despues del plegado constituye la pared externa del tubo 10, una capa 21 de material de aporte o de recubrimiento, a menudo llamado “revestido”, compuesto de una aleacion de aluminio de la serie 4xxx en la que la temperatura de fusion es superior a 577°C e inferior a la temperatura de fusion del metal del alma. Esta capa 21 representa la capa de soldadura fuerte propiamente dicha que, por fusion del material de aporte en un horno, asegurara la resistencia mecanica del intercambiador termico en el cual los componentes, tubos planos e intercaladores, en particular, se ensamblan previamente. Esta capa de soldadura fuerte 21 se representa en negrita en las figuras.
En una segunda cara 112 del fleje 11, es decir la pared interna del tubo 10 despues del plegado que delimita el volumen interno del tubo, se deposita una capa 22 de un material que permite disminuir la velocidad de propagation de la corrosion a traves del metal de alma del fleje 11. Este material, en particular, a base de aluminio y de silicio, tiene una temperatura de fusion superior a la del material de soldadura fuerte, o “revestido”. Esta capa de protection 22 se representa en llnea de trazos en las figuras.
Como se puede ver en la figura 1, un extremo o borde 13 del fleje 11 se conforma a fin de realizar despues del plegado un tabique 12 de separacion del tubo 10 en dos canales 31, 32 de circulation de fluido caloportador.
El tabique 12 de separacion se cierra sobre si mismo segun un perfil curvillneo en bucle que comprende una primera parte 12a de bucle sensiblemente en forma de arco de clrculo, y una segunda parte 12b de bucle igualmente sensiblemente en forma de arco de clrculo que se termina en el interior de la primera parte 12a de bucle. Los arcos de clrculo presentan una curvatura de alrededor de 180°.
Es posible entonces soldar el tabique 12 en dos zonas, a saber, una primera zona centrada alrededor del punto A donde el tabique esta soldado sobre la pared interna 112 del tubo 10, y una segunda zona centrada alrededor del
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punto B donde el tabique esta soldado a nivel del extremo de la segunda parte 12b de bucle en la pared interna de la primera parte 12a de bucle.
Comenzando a partir de la pared externa del tubo, el tabique de separacion comprende un primer pliegue de 41 a 45° hacia el interior del tubo (sentido horario) seguido por un primer plano 42 despues de un segundo pliegue de 43 a 45° girado hacia el exterior del tubo (sentido anti horario), despues del cual se encuentra un segundo plano 44 que recibe el borde del fleje no utilizado en el tabique de separacion. Este segundo plano 44 es un elemento de la primera parte de bucle 12a girado 180° hacia el interior del tubo, seguido por un tercer plano 45 en el que la pared externa hace contacto con la pared interna del tubo. Este tercer plano 45 es comun a la primera y a la segunda parte de bucle 12a y 12b. El perfil del tabique de separacion continua por la curvatura de la segunda parte de bucle 12b girado 180° hacia el interior del tubo (sentido horario) y se termina por el borde del fleje 46 intercalado entre el segundo plano 44 y el tercer plano 45.
Se obtiene as! un tabique 12 de separacion muy rlgido capaz de resistir la presion ejercida por el fluido caloportador y por lo tanto de oponerse a todo hinchamiento del tubo 10, en particular, por apertura del perfil del tabique, como la que se produce para el tubo conocido del estado de la tecnica. La seccion hidraulica de los canales 31, 32 se mantiene y no se produce ninguna transferencia de tension sobre otros elementos del tubo.
Si la seccion hidraulica de los canales 31, 32 esta fijada, esta puede ser obtenida ajustando los espesores del tabique 12 en la primera 12a y la segunda 12b partes de bucle.
Segun una primera realizacion, el tabique 12 puede tener un espesor e2 constante a lo largo del bucle (o del borde del fleje), este espesor que es inferior al espesor e1 del tubo 10. En este caso, como lo indica la figura 2a, el fleje 11 presenta al nivel del extremo o borde 13 un salto de espesor o resalte entre los valores e1 y e2.
Segun una segunda realizacion, que es la representada en la figura 2b, el tabique 12 presenta un primer espesor e2 inferior al espesor e1 del tubo 10 en la primera parte 12a de bucle, y un segundo espesor e3 inferior al primer espesor e2 en la segunda parte 12b de bucle. En este caso, la figura 2b muestra dos saltos de espesor en el fleje 11, uno entre los valores e1 y e2, el otro entre los valores e2 y e3.
Los valores de espesores son:
0,1 mm < e1 < 0,4 mm
0,05 mm < e2 < 0,4 mm
0,05 mm < e3 < 0,4 mm
Si la seccion hidraulica de los canales 31 y 32 no esta fijada entonces e1 = e2 = e3. Si la seccion hidraulica de los canales 31 y 32 esta fijada o impuesta, entonces se ajustan los espesores como sigue:
• primera realizacion: e3 = e2 < e1
• segunda realizacion: e3 < e2 < e1.

Claims (9)

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    REIVINDICACIONES
    1. Un tubo (10) para intercambiador termico realizado por plegado de un fleje (11), un extremo (13) del citado fleje que esta conformado a fin de constituir, despues del plegado, un tabique (12) de separacion que presenta un perfil curvillneo, dicho perfil curvillneo es un perfil en bucle, dicho tabique (12) de separacion que esta cerrado sobre si mismo, caracterizado por que dicho tabique (12) de separacion presenta a lo largo de dicho bucle un espesor (e2) inferior al espesor (e1) del tubo (10).
  2. 2. Un tubo segun la reivindicacion 1, en el que dicho perfil curvillneo en bucle comprende una primera parte (12a) de bucle y una segunda parte (12b) de bucle que se termina en el interior de la primera parte (12a) de bucle.
  3. 3. Un tubo segun la reivindicacion 2, en el que dicha primera (12a) y segunda (12b) partes de bucle tienen sensiblemente la forma de arcos de clrculo.
  4. 4. Un tubo segun la reivindicacion 3, en el que dicha segunda parte (12b) de bucle esta soldada contra una pared interna del tubo.
  5. 5. Un tubo segun la reivindicacion 4, en el que dicha segunda parte (12b) de bucle esta soldada en un segundo plano (44) que delimita el comienzo de la primera parte (12a) de bucle.
  6. 6. Un tubo segun una cualquiera de las reivindicaciones 2 a 5, en el que dicha primera parte (12a) de bucle esta compuesta de un segundo plano (44) seguido por una curvatura de 180° que continua con un tercer plano (45) en comun con dicha segunda parte (12b) de bucle, este tercer plano (45) continua con una curvatura de 180° que termina con un cuarto plano (46) intercalado entre el segundo plano (44) y el tercer plano (45).
  7. 7. Un tubo segun una de las reivindicaciones 2 a 6, en el que dicho tabique (12) de separacion presenta un primer espesor (e2) inferior al espesor (e1) del tubo (10) en la primera parte (12a) de bucle, y un segundo espesor (e3) inferior al primer espesor (e2) en la segunda parte (12b) de bucle.
  8. 8. Un tubo segun una cualquiera de las reivindicaciones precedentes, en el que una primera cara (111) del tubo esta cubierta con una capa de soldadura (21) mientras que una segunda cara (112) del tubo esta cubierta con una capa de proteccion (22) contra la corrosion, dicha segunda cara (112) que delimita el volumen interno de dicho tubo.
  9. 9. Un intercambiador termico capaz de intercambiar energla termica entre un primer medio y un fluido que circula en el interior de un tubo conforme a una cualquiera de las reivindicaciones precedentes.
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