PROCEDIMIENTO DE FABRICACIÓN DE UN TUBO PARA LA CONDUCCIÓN DE UN FLUIDO DE UN INTERCAMBIADOR DE CALOR, Y TUBO OBTENIDO MEDIANTE DICHO PROCEDIMIENTO.

Procedimiento de fabricación de un tubo para la conducción de un fluido de un intercambiador de calor,

y tubo obtenido mediante dicho procedimiento.El procedimiento de fabricación consiste en:a) Cortar una lámina metálica (2) procedente de una bobina, a una longitud coincidente con la longitud (L) del tubo (1), siendo la anchura de la bobina coincidente con la anchura (A) del desarrollo del tubo (1);b) Conformar los radios (3) correspondientes a las paredes redondeadas de menor anchura, mediante un proceso de estampación;c) Realizar el doblado de la lámina (2) sin llegar a cerrar sus bordes libres (4);d) Colocar un material metálico de relleno en las caras internas del tubo (1);e) Colocar unos medios perturbadoras (5) en el interior del tubo (1);f) Cerrar al tubo (1) por sus bordes libres (4); yg) Proceder a soldar al tubo (1).Se obtiene un procedimiento da fabricación sencillo y con un coste menor

Tipo: Patente de Invención. Resumen de patente/invención. Número de Solicitud: P200802960.

Solicitante: VALEO TERMICO, S.A..

Nacionalidad solicitante: España.

Provincia: ZARAGOZA.

Inventor/es: JIMENEZ PALACIOS,JESUS, LOPEZ LAZARO,FRANCISCO.

Fecha de Solicitud: 21 de Octubre de 2008.

Fecha de Publicación: .

Fecha de Concesión: 11 de Octubre de 2011.

Clasificación Internacional de Patentes:

  • B21C37/15B
  • F28D1/03L
  • F28F1/40 SECCION F — MECANICA; ILUMINACION; CALEFACCION; ARMAMENTO; VOLADURA.F28 INTERCAMBIO DE CALOR EN GENERAL.F28F PARTES CONSTITUTIVAS DE APLICACION GENERAL DE LOS APARATOS INTERCAMBIADORES O DE TRANSFERENCIA DE CALOR (materiales de transferencia de calor, de intercambio de calor o de almacenamiento de calor C09K 5/00; purgadores de agua o aire, ventilación F16). › F28F 1/00 Elementos tubulares; Conjuntos de elementos tubulares (especialmente adaptados para el movimiento F28F 5/00). › estando los medios solamente en el interior del elemento tubular.
  • F28F3/02D

Clasificación PCT:

  • B21C37/15 SECCION B — TECNICAS INDUSTRIALES DIVERSAS; TRANSPORTES.B21 TRABAJO MECANICO DE LOS METALES SIN ARRANQUE SUSTANCIAL DE MATERIAL; CORTE DEL METAL POR PUNZONADO.B21C FABRICACION DE CHAPAS, ALAMBRES, BARRAS, TUBOS, PERFILES METALICO O PRODUCTOS ANALOGOS SEMIACABADOS POR PROCEDIMIENTOS DISTINTOS AL LAMINADO; OPERACIONES AUXILIARES RELACIONADAS CON EL TRABAJO DE METALES SIN ARRANQUE SUSTANCIAL DE MATERIA.B21C 37/00 Fabricación de chapas, barras, alambres, tubos, perfiles metálicos,   o de productos análogos semiacabados, no prevista en otro lugar (por laminado B21B; por trabajo mecánico o tratamiento de chapas, perfiles, tubos o hilos metálicos semiacabados B21D, B21F; por moldeo B22; con ayuda de máquinas-herramientas que trabajan por levantamiento de materia B23; por soldadura, p. ej. chapeado, B23K; por amolado o pulido B24; por galvanoplastia C25D 1/00 ); Fabricación de tubos de forma particular. › Fabricación de tubos de formas especiales; Fabricación de guarniciones para tubos.
  • B23K1/00 B […] › B23 MAQUINAS-HERRAMIENTAS; TRABAJO DE METALES NO PREVISTO EN OTRO LUGAR.B23K SOLDADURA SIN FUSION O DESOLDEO; SOLDADURA; REVESTIMIENTO O CHAPADO POR SOLDADURA O SOLDADURA SIN FUSION; CORTE POR CALENTAMIENTO LOCALIZADO, p. ej. CORTE CON SOPLETE; TRABAJO POR RAYOS LASER (fabricación de productos revestidos de metal por extrusión de metales B21C 23/22; realización de guarniciones o recubrimientos por moldeo B22D 19/08; moldeo por inmersión B22D 23/04; fabricación de capas compuestas por sinterización de polvos metálicos B22F 7/00; disposiciones sobre las máquinas para copiar o controlar B23Q; recubrimiento de metales o recubrimiento de materiales con metales, no previsto en otro lugar C23C; quemadores F23D). › Soldadura sin fusión, p. ej. brazing, o desoldeo (B23K 3/00 tiene prioridad; caracterizadas únicamente por el uso de materiales o de un medio ambiente particular B23K 35/00; en la fabricación de circuitos impresos H05K 3/34).
  • F28D1/03 F28 […] › F28D INTERCAMBIADORES DE CALOR, NO PREVISTOS EN NINGUNA OTRA SUBCLASE, EN LOS QUE LOS MEDIOS QUE INTERCAMBIAN CALOR NO ENTRAN EN CONTACTO DIRECTO (materiales de transferencia de calor, de intercambio de calor o de almacenamiento de calor C09K 5/00; calentadores de fluidos que tienen medios para producir y transferir calor F24H; hornos F27; partes constitutivas de los aparatos intercambiadores de calor de aplicación general F28F ); APARATOS O PLANTAS DE ACUMULACION DE CALOR EN GENERAL. › F28D 1/00 Aparatos cambiadores de calor que tienen conjuntos fijos de canalizaciones solamente para uno de los medios intercambiadores de calor, estando cada uno de los medios en contacto con un lado de la pared de la canalización, y siendo el otro medio intercambiador de calor una gran masa de fluido, p. ej. radiadores domésticos o de motores de automóviles (F28D 5/00 tiene prioridad). › con las canalizaciones en forma de placas o de láminas.
  • F28F1/40 F28F 1/00 […] › estando los medios solamente en el interior del elemento tubular.

Fragmento de la descripción:

Procedimiento de fabricación de un tubo para la conducción de un fluido de un intercambiador de calor, y tubo obtenido mediante dicho procedimiento.

La presente invención se refiere a un procedimiento de fabricación de un tubo para la conducción de un fluido de un intercambiador de calor. La invención también se refiere al tubo obtenido mediante dicho procedimiento.

La invención se aplica especialmente en intercambiadores de recirculación de gases de escape de un motor (EGRC), y también en intercambiadores de generador termoeléctrico (TEG).

Antecedentes de la invención

En algunos intercambiadores de calor para el enfriamiento de gases, por ejemplo los utilizados en sistemas de recirculación de los gases de escape hacia la admisión de un motor de explosión (sistemas denominados "Exhaust Gas Recirculation" o EGR), los gases circulan por un haz de tubos paralelos alojados en una carcasa, y durante esta circulación son enfriados por intercambio térmico con un fluido de refrigeración que se hace circular en el interior de la carcasa, exteriormente a los tubos de paso de los gases.

Son conocidos tubos de gas de sección rectangular apropiados para ser encajados de manera optimizada dentro de la carcasa de un intercambiador de sección rectangular.

Para mejorar el intercambio de calor, los tubos pueden incluir corrugaciones y/o medios perturbadores del gas, tales como aletas, dispuestos en el interior del tubo.

El fenómeno del ensuciamiento es conocido al depender considerablemente de la distribución de flujo de gas. La distribución del flujo de gas dentro del intercambiador de calor depende de la distribución de la caída de presión del gas a su través. Las trayectorias del flujo de gas con más elevada caída de presión presentan un menor valor de flujo para estas trayectorias. El caso extremo de este efecto puede causar estancamiento y áreas de circulación cercanas a cero. Las áreas con menores valores de velocidad de flujo de gas presentan un significante incremento en la deposición de la capa de suciedad. La influencia de este efecto conduce a configuraciones de intercambiadores en que la distribución del flujo de gas dentro de los tubos debe ser mejorada.

La patente JP2004263616 describe un intercambiador de calor con un haz de tubos planos de sección rectangular. Cada tubo está fabricado a partir de dos láminas unidas por sus bordes laterales, e incluye en su interior medios perturbadores unidos a la superficie interior de una de las láminas. Dichos medios perturbadores incluyen una pluralidad de aletas de sección transversal corrugada. Esta configuración mejora la distribución del flujo de gas, evitando que el hollín se adhiera en el interior del tubo.

La patente JP2002327996 describe un intercambiador de calor con un haz de tubos planos de sección rectangular. Cada tubo también está fabricado por dos láminas unidas por sus bordes laterales, y está provisto en su interior de una pluralidad de protuberancias destinadas a garantizar la correcta posición de unos medios perturbadores. Dichos medios perturbadores incluyen una serie de aletas dispuestas de modo que permiten mejorar la distribución del flujo de gas.

La patente JP2002295992 describe un intercambiador de calor con un haz de tubos circulares. Cada tubo está provisto de unos medios perturbadores colocados en su interior una vez el tubo ha sido soldado. Dichos medios perturbadores incluyen una aleta dispuestas diametralmente, mejorando la distribución del flujo de gas.

No obstante, dichos procedimientos de fabricación presentan el inconveniente de que los medios perturbadores no suelen mantener un buen contacto con el interior del tubo, y en consecuencia, la resistencia mecánica del tubo así como su rendimiento térmico se ven disminuidos.

Descripción de la invención

El objetivo del procedimiento de fabricación de un tubo para la conducción de un fluido de un intercambiador de calor de la presente invención es solventar los inconvenientes que presentan los procedimientos conocidos en la técnica, proporcionando un procedimiento de fabricación sencillo y con un coste menor.

El procedimiento de fabricación de un tubo para la conducción de un fluido de un intercambiador de calor, objeto de la presente invención, siendo dicho tubo del tipo que presenta una sección transversal sensiblemente rectangular, formado por dos paredes opuestas de mayor anchura y dos paredes redondeadas de menor anchura, se caracteriza por el hecho de que consiste en realizar las siguientes etapas:

a)Cortar una lámina metálica procedente de una bobina, a una longitud coincidente con la longitud del tubo, siendo la anchura de la bobina coincidente con la anchura del desarrollo del tubo; b)Conformar los radios correspondientes a las paredes redondeadas de menor anchura, mediante un proceso de estampación; c)Realizar el doblado de la lámina sin llegar a cerrar sus bordes libres; d)Colocar un material metálico de relleno en las caras internas del tubo; e)Colocar unos medios perturbadores en el interior del tubo; f)Cerrar el tubo por sus bordes libres; y g)Proceder a soldar el tubo.

El procedimiento de fabricación de la presente invención permite producir de manera sencilla y eficaz un tubo con un elevado rendimiento térmico.

Los bordes libres del tubo pueden ser soldados en horno o mediante soldadura láser o TIG dependiendo del espesor del material a soldar y la geometría de la unión.

De acuerdo con una realización de la invención, la etapa g) de soldadura se lleva a cabo soldando en horno los bordes libres del tubo, así como los medios perturbadores a las caras internas del tubo, a la vez que el resto de uniones del intercambiador.

De acuerdo con otra realización de la invención, la etapa g) de soldadura se lleva a cabo soldando mediante soldadura láser o TIG los bordes libres del tubo, y mediante soldadura en horno dichos medios perturbadores a las caras internas del tubo, a la vez que el resto de uniones del intercambiador.

Las principales ventajas que se obtienen mediante el procedimiento de la invención son:

- Una reducción de los costes de producción debido a que el proceso es continuo, y en consecuencia, las cadencias obtenidas son más elevadas.

- Un proceso de soldadura en horno sencillo, gracias a que el tubo al ser plano permite obtener un proceso de soldadura en horno más preciso.

- Posibilidad de colocar el relleno metálico dentro del tubo para llevar a cabo la soldadura en horno antes de la colocación de los medios perturbadores. Esto solo se puede realizar si el tubo se fabrica según el procedimiento de la invención, garantizándose unas tolerancias pequeñas y un mejor contacto entre las paredes internas del tubo, el relleno metálico y los medios perturbadores. Asimismo es muy importante soldar en horno los medios perturbadores al tubo en una última etapa del procedimiento con el fin de garantizar el rendimiento térmico y la resistencia a la fatiga del tubo.

- Una muy buena geometría para soldar en horno el tubo con un reborde de conexión. Debido a que se han realizado radios en la superficie externa del tubo, y que por tanto no existen discontinuidades, tales como extremos solapados, se consigue un buen proceso de soldadura en horno, mucho mejor que con otras geometrías.

Preferentemente, antes de la etapa g) de soldadura en horno se procede a ensamblar los extremos finales de los tubos a una placa de soporte.

Preferiblemente, el material metálico de relleno es una lámina de níquel. Más particularmente, dicha lámina de níquel es de BNi2.

Preferentemente, el tubo es de acero inoxidable.

Preferiblemente, la etapa c) de doblado de la lámina metálica se efectúa por la mitad según una línea central longitudinal.

Opcionalmente, antes de la etapa c) de doblado se conforman unas depresiones o protuberancias estampadas en las paredes opuestas de mayor anchura, a suficiente distancia desde los radios para evitar problemas de flexión o deformación.

También opcionalmente, antes de la etapa c) de doblado se conforman unos nervios internos de refuerzo para evitar su deformación.

De acuerdo con otro aspecto, la invención también se refiere a un tubo para la conducción de un fluido de un intercambiador de calor, del tipo obtenido mediante el procedimiento de fabricación definido anteriormente.

Breve descripción de los dibujos

Con el fin de facilitar...

 


Reivindicaciones:

1. Procedimiento para la fabricación de un tubo (1) para la conducción de un fluido de un intercambiador de calor, siendo dicho tubo (1) del tipo que presenta una sección transversal sensiblemente rectangular, formado por dos paredes opuestas de mayor anchura y dos paredes redondeadas de menor anchura, caracterizado por el hecho de que consiste en realizar las siguientes etapas:

a)Cortar una lámina metálica (2) procedente de una bobina, a una longitud coincidente con la longitud (L) del tubo (1), siendo la anchura de la bobina coincidente con la anchura (A) del desarrollo del tubo (1); b)Conformar los radios (3) correspondientes a las paredes redondeadas de menor anchura, mediante un proceso de estampación; c)Realizar el doblado de la lámina (2) sin llegar a cerrar sus bordes libres (4); d)Colocar un material metálico de relleno en las caras internas del tubo (1); e)Colocar unos medios perturbadores (5) en el interior del tubo (1); f)Cerrar el tubo (1) por sus bordes libres (4); y g)Proceder a soldar el tubo (1).

2. Procedimiento, según la reivindicación 1, caracterizado por el hecho de que la etapa g) de soldadura se lleva a cabo soldando en horno los bordes libres (4) del tubo (1), así como los medios perturbadores (5) a las caras internas del tubo (1), a la vez que el resto de uniones del intercambiador.

3. Procedimiento, según la reivindicación 1, caracterizado por el hecho de que la etapa g) de soldadura se lleva a cabo soldando mediante soldadura láser o TIG los bordes libres (4) del tubo (1), y mediante soldadura en horno dichos medios perturbadores (5) a las caras internas del tubo (1), a la vez que el resto de uniones del intercambiador.

4. Procedimiento, según la reivindicación 1, caracterizado por el hecho de que antes de la etapa g) de soldadura en horno se procede a ensamblar los extremos finales de los tubos (1) a una placa de soporte.

5. Procedimiento, según la reivindicación 1, caracterizado por el hecho de que el material metálico de relleno es una lámina de níquel.

6. Procedimiento, según la reivindicación 5, caracterizado por el hecho de que dicha lámina de níquel es de BNi2.

7. Procedimiento, según la reivindicación 1, caracterizado por el hecho de que el tubo (1) es de acero inoxidable.

8. Procedimiento, según la reivindicación 1, caracterizado por el hecho de que la etapa c) de doblado de la lámina metálica (2) se efectúa por la mitad según una línea central longitudinal.

9. Procedimiento, según la reivindicación 1, caracterizado por el hecho de que antes de la etapa c) de doblado se conforman unas depresiones o protuberancias estampadas en las paredes opuestas de mayor anchura, a suficiente distancia desde los radios (3) para evitar problemas de flexión o deformación.

10. Procedimiento, según la reivindicación 1, caracterizado por el hecho de que antes de la etapa c) de doblado se conforman unos nervios internos de refuerzo para evitar su deformación.

11. Tubo (1) para la conducción de un fluido de un intercambiador de calor, del tipo obtenido mediante el procedimiento de fabricación según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 10.


 

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