Un intercambiador térmico con tubos (111) a través de los cuales fluye fluido,

y aletas (112) para fomentar el intercambio de calor entre un fluido que fluye a través de dichos tubos (111) y aire que pasa entre dichos tubos (111), en el que dichos tubos (111) y dichas aletas (112) se unen entre sí mecánicamente deformando plásticamente dichos tubos (111) con objeto de incrementar las áreas en sección transversal de dichos tubos (111), en un estado en el que dichos tubos están insertados a través de orificios de inserción (112a) dispuestos en dichas aletas (112), en el que dichos tubos (111) son tubos soldados, fabricados doblando material de placa para formar tubos (111), y a continuación uniendo las juntas por soldadura, en el que las soldaduras (111a) de dichos tubos (111) están dispuestas en zonas que están descentradas respecto de partes curvas formadas en los extremos, en la dirección longitudinal en la sección transversal del tubo, de dichos tubos (111), en donde se disponen depresiones (112d) que están hundidas en la dirección de relleno de dichas soldaduras (111a), en zonas de bordes de dichos orificios de inserción (112a) que corresponden a dichas soldaduras (111a), y en donde las depresiones (112d) están formadas en partes de desbarbado (112c) de los orificios de inserción (112a) dispuestos en dichas aletas (112), y tienen forma de pirámide triangular o de bóveda

ANTECEDENTES DE LA INVENCIÓN

1. Campo de la Invención

La presente invención se refiere a un intercambiador térmico y a un método para su fabricación, en el que se unen entre sí mecánicamente tubos y aletas, deformando plásticamente los tubos para incrementar las áreas en sección transversal de los tubos (en adelante, esta operación se denomina "ampliación de los tubos").

2. Descripción de la Técnica Relacionada

En un intercambiador térmico en el que se unen entre sí tubos y aletas mecánicamente, como los tubos son deformados plásticamente para incrementar las áreas en sección transversal de los tubos mediante la ampliación de los tubos, el material de los tubos debe tener una tasa de alargamiento relativamente grande y, al mismo tiempo, debe ser resistente al alargamiento. Por lo tanto, convencionalmente (por ejemplo, en la solicitud de patente japonesa no examinada número 2000-74589), a modo de tubos para la ampliación de los tubos se adoptan tubos sin soldadura, que no tienen soldaduras y que están fabricados por procesos de estirado o de extrusión.

En este caso, debe observarse que los tubos sin soldadura tienen un coste de fabricación superior a los tubos soldados (tubos fabricados flexionando de manera tubular material en placas, y a continuación uniendo las juntas por soldadura), puesto que los tubos sin soldadura requieren más horas-hombre (tienen un coste de fabricación superior) que los tubos soldados.

Por lo tanto, los inventores de la presente invención han estudiado adoptar los tubos soldados en lugar de los tubos sin soldadura en el intercambiador térmico, en el cual los tubos y las placas aleta se unen entre sí mecánicamente, pero, puesto que las soldaduras en los tubos soldados se reblandecen debido al calor en el momento de la soldadura, en comparación con el material del tubo (en otras zonas diferentes a la soldadura) y tienen un límite de elasticidad (resistencia mecánica) menor, es difícil sustituir simplemente los tubos sin soldadura con los tubos soldados.

El documento US-A-4 558 695 da a conocer un intercambiador térmico con tubos a través de los cuales fluye fluido, y aletas para fomentar el intercambio de calor entre un fluido que fluye a través de dichos tubos y aire que pasa entre dichos tubos. Los tubos son tubos planos, fabricados uniendo las juntas por soldadura. Las soldaduras de dichos tubos se proporcionan en las partes lisas de los tubos.

RESUMEN DE LA INVENCIÓN

A la vista del problema anterior, es un objetivo de la presente invención unir entre sí tubos y aletas mecánicamente, mediante la ampliación de los tubos en el caso de utilizar tubos soldados.

Este objetivo se consigue mediante la materia objeto de las reivindicaciones 1 y 4.

De acuerdo con este objetivo, puesto que se proporcionan las soldaduras (111a) en las zonas que están descentradas respecto de las partes curvas (111b) donde es probable que se produzca concentración de tensiones, puede impedirse la generación de excesos de tensión en las soldaduras (a) en el momento de la ampliación de los tubos.

Por lo tanto, incluso si las soldaduras (111a) se reblandecen y se reduce el límite de elasticidad (resistencia mecánica) en el momento de la soldadura, puesto que puede impedirse que las tensiones que se producen en las soldaduras (111a) en el momento de la ampliación de los tubos excedan el límite de elasticidad (tensión permisible) de la soldadura (111a), pueden adoptarse los tubos soldados en el intercambiador térmico, en los cuales los tubos

(111) y las aletas (112) están unidos mecánicamente entre sí. Como resultado, puede reducirse el costo de fabricación de los tubos (111) en comparación con el caso en el que, como tubos (111), se adoptan los tubos sin soldadura.

De acuerdo con este aspecto de la presente invención, se proporcionan depresiones (112d) que están hundidas en la dirección de relleno de las soldaduras (111a), en zonas de los bordes de los orificios de inserción (112a) que corresponden a las soldaduras (111a).

En este aspecto, puesto que las depresiones (112d) actúan como medios de alivio para atenuar la interferencia entre el relleno en los orificios de inserción (112a), se reducen las separaciones creadas entre los tubos (111) y las aletas

(112) en la proximidad del relleno, en comparación con el caso en el que no se disponen las depresiones (112d). Por lo tanto, puesto que puede impedirse que se reduzcan las zonas de contacto (y por lo tanto, la conducción

térmica) entre los tubos (111) y las aletas (112), puede impedirse asimismo que se reduzca la capacidad de intercambio de calor. De acuerdo con una realización preferida de la presente invención, las soldaduras (111a) se proporcionan en las

zonas que corresponden sustancialmente a una posición central en la dirección longitudinal.

Por lo tanto, puesto que puede reducirse de manera fiable la tensión que se produce en las soldaduras (111a), puede mejorarse más la fiabilidad de los tubos (111). En este caso, debe observarse que la aplicación de la presente invención no se limita a tubos planos, sino que

puede aplicarse asimismo a tubos de otras formas tales como tubos circulares y así sucesivamente.

Tal como se muestra en la figura 17 descrita a continuación, los tubos (111) y las aletas (112) pueden unirse mecánicamente sin reducir significativamente la capacidad de disipación de calor. En este caso, debe observarse que los números de referencia entre paréntesis unidos a cada medio descrito

anteriormente, se muestran de manera ejemplar para indicar una relación con medios específicos en las

realizaciones descritas a continuación. En lo que sigue, la presente invención se comprenderá de manera más completa a partir de la siguiente descripción de la realización preferida de la misma, tomada junto con los dibujos anexos.

BREVE DESCRIPCIÓN DE LOS DIBUJOS

La figura 1 es una vista frontal de un intercambiador térmico de acuerdo con una realización de la presente invención; la figura 2 es una vista en sección transversal de un tubo soldado; la figura 3 es una vista frontal que muestra la relación de unión entre los tubos y una aleta; la figura 4 es una vista en sección transversal, tomada en la línea IV-IV de la figura 1; la figura 5 es una vista en sección transversal tomada en la línea V-V de la figura 4; la figura 6A es una vista frontal de una plantilla de guía de alargamiento del tubo, de acuerdo con una

realización de la presente invención, y la figura 6B es una vista desde la fecha A de la figura 6A;

la figura 7A es una vista en sección transversal que muestra un estado en el que la plantilla de guía de la ampliación de los tubos está insertada en el tubo; la figura 7B es una vista aumentada de una rendija; la figura 8A es un gráfico que muestra la tensión generada en el momento de la ampliación del tubo, y la

figura 8B es un dibujo explicativo que muestra las posiciones en donde se genera la tensión;

la figura 9A es una vista en sección transversal de un tubo unido a la aleta de acuerdo con la presente invención, y la figura 9B es una vista ampliada de la parte A de la figura 9A; la figura 10A es una vista tomada desde la fecha A de la figura 9B, y la figura 10B es una vista en sección

transversal tomada en la línea X-X de la figura 9B;

la figura 11A es una vista en sección transversal de un tubo de acuerdo con un ejemplo comparativo, y la figura 11B es una vista aumentada de la parte A de la figura 11A; la figura 12A es una vista tomada desde la fecha A de la figura 11B, y la figura 12B es una vista en sección

transversal tomada en la línea XII-XII de la figura 11B; la figura 13A es una vista frontal de un calibre de guía de ampliación del tubo, de acuerdo con una realización de la presente invención, y la figura 13B es una vista tomada desde la flecha A de la figura 13A;

la figura 14 es una vista frontal que muestra la relación de unión entre los tubos y una aleta;

la figura 15 es una vista frontal que muestra la relación de unión entre los tubos y la aleta, de acuerdo con la presente invención;

la figura 16 es una vista en sección transversal de un calibre de guía de ampliación del tubo, de acuerdo con otra realización de la presente invención; y... [Seguir leyendo]

1. Un intercambiador térmico con tubos (111) a través de los cuales fluye fluido, y aletas (112) para fomentar el intercambio de calor entre un fluido que fluye a través de dichos tubos (111) y aire que pasa entre dichos tubos (111), en el que dichos tubos (111) y dichas aletas (112) se unen entre sí mecánicamente deformando plásticamente dichos tubos (111) con objeto de incrementar las áreas en sección transversal de dichos tubos (111), en un estado en el que dichos tubos están insertados a través de orificios de inserción (112a) dispuestos en dichas aletas (112),

en el que dichos tubos (111) son tubos soldados, fabricados doblando material de placa para formar tubos (111), y a continuación uniendo las juntas por soldadura, en el que

las soldaduras (111a) de dichos tubos (111) están dispuestas en zonas que están descentradas respecto de partes curvas formadas en los extremos, en la dirección longitudinal en la sección transversal del tubo, de dichos tubos (111), en donde se disponen depresiones (112d) que están hundidas en la dirección de relleno de dichas soldaduras (111a), en zonas de bordes de dichos orificios de inserción (112a) que corresponden a dichas soldaduras (111a), y en donde las depresiones (112d) están formadas en partes de desbarbado (112c) de los orificios de inserción (112a) dispuestos en dichas aletas (112), y tienen forma de pirámide triangular o de bóveda.

2. Un intercambiador térmico según la reivindicación 1, en el que dichas soldaduras (111a) están dispuestas en zonas que corresponden sustancialmente a una posición central en la dirección longitudinal, en la sección transversal del tubo, de dicho tubo (111).

3. Un intercambiador térmico según la reivindicación 1 o 2, en el que los tubos (111) son planos.

4. Un método de fabricación de un intercambiador térmico que comprende tubos soldados (111) y aletas (112) unidos entre sí, acorde con cualquiera de las reivindicaciones 1 a 3, comprendiendo el método las etapas de:

insertar guías de calibre (200) de ampliación de los tubos, para ampliar dichos tubos (111) en un estado en el que dichos tubos (111) son insertados a través de los orificios de inserción (112a) dispuestos en dichas aletas (112), de manera que se sitúan rendijas (210) dispuestas en las guías de calibre (200), en zonas que corresponden al relleno de dichas soldaduras (111a), en donde dichas rendijas (210) están dispuestas para evitar la interferencia con el relleno de dichas soldaduras (111a), y donde la anchura (D) de rendija, de dichas rendijas (210), es mayor que la anchura (d) de relleno, de dichas soldaduras (111a), y la proporción (D/A) de dicha anchura (D) de rendija frente a una dimensión (A) de las zonas que son paralelas a dicha anchura (D) de rendija entre las dimensiones exteriores, es de 0,32 o menor; y

unir dichos tubos (111) y dichas aletas (112) entre sí mecánicamente, deformando plásticamente dichos tubos mediante la utilización de dichos calibres de guía (200) de ampliación de los tubos.

5. Método según la reivindicación 4, en el que los tubos (111) son ampliados utilizando las guías de calibre (200) de ampliación de los tubos, cuyas rendijas (210) están formadas en una posición que está descentrada respecto de las partes curvas que están formadas en ambos extremos en la dirección longitudinal de la sección transversal del tubo.