ES2988037T3 - Procedimiento y herramienta de conformación en caliente para producir una placa intercambiadora de calor - Google Patents
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Abstract
La invención se refiere a un procedimiento y a una herramienta de conformación en caliente 11 para fabricar una placa de intercambiador de calor 3. La herramienta de conformación en caliente 11 presenta una herramienta inferior calentable 12 y una herramienta superior calentable 13. La herramienta inferior 12 y la herramienta superior 13 presentan elementos distanciadores 19, 20 dispuestos de forma flexible en ellas. En la herramienta de conformación en caliente 11 se coloca una pila de placas 2 formada a partir de dos elementos de placa 1, posicionándose la pila de placas 2 sobre los elementos distanciadores 19 en la herramienta inferior 12. Cuando la herramienta de conformación en caliente 11 está cerrada, la herramienta inferior 12 y la herramienta superior 13 se desplazan una con respecto a la otra. Los elementos espaciadores 20 de la herramienta superior 13 entran en contacto con la pila de placas 2. A medida que continúa el movimiento de cierre, los elementos espaciadores 19, 20 se mueven hacia la herramienta inferior 12 o la herramienta superior 13 y la pila de placas 2 se sujeta entre la herramienta inferior 12 y la herramienta superior 13. A continuación, la pila de placas 2 se calienta mediante la herramienta inferior 12 y la herramienta superior 13 y se somete a presión interna un espacio intermedio entre los elementos de placa 1 mediante la introducción de un medio activo. Esto forma un canal 5 mediante la formación de presión interna. Cuando se forma el canal, se ventila la cavidad del canal 18 de la herramienta de conformado en caliente 11. El material de soldadura aplicado entre los elementos de placa 1 se funde y los elementos de placa 1 se unen mediante soldadura. Cuando se abre la herramienta de conformado en caliente 11, la herramienta inferior 12 y la herramienta superior 13 se separan. Al mismo tiempo, los elementos espaciadores 19, 20 se desplazan desde la herramienta inferior 12 y la herramienta superior 13 y sujetan entre ellos la pila de placas unidas 2. Esta puede enfriarse y retirarse de la herramienta de conformado en caliente 11 después de que se haya abierto por completo. (Traducción automática con Google Translate, sin valor legal)
Description
DESCRIPCIÓN
Procedimiento y herramienta de conformación en caliente para producir una placa intercambiadora de calor
La invención se refiere a un procedimiento y una herramienta de conformación en caliente para producir una placa intercambiadora de calor.
Una placa intercambiadora de calor del tipo en cuestión es en particular una placa refrigeradora para la refrigeración de baterías.
En los vehículos eléctricos, ya sean vehículos de propulsión puramente eléctrica, vehículos híbridos o vehículos híbridos enchufables, se utilizan baterías recargables que tienen un gran número de acumuladores eléctricos conectados en serie y/o en paralelo. En este contexto, los acumuladores eléctricos pueden estar combinados para formar módulos de batería a partir de los cuales se construye la batería.
Las baterías son sensibles a diferentes distribuciones de temperatura, lo que puede provocar sobrecalentamiento y envejecimiento prematuro. Para mantener las baterías en un intervalo de temperatura óptimo se utilizan dispositivos de refrigeración. Su objetivo consiste en garantizar que el calor residual innecesario generado durante el funcionamiento de las baterías se elimine de las mismas y que la batería se mantenga en un nivel de temperatura uniforme.
Para refrigerar baterías o módulos de baterías se utilizan placas intercambiadoras de calor, que contactan directa o indirectamente con las baterías. Un fluido refrigerante fluye a través de las placas intercambiadoras de calor. Las placas intercambiadoras de calor suelen constar de dos elementos de placas que, cuando se ensamblan y unen, delimitan uno o más canales intermedios. Las placas intercambiadoras de calor suelen estar hechas de chapas metálicas ligeras, especialmente de chapas de aluminio. Dependiendo del diseño o rendimiento, para la refrigeración también se instalan disposiciones de placas intercambiadoras de calor por encima y por debajo de las baterías.
Un dispositivo de refrigeración para una batería de vehículo con una placa intercambiadora de calor o una placa de refrigeración forma parte del estado actual de la técnica a través del documento EP 2828922 B1.
Por el documento DE 102015 216 719 A1 se conoce una placa de refrigeración. En la placa de refrigeración están dispuestos un canal de refrigeración y una entrada y una salida que comunican con el mismo. En la zona de la entrada y la salida está prevista en cada caso una pieza de conexión que está sujeta entre la parte superior y la parte inferior de la placa de refrigeración.
En el documento DE 102014217728 A1 se describe una placa de refrigeración para la refrigeración de la batería con una placa estructural y una placa de cubierta.
El documento EP 3771 878 A2 describe un procedimiento para producir una placa intercambiadora de calor o un intercambiador de calor de placas. Para ello se proporciona una pila de placas que está formada por al menos dos elementos de placa de un material metálico con un material de soldadura dispuesto entre los elementos de placa. Luego, la pila de placas se calienta hasta una primera temperatura y después se coloca en una herramienta de conformación cuyas superficies de conformación presentan cavidades para las estructuras de canal previstas. Las estructuras de canal se forman en al menos un elemento de placa mediante conformación técnica por presión interna local. A continuación, la pila de placas se calienta hasta una segunda temperatura y los elementos de placa de la pila de placas se unen a las superficies en contacto mediante soldadura.
La invención, basándose en el estado actual de la técnica, tiene el objetivo de mejorar y hacer más eficiente un procedimiento para producir una placa intercambiadora de calor, y de indicar una herramienta de conformación en caliente técnicamente mejorada para la producción de una placa intercambiadora de calor.
La solución a la parte de procedimiento del objetivo consiste en un procedimiento según la reivindicación 1.
Una herramienta de conformación en caliente para producir una placa intercambiadora de calor es el objeto de la reivindicación 15.
Otros desarrollos y perfeccionamientos ventajosos son el objeto de las reivindicaciones dependientes.
Un procedimiento para producir una placa intercambiadora de calor, en particular una placa refrigeradora, presenta las siguientes etapas:
- proporcionar una pila de placas formada por al menos dos elementos de placa de un material metálico con un material de soldadura dispuesto entre los elementos de placa;
- transferir la pila de placas a una herramienta de conformación en caliente calentada, que presenta una herramienta inferior y una herramienta superior y superficies de contacto con al menos una cavidad de canal; - colocar la pila de placas en la herramienta de conformación en caliente, posicionándose la pila de placas sobre elementos distanciadores que están dispuestos de forma flexible en la herramienta inferior y que sobresalen con respecto a la superficie de contacto de la herramienta inferior;
- cerrar la herramienta de conformación en caliente, desplazándose la herramienta inferior y la herramienta superior entre sí;
- continuar el movimiento de cierre y sujetar la pila de placas entre la herramienta inferior y la herramienta superior, desplazándose los elementos distanciadores de la herramienta inferior hacia el interior de la herramienta inferior y entrando la pila de placas en contacto superficial entre la herramienta inferior y la herramienta superior;
- calentar la pila de placas y
- aplicar presión interna a un espacio intermedio entre los elementos de placa de la pila de placas introduciendo un medio activo y formando un canal mediante conformación técnica por presión interna de al menos una zona de elemento de placa en la cavidad de canal, siendo purgada la cavidad de canal y
- fundir el material de soldadura entre los elementos de placa y unir los elementos de placa entre sí usando tecnología de soldadura en las superficies de unión de los elementos de placa que están en contacto;
- abrir la herramienta de conformación en caliente, desplazándose la herramienta inferior y la herramienta superior entre sí, siendo los elementos distanciadores de la herramienta inferior sacados de la herramienta inferior, de modo que la pila de placas se sujeta sobre los elementos distanciadores de la herramienta inferior a una distancia desde la herramienta inferior;
- sujetar y enfriar la pila de placas;
- abrir la herramienta de conformación en caliente a una posición de extracción y retirar la placa intercambiadora de calor de la herramienta de conformación en caliente.
El procedimiento según la invención está mejorado desde el punto de vista de la tecnología de procedimiento y permite producir de manera eficiente placas intercambiadoras de calor de alta calidad. La producción de placas intercambiadoras de calor está optimizada desde el punto de vista de la tecnología de producción y del uso operativo de las placas intercambiadoras de calor.
La herramienta de conformación en caliente presenta una herramienta inferior calefactable y una herramienta superior calefactable. Para producir las placas intercambiadoras de calor, la herramienta de conformación en caliente se calienta hasta una temperatura de herramienta.
Una pila de placas está formada por al menos dos elementos de placa de un material metálico. Entre los elementos de placa está dispuesto o aplicado un material de soldadura.
Al formar la pila de placas o después de formar la pila de placas, ésta se puede dotar de una conexión de fluido en forma de una pieza de conexión. La pieza de conexión se puede insertar, por ejemplo, a través de una abertura de conexión en uno de los elementos de placa.
Luego, la pila de placas se coloca en la herramienta de conformación. En este contexto, la pila de placas se posiciona sobre elementos distanciadores. De este modo, al colocar la pila de placas, ésta todavía no entra en contacto con la herramienta inferior calentada y atemperada. Los elementos distanciadores sobresalen de las superficies de contacto de la herramienta inferior. Esta medida es un aspecto ventajoso del procedimiento según la invención y contribuye en gran medida a la producción eficiente de las placas intercambiadoras de calor.
Una vez dispuesta y posicionada la pila de placas sobre los elementos distanciadores, se cierra la herramienta de conformación en caliente. Para ello, la herramienta inferior y la herramienta superior se desplazan entre sí. En particular, la herramienta superior se baja sobre la herramienta inferior. Durante el movimiento de cierre, la pila de placas se aloja y sujeta entre la herramienta inferior y la herramienta superior. A medida que continúa el movimiento de cierre, los elementos distanciadores de la herramienta inferior se desplazan hacia el interior de la herramienta inferior, entrando la pila de placas en contacto superficial entre la herramienta inferior y la herramienta superior.
La pila de placas se calienta en la herramienta de conformación en caliente.
Un espacio intermedio entre los elementos de placa de la pila de placas se somete a presión interna. Un espacio intermedio es una zona entre los elementos de placa adyacentes, aunque no necesariamente tiene que haber un hueco entre los elementos de placa en la zona del espacio intermedio. El espacio intermedio se somete a una presión interna mediante la introducción de un medio activo en el espacio intermedio. En este contexto se forma un canal mediante conformación técnica por presión interna de al menos una zona de elemento de placa en la cavidad de canal en la superficie o las superficies de contacto de la herramienta de conformación en caliente. La cavidad de canal se purga durante la conformación técnica por presión interna y la formación del canal. La purga provoca una igualación de la presión. Esta medida es también un aspecto esencial y ventajoso del procedimiento según la invención.
El material de soldadura se funde entre los elementos de placa como resultado de la temperatura de la herramienta de conformación y los elementos de placa se unen mediante soldadura a las superficies de unión de los elementos de placa que están en contacto.
A continuación se abre la herramienta de conformación en caliente, desplazándose y separándose entre sí la herramienta inferior y la herramienta superior. Durante el movimiento de apertura, los elementos distanciadores de la herramienta inferior salen de la herramienta inferior, de modo que la pila de placas se sujeta a una distancia de la herramienta inferior sobre los elementos distanciadores de la herramienta inferior. La pila de placas se levanta mediante los elementos distanciadores de la herramienta inferior.
La pila de placas caliente ensamblada se mantiene apoyada sobre los elementos distanciadores y se enfría. Al mismo tiempo, la herramienta de conformación en caliente se abre más hasta que alcanza una posición de extracción. Luego se puede retirar la placa intercambiadora de calor de la herramienta de conformación en caliente.
También es un aspecto ventajoso del procedimiento según la invención la sujeción de la pila de placas sobre los elementos distanciadores después del proceso de conformación. Después de abrir la herramienta de conformación en caliente, la pila de placas se apoya sobre los elementos distanciadores. La pila de placas está separada de la herramienta inferior, que está a temperatura, mediante elementos distanciadores. Al abrir la herramienta de conformación en caliente, los elementos distanciadores salen de la herramienta inferior de forma automática o controlada secuencialmente. La pila de placas se levanta suavemente y de forma mesurada de la herramienta inferior.
El material de soldadura fundido entre los elementos de placa puede enfriarse aún más. Se elimina el riesgo de que la pila de placas se mueva de forma descontrolada al abrir la herramienta de conformación en caliente y que los elementos de placa se desplacen, por ejemplo debido a apelmazamientos.
De manera especialmente ventajosa, la herramienta superior también presenta elementos distanciadores que están dispuestos de forma flexible en la herramienta superior. Los elementos distanciadores de la herramienta superior sobresalen de las superficies de contacto de la herramienta superior. Al colocar la pila de placas en la herramienta de conformación en caliente, se posiciona sobre los elementos distanciadores de la herramienta inferior. La pila de placas se encuentra a cierta distancia de la herramienta inferior sobre los elementos distanciadores de la herramienta inferior. Cuando se cierra la herramienta de conformación en caliente, los elementos distanciadores de la herramienta superior que sobresalen con respecto a la superficie de contacto de la herramienta superior entran en contacto con la pila de placas.
Los elementos distanciadores de la herramienta superior se desplazan hacia el interior de la herramienta superior cuando se cierra la herramienta de conformación en caliente.
Cuando se abre la herramienta de conformación en caliente, los elementos distanciadores de la herramienta superior se sacan de la herramienta superior. En este contexto, los elementos distanciadores están en contacto con la pila de placas. Los elementos distanciadores de la herramienta superior entran en contacto con la pila de placas y mantienen la pila de placas caliente en su posición.
Tanto los elementos distanciadores de la herramienta inferior como los elementos distanciadores de la herramienta superior están diseñados para moverse automáticamente fuera de sus alojamientos en la herramienta inferior o en la herramienta superior, respectivamente. Para ello, los elementos distanciadores están equipados con actuadores o pueden moverse mediante elementos de accionamiento. Por ejemplo, los elementos distanciadores pueden interactuar con elementos elásticos. Un dispositivo de accionamiento con actuadores puede comprender una barra de accionamiento que atraviesa longitudinal o transversalmente la herramienta inferior y/o la herramienta superior, cada una de las cuales coopera con los elementos distanciadores dispuestos en fila. La barra de accionamiento se acciona a su vez mediante accionamientos lineales, en particular unidades de émbolo-cilindro.
La herramienta de conformación en caliente se ha calentado hasta una temperatura de herramienta a la que se llevan a cabo tanto el proceso de conformación como el proceso de unión por soldadura. En particular, la temperatura de la herramienta está entre 540 °C y 670 °C. La temperatura de herramienta es especialmente ventajosa entre 550 °C y 640 °C.
Otro aspecto de la invención prevé que un elemento de placa antes de formar la pila de placas o los elementos de placa durante la formación de la pila de placas o en la pila de placas formada estén provistos de una conexión de fluido.
El medio activo para la formación del canal se introduce en particular a través de la conexión de fluido.
La pila de placas se sujeta entre la herramienta inferior y la herramienta superior durante la producción de las placas intercambiadoras de calor. Al conformar y configurar el canal usando tecnología de presión interna, la pila de placas se sella circunferencialmente a lo largo de zonas de borde adyacentes entre sí y/o colindantes a la cavidad de canal por medio de uno o más elementos de presión. Los elementos de presión se pueden formar mediante un contorneado correspondiente en las superficies de conformación de la herramienta inferior y/o de la herramienta superior, por ejemplo mediante cordones de obturación. Los elementos de obturación pueden estar previstos circunferencialmente a lo largo de zonas marginales adyacentes entre sí de la herramienta superior y/o de la herramienta inferior. Además pueden estar previstos elementos de obturación adyacentes a la cavidad de canal. Los elementos de obturación garantizan un proceso de conformación especialmente ventajoso, en particular porque el proceso de conformación tiene lugar en la zona de la cavidad de canal. De esta manera se garantiza una alta estabilidad dimensional y una precisión de conformación.
Los elementos de la placa están hechos de metal. En particular, los elementos de placa consisten en un material metálico ligero, en particular en una aleación de aluminio.
En el marco del procedimiento según la invención se utilizan preferible y eficazmente elementos de placa provistos de un material de soldadura, aplicándose el material de soldadura sobre un elemento de placa en forma de una capa de soldadura de revestimiento.
Además, en el procedimiento según la invención puede estar previsto que al sujetar y sostener la pila de placas entre la herramienta inferior y la herramienta superior se rompa una capa de óxido presente en una superficie del elemento de placa. Esto puede realizarse en particular a través de medios mecánicos para romper la capa de óxido.
Otro aspecto ventajoso consiste en que la unión por soldadura se realiza sin fundente, es decir, libre de fundente. Como ya se ha mencionado, los elementos distanciadores se pueden desplazar de forma automática o por accionamiento.
La producción según la invención de placas intercambiadoras de calor se puede mejorar aún más si se aplica un agente desmoldeante entre las superficies de contacto de la herramienta de conformación en caliente y las superficies exteriores de los elementos de placa o de la pila de placas.
Los elementos distanciadores dispuestos en la herramienta inferior presentan un límite inferior. Los elementos distanciadores dispuestos en la herramienta superior presentan un límite superior. El límite inferior y el límite superior delimitan respectivamente la trayectoria de desplazamiento de los elementos distanciadores desde la herramienta inferior y la herramienta superior, y definen así la posición final de los elementos distanciadores y, por tanto, la posición de una pila de placas cuando ésta se coloca sobre los elementos distanciadores inferiores y se sujeta entre los elementos distanciadores inferiores y los elementos distanciadores superiores.
El límite inferior y el límite superior pueden ser ajustables. De esta forma, es posible adaptarse a pilas de placas de diferentes espesores.
La invención se describe más detalladamente a continuación con ayuda de los dibujos. Se muestran:
Figura 1 en una perspectiva, un elemento de placa para formar una pila de placas;
Figura 2 también en una representación en perspectiva, una placa intercambiadora de calor;
Figura 3 una herramienta de conformación en caliente;
Figura 4 la herramienta de conformación en caliente con la pila de placas sujeta entre la herramienta inferior y la herramienta superior;
Figura 5 la herramienta de conformación en caliente correspondiente a la Figura 3 en una vista lateral;
Figura 6 la herramienta de conformación en caliente con la pila de placas colocada en una vista lateral con la herramienta superior abierta;
Figura 7 también en una vista lateral, la herramienta de conformación en caliente con la herramienta superior más cerrada;
Figura 8 la herramienta de conformación en caliente correspondiente a la representación de la Figura 7 en una vista en perspectiva;
Figura 9 la herramienta de conformación en caliente en vista lateral y en estado cerrado;
Figura 10 la herramienta de conformación en caliente en una primera posición abierta después del proceso de conformación;
Figura 11 la herramienta de conformación en caliente en una segunda posición abierta después del proceso de conformación;
Figura 12 la herramienta de conformación en caliente después del proceso de conformación, en perspectiva; y
Figura 13 una sección ampliada de la herramienta de conformación en caliente.
La Figura 1 muestra un elemento 1 de placa prefabricado de metal ligero. En particular, el elemento 1 de placa consiste en un material metálico ligero, preferiblemente aluminio o una aleación de aluminio.
Dos de estos elementos 1 de placa se posicionan planos uno encima del otro y forman una pila 2 de placas. Las superficies adyacentes entre sí de los elementos 1 de placa están provistas total o parcialmente de un material de soldadura. En particular está aplicado un material de soldadura en forma de una capa de soldadura de revestimiento sobre un elemento 1 de placa.
La Figura 2 muestra una placa 3 intercambiadora de calor, que está hecha a partir de una pila 2 de placas. La pila 2 de placas está formada por un primer elemento 1 de placa y un segundo elemento 1 de placa. La placa 3 intercambiadora de calor y su pila 2 de placas tienen una estructura 4 de canales con al menos un canal 5. Las secciones 6 de canal del canal 5 se extienden entre sí formando un bucle y comunican entre sí las conexiones 7, 8 de fluido. Una conexión 7 de fluido con una pieza 9 de conexión está destinada al suministro de un fluido refrigerante y una conexión 8 de fluido con una pieza 10 de conexión está destinada a la evacuación de un fluido refrigerante. Las piezas 9 y 10 de conexión se pueden ver en las representaciones de las Figuras 6, 7, 10 y 11.
En las Figuras 3 a 12 se muestra una herramienta 11 de conformación en caliente para producir una placa 3 intercambiadora de calor. La Figura 13 muestra una sección de la herramienta 11 de conformación en caliente. Las representaciones de la herramienta 11 de conformación en caliente están esquematizadas técnicamente. Por motivos explicativos no se muestran zonas de las paredes exteriores, el aislamiento y el cerramiento.
La herramienta 11 de conformación en caliente presenta una herramienta inferior 12 calefactable y una herramienta superior 13 calefactable. La herramienta inferior 12 y la herramienta superior 13 están segmentadas y cada una está compuesta por segmentos 14 y 15 de herramienta, respectivamente. La herramienta inferior 12 y la herramienta superior 13 tienen superficies 16, 17 de contacto. En al menos una superficie 17 de contacto está prevista una cavidad 18 de canal. Esto se puede ver en la Figura 8. La cavidad 18 de canal está prevista en la superficie 17 de contacto de la herramienta superior 13. La superficie 16 de contacto en la herramienta inferior 12 es plana o lisa y no tiene cavidad de canal.
La herramienta inferior 12 presenta elementos distanciadores 19 que están dispuestos en la herramienta inferior 12 de forma flexible y desplazable de forma limitada. La herramienta superior 13 también presenta elementos distanciadores 20. Los elementos distanciadores 20 de la herramienta superior 13 están dispuestos en la herramienta superior 13 de forma flexible y desplazable de forma limitada. Los elementos distanciadores 19 en la herramienta inferior 12 y los elementos distanciadores 20 en la herramienta superior 13 son desplazables con respecto a las superficies 16, 17 de contacto.
Los elementos distanciadores 19 y 20 tienen forma de clavija y están dispuestos en cada caso para ser guiados en un alojamiento 21 de la herramienta inferior 12 o de la herramienta superior 13, respectivamente. Los elementos distanciadores 19, 20 interactúan en cada caso con actuadores 22, que hacen que los elementos distanciadores 19, 20 salgan de los alojamientos 21. Los actuadores 22 pueden consistir en elementos elásticos o accionamientos lineales. Los elementos distanciadores 19, 20 se pueden desplazar contra la fuerza de los actuadores 22 al cerrar la herramienta 11 de conformación en caliente o la herramienta inferior 12 y la herramienta superior 13. El camino de entrada o el camino de salida de los elementos distanciadores 19, 20 en los alojamientos 21 están delimitados por un límite superior 23 y un límite inferior 24.
Cuando la herramienta 11 de conformación en caliente está abierta, con la herramienta inferior 12 y la herramienta superior 13 separadas, los elementos distanciadores 19 de la herramienta inferior 12 sobresalen de la superficie 16 de contacto de la herramienta inferior 12 y los elementos distanciadores 20 de la herramienta superior 13 sobresalen de la superficie 17 de contacto de la herramienta superior 13.
Por ejemplo, en las Figuras 5 y 6 o 13 se muestra una posición A de distancia, en la que los elementos distanciadores 19 de la herramienta inferior 12 y los elementos distanciadores 20 de la herramienta superior 13 están desplazados fuera de la herramienta inferior 12 o de la herramienta superior 13, respectivamente, y sobresalen con respecto a las superficies 16, 17 de contacto.
La Figura 9 muestra una posición S de cierre con la herramienta inferior 12 y la herramienta superior 13 cerradas, en la que los elementos distanciadores 19 de la herramienta inferior 12 están alojados en la herramienta inferior 12 y los elementos distanciadores 20 de la herramienta superior 13 están alojados en la herramienta superior 13.
Para producir una placa 3 intercambiadora de calor se coloca una pila 2 de placas formada por dos elementos 1 de placa en la herramienta 11 de conformación en caliente. Los elementos distanciadores 19 de la herramienta inferior 12 sobresalen de las superficies 16 de contacto de la herramienta inferior 12. La pila 2 de placas se posiciona sobre los elementos distanciadores 19 en la herramienta inferior 12.
La herramienta 11 de conformación en caliente y su herramienta inferior 12 y herramienta superior 13 se calientan hasta una temperatura TW de herramienta entre 540 °C y 670 °C. En particular, la temperatura TW de herramienta está entre 550 °C y 640 °C. La herramienta 11 de conformación en caliente está equipada con un dispositivo de calentamiento para calentar la herramienta inferior 12 y la herramienta superior 13. En la herramienta inferior 12 están previstos canales 25 de calentamiento y en la herramienta superior 13 están previstos canales 26 de calentamiento. La herramienta inferior 12 presenta en cada caso una escotadura 27, en la que puede alojarse una pieza 9 o 10 de conexión cuando la herramienta 11 de conformación en caliente está cerrada.
Entre las superficies adyacentes entre sí de los elementos 1 de placa de la pila 2 de placas está aplicado un material de soldadura. Para ello, en particular un elemento 1 de placa está provisto en un lado de una capa de soldadura de revestimiento.
Antes de colocar la pila 2 de placas en la herramienta 11 de conformación en caliente, la superficie 16 de contacto y/o la superficie 17 de contacto de la herramienta inferior 12 y de la herramienta superior 13, respectivamente, y/o la parte superior y/o la parte inferior de la pila 2 de placas pueden haber sido dotadas de un agente desmoldante.
La pila 2 de placas formada por dos elementos 1 de placa se coloca en la herramienta 11 de conformación en caliente. La Figura 6 muestra una posición A de separación en la que la pila 2 de placas se apoya sobre los elementos distanciadores 19 a una distancia x de la herramienta inferior 12. Después de que la pila 2 de placas se haya colocado en la herramienta 11 de conformación en caliente y se haya posicionado sobre los elementos distanciadores 19 inferiores de la herramienta inferior 12, la herramienta 11 de conformación en caliente se cierra. Los elementos distanciadores 20 superiores en la herramienta superior 13 sobresalen de la superficie 17 de contacto de la herramienta superior 13. Al cerrar la herramienta 11 de conformación en caliente, la herramienta inferior 12 y la herramienta superior 13 se desplazan relativamente entre sí y se acercan entre sí. Aquí los elementos distanciadores 20 que sobresalen de la herramienta superior 13 entran en contacto con la pila 2 de placas en el lado superior. Por lo tanto, la pila 2 de placas se sujeta entre la herramienta inferior 12 y la herramienta superior 13 a una distancia x de la herramienta inferior 12 y a una distancia x1 de la herramienta superior 13 entre los elementos distanciadores 19, 20. De esta manera se garantiza que la pila 2 de placas no entre en contacto directo con la herramienta inferior 12 cuando se coloca en la herramienta 11 de conformación en caliente.
A medida que continúa el movimiento de cierre, la herramienta superior 13 se mueve más hacia la herramienta inferior 12. Durante el movimiento de cierre, los elementos distanciadores 19 de la herramienta inferior 12 se desplazan hacia el interior de la herramienta inferior 12 y los elementos distanciadores 20 de la herramienta superior 13 se desplazan hacia el interior de la herramienta superior 13. Para ello, los elementos distanciadores 19, 20 se deslizan en cada caso en los alojamientos 21 de la herramienta inferior 12 o de la herramienta superior 13.
La pila 2 de placas se sujeta entre la herramienta inferior 12 y la herramienta superior 13. En este contexto, la pila 2 de placas tiene su parte inferior en contacto superficial con la herramienta inferior 12 y su parte superior en contacto superficial con la herramienta superior 13. Cuando la pila 2 de placas se sujeta y se sostiene entre la herramienta inferior 12 y la herramienta superior 13, se puede romper una capa de óxido presente en una superficie de un elemento 1 de placa. Con este fin pueden estar previstos elementos de rotura mecánicos configurados para ello.
Cuando la herramienta 11 de conformación en caliente está cerrada, la pila 2 de placas sujeta entre la herramienta inferior 12 y la herramienta superior 13 se calienta. Un espacio intermedio entre los elementos 1 de placa se somete a presión interna. Esto tiene lugar introduciendo un medio activo en el espacio intermedio entre los elementos 1 de placa. Como resultado de ello se forma un canal 5 mediante conformación utilizando tecnología de presión interna. Al formar el canal, en la cavidad 18 de canal en la herramienta superior 13 se forma una zona de elemento de placa del elemento 1 de placa superior.
Cuando se forma el canal, la cavidad 18 de canal de la herramienta 11 de conformación en caliente se purga hacia el exterior. Para ello está prevista una purga 28. La purga 28 presenta orificios 29 de purga que comunican con la cavidad 18 de canal. A través del hueco entre los segmentos 15 de herramienta de la herramienta superior 13 también puede tener lugar una descarga de aire y, por tanto, una igualación de presión. La purga 28 asegura que pueda salir aire de la cavidad 18 de canal en la herramienta superior 13 mientras se forma el canal 5 en el elemento 1 de placa. La purga 28 hace que el material en la zona del elemento de placa del elemento 1 de placa superior se pueda formar a lo largo de la cavidad 18 de canal sin contrapresión y se pueda conformar el canal 5.
Durante el proceso de conformación por presión interna, la pila 2 de placas se puede sellar circunferencialmente a lo largo de zonas 30 de borde adyacentes entre sí y/o colindantes a la cavidad 18 de canal por medio de uno o más elementos de presión. Para ello, la herramienta 11 de conformación en caliente o su herramienta inferior 12 y/o herramienta superior 13 están equipadas con elementos de presión que están previstos y destinados para sellar la pila 2 de placas circunferencialmente a lo largo de la zona 30 de borde exterior y/o colindante a la cavidad 18 de canal. Dichos elementos de presión pueden estar realizados, por ejemplo, a modo de cuerpos en forma de cordones.
El material de soldadura aplicado entre los elementos 1 de placa se funde o se ha fundido cuando se calientan los elementos 1 de placa.
Una vez conformada la estructura 4 de canal con el canal 5, la herramienta 11 de conformación en caliente se abre. Cuando se abre la herramienta 11 de conformación en caliente, la herramienta inferior 12 y la herramienta superior 13 se desplazan relativamente entre sí. La herramienta superior 13 se aleja de la herramienta inferior 12, al mismo tiempo que los elementos distanciadores 19 de la herramienta inferior 12 se salen de la herramienta inferior 12 y los elementos distanciadores 20 de la herramienta superior 13 se salen de la herramienta superior 13. La pila 2 de placas montada se mantiene sobre los elementos distanciadores 19 inferiores en la herramienta inferior 12 a una distancia x de la herramienta inferior 12. Los elementos distanciadores 20 de la herramienta superior 13 salen de la herramienta superior 13 y entran en contacto con la pila 2 de placas en el lado superior. La pila 2 de placas provista de la estructura 4 de canales se sujeta entre los elementos distanciadores 19, 20 y puede enfriarse. El material de soldadura fundido se solidifica y los elementos 1 de placa de la pila 2 de placas se unen mediante soldadura.
Cuando se abre la herramienta 11 de conformación en caliente, la herramienta superior 13 se aleja de la herramienta inferior 12 y de la pila 2 de placas. Al mismo tiempo, los elementos distanciadores 20 de la herramienta superior 13 salen de la misma y permanecen en contacto con la parte superior de la pila 2 de placas. Los elementos distanciadores 20 superiores sujetan y fijan la pila 2 de placas durante el movimiento de apertura de la herramienta 11 de conformación en caliente mientras la pila 2 de placas o la placa 3 intercambiadora de calor completamente formada se levanta de la herramienta inferior 12 mediante los elementos distanciadores 19 inferiores.
La herramienta 11 de conformación en caliente se abre más. En este contexto, la herramienta superior 13 se aleja de la herramienta inferior 12. La herramienta 11 de conformación en caliente se abre a una posición E de extracción (véase la Figura 11) y la placa 3 intercambiadora de calor se puede retirar de la herramienta 11 de conformación en caliente.
Los actuadores 22 están destinados y configurados para desplazar los elementos distanciadores 19 y 20 en las guías en la herramienta inferior 12 y en la herramienta superior 13, respectivamente. Los actuadores 22 del dispositivo de accionamiento de la herramienta inferior 12 cooperan con los elementos distanciadores 19 y levantan la placa 3 intercambiadora de calor después del proceso de conformación en caliente y la apertura de la herramienta 11 de conformación en caliente. Los elementos distanciadores 20 de la herramienta superior 13, que actúan desde arriba contra la placa 3 intercambiadora de calor, mantienen la placa 3 intercambiadora de calor en su posición cuando se abre la herramienta 11 de conformación en caliente y durante el proceso de refrigeración. Cada uno de los actuadores 22 presenta una barra 31 de accionamiento que atraviesa la herramienta inferior 12 en dirección longitudinal y que interactúa con los elementos distanciadores 19 de la herramienta inferior 12. Las barras 31 de accionamiento son accionadas por accionamientos lineales 32 que actúan en el exterior de los extremos libres de las barras 31 de accionamiento.
Los elementos distanciadores 19, 20 se accionan de forma automática o controlada en función del movimiento de la herramienta inferior 12 y la herramienta superior 13 o se accionan y/o controlan mediante la herramienta inferior 12 y la herramienta superior 13.
Símbolos de referencia:
1 - Elemento de placa
2 - Pila de placas
3 - Placa intercambiadora de calor
4 - Estructura de canal
5 - Canal
6 - Sección de canal
7 - Conexión de fluido
8 - Conexión de fluido
9 - Pieza de conexión
10- Pieza de conexión
11 - Herramienta de conformación en caliente
12 - Herramienta inferior
13 - Herramienta superior
14 - Segmento de herramienta
15 - Segmento de herramienta
16 - Superficie de contacto v. 12
17 - Superficie de contacto v. 13
18 - Cavidad de canal
19 - Elemento distanciador v. 12
20 - Elemento distanciador v. 13
21 - Alojamiento
22 - Actuadores
23 - Límite superior
24 - Límite inferior
25 - Canal de calentamiento v. 12
26 - Canal de calentamiento v. 13
27 - Escotadura
28 - Purga
29 - Orificios de purga
30 - Zona de borde
31 - Barra de accionamiento
32 - Accionamiento lineal
A - Posición de distancia
E - Posición de extracción
S - Posición de cierre
TW - Temperatura de herramienta
x - Distancia
x1 - Distancia
Claims (17)
1. Procedimiento de producción de una placa (3) intercambiadora de calor que comprende las siguientes etapas:
- proporcionar una pila (2) de placas, que está formada por al menos dos elementos (1) de placa de un material metálico con un material de soldadura dispuesto entre los elementos (1) de placa;
- transferir la pila (2) de placas a una herramienta (11) de conformación en caliente que presenta una herramienta inferior (12) y una herramienta superior (13), y que presenta superficies (16, 17) de contacto con al menos una cavidad (18) de canal;
- colocar la pila (2) de placas en la herramienta (11) de conformación en caliente, siendo posicionada la pila (2) de placas sobre elementos distanciadores (19), que están dispuestos de forma flexible en la herramienta inferior (12) y sobresalen con respecto a la superficie (16) de contacto de la herramienta inferior (12);
- cerrar la herramienta (11) de conformación en caliente, desplazándose la herramienta inferior (12) y la herramienta superior (13) relativamente entre sí;
- continuar el movimiento de cierre y sujetar la pila (2) de placas entre la herramienta inferior (12) y la herramienta superior (13), desplazándose los elementos distanciadores (19) de la herramienta inferior (12) hacia el interior de la herramienta inferior (12), y la pila (2) de placas entra en contacto superficial entre la herramienta inferior (12) y la herramienta superior (13);
- calentar la pila (2) de placas y
- aplicar presión interna a un espacio entre los elementos (1) de placa de la pila (2) de placas introduciendo un medio activo y formando un canal (5) usando presión interna para conformar al menos una zona de elemento de placa en la cavidad (18) de canal, purgándose la cavidad (18) de canal y
- fundir el material de soldadura entre los elementos (1) de placa y unir los elementos (1) de placa mediante soldadura a superficies de unión de los elementos (1) de placa que están en contacto;
- abrir la herramienta (11) de conformación en caliente, siendo desplazadas relativamente entre sí la herramienta inferior (12) y la herramienta superior (13), siendo movidos los elementos distanciadores (19) de la herramienta inferior (12) fuera de la herramienta inferior (12), de manera que la pila (2) de placas se sujeta a una distancia de la herramienta inferior (12) sobre los elementos distanciadores (19) de la herramienta inferior (12);
- sujetar y enfriar la pila (2) de placas;
- abrir la herramienta (11) de conformación en caliente hasta alcanzar una posición (E) de extracción y retirar la placa (3) intercambiadora de calor de la herramienta (11) de conformación en caliente.
2. Procedimiento según la reivindicación 1, caracterizado por que, cuando se cierra la herramienta (11) de conformación en caliente, los elementos distanciadores (20) dispuestos en la herramienta superior (13), que están dispuestos de forma flexible en la herramienta superior (13) y que sobresalen con respecto a la superficie (17) de contacto de la herramienta superior (13), entran en contacto con la pila (2) de placas.
3. Procedimiento según la reivindicación 2, caracterizado por que los elementos distanciadores (20) de la herramienta superior (13) se desplazan hacia el interior de la herramienta superior (13) cuando se cierra la herramienta (11) de conformación en caliente.
4. Procedimiento según la reivindicación 2 o 3, caracterizado por que, cuando se abre la herramienta (11) de conformación en caliente, los elementos distanciadores (20) de la herramienta superior (13) salen de la herramienta superior (13).
5. Procedimiento según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 4, caracterizado por que la herramienta (11) de conformación en caliente se calienta hasta una temperatura (TW) de herramienta entre 540 °C y 670 °C, en particular entre 550 °C y 640 °C.
6. Procedimiento según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 5, caracterizado por que un elemento (1) de placa, antes de la formación de la pila (2) de placas, o los elementos (1) de placa, cuando se forman la pila (2) de placas o las pilas (2) de placas, se provee de una conexión (7, 8) de fluido.
7. Procedimiento según la reivindicación 6, caracterizado por que el medio activo se introduce a través de la conexión (7, 8) de fluido.
8. Procedimiento según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 7, caracterizado por que, durante la conformación mediante técnica de presión interna, la pila (2) de placas se sella circunferencialmente a lo largo de bordes (30) contiguos entre sí y/o adyacentes a la cavidad (18) de canal por medio de uno o más elementos de presión.
9. Procedimiento según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 8, caracterizado por que se utilizan elementos (1) de placa de una aleación de aluminio.
10. Procedimiento según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 9, caracterizado por que se utiliza un elemento (1) de placa, que está provisto de un material de soldadura en forma de una capa de soldadura de revestimiento.
11. Procedimiento según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 10, caracterizado por que, al sujetar y sostener la pila (2) de placas entre la herramienta inferior (12) y la herramienta superior (13), se rompe al menos una capa de óxido presente en una superficie de un elemento (1) de placa.
12. Procedimiento según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 11, caracterizado por que la unión por soldadura se realiza sin fundente.
13. Procedimiento según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 12, caracterizado por que los elementos distanciadores (19, 20) se desplazan de forma automática o por accionamiento.
14. Procedimiento según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 13, caracterizado por que se introduce un agente desmoldeante entre las superficies (16, 17) de contacto de la herramienta (11) de conformación en caliente y las superficies exteriores de los elementos (1) de placa o de la pila (2) de placas.
15. Herramienta (11) de conformación en caliente para producir una placa (3) intercambiadora de calor, que presenta una herramienta inferior (12) calefactable y una herramienta superior (13) calefactable, disponiendo la herramienta inferior (12) y la herramienta superior (13) de superficies (16, 17) de contacto y estando prevista una cavidad (18) de canal en al menos una superficie (17) de contacto, caracterizada por que la herramienta inferior (12) presenta elementos distanciadores (19) que están dispuestos de forma flexible en la herramienta inferior (12) y la herramienta superior (13) presenta elementos distanciadores (20) que están dispuestos de forma flexible en la herramienta superior (13), en donde los elementos distanciadores (19, 20) son desplazables con respecto a las superficies (16, 17) de contacto y sobresalen en una posición (A) de distancia con respecto a las superficies (16, 17) de contacto cuando la herramienta inferior (12) y la herramienta superior (13) están abiertas y, en una posición (S) de cierre con la herramienta inferior (12) y la herramienta superior (13) cerradas, se alojan en la herramienta inferior (12) y en la herramienta superior (13), en donde la cavidad (18) de canal comunica con una purga (28).
16. Herramienta (11) de conformación en caliente según la reivindicación 15, caracterizada por que está prevista una purga (28) en la herramienta superior (13) y/o en la herramienta inferior (12).
17. Herramienta (11) de conformación en caliente según la reivindicación 15 o 16, caracterizada por que los elementos distanciadores (20) dispuestos en la herramienta superior (13) y/o los elementos distanciadores (19) dispuestos en la herramienta inferior (12) presentan un límite superior (23) y/o un límite inferior (24).
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