CS226414B2 - Metal pipe for heat exchangers and method of manufacturing same - Google Patents

Description

Vynález se týká kovové trubky pro výměník tepla a způsobu její výroby. Vynález se zejména vztahuje na výměníky tepla určené pro chladiče automobilních vozidel.

Je známo, že u trubkových výměníků shora uvedeného typu je účelné, aby trubky měly pro zvětšení tepelně výměnného povrchu protáhlý průřezový tvar, zejména oválný. Konce takto upravených trubek, a to alespoň jeden z nich, však musí být pro zajištění vzájemného těsného spojení, především pro těsné nasazení do vstupních nebo výstupních otvorů sběrače nebo rozdělovače kapalného prostředí, upraveny do kruhového průřezu. Přes výhody, vyplývající z protáhlého průřezu trubek, je však za nadostatek známých řešení tohoto druhu nutno pokládat to, že je třeba mezi krajní žebro nebo lamelu a stěnu sběrače vkládat rozpěrku, a to vzhledem к délce přechodové části potřebné к tomu, aby se protáhlý průřez přeměnil na kruhový. Vkládání rozpěrky pro každou trubku pochopitelně komplikuje montáž výměníku.

Uvedený nedostatek odstraňuje vynález, jehož podstatou je kovová trubka pro výměník tepla, mající těleso protáhlého příčného průřezu, zejména oválného, přičemž na alespoň jednom svém konci má toto těleso kruhový příčný průřez, který je podle vynálezu к pro2 táhlé části připojen přechodovou částí o délce nanejvýše rovné 0,2 násobku délky největší průřezové osy protáhlého příčného průřezu tělesa trubky nebo 0,5 násobku délky nejmenší průřezové osy protáhlého příčného průřezu.

Uvedené maximální limitní délky přechodové části představují minimální hodnoty odstupu mezi krajním žebrem nebo lamelou (nalisovaným na tělese s oválným průřezem) a čelní stěnou sběrače, při kterém je tváření přechodové části proveditelné a současně je znemožněn axiální pohyb trubky směrem к čelní stěně sběrače. Tento axiální pohyb je znemožněn proto, že pro nepatrnou délku přechodové části krajní lamely nebo žebra mohou přímo zabírat do stěny sběrače, a zajišťovat tak tvarovou určitost výměníku v axiálním směru.

Uvedeného cíle se nejlépe dosáhne tehdy, když je střední hodnota délky obvodu kruhového průřezu konce trubky o nejméně 1 % větší, než je střední hodnota délky obvodu protáhlého příčného průřezu tělesa trubky.

Aby se snáze zajistilo dosažení minimálních hodnot délky přechodové části, je účelné, aby průměr kruhového průřezu konce trubky byl menší, než je délka největší průřezové osy protáhlého příčného průřezu tělesa trubky. Stejně tak jé výhodné, aby po měr mezi délkou největší průřezové osy a nejmenčí průřezové osy protáhlého příčného průřezu tělesa trubky byl od 1,5 do 2,5. Za těchto podmínek se umožní přetváření konce trubky bez nebezpečí vzniku trhlin.

Vynález se též vztahuje na způsob výroby uvedené kovové trubky, při kterém se vychází z trubky protáhlého příčného průřezu, zejména oválného, a trubce se dodává alespoň na jednom z jejích konců kruhový průřez. Podle jedné varianty se konec trubky protáhlého průřezu podrobí radiálnímu stlačování prováděnému ve směru délky největší průřezové osy protáhlého průřezu trubky, až se docílí protáhlý průřezový tvar, u něhož je rozdíl délek největší průřezové osy a nejmenší průřezové osy roven jedno- až pětinásobku tloušťky stěny trubky, načež se konec trubky vystaví radiálnímu roztahování, kterým se získá kruhový průřezový tvar, který má délku obvodu větší, než je délka obvodu výchozího protáhlého průřezu.

Podle druhé varianty způsobu vynálezu se konec trubky podrobí radiálnímu roztahování, prováděnému ve směru nejmenší průřezové osy protáhlého průřezu, až se docílí příčný průřez oválného tvaru, jehož nejmenší průřezová osa je rovná cílovému průměru kruhového konce průřezu trubky, načež se tento tvar podrobí radiálnímu stlačování, až se získá kruhový průřez mající výše uvedený průměr a obvod o délce větší, než je délka obvodu výchozího protáhlého průřezu.

Tímto způsobem se umožní dosáhnout při minimální délce přechodové části tělesa trubky koncového kruhového průřezu o zcela přesném geometrickém tvaru, zaručujícím těsné dosednutí v místě napojení na stěnu sběrače nebo rozdělovače výměníku. Vnější povrch je přitom bezvadný a prostý mikroskopických trhlin.

Vynález je blíže vysvětlen v následujícím popisu na příkladech provedení v odvoláním na výkresy, ve kterých značí obr. 1A znázornění trubky podle vynálezu v podélném řezu a obr. 1B a obr. 1C v příčných řezech pro vyznačení jejích základních geometrických parametrů, obr. 2 schematické znázorňující část u konce krajní trubky v provádění způsobu podle vynálezu, obr. 3 podélný řez výměníkem tepla s osazenými trubkami podle vynálezu, a to vedený v rovině nejkratších os jejich oválného průřezu a znázorňující část u konce krajní trubky v místě napojení na stěnu sběrače, obr. 4 obdobný podélný řez, avšak rovinou procházející největšími průřezovými osami oválného průřezu trubek, obr. 5 příčný řez nástrojem pro přetváření konců trubek způsobem podle vynálezu, a to před sevřením jeho čelistí, obr. 6 příčný řez stejným nástrojem po sevření jeho čelistí a dokončení první fáze přetvoření konce trubky, obr. 7 podélný řez rovinou VII—VII nástrojem z obr. 5, obr. 8 příčný řez nástrojem z obr. 6 a 7 vedený rovinou VIII—VIII z obr. 6, a ukazující jeho tvar v přechodové části konce trubky, obr. 9 podélný řez koncem trubky, do něhož se zavádí v rámci druhé fáze přetvoření přetvářecí trn, obr. 10 řez rovinou X—X z obr. 9, obr. 11 pohled na přetvářecí trn pro provádění druhé varianty způsobu podle vynálezu, obr. 12 pohled na konec nástroje z obr. 11 v axiálním směru a v okamžiku jeho zavádění do oválné trubky, obr. 13 příčný řez přetvářenou trubkou v průběhu zavádění zešikmeného konce nástroje z obr. 11, přičemž poloha řezu je vyznačena rovinou XIII—XIII na obr. 11, obr. 14 příčný řez přetvářecí trubkou po zasunutí válcové části přetvářecího nástroje z obr. 11, a to rovinou XIV—XIV z tohoto výkresu, obr. 15 podélný řez nástrojem z obr. 11 použitým současně s druhým nástrojem pro provádění poslední fáze způsobu podle vynálezu, obr. 16 příčný řez rovinou XVI—XVI z obr. 15, obr. 17 boční pohled na nástroj jako na obr. 11, ale v obměněném provedení, obr. 18 příčný řez nástrojem z obr. 17 vedený rovinou XVIII—XVIII, obr. 19 příčný řez nástrojem z obr. 17 vedený rovinou XIX—XIX.

Z obr. 1 je zřejmé, že trubka 1 má těleso 5a protáhlého příčného průřezu, v daném případě oválného, přičemž toto těleso 5a je na svém konci 5 upraveno do kruhového příčného průřezu. Konec 5 s kruhovým příčným průřezem je připojen к tělesu 5a trubky 1 s protáhlým příčným průřezem 2 přechodovou částí 5b o délce nejvýše rovné 0,2 dvojnásobku délky největší průřezové osy 3 protáhlého příčného průřezu 2 tělesa 5a trubky nebo 0,5 násobku délky nejmenší průřezové osy 4 protáhlého příčného průřezu 2.

Pro získání nejlepších výsledků je výhodné vychází-li se z výchozího tělesa 5a trubky 1 oválného průřezu, který je znázorněn na obr. 2.

Na obr. 2 jsou znázorněny dvě kružnice 6 stejného poloměru se středy 7, ležícími se vzájemným odstupem na přímce, na níž leží největší osa 3 protáhlého průřezu 2. Vzdálenost mezi středy 7 je větší než průměr každé z kružnic 6. Dále jsou zřejmé dva kruhové oblouky 8, dotýkající se kružnic 6, jejichž středy 9 se nalézají na přímce, na níž leží nejmenší osa 4 protáhlého průřezu 2. Poloměry těchto kruhových oblouků 8 jsou značně větší než poloměry kružnic 6.

Největší osa 3 délky b křivky takto získané a na ní kolmá nejmenší osa 4 délky a, Jsou v poměru —-—, ležícím v mezích 1,5 až 2,5, a který je současně výhodný pro dosažení účinné výměny tepla, mezí kapalinou proudící trubkou 1 výměníku a vzduchem ji omývajícím (proudícím s výhodou ve směru největší osy 3, a současně dovoluje přetvářet konec trubky do tvaru podle vynálezu.

Obr. 3 a 4 ukazují příklady praktické aplikace trubek upravených podle vynálezu, zasazených do sběrače 11 kapaliny, která trubkami proudí. Kruhové otvory 9 stěny 10 sběrače 11 jsou opatřeny válcovitými obruba226414

S mi 16, vystupujícími směrem ven ze sběrače 11, Stěna sběrače je zevnitř kryta pryžovou fólií 12, nebo fólií z podobného materiálu s otvory 13, odpovídajícími kruhovým otvorům 9, lemovanými odpovídajícími obrubami

14, které tvoří celek s fólií 12. Na straně přivrácené směrem - do. sběrače 11 jsou proti obrubám 14 na pryžové fólii 12 upraveny lemy

15. Pro účinné spolupůsobení s válcovými obrubami 16 kruhových otvorů 9 jsou na konci obrub 14 pryžové fólie 12 upraveny záchytné výstupky 17.

Za účelem- upevnění stěny 20 sběrače 11 s pryžovou fólií 12 na koncích trubek jsou obruby 14 pryžové fólie 12 předepjaty tím, že průměr jejich vnitřních povrchů je ve volném stavu menší než průměr vnějších konců trubek, přičemž konce- trubek se zasouvají do otvorů 9 ve. stěně sběrače, až se- ze všech' stran svazku trubek 1 dotknou koncové lamely 18, okraje 19 stěny sběrače 11. Potom se do konců trubek současně zavedou neznázorněné trny pro provedení dodatečného rozválcování jejich koncových seků, kterým se na koncích 5 trubek 1 vytvoří rozšíření 5g, jehož vnější průměr je o něco. větší než vnitřní průměr válcové obruby 16. Přímý dotyk okrajů 19 s koncovou lamelou 18, přispívá rovněž k pevnosti soustavy.

Na obr. 5 je znázorněna trubka 1 protáhlého příčného průřezu s největší osou 3 a nejmenší osou Ί. Na . trubce - 1 jsou již nasunuty neznázorněné lamely. Na trubku působí ve směrech ft a f2 dvě čelisti 20 se shodnými povrchy 21, z nichž každá má tvar půlválce o- kruhovém příčném průřezu, přičemž povrchové přímky účinných povrchů 21 jsou rovnoběžné s osou trubky 1. Poloměr každého z těchto půlválcových účinných povrchů 21 je o něco větší, než je žádaný vnější průměr konce 5 přetvořené trubky.

Za účelem vytvoření krátké přechodové části 5b mezi koncem 5 trubky 1 a jejím tělesem. 5a, které má zůstat v průřezu oválné mají čelisti 20 přechodové rozšíření 22. Toto přechodové rozšíření 22, znázorněné na obr. 8, je vytvořeno tak, že čelisti- 20 tvoří v sevřené poloze nad přechodovým rozšířením 22 válec s osou totožnou s osou trubky 1.

V' půdorysném řezu kolmém k ose 23 (obr. 8] je zřejmý oválný usek 2a, odpovídající účinným povrchům 21, kruhový úsek 5b se dvěma vnitřními oblouky 5c, 5d uvnitř oválného úseku 2a a dva vnější oblouky 5e, 5f vně oválného- úseku 2a. Vnější oblouky 5e, 5f odpovídají účinným povrchům 21 čelistí 20 po celé délce nebo výšce nástroje. Přechodová rozšíření 22 naproti tomu odpovídají vnitřním obloukům 2b, 2c mezi oválným úsekem 2a a kruhovým úsekem 5b.

Čelisti 20 jsou uváděny do styku s vnějším povrchem trubky na koncích 24 největší osy 3 jejího oválného průřezu a vzájemně se k sobě přibližují ve směru šipek fi, f2. Trubka je takto zužována ve směru největší osy . 3 a rozšiřována ve směru k ní kolmém a průřez jejího konce má na konci první fáze přetvá8 ření podle- vynálezu tvar kruhového prstence, jak ukazuje obr. 6.

Jak ukazuje obr. 9, znázorňující druhou fázi přetváření trubky podle vynálezu, zatlačuje se do výše uvedeného kruhového konce trubky tm 25. Trn 25 má kruhový průřez s komoíokuželovltým koncem 26 a účinnou válcovou částí 27 kruhového průřezu a průměru většího·, než je vnitřní průměr kruhového prstence získaného na konci první fáze přetváření podle vynálezu. Tím, že se zatlačuje do- konce 5- trubky 2, dodává mu roztažením tvar kruhového válce, a to zvětšením jeho průměru.

Způsob- podle vynálezu se s výhodou provádí tak, že pro jeho poslední fázi je střední obvod kruhového konce trubky 5 větší alespoň o 1 %, než je střední obvod oválného protáhlého· příčného· průřezu 2 tělesa 5a trubky- 1. Podle vynálezu se přitom postupuje tak, že v žádném okamžiku se nepřestoupí mez pružnosti materiálu trubky. Dbá se rovněž na to, aby průměr vnějšího kruhového povrchu takto přetvořeného konce trubky 1 byl menší, než- je délka největší osy oválného řezu tělesa 5a trubky 1, takže se vytvoří krátká přechodová část 5b. Přechodová část 5b je na obr. 10 zřejmá v podobě segmentů 28, uplatňujících se výhodně- vzhledem- k jejich nepatrné délce- jako, narážka žeber výměníku. Délka, v níž oválný průřez trubky 1 plynule přechází z - protáhlého příčného průřezu 2- do kruhového, konce 5, je. dlouhá nanejvýše 0,2 délky největší osy 3 protáhlého. příčného průřezu 2,- nebo 0,5 délky nejmenší o-sy 4 tohoto protáhlého příčného průřezu 2, takže mezi poslední lamelu 181 na obr. 1 a 2 a okraj 19 stěny 10 sběrače není nutno vkládat rozpěry.

Obměna způsobu pod^l^€2. vynálezu popisovaného ve spojitosti s obr. 5 až 10. je znázorněna na obr. 11 až 16.

Podle tohoto- obměněného způsobu- se provede roztažení trnem 29 (obr. 11] a teprve potom se radiálně- stlačí vnější povrch konce trubky pomocí kroužku 33 (o.br. 15). Trn 29 má válcový dřík 30 o kruhovém průřezu, jehož vnější průměr odpovídá výslednému vnitřnímu průměru konce 5 trubky 1, a dále komolokuželovitý konee 31,- jehož kruhová základna 32 má průměr nanejvýše rovný délce nejmenší osy 4- vnitřního povrchu trubky 1 v její oválné části (obr. 12). Axiální délka tohoto komolokuželovitého konce 31 je v zásadě téže délky jako délka - 1 přechodové části 22 čelistí 20 na obr. 7, tj. délka přechodové části 5b mezi tělesem 5a trubky 1 a jejím koncem 5 po jejím přetvoření způsobem podle vynálezu.

Trn 29 se silou vtlačí do určité hloubky do konce trubky 1. V této poloze je udržován, dokud se kolem takto vytvořeného konce 5 v axiálním směru nenavlékne kroužek 33 o vnitřním válcovém povrchu 34 a kruhovém průřezu, jehož vnitřní průměr je roven žádanému vnějšímu průměru trubky 1. Kroužek 33 je ukončen rozšířením 35 o výšce 1‘.

Vnější průměr kroužku 33 je roven rozměru trubky 1 ve směru největší osy jejího oválného průřezu. Přechodové rozšíření 35 je provedeno obdobně jako přechodové rozšíření 22 čelistí 21 na obr. 7.

Na obr. 17 až 19 je znázorněn trn 36 s hlavou 37 a dříkem 38. Hlava 37 má v průřezu tvar oválu 39 o dvou vrcholech 40 .na jeho největší ose 3a, ležících proti sobě na kružnici 41 (obr. 18), o průměru rovném žádanému průměru vnitřního povrchu konce trubky 1, který má dva další vrcholy 42 ležící na nejmenší ose 4 protáhlého příčného průřezu 2 trubky 1 s vrcholy 43, odpovídajícími průměru vnitřního povrchu tělesa trubky 1.

Dřík 38 trnu 36 je válcový o kruhovém průřezu a průměru rovném žádanému průměru. vnitřního povrchu konce 5 trubky 1. Délka hlavy 37 je rovna alespoň délce získávaného konce 5 trubky.

Claims (6)

1. PŘEDMĚT

   1. Kovová trubka pro výměník tepla, zejména pro chladič automobilního vozidla, mající těleso protáhlého příčného průřezu, zejména oválného, přičemž na alespoň jednom svém konci má toto těleso kruhový příčný průřez, vyznačená tím, že konec (5) s kruhovým příčným průřezem je připojen k tělesu (5a) trubky (1) s protáhlým příčným průřezem (2) přechodovou částí (5b) o délce nanejvýše rovné 0,2 násobku délky největší průřezové osy (3) protáhlého příčného průřezu (2) tělesa (5a) trubky nebo 0,5 násobku délky nejmenší průřezové osy (4) protáhlého příčného průřezu (2).
2. 2. Kovová trubka podle bodu 1, vyznačená tím, že střední hodnota délky obvodu kruhového průřezu konce (5) trubky (1) je nejméně o 1 % větší, než je . střední hodnota délky obvodu protáhlého příčného průřezu (2) tělesa . (5a) trubky (1).
3. 3. Kovová trubka podle bodu 1 nebo 2, vyznačená tím, že průměr kruhového průřezu konce (5) trubky (1) je menší, než je délka největší osy průřezové (3) protáhlého příčného průřezu (2) tělesa (5a) trubky (1).
4. 4. Kovová trubka podle bodů 1 až 3, vyznačená tím, že poměr mezi délkou (b) největší průřezové osy (3) a délkou (a) nejmenší průřezové osy (4) protáhlého příčného průřezu (2) tělesa (5a) trubky je od 1,5 do 2,5.
5. 5. Způsob výroby kovové trubky podle bo-

   Pro provádění tohoto obměněného způsobu podle vynálezu je hlava 37 trnu 36 zavedena do konce trubky 1 tak, že nejmenší osa 4a trnu 36 je shodná s nejmenší osou 4 a největší osa 3 je shodná s největší osou 3a průřezu trnu 36, a to do hloubky rovné žádané délce konce 5. Potom se trn 36 otočí kolem jeho osy 36, přičemž trubka 1 zůstává nehybná, což dovoluje dát konci trubky 1 tvar válce o kruhovém průřezu. Po otočení trnu 36 se trn 36 znovu uvede do úhlové polohy znázorněné na obr. 18 a tlačí se na něj tak, že jeho dřík 38 vytvoří konec 5 trubky 1, přičemž hlava 37 již nepřetváří vnitřek tělesa trubky 1, v níž je zasunut, nýbrž pouze vede nástroj v trubce 1.

   Vnější povrch konce 5 trubky 1 je pak dokončen úpravou kroužkem 33 (obr. 15, 16), přičemž trn 36 zůstává během této druhé fáze způsobu podle vynálezu uvnitř trubky 1.

   vynalezu dů 1 až 4, při kterém. se vychází z trubky protáhlého příčného průřezu, zejména oválného, trubce se dodává alespoň na jednom z jejích konců kruhový průřez, vyznačený tím, že se konec trubky protáhlého průřezu podrobí radiálnímu stlačování, prováděnému ve směru délky největší průřezové osy protáhlého průřezu trubky, až se docílí protáhlý průřezový tvar, u něhož je rozdíl délek největší průřezové osy a nejmenší průřezové osy roven jedno až pětinásobku tloušťky stěny trubky, načež se konec trubky vystaví radiálnímu roztahování, kterým se získá kruhový průřezový tvar, který má délku obvodu větší, než je délka obvodu výchozího protáhlého průřezu.
6. 6. Způsob výroby kovové trubky podle bodů 1 až 4, při . kterém se vychází z trubky protáhlého příčného průřezu, trubce se dodává alespoň na jednom z jejích konců kruhový příčný průřez, vyznačený tím, že se konec trubky podrobí radiálnímu roztahování, prováděnému ve směru nejmenší průřezové osy ’ protáhlého průřezu, až se docílí příčný průřez oválného tvaru, jehož nejmenší průřezová osa je rovná cílovému průměru kruhového konce průřezu trubky, načež se tento tvar podrobí radiálnímu stlačování, až se získá kruhový průřez mající výše uvedený průměr a obvod o délce větší, než je délka obvodu výchozího protáhlého průřezu.