CZ2008727A3 - Zalisovaný spoj trubky a lamely otopného telesa, zpusob jeho výroby a nástroj k provádení tohoto zpusobu - Google Patents

Abstract

Zalisovaný spoj (1) trubky (2) a lamely (3) otopného telesa (4) je vytvoren pomocí vnitrní spirálové drážky (6) vystupující na vnejším povrchu trubky (2) jako vnejší spirálovitý výstupek (7) uložený s presahem v otvoru (12) lamely (3) popr. v hrdle (5) ci v lemu (13) lamely (3). Zalisovaný spoj (1) se vyrobí pomocí rotacního válcovacího trnu (14), opatreného na obvodu alespon dvema válcovacími kulickami (15, 15´) pro vytvorení vnitrní spirálovité drážky (6) a vnejšího spirálovitého výstupku (7) otácením a posuvem trnu (14) uvnitr trubky (2). Rotacní válcovací trn (14) má s výhodou tri válcovací kulicky (15, 15´, 15´´), uložené s možností nastavení radiální i axiální polohy. Vnitrní spirálovitá drážka (6) zpusobuje turbulentní proudení v trubce (2) a zlepšení prestupu tepla do trubky (2). Vnejší spirálovitý výstupek (7) tvorí pevné, nerozebíratelné a tesné spojení trubky (2) s lamelou (3) pro zlepšení podmínek prenosu tepla mezi trubkou (2) a lamelami (3).

Description

Zalisovaný spoj trubky a lamely otopného tělesa, způsob jeho výroby a nástroj k provádění tohoto způsobu

Oblast techniky

Vynález se týká otopného tělesa, které sestává z rovnoběžných teplosménných lamel, kterými prochází alespoň jedna trubka protékaná teplovodným médiem, nebo vyhřívaná jiným způsobem.

Dosavadní stav techniky

Je známa celá řada otopných těles sestávajících z trubek protékaných teplovodným médiem a z lamel přenášejících teplo do vytápěného prostoru.

Pod pojmem „otopné těleso“ se rozumí jak těleso tvořené jedinou trubkou osazenou příčnými listovými lamelami, tak těleso, ve kterém více trubek prochází paralelně soustavou rovnoběžných lamel, přičemž trubky jsou na koncích serpentinovité nebo jiným způsobem propojeny.

Za „lamely“ se v tomto vynálezu považují profilové tenkosténné lamely, zejména z hliníku nebo jeho slitin, samotné nebo v sestavách se spojovacími prvky a dutinami, dále také žebra, listové lamely a jiné teplosměnné elementy, upevněné na trubce pájením, svařováním, lisováním či jiným obdobným způsobem.

Přestup tepla u otopného tělesa probíhá konvekčně z teplovodného média do stěny trubky, a následné je teplo vedeno z trubky do lamel, z jejichž povrchu přestupuje konvekcí a sáláním do okolního prostředí. Podstatné faktory pro dosažení vysoké účinnosti otopných těles jsou materiály trubky a lamel, velikost teplosměnné plochy trubek a lamel, tepelný gradient okolí a také parametry přenosu tepla tj. spojeni mezi trubkou a lamelami.

Ze spisu EP 0183211 je známo stavebnicové otopné těleso, vytvořené z tenkostěnných lamel, do kterých je začleněna vodorovně uspořádaná teplovodní trubka. Tenkosténné lamely jsou vyrobeny z jednoho kusu s teplovodní trubkou a z této trubky paprskovité vycházejí vzhůru, dolů i do stran. Stěny tenkosténné lamely vycházející do stran jsou opatřeny průduchy a tvarovány pro dokonalejší obtékání okolním vzduchem. Nevýhodou je zejména malá varabilita tvaru otopného tělesa a velké náklady na jeho výrobu.

Ze spisu GB 806539 je známý spoj měkčí hliníkové trubky s tvrdšími hliníkovými žebry (lamelami), kde žebra jsou opatřena otvory, kterými prochází trubka, která se do otvorů rozpíná pomocí rozpínacího mechanického průtažného trnu.

Ze spisu GB 2146422 je znám výměník tepla tvořený teplovodní trubkou pro topné médium, z jejíchž stěn vycházejí tenkosténné plošné elementy - žebra shodného tvaru, určená pro přenos tepla z teplovodní trubky do okolí. Tenkosténné plošné elementy jsou na svých volných koncích zakončeny zámkovými elementy tvaru V. Po zaklesnutí těchto elementů do sebe se zámkové elementy silově spojí pružinou. Teplovodní trubka je začleněna v tenkostěnném plošném elementu rovnoběžně se zámkovými elementy a je vytvořena v jednom kuse s plošnými elementy pro sestavení do uzavřeného válcového výměníku. Nevýhodou tohoto uspořádání je nutnost vytváření uzavřeného tvaru výměníku a poloha teplovodní trubky, která neumožňuje volné stavebnicové sestavování a tvarovou různorodost otopného tělesa.

Ze spisu EP 141 26 90 je známo stavebnicové otopné těleso s profilovanými lamelami z hliníku, jimiž prochází měděná trubka. Nosné lamely s rameny ve tvaru „V“ se střídají se spojovacími lamelami s rameny ve tvaru „V“, jejichž konce jsou uchyceny na ramenech nosných lamel, s výhodou kloubovým nebo drážkovým spojem. Měděné trubky procházejí otvory v lamelách, které mohou být vyplněny tepelné vodivou spojovací hmotou, a v těchto otvorech se upevňují zalisovánim pomoci běžného vnitřního průtažného trnu nebo rotačního trnu. Trn způsobí stejnoměrné zvětšení vnějšího i vnitřního průměru trubky, která je tak zalisována do otvoru v lamelách, přičemž se zeslabí její stěna. Okraj vytvarovaného otvoru se přitom současně vytáhne do nálevkovitého tvaru, což zlepšuje parametry styku lamel a trubek z hlediska přenosu tepla. Obdobně lze trubku zalisovat do lamel pomoci hydraulického tlaku kapaliny, kterým se trubka roztáhne (zvětši svůj průměr).

Řešení poskytuje vyhovující stavebnicový systém s velkou škálou tvarových obměn otopných těles z unifikovaných konstrukčních prvků, zejména z hliníku a z mědi, a s vysokým teplotním spádem nad a pod otopným tělesem. Nevýhodou je zalisovaný spoj trubek a lamel. Při zalisování trubice hydraulickým tlakem není roztahování trubky stejnoměrné, neboť ani síla stěny trubky není ideálně stejnoměrná, takže dochází k defektům a destrukci trubky v jejím nejslabším místě, nebo naopak ktomu, že v některých místech je trubka nedostatečně zalisována v otvoru lamely, takže parametry pro přenos tepla se zhoršují.

Při mechanickém rozpínání trubky pomocí mechanického průtažného trnu nebo rotačního tmu vznikají značné třecí síly. Při nedostatečném mazáni může dojít vlivem tření k narušení vnitřní stěny trubky a k zeslabení stěny trubky v otvorech lamel, což má za následek vznik mikrotrhlin, které mohou vést k defektům. Trubka může v oblasti mikrotrhlin také prasknout při dalším tváření, zejména při ohýbání otopného tělesa do oblouku při výrobě obloukových tvarů.

Při použití výše popsaného zalisovaného spoje trubky a lamely může kromě defektů vzniknout také nedostatečný styk trubky s lamelami, a to jak při výrobě, tak při provozu otopného tělesa, kdy v důsledku teplotních změn a rozdílných hodnot tepelné roztažnosti materiálů může dojít k uvolnění spoje a ke zhoršení parametrů přenosu tepla mezi trubkou a lamelou, a tím i ke snížení účinnosti otopného tělesa jako celku. Odstranění těchto nevýhod je prvním úkolem vynálezu.

Dále, pro zlepšeni účinnosti otopného tělesa je důležité zlepšit i přenos tepla z teplovodního média do trubky, což je dalším úkolem předloženého vynálezu.

Je známo, že je-li vnitřní sténá trubky hladká, tj. probíhá jako válcová plocha souose s osou trubky, pak se v trubce při běžných průtocích udržuje laminární prouděni teplovodného média, při kterém se povrchové vrstvy média ochlazují, a středová vrstva zůstává nepromíchaná, což má za následek menší účinnost přestupu tepla z média do trubky. V praxi se tento nedostatek obvykle kompenzuje větším průměrem trubek, aby byla dosažena větší teplosměnná plocha vnitrní stěny trubky. Toto řešení ale znamená větší spotřebu materiálu, větší hmotnost atd. Z patentové přihlášky WO 2006/056189 je známo řešení trubky s vnitřními podélnými žebry pro zlepšení přestupu tepla, která ale zachovávají charakter laminárního proudění.

Jiný známý způsob řešení pro zvýšeni účinnosti přestupu tepla z teplovod něho média do trubky spočívá vtom, že laminární proudění v trubce se změní na prouděni turbulentní. Z dokumentu BG 1083 67U je známa kouřová trubka, např. na vytápění skleníku, kterou odchází horké plynné spaliny z topného zařízení. Na povrchu trubky jsou upevněny lamely, uvnitř trubky je odporové těleso, které způsobuje vířivý pohyb teplého vzduchu. Těleso může mít tvar spirály, sestavy kuželů nebo děrovaných disků. Toto řešení není vhodné pro trubky malých průměrů, používané u otopných těles.

Z dokumentu JP 2002 350082 je známá kondenzační trubka, vyrobená svařováním z pásu měděného plechu, na kterém jsou střídavě vylisovány pásy příčného a podélného zvlněni. Nevýhoda zde spočívá v tom, že svařovaná trubka jako taková není vhodná pro otopná tělesa z toho důvodu, že je nelze zalisovat do otvorů lamel.

Z dokumentu EP 0478 507 je popsán způsob a zařízení pro výrobu tepelných výměníků, kde lamely jsou opatřeny otvory, do kterých se vloží trubky, a pomocí obyčejného mechanického průtažného trnu se zvětší jejich průměr, takže dojde k jejich upevnění v otvorech. Vnější i vnitřní průměr trubky zůstává po zalisování hladký a nevykazuje žádnou drážku.

Nakonec jsou známy trubky, jejichž vnitřní stěna je opatřena spirálovitou drážkou, která způsobí roztočení protékající kapaliny kolem podélné osy trubky. Toto řešeni je konkrétně popsáno ve spise JP 62142995, kde je popsána trubka pro přenos tepla, jejíž vnitřní povrch je opatřen spirálovitou drážkou s trapézovým profilem.

Tak např. v dokumentu JP 9070612 je popsán způsob výroby trubky pro přenos tepla, která slouží pro zvýšeni bodu varu neazeotropniho chladivá. Trubka má dvojitou spirálovitou drážku na vnitrním povrchu. Drážky se vyrábí pomoci dvou vnitrních trnů, které mají na svém obvodu zuby, a jsou uspořádány za sebou uvnitř trubky. Proti trnům jsou z vnější strany trubky tlačeny kuličky, uložené ve dvou řadách v držáku a v přírubách. Kuličky planetově rotují, a trny vytvářejí dvojitou drážku uvnitř trubky.

Také spis US 5 564 184 řeší problém způsobu výroby topné trubky výměníku tepla, která je opatřena vnitřní drážkou, a zároveň je roztažena pro upevnění v otvorech lamel. K roztažení trubky slouží běžný průtažný trn, k vytvoření vnitrní drážky slouží břity nebo otočné disky, které drážku v podstatě vyřezávají nebo vytlačují do vnitřní stěny trubky. Nástroj tvořící vnitřní drážku se může pohybovat lineárně nebo rotovat nebo oscilovat, takže drážka může být lineární nebo nelineární, je zmíněna í drážka ve tvaru šroubovice. Nicméně spirálovitá drážka popsaná v tomto spise netvoří spoj trubky a lamely.

Dokument US 4 646 548 popisuje nástroj a způsob pro zvětšení vnějšího průměru trubky a vytvoření vnitřní drážky v této trubce. Nástroj sestává z průtažného trnu, kterým je ozubená hlavice, vytvářející ve vnitřní stěně trubky soustavu spirálovitých drážek. Ozubená hlavice má větší průměr než průtažný trn, takže trubku ještě jednou roztahuje, ale vnější průměr trubky přitom zůstává hladký. Je to způsobeno tím, že náběhová plocha ozubené hlavice je oblá, takže tlak na vnitřní stěnu trubky je plošný, nikoli bodový.

Dokument JP 10281676 popisuje výrobu výměníku tepla, kdy se tenkostenné lamely velkého průměru upevňují na topnou trubku, a to pomocí průtažného trnu zvětšujícího vnější průměr trubky. Podstata popisovaného řešení spočívá v tom, že trubka se vloží do otvoru lamel, zvětší se průměr trubky, a tak se trubka spojí s lamelami. Současně se zvětšením vnějšího průměru se do vnitřní stěny trubky vyřezávají drážky. Z hlediska výroby spoje (upevněni trubky v lamele) jde o běžné zvětšení vnějšího průměru trubky, který přitom zůstává hladký a bez výstupků. U vnitřní drážky jde o změnu laminárního proudění na proudění turbulentní a zvětšeni styčného dotyku s topným médiem. Drážka nemá žádný vnější spirálovitý výstupek a neslouží k upevnění trubky.

Dále dokument FR 2647375 popisuje způsob výroby trubky pro výměník tepla a nástroj pro provádění tohoto způsobu. Nástroj sestává z průtažného trnu, jehož součástí je ozubená plocha vytvářející na vnitrní stěně trubky soustavu spirálovitých drážek. Ozubení má větší průměr než vlastní průtažný trn. Ozubená hlavice je zde součástí průtažného trnu.

Obdobné řešení je popsáno v dokumentu JP 2001 347311, kde je využito jednoho vnitřního trnu a jedné vnější řady kuliček pro výrobu vnitřního drážkování trubky, stejně jako např. i v dokumentech US 5724 844 a EP 0795 363.

Zařízení používaná pro výrobu trubek s vnitřním drážkováním tvoří vnitrní ozubené nebo drážkované trny, které působí na vnitřní stěnu trubky, a vnější soustava opěrných kuliček, které působí jako opera proti tlaku trnů na vnější stěně trubky. Nevýhoda těchto trubek s vnitřní spirálovitou drážkou, pokud by byly použity pro otopná tělesa, spočívá v tom, že jejich vnější stěna zůstává hladká, takže by nedocházelo ke zlepšení přenosu tepla z trubky do lamely a neodstranily by se stávající nedostatky. Popsané způsoby výroby a zařízení rovněž nejsou vhodné ani použitelné pro zalisované spoje trubek a lamel otopných těles, které se zhotovují až na trubkách, které byly již předtím vloženy v otvorech lamel.

Podstata vynálezu

Výše uvedené nedostatky do značné míry odstraňuje zalisovaný spoj trubky a lamely otopného tělesa podle vynálezu.

Jeho podstata spočívá vtom, že ve stěně trubky je vytvořena vnitřní spirálovitá drážka ve tvaru závitu s konstantním stoupáním, vystupující na vnějším povrchu trubky jako vnější spirálovitý výstupek zalisovaný v otvoru lamely. Vnitřní spirálovitá drážka vytváří turbulentní proudění, vnější spirálovitý výstupek slouží k upevnění a spojení. Při výrobě zalisovaného spoje se nevytváří žádné místní mikrotrhliny v materiálu trubky, a spoj trubky a lamely vykazuje těsný styk s větší stykovou plochou, který se časem neuvolňuje.

Z hlediska technologie výroby je výhodné, když vnitřní spirálovitá drážka a vnější spirálovitý výstupek mají polokruhový profil, který je vytvořen technologií válcování (válcovacími kuličkami).

V dalším výhodném provedení vynálezu rádius polokruhového profilu vnitřní spirálovité drážky a vnějšího spirálovitého výstupku leží v rozmezí od 1,5 mm do 5 mm pro běžně používané průměry trubek pro výrobu otopných těles. Rádius je dán průměrem válcovací kuličky, který se volí ve vztahu k průměru trubky, sile lamely, závitovému stoupáni drážky a výšce vnitřní spirálovité drážky.

Ve výhodném provedení vynálezu je zalisovaný spoj vytvořen v otopném tělese majícím profilové tenkostěnné lamely, uspořádané rovnoběžně a vyrobené z hliníku nebo jejich slitin, které jsou opatřeny otvory šlemy, kterými prochází alespoň jedna trubka z mědi, přičemž vnější spirálovitý výstupek vytvořený na trubce je zalisovaný do otvorů a lemů. Zalisovaný spoj podle vynálezu je v tomto provedení zvláště výhodný ve spojení s hliníkovým materiálem lamel a měděným materiálem trubek. Z hlediska optimálního konstrukčního provedení je výhodné, když stoupání závitu vnitřní spirálovité drážky a vnějšího spirálovitého výstupku leží v rozmezí od 2 mm do 30 mm, což v podstatě odpovídá 30 až 100 % průměru trubky, přičemž hloubka drážky leží v rozmezí od 0,5 mm do 3 mm.

Předmětem vynálezu je dále způsob výroby zalisovaného spoje trubky a lamely otopného tělesa. Jeho podstata spočívá vtom, že v trubce se vytvoří vnitřní spirálovitá drážka ve tvaru závitu s konstantním stoupáním, vystupující na vnějším povrchu trubky jako vnější spirálovitý výstupek, který se zalisuje do otvoru lamely tak, že dovnitř trubky se zavede rotační válcovací trn opatřený na obvodu alespoň dvěma válcovacími kuličkami pro vytvořeni vnitřní spirálovité drážky a vnějšího spirálovitého výstupku, přičemž vnější opěru při výrobě zalisovaného spoje tvoři otvory lamel a/nebo hrdla lamel a/nebo lemy lamel. Tento způsob výroby má celou řadu výhod oproti známému stavu techniky, neboť umožňuje použití jiné technologie s minimálním třením.

'

Předmětem vynálezu je také nástroj pro výrobu zalisovaného spoje trubky a lamel otopného tělesa. Jeho podstata spočívá vtom, že je tvořen rotačním válcovacím trnem pro vytvořeni vnitřní spirálovité drážky ve tvaru závitu s konstantním stoupáním, vystupující na vnějším povrchu trubky jako vnější spirálovitý výstupek. Rotační válcovací trn má pracovní hlavici, ve které jsou uloženy alespoň dvě válcovací kuličky, vystupující z obvodu pracovní hlavice na protilehlých stranách pracovní hlavice vzhledem k ose rotačního válcovacího trnu. Ve směru osy jsou válcovací kuličky vůči sobě přesazené s odstupem odpovídajícím alespoň 0,5 násobku stoupání závitu vnitrní spirálovité drážky a vnějšího spirálovitého výstupku.

Alternativně může být nástroj pro výrobu zalisovaného spoje trubek a lamel otopného tělesa tvořen rotačním válcovacím trnem pro vytvoření vnitřní spirálovité drážky ve tvaru závitu s konstantním stoupáním, vystupující na vnějším povrchu trubky jako vnější spirálovitý výstupek. Rotační válcovací trn má pracovní hlavici, ve které jsou uloženy alespoň tri válcovací kuličky vystupující z obvodu pracovní hlavice a přesazené ve směru osy rotačního válcovacího trnu vůči sobě s odstupem odpovídajícím alespoň 1/3 stoupáni závitu vnitřní spirálovité drážky a vnějšího spirálovitého výstupku.

Ve výhodném provedení nástroje podle vynálezu jsou lisovací kuličky v pracovní hlavici uloženy s možností nastavení jejich radiálního vyložení z obvodu pracovní hlavice a/nebo jejich vzájemného osového odstupu ve směru osy rotačního válcovacího trnu. Univerzální nástroj lze využít k výrobě zalisovaného spoje s různými rozměry drážky, a pro různé materiály a konstrukční provedení lamel a trubek.

Výhody řešení podle vynálezu spočívají především vtom, že zlepšuje parametry pro přestup tepla jak mezi teplovodným médiem a trubkou, tak i mezi trubkou a lamelou. Spirálová drážka závitu na vnitrní stěně trubky uvádí teplovodně médium do rotačního pohybu a vyvolává turbulentní proudění, čímž dochází k lepšímu přestupu tepla do trubky. Vnější spirálovitý výstupek tvořící závit na vnější stěně trubky, zalisovaný v otvoru lamely, lépe udržuje v axiálním i radiálním směru trubku v lamelách, a zlepšuje styk trubky s lamelou, čímž dochází k lepšímu přestupu tepla z trubky do lamely. Vnitřní i vnější povrch trubky se zvětšuje, takže se zvětšuje i její teplosměnná plocha. Výhodou je i to, že navrženým způsobem lze zalisovaný spoj vytvořit stejnoměrně po celé délce trubky bez ohledu na to, zda je průřez trubky v některém místě zeslaben. Při zalisováni vzniká minimálně tření a v trubce se nevytváří žádné mikrotrhliny, které by později mohly vést k defektům, destrukci, netěsnosti apod. Způsob výroby a zařízení k provádění tohoto způsobu je navržen tak, aby bylo možné vytvořit zalisovaný spoj na trubkách, které jsou již provlečeny v otvorech lamel, a to pouze působením na jejich vnitřní stěnu. Řešení podle vynálezu je vhodné i pro stavebnicová otopná tělesa, která lze deformovat a tvarovat do obloukových a rohových tvarů, bez deformačních a destruktivních projevů.

Přehled obrázků na výkresech

Vynález bude blíže objasněn pomocí výkresů, na nichž znázorňují obr. 1 půdorys zalisovaného spoje trubky a příčných listových lamel, obr. 2 rez zalisovaným spojem podle obr. 1 rovinou A-A, obr. 3 půdorys zalisovaného spoje trubek a rovnoběžných profilových tenkosténných lamel ve stavebnicovém otopném tělese, obr. 4 řez zalisovaným spojem podle obr. 3 rovinou B-B, obr. 5 podélný řez rotačním válcovacím trnem s druhou válcovací kuličkou ve vzdálenosti 1,5 závitu od první válcovací kuličky, obr. 6 příčný řez rotačním válcovacím trnem podle obr. 5 rovinou C-C, obr. 7 podélný rez rotačním válcovacím trnem s druhou válcovací kuličkou ve vzdálenosti 0,5 závitu od první válcovací kuličky, obr. 8 příčný řez válcovacím trnem podle obr. 7 rovinou D-D, obr. 9 podélný řez rotačním válcovacím trnem s rovnoměrným rozložením válcovacích kuliček po obvodu, obr. 10 příčný řez válcovacím trnem podle obr. 9 rovinou ΕΈ, obr. 11 podélný řez rotačním válcovacím trnem s fixační klecí pro válcovací kuličky, obr. 12 příčný řez válcovacím trnem podle obr. 11 rovinou F-F.

Příklady provedení vynálezu

Rozumí se, že dále popsané a zobrazené konkrétní příklady uskutečněni vynálezu jsou představovány pro ilustraci, nikoli jako omezeni příkladů provedení vynálezu na uvedené případy, Odborníci znalí stavu techniky najdou nebo budou schopni zjistit za použití rutinního experimentováni větší či menší počet ekvivalentů ke specifickým uskutečněním vynálezu, která jsou zde speciálně popsána. I tyto ekvivalenty budou zahrnuty v rozsahu následujících patentových nároků.

V prvním přikladu provedeni, znázorněném na obr. 1 a obr. 2, je zalisovaný spoj 1 vytvořen na otopném tělese 4, které sestává z rovnoběžných listových lamel 3 s otvory a s hrdly 5, které jsou vedle sebe nasazeny na trubce 2. Obdobně mohou být také jednotlivé lamely 3 uspořádány přímo na trubce 2 (bez hrdel 5). Ve vnitřní stěně trubky 2 je vytvořena vnitřní spirálovitá drážka 6 jako závit s konstantním stoupáním, a na vnější stěně trubky 2 je protilehle vytvořen vnější spirálovitý výstupek 7 odpovídající vnitřní spirálovité drážce 6. Při vytvoření zalisovaného spoje 1 se současně s roztažením trubky 2 v místě vnějšího spirálovitého výstupku 7 roztáhnou i hrdla 5 lamel 3, a dojde k vytvoření pevného a nerozebiratelného spojení trubky 2. s lamelami 3, přičemž stykové plochy na sebe velmi těsně doléhají, a parametry přenosu tepla z trubky 2 do lamel 3 jsou značně zlepšeny oproti jiným způsobům spojení. Vnitřní spirálovitá drážka 6 roztáčí nezobrazené teplovodní médium kolem podélné osy 8 trubky 2, takže se uvnitř trubky 2 vytváří turbulence, které zvyšuji účinnost přestupu tepla z média do trubky 2. Rádius vnitřní spirálovité drážky 6 leží dle druhu a průměru trubky 2 a druhu lamel 3 v rozmezí od 1,5 do 5 mm, stoupání závitu drážky 6 je zpravidla od 2 do 30 mm, hloubka drážky 6 je zpravidla od 0,5 do 3 mm.

Ve druhém přikladu provedení, znázorněném na obr. 3 a obr. 4, je zalisovaný spoj 1 vytvořen na otopném tělese 4, které je tvořeno soustavou rovnoběžných profilových tenkostěnných lamel 3 z hliníku nebo jeho slitin, kterými příčně prochází více paralelně uspořádaných a vzájemně propojených měděných trubek 2. Jde o stavebnicové otopné těleso 4, které je popsáno v evropském patentu EP 1412690, a které lze po sestaveni mj. ohýbat do obloukového tvaru. Ramena ve tvaru „V u nosných lamel 9 nesou čelní kryty 10, a ramena ve tvaru „V“ spojovacích lamel 11 jsou kloubové uchycena na ramenech nosných lamel 9. Jednotlivé lamely 3 mají kruhové otvory 12 s lemy 13, které se při výrobě otvorů 12 vytvoří technologií tváření otvorů metodou flowdrill. Skrz otvory 12 se provlečou trubky 2, a vytvoří se zalisovaný spoj 1 tak, že ve vnitřní stěně trubky 2 vznikne vnitřní spirálovitá drážka 6 jako závit s konstantním stoupáním, a na vnější stěně trubky 2 je protilehle vytvořen vnější spirálovitý výstupek 7, který odpovídá vnitřní spirálovité drážce 6 a kopíruje její trajektorii. Při vytvoření zalisovaného spoje 1 se trubka 2 roztahuje v místě vnějšího spirálovitého výstupku 7, zvětšuje svůj vnější průměr, a zalisuje se do otvoru 12 a do lemů 13. Otvory 12 i iemy 13 při zalisováni trubky 2 působí jako vnější opera působící proti tlaku roztahujícímu trubku 2 zevnitř, přitom se mírné deformují, a přizpůsobí svůj obvod trubce 2 s vnějším spirálovitým výstupkem 7. Tak dojde k vytvoření pevného a nerozebiratelného spojeni trubky 2 s lamelami 3, přičemž stykové plochy na sebe velmi těsně doléhají, a parametry přenosu tepla z trubky 2 do lamel 3 se výrazně zlepšují. Vnitřní spirálovitá drážka 6 zlepšuje účinnost přestupu tepla z nezobrazeného teplovodného média do trubky 2, stejně jako v prvním příkladu provedeni vynálezu. V jiném nezobrazeném příkladu se může do trubky 2 vložit elektrické topné těleso, takže namísto teplovodného média lze použit pro otopné těleso 4 elektrický ohřev.

Rádius vnitřní spirálovité drážky 6 leží dle průměru trubky 2 v rozmezí od 2 do 4 mm, hloubka válcované drážky 6 je od 0,5 mm do 1,5 mm, stoupání závitu drážky 6 je zpravidla od 2 do 6 mm.

Zalisovaný spoj 1_ dle prvního i druhého příkladu provedení vynálezu se vyrobí tak, že po nasazení lamel 3 na trubky 2 se na vnitřní stěnu trubky 2 působí rotačním válcovacím trnem 14 s válcovacími kuličkami 15 rozmístěnými na obvodu trnu 14, přičemž se současně vytvoří vnitřní spirálovitá drážka 6 i vnější spirálovitý výstupek 7, a trubka 2 se nerozebiratelným způsobem nalisuje do otvorů 12 s lemy 13 lamel 3.

Rotační válcovací trn 14, který je nasazen na nezobrazené hnací tyči, může mít celou řadu konkrétních konstrukčních variant dle oblasti použití a druhu spojovaných trubek 2 a lamel 3. Rotační válcovací trn 14 sestává z pracovní hlavice 16 s válcovacími kuličkami 15, a z upínací stopky 17, která je od pracovní části hlavice 16 oddělena osazenými plochami 18 pro upínací nástroj (klíč),

V přikladu provedeni znázorněném na obr. 5 a obr. 6 je zobrazen rotační válcovací trn 14, který je vhodný pro vytváření zalisovaného spoje 1 trubky se silnějšími a tužšími lamelami 3. První válcovací kulička 15 vystupuje z obvodu válcové pracovní hlavice 16 v dostatečném odstupu od její zaváděcí části. Druhá válcovací kulička 15' je uložena také v pracovní hlavici 16 a vystupuje z jejího obvodu na protilehlé straně vzhledem k ose 19 trnu 14 s osovým odstupem rovnajícím se 1,5 násobku stoupání závitu vnitřní spirálovité drážky 6 v trubce 2 (obvodová délka 1,5 závitu drážky 6). Za druhou válcovací kuličkou 15' je uložena v pracovní hlavici 16 a vystupuje z jejího obvodu třetí válcovací kulička 152, na stejné straně tmu 14 vzhledem kjeho ose 19 jako druhá válcovací kulička 15', s osovým odstupem rovnajícím se stoupání závitu vnitřní spirálovité drážky 6 (obvodová délka jednoho závitu drážky 6). Všechny válcovací kuličky 15, 151,152 jsou uloženy v pracovní hlavici 16 tak, že je možné regulovat jejich vyložení z hlavice 16, a tím i rozměr a hloubku vnitřní spirálovité drážky 6 a vnějšího spirálovitého výstupku 7 v trubce 2. Regulace se provádí stavěcími šrouby 20, přičemž hodnoty nastavení válcovacích kuliček 15, 15' a 15 se mohou lišit. Při použití tohoto rotačního válcovacího trnu 14 v trubce 2 se pri vstupu první válcovací kuličky 15 do otvoru 12 v lamele 3 vytváří odpor (protitlak) odpovídající tuhosti lamely 3 a jejího

15', 15, které jsou již vedeny v závitu vnitřní spirálovité drážky 6, předvytvorené první válcovací kuličkou 15. Tato síla odporu první válcovací kuličky 15 vytváří pozvolný náběh závitu drážky 6 do otvoru 12 v lamele 3 a je přenesená na protilehlé válcovací kuličky 15', 15 , kde vytvoří zvýšený prolis závitu drážky 6 v trubce 2, a tím nedojde ke ztenčení trubky 2 procházející otvorem 12 lamely 3. Příklad provedení je vhodný pro menší průměry trubek 2 se stoupáním závitu větším než je průměr kuličky 15,151,15. Lze jej používat pro lisování spojů 1 s tenkými i silnými lamelami 3. Výhodou je pozvolný náběh závitu trubky 2 do otvoru 12 silnější a tužší lamely 3, kdy se využije přizpůsobivost poddajnějšího materiálu tj. trubky 2 na který působí druhé dvé kuličky 151, 15 silou vytvořenou odporem první kuličky 15 pri vnikání do otvoru 12 lamely 3. To znamená, že trn 14 se částečně vychýlí z osy trubky 2 a působí excentricky pri průniku první kuličky 15 otvorem 12 lamely 3.

V jiném příkladu provedení, znázorněném na obr. 7 a obr. 8, který je vhodný i pro zalisovaný spoj 1 trubek 2 se slabšími a méně tuhými lamelami 3, je rotační válcovací tm 14 opatřen první válcovací kuličkou 15, která je umístěna přibližné ve stejné části pracovní hlavice 16, přičemž ale druhá válcovací kulička 15' je na protilehlé straně hlavice 16 vzhledem k ose 19 trnu 14 uložena s osovým odstupem rovnajícím se 0,5 násobku stoupání závitu vnitřní spirálovité drážky 6 v trubce 2 (obvodová délka 0,5 závitu drážky 6). Za druhou válcovací kuličkou 15' je uložena v pracovní hlavici 16 a vystupuje z jejího obvodu třetí válcovací kulička 15, která má stejně jako v předchozím příkladu provedení osový odstup od druhé válcovací kuličky 15' rovnající se stoupáni závitu vnitřní spirálovité drážky 6 (obvodová délka 1 závitu spirálovité drážky 6).

Válcovací kuličky 15, 15', 15 jsou uloženy v pracovní hlavici 16 tak, že je možné regulovat jejich vyložení z hlavice 16, ale pouze u všech najednou, nikoli individuálně. Regulace vyloženi se provádí pomocí výměnného dříku 21, který je uložen ve středové dutině 22 v ose 19 v pracovní hlavici 16, a zajištěn závitem 23, přičemž kuličky 15, 15', 15 jsou uloženy na obvodu dříku 21. Vyložení kuliček 15, 15', 15 z pracovní hlavice 16 přitom závisí na průměru použitého výměnného dříku 21. Provedeni je vhodné pro větší průměry trubek 2 se stoupáním závitu drážky 6 větším než je průměr kuličky 15,15'. 15.

V jiném příkladu provedení rotačního válcovacího trnu 14 podle obr. 9 a obr. 10 jsou válcovací kuličky 15, 151, 15 také uloženy na výměnném dříku 21 stejně jako v předchozím přikladu provedeni, ale jejich rozmístění po obvodu pracovní hlavice 16 je jiné. Kuličky 15,151,15 jsou úhlově rozmístěny po obvodu symetricky po 120°, a jejich osový odstup je roven 1/3 stoupání závitu vnitřní spirálovité drážky 6 v trubce 2 (obvodově jsou vzdáleny o 1/3 délky závitu drážky 6). Také v tomto příkladu provedení je možné regulovat vyložení všech kuliček 15,152,15 současně změnou průměru výměnného dříku 2L Provedení je vhodné pro válcování závitů drážky 6 se stoupáním menším než je průměr kuličky 15,151,152.

V posledním příkladu provedení na obr. 11 a obr. 12 je znázorněn rotační válcovací trn 14 se třemi válcovacími kuličkami 15, 151, 15 , u kterého na rozdíl od předchozích příkladů provedení není možné měnit a regulovat vyložení kuliček 15, 15', 15 z pracovní hlavice 16, ale je možné měnit jejich i osové rozmístění (odstup) na obvodu pracovní hlavice 16. Kuličky 15, 151, 15 jsou volné uloženy v drážkách 24, 25 vytvořených na protilehlých stranách pracovní hlavice 16 vzhledem k ose 19 trnu 14 a aretovány v požadovaných odstupech pomocí fixační klece 26 zapuštěné do obvodu pracovní hlavice. Fixační klec 26 je výměnná, a její demontáž a montáž se provádí pomocí pojistného šroubu 27, jehož hlava tvoři zároveň čelo pracovní hlavice 16.

Výhoda tohoto provedení spočívá v jeho univerzálním použiti, kde pomocí několika výměnných fixačních klecí lze rotační válcovací trn 14 s kuličkami 15, 151, 15'' nasadit v řadě provozních aplikací s rozdílnými požadavky na stoupání závitu.

Společnou výhodou všech výše popsaných příkladů provedení rotačního válcovacího trnu 14 pak je to, že rozmístěni válcovacích kuliček 15, 151, 15 a jejích funkce při válcování vnitřní spirálovité drážky 6 a vnějšího spirálovitého výstupku 7 jsou takové, že zalisovaný spoj 1 lze vytvořit s použitím jednoduchého zdroje rotačního pohybu válcovacího trnu 14, bez zvláštních nároků na velikost axiální složky síly působící na rotační válcovací trn 14 v ose 19. Další výhoda spočívá v tom, že jednotlivé konstrukční znaky výše popsaných příkladů provedení lze mezi sebou vzájemně dále kombinovat a vytvářet tak další možná provedení rotačního válcovacího trnu 14 pro konkrétní požadované parametry a aplikace.

Průmyslová využitelnost

Předmět vynálezu lze využít při výrobě zalisovaného spoje trubky a lamely otopného tělesa u mnoha variant provedení otopných těles s průtokem teplovodného média nebo s jiným ohřevem.

i v * r r

Claims (9)

1. PATENTOVÉ NÁROKY

   1. Zalisovaný spoj (1) trubky (2) a lamely (3) otopného tělesa (4), opatřeného alespoň jednou lamelou (3) nasazenou na trubce (2), vyzná č u j í c í se t i m , že ve stěně trubky (2) je vytvořena vnitřní spirálovitá drážka (6) ve tvaru závitu s konstantním stoupáním, vystupující na vnějším povrchu trubky (2) jako vnější spirálovitý výstupek (7) zalisovaný v otvoru (12) lamely (3).
2. 2. Zalisovaný spoj podle nároku 1, vyznačující se tím, že vnitřní spirálovitá drážka (6) a vnější spirálovitý výstupek (7) mají polokruhový profil.
3. 3. Zalisovaný spoj podle nároku 2, vyznačující se tím, že rádius polokruhového profilu vnitřní spirálovité drážky (6) a vnějšího spirálovitého výstupku (7) leží v rozmezí od 1,5 mm do 5 mm.
4. 4. Zalisovaný spoj podle alespoň jednoho z nároků 1 až 3, vyznačující se t i m , že je vytvořen v otopném tělese (4) majícím profilové tenkostěnné lamely (3), uspořádané rovnoběžně a vyrobené z hliníku nebo jeho slitin, které jsou opatřeny otvory (12) s lemy (13), kterými prochází alespoň jedna trubka (2) z mědi, přičemž vnější spirálovitý výstupek (7) vytvořený na trubce (2) je zalisovaný do otvorů (12) a lemů (13).
5. 5. Zalisovaný spoj podle alespoň jednoho z nároků 1 až 4, vyznačující se t í m , že stoupání závitu vnitřní spirálovité drážky (6) a vnějšího spirálovitého výstupku (7) leží v rozmezí od 2 mm do 30 mm a hloubka drážky (6) leží v rozmezí od 0,5 mm do 3 mm.
6. 6. Způsob výroby zalisovaného spoje (1) trubky (2) a lamely (3) otopného tělesa (4), při kterém se do otvoru (12) alespoň jedné lamely (3) zavede trubka (2) a následně se zvětši vnější průměr trubky (2), vyznačující se tím, že v trubce (2) se vytvoří vnitřní spirálovitá drážka (6) ve tvaru závitu s konstantním stoupáním, vystupující na vnějším povrchu trubky (2) jako vnější spirálovitý výstupek (7), který se zalisuje do otvoru (12) lamely (3) tak, že dovnitř trubky (2) se zavede rotační válcovací trn (14) opatřený na obvodu alespoň dvěma válcovacími kuličkami (15,15‘) pro vytvořeni vnitřní spirálovité drážky (6) a vnějšího spirálovitého výstupku (7), přičemž vnější opěru při výrobě zalisovaného spoje (1) tvoří otvory (12) lamel (3) a/nebo hrdla (5) lamel (3) a/nebo lemy (13) lamel (3).
7. 7. Nástroj pro výrobu zalisovaného spoje (1) trubky (2) a lamely (3) otopného tělesa (4) opatřeného alespoň jednou lamelou (3) nasazenou na trubce (2), vyznačující se tím, že je tvořen rotačním válcovacím trnem (14) pro vytvoření vnitřní spirálovité drážky (6) ve tvaru závitu s konstantním stoupáním, vystupující na vnějším povrchu trubky (2) jako vnější spirálovitý výstupek (7), přičemž rotační válcovací trn (14) má pracovní hlavici (16), ve které jsou uloženy alespoň dvě válcovací kuličky (15,15') vystupující z obvodu pracovní hlavice (16) na protilehlých stranách pracovní hlavice (16) vzhledem kose (19) rotačního válcovacího trnu (14), a ve směru osy (19) vůči sobě přesazené s odstupem odpovídajícím alespoň 0,5 násobku stoupání závitu vnitrní spirálovité drážky (6) a vnějšího spirálovitého výstupku (7).
8. 8. Nástroj pro výrobu zalisovaného spoje (1) trubky (2) a lamely (3) otopného tělesa (4) opatřeného alespoň jednou lamelou (3) nasazenou na trubce (2), vyznačující se t í m , že je tvořen rotačním válcovacím trnem (14) pro vytvoření vnitřní spirálovité drážky (6) ve tvaru závitu s konstantním stoupáním, vystupující na vnějším povrchu trubky (2) jako vnější spirálovitý výstupek (7), přičemž rotační válcovací trn (14) má pracovní hlavici (16), ve které jsou uloženy alespoň tři válcovací kuličky (15, 15', 15“) vystupující z obvodu pracovní hlavice (16) a přesazené ve směru osy (19) rotačního válcovacího trnu (14) vůči sobě s odstupem odpovídajícím alespoň 1/3 stoupání závitu vnitřní spirálovité drážky (6) a vnějšího spirálovitého výstupku (7)·
9. 9. Nástroj podle nároku 7 nebo 8, vyznačující se tím, že lisovací kuličky (15, 15', 15) jsou v pracovní hlavici (16) uloženy s možností nastaveni jejich radiálního vyložení z obvodu pracovní hlavice (16) a/nebo nastavení jejich vzájemného osového odstupu ve směru osy (19) rotačního válcovacího trnu (14).