CZ300522B6 - Zpusob spojování ocelových trubek s hliníkovými žebry - Google Patents

Abstract

Zpusob spojování ocelových trubek s hliníkovými žebry, u kterého se nejdríve na povrchy ocelových trubek nebo hliníkových žeber nanáší vrstva ze slitiny zinek-hliník s obsahem hliníku od 0,5 do 20 % a pak se pred nebo pri mechanickém kontaktu hliníkových žeber s ocelovými trubkami mezi ocelové trubky a hliníková žebra nanáší tavidlo. Mezi ocelové trubky a hliníková žebra se nanáší tavidlo ve složení cesium-hliník-tetrafluorid pri pokojové teplote, nacež se ocelové trubky, opatrené hliníkovými žebry, zahrívají v peci na teplotu letování mezi 370 a 470 .degree.C a nakonec se k ochlazení vystavují pokojové teplote. Variantne se pri pokojové teplote uvádí alespon v kontaktních oblastech na hliníková žebra tavidlo ve složení cesium-hliník-tetrafluorid, nacež se hliníková žebra s ocelovými trubkami, zahrátými na teplotu letování mezi 370 a 470 .degree.C, uvádejí do mechanického kontaktu a nakonec se k ochlazení vystavují pokojové teplote.

Description

Způsob spojování ocelových trubek s hliníkovými žebry

Oblast techniky

Vynález se týká způsobu spojování ocelových trubek s hliníkovými žebry, u kterého se nejdříve na povrchy ocelových trubek nebo hliníkových žeber nanáší vrstva ze slitiny zinek—hliník s obsahem hliníku od 0,5 do 20 %, u kterého se pak variantně před nebo při mechanickém kontaktu hliníkových žeber s ocelovými trubkami mezi ocelové trubky a hliníková žebra nanáší tavidlo.

Dosavadní stav techniky io Ke stavu techniky patří vyrábět žebrované trubky pro vzduchem chlazená zařízení nebo vzduchem chlazené kondenzátory z ocelových trubek a ocelových žeber. Upevnění ocelových žeber na ocelových trubkách se uskutečňuje cestou ponorného zinkování. Ačkoliv jsou takové žebrované trubky velmi odolné proti korozi, mají nevýhodu, že žebra sestávají z relativně špatně tepelně vodivé oceli.

Dále je známo, navíjet šroubovité na kulaté ocelové trubky průchozí hliníková žebra. Hliníková žebra se přitom mohou úzkými rameny ze strany paty pod pnutím plošně navíjet na povrchy ocelových trubek. Další možnost spočívá v tom, drážkovat povrchy ocelových trubek a do drážek vkládat hliníková žebra. Nevýhodné na navíjení hliníkových žeber na ocelové trubky jsou různé koeficienty teplotní roztažnosti oceli a hliníku. V praktickém provozu toto vede k tomu, že se mohou používat ocelové trubky s hliníkovými žebry jen do relativně nízkých teplot okolo přibližně 130 °C. Při vyšších teplotách se ztrácí kontakt mezi hliníkovými žebry a ocelovými trubkami kvůli větší teplotní roztažnosti hliníku. Výkonnost žebrovaných trubek klesá.

Další známý způsob k výrobě žebrovaných trubek spočívá v tom, spojovat hliníkem plátované ploché trubky pomocí hliníkovo-křemíkové pájky s v lnoví tě nebo meandroví tě, popř. v úhlu skládanými pásy hliníkových žeber v temperovací peci. Spojení hliníkových žeber s plochými trubkami sletováním hliníkovo—křemíkovou pájkou, která je součástí hliníkových žeber nebo plochých trubek, má nevýhodu, že se může takové sletování zhotovit pouze oklikou plochými trubkami, plátovanými hliníkem, popř. plátovanými hliníkovými žebry. Vedle poměrně vysokých nákladů na zhotovení různých výchozích materiálů a při výrobě je kromě toho dána nevýhoda, že se alespoň jedním podélným svarovým švem obvodově uzavřené ploché trubky ve svařovací oblasti nesmějí plátovat hliníkem. Jinak se nemůže zaručit bezvadné svařování. Tyto oblasti plochých trubek se musí dodatečně nejdříve zprostit vedlejších produktů svařování a poté chránit proti korozi.

Další nevýhoda žebrovaných trubek, sestávajících z plochých trubek se skládanými hliníkovými pásy, spočívá v tom, že se musí provádět sletováni hliníkem plátovaných plochých trubek s hliníkovými žebry při poměrně vysokých teplotách v řádu přibližně 600 °C, tedy poblíž teploty měknutí hliníku. Přitom potřebná pájka sestává z eutektické slitiny hliník-křemík, tavící se pod teplotou měknutí hliníku.

Také vzhledem k této konstrukci se zjistilo, že na základě různých koeficientů teplotní roztažnosti hliníku a oceli se po letování při zhruba 600 °C při ochlazování na teplotu okolí (pokojová teplota) mohou oba letované materiály proti sobě silně protahovat a může přitom snadno dojít k narušení letování, nebyl-li hliník bezvadně nanesen.

Výše uvedené stav techniky je známý z patentu EP 0 417 894 A2.

Podstata vynálezu

Základem vynálezu je — vycházejíc ze stavu techniky - úkol, připravit způsob spojování ocelových trubek s hliníkovými žebry jako součásti vzduchem chlazených kondenzátorů, který se

-1 CZ 300522 B6 může provádět jak s nepatrnými mzdovými a energetickými náklady, tak i s úsporou nákladů v použití materiálu.

Tento úkol se řeší způsobem spojování ocelových trubek s hliníkovými žebry, u kterého se nejdříve na povrchy ocelových trubek nebo hliníkových žeber nanáší vrstva ze slitiny zinekhliník s obsahem hliníku od 0,5 do 20 % a pak se před nebo při mechanickém kontaktu hliníkových žeber s ocelovými trubkami mezi ocelové trubky a hliníková žebra nanáší tavídlo. Podle vynálezu se mezi ocelové trubky a hliníková žebra nanáší tavídlo ve složení cesium-hliník tetrafluorid při pokojové teplotě, načež se ocelové trubky, opatřené hliníkovými žebry, zahřívají v peci na teplotu letování mezi 370 a 470 °C a nakonec se k ochlazení vystavují pokojové teplotě.

Variantně se úkol řeší způsobem spojování ocelových trubek s hliníkovými žebry, u kterého se nejdříve na povrchy ocelových trubek nebo hliníkových žeber nanáší vrstva ze slitiny zinek— hliník s obsahem hliníku od 0,5 do 20 %. Podle vynálezu se pak při pokojové teplotě uvádí alespoň v kontaktních oblastech na hliníková žebra tav i dl o ve složení cesium-hliník-tetrafluorid, načež se hliníková žebra s ocelovými trubkami, zahřátými na teplotu letováni mezi 370a470°C, uvádějí do mechanického kontaktu a nakonec se k ochlazení vystavují pokojové teplotě.

Jinými slovy, jeden aspekt vynálezu spočívá v tom, použít letovací prostředek ze slitiny zinekhliník s podílem hliníku 0,5 až 20 %, výhodně 5 až 15 %, který se může nanášet jak na povrchy ocelových trubek, tak i hliníkových žeber. Nanesení vrstvy létovacího prostředku se může provádět pomocí způsobu žárového stříkání. Přitom je možné použít také acety len nebo také zemní plyn. K tomu se natavuje drát se složením letovacího prostředku a na základě tlaku, pod kterým je plyn, se rovnoměrně rozděluje na povrch.

Druhý způsob spočívá v použití způsobu elektrického oblouku. V tomto případě se pomocí dvou drátů se složením letovacího prostředku táhne elektrický oblouk a přitom se dráty taví. Současně se ofukuje vzduchem nebo inertním plynem, takže se tím natavený letovací prostředek rovnoměrně rozděluje na povrchy ocelových trubek nebo hliníkových žeber.

Příklady provedení vynálezu

Způsob spojování ocelových trubek s hliníkovými žebry, u kterého se nejdříve na povrchy ocelových trubek nebo hliníkových žeber nanáší vrstva ze slitiny zinek-hliník s obsahem hliníku od 0,5 do 20 % a pak se před nebo při mechanickém kontaktu hliníkových žeber s ocelovými trubkami mezi ocelové trubky a hliníková žebra nanáší tavídlo, spočívá v tom, že se mezi ocelové trubky a hliníková žebra nanáší tavídlo ve složení cesium-hliník-tetrafluorid při pokojové teplotě, načež se ocelové trubky, opatřené hliníkovými žebry, zahřívají v peci na teplotu letování mezi 370a470°Ca nakonec se k ochlazení vystavují pokojové teplotě.

Variantně se úkol řeší způsobem spojování ocelových trubek s hliníkovými žebry, u kterého se nejdříve na povrchy ocelových trubek nebo hliníkových žeber nanáší vrstva ze slitiny zinekhliník s obsahem hliníku od 0,5 do 20 %. Podle vynálezu se pak při pokojové teplotě uvádí alespoň v kontaktních oblastech na hliníková žebra tavidlo ve složení cesium-hliník-tetrafluorid, načež se hliníková žebra s ocelovými trubkami, zahřátými na teplotu letování mezi 370 a 470 °C, uvádějí do mechanického kontaktu a nakonec se k ochlazení vystavují pokojové teplotě.

V úvahu přichází také galvanizace letovacím prostředkem ve zmíněném složení.

Nakonec je ještě možné, že se může vrstva z letovacího prostředku, složeného podle vynálezu, nanášet na povrchy tlakem, plátováním nebo spékáním.

Zcela podstatný na způsobu podle vynálezu je však poznatek, zeje použitím tavídla ve složení cesium-hliník-tetrafluorid nyní možné redukovat teplotu letování z dosavadních přibližně 600 °C na oblast mezi 370a470°C. Tento pokles teploty letování není spojen pouze s poklesem doby letování o přibližně 30 až 40 %, ale vede také ke značné úspoře mzdových a energetických

-2CZ 300522 B6 nákladů. Další úspora je možná, smáčej í—li se tavidlem pouze kontaktní oblasti hliníkových žeber s ocelovými trubkami. Toto se může uskutečňovat máčením nebo postřikem.

Dále je v rámci vynálezu třeba zohlednit, že se při běžném letování hliníková žebra žíhají 5 naměkko. Tím ztrácejí nucené část svých mechanických vlastností. U plochých trubek s pásy hliníkových žeber, integrovaných mezi ploché trubky, bylo toto dosud ještě tolerováno, protože jsou pásy hliníkových žeber po letování spojeny mezi plochými stranami plochých trubek.

V rámci způsobu podle vynálezu je však u obou variant zřetelným poklesem teploty letování zaručeno, že již nedochází k žíhání naměkko. Hliníková žebra v jakémkoli přiřazení si tedy také vždy zachovávají své plné mechanické vlastnosti.

V případě např. výroby eliptických žebrovaných trubek nasunutím vyražených hliníkových žeber na ocelové trubky a nanesením tavidla všude tam, kde hliníková žebra mají svoji konečnou polohu, mohou být nyní dobře teplo vedoucí hliníková žebra trvale a chráněně proti korozi až k použitým teplotám přes 350 °C polohově fixována na ocelových trubkách.

Při nanášení hliníkových žeber šroubovitým navíjením na ocelové trubky se tavidlo účelně na náběhovém místě pásu žeber přímo před dosedem pásu žeber nanáší na povrchu ocelové trubky. Toto umožňuje ocelové trubky, opatřené navinutými hliníkovými žebry, v průběžné pecí nebo také později v žíhací peci fázově uvádět na potřebnou teplotu letování mezi 370 a 470 °C.

Je ale také možné navíjet pásy hliníkových žeber po povrstvení letovacím prostředkem na ocelové trubky, zahřáté na teplotu letování mezi 370 a 470 °C, a využít pro sletování latentní teplo trubek. U tohoto typu žebrovaných trubek se dosahuje toho, že jsou ocelové trubky pak zabíhajícím letovacím prostředkem také chráněny proti korozi. Dále se zhotovuje pevné kovové tepelně vodivé spojení mezi hliníkovými žebry a ocelovými trubkami. Takto zhotovené žebrované trubky jsou vhodné pro pracovní teploty přibližně 350 °C.

Při nanášení vlnovitých nebo meandrovitýeh, popř. v úhlu (trojúhelníkově nebo obdélníkově) skládaných hliníkových žeber na ocelové ploché trubky se tyto nebo také hliníková žebra po nanesení létovacího prostředku opatřují speciálním tavidlem ve složení cesium-hliník-tetrafluorid na celé povrchové oblasti a poté se střídavě nad sebou vrství pás hliníkových žeber, plochá trubka, opět pas hliníkových žeber atd. Takto vytvořený stoh žebro váné trubky (cake) se pak vkládá do pájecí pece, např. průběžné pece nebo žíhací pece, a tam se uvádí na potřebnou teplotu letování mezi 370 a 470 °C. Letovací prostředek se zkapalňuje, čímž se pásy hliníkových žeber s ocelovými trubkami kovově a tepelně vodivě spojují. Kromě toho získává celá plochá trubka na vnějším povrchu ochranu proti korozi.

Alternativně je ale také možné transportovat ploché trubky žíhací pecí a přitom uvádět na potřebnou teplotu letování. Následně se ploché trubky za využití letovacího prostředku a použití tavidla spojují s pásy hliníkových žeber.

Nezávisle na tom, jak probíhá způsob výroby, se následně sestavené provedení z ocelových trubek a hliníkových žeber vystavuje okolní teplotě (pokojová teplota) a tím se ochlazuje, takže se hliníková žebra s ocelovými trubkami bezvadně tepelně vodivě spojují.

Speciální letovací prostředek ze slitiny zinek-hliník s podílem hliníku od 0,5 do 20 %, výhodně od 5 do 15 %, ve spojení s rovněž speciálním tavidlem ve složení cesium—hliník—tetrafluorid při výhodné teplotě mezí 370 a 470 °C umožňuje natavit vrstvu letovacího prostředku tak, že se v žádném případě zároveň nenatavují hliníková žebra. V této souvislosti je „hnací sílou“ eutektická slitina zinek/hliník, přičemž je ve vrstvě letovacího prostředku legován hliník, tím tekutý zinek nerozpouští hliníková žebra.

Zvláštní tavidlo ve formě cesium-hliník-tetrafluorid se může zhotovovat na zásadité, kyselé nebo neutrální bázi.

-3CZ 300522 B6

Teplota letování je závislá na podílu hliníku v letovacím prostředku. Čím vyšší je podíl hliníku, tím vyšší je také teplota letování. Výhodná forma provedení je dána tehdy, má-li letovací prostředek obsah 15 % hliníku, přičemž pak teplota letování leží u cca 430 °C.

Claims (1)

1. PATENTOVÉ NÁROKY io

   1. Způsob spojování ocelových trubek s hliníkovými žebry, u kterého se nejdříve na povrchy ocelových trubek nebo hliníkových žeber nanáší vrstva ze slitiny zinek-hliník s obsahem hliníku od 0,5 do 20 % a pak se před nebo pří mechanickém kontaktu hliníkových žeber s ocelovými

   15 trubkami mezi ocelové trubky a hliníková žebra nanáší tavidlo, vyznačující se tím, že se mezi ocelové trubky a hliníková žebra nanáší tavidlo ve složení cesium-hliník-tetrafluorid při pokojové teplotě, načež se ocelové trubky, opatřené hliníkovými žebry, zahřívají v peci na teplotu letování mezi 370a470°Ca nakonec se k ochlazení vystavují pokojové teplotě.

   20 2. Způsob spojování ocelových trubek s hliníkovými žebry, u kterého se nejdříve na povrchy ocelových trubek nebo hliníkových žeber nanáší vrstva ze slitiny zinek-hliník s obsahem hliníku od 0,5 do20 %, vyznačující se tím, že se při pokojové teplotě uvádí alespoň v kontaktních oblastech na hliníková žebra tavidlo ve složení cesium-hliník-tetrafluorid, načež se hliníková žebra s ocelovými trubkami, zahřátými na teplotu letování mezi 370 a 470 °C,

   25 uvádějí do mechanického kontaktu a nakonec se k ochlazení vystavují pokojové teplotě.