CZ305938B6 - Tvářecí zařízení - Google Patents

Abstract

Tvářecí zařízení k provádění řízené deformace trubek, zvláště trubek tepelných výměníků, je umístitelné mezi stůl a tlačnou tyč mechanického lisu a obsahuje dolní tvářecí desku (1) a horní tvářecí desku (2), které jsou spolu spřaženy vodicími prostředky. Zařízení dále obsahuje tvárníčky (12) uspořádané na vzájemně přivrácených plochách (11, 24) dolní tvářecí desky (1) a horní tvářecí desky (2). Tvárníčky (12) jsou spojeny s příslušnou tvářecí deskou (1, 2) demontovatelně a přestavitelně, přičemž tvářecí desky (1, 2) jsou spřaženy s prostředky k nastavení polohy zpracovávané trubky vzhledem k tvářecím deskám (1, 2) ve směru podélné osy trubky a ve směru pootáčení trubky kolem její podélné osy a s prostředky zajištění trubky v nastavené poloze.

Description

Tvářecí zařízení

Oblast techniky

Tvářecí zařízení k provádění řízené deformace trubek, zvláště trubek tepelných výměníků, umístitelné mezi stůl a tlačnou tyč mechanického lisu, které obsahuje dolní tvářecí desku a horní tvářecí desku, které jsou spolu spřaženy vodícími prostředky, a tvámíčky uspořádané na vzájemně přivrácených plochách dolní tvářecí desky a horní tvářecí desky.

Dosavadní stav techniky

Významnou částí tepelných výměníků, jejichž podstatou je předávání tepla mezi dvěma tekutinami o různých teplotách, jsou výměníky trubkové. Používají se při výměně tepla mezi dvěma plyny, mezi dvěma kapalinami, nebo mezi kapalinou a plynem.

Významnou část takových tepelných výměníků tvoří výměníky, jejichž teplosměnným prvkem je trubka. Je zřejmé, že množství odevzdaného nebo přijatého tepla v případě proudící tekutiny, zvláště jedná-li se o kapalinu proudící v trubce, závisí na rychlosti a charakteru proudění.

Například předávání tepla horké vody proudící v trubce okolnímu prostoru, je intenzivnější, je-li charakter proudění vody turbulentní. Změna laminámího proudění na turbulentní je vyvolána lokálními změnami rychlosti proudění vody, které jsou důsledkem překážek stojících proudící vodě v cestě, tedy nerovnostmi vnitřního povrchu trubky. Ty jsou vytvořeny jako výstupky různého tvaru zasahující do vnitřního průměru trubky.

Dokument EP 97750 A2 chrání dokončovací výrobu keramické trubky s mikroporézní stěnou pro specifické použití pro stavbu difuzéru pro chemický provoz obohacování uranu. Makroporézní trubka ve tvárném stavu prochází kontinuálně tvarovacími čelistmi ve tvaru oběžných válců nebo posuvných závitnic, které ji deformují a vytvářejí mikroporézní stěnu potřebnou pro výšeuvedenou chemickou výrobu. Ve všech v dokumentu uvedených způsobech výroby trubka prochází kontinuálně například mezi tvarovacími válci nebo závitovými čelistmi, načež se řeže na potřebné délky. Zařízení je nákladné a rozměrné, pro malosériovou výrobu není vhodné.

Dokument US 4 541 976 chrání tvarování stěny speciálních keramických trubek, jejichž materiál je v tvárném stavu. Výsledkem jsou obvodové prolisy prstencové nebo ve tvaru jednochodé nebo vícechodé šroubovice. Tvarování probíhá válcováním, při kterém jsou po rovinné ploše taženy hladké válce buď v tažném třmenu, nebo způsobem článků nekonečného řetězu. V mezerách mezi těmito válci jsou na nich rovnoběžně s jejich podélnými osami uloženy zpracovávané trubky, na něž je shora přitlačován tvarový přípravek, který svým spojitým výstupkem nebo výstupky vytváří v odvalujících se trubkách požadovaný prolis. V analogickém provedení se přerušovaným výstupkem nebo výstupky vytvářejí v podstatě bodové prolisy. Ve všech případech se tvarování provádí na dlouhých trubkách kontinuálním způsobem. Ani toto zařízení není z výše uvedených důvodů vhodné pro malosériovou výrobu.

Podle EP 165583 B1 je přímá trubka tepelného výměníku opatřena ve spirále vytvořenými jednotlivými důlky tvořícími výstupky na jejím vnitřním povrchu. Výrobním nástrojem je tvářecí hlavice, která se vůči trubce otáčí za současného vzájemného podélného posouvání. Hlavice má tři tvářecí kladky, jejichž vnější válcový povrch má na obvodě řadu jednotlivých tvářecích výstupků, které jsou při výrobním procesu zvenku vtlačovány do vnějšího povrchu trubky.

DE 102008031158 A2 a DE 102008062704 Al zveřejňují úpravu trubky kruhového, elipsovitého nebo jiného průřezu, která má alespoň jednu podélnou přepážku. Jsou znázorněny trubky obdélníkového průřezu, do jejichž alespoň jedné stěny jsou z vnější strany vtlačována bodová nebo

- 1 CZ 305938 B6 příčná vyboulení. Jejich tvar a sklon vzhledem k podélnému směru trubky je dosahován tvářecím válcem, který je na obvodě opatřen například podlouhlými výstupky skloněnými vzhledem k ose rotace tvářecího válce. Trubka je posunována vzhledem k tvářecímu válci ve směru kolmém na osu otáčení tohoto válce.

DE 102009051280 Al navrhuje vytvoření ploché trubky výměníku z dlouhého polotovaru, který má v určitých podélných úsecích prolisy vytvářející vnitřní výstupky v širokých plochách trubky pravidelně se střídající s podélnými úseky, které žádné prolisy nemají. Takový v podstatě nekonečný polotovar se potom v úsecích bez prolisů dělí na konečné produkty o délkách, které jsou násobkem délky modulu daného úsekem bez prolisů a úsekem s prolisy.

Uvedená řešení podle dosavadního stavu techniky řeší výrobu obvykle dlouhého polotovaru vyráběného relativně složitým nepřenosným strojním výrobním zařízením buď při výrobě vlastní trubky, nebo následně z dlouhého polotovaru trubky. Požadovaný specifický tvar deformace je řešen výměnnými nástroji, tedy v podstatě nákladnými jednoúčelovými tvářecími válci, resp. příslušnými hlavicemi. Cílem vynálezu je zjednodušit tvářecí zařízení a dosáhnout jeho vysoké variability z hlediska profilu polotovaru trubky určené pro úpravu, a z hlediska tvaru a vzájemného uspořádání překážek na vnitřním povrchu trubky.

Podstata vynálezu

Cíle vynálezu je dosaženo tvářecím zařízením k provádění řízené deformace trubek, obsahujícím dolní tvářecí desku, horní tvářecí desku a tvámíčky uspořádané na vzájemně přivrácených plochách dolní tvářecí desky a horní tvářecí desky, jehož podstatou je to, že tvámíčky jsou spojeny s příslušnou tvářecí deskou demontovatelně a přestavitelně, přičemž tvářecí desky jsou spřaženy s prostředky k nastavení polohy zpracovávané trubky vzhledem k tvářecím deskám ve směru podélné osy trubky a ve směru pootáčení trubky kolem její podélné osy a s prostředky zajištění trubky v nastavené poloze. Toto zařízení je univerzální, snadno přestavitelné, přičemž lze jednoduše volit délku upravované trubky a tvar jednotlivých nerovností. Je použitelné pro trubky různých průměrů a vyrobených z různých plasticky deformovatelných materiálů. Výhodou je rovněž jeho relativně velká produktivita výroby.

Tvámíčky jsou na příslušné tvářecí desce upevněny ve stejných vzájemných vzdálenostech nebo v odlišných vzájemných vzdálenostech. Přitom přípravný čas na změnu vzájemné polohy tvárníčků představuje jen malou ztrátu produktivního času.

Alespoň jedna tvářecí deska obsahuje stavitelný dorazový prostředek definující vzájemnou vzdálenost tvářecích desek na konci tvářecího zdvihu. Dorazovým prostředkem se s výhodou zařízení přizpůsobuje průměru zpracovávané trubky a požadované hloubce deformace povrchu trubky.

Mezi tvářecími deskami je uspořádán pružící prostředek, jehož síla působí ve směru proti přibližování tvářecích desek. Tím jsou po vykonání pracovního zdvihu tvářecí desky automaticky vzdáleny od sebe, což umožňuje přemístit zpracovávanou trubku před dalším lisovacím zdvihem, nebojí vyjmout z mezery mezi tvářecími deskami.

Vhodným pružícím prostředkem je alespoň jedna tlačná šroubovitá pružina. Zvláště je výhodné, když je šroubovitá pružina spřažena s vodicím prostředkem, kterým je vedena.

Tvámíčky spojené s dolní tvářecí deskou se profilem tvářecí části liší od tvámíčků spojených s horní tvářecí deskou a/nebo tvámíčky spojené s jednou tvářecí deskou se profilem tvářecí části vzájemně liší. To dále rozšiřuje variabilitu tvářecího zařízení podle vynálezu.

-2CZ 305938 B6

Objasnění výkresů

Příkladné provedení tvářecího zařízení podle vynálezu je schematicky znázorněno na výkrese, kde značí obr. la pohled na příkladné provedení deformované trubky shora, obr. 1b pohled na příkladné provedení deformované trubky zdola obr. 2 boční pohled na trubku ve směru S z obr. la, obr. 3 podélný řez A-A trubkou z obr. la, obr. 4 šikmý pohled na sestavu tvářecího zařízení, obr. 5 půdorys dolní desky tvářecího zařízení, obr. 6a boční pohled na tvámíček v příkladném provedení a obr. 6b čelní pohled na tvámíček v příkladném provedení z obr. 6a.

Příklady uskutečnění vynálezu

Tvářecí zařízení podle vynálezu je s výhodou určeno pro provádění řízené deformace zvláště ocelových nebo měděných trubek malých a velmi malých průměrů. V příkladných provedeních se jedná o ocelové trubky (vnější průměr x tloušťka stěny) 6 χ 1 mm, 5 χ 1 mm a měděné trubky 8 χ 1 mm a 6 χ 1 mm. Tyto rozměry trubek jsou převážně používány v menších výměnících, kde se kromě tvarových změn vnitřního povrchu trubek pozitivně podílí na intenzifikaci přenosu tepla i malá světlost samotné teplosměnné trubky.

Znázorněné příkladné provedení tvářecího zařízení podle vynálezu obsahuje dolní tvářecí desku 1 a horní tvářecí desku 2. K dolní tvářecí desce 1 je připojen ruční stabilizátor 3 zpracovávaného obrobku, který je v příkladném polotovar tvořený kruhovou trubkou. Konečným produktem je řízeně deformovaná trubka 4 určená například pro tepelný výměník.

Dolní tvářecí deska 1 má na své horní ploše 11 upevněno v příkladném provedení osm podlouhlých tvámíčků 12 uspořádaných v řadě ve směru délky dolní tvářecí desky 1 (kvůli zjednodušení je znázorněn jen jeden tvámíček 12). Tvámíčky 12 jsou vzhledem k horní ploše 11 dolní tvářecí desky 1 polohovány vždy neznázoměnými kolíky vždy ve dvou krajních vodicích otvorech 111 a upevněny k dolní tvářecí desce 1 vždy neznázoměným Šroubem prostřednictvím průchozího osazeného upevňovacího otvoru 112 v dolní tvářecí desce 1. Jsou uspořádány v příčném směru vzhledem kose 120 jejich řady, vzhledem k níž jsou všechny skloněny pod zvoleným úhlem a. V příkladném provedení je úhel α roven 45°. V neznázoměném provedení je na tvářecí desce upevněn jiný počet tvámíčků (12), přičemž množství vodicích otvorů 111 a jim příslušných upevňovacích otvorů 112 umožňuje sestavit aktuálně použité a upevněné tvámíčky 12 se stejnými nebo různými vzájemnými vzdálenostmi například při neobsazení některých vodicích otvorů 111 a jim příslušných upevňovacích otvorů 112.

Příkladné provedení tvámíčků 12 je znázorněno na obr. 6a, 6b. Tvámíček 12 má profil tyče, jejíž upevňovací část 121, kterou dosedá na horní plochu 11 dolní tvářecí desky 1 má průřez kvádru, a vlastní tvářecí část 122 má profil stříšky. V dosedací ploše tvámíčků 12 jsou u jejich okrajů dva centrační otvory 123 pro neznázoměné kolíky a závitový otvor 124 pro neznázoměný upevňovací šroub. Je zřejmé, že v jiných provedeních může být profil tvářecí části 122 vhodného odlišného tvaru, například tvaru části válce a podobně.

Vedle řady tvámíčků jsou v dolní tvářecí desce 1 upevněny v otvorech 113 dva vodicí čepy 13, na nichž je vždy nasazena šroubovitá pružina 131.

K jednomu čelu dolní tvářecí desky 1 je upevněna konzola 14, která nese stabilizátor 3 zpracovávaného obrobku. Stabilizátor 3 obsahuje letmo upevněnou vodicí tyč 31 s řadou svislých průchozích otvorů 311. jejichž vzájemné rozteče jsou stejné. V neznázoměném provedení mohou být tyto rozteče různé, přičemž jejich velikost je pevně stanovena. Na vodicí tyči 31 je posuvně uložen upínač 32 obrobku opatřený blíže neznázoměným průchozím upínacím prostředkem 321 obrobku a neznázoměným prostředkem pro zajištění upínače 32 obrobku ve zvoleném průchozím otvoru 311. Upínač 32 obrobku je situován tak, že zpracovávaná trubka je umístěna nad dolní tvářecí deskou 1 nad řadou tvámíčků 12 rovnoběžně s touto řadou. Mechanizmus ručního stabili

-3 CZ 305938 B6 zátoru 3, resp. jeho upínač 32 obrobku umožňuje jakkoliv pootočit obrobek kolem jeho podélné osy a v této poloze jej zajistit.

Horní tvářecí deska 2 je v podstatě zrcadlovým obrazem dolní tvářecí desky J_. To platí pro polohu osy řady tvámíčků 12 a pro úhel a jejich sklonu vůči ose 120 jejich řady a pro roztečné vzdálenosti tvárníčků J2. Ve směru osy 120 řady tvámíčků 12 jsou však tyto osy jedné a druhé tvářecí desky 1, 2 vůči sobě ve směru jejich délky posunuty. Velikost tohoto posunutí g je zřejmá z obr. 4 a 5, kde je znázorněna pomocí vzdálenosti pl středu prvního tvámíčků 12 od levého okraje dolní tvářecí desky 1 a p2 středu prvního tvámíčků 12 od levého okraje horní tvářecí desky 1, přičemž posunutí p = pl - p2 (nebo naopak). V příkladném provedení je p rovno 5 mm. V místech odpovídajících poloze vodicích čepů 13 vzhledem k dolní tvářecí desce 1 jsou v horní tvářecí desce 2_vytvořeny vodicí otvory 21 pro tyto vodicí čepy 13. V horní tvářecí desce jsou navíc vytvořeny závitové otvory 22, ve kterých jsou umístěny stavěči šrouby 23 (znázorněné čárkovaně) vystupující z dolní plochy 24 horní tvářecí desky 2. Stavěči šrouby 23 jsou na svém dolním konci přivráceném k horní ploše 11 dolní tvářecí desky 1 opatřené dorazovými hlavami 231.

Ve smontovaném stavu tvářecího zařízení je horní stavěči deska 2 nasazena vodícími otvory 21 na vodicí čepy 13 upevněné v dolní tvářecí desce 1, přičemž šroubovité pružiny 13 jsou částečně předepnuty. Této smontované polohy je dosaženo po uložení tvářecího zařízení do přípravné polohy, ve které dolní plocha 15 dolní tvářecí desky 1 leží na neznázoměném stole lisu, přičemž neznázoměná tlačná tyč lisuje v kontaktu s horní plochou 25 horní stavěči desky 2.

Při lisování polotovaru trubky se trubka vloží do upínacího prostředku 321 upínače 32 obrobku, který se posune po vodicí tyči 31 ručního stabilizátoru 3 do požadované polohy. Má-li být obrobek deformován od svého konce, upne se v ručním stabilizátoru v poloze, ve které je jeho konec v požadované malé vzdálenosti za posledním tvámíčkem 12. Upínač obrobku 32 stabilizátoru 3 se přitom zajistí z hlediska jeho délkové polohy vzhledem k tvářecím deskám 1, 2_v příslušném otvoru 311 vodicí tyče 31, přičemž je obrobek zajištěn proti pootočení kolem jeho podélné osy.

Nastavením polohy stavěčích šroubů 23 se definuje doraz zařízení, tedy maximální přiblížení horní tvářecí desky 2 k dolní tvářecí desce 1, kterým je dána hloubka deformace stěn trubky. Vlastní zdvih se provede mechanicky buď strojně s využitím pohonu lisu, nebo ručně na nepoháněném lisu, například lisu s tlačnou hřebenovou tyčí. I ruční pohon je vzhledem k velikosti a materiálu trubek komfortní.

Při popsaném příkladném nastavení tvářecího zařízení se shora i zdola provede do trubky osm dvojic proti sobě rovnoběžně uspořádaných a vzájemně posunutých přímých zahloubení 44 s posunutím p. Pokud se vyrábí delší trubka 4, přesune se po zdvihu tlačné tyče horní tvářecí deska 2 nahoru. Uvolní se upínač obrobku 32 stabilizátoru 3 a přesune se po vodicí tyči tak, aby nová řada připravených deformací navázala na předchozí řadu. Přitom lze zachovat polohu trubky 4 bez pootočení kolem její osy a vyrobit další přímá zahloubení ve stejných rovinách, případně trubku 4 o jakýkoliv požadovaný úhel pootočit v upínači 32 obrobku a další řadu přímých zahloubení provést v pootočených vzájemně rovnoběžných rovinách.

Hlavní výhodou je jednoduchost tvářecího zařízení a relativně velká produktivita práce. Přitom lze využitím vodicí tyče 31 a upínače 32 stabilizátoru měnit rozmístění výstupků kolem osy rotace trubky 4, jejich rozteče a úhel a sklonu jejich směru vůči podélné ose trubky 4. Snadnou výměnou tvámíčků 12 lze změnit tvar výstupků.

Claims (9)

1. PATENTOVÉ NÁROKY

   1. Tvářecí zařízení, k provádění řízené deformace trubek, zvláště trubek (4) tepelných výměníků, umístitelné mezi stůl a tlačnou tyč mechanického lisu, které obsahuje dolní tvářecí desku (1) a horní tvářecí desku (2), které jsou spolu spřaženy vodícími prostředky, a tvámíčky (12) uspořádané na vzájemně přivrácených plochách (11, 24) dolní tvářecí desky (1) a horní tvářecí desky (2), vyznačující se tím, že tvámíčky (12) jsou spojeny s příslušnou tvářecí deskou (1, 2) demontovatelně a přestavitelně, přičemž tvářecí desky (1, 2) jsou spřaženy s prostředky k nastavení polohy zpracovávané trubky (4) vzhledem k tvářecím deskám (1, 2) ve směru podélné osy trubky (4) a ve směru pootáčení trubky (4) kolem její podélné osy a s prostředky zajištění trubky (4) v nastavené poloze.
2. 2. Tvářecí zařízení podle nároku I, vyznačující se tím, že tvámíčky (12)jsou na příslušné tvářecí desce (1, 2) upevněny ve stejných vzájemných vzdálenostech.
3. 3. Tvářecí zařízení podle nároku 1, vyznačující se tím, že tvámíčky (12) jsou na příslušné tvářecí desce (1,2) upevněny v odlišných vzájemných vzdálenostech.
4. 4. Tvářecí zařízení podle kteréhokoliv z předchozích nároků, vyznačující se tím, že alespoň jedna tvářecí deska (2) obsahuje stavitelný dorazový prostředek definující vzájemnou vzdálenost tvářecích desek (1,2) na konci tvářecího zdvihu.
5. 5. Tvářecí zařízení podle kteréhokoliv z předchozích nároků, vyznačující se tím, že obsahuje pružící prostředek uspořádaný mezi tvářecími deskami (1, 2), jehož síla působí ve směru proti jejich přibližování.
6. 6. Tvářecí zařízení podle nároku 5, vy zn ač uj í c í se t í m, že pružícím prostředkem je alespoň jedna tlačná šroubovitá pružina (131).
7. 7. Tvářecí zařízení podle nároku 6, vyznačující se tím, že šroubovitá pružina (131) je spřažena s vodicím prostředkem.
8. 8. Tvářecí zařízení podle kteréhokoliv z předchozích nároků, vyznačující se tím, že tvámíčky (12) spojené s dolní tvářecí deskou (1) se profilem tvářecí části (122) liší od tvámíčků (12) spojených s horní tvářecí deskou (2).
9. 9. Tvářecí zařízení podle kteréhokoliv z předchozích nároků, vyznačující se tím, že tvámíčky (12) spojené s jednou tvářecí deskou (1, 2) se profilem tvářecí části (122) vzájemně liší.