CZ306075B6

CZ306075B6 - Soustava koaxiálních trubic a způsob její výroby

Info

Publication number: CZ306075B6
Application number: CZ2014-731A
Authority: CZ
Inventors: Jiří Richter; Pavel Cebe
Original assignee: Halla Visteon Climate Control Corporation
Priority date: 2014-10-30
Filing date: 2014-10-30
Publication date: 2016-07-27
Also published as: CZ2014731A3

Abstract

Předkládané řešení poskytuje soustavu dvou koaxiálních trubic pro vnitřní výměníky tepla, obsahující vnější trubici (1) a vnitřní trubici (2), kde vnější trubice (1) má po celé délce soustavy stejný průměr a kruhový průřez, a vnitřní trubice (2) má alespoň v části délky soustavy ohybovou oblast obsahující alespoň jeden úsek s průřezem ve tvaru myšleného kruhu (8) opatřeného po obvodu podélnými hřbety (7), na obou koncích uvedené ohybové oblasti má vnitřní trubice (2) oblasti (5) sběru média, kde má kruhový průřez s vnějším průměrem odpovídajícím průměru myšleného kruhu (8) v uvedené ohybové oblasti, a na opačné straně každé oblasti (5) sběru média než na které je ohybová oblast je vnější trubice opatřena přírubou (4), přičemž vnější trubice (1) je opatřena v každé oblasti (5) sběru média otvorem (6) pro přívod, resp. odvod média, přičemž tato soustava je vyrobena způsobem s pomocí expanzního trnu. Tento způsob výroby lze provádět současně s výrobním krokem ohýbání.

Description

Soustava koaxiálních trubic a způsob její výroby

Oblast techniky

Předkládaný vynález se týká způsobu výroby soustavy koaxiálních trubic, například pro vnitřní výměníky tepla, a takto vyrobené soustavy.

Dosavadní stav techniky

V technologii vnitřních výměníků tepla (IHX, internal heat exchanger) se využívá dvou koaxiálních trubic, vnitřní a vnější, mezi nimiž proudí teplovýměnné médium. Často je potřeba tyto trubice tvarovat, zejména ohýbat, při ohýbání však může dojít k tomu, že stěny trubic se přiblíží k sobě natolik, že nedovolí médiu protékat místem ohybu.

Aby se tomuto zabránilo, provádějí se často na vnější straně vnitřní trubice nebo na vnitřní straně vnější trubice extrudovaná žebra, která zabraňují nežádoucímu přiblížení stěn trubic při ohýbání. To vyžaduje větší počet výrobních kroků.

Další možností je řešení podle US 2006/0096744, kde je do vnější strany vnitřní trubice vytlačen spirálový kanálek, kterým může protékat médium. V tomto případě však při ohýbání sestavy trubic o velký úhel může dojít k situaci, kdy se stěny na vnějším oblouku ohybu přiblíží natolik, že opět zabrání průtoku média, anebo je potřeba velmi hluboký kanálek. Vnější trubice je v tomto řešení v místě spojení vnější a vnitřní trubice zúžená.

Teplovýměnné médium obvykle protéká částí délky soustavy koaxiálních trubic, přičemž na každém konci této části je oblast sběru média, v níž trubice nejsou opatřeny žádnými překážkami toku média, tj. žádnými žebry či spirálou, a vnitřní trubice zde i může být zúžena. Do této oblasti sběru média se na jednom konci médium přivádí přívodem, a z oblasti sběru média na druhém konci se médium odvádí odvodem. Oblast sběru média jez vnějšku uzavřena pevným spojením, například spájením trubic, za tímto účelem je vnitřní trubice obvykle opatřena přírubou, která má stejný nebo větší průměr než nej širší místo vnitřní trubice v oblasti, kterou protéká teplovýměnné médium. Tato příruba má průměr jen o 0,1 až 0,2 mm menší než je vnitřní průměr vnější trubice vmiste přiléhajícím k přírubě, což umožňuje jejich spájení.

Přetrvává tedy potřeba poskytnout způsob výroby soustavy dvou koaxiálních trubic, která by spolehlivě zabránila blokování průtoku média v ohybu soustavy trubic, přičemž zároveň tento způsob výroby nevyžaduje zvláštní výrobní kroky.

Podstata vynálezu

Předmětem předkládaného vynálezu je způsob výroby soustavy dvou koaxiálních trubic podle vynálezu, kdy se nejprve do sebe koaxiálně vloží dvě trubice o různých průměrech, a do vnitřní trubice se vsune expanzní tm v sevřené pozici. Expanzní tm sestává ze dvou částí, vnitřního a vnějšího tmu, vzájemně posuvně uspořádaných. Vnější tm obsahuje kruhovou objímku, z níž vystupují po obvodu kruhu v pravidelných vzdálenostech lišty, přičemž všechny lišty jsou opatřeny výstupkem, umístěným na každé liště ve stejné vzdálenosti od kruhové objímky. Vnitřní tm má první oblast s větším průměrem a druhou oblast s menším průměrem, přičemž průměr první oblasti je takový, že přičte-li se k němu rozměr lišt s výstupky, je výsledný průměr větší než vnitřní průměr vnitřní trubice soustavy, ale menší než vnitřní průměr vnější trubice soustavy. Průměr druhé oblasti vnitřního tmu je takový, že přičte-li se k němu rozměr lišt s výstupky, je výsledná hodnota menší než vnitřní průměr vnitřní trubice soustavy. Sevřenou pozicí expanzního tmu se rozumí pozice vnějšího tmu nasunutého na vnitřním tmu tak, že lišty s výstupky jsou

-1 CZ 306075 B6 uspořádány na druhé oblasti vnitřního trnu (s menším průměrem), tedy expanzní trn se může v této sevřené pozici ve vnitřní trubce volně pohybovat. Expanzní trn dále může být v expandované pozici, což je pozice vnějšího tmu nasunutého na vnitřním trnu tak, že lišty s výstupky jsou uspořádány na první oblasti vnitřního trnu (s větším průměrem), tedy expanzní trn v této expandované pozici roztahuje vnitřní trubku. Po vsunutí expanzního trnu v sevřené pozici se expanzní tm umístí ve vnitřní trubici tak, aby výstupky lišt vnějšího trnu byly v místě, kde má být vytvořena příruba. Pak se vnitřní trn posune vůěi vnějšímu tmu tak, aby lišty s výstupky vnějšího trnu byly uspořádány na první oblasti vnitřního tmu, tj. expanzní tm se uvede do expandované pozice, tím začne vyvíjet deformující tlak na vnitřní trubici, a otočením expanzního tmu kolem jeho osy se na vnitřní trubici vytvoří příruba. Poté se expanzní tm opět uvede do sevřené pozice a posune se do místa, kde má být vytvořen úsek s průřezem ve tvaru myšleného kruhu opatřeného po obvodu podélnými hřbety. Zde se expanzní tm opět uvede do expandované pozice, kdy začne vyvíjet deformační tlak na vnitřní trubici, a táhne se rovně ve směru koaxiální osy. Tím vytváří podélné hřbety (výstupky) a mezi nimi kanálky pro průtok média. Na konci požadovaného úseku s průřezem ve tvaru myšleného kruhu opatřeného po obvodu podélnými hřbety se expanzní tm uvede do sevřené pozice a posune se do místa, kde má být vytvořena druhá příruba nebo další úsek s průřezem ve tvaru myšleného kruhu opatřeného po obvodu podélnými hřbety. Příruba nebo další úsek jsou pak vytvořeny zopakováním zde uvedených postupů.

Předmětem předkládaného vynálezu je také soustava dvou koaxiálních trubic, vnější trubice a vnitřní trubice, kdy vnější trubice má po celé délce soustavy stejný průměr a kruhový průřez, a vnitřní trubice má alespoň v části délky soustavy ohybovou oblast obsahující alespoň jeden úsek s průřezem ve tvaru myšleného kruhu opatřeného po obvodu podélnými hřbety, přičemž tato soustava dvou koaxiálních trubic je vyrobena způsobem podle vynálezu. Ohybová oblast je oblast, v níž se trubice ohýbá, je-li toho třeba, zejména v úsecích s průřezem ve tvaru myšleného kruhu opatřeného po obvodu podélnými hřbety. Ohybová oblast vnitřní trubice může být tvořena několika střídajícími se úseky s tímto průřezem a úseky s kruhovým průřezem. Podélné hřbety na obvodu myšleného kruhu mohou být například půlkruhové. Na obou koncích uvedené ohybové oblasti pak má soustava koaxiálních trubic oblast sběru média, kde má vnitřní trubice kruhový průřez s vnějším průměrem odpovídajícím průměru myšleného kruhu v uvedené ohybové oblasti, a na opačné straně každé oblasti sběru média než na které je ohybová oblast je vnější trubice opatřena přírubou, jejíž průměr je s výhodou o 0,1 až 0,2 mm menší než vnitřní průměr vnější trubice. Vnější trubice je opatřena v každé oblasti sběru média otvorem pro přívod, resp. odvod média.

Taková soustava koaxiálních trubic může být ohýbána, aniž je nebezpečí uzavření toku média. Kanálky tvořené mezi vnější trubicí a vnitřní trubicí s průřezem ve tvaru květiny (myšlený kruh opatřený po obvodu podélnými hřbety) se ani při ohýbání o velký úhel neuzavřou a médium může proudit.

Odborník v oboru bude moci na základě výše uvedených informací správně zvolit rozměry všech součástí expanzního tmu s ohledem na rozměry obou koaxiálních trubic, aby dosáhl požadovaného výsledku. Odborníkovi v oboru je rovněž zřejmé, že uvedeným postupem lze vytvářet oblasti ohybu a příruby dle požadavků tak jak je zapotřebí.

Ve výhodném provedení, pro zajištění lišt proti kroucení a deformaci během tváření, je vnitřní tm expanzního tmu opatřen vodícími segmenty, které drží výstupky na lištách v požadované pozici. Lišty jsou s výhodou dále opatřeny prodlouženou částí, která zajišťuje správný náběh lišty mezi vodicí segmenty do pozice expanze.

Ve výhodném provedení vynálezu lze oblasti ohybu a příruby vytvářet společně s výrobním krokem ohýbání, není tedy potřeba samostatný výrobní krok. Ohýbání obvykle probíhá s pomocí ohýbací kladky, a špička expanzního tmu může být umístěna před ohýbací kladkou, takže deformace vnitřní trubice je bezprostředně následována ohnutím soustavy trubic.

-2CZ 306075 B6

Příruba se pak v dalších krocích obvykle spájí s vnější trubkou, čímž se vymezí oblast sběru média. Vnější trubka se v kterékoliv fázi výroby opatří otvorem v každé oblasti sběru média pro vytvoření přívodu, resp. odvodu média.

Objasnění výkresů

Obr. 1 znázorňuje soustavu dvou koaxiálních trubic podle příkladu provedení.

Obr. 2 znázorňuje příčný průřez soustavy dvou koaxiálních trubic průřez na začátku oblasti ohybu podle příkladu provedení.

Obr. 3 znázorňuje expanzní tm v sevřené pozici.

Obr. 4 znázorňuje expanzní tm v expandované pozici.

Obr. 5 znázorňuje krok vytvoření příruby.

Obr. 6 ukazuje počátek kroku vytvoření ohybové oblasti.

Obr. 7 ukazuje průběh kroku vytvoření ohybové oblasti, spolu s bezprostředně následujícím ohýbáním ohybové oblasti.

Příklad uskutečnění vynálezu

Obr. 1 znázorňuje soustavu dvou koaxiálních trubic a Obr. 2 její průřez na začátku oblasti ohybu. Soustava obsahuje vnější trubici 1 a vnitřní trubici 2, kdy vnější trubice 1 má po celé délce soustavy⁷ stejný průměr a kruhový průřez, a vnitřní trubice 2 má v části délky soustavy průřez ve tvaru myšleného kruhu 8 opatřeného po obvodu hřbety 7 vytvářejícími kanálky 3 tvořící ohybovou oblast, na obou koncích uvedené ohybové oblasti pak má vnitřní trubice 2 oblasti 5 sběru média, kde má kruhový průřez s vnějším průměrem odpovídajícím průměru myšleného kruhu 8 v uvedené ohybové oblasti, a na opačné straně každé oblasti 5 sběru média než na které je ohybová oblast je vnější trubice 2 opatřena přírubou 4, jejíž průměr je o 0,1 až 0,2 mm menší než vnitřní průměr vnější trubice L Vnější trubice 1 je opatřena v každé oblasti 5 sběru média otvorem 6 pro přívod, resp. odvod média.

Soustava koaxiálních trubic byla vyrobena způsobem podle předkládaného vynálezu.

Obr. 3 ukazuje expanzní tm v sevřené pozici. Obr. 4 ukazuje expanzní tm v expandované pozici. Expanzní tm sestává ze dvou částí, vnitřního a vnějšího tmu, vzájemně posuvně uspořádaných. Vnější tm obsahuje kruhovou objímku 13, z níž vystupují po obvodu kruhu v pravidelných vzdálenostech lišty 14, přičemž všechny lišty 14 jsou opatřeny výstupkem 15, umístěným na každé liště 14 ve stejné vzdálenosti od kruhové objímky 13. Vnitřní tm má první oblast 12 s větším průměrem a druhou oblast 11 s menším průměrem, přičemž průměr první oblasti 12 je takový, že přičte-li se k němu rozměr lišt 14 s výstupky 15, je výsledný průměr větší než vnitřní průměr vnitřní trubice 2 soustavy, ale menší než vnitřní průměr vnější trubice 1 soustavy. Průměr druhé oblasti 11 vnitřního tmu je takový, že přičte-li se k němu rozměr lišt 14 s výstupky 15. je výsledná hodnota menší než vnitřní průměr vnitřní trubice 2 soustavy. Sevřenou pozicí (Obr. 3) expanzního tmu se rozumí pozice vnějšího tmu nasunutého na vnitřním tmu tak, že lišty 14 s výstupky 15 jsou uspořádány na druhé oblasti 11 vnitřního tmu (s menším průměrem), tedy expanzní trn se může v této sevřené pozici ve vnitřní trubce 2 volně pohybovat. Expanzní tm dále může být v expandované pozici, což je pozice vnějšího tmu nasunutého na vnitřním tmu tak, že lišty 14 s výstupky 15 jsou uspořádány na první oblasti 12 vnitřního tmu (s větším průměrem), tedy expanzní tm v této expandované pozici roztahuje vnitřní trubku 2.

Pro zajištění lišt 14 proti kroucení a deformaci během tváření je vnitřní tm expanzního tmu opatřen vodícími segmenty 16, které drží výstupky 15 na lištách 14 v požadované pozici. Lišty 14

-3 CZ 306075 B6 jsou dále opatřeny prodlouženou částí 17, která zajišťuje správný náběh lišty 14 mezi vodicí segmenty 16 do pozice expanze.

V tomto příkladu je výroba soustavy dvou koaxiálních trubic s hřbety a kanálky prováděna současně s ohýbáním soustavy. Nejprve do sebe koaxiálně vloží dvě trubice o různých průměrech, vnější trubice 1 a vnitřní trubice 2, a do vnitřní trubice 2 se vsune expanzní tm v sevřené pozici. Po vsunutí expanzního tmu v sevřené pozici se expanzní trn umístí ve vnitřní trubici 2 tak, aby výstupky 15 lišt 14 vnějšího tmu byly v místě, kde má být vytvořena příruba 4. Pak se vnitřní tm posune vůči vnějšímu tmu tak, aby lišty 14 s výstupky 15 vnějšího tmu byly uspořádány na první oblasti 12 vnitřního trnu, tj. expanzní tm se uvede do expandované pozice, tím začne vyvíjet deformující tlak na vnitřní trubici 2, a otočením expanzního tmu kolem jeho osy se na vnitřní trubici 2 vytvoří příruba 4 - tento krok ukazuje Obr. 5. Na Obr. 5 je zároveň viditelná ohýbací kladka 20, a je vidět, že expanzní tm dosahuje až do poloviny poloměru ohýbací kladky 20, tedy k ohýbání soustavy koaxiálních trubic dochází bezprostředně po deformaci vnitřní trubice 2.

Poté se expanzní tm opět uvede do sevřené pozice a posune se do místa, kde má být vytvořena ohybová oblast, která je v tomto příkladu pro jednoduchost tvořena pouze jedním úsekem s průřezem ve tvaru myšleného kruhu opatřeného po obvodu podélnými hřbety 7. Zde se expanzní tm opět uvede do expandované pozice (Obr. 6), kdy začne vyvíjet deformační tlak na vnitřní trubici 2, a táhne se rovně ve směru koaxiální osy. Tím vytváří podélné hřbety 7 a mezi nimi kanálky 3 pro průtok média. Obr. 7 znázorňuje tento krok, přičemž je vidět, že zároveň se provádí ohýbání, bezprostředně po deformaci vnitřní trubice 2. Na konci požadované ohybové oblasti se expanzní tm uvede do sevřené pozice a posune se do místa, kde má být vytvořena druhá přímba. Zde se opět expanzní tm uvede do expandované pozice a otočením expanzního tmu kolem jeho osy se na vnitřní trubici 2 vytvoří příruba 4.

Příklad provedení slouží pro snazší pochopení vynálezu, avšak nijak rozsah vynálezu neomezuje.

Claims

PATENTOVÉ NÁROKY

1. Způsob výroby soustavy dvou koaxiálních trubic, vyznačený tím, že se nejprve do sebe koaxiálně vloží dvě trubice (1), (2) o různých průměrech, a do vnitřní trubice (2) se vsune expanzní tm v sevřené pozici, přičemž expanzní tm sestává ze dvou částí, vnitřního a vnějšího tmu, vzájemně posuvně uspořádaných, a kde vnější tm obsahuje kruhovou objímku (13), z níž vystupují po obvodu kruhu v pravidelných vzdálenostech lišty (14), přičemž všechny lišty (14) jsou opatřeny výstupkem (15), umístěným na každé liště (14) ve stejné vzdálenosti od kruhové objímky (13), a vnitřní tm má první oblast (12) s větším průměrem a druhou oblast (11) s menším průměrem, přičemž průměr první oblasti (12) je takový, že přičte-li se k němu rozměr lišt (14) s výstupky (15), je výsledný průměr větší než vnitřní průměr vnitřní trubice (2) soustavy, ale menší než vnitřní průměr vnější trubice (11) soustavy, a průměr dmhé oblasti (11) vnitřního tmu je takový, že přičte-li se k němu rozměr lišt (14) s výstupky (15), je výsledná hodnota menší než vnitřní průměr vnitřní trubice (2) soustavy, přičemž sevřenou pozicí expanzního tmu se rozumí pozice vnějšího tmu nasunutého na vnitřním tmu tak, že lišty (14) s výstupky (15) jsou uspořádány na druhé oblasti (11) vnitřního tmu, a expandovanou pozicí se rozumí pozice vnějšího tmu nasunutého na vnitřním tmu tak, že lišty (14) s výstupky (15) jsou uspořádány na první oblasti (12) vnitřního tmu,

-4CZ 306075 B6 po vsunutí expanzního tmu v sevřené pozici se expanzní tm umístí ve vnitřní trubici (2) tak, aby výstupky (15) lišt (14) vnějšího tmu byly v místě, kde má být vytvořena příruba (4), pak se vnitřní tm posune vůči vnějšímu tmu do expandované pozice, tím začne vyvíjet deformující tlak na vnitřní trubici, a otočením expanzního tmu kolem jeho osy se na vnitřní trubici (2) vytvoří příruba (4), poté se expanzní tm opět uvede do sevřené pozice a posune se do místa, kde má být vytvořen úsek s průřezem ve tvaru myšleného kruhu opatřeného po obvodu podélnými hřbety (7), kde se expanzní trn opět uvede do expandované pozice, kdy začne vyvíjet deformační tlak na vnitřní trubici (2), a táhne se rovně ve směru koaxiální osy, tím vytváří podélné hřbety' (7) a mezi nimi kanálky (3), na konci požadovaného úseku s průřezem ve tvaru myšleného kruhu opatřeného po obvodu podélnými hřbety (7) se expanzní tm uvede do sevřené pozice.

2. Způsob podle nároku 1, vyznačený tím, že vnitřní tm expanzního tmu je opatřen vodícími segmenty (16) pro fixaci výstupků (15) na lištách (14) v požadované pozici.

3. Způsob podle nároku 2, vyznačený tím, že lišty (14) jsou dále opatřeny prodlouženou částí (17) pro zajištění správného náběhu lišty (14) mezi vodicí segmenty (16) do pozice expanze.

4. Způsob podle kteréhokoliv z nároků 1 až 3, vyznačený tím, že se oblasti ohybu a příruby vytvářejí společně s výrobním krokem ohýbání.

5. Soustava dvou koaxiálních trubic vyrobená způsobem podle kteréhokoliv z nároků 1 až 4, zejména pro vnitřní výměníky tepla, obsahující vnější trubici (1) a vnitřní trubici (2), kde vnější trubice (1) má po celé délce soustavy stejný průměr a kruhový průřez, na obou koncích uvedené ohybové oblasti má vnitřní trubice (2) oblasti (5) sběru média, kde má kruhový průřez s vnějším průměrem odpovídajícím průměru myšleného kruhu (8) v uvedené ohybové oblasti, na opačné straně každé oblasti (5) sběru média, než na které je ohybová oblast, je vnější trubice opatřena přírubou (4), přičemž vnější trubice (1) je opatřena v každé oblasti (5) sběru média otvorem (6) pro přívod, resp. odvod média, vyznačená tím, že vnitřní trubice (2) má alespoň v části délky soustav}·’ ohybovou oblast obsahující alespoň jeden úsek s průřezem ve tvaru myšleného kruhu (8) opatřeného po obvodu lineárními podélnými hřbety (7).

6. Soustava podle nároku 5, vyznačená tím, že průměr příruby (4) je o 0,1 až 0,2 mm menší než vnitřní průměr vnější trubice (1).

7. Soustava podle nároku 5 nebo 6, vyznačená tím, že ohybová oblast obsahuje střídající se úseky s průřezem ve tvaru myšleného kruhu (8) opatřeného po obvodu podélnými hřbety (7) a úseky s kruhovým průřezem.