FI75666C - Organ foer vaermeoeverfoering och foerfarande foer framstaellning av vaermeoeverfoeringsorganet. - Google Patents

Description

75666 1 Lämmönsiirtoelin ja menetelmä lämmmönsiirtoelimen valmistamiseksi Organ för värmeöverförlng och förfarande för framställnlng av värme-överföringsorganet 5

Keksinnön kohteena on lämmönsiirtoelin, jossa on alustaan kiinnitetty rlpamainen poikkileikkaukseltaan olennaisesti U-profillin muotoinen lämmönsiirto-osa.

10 Keksintö koskee myös menetelmää lämmönsiirtoellmen valmistamiseksi.

Ennestään on tunnettua kiinnittää lämmönsiirtoelin esimerkiksi ripa alustaansa hitsaamalla. Lämmönsiirtoelin on joko hitsattu yhtenäisellä plenahitelllä tai vuorohitsauksella. Hitslsauma on saatettu ulottumaan 15 lämmönsiirtorivan joko pelkästään toiselle sivulle tai molemmille puolille.

Tunnettujen riparakenteiden haittapuolena voidaan pitää suurta hitsaus-saumojen määrää. Jos hitslsauma on järjestetty ainoastaan rivan toiselle 20 sivulle, voidaan haittana pitää tällöin rivan vääntymismahdolllsuutta hltsisauman jäähtyessä. Suuri hltsaussaumojen määrä lisää myös tarvittavaa hitsaustyömäärää ja näin ollen muodostuu lämpöelimen kiinnityskus-tannuksista ja itse rlparakenteesta kallis.

25 Suuri hltsaussaumojen määrä lisää myös rakenteessa esiintyviä lämpöjännityksiä. Hltsijännltyeten aiheuttama rakenteen vetely eli vääntyminen tekee myös automatisoinnin vaikeaksi. Yksittäiset rlpaosat on lisäksi erittäin vaikea ennalta kiinnittää automaattista hitsausta ajatellen.

30 Tekniikan tason mukaisten lämmönsllrtorlpojen hitsausklinnitys kuluttaa myös paljon suojakaasua ja hitsauslisäainetta, joten riparakenteen kustannukset muodostuvat näin ollen suuriksi.

Keksinnön päämääränä on aikaansaada lämmönsiirtoelin ja menetelmä kysel-35 8en lämmönsiirtoellmen valmistamiseksi, jossa lämmöneilrtorakenteessa ja menetelmässä on vältetty em. tekniikan tason mukaisten ratkaisujen monet haitat. Päämääränä on lisäksi aikaansaada sellainen lämmönsiirtoelin ja menetelmä sen valmistamiseksi, että lämmönsllrtoelimet voidaan asettaa 2 75666 1 entistä tiheämpään järjestykseen alustaansa.

Keksinnön päämäärä saavutetaan lämmönsiirtoelinrakenteella, jolle on pääasiallisesti tunnusomaista se, että lämmönsiirto-osa on kiinnitetty 5 alustaan kantaosastaan läpihitsaamalla, jolloin hltsaussaumaan on sekoittunut U-profiilin kantaosa.

Keksintö koskee myös menetelmää lämmönsiirtorakenteen muodostamiseksi, jolle on pääasiallisesti tunnusomaista, että poikkileikkaukseltaan olen-10 naiseeti U-profiilin muotoisen lämmönsiirtoelimen seinien väliin tuodaan hitsaustyökalu ja suoritetaan mainitun lämmönsiirtoelimen kantaosan läpi-hltsaus alustaan, jolloin kantaosa sulaa ja sekoittuu muodostuvaan hltsaussaumaan.

15 Keksintöä selitetään yksityiskohtaisesti viittaamalla oheisien piirustuksien kuvioissa esitettyihin keksinnön eräisiin edullisiin suoritusmuotoihin, joihin keksintöä el kuitenkaan ole tarkoitus yksinomaan rajoittaa.

20 Kuviossa la on esitetty tekniikan tason mukaista lämmönsllrtorivan kiinnitystä alustaansa. Kuvion esityksessä toinen lämmönsiirtoripa on kiinnitetty toispuolisella yhtenäisellä hitsauksella ja toinen lämmönsiirto-ripa on kiinnitetty molemminpuolisella vuorohltsauksella.

25 Kuviossa Ib on esitetty tekniikan tason mukainen ratkaisu, jossa lämmön-eiirtoelin on kiinnitetty käyttämällä molemminpuolista yhtenäistä hitsausta.

Kuviossa le on esitetty kuvion Ib mukainen rakenne sivultapäin katsot-30 tuna.

Kuviossa 2a on esitetty keksinnön mukaisen lämmönsiirtoelimen ensimmäinen edullinen sovellutusmuoto poikkilelkkauskuvantona. Kuvion esityksessä lämmönsllrtorlpaosaa ei ole vielä kiinnitetty alustaansa.

Kuviossa 2b on esitetty kuvion 2a mukainen lämmönellrtorlpaosa sivultapäin 35 3 1 . 75666 katsottuna.

Kuviossa 3a on esitetty keksinnön mukaisen lämmönslirtoellmen ripaosan kiinnittäminen alustaansa. Kuvio on poikkileikkauskuvanto ja kuvion esi-5 tyksessä on mukana hitsaustyökalu.

Kuviossa 3b on esitetty kuvion 3a mukainen kiinnitysmenetelmä sivultapäin katsottuna. Lämmönsiirtoripaosa on kuvion esityksessä osittain auki-leikattu hitsaustyökalun esittämiseksi.

10

Kuviossa 4a on esitetty eräs keksinnön mukaisen lämmönslirtoelimen toinen edullinen suoritusmuoto.

Kuviossa 4b on esitetty keksinnön mukaisen lämmönslirtoelimen kolmas edul-15 linen suoritusmuoto.

Kuviossa 4c on esitetty kuvioiden 4a ja 4b mukainen lämmönsiirtoripaosa alustaansa kannan läpi hitsattuna.

20 Kuviossa 4d on esitetty kuvion 4c mukainen rakenne sivultapäin ja osittain auklleikattuna.

Kuvion 5 esityksessä on esitetty neljäs keksinnön mukaisen lämmönsiirto-elimen suoritusmuoto polkkileikkauskuvantona. Esityksessä on mukana 25 kolme lämmönslirtoelintä, joiden poikkileikkaus on T-profiili. Kuvion esityksessä on U-profiili muodostettu, kun kaksi T-profliliosaa on läpihltsattu kiinni alustaansa.

Kuviossa 6 on esitetty keksinnön mukaisen lämmönslirtoelimen viides 30 edullinen suoritusmuoto, jossa U-profllll on muodostettu kahdesta L-profiilista.

Kuviossa 7 on esitetty kuudes keksinnön mukaisen lämmönslirtoelimen suoritusmuoto, jossa lämmönsiirtoelin on muodostettu kahdesta osasta, jol-35 den poikkileikkaus on L-profilli, ja Joiden kantaosat on saatettu kaarevaan muotoon ennen läpihitsausta.

4 75666 1 Kuviossa la on esitetty tekniikan tason mukainen ratkaisu, jossa ripa-osat Tj ja ovat kiinnitettyjä hitsaamalla alustaan. Ripaosa r^ on kiinnitetty yhtenäisellä toispuoleisella hitslsaumalla k^ ja ripaosa on kiinnitetty hitsaamalla ripaosa molemmilta puolilta alustaan m vuoro-5 hitsausta k£ käyttäen.

Kuviossa Ib on esitetty rlpaosan kiinnittäminen hitsaamalla alustaan m käyttäen molemminpuolista yhtenäistä hitsausta k^.

10 Kuviossa le on esitetty kuvion Ib ripa r^ sivultapäin katsottuna. Ripa r^ on levymäinen osa. Koko riparakenne muodostuu siten että kyseisiä levymäisiä ripaosia r^ on asetettu riviin tietyin etäisyyksin toisiinsa nähden. Tunnetuissa ratkaisuissa hitsaustyökalu vaatii paljon tilaa, koska se täytyy viedä tietyssä kulmassa hitsauskohtaan. Ripoja ei voida 15 näin ollen asettaa kovin tiheään.

Kuviossa 2a on esitetty keksinnön mukainen lämmönsiirtoelin 10. Lämmön-siirtoelin 10 muodostuu ripamalsesta poikkileikkaukseltaan olennaisesti U-muotoisesta lämmönsiirtoosasta 11, joka käsittää ensimmäisen pystysei-20 nän 12 ja toisen pystyseinän 13 ja niiden välillä olevan kantaosan 14. Kantaosassa 14 on alapinta 16 ja yläpinta 15. Kuviossa 2a on kyseinen rlpamalnen lämmönsiirto-osa 11 asetettu alustan 17, sopivasti vesivalpan päälle. Kuvion esitys on ennen keksinnön mukaisen läpihltsauksen suorittamista.

25

Kuviossa 2b on esitetty kuvion 2a mukainen ratkaisu sivultapäin. Kuvion esityksestä nähdään, että rlpamalnen lämmönsiirto-osa 11 muodostuu erillisistä välimatkan päässä toisistaan olevista seinämäosuuksista AI, A2, A3., jne. Sivuselnäosuudet voivat myös olla yhtenäisiä levyosuuksla.

30 Tällöin rlpamalnen lämmönsiirto-osa 11 muodostuu yhtenäisestä ensimmäisestä pystyselnäoeuudesta 12 ja yhtenäisestä toisesta pystyseinäosuu-desta 13. Kyseisiä osuuksia yhdistää kantaosa 14.

Kuviossa 3a ja 3b on esitetty kuvion 2a ja 2b mukaisen keksinnön mukai-35 sen ripamaisen lämmönsiirto-osan 11 kiinnittäminen keksinnön mukaisesti läplhlteaamalla alustaan 17.

5 75666 1 Alusta 17 voi olla esim. kattilan vesivaippa. Hitsaustyökalu tuodaan ripamaisen lämmönsiirto-osan 11 ensimmäisen pystyseinän 12 ja toisen pys-tyseinän 13 väliseen tilaan. Hitsaustyökalu sopivasti hitsauspuikko S viedään lähelle kantaosaa 14. Kantaosan 14 ja hitsauspuikon tai muun hit-5 saustyökalun S välille synnytetään suuri jännite, jolloin saadaan syttymään valokaari e. Kantaosa 14 sulaa ja sekoittuu hitsauspuikon lisäaineeseen vähentäen lisäaineen tarvetta. Kun kantaosan 14 ja alustan 17 välillä on ilmarako helpottaa se kantaosan 14 läpipalamista. Näin muodostetaan ripamaisen lämmönsiirto-osan 11 alustaan 17 kiinnittävä hitsisauma 18, 10 joka koostuu sulaneesta alusta-aineesta, kantaosan 14 sulaneesta aineesta sekä edullisesti myös läplhltsauksen yhteydessä tuodusta hitsi-lisäaineesta. Kahden ripaulokkeen kiinnittämiseen tarvitaan ainoastaan yhden sauman muodostaminen, joten hitsisaumojen tarve vähenee tavanomaiseen kaksipuoliseen ripojen hitsaukseen verrattuna 75-%:11a. Suojakaasun 15 tarve jää vähäiseksi, koska suojakaasun hukkaanmeno estyy pystyseinien 12,13 suunnatessa suojakaasun tarkoin kohteeseensa. Keksinnön mukaisessa ratkaisussa lämmönslirtoelimet voidaan asettaa tiheään, koska itse hitsausmenetelmä ei aseta rajoituksia lämmönsiirtoellmien vierekkäinasette-lulle.

20

Kuviossa 4a on esitetty toinen keksinnön mukaisen lämmönsiirtoellmen edullinen suoritusmuoto poikkileikkauskuvantona ennen läpihltsausta. Kyseisessä suoritusmuodossa ripamainen lämmönsiirto-osa 21 muodostuu olennaisesti poikkileikkaukseltaan U-muotoisesta profiilista joka käsit-25 tää pystyselnäosuudet 22 ja 23 ja niitä yhdistävän olennaisesti suoran kantaosuuden 24. Kuvion esitys on ennen ripamaisen lämmönsiirtoellmen 21 läpihltsausta alustaan 17.

Kuviossa 4b on esitetty kolmas keksinnön mukaisen lämmönsiirtoellmen 30 suoritusmuoto poikkileikkauskuvantona ennen läpihltsausta. Suoritusmuodossa ripamainen lämmönsiirto-osa 31 muodostuu jälleen kahdesta pysty-selnäosuudesta nimittäin ensimmäisestä pystyselnäosuudesta 32 ja toisesta pystyseinäosuudesta 33 sekä välillä olevasta kantaosuudesta 34. Kyseinen kantaosuus 34 on muodostettu nyt osuuksista ja t^, jotka 35 ovat ennen läpihltsausta hieman erillään toisistaan.

Kuviossa 4c on esitetty kuvioiden 4a ja 4b suoritusmuodot läplhltsauksen 6 75666 1 jälkeen. Kun hltsaustyökalu S esim. sopivasti hitsauspuikko on tuotu rlpamalsen lämmönsiirto-osan 21 ja 31 ensimmäisen ja toisen pystyselnän 22 ja 23 sekä 32 ja 33 väliseen tilaan ja suoritettu läplhltsaus, jolloin kannaksien 24 ja 34 materiaalia on sulanut ja sekoittunut hitsaus-5 puikon tai muun hltsauvälineen s lisäaineeseen, muodostuu hltsaussauma 18, joka kiinnittää kyseiset ripamalset lämmönsiirto-osat 21 ja 31 alustaan 17. Läpihitsattaessa osa alustan 17 aineesta sulaa ja sekoittuu kannaksen aineeseen sekä hitsaustyökalulla tuotuun hitsilisäaineeseen.

10 Kuviossa 4d on esitetty kuvion 4c ratkaisu sivultapäin katsottuna.

Kuviossa 3 on esitetty keksinnön mukaisen lämmönsiirtoelimen neljäs edullinen suoritusmuoto polkklleikkauskuvantona. Ripamalnen lämmönsiirto-osa 41 käsittää ensimmäisen pystyselnäosuuden 42 ja toisen pystyseinä-15 osuuden 43. Kyseiset pystyseinäosuudet 42 ja 43 on muodostettu poikkileikkaukseltaan T-profiilista. T-profiilit asetetaan ennen läpihitsaus-vaihetta vierekkäin joko siten, että kantaosat ovat toisissaan kiinni tai välimatkan päässä toisistaan. Kantaosan 34 muodostaa T~profiilien kantojen puolikkaat ja ja läpihitsauksen jälkeen yhdistyvät kyseiset 20 kantaosuukslen puolikkaat saumalla 18. Kuviossa 5 on esitetty, äärimmäisenä kuviossa oikealla oleva T-profiili ja keskimmäinen T-profiili asetettuna tietyn välimatkan päähän toisistaan ja ennen läpihitsausvaihetta ja kuvion 5 esityksessä on vasemmanpuoleinen ja keskimmäinen profiili esitettynä läpihltsausvaiheen jälkeen, jolloin hitsisauma 18 muodostaa 25 lopullisen U-profiilin ja liittää kyseisen ripamaisen lämmönsiirtoelimen 41 alustaan 17.

Kuviossa 6 on esitetty keksinnön mukaisen lämmönsiirtoelimen viides edullinen suoritusmuoto polkklleikkauskuvantona ja ennen läpihitsausta.

30 Suoritusmuodossa ripamalnen lämmönsiirto-osa 51 ollen jälleen läpihitsauksen jälkeen olennaisesti U-proflili on muodostettu ensimmäisestä pysty-seinäosuudesta 52, toisesta pystyselnäosuudesta 53 ja niitä yhdistävästä kannaksesta 54. U-profilli on muodostettu kahdesta erillisestä poikkileikkaukseltaan L-muotoisesta osasta siten, että ensimmäisen pystyseinä-35 osuuden 52 käsittämä kantaosuus h^ on asetettu alustaa 17 vasten ja kyseisen osuuden h^ päällyspinnan päälle on asetettu toisen pystyselnäosuuden 53 käsittämä kantaosuus h^. Kyseisen limittäinasettelun jälkeen on suori- 75666 1 tettu kuviossa näyttämätön läpihitsaus tuomalla hitsaustyökalu S pystysei-näoslen 52 ja 53 väliseen tilaan ja suorittamalla hitsaus sulattamalla kantaosuuksien hc, h, aine niin, että se on sekoittuneena hitsaustyöka-

J O

lulla tuotuihin hitsausaineisiin.

5

Kuviossa 7 on esitetty keksinnön mukaisen lämmönsiirtoelimen kuudes edullinen suoritusmuoto ennen läpihitsausta. Kyseisessä suoritusmuodossa käsittää ripamainen lämmönsiirto-osa 61 ensimmäisen pystyseinäosan 62 ja toisen pystyseinäosan 63 ja niiden välissä olevan kannaksen 64, jolloin 10 ennen läpihitsausta ensimmäinen pystyselnäosa 62 on olennaisesti poikkileikkaukseltaan L-profiili. Sen kantaosa h^ on olennaisesti kaareva. Samoin toinen pystyseinäosuus 63 on poikkileikkaukseltaan myös L-profiili, ja sen kantaosuus hg on myös kaareva. Kyseiset kantaosuudet h-, ja hg on asetettu ennen läpihitsausta limittäin päällekäin. Kuvion 7 esityksestä 15 käy ilmi kyseinen asettelu. Näin muodostetun kantaosan 64 ja alustan 17 väliin jää edullinen ilmarako. Sen jälkeen suoritetaan läpihitsaus kuvioiden 3a ja 3b yhteydessä esitetyllä tavalla.

Käytettäessä keksinnön mukaista menetelmää, jossa läpihitsataan ripamai-20 nen lämmönsiirtoelln alustaansa hitsaussaumojen määrä vähenee jopa 75 X. Tästä johtuen myös lämpöjännitykset pienenevät. Kyseisen U-profiilin käyttö vaikuttaa myös siihen, että rlpamaiset osat eivät vääntyile vaan pysyvät alkuperäisessä muodossaan myös hitsauksen jälkeen, joka automatisoinnin kannalta on edullista. Kyseinen U-profiili on lisäksi helppo muodostaa 25 meisto- ja puristustekniikkaa käyttäen ja saavutetaan näinollen mitta- tarkkoja kappaleita, mikä on automatisoinnin eräs perusedellytys. Lisäksi käytettäessä keksinnön mukaista hitsausmenetelmää ja tuotaessa hitsaus-työkalu ripamaisen osan kahden pystyseinän väliin vähennetään suojakaa-sun tarvetta ensinnäkin siksi, että hltsaussaumojen tarve vähenee ja toi-30 seksi siksi, että seinämäosat ohjaavat suojakaasun tarkoin hitsauskohtaan. Tällöin vähenee suojakaasun hukkaanmeno. Keksinnön mukaisessa menetelmässä voidaan käyttää MIG- hitsausta, MAG-hitsausta, ydintäytelankahltsausta ja tavallista puikkohitsausta. Keksinnön mukaiset lämmönsilrtoelimet hitsataan edullisesti keksinnön mukaisella menetelmällä hitsausrobotteja käyttäen. 35 Ensin suoritetaan lämmönsiirtoelimen eslasetus alustalle ja tämän jälkeen suoritetaan hitsausrobotteja käyttäen lämmönsllrtorlparakenteen läpihitsaus kiinni alustaansa.

Claims (11)

1. Lämmönsiirtoelin (10), jossa on alustaan (17) kiinnitetty rlpamainen poikkileikkaukseltaan olennaisesti U-profiilln muotoinen lämmönsiirto-5 osa (11,21,31,41,51,61) tunnettu siitä, että lämmönsiirto-osa (11,21,31,41,51,61) on kiinnitetty alustaan (17) kantaosastaan (14,24, 34,44, 54,64) läplhitsaamalla, jolloin hitsaussaumaan (18) on sekoittunut U-profillin kantaosa.

1 Patenttivaatimukset

2. Edellisen patenttivaatimuksen mukainen lämmönsiirtoelin, tunnet- t u siitä, että hitsaussaumaan (18) on sekoittunut lisäksi hitsaustyö-kalulla (S) tuotu hltsilieäalne.

3. Patenttivaatimuksen 1 tai 2 mukainen lämmönsiirtoelin, tunnet-15 t u siitä, että läpihltsattu rakenne on muodostettu rlpamalsesta lämmönsiirto-osasta (11), jossa on ensimmäinen pystyselnäosa (12) ja toinen pystyselnäosa (13) ja niiden välillä kaareva kantaosa (14), jolloin kantaosan (14) alapinnan (16) ja alustan (17) välillä on ilmarako ennen läplhitsausta. 20

4. Patenttivaatimuksen 1 tai 2 mukainen lämmönsiirtoelin, tunnettu siitä, että lämmönsiirtoelin on muodostettu rlpamalsesta lämmönsiirto-osasta (21), joka on poikkileikkaukseltaan U-muotolnen profiili, jossa on ensimmäinen pystyselnäosa (22) ja toinen pystyselnäosa (23) ja niiden 25 välillä olennaisesti suora kantaosa (24).

5. Patenttivaatimuksen 1 tai 2 mukainen lämmönsiirtoelin, tunnettu siltä, että lämmönsiirtoelin on muodostettu rlpamalsesta lämmönsiirto-osasta (31), joka käsittää ensimmäisen pystyseinäosan (32) ja siihen liittyvän 30 kantaosuuden (h^) ja toisen pystyseinäosan (33) ja siihen liittyvän kantaosuu-den (h^), jotka kantaosuudet (h^ ja h^) on sovitettu muodostamaan kantaosan (34) ja saatettu kiinni toisiinsa tai erilleen toisistaan ennen läpihltsauk-sen suorittamista.

6. Patenttivaatimuksen 1 tai 2 mukainen lämmönsiirtoelin, tunnet- t u siltä, että lämmönsiirtoelin on muodostettu rlpamalsesta lämmönsiirto-osasta (41), joka on muodostettu kahdesta poikkileikkaukseltaan T-pro- 9 75666 1 fiiliosasta (42,43) niin, että kantaosa (44) on muodostettu asettamalla T-profiilien kantaosien puoliskot (h^,h^) kiinni toisiinsa tai erilleen toisistaan ja suorittamalla tämän jälkeen läpihitsaus.

7. Patenttivaatimuksen 1 tai 2 mukainen lämmSnslirtoelin, tunnettu siitä, että se käsittää ripamalsen lämmönsiirto-osan (51), joka on muodostettu kahdesta poikklleikkauseltaan L-profliliosasta (52,53), jolloin ennen läpihitsauksen suorittamista profliliosien kantaosuudet (h^ ja hg) ovat asetettuna päällekkäin siten, että kantaosuuden (h. tai h,) alapinta J O 10 on alustaa (17) vasten.

8. Patenttivaatimuksen 1 tai 2 mukainen lämmönsilrtoelin, tunnettu siitä, että lämmönsilrtoelin käsittää ripamalsen lämmönsiirto-osan (61), joka on muodostettu kahdesta poikkileikkaukseltaan L-muotoisesta profii-15 lista (62,63), joiden kantaosuudet (h^ ja hg) ovat kaarevia ja asetettu päällekkäin niin, että kantaosuuden (h^) alapinta on erillään alustasta (17), jolloin ennen läpihltsausta on muodostettu ilmarako kantaosan (64) ja alustan (17) välille.

8 75666

9. Menetelmä jonkin edellisen patenttivaatimuksen mukaisen lämmönsiirto- elimen valmistamiseksi, tunnettu siitä, että poikkileikkaukseltaan olennaisesti U-proflilin muotoisen lämmönslirtoellmen (11,21,31,41,-51,61) seinien (12,13;22,23;32,33;42;43; 52,53;62,63) väliin tuodaan hit-saustyökalu (S) ja suoritetaan mainitun lämmönslirtoellmen kantaosan 25 (14,24,34,44,54,64) läpihitsaus alustaan (17), jolloin kantaosa (14,24, 34,44, 54,64) sulaa ja sekoittuu muodostuvaan hitsauseaumaan (18).

10. Patenttivaatimuksen 9 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että läpihltsausta suoritettaessa tuodaan kyseiseen hltsauskohtaan hitsaus-30 työkalulla (s) hitsilisäainetta.

11. Patenttivaatimuksen 9 tai 10 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että käytetään sellaista U-proflllia (11,61) jonka kantaosa (14 64) on taivutettu tai muulla tavoin saatettu kaarevaan muotoon, jolloin 35 on muodostettu ilmarako kantaosan (14,64) ja alustan (17) välille ennen läpihitsauksen suorittamista. 7 5 6 6 6