ITBO20100464A1 - PROCEDURE FOR THE PRODUCTION OF SHAPED TUBES FOR HEAT EXCHANGER AND SHAPED TUBES SO PRODUCTS - Google Patents

PROCEDURE FOR THE PRODUCTION OF SHAPED TUBES FOR HEAT EXCHANGER AND SHAPED TUBES SO PRODUCTS Download PDF

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Description

DESCRIZIONE dell’invenzione industriale dal titolo: “Procedimento di produzione di tubi sagomati per scambiatore di calore, e tubi sagomati così prodotti” DESCRIPTION of the industrial invention entitled: "Production process of shaped tubes for heat exchanger, and shaped tubes thus produced"

La presente invenzione si riferisce alla produzione di tubi per scambiatori di calore. The present invention relates to the production of tubes for heat exchangers.

Gli scambiatori di calore di cui alla presente invenzione sono utilizzati nelle caldaie e comprendono un fascio di tubi entro i quali, nell'uso, scorre un fluido (normalmente acqua) che viene riscaldato da un gas o fluido più caldo che fluisce all'estemo dei tubi. Per favorire lo scambio termico, i tubi sono generalmente di rame. The heat exchangers of the present invention are used in boilers and comprise a bundle of tubes within which, in use, a fluid (normally water) flows which is heated by a hotter gas or fluid flowing outside the tubes. To promote heat exchange, the pipes are generally made of copper.

Le forme dei tubi per scambiatore di calore possono essere diverse, e vanno da semplici sezioni uniformemente circolari o, più spesso, ovali, fino a sezioni più complesse, ad esempio del tipo che assomiglia ad una croce. Quest'ultima configurazione è adottata nelle caldaie in cui circolano due fluidi da riscaldare: il tubo con sezione a croce, entro cui circola un primo fluido di riscaldamento è inserito all'interno di un tubo ovale la cui parete interna forma, con la parete esterna del tubo di sezione a croce, una serie di canali entro i quali scorre un secondo fluido di riscaldamento. Alle loro estremità, i tubi a croce presentano corte zone di forma rotonda o ovale, che si connettono a collettori di testa per l'alimentazione e la raccolta del fluido all'interno dei tubi. The shapes of heat exchanger tubes can be different, ranging from simple uniformly circular or, more often, oval sections, to more complex sections, for example of the type that resembles a cross. The latter configuration is adopted in boilers in which two fluids to be heated circulate: the cross-section tube, within which a first heating fluid circulates, is inserted inside an oval tube whose inner wall forms, with the outer wall of the cross-section tube, a series of channels within which a second heating fluid flows. At their ends, the cross tubes have short areas of round or oval shape, which connect to head manifolds for feeding and collecting the fluid inside the tubes.

Il tubi per scambiatore di calore del tipo sopra indicato sono normalmente fabbricati a partire da un lungo tubo estruso, ad esempio di sezione circolare oppure ovale, che viene tagliato alla lunghezza desiderata. Per ottenere tubi di sezione particolare, ad esempio con il profilo a croce sopra menzionato, si inseriscono nelle due estremità del tubo tagliato due spine o anime la cui superficie esterna ricopia la forma che si vuole dare al tubo finito, sia lungo la lunghezza del tubo che in corrispondenza dei due imbocchi alle estremità del tubo. Mediante mezzi di pressa, con l'ausilio eventuale di stampi esterni, si procede poi alla deformazione o schiacciamento dall'esterno del tubo sulle anime interne, in modo tale che il tubo acquisisca la forma finale desiderata. E' anche noto produrre tubi sagomati per estrusione, ma tale processo è molto costoso poiché è effettuato con passaggi multipli dal momento che non esistono impianti di produzione in continuo. The tubes for heat exchanger of the type indicated above are normally manufactured starting from a long extruded tube, for example of circular or oval section, which is cut to the desired length. To obtain pipes with a particular section, for example with the cross profile mentioned above, two pins or cores are inserted in the two ends of the cut pipe, the external surface of which copies the shape to be given to the finished pipe, both along the length of the pipe. and in correspondence with the two inlets at the ends of the tube. By means of press means, with the possible help of external molds, the tube is then deformed or crushed onto the internal cores from the outside, so that the tube acquires the desired final shape. It is also known to produce shaped tubes by extrusion, but this process is very expensive since it is carried out with multiple passes since there are no continuous production plants.

Negli scambiatori di calore, il costo del rame con cui sono realizzati i tubi rappresenta una delle voci di costo più importanti. I recenti notevoli aumenti del prezzo del rame sul mercato hanno comportato una corrispondente impennata nel costo dei tubi per scambiatori di calore, con le negative conseguenze sul prezzo dello scambiatore di calore, che impiega una notevole estensione di tubi e pertanto una quantità notevole di rame. E' quindi sorta la necessità di ridurre il costo per l'approvvigionamento di materia prima nella fabbricazione dei tubi per scambiatori di calore. In heat exchangers, the cost of the copper from which the tubes are made is one of the most important cost items. The recent significant increases in the price of copper on the market have led to a corresponding surge in the cost of tubes for heat exchangers, with negative consequences on the price of the heat exchanger, which uses a considerable extension of tubes and therefore a considerable amount of copper. The need has therefore arisen to reduce the cost for the procurement of raw material in the manufacture of tubes for heat exchangers.

Nella tecnica nota, i tubi estrusi da cui si parte per la realizzazione dei tubi per scambiatore di calore hanno generalmente uno spessore compreso fra 0,8 e 1,0 mm. Partendo da tale tecnica nota, una soluzione ovvia per abbattere il costo della materia prima sarebbe quella di partire da tubi estrusi aventi spessore inferiore a quello sopra indicato. Tuttavia, la tecnologia di produzione di tubi estrusi prevede che i tubi di piccolo spessore siano ottenuti mediante una doppia estrusione, o comunque con processi che fanno sì che sul mercato il costo di un tubo finito di piccolo spessore, inferiore a quello dei tubi noti sopra indicato, superi il costo di un tubo estruso di spessore maggiore. In the known art, the extruded tubes from which the heat exchanger tubes are made generally have a thickness of between 0.8 and 1.0 mm. Starting from this known technique, an obvious solution to reduce the cost of the raw material would be to start from extruded tubes having a thickness lower than that indicated above. However, the production technology of extruded tubes foresees that the tubes of small thickness are obtained by means of a double extrusion, or in any case with processes that ensure that on the market the cost of a finished tube of small thickness, lower than that of the tubes known above. indicated, exceeds the cost of a thicker extruded tube.

Nella tecnica nota, un'altra voce di costo significativa è data dai tempi lunghi di produzione dei singoli tubi per scambiatore di calore. Il processo di introduzione delle anime nelle due estremità dei tubi per la loro successiva deformazione a freddo è un processo lungo e costoso. In the known art, another significant cost item is given by the long production times of the individual tubes for heat exchanger. The process of introducing the cores into the two ends of the tubes for their subsequent cold deformation is a long and expensive process.

Uno scopo della presente invenzione è quello di fornire un processo per ridurre i costi dei tubi per scambiatori di calore. Un altro scopo dell'invenzione è quello di fornire un processo per ottenere tubi per scambiatori di calore aventi spessore ridotto, inferiore a quello dei tubi della tecnica nota. Un altro scopo dellinvenzione è quello di fornire un processo di produzione di tubi per scambiatori di calore che risulti più rapido ed economico dei processi di tipo noto. Un ulteriore scopo della presente invenzione è quello di ottenere tubi per scambiatore di calore che risultino più economici, ma almeno altrettanto resistenti ed affidabili di quelli della tecnica nota. Un altro scopo deH'invenzione è quello di fornire un processo di produzione che possa partire da materia prima facilmente reperibile sul mercato, e per cui possa esistere un'ampia varietà di scelta di produttori e fornitori, in modo da ottimizzare l'acquisto della materia prima con l'obiettivo di ridurre i costi di fornitura. An object of the present invention is to provide a process for reducing the costs of heat exchanger tubes. Another object of the invention is to provide a process for obtaining tubes for heat exchangers having a reduced thickness, lower than that of the tubes of the known art. Another object of the invention is to provide a process for producing tubes for heat exchangers which is faster and cheaper than known processes. A further object of the present invention is to obtain heat exchanger tubes which are cheaper, but at least as strong and reliable as those of the known art. Another purpose of the invention is to provide a production process that can start from raw material easily available on the market, and for which there can be a wide variety of choices of producers and suppliers, in order to optimize the purchase of the material. first with the aim of reducing supply costs.

A1 fine di raggiungere gli scopi sopra indicati, la presente invenzione ha per oggetto un procedimento di fabbricazione di tubi per scambiatore di calore avente le caratteristiche indicate nelle rivendicazioni che seguono. In order to achieve the objects indicated above, the present invention relates to a process for manufacturing heat exchanger tubes having the characteristics indicated in the following claims.

L'invenzione ha anche per oggetto un tubo per scambiatore di calore ottenuto mediante un tale procedimento. The invention also relates to a heat exchanger tube obtained by means of such a process.

Il procedimento della presente invenzione fornisce l'importante vantaggio di tubi per scambiatori di calore con spessore grandemente uniforme su tutta la sezione e la lunghezza dei tubi, con il conseguente miglioramento delle prestazioni dello scambiatore con reliminazione di zone non uniformi di riscaldamento del fluido che scorre nel tubo. The process of the present invention provides the important advantage of tubes for heat exchangers with a remarkably uniform thickness over the entire section and length of the tubes, with the consequent improvement of the performance of the exchanger with the elimination of non-uniform heating zones of the flowing fluid. in the tube.

Ulteriori caratteristiche e vantaggi della presente invenzione risulteranno dalla descrizione dettagliata di una forma preferita di attuazione, con riferimento ai disegni annessi, dati a puro titolo di esempio non limitativo, in cui le figure da 1 a 5 rappresentano schematicamente fasi successive di produzione di un tubo per scambiatore di calore, in accordo con la presente invenzione. Further characteristics and advantages of the present invention will emerge from the detailed description of a preferred embodiment, with reference to the attached drawings, given purely by way of non-limiting example, in which figures 1 to 5 schematically represent successive stages of production of a tube for heat exchanger, in accordance with the present invention.

Con riferimento ora alle figure, un procedimento per la produzione di tubi per scambiatori di calore secondo la presente invenzione prevede di partire da una lamina o nastro metallico 10, preferibilmente di rame o simili, avente spessore preferibilmente inferiore a circa 0,7 mm o circa 0,8 mm e nella pratica preferibilmente superiore a circa 0,3 mm. Il nastro metallico 10 è prodotto per laminazione secondo tecniche generalmente note, che consentono di ottenere uno spessore ridotto, molto uniforme, a costi relativamente bassi. Il nastro metallico 10, raccolto preferibilmente in una bobina, è normalmente molto lungo, ad esempio svariate decine di metri, ed ha una larghezza preferibilmente uguale al perimetro della sezione di tubo che risulta desiderabile produrre mediante il procedimento della presente invenzione. Il nastro metallico 10 viene alimentato in ingresso in una stazione di piegatura e saldatura che, come visibile schematicamente in figura 2, provvede a curvare il nastro metallico 10 fino a fargli assumere la forma chiusa di un condotto tubolare 11, preferibilmente ma non limitativamente avente sezione circolare o ovale. I lembi opposti 12, 14 del nastro metallico 10 si toccano e vengono saldati, preferibilmente all'interno del foro tubolare 13, mediante una testa o cannello di saldatura 15 di tipo noto, che forma un cordone di saldatura 16 continuo o sostanzialmente continuo. Saldando i lembi 12, 14 all'interno del foro tubolare 13 si ottiene un condotto tubolare 11 resistente, esternamente liscio. With reference now to the figures, a process for the production of tubes for heat exchangers according to the present invention provides for starting from a metal foil or strip 10, preferably of copper or the like, having a thickness preferably less than about 0.7 mm or about 0.8 mm and in practice preferably greater than about 0.3 mm. The metal strip 10 is produced by lamination according to generally known techniques, which allow to obtain a reduced, very uniform thickness, at relatively low costs. The metal strip 10, preferably collected in a reel, is normally very long, for example several tens of meters, and has a width preferably equal to the perimeter of the pipe section which is desirable to produce by the process of the present invention. The metal strip 10 is fed into a bending and welding station which, as shown schematically in Figure 2, bends the metal strip 10 until it assumes the closed form of a tubular duct 11, preferably but not limited to a section circular or oval. The opposite edges 12, 14 of the metal strip 10 touch and are welded, preferably inside the tubular hole 13, by means of a welding head or torch 15 of a known type, which forms a continuous or substantially continuous welding seam 16. By welding the edges 12, 14 inside the tubular hole 13 a resistant tubular duct 11 is obtained, externally smooth.

Se si desidera realizzare tubi per scambiatore di calore di sezione ovale o circolare, il condotto tubolare 11 viene tagliato a misura in una stazione di taglio. I condotti così ottenuti presentano sezione costante e uno spessore ridotto ed uniforme per tutta la loro lunghezza. If it is desired to make oval or circular cross-section heat exchanger tubes, the tubular duct 11 is cut to size in a cutting station. The ducts thus obtained have a constant section and a reduced and uniform thickness along their entire length.

Se si desidera realizzare tubi del tipo ad esempio a croce, il condotto tubolare 11 viene fatto passare in continuo, come mostrato schematicamente nella figura 3, attraverso una stazione di formatura che prevede ad esempio un gruppo di rulli o rotelle di formatura 18 che schiacciano le pareti laterali del condotto tubolare 11 in quattro zone contrapposte in modo da realizzare il condotto sagomato 20 con la sezione a croce desiderata. If it is desired to make pipes of the cross type, for example, the tubular duct 11 is made to pass continuously, as shown schematically in Figure 3, through a forming station which provides for example a group of forming rolls or wheels 18 which crush the lateral walls of the tubular duct 11 in four opposite zones so as to form the shaped duct 20 with the desired cross section.

Il condotto sagomato 20 viene poi tagliato a misura in una stazione di taglio, analoga a quella sopra menzionata in relazione al taglio del condotto tubolare 11, per ottenere una serie di tubi sagomati 22 uno dei quali è visibile nella figura 4. The shaped duct 20 is then cut to size in a cutting station, similar to the one mentioned above in relation to the cutting of the tubular duct 11, to obtain a series of shaped tubes 22 one of which is visible in figure 4.

Per consentire il fissaggio dei tubi sagomati 22 agli imbocchi previsti nelle testate di uno scambiatore di calore noto, è possibile inviare i tubi sagomati 22 ad una successiva stazione di finitura in cui le estremità 24, 26 di ciascun tubo sagomato 22 vengono allargate, ad esempio mediante tappi sagomati di estremità, spine o attrezzi simili (non illustrati in figura). To allow the shaped tubes 22 to be fixed to the inlets provided in the heads of a known heat exchanger, it is possible to send the shaped tubes 22 to a subsequent finishing station in which the ends 24, 26 of each shaped tube 22 are widened, for example using shaped end caps, pins or similar tools (not shown in the figure).

I tubi per scambiatore di calore realizzati secondo la presente invenzione risultano più leggeri e quindi meno costosi di quelli della tecnica nota, pur garantendo una ottima tenuta ed affidabilità. Gli spessori dei tubi, determinati dallo spessore del nastro metallico di base, sono molto calibrati ed uniformi. The tubes for heat exchanger made according to the present invention are lighter and therefore less expensive than those of the known art, while guaranteeing excellent sealing and reliability. The thicknesses of the tubes, determined by the thickness of the base metal strip, are very calibrated and uniform.

Secondo una variante dell'invenzione, il procedimento di produzione dei tubi sagomati avviene a partire da tubi formati, ad esempio a sezione circolare, già raccolto in bobine. Il tubo può essere formato a partire da nastro, o con i più tradizionali processi di trafilatura o estrusione. Un tale tubo viene svolto dalla bobina e trattato secondo le fasi del procedimento sopra descritto, con riferimento alla figura 3 e successive. In particolare, il tubo formato svolto dalla bobina viene fatto passare in una stazione di formatura che prevede ad esempio il gruppo di rulli o rotelle di formatura 18 che schiacciano le pareti laterali del tubo formato in quattro zone contrapposte in modo da realizzare il condotto sagomato 20 con la sezione a croce desiderata. Le successive fasi di produzione sono analoghe a quanto sopra descritto con riferimento alla precedente variante According to a variant of the invention, the production process of shaped tubes takes place starting from tubes formed, for example with a circular section, already collected in coils. The tube can be formed starting from strip, or with the more traditional drawing or extrusion processes. Such a tube is unwound from the reel and treated according to the steps of the process described above, with reference to Figure 3 and subsequent ones. In particular, the formed tube unwound from the reel is passed into a forming station which provides for example the group of forming rollers or wheels 18 which crush the side walls of the formed tube in four opposite zones so as to form the shaped duct 20. with the desired cross section. The subsequent production steps are similar to what has been described above with reference to the previous variant

Le lavorazioni di formatura della presente invenzione per ottenere un profilo sagomato, ad esempio a croce o lanceolato, possono essere svolte quasi completamente in continuo, anziché su singoli spezzoni di tubo estru so come avviene per il procedimenti della tecnica nota. Questa caratteristica determina una elevata produttività del procedimento, con una conseguente economia di costi. The forming processes of the present invention to obtain a shaped profile, for example cross or lanceolate, can be carried out almost completely continuously, rather than on single lengths of extruded tube as occurs for the processes of the known art. This characteristic determines a high productivity of the process, with a consequent cost saving.

Naturalmente, fermo restando il principio del trovato, i particolari di realizzazione e le caratteristiche della presente invenzione potranno ampiamente variare rispetto a quanto descritto ed illustrato, senza per questo uscire dall'ambito della presente invenzione. Naturally, the principle of the invention remaining the same, the details of construction and the characteristics of the present invention may widely vary with respect to those described and illustrated, without thereby departing from the scope of the present invention.

Claims (8)

RIVENDICAZIONI 1. Procedimento di produzione di tubi sagomati per scambiatore di calore, comprendente le seguenti fasi: — predisporre un tubo preformato di sezione circolare o ovale e di lunghezza considerevolmente superiore alla lunghezza dei tubi sagomati da produrre, — sagomare ulteriormente il tubo preformato per ottenere una sezione diversa dalla sezione circolare o ovale. — tagliare a misura predeterminata il tubo così ulteriormente sagomato. CLAIMS 1. Process for producing shaped tubes for heat exchanger, comprising the following steps: - prepare a pre-formed tube with a circular or oval section and a length considerably greater than the length of the shaped tubes to be produced, - further shape the preformed tube to obtain a section different from the circular or oval section. - cutting the tube thus further shaped to a predetermined size. 2. Procedimento di produzione di tubi sagomati secondo la rivendicazione 1, in cui la sezione ottenuta mediante sagomatura ulteriore del tubo preformato è una sezione sostanzialmente a croce o lanceolata. 2. Process for producing shaped tubes according to claim 1, wherein the section obtained by further shaping of the preformed tube is a substantially cross or lanceolate section. 3. Procedimento di produzione di tubi sagomati secondo la rivendicazione 1 o 2, comprendente un'ulteriore fase, dopo il taglio del tubo preformato ulteriormente sagomato, di modificare la sagoma in sezione delle estremità (24, 26) del tubo preformato ulteriormente sagomato tagliato (22). 3. Process for producing shaped tubes according to claim 1 or 2, comprising a further step, after cutting the further shaped preformed tube, of modifying the sectional shape of the ends (24, 26) of the further shaped preformed tube cut ( 22). 4. Procedimento di produzione di tubi sagomati secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, in cui il tubo preformato è svolto da una bobina. 4. Process for producing shaped tubes according to any one of the preceding claims, in which the pre-formed tube is unwound from a reel. 5. Procedimento di produzione di tubi sagomati secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, in cui il tubo preformato è prodotto secondo le seguenti fasi: : — predisporre un nastro metallico (10) da svolgere progres sivamen te, — piegare progressivamente il nastro metallico (10) accostandone il lembi laterali (12, 14) per ottenere un condotto tubolare (11), e — saldare in continuo (15) i lembi laterali (12, 14) per ottenere il tubo preformato. 5. Process for producing shaped tubes according to any one of the preceding claims, in which the preformed tube is produced according to the following steps:: - prepare a metal band (10) to be unwound progressively, - progressively bend the metal strip (10) by bringing the side flaps (12, 14) together to obtain a tubular duct (11), and - continuously weld (15) the side flaps (12, 14) to obtain the preformed pipe. 6. Procedimento di produzione di tubi sagomati secondo la rivendicazione 5, in cui nella fase di saldatura in continuo, i lembi laterali (12, 14) vengono saldati dalla parte interna del foro tubolare (13) del condotto tubolare (11). 6. Process for producing shaped tubes according to claim 5, wherein in the continuous welding step, the side flaps (12, 14) are welded from the inside of the tubular hole (13) of the tubular duct (11). 7. Tubo sagomato per scambiatore di calore prodotto secondo il procedimento di una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti. 7. Shaped tube for heat exchanger produced according to the process of any one of the preceding claims. 8. Procedimento di produzione di tubi sagomati per scambiatore di calore, e tubi così prodotti, secondo quanto descritto ed illustrato e per gli scopi specificati.8. Production process of shaped tubes for heat exchanger, and tubes thus produced, as described and illustrated and for the specified purposes.
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