NO120882B - - Google Patents

Description

Fremgangsmåte for feste av metallrør i en metallrør-plate.

Foreliggende oppfinnelse vedrører en forbedret fremgangsmåte for feste av rør i rørplater ved bruk av eksplosjonsenergi.

Forbindelse av et rør i en rørplate er påkrevet på en mengde forskjellige områder, f.eks. ved varmevekslere hvor et stort antall parallelle rør med sine ender festes til en plate forsynt med hull, en såkalt rørplate, og som i det vesentlige strekker seg perpendikulært på rørenes lengderetning. Forbindelsene mellom rørene og platen må være sikker mot lekkasje for å forhindre blanding av stoffene mellom hvilke varmen blir vekslet.

Kjente fremgangsmåter for forbindelse av rør med rørplater omfatter bruk av pakninger mellom rør og rørplate, innvalsing ved Kfr. kl. 7c-26/08 bruk av et ekspanderende verktøy, mekanisk ekspansjon av røret og sveising ved bruk av gass eller buesveising. Et eksempel på

en fremgangsmåte hvor det nyttes eksplosjonsekspansjon av et rør for å oppnå en mekanisk forbindelse er beskrevet i US patent nr. 2.779*279• Et videre eksempel på en fremgangsmåte for eksplosjons-ekspandering av et rør for å frembringe en mekanisk forbindelse er beskrevet i britisk patent nr. 766.741• Dissé kjente fremgangsmåter nytter en eksplosiv ladning som blir detonert inne i røret som befinner seg inne i rørplatens åpning, hvilken kan være forsynt med spor for å ekspandere eller utbule røret og derved feste røret i åpningen. ;Ved ekspanderte forbindelser kreves vanligvis en nøye kontroll av formen, dimensjonene og overflatebehandlingen i de platehull som skal oppta rørene for å sikre et godt resultat. Ekspansjonsgraden og plasseringen av ekspansjonsverktøyet inne i rørplateåpningen. er også kritisk. På grunn av sin egenart med-fører ekspanderte forbindelser en liten sammensetningshastighet på grunn av at forbindelsene må valses etter hverandre og i noen tilfeller bevirker dette et komplekst og uønsket påkjennings-mønster i rørene og i platen. En mekanisk forbindelse frembragt ved hjelp av et ekspansjonsverktøy eller ved eksplosjonsekspansjon som f.eks. beskrevet i US patent nr. 2.779*279 eller britisk patent nr. 766.741!er upåliteg der hvor et antall faste, lekkasjesikre forbindelser er påkrevet mellom en rekke rør og rørplaten, hvilket er tilfelle med konstruksjon av varmevekslere. Mekaniske forbindelser har en tendens til å løsne etter en tid som resultat av de påkjenninger som fremkommer under drift av varmeveksleren og de kan da ikke motstå høye trykkforskjeller.

Pakkede forbindelser krever en meget stor dyktighet i sammensetningen for å sikre maksimal tetthet uten å ødelegge rør-ene, og som ved ekspanderte forbindelser har pakkede forbindelser også en tendens til å løsne etter noen tids bruk og de er da ikke istand til å motstå høye trykkforskjeller. Frembringelse av forbindelser ved konvensjonell sveising bevirker bedre resultater, men deres anvendelse er begrenset på grunn av at materialene i røret og rørplaten må være metallurgisk forenlige. Sveisesonen har ofte uønskede metallurgiske karakteristikker og rørene blir uavvendelig bløte som et resultat av den temperatur som nås under sveisingen. Sveisesonens tykkelse er tilnærmet lik rørets vegg-tykkelse og mindre variasjoner i sveisetykkelsen kan bevirke feil i sveisen hvilket kan føre til lekkasjer. Det er kjent å nytte eksplosjonsenergi for å forbinde metallrør sammen som vist f.eks. i britisk patent nr. °45«452. For eksempel ved produksjon av varmevekslere hvor flere rør skal festes til en rørplate, er det ønskelig for festefremgangsmåten å sikre at rørenden som stikker frem fra rørplatens ytre flate, blir avkuttet i flukt med rørplatens ytre flate. Problemet ved foreliggende oppfinnelse er å tilveiebringe en fremgangsmåte for pålitelig feste av rør i rørplater med lekkasjesikre forbindelser, ved hvilken fremT gangsmåte samtidig avkutting av overflødig rørlengde oppstår.

Ifølge den foreliggende oppfinnelse er det tilveiebragt en fremgangsmåte for feste av et metallrør i en metallrørplate og samtidig fjernelse av en overflødig lengde av røret, og som omfatter følgende trinn: Føring av røret gjennom en åpning med hovedsakelig konstant diameter i rørplaten slik at røret stikker frem fra begge ender av åpningen, anbringelse av en eksplosiv ladning inne i røret og et inert energioverførende medium mellom rørveggen og den eksplosive ladning slik at det overførende medium i det minste stikker ut forbi samme ende av åpningen som den over-flødige lengde av røret, og detonering av den eksplosive ladning for å tilveiebringe en metallurgisk forbindelse mellom røret og rørplaten og samtidig fjerne den overflødige lengde av røret. Fjernelsen av den overflødige lengde av røret kan lettes ved å anbringe en skjærering rundt røret i en stilling nær rørplaten hvorved røret blir presset mot kutteringen og den ekstra lengde kuttet av under den hurtige energifirgjøring. Fortrinnsvis er kutteringen anordnet slik at det kan fremkommer et ringformet spor mellom kutteringens egg og rørplaten slik at den nettopp kuttede ende av røret blir tvunget utad til en klokke- eller konisk form ved forbindelsesstedet med rørplaten. Foretrukne eksplosiver er de som har en detonasjonshastighet på mindre enn 120 fo av lydhastigheten i metallet i røret eller rørplaten som har den høyeste lydhastighet. Eksempler på hensiktsmessige eksplosiver er "elektriske detonatorer", slik som nr. 6 og 8 detonatorer levert av Imperial Chemical Industries Ltd., Nobel Divisio^, Stevenston.Ayrshire, Scotland. Slike detonatorer kan nyttes alene eller i forbindelse med supplimentære "booster caps<rt>(forsterk-ningstennhette) eller pellets av støpbare plastiske eksplosiver, f.eks. "Metabel" levert av Imperial Chemical Industries Ltd.

Karakteristiske trekk og fordeler ved oppfinnelsen vil fremgå av den følgende beskrivelse av et utførelseseksempel ifølge oppfinnelsen som kun er gitt ved hjelp av et eksempel,

med henvisning til tegningen som viser et langsgående snitt gjennom et rør som strekker seg gjennom en rørplate klar for å

bli festet i denne.

Et rør 1 er anbragt i et hull i en rørplate 2, hvilket hull er utformet innen de vanlige grenser som er oppnåelige ved maskin-ering for å oppnå en diametrisk klaring som vanligvis ligger innen området 0,13-0,5 mm. Til venstre for platen som vist i tegninge, rager røret henimot en annen plate (ikke vist) og til høyre for platen rager røret noe frem fra platen slik at det tillates mindre variasjoner fra den satte tubelengde, hvilke kan oppstå under konstruksjonen av varmeutvekslerens skall. For å lette fjernelsen av rørets overskuddslengde og for å danne en jevn profil på røret hvor dette blir kuttet av, blir det anbragt en kuttering 3 av herdet stål eller annet hensiktsmessig matériale rundt røret og i kontakt med platens flate. En eksplosiv ladning 4 er anbragt inne i røret slik at den ligger hovedsakelig inne i platen. Den på tegningen viste energikilde er en konvensjonell detonasjoneksplosiv ladning og denne er omgitt av en energiover-førende f6ring 5 som har skyveklaring inne i røret. Den eksplosive ladning har også skyvepasning inne i overføringsfåringen. F6rings-materialets beskaffenhet er ikke viktig skjønt det fortrinnsvis skal være av middels eller høy tetthet, og det tjener til kun å overføre eksplosjonsbølgen til røret og platen med et minimum tap av energi. Anbringelsen av den eksplosive ladning i forhold til platen, skjønt den ikke er kritisk, bør være slik at ladning-ens effektive lengde ikke strekker seg forbi platens indre flate, og bør fortrinnsvis begrenses til de ytre 2/3 av platens tykkelse, dvs. de to tredjedeler av platetykkelsen som sees til høyre i tegningen.

Etter sammensetningen av komponentene som vist i tegningen, blir den eksplosive ladning tent ved bruk av konvensjonelle metoder som f.eks. bruk av en elektrisk oppvarmet.motstandstrad som vist i tegningen. Den elektriske detonasjonsinnretning kan hvis ønsket, plasseres i den motsatte ende av den eksplosive ladning i forhold til det som er vist i tegningen, slik at detonasjons-bølgen vandrer i motsatt retning. Et hvilket som helst antall hosliggende eller fjernere fra hverandre liggende rør kan festes på likt alt avhengig av de lokale forhold.

Den frigjorte energi utvider røret på en slik måte at

det dannes en metallurgis forbindelse i kontaktområdet mellom røret og platens motliggende flater. Det er nødvendig med en vanlig form for rengjøring av røret for å oppnå full vedheftning, og oksyder, fett etc. på overflaten, blir fjernet før sammensetningen ved hensiktsmessige anordninger som f.eks. mekanisk rensning eller ved hjelp av organiske oppløsninger.

En sekundær og samtidig virkning av energien frigjort av den eksplosive ladning, er å tvinge røret mot kutteringen 3«Kutteringens kutte-egg adskiller røret circumfe.rielt og den nettopp tildannede rørende blir utvidet\til en klokkeform slik at det ligger i ett med platens overflate. Kutteringens utformning omfatter en fordypning 6 mellom ringen og platens flate inn i hvilken rørenden kan ekspandere for å danne klokkeformen. Kutteringens kuttevinkel er ikke kritisk, men det kan etableres foretrukne vinkler for de spesielle legeringer..Forskjellige kombi-nasjoner av rør og platematerialer er i samsvar med foreliggende oppfinnelse blitt forbundet med hell, og en typisk operasjon skal beskrives i det følgende eksempel.

Eksempel.

Aluminium bronserør med 2,54 cm (1") ytr/ e diameter og kaliber 18 ble festet'inn i marinebronseplater med på forhånd borede hull med 2, 578 cm (1,015") diameter med 3,81 cm (1 l/2") senteravstand. En eksplosiv ladning bestående av en nr. 8 deton-ator ble brukt og den energioverførende hylse besto av en plugg av en blanding av voks og tresagmugg. Det ble brukt en kuttering av. herdet stål av en utformning lignende den som er vist i tegningen. Røret eller hullene i platen ble ikke behandlet på noen spesiell måte bortsett fra fjernelse av fett og olcsydfilmer.

Etter at festeprosessen var gjennomført ble det oppnådd et kvanti-tativt mål på forbindelsesstyrken ved å trekke røret fra platen i en kalibrert strekkmaskin. Det var nødvendig med påkjenninger over 2 tonn for å trekke røret fra platen etter at den klokke- formede rørende var bearbeidet vekk for å eliminere virkningen av den mekaniske motstand.

For sammenligning, ble noen rør festet i en plate i samsvar med oppfinnelsen, men med den forskjell at røroverflaten ble dekket med et forbindelseshindrende middel slik at det ikke oppsto noen metallurgisk forbindelse. Under disse forhold ble den nødvendige belastning for å trekke ut røret redusert til ca. 1 tonn, hvilket tilsvarer det som er nødvendig for å trekke ut en ekspandert forbindelse frembragt ved tidligere kjente metoder.

Claims (4)

1. Fremgangsmåte for å feste et metallrør i en metallrørplate og samtidig å fjerne den overflødige lengde av røret, karakterisert ved følgende trinn: At røret føres gjennom et hull med tilnærmet konstant diameter i rørplaten slik at rør-et stikker ut på begge sider av hullet, at det anbringes en eksplosiv ladning inne i røret og et inert, energioverførende medium mellom rørveggen og den eksplosive ladning slik at det overførende medium i det minste strekker seg utenfor samme ende. av åpningen som rørets overflødige lengde, og detonering av den eksplosive ladning for å tilveiebringe en metallurgisk forbindelse mellom røret og rørplaten og samtidig fjerne den overflødige lengde av røret.

2. Fremgangsmåte ifølge krav 1, karakterisert ved at den eksplosive ladning strekker seg ut forbi den samme ende av åpningen som rørets overflødige lengde.

3. Fremgangsmåte ifølge hvilket som helst av de foregående krav, karakterisert ved at kutting av den over-flødige rørlengde oppnås ved hjelp av en kuttering anbragt rundt den overflødige rørlengde ved et sted nær rørplaten.

4. Fremgangmåte ifølge krav 3>karakterisert ved at en ringformet fordypning anordnes mellom kutteringens egg og rørplaten slik at etter fjernelse av den overflødige rør-lengde , blir den nettopp tildannede ende tvunget utad til en klokke- eller konisk form ved forbindelsesstedet med rørplaten.