NO149716B - Anlegg til kontinuerlig fremstilling av en forblanding - Google Patents

Description

Fremgangsmåte for fremstilling av en hul gjenstand av et par metallplater.

Foreliggende oppfinnelse angår generelt en fremgangsmåte til fremstilling av en hul gjenstand av et par metallplater, som legges på hverandre med et mellomliggende sveisehindrende middel i et møn-ster som tilsvarer et ønsket kanalsystem, og oppfinnelsen angår nærmere bestemt fremstilling av varmevekslere, varmeveks-lerrør o.l. anordnet med finneliknende ribber.

Det er ønskelig at varmevekslerrør for

kjeler, kjøleanlegg, kondensatorer o.l. ut-styres med utvendige ribber eller finner. Slike varmevekslerfinner sveises eller lod-des vanligvis fast på rørene unntatt når rørkonstruksjonen er meget tung og solid, slik at finnene kan støpes, ekstruderes eller valses. I de tilfelle hvor imidlertid rørene er av den flate eller avlange platemetalltypen er arbeidet med tynnveggete rør ikke bare dyrt og omstendelig, men det lykkes ofte ikke å fremstille en stiv og effektiv skjøt eller forbindelse. Generelt har en sveiset eller loddet forbindelse en redusert varmeveks-lingseffektivitet på grunn av manglende uhindret varmeovergang gjennom forbin-delsen. En annen hittil anvendt metode til forming av finner er en skruevalsingsme-tode som imidlertid har den mangel at den krever et fullt formet, rundt røremne sammen med en innvendig mandrill eller spin-del, og som videre lider av den mangel at den krever en betraktelig veggtykkelse for røret og kompliserte apparater og kontrol-

ler for riktig utført uttrekning av integrale (utformet i et stykke) finner. Denne tidligere metoden kan ikke lett tilpasses til-danningen av finner i forbindelse med relativt tynnveggete platemetallrør.

Formålet for oppfinnelsen er således å skaffe en forbedret fremgangsmåte for en-kel og effektiv fremstilling av varmeveks-lerrør o.l. som er anordnet med finneliknende fremspring eller -ribber. Fremgangsmåten ifølge oppfinnelsen omfatter fremstilling av en hul gjenstand av et par metallplater som legges på hverandre med et mellomliggende sveisehindrende middel i et mønster som tilsvarer et ønsket kanalsystem, hvorpå platene valsesveises og ved hjelp av med ribber og riller forsynte over-og undersenker senkesmis slik at det på begge utsideflater av platene dannes ribber og riller, idet kanalsystemet mellom de sammensveisete plater dannes ved oppblåsing av de ikke sveiste områder, og fremgangsmåten karakteriseres ved at ribbene i oversenken anordnes like overfor rillene i undersenken, slik at det på tvers av kanal-systemmønsteret og på motstående utsideflater av platene på grunn av metallets flytning under smitrykket, dannes ribber som er forskjøvet i forhold til hverandre og slik at det etter oppblåsing av kanalsystemet på de indre flater dannes fremspring som er forskjøvet i forhold til hverandre og i forhold til ribbene på utsideflaten av samme plate.

Ved en foretrukket utførelsesform for fremgangsmåten ifølge oppfinnelsen foretas valse- eller trykksveisingen samtidig med senkesmiingen.

Oppfinnelsen skal beskrives under henvisning til vedlagte tegninger, hvor: Fig. 1 er et planoppriss av en typisk del ifølge en utførelsesform for oppfinnelsen. Fig. 2 er et tverrsndttsriss tatt langs linjen II—II i fig. 1. Fig. 3 er et perspektivriss av en ut-førelsesform ifølge fig. 1 med deler skåret vekk og er vist i snitt langs linjene III—III i fig. 1. Fig. 4 er et tverrsnittsriss tatt langs linjene IV—IV i fig. 2. Fig. 5 er et delriss i snitt og viser et flatt, ikke inflatert (ikke utvidet) platerør mellom riflete pregeplater passende for fremstilling av utførelsesformene i fig. 1 til 4. Fig. 6 er et del-tverrsnittsriss tatt langs linjen VI—VI i fig. 5. Fig. 7 er et del-tverrsnittsriss som illustrerer et videre trinn ved bruken av inn-retningen vist i fig. 5 og 6. Fig. 8 er et tverrsnittsriss av en annen utførelsesform for oppfinnelsen vist i forbindelse med apparatet for fremstillingen. Fig. 9 er et delriss i snitt som viser en flat ikke-inflatert rørstrimmel i en prege-plateanordning passende for fremstilling av utførelsesformen i fig. 8. Fig. 10 er et delriss som viser en form for varmeveksleren som anvender trekkene ifølge oppfinnelsen. Fig. 11 er et delriss som viser en annen form for en varmeveksler som omfattes av oppfinnelsen, og

fig. 12 er en halvskjematisk fremstilling av deler av senkesmivalser som kan danne finnestrukturen som vist i utførel-sesformene ifølge fig. 10 og 11.

Den tidligere anvendte teknikk anvender en metode til fremstilling av med rør utstyrte finner karakterisert ved en relativt tynnvegget struktur i sammenligning med utstrekningen av de tildannede finner. Denne type for oppbyggingen er sær-lig lett å tilpasse til fremstillingen av inte-gralt finnet rørmateriale fra et flatt sam-menfoldet, men inflaterbart røremne. Oppfinnelsen tar sikte på å frembringe på den utvendige overflaten av et langstrakt rør-formet med vegger forsynt platemetall-emne i tverr-retningen og i lengderetnin-gen forløpende finner sammen med tynne mellomliggende veggdeler. I samsvar med oppfinnelsen frembringes det et langstrakt røremne med doble vegger hvis motstående indre flater ligger inntil hverandre, men er adskillbare og danner forutbestemte arealer mellom seg tilsvarende et ønsket kanalsystem. Disse typer av konstruksjonen er eksempelvis dem som oppnås i samsvar med den velkjente metode som omhandlet i U.S. patent 2 690 002 av 28. september 1954 (Grenell-patentet). I en utførelses-form for oppfinnelsen dannes veggene i denne slags konstruksjoner ved å trykk-sveise komponentplatene sammen i forutbestemte områder mens samtidig motstående rørvegger smis for å senkesmi finner fra materialet i veggene. Vedhefting forhindres ved å belegge disse forutbestemte områder med sveisehindrende materiale som separerer de respektive komponent-plater under deformeringsoperasjonen mens finnene smis eller senkesmis fra pla-tematerialet i veggene som fortrinnsvis er av platemetall.

I en foretrukket utførelsesform for oppfinnelsen tildannes finnene fortrinnsvis i en retning på tvers av forlengelsen av plateenheten.

I samsvar med oppfinnelsen er det blitt oppdaget at et finnet rør med bedre virk-ningsgrad og uttrukket overflate kan fås ved å stukesmi eller senkesmi finner på dette samtidig med at det formes tilsvarende finner på den andre ytterflaten av emnet. I tillegg hertil foretas smiingen med tilstrekkelig trykk til å indusere indre me-tallflyting inne i selve røremnet som de-formerer eller korrugerer flatene mellom komponentplatene slik at det dannes fremspring på den tilliggende indre flaten mellom komponentplatene og som er i inn-grepsforhold med hverandre. Sveisingen fullføres med en innretning med motstående tann- eller trykkpunkter med trykkpunktene på den ene siden forskjøvet i forhold til trykkpunktene på den andre siden. Etter utvidelse og adskillelse av de i hverandre gripende indre fremspring er de skilte rørvegger forsynt med innover-stående finnefremspring som ytterligere øker varmeovergangsarealet for røremnet og fremskaffer videre innretninger for in-dusering av turbulens i fluidet som strøm-mer inne i rørenheten.

Mer spesielt og med henvisning til teg-ningene er det i fig. 1, 2, 3 og 4 vist en spe-siell illustrerende utførelse av oppfinnelsen og som består av en første sidevegg 1 og den motstående sidevegg 2 som begge er formet og fortrinnsvis er forent ved hjelp av trykk-sveising ved sidekantene 3 og 4 slik at det i disse sidekantene dannes en enhetlig struktur som er fullstendig sam-mensveiset og hvor det ikke trenges noen utenfra tilførte lodde- eller sveisemateria-ler. Sideveggene 1 bærer en serie av utvendige finner 5 mens sideveggen 2 bærer en annen serie av utvendige finner 6. Disse finnene er tildannet i ett med rørveggene, hver av finnene 5 i den første serien er imidlertid i forskjøvet forhold til de tilsvarende finner 6 i den andre serien. I tillegg hertil er sideveggen 1 også forsynt med en serie av innvendige finner 7 som står frem innover i rørkonstruksjonen. Også sideveggen 2 bærer i lignende serie av finner 8 som står ut innover i rørkonstruk-sjonen i motsatt retning av finnene på sideveggen 1. I den spesielle illustrerte ut-førelsesform danner finnene 7 og 8 i vir-keligheten tverrgående rynker eller rufler som virker som tverrgående finnefremspring med finnefremspringene 7 på sideveggen 1 i forskjøvet forhold til de korresponderende finnefremspringene 8 på sideveggen 2, idet hver serie av finnefremspring danner en korrugert-aktig overflate på de korresponderende finnete veggene som bærer dem. De innvendige finnefremspringene 7 på sideveggen 1 er også i forskjøvet forhold til de utvendige finnefremspring 5 på denne sideveggen. På tilsvarende måte er de innvendige finneproj eksj onene 8 på sideveggen 2 i forskjøvet forhold med de utvendige finneproj eks joner 6 på denne sideveggen.

Det skulle være klart at denne kon-struksjonsmåten i stor grad utvider var-mevekslingsarealet for rørkonstruksjonen for å frembringe forbedret varmeveksling. Den enkelte gjennomstrømningskanal 9 for fluidet kan tildannes ved utbøyning av de finnete veggene 1 og 2 på en hvilken som helst passende måte, men fortrinnsvis ved oppblåsing og er — som også illustrert — av linseform. Det er innlysende at formen av denne kanalen kan ha forskjellig kon-figurasjon fra ekstremt eggformet til en ganske flat og avlang eller nær rektangu-lær fasong.

Finnene i utførelsesformen i fig. 1 til 4 kan tildannes med apparater som illustrert i fig. 5 til 7 hvor 10 er en formende ende av en øvre pregeform og 11 er den arbeidende ende av en nedre pregeform tilpasset for frem- og tilbakegående samvirkende forhold ved hjelp av midler vel kjent i innen teknikken. Disse pregefor-mene er illustrert som virkende på et spesielt flatt laminert materiale generelt be-tegnet med 12 med motliggende kompo-nentlag 13 og 14 forent langs deres sidekanter 15 og 16, men holdt separert ved 17 på en hvilken som helst måte mens de ligger inntil hverandre. Det kan f.eks. ved 17 være anordnet et tynt lag av et hvilket som helst sveise- eller tilklebingsforhind-rende materiale.

Pregehodet 10 er forsynt med en serie av riller mellom fremstående rygger eller flater 18. På lignende måte har pregehodet 11 en rillet arbeidsflate forsynt med en serie adskilte flater 19 for samvirkende ak-sjon med flatene 18 på hodet 10. Imidlertid er flatene 18 på hodet 10 anordnet for-skjøvet i forhold til flatene 19 på pregehodet 11 og dette resulterer i at under smiingen utøver de motstående serier av flater sammenfallende arealtrykk for å stukesmi og deformere metallets overflate til utvendige finnefremspring og samtidig indusere tilstrekkelig flyting av metallet inne i det laminerte emnet 16 for å deformere den felles flaten eller skillelinjen 17 mellom komponentlagene 13 og 14 til å danne de ønskede innvendige finneproj ek-sjoner på den tilliggende felles flate av komponentlagene. Som et resultat av denne sveiseoperasjonen senkesmis det laminerte emnet til å frembringe de utvendige finnefremspringene 5 og 6 anordnet i for-skjøvet forhold til hverandre og de innvendige finnefremspringene 7 og 8 i for-skjøvet og inngreps-forhold med hverandre med deres felles flate definert ved den korrugerte skillelinjen 20.

I tillegg er i den spesielle viste ut-førelsesform hver av flatene eller tennene 18 og 19 formet med lengdeveis helling slik at de er mest utstående eller med andre ord har den største inngang, ut for deres midtavsnitt i forhold til de korresponderende motstående flater. Et slikt pregehode-arrangement preger ned den største defor-masjon av komponentplatene 13 og 14 langsetter det lengdevise midtparti av emnet 12 slik at den største utstrekning av finnene 5 og 6 blir å finne her. Etter ned-pressingen av pregestykkene 10 og 11 i det laminerte emne eller materiale 12 med det ønskede trykk eller slagstyrke, former den resulterende ujevne deformering av emnet også de sammenhengende (integrale) finnene 5 og 6 slik at disse smalner av mot endene 21, 22, 23 og 24 som vist i fig.

1 til 4. Det resulterende emnet som nå ikke

bare er innvendig laminert men også er ut-styrt med utvendige og innvendige finner, kan med eller uten en utglødingsbehand-ling («annealing») utvides eller utbøyes ved innføring av et inflaterende fluidum-trykk langs den felles flaten eller det ikke sammensveisete arealet 20 og oppreising av sideveggene 1 og 2 og frembringelse av den innvendige gjennomstrømningskana-

len 9. Det skal anføres at det pregete emnet kan utvides ved inflatering enten fritt eller mellom formstykker slik at det gis en ønskelig lengde veis jevnhet under utvidin-gen.

Utførelsesformen for rørkonstruksjo-nen som vist i fig. 8 er karakterisert ved en strømlinjet eller båreformet tverrsnitts-konfigurasjon. I denne utførelsesf ormen består det ferdige røret av en sidevegg 25 som bærer et antall utvendige finner 26 i forskjøvet forhold til en lignende serie av utvendige finnefremspring 27 som står ut fra den motsatte sideveggen 28. Disse utvendige finnefremspringene ved denne ut-førelsesformen har sin største utoverrag-ende utstrekning nær den forreste side-kanten 29 som i forbindelse med den forreste kanten 30 på de utvendige finnene 25 og den forreste kanten 31 danner en generelt avrundet strømlinjet forreste finne-seksjon. I nærheten av den bakre sidekant 32 av røret er finnene 25 og 28 avsmalnet til å falle gradvis sammen med de motstående veggene 25 og 28, som i likhet med i den forrige utførelsesform er smidd sammen ved begge sidekantene 29 og 32. I tillegg er denne utførelsesformen også tildannet med innvendige finnefremspring 33 som står ut innvendig fra den indre overflaten av veggene 25 med innvendige sidefremspring 34 forløpende innvendig fra den indre overflaten av sideveggen 28 med hver av de innvendige finnefremspringene 33 i forskjøvet forhold til de korresponderende finnefremspringene 34 på sideveggen 28. Dertil er de innvendige finnefremspringene 33 på sideveggen 25 i for-skjøvet forhold til de utvendige finnefremspringene 26 på denne veggen.

Utførelsesformen i fig. 8 kan med for-del tildannes fra et innvendig laminert em-ne 35 i apparatet vist i fig. 9 hvoretter konstruksjonen inflateres til den endelige ferdige form vist i fig. 8 mellom de adskilte formeplatene 36 og 37 hvis arbeidsflater ligger tett inntil hverandre nær den avsmalnende enden 32 og har noe større av-stand nær den butte (forreste) enden 29. Ved utførelsesformen anbringes det innvendig laminerte emnet 35, fortrinnsvis i helt utglødet tilstand, i formuthulningen i blokken 38 (fig. 9) hvor det legges an mot den med riller forsynte arbeidsflaten av det nedre bevegelige smistykke 39 som og-så inneholdes i hulrommet i blokken 38. Det øvre smistykke eller formen 40 er be-vegelig ned i hulrommet av klossen 38 og er tilpasset, sammen med det nedre smi-stykket 39, til å underkaste det laminerte emnet 35 en smi- eller senkesmibehand-ling. Det legges merke til at i apparatet i fig. 9 er emnets sidekanter inneholdt i hulrommet i formklossen 38, således med kanten 41, som skal danne den avsmalnende (bakre) enden 32 av det ferdige rør, og også kanten 42 av emnet 39 som vil utgjøre den butte (forreste) kanten 29 av det ferdige rør. Arbeidsflatene i kammerne 39 og 40 er forsynt med en serie av adskilte tenner eller flater 43 henholdsvis 44, med landfla-tene 43 i en serie anordnet i forskjøvet forhold til flatene 44 i den andre serien på en måte tilsvarende den som ble omtalt for den forrige utførelsesformen. Det bemerkes at smi-flatene 43 og 44 skråner tilbake ettersom man nærmer seg kanten 41 på det laminerte emne 35 slik at det her blir tale om mindre finner og smiarbeide på det laminerte emnet. Selvom det her er vist spesifikke konfigurasjoner for smiflå-tene skal det forstås at smiflatene 43 og 44 kan forløpe jevnt tvers over hele arbeidsflaten av smihodene 39 henholdsvis 40 slik at det dannes finner i hovedsaken fullstendig tvers over rørkonstruksjonen, som for eksempel vist i fig. 10 og 11.

Etter fullført smioperasjon anbringes det senkesmidde emnet 35 som når er forsynt med en serie av innvendige og utvendige finner på begge sider av komponentplatene 45 og 46, mellom passende adskilte plater 36 og 37 (fig. 8) og under-kastes innvendig inflaterende trykk slik at det frembringes hulrommet i det ferdige rø-ret vist i fig. 8 med fluidgjennomstrøm-ningskanalen 47.

I et hvert tilfelle frembringes det ved fremstillingen av den foregående eller andre utførelsesformer et flatt tovegget emne på en hvilken som helst passende måte. Dette emnet kan dannes ved valsing eller ved trekking av et sammentrykt relativt tynnvegget rør. Emnet kan også dannes ved ekstrudering hvoretter det ekstruderte emne kan flat-trykkes enten ved valsing eller ved passering gjennom en form- eller trykkdyse. Hvis naturlig fore-kommende oksyd inne i det indre av emnet er utilstrekkelig for å hindre sammen-sveising, kan det påføres et belegg av sveisehindrende materiale til det indre av emnet slik at den uønskede sammensvising eller fasthefting mellom de motstående indre vegger av emnet forhindres under valsingen, trekkingen eller påfølgende smi-operasjoner som heri beskrevet. Som imidlertid antydet i det ovenstående, er det foretrukket å fremskaffe emnet etter den fremgangsmåte som er beskrevet i det tidligere nevnte U.S. patent 2 690 002 hvilken fremgangsmåte omfatter å legge over hverandre to metallplater med et mellomliggende lag av et sveishindrende materiale som har et mønster tilsvarende et ønsket fluid-kanalsystem, fulgt av trykksveising av platene til hverandre i deres tilliggende arealer som ikke er skilt av det sveishindrende materiale og på en hvilken som helst passende måte. Denne emnetype er egnet for smiing og senkesmiing.

Fig. 10 illustrerer en annen utførelses-form for oppfinnelsen hvori en langstrakt varmeveksler 50 fremstilles i samsvar med oppfinnelsen. Enheten er forsynt med en eneste varmevekslingskanal 51 for fluidet hvorav en ende 52 er innsnevret slik at en innløpsforbindelse kan fremstilles med van-lig rør 53. I den andre enden 54 er enheten konstruert på lignende måte for forbindelse med utløpsrøret 55. Mellom disse endene ei-der på den utvendige overflaten av enheten 50 anordnet en rekke tverrgående integrale finnestrukturer som for eksempel 56 som strekker seg tvers over hele enheten 50 in-klusive sidekantene 57 og 58. Som i de foregående utførelsesformer så er finnestrukturen som raker ut fra den ene utvendige overflaten av enheten 50 anordnet i for-skjøvet forhold til finnene som står ut fra den motsatte siden av enheten. Enheten er også i samsvar med oppfinnelsen forsynt med innvendige finner på hver av de innvendige overflatene av rørveggene 59 og 60, som for eksempel finnefremspringene 61 på den innvendige overflaten av rørets sidevegg 60. På samme måte som i de foregående utførelsesformer er de innvendige finner, som for eksempel 61, anordnet i for-skjøvet forhold til de utvendige finnene anordnet på den felles rørsidevegg.

For å frembringe de utvendige og innvendige finner i den foregående utførelses-form kan de tildannes ved hjelp av senkesmivalser 62 og 63 i fig. 12 istedet for de frem- og tilbakegående smihoder som er tidligere beskrevet. Valsene 62 og 63, hvorav den siste kan være forsynt med flenser på begge ender, har en periferikonstruksjon passende for fremstilling av finnene og rør-materialet fra fig. 10. Det skal bemerkes at valseperiferien kan ha rille- eller båndform lik eller lignende til årbeidsflatekonfigura-sjonen vist i fig. 5 og 9. Hver valse er forsynt med utstående smi-tenner eller flater som for eksempel 64 på valsen 62 og tennene 65 på valsen 63. Disse tennene er utformet slik at tennene 64 på valsen 62 kom-mer i forskjøvet forhold til tennene 65 på valsen 63 i gapet mellom valsene hvor val-seavstanden tilpasses for å utføre den ønskede senkesmiing for metallflytingen som trenges for å frembringe finnene. Valsene 62 og 63 kan hver være utspart over en del av deres periferier som vist ved 66 henholdsvis 67, slik at disse utsparte deler av periferien etterlater endene 52 og 54 av enheten på fig. 10 uten finner. I disse ut-tatte deler av valsene 62 og 63 er der anordnet et par registrerbare (sammenfallende) skarpe skjærefremspring som 68 henholdsvis 69. Når disse går sammen i en slags kontakt og i en ønsket sammenfallende posisjon avskjæres avmålte deler av rørstrimmelen.

På lignende måte som i de foregående utførelsesformer illustrerer fig. 11 en ytterligere utførelsesform for oppfinnelsen og avbilder anordningen av finner på en rør-plate 70 inneholdende innvendig et system av forbundne fluid-kanaler 71 omfattende for eksempel fluidkanaler 72 som er knyttet til en tverrgående samlekanal 73. Denne utførelsesformen kan ved hjelp av en hvilken som helst av de foregående metoder forsynes med utvendige finnefremspring på hver av de utvendige overflater av enheten 70, som da for eksempel finnefremspringene 74 illustrert i fig. 11, med de tverrgående finnene på den ene utvendige overflaten fordelt i forskjøvet forhold til de tverrgående finneproj eksj onene som strekker seg langs den motsatte overflaten av enheten 70. I tillegg er enheten 70 også forsynt med tverrgående innvendige finner 75 på de innvendige veggene av hver av rørets sidevegger, som for eksempel finnene 75, i forskjøvet forhold til hverandre som tidligere beskrevet.

Claims (2)

1. Fremgangsmåte til fremstilling av en hul gjenstand av et par metallplater som legges på hverandre med et mellomliggende sveisehindrende middel i et møn-ster som tilsvarer et ønsket kanalsystem, hvorpå platene valsesveises og ved hjelp av med ribber og riller forsynte over- og undersenker senkesmis slik at det på begge utsideflater av platene dannes ribber og riller, idet kanalsystemet mellom de sammensveisete plater dannes ved oppblåsing av de ikke sveiste områder, karakterisert ved at ribbene i oversenken anordnes like overfor rillene i undersenken, slik at det på tvers av kanalsystemmønste-ret og på motstående utsideflater av platene (13, 14), på grunn av metallets flytning under smitrykket, dannes ribber (5, 6) som er forskjøvet i forhold til hverandre og slik at det etter oppblåsing av kanalsystemet på de indre flater dannes fremspring (7 resp. 8) som er forskjøvet i forhold til hverandre og i forhold til ribbene (5 resp. 6) på utside f laten av samme plate.

2. Fremgangsmåte som angitt i på-stand 1, hvor sammenskjøtingen omfatter trykksveising av platene langs de sideveis adskilte partiene, karakterisert ved

at valse- eller trykksveisingen foretas samtidig med senkesmiingen.