PL202404B1 - Sposób wytwarzania wężownic - Google Patents

Abstract

1. Sposób wytwarzania wężownic spiralnych, polegający na uchwyceniu i obracaniu względem osi poprzecznej środkowej części rury kotłowej, skutkiem czego najpierw zwijany jest od środka w kierunku zakończenia jeden z odcinków rury, tworząc płaską spiralę, po czym po obróceniu kręgu zwijany jest podobnie przeciwległy odcinek rury kształtując drugą, równoległą względem pierwszej, płasko zwiniętą spiralę, po czym otrzymane spirale przedzielane są elementami dystansowymi a koń ­ cówki rury kształtowane we wlot i wylot wężownicy, znamienny tym , że rurę wstępnie poddaje się zmianie przekroju poprzecznego zmieniając jej średnicę w oś wielką i oś małą, a następnie tworzy się spirale zwijając rurę w płaszczyźnie osi wielkiej, w wyniku czego następuje przeprofilowanie przekroju i zmiana długości obu osi do wielkości zbliżonej lub równej średnicy początkowej rury.

Description

Opis wynalazku

Przedmiotem wynalazku jest sposób wytwarzania wężownic do wymienników ciepła, czyli odpowiednio zwiniętych lub pozaginanych rur przenoszących czynnik roboczy, przeznaczonych do wymiany ciepła pomiędzy mediami o różnych temperaturach.

Znana na przykład z opisu ochronnego wzoru użytkowego wężownica spiralna składa się z dwóch, przechodzących jedna w drugą , pł asko zwinię tych spirali, wykonanych z rury kotł owej. Spirale ułożone są równolegle jedna nad drugą i przedzielone płaskownikami dystansowymi. Wężownica wykonana jest z jednego odcinka rury kotłowej, zakończonego odpowiednio ukształtowanym wlotem i wylotem.

Znane wężownice, jako elementy ciśnieniowe, podlegają przepisom Urzędu Dozoru Technicznego i muszą spełniać szereg wymagań. Jednym z nich jest warunek odpowiedniej formy geometrycznej, zwłaszcza odpowiedniej owalizacji oraz pogrubienia lub pocienienia ścianek na łuku, opisany w publikacji DT-UT-90/W)-W/06 wydanej przez Wydawnictwo Prawnicze. Praktyka wskazuje, że dotrzymanie tych wymagań jest niejednokrotnie trudne do osiągnięcia, szczególnie podczas zwijania kręgów o najmniejszych promieniach. Występuje wówczas zjawisko deformacji przekroju rur, zwane owalizacją. Dopuszczalną owalizację określa się w funkcji średnicy rur, grubości ścianek i promieni gięcia. Oblicza się ją jako wyrażony w procentach stosunek różnicy pomiędzy osią wielką a osią małą, odniesiony do wielkości osi wielkiej zdeformowanego przekroju okrągłego. Kształt rury, zwłaszcza wewnętrzny, jest istotny z tego względu, że wężownice przenoszą czynnik w wysokich temperaturach, pod ciśnieniem ok. 20 MPa, w związku z czym przy zmianach przekroju, na przykład owalizacji, występuje znaczna turbulencja i ścieranie grubości ścianek przez cząsteczki przepływającego medium.

W celu uzyskania w ężownic w zakresie dopuszczalnej owalizacji stosuje się metody polegają ce na zwijaniu spiral z równoczesnym spęczaniem rury, lub ze zwijaniem spiral na trzpieniu. Metody te, jakkolwiek skuteczne, są skomplikowane technologicznie. Zwijanie ze spęczaniem wymaga stosowania odpowiedniego parku maszynowego i oprzyrządowania. Zwijanie na trzpieniu wymaga odpowiedniego smarowania części wewnętrznej zwijanej rury, a następnie oczyszczania środkowego odcinka kilkunastometrowej rury.

Celem wynalazku jest sposób wytwarzania wężownic spełniających wymagania prawnotechniczne.

Sposób wytwarzania wężownic spiralnych według wynalazku polega na tym, że rurę z której ma być zwinięta wężownica wstępnie poddaje się zmianie przekroju poprzecznego. W wyniku tej zmiany otrzymuje się przekrój przeprofilowany, na przykład owalny lub eliptyczny, w którym dotychczasowa średnica została zamieniona na oś wielką i oś małą. Następnie tworzy się spirale, zwijając rurę w pł aszczyź nie osi wielkiej, w wyniku czego nastę puje powtórne przeprofilowanie przekroju i zmiana długości obu osi do wielkości zbliżonej lub równej średnicy początkowej. Podczas zwijania rura uchwycona jest w części środkowej, i obracana w płaszczyźnie osi wielkiej, skutkiem czego najpierw zwijany jest od środka w kierunku zakończenia jeden z odcinków rury, tworząc płaską spiralę, po czym po obróceniu kręgu zwijany jest podobnie przeciwległy odcinek rury kształtując drugą, równoległą względem pierwszej, płasko zwiniętą spiralę. Część środkowa stanowiąca przejście pomiędzy zwiniętymi kręgami spiral Archimedesa jest zwojem spirali środkowej. Po zwinięciu obu kręgów otrzymane spirale przedzielane są elementami dystansowymi a końcówki rury kształtowane są we wlot i wylot wężownicy.

Według jednej z korzystnych cech wynalazku rurę poddaje się wstępnej zmianie przekroju tylko na długości około 2 zwoi z każdej strony części środkowej. Przeprofilowanie dalszych zwoi nie jest konieczne, bowiem promień gięcia jest wystarczająco duży, aby utrzymać owalizację w dopuszczalnym zakresie.

Według innej korzystnej cechy wynalazku, wielkość osi wielkiej i osi małej może się zmieniać skokowo lub w sposób ciągły wzdłuż długości rury. Pozwala to dostosować przeprofilowanie do wielkości promienia gięcia jak również kształtować zagięcia końcówek wężownicy.

Według innej korzystnej cechy wynalazku pomiędzy zwijane zwoje, zwłaszcza w zakresie najmniejszego promienia zwijania, wkłada się elementy dystansowe z materiału miększego od materiału rury. Pozwala to, po odprężeniu kręgu, na uzyskanie jednakowych odstępów pomiędzy sąsiadującymi zwojami.

Sposób według wynalazku nadaje się także do wytwarzania wężownic spiralnych zwijanych po linii śrubowej. W tym przypadku wężownice wykonuje się nawijając rurę wstępnie przeprofilowaną na

PL 202 404 B1 element walcowy, przy czym przeprofilowanie przekroju poprzecznego wykonuje się na całej długości zwijania. Podobnie jak w przypadku wężownic spiralnych płaskich, przeprofilowanie deformuje najpierw średnicę rury w oś wielką i oś małą, a następnie, wskutek zaginania w płaszczyźnie osi wielkiej, następuje powrót do początkowego kształtu okrągłego. Odpowiednio dobrane przeprofilowanie można także wykorzystać podczas formowania końcówek: wlotowej lub wylotowej.

Zaletą wynalazku jest możliwość wytwarzania szerokiego asortymentu wężownic spełniających wymagania określone w normach. Przeformowanie pozwala na zachowanie odpowiedniej geometrii przekroju, zarówno w zakresie kształtu jak i grubości ścianek. Sposób według wynalazku pozwala na zmniejszenie owalizacji o około połowę, na przykład podczas kształtowania wężownic o promieniu gięcia 100 mm z rury o średnicy zewnętrznej 31,8 mm i grubości ścianki 4 mm uzyskano owalizację poniżej 4%.

Wynalazek został bardziej szczegółowo opisany w przykładach wykonania, z których przykład nr 1 przedstawia sposób wykonania wężownicy spiralnej; przykład nr 2 - sposób wykonania wężownicy śrubowej; oraz przykład nr 3 - wariant wykonania wężownicy według przykładu 2, w którym zarówno pierwsze jak i drugie przeprofilowanie dokonują się równocześnie, w rolkach i na elemencie walcowym.

P r z y k ł a d Nr 1

Wykonanie wężownic spiralnych według wynalazku rozpoczyna się od sprawdzenia atestów rur przeznaczonych do zwijania. Następnie przeprofilowuje się rury w ich środkowym odcinku z przekroju kołowego na przekrój eliptyczny lub owalny. Dokonuje się tego na prasach lub w rolkach zgniatających na długości odpowiadającej około 2 zwoi z każdej strony. W wyniku przerofilowania średnica rury zmienia się w oś wielką i oś małą. Przeprofilowane rury zakłada się kolejno na giętarkę karuzelową, mocując środkową częścią w specjalnym oprzyrządowaniu w taki sposób, aby zginanie następowało w płaszczyź nie osi wielkiej. Po uruchomieniu giętarki następuje zwijanie pierwszego kręgu począwszy od środka w kierunku końca rury. W wyniku zwijania następuje ponowne przeprofilowanie rury i powrót z przekroju owalnego lub eliptycznego na począ tkowy przekrój okrą g ł y. Przeprofilowanie wykonuje się w obszarze najmniejszego promienia gięcia, to znaczy na długości około dwóch zwoi. Przeprofilowany przekrój jest tak bardzo zbliżony do wstępnego przekroju okrągłego, że bez przyrządów pomiarowych niewykrywalny. Po zwinięciu pierwszego kręgu wężownice zdejmuje się z giętarki, obraca o 180° i zakłada na drugą giętarkę celem ukształtowania drugiego, równoległego kręgu. Podczas kształtowania drugiego kręgu proces przeprofilowania owalnego odcinka rury na okrągły powtarza się. Zwiniętą wężownice poddaje się obróbce wykańczającej w skład której wchodzi: wykonanie oraz założenie okuć, wygięcie oraz obcięcie końcówek wlotu i wylotu, przedmuchanie wnętrza sprężonym powietrzem oraz zaślepienie końcówek. Na koniec przeprowadza się czynności odbioru technicznego i jakościowego.

P r z y k ł a d Nr 2

Sprawdzoną pod względem atestacji okrągłą rurę poddaje się przeprofilowaniu na odpowiednio oznaczonej długości, z równoczesnym naniesieniem oznakowania wskazującego płaszczyznę osi wielkiej. Tak przygotowaną rurę nawija się na walcowy bęben, założony na tokarce, zważając, aby powierzchnia oznaczona była podawana na tworzącą bębna. Zwoje rury układają się w linię śrubową. Zwiniętą wężownice zdejmuje się z bębna, kształtuje odcinki wlotowe i wylotowe oraz poddaje obróbce wykańczającej podobnej jak w przykładzie 1.

P r z y k ł a d Nr 3

Wężownice wykonuje się jak w przykładzie Nr 2 z tą różnicą, że na tokarce zamontowane są rolki, przez które przechodzi rura podawana na ciągnący ją bęben, zmieniając wstępnie jej przekrój poprzeczny. Rolki są tak ustawione, aby na bębnie następowało przeprofilowanie przekroju zmienionego przez rolki do profilu początkowego. Kształtowanie wężownicy odbywa się w sposób ciągły.

Niniejszy wynalazek nie ogranicza się do opisanych wyżej przykładów. Może być wykorzystany do kształtowania różnego rodzaju wężownic i elementów rurowych.

Claims (5)

1. Zastrzeżenia patentowe

   1. Sposób wytwarzania wężownic spiralnych, polegający na uchwyceniu i obracaniu względem osi poprzecznej środkowej części rury kotłowej, skutkiem czego najpierw zwijany jest od środka w kierunku zakończenia jeden z odcinków rury, tworząc płaską spiralę, po czym po obróceniu krę gu zwijany jest podobnie przeciwległy odcinek rury kształtując drugą, równoległą względem pierwszej,

   PL 202 404 B1 płasko zwiniętą spiralę, po czym otrzymane spirale przedzielane są elementami dystansowymi a końcówki rury kształtowane we wlot i wylot wężownicy, znamienny tym, że rurę wstępnie poddaje się zmianie przekroju poprzecznego zmieniając jej średnicę w oś wielką i oś małą, a następnie tworzy się spirale zwijając rurę w płaszczyźnie osi wielkiej, w wyniku czego następuje przeprofilowanie przekroju i zmiana długości obu osi do wielkoś ci zbliż onej lub równej średnicy początkowej rury.
2. 2. Sposób wytwarzania wężownic spiralnych według zastrz. 1, znamienny tym, że rurę poddaje się wstępnej zmianie przekroju tylko na długości około 2 zwoi, z każdej strony części środkowej.
3. 3. Sposób wytwarzania wężownic spiralnych według zastrz. 1, znamienny tym, że wymiar osi wielkiej i osi małej jest zmienny wzdłuż zwijanej rury.
4. 4. Sposób wytwarzania wężownic spiralnych według zastrz. 1 albo 2, albo 3, znamienny tym, że pomiędzy zwijane zwoje wkłada się elementy dystansowe z materiału miększego od materiału rury.
5. 5. Sposób wytwarzania wężownic spiralnych, zwijanych po linii śrubowej na elemencie walcowym oraz kształtowanych na końcach w odcinki wlotowe i wylotowe, znamienny tym, że rurę wstępnie poddaje się zmianie przekroju poprzecznego zmieniając jej średnicę w oś wielką i oś małą, a następnie tworzy się zwoje zwijając rurę w płaszczyźnie osi wielkiej, w wyniku czego następuje przeprofilowanie przekroju i zmiana długości obu osi do wielkości zbliżonej lub równej średnicy początkowej rury.