PL219226B1 - Sposób łączenia końcówek muf i wężownic przy wytwarzaniu zasobników ciepła - Google Patents

Description

Przedmiotem wynalazku jest sposób łączenia końcówek muf i wężownic przy wytwarzaniu zasobników ciepła, które to zasobniki przeznaczone są do akumulowania ciepła i efektywnej gospodarki ciepłem w instalacjach grzewczych, zwłaszcza domów pasywnych.

Buforowy zasobnik ciepła jest to duży zbiornik, do którego dopływa gorąca woda z kominka lub kotła. Dopiero z niego płynie dalej do zbiorników. Dzięki temu, że woda stygnie powoli, a w zbiorniku jest jej dużo (kilkaset litrów), możliwe jest zmagazynowanie nadmiaru ciepła dostarczanego przez urządzenie grzewcze i wykorzystanie go później, gdy nie dokładamy drewna do paleniska, na przykład w nocy. Im więcej wody jest w zbiorniku, tym więcej ciepła jest do dyspozycji po zgaśnięciu ognia ale oczywiście najpierw odpowiednio dłużej trzeba podgrzewać wodę. Zbiorniki buforowe mają różne rozwiązania konstrukcyjne. Mogą mieć wbudowaną jedną, dwie lub trzy wężownice umożliwiające podłączenie do różnych niezależnych źródeł ciepła, a także przygotowywać ciepłą wodę użytkową.

Zasobnik ciepła pozwala na bezproblemową współpracę kilku źródeł ciepła - gdy oprócz podstawowego kotła - w domu znajdują się także dodatkowe źródła ciepła jak kominek z płaszczem wodnym czy kolektory słoneczne.

Bufor może także pełnić dodatkową rolę sprzęgła hydraulicznego pozwalając zamontować nowy kocioł z obiegiem pompowym w budynku z grawitacyjną instalacją grzewczą. Zasobnik ciepła jest walcowym zbiornikiem z elipsoidalnymi dnami połączony metodą spawania. W płaszczu zbiornika oraz w jego dnach osadzone są liczne mufy umożliwiające przyłączenie zasobnika do instalacji grzewczej. Wewnątrz zbiornika są montowane rurowe wymienniki ciepła (wężownice) odbierające ciepło z alternatywnych, zewnętrznych źródeł ciepła (piec CO, kominek z płaszczem wodnym, instalacja solarna). Wężownice montowane są do muf od wewnętrznej strony zbiornika. Obecnie stosowany sposób montażu mufy i wężownicy przedstawia szkic na rysunku - Pos. l.

W dotychczasowej technologii mufy 2 są połączone ze zbiornikiem 1 metodą spawania, a wężownice 3 przykręcane są nakrętkami 5 do nypli 6 wkręconych w mufy. Pomiędzy wężownicą a nyplem umieszczona jest uszczelka 4. Aktualnie stosowany w technice proces technologiczny osadzania muf i przyłączania wężownic wygląda następująco:

1. Wspawanie w płaszcz zbiornika muf przyłączeniowych,

2. Wkręcenie w mufy nypli przyłączeniowych rurowych wymienników ciepła,

3. Nasadzenie nakrętek i zakucie końcówek wężownic wykonanych z cienkościennej karbowanej rury ze stali kwasoodpornej,

4. Połączenie wężownic z nyplami poprzez przykręcenie nakrętek.

Wadą obecnego rozwiązania jest duża pracochłonność oraz wysoki koszt komponentów używanych do zrealizowania złącza mufa - nypel - wężownica.

Przedstawione wyżej rozwiązanie z powodu dużego udziału pracy ręcznej nie gwarantuje 100% szczelności połączeń i wymaga pełnej kontroli szczelności wszystkich produkowanych zbiorników.

Obecnie w technice połączeń zwłaszcza połączeń rur z gwintem z mufami coraz częściej stosuje się połączenia zaciskane, w której gwint ulega plastycznemu odkształceniu, co zapewnia szczelność połączenia. Rozwiązanie takie przestawione jest w opisie patentowym DE 60 2004 003 807 T2. Sposób ten jednak nie rozwiązuje problemu połączenia muf ze zbiornikiem i wężownicami.

Znane jest też z opisu patentowego PL 205 588 B1 połączenie końcówki przewodu hydraulicznego w postaci przelotowej kształtki, zawierającej co najmniej jeden króciec mocujący, na którym osadzony jest końcowy odcinek przewodu hydraulicznego, gdzie ten przewód hydrauliczny opasany jest oplotem metalowym oraz, na tym końcowym odcinku przewodu hydraulicznego, osadzona jest metalowa tuleja zaciskowa z odciśniętymi śladami krawędzi zaciskarki, przy czym ta przelotowa kształtka zakończona jest z drugiej strony elementem armatury hydraulicznej, która według istotnej cechy wynalazku charakteryzuje się tym, że odciśnięte na metalowej tulei zaciskowej ślady krawędzi zaciskarki przebiegają obwodowo wokół tulei zaciskowej.

Celem wynalazku jest osadzenie w zbiorniku mufy i wężownicy, bez użycia procesu spawania oraz wyeliminowanie ze złącza nypla i nakrętki, a także radykalne skrócenie czasu roboczego operacji osadzania mufy i wężownicy.

Celem wynalazku jest również zredukowanie pracy ręcznej i zastąpienie jej oprzyrządowaniem zapewniającym powtarzalność procesów montażowych co ma zapewnić wysoką jakość produkcji bez konieczności jej 100% kontroli.

PL 219 226 B1

Według istotnych cech wynalazku sposób łączenia końcówek muf 1 wężownic przy wytwarzaniu zasobników ciepła, charakteryzuje się tym, że końcówkę mufy łączy się ze ścianą zasobnika ciepła poprzez plastyczne odkształcenie i sprasowanie materiału końcówki mufy i materiału ściany w prasie, zawierającej stempel i matrycę, a następnie końcówkę wężownicy łączy się z mufą też poprzez plastyczne odkształcenie i sprasowanie materiału końcówki wężownicy z mufą za pomocą przyrządu dociskającego, zawierającego docisk i trzpień rozpęczniający.

Inną istotną cechą jest to, że na matrycę z wystającym trzpieniem osadza się na nim ścianę zasobnika ciepła, poprzez wcześniej uformowany w nim otwór do mufy, a w stemplu wewnątrz uformowanego w nim otworu umieszcza się mufę, następnie stemplem, podczas jego ruchu w kierunku matrycy, dociska się ścianę do końcówki mufy, przy czym wcześniej końcówka przy przesuwie stempla zwija się w ukształtowanym wgłębieniu matrycy, a po całkowitym dociśnięciu stempla i wypełnieniu odkształconym materiałem wgłębienia w dolnej części stempla i wgłębienia w matrycy, tworzy się szczelne połączenie poprzez plastyczne odkształcenie i docisk materiału końcówki mufy i ściany.

Również istotną cechą jest to, że zewnętrzną końcówkę mufy przed osadzeniem w stemplu pokrywa się klejem anaerobowym.

Dalszą, istotną cechą wynalazku jest to, że w mufie połączonej ze ścianą zasobnika ciepła umieszcza się, w jej otworze z zakończonym występem, pierścień zaciskowy oraz dociskający go docisk z umieszczonym przesuwnie w jego wnętrzu trzpieniem rozpęczniającym, tworzącym razem przyrząd dociskający, natomiast z drugiej strony mufy osadza się w jej otworze końcówkę wężownicy z nałożonym pierścieniem uszczelniającym typu o-ring, następnie trzpień rozpęczniający przesuwając się w kierunku końcówki wężownicy deformuje i dociska końcówkę do wewnętrznych ścianek i występu mufy, a przesuwający się docisk w kierunku końcówki dociska pierścień dociskowy do końcówki, która deformując się tworzy z mufą szczelne połączenie.

Istotną cechą jest też to, zaś zewnętrzną powierzchnię końcówki wężownicy, przed osadzeniem w mufie, pokrywa się klejem anaerobowym.

Korzystne skutki wynikające z istotnych cech wynalazku to przede wszystkim - dzięki osadzeniu mufy w zbiorniku poprzez plastyczne odkształcenie materiału mufy i ścianki zbiornika - uzyskanie trwałego, wytrzymałego i szczelnego złącza. Operacja wykonywana jest na prasie hydraulicznej, a jej czas roboczy - to 3s.

Montaż wężownicy polega również na jej odkształceniu poprzez zgniot i zaciśnięcie, za pomocą pierścienia osadczego w otworze mufy. Operacja ta wykonywana jest za pomocą specjalistycznego oprzyrządowania mocowanego na zewnętrznej powierzchni mufy, a jej czas roboczy - to 4s.

Poprzez zastosowanie prasy oraz specjalistycznego oprzyrządowania uzyskujemy wysoką powtarzalność operacji zaciskania oraz pewne i szczelne złącza. Gwarancją szczelności oraz wytrzymałości jest umieszczenie w złączu mufy oraz wężownicy kleju anaerobowego, który osiąga swoją wytrzymałość w warunkach zamkniętej przestrzeni bez dostępu powietrza.

Metoda ta skraca czas osadzania w zbiorniku zasobnika ciepła mufy oraz wężownicy o 70% w porównaniu do dotychczas stosowanym sposobem. Uzyskujemy również oszczędność materiałową na poziomie 20%.

Najbardziej korzystnymi skutkami wynikającymi z istotnych cech wynalazku w budowie węzła montażowego zbiornika zasobnika ciepła i sposobu jego wytwarzania są:

1. Wyeliminowan ie procesu spawania, co skraca czas obróbki i obniża koszty procesu.

2. Uproszczenie węzła poprzez wyeliminowanie nypla i nakrętki mocującej wężownicę, co obniża koszty materiałowe.

3. Zastosowanie plastycznego połączenia mufy ze ścianą zasobnika ciepła, co skraca znacząco czas operacji łączenia, a także zapewnia wysoką powtarzalność procesu i redukcję braków.

4. Zastosowanie plastycznego połączenia wężownicy z mufą, co skraca znacząco czas operacji łączenia, a także zapewnia wysoką powtarzalność procesu i redukcję braków.

5. Zastosowanie wysokiej jakości kleju anaerobowego, który zapewnia wysoką wytrzymałość mechaniczną złącz oraz ich szczelność.

Przedmiot wynalazku jest uwidoczniony w przykładzie wykonania na rysunku, na którym fig. 1 przedstawia szkicowe ujęcie prasy z zamocowanym fragmentem ścianki zbiornika na matrycy i zamocowaną mufą w stemplu, w przekroju wzdłużnym, a fig. 2 - prasę po operacji zgniecenia materiału ścianki zbiornika i mufy, fig. 3 - przebieg osadzania wężownicy w mufie w fazie początkowej,

PL 219 226 B1 fig. 4 - fazę rozpęczniania i blokowania końca wężownicy, fig. 5 - fazę końcowej operacji w której docisk przesuwając się wzdłuż osi mufy popycha pierścień zaciskowy, który zgniata końcówkę mufy.

fig. 6 - gotowy węzeł, gdzie mufa jest zagnieciona w ścianie zbiornika zasobnika ciepła, a wężownicą jest trwale zamocowana w mufie.

Przykład użytecznego sposobu mocowania mufy 1 w zbiorniku przez plastyczne odkształcenie mufy 1 ze ścianką 2 zbiornika zasobnika ciepła (zbiornik nie jest pokazany na rysunku) przedstawiony jest schematycznie na fig. 1 i 2.

Na stole prasy P umieszczona jest matryca 3 zawierająca wystający ku górze trzpień 31. Na matrycę 3 z wystającym trzpieniem 31 osadza się na nim ścianę 2 zbiornika poprzez wcześniej uformowany w nim otwór 21 dopasowany do osadzenia w nim końcówki 11 mufy 1. Wewnątrz stempla 4 prasy P uformowany jest otwór 41 do umieszczania w nim mufy 1. Następnie stemplem 4 podczas jego ruchu w kierunku matrycy 3 dociska się ścianę 2 zbiornika do końcówki 11 mufy 1, przy czym wcześniej końcówka 11 przy przesuwie stempla 4 zwija się w ukształtowanym wgłębieniu 32 matrycy 3, a po całkowitym dociśnięciu stempla 4 i wypełnieniu odkształconym materiałem ściany 2 zbiornika, wgłębienia 42 w dolnej części stempla 4 i wgłębienia 32 w matrycy 3, tworzy się szczelne połączenie poprzez zgniot i plastyczne odkształcenie materiału końcówki 11 mufy 1 i ściany 2. W procesie tym zewnętrzna powierzchnia końcówki 11 mufy 1 przed umieszczeniem w matrycy 3 smarowana jest klejem anaerobowym, co dodatkowo zapewnia szczelność połączenia. Operację mocowania następnych muf w zbiorniku wykonuje się, jak opisano powyżej.

Natomiast przykład użytecznego sposobu mocowania końcówki 61 wężownicy 6 w mufie 1 przedstawiony jest na fig. 3 do 5. Na fig. 3 zilustrowano przebieg osadzania końcówki 61 wężownicy 6 w mufie 1 w fazie początkowej, w której elementy przyrządu mocującego 7 wężownicę 6 - trzpień rozpęczniający 71 i docisk 72 zajmują pozycję wyjściową, a pierścień zaciskowy 8 jest przygotowany do operacji wciskania. Od strony wewnętrznej zasobnika jest włożona do pozycji zetknięcia z dociskiem 72 końcówka 61 wężownicy 6 z nałożonym pierścieniem uszczelniającym typu o-ring 9. Końcówka 61 wężownicy 6 na powierzchni zewnętrznej ma nałożony klej anaerobowy 5. Na fig. 4 pokazano fazę rozpęczania i blokowania końcówki 61 wężownicy 6. Trzpień rozpęczniający 71 wykonuje ruch w osi otworu 12 w mufie 1 rozpęczniając końcówkę 61 i zaciska ją na występie 13 mufy 1. W fazie końcowej przedstawionej na fig. 5 docisk 72 przesuwając się wzdłuż osi mufy 1 i popycha pierścień zaciskowy 8, który zgniata końcówkę 61 wężownicy 6, tworząc fałd uszczelniający. Średnice - wewnętrzna mufy 1 i zewnętrzna pierścienia zaciskowego 8 są tak dobrane, że poprzez wcisk pierścień zaciskowy 8 zajmuje trwałe położenie pokazane na fig. 6. Dodatkowo nałożony klej anaerobowy 5 migruje w strefę fałdu i pierścienia zaciskowego 8 łącząc mechanicznie i uszczelniając to połączenie.

Na fig. 6 pokazano gotowy węzeł. Mufa 1 jest zagnieciona w ścianie 2 zbiornika zasobnika ciepła a wężownicą 6 jest trwale zamocowana w mufie 1.

Przedstawiony w przykładach realizacji wynalazku sposób plastycznego odkształcenia w procesie łączenia muf i wężownic przy wytwarzaniu zasobników ciepła, według istotnych cech wynalazku, nie wyczerpuje wszystkich możliwych jej odmian realizacji. Ten szczegółowy opis korzystnego sposobu nie powinien być interpretowany jako ograniczający zasadniczą ideę wynalazczą opisaną w podstawowej części niniejszego opisu.

Claims (5)

1. Sposób łączenia końcówek muf i wężownic przy wytwarzaniu zasobników ciepła, znamienny tym, że końcówkę (11) mufy (1) łączy się ze ścianą (2) zasobnika ciepła poprzez plastyczne odkształcenie i sprasowanie materiału końcówki (11) mufy (1) i materiału ściany (2) w prasie (P), zawierającej stempel (4) i matrycę (3), a następnie końcówkę (61) wężownicy (6) łączy się z mufą (1) też poprzez plastyczne odkształcenie i sprasowanie materiału końcówki (61) wężownicy (6) z mufą (1) za pomocą przyrządu dociskającego (7), zawierającego docisk (72) i trzpień rozpęczniający (71).

2. Sposób łączenia końcówek muf i wężownic według zastrz. 1, znamienny tym, że na matrycę (3) z wystającym trzpieniem (31) osadza się na nim ścianę (2) zasobnika ciepła poprzez wcześniej uformowany w nim otwór (21) do mufy (1), a w stemplu (4) wewnątrz uformowanego w nim otworu (41) umieszcza się mufę (1), następnie stemplem (4), podczas jego ruchu w kierunku matrycy (3), dociska się ścianę (2) do końcówki (11) mufy (1), przy czym wcześniej końcówka (11) przy przesuwie

PL 219 226 B1 stempla (4) zwija się w ukształtowanym wgłębieniu (32) matrycy (3), a po całkowitym dociśnięciu stempla (4) i wypełnieniu odkształconym materiałem wgłębienia (42) w dolnej części stempla (4) i wgłębienia (32) w matrycy (3), tworzy się szczelne połączenie poprzez plastyczne odkształcenie i docisk materiału końcówki (11) mufy (1) i ściany (2).

3. Sposób łączenia końcówek muf i wężownic według zastrz. 2, znamienny tym, że zewnętrzną końcówkę (11) mufy (1) przed osadzeniem w stemplu (4) pokrywa się klejem anaerobowym (5).

4. Sposób łączenia końcówek muf i wężownic według zastrz. 1, znamienny tym, że w mufie (1) połączonej ze ścianą (2) zasobnika ciepła umieszcza się w jej otworze (12) z zakończonym występem (13) pierścień zaciskowy (8) oraz dociskający go docisk (72) z umieszczonym przesuwnie w jego wnętrzu trzpieniem rozpęczniającym (71), tworzącym razem przyrząd dociskający (7), natomiast z drugiej strony mufy (1) osadza się w jej otworze (12) końcówkę (61) wężownicy (6) z nałożonym pierścieniem uszczelniającym (9) typu o-ring, następnie trzpień rozpęczniający (71) przesuwając się w kierunku końcówki (61) wężownicy (6) deformuje i dociska końcówkę (61) do wewnętrznych ścianek i występu (13) mufy (1), a przesuwający się docisk (72) w kierunku końcówki (61) dociska pierścień dociskowy (8) do końcówki (61), która deformując się tworzy z mufą (1) szczelne połączenie.

5. Sposób łączenia końcówek muf i wężownic według zastrz. 4, znamienny tym, że zewnętrzną powierzchnię końcówki (61) wężownicy (6) przed osadzeniem w mufie (1) pokrywa się klejem anaero-