PL224942B1 - Sposób wytwarzania ściany wymiennika ciepła - Google Patents

Abstract

Sposób wytwarzania ściany wymiennika ciepła polega na tym, że rury z żebrami wzdłużnymi, które stanowią monolit, łączy się żebrami wzdłużną spoiną równoległą do ścianek rur.

Description

Przedmiotem wynalazku jest sposób wytwarzania ściany wymiennika ciepła.

Znany jest z polskiego opisu patentowego nr 207502 sposób wytwarzania wymiennika ciepła gdzie ściany obwodowe komory spalania ukształtowane są w postaci powierzchni grzewczych, przez które przepływa czynnik roboczy, przy czym powierzchnie te zbudowane są ze szczelnych ścian membranowych. Ściany membranowe tego typu zmontowane są ze szczelnie pospawanych rur wyposażonych w ciągłe żebra wzdłużne, tworzących kombinację rura żebro-rura. Kombinacja rura-żebro-rura składa się z rur, których powierzchnia zewnętrzna jest gładka, a każda z nich połączona jest z oddzielnymi żebrami. Znane jest również stosowanie rur płetwowych, których ściany zewnętrzne wyposażone są już w żebra, łączone między sobą.

Znany jest z polskiego opisu zgłoszeniowego wynalazku 375205 sposób wytwarzania wymiennika ciepła, zawierającego warstwę metalową i warstwę zgrzewaną, przy czym laminat jest zgrzewany pod wpływem ciepła i nacisku z nim samym lub z innym, podobnym laminatem, w celu utworzenia kanału przepływowego dla czynnika służącego do wymiany ciepła. Korzystnie wymiennik ciepła zawiera szereg żeber, utworzonych na laminacie, w celu zwiększenia wydajności wymiany ciepła i może również zawierać warstwę zatrzymującą ciepło.

Znany jest także z polskiego opisu patentowego nr 208558 sposób wytwarzania ścianek kotła grzewczego, polegający na tym, że ramiona i środnik podkowy górnej przycina się z profilu zamkniętego, następnie ramiona podkowy górnej oraz środnik i ramiona podkowy dolnej na całym obwodzie łączy się zróżnicowaną spoiną, a następnie obie podkowy od wewnętrznej strony łączy się ciągłą sp oiną pachwinową, a od zewnętrznej strony podkowy łączy się odcinkowo spoiną czołową, przy czym w miejscu wycięcia otworu podłużnego w ramionach podkowy górnej zostaje położona na krawędziach spoiną przetopową spoina krawędziowa przyległa, łącząca także ramiona podkowy dolnej, a wewnątrz spoiny pozostający materiał ramion zostaje wycięty, a następnie uformowany z podkowy dolnej i górnej płaszczowy wymiennik ciepła, gdzie dolną ścianką środnika ramionami podkowy dolnej łączy się od wewnętrznej strony ze ścianką zewnętrzną, ścianką tylną i ścianką wewnętrzną podstawy komory spoiną pachwinową wklęsłą.

Celem podstawowym wynalazku było opracowanie sposobu, za pomocą którego można szybko wytworzyć ścianę wymiennika ciepła o zmniejszonej masie przy dotychczasowych gabarytach oraz o zwiększonej odporności na erozję.

Celem drugim wynalazku było opracowanie sposobu wykonania bezpiecznego dla konstrukcji poprzez eliminację karbów kształtu, ułatwiając kontrolę jakości spoin oraz linii wtopienia spoin od wewnętrznych ścianek rur, a także wywołującego stosunkowo niewielkie naprężenia spawalnicze.

Istotą sposobu według wynalazku jest to, że rury z żebrami wzdłużnymi, które stanowią monolit łączy się żebrami wzdłużną spoiną czołową równoległą do ścianek rur.

Sposób według wynalazku umożliwia wykonanie ściany wymiennika ciepła jedną spoiną czołową przypadającą na podziałkę mierzona między osiami rur zamiast dwóch spoin czołowych lub czt erech spoin pachwinowych w dotychczas stosowanych rozwiązaniach. Ponadto stosowanie propon owanego sposobu powoduje znaczne zwiększenie wydajności produkcji przez zmniejszenie liczby spoin i podwyższenie parametrów prądowych spawania, przy jednoczesnym zmniejszeniu zużycia drogich materiałów dodatkowych, obniżenie kosztów wytwarzania oraz zmniejszenie zanieczyszczenia środowiska, zmniejszenie wzdłużnych i poprzecznych naprężeń i odkształceń spawalniczych.

Dodatkowo sposób według wynalazku charakteryzuje się następującymi korzyściami:

1. Wprowadzenie spoin czołowych i złączy doczołowych - najkorzystniejszych ze względów wytrzymałościowych.

2. Ułatwienie i przyspieszenie kontroli spoin.

3. Umożliwienie sterowania położeniem osi rur.

4. Umożliwienie regulacji promienia przejścia żebro - pobocznica rury.

5. Ułatwienie i skrócenie ewentualnej obróbki cieplnej.

6. Zmniejszenie objętości spoin, a zatem masy ściany wymiennika.

7. Umożliwienie spawania w najkorzystniejszej pozycji podolnej.

8. Zmniejszenie prawdopodobieństwa powstawania wad produkcyjnych i zmniejszenie skutków potencjalnych uszkodzeń w osi spoin na właściwości eksploatacyjne ściany szczelnej.

9. Eliminacja konieczności międzyoperacyjnego obracania wykonywanych ścian wymie nników.

PL 224 942 B1

10. Zwiększenie dostępności do spoin i ułatwienie ewentualnej mechanicznej ich obróbki.

11. Zmniejszenie liczby potencjalnych ognisk korozyjnych i miejsc wzmożonej turbulencji medium grzewczego na zewnętrznej powierzchni ściany, wpływającego na erozję ścian rur.

12. Zwiększenie zapasu plastyczności ściany wymiennika.

13. Oddalenie niebezpieczeństwa perforacji ścianek rur podczas eksploatacji ściany, w porównaniu z dotychczas stosowanymi sposobami.

P r z y k ł a d

Do wytworzenia ściany wymiennika ciepła wykorzystane zostały rury z żebrami wzdłużnymi, które stanowią monolit. Każda rura na zewnętrznej stronie posiadała dwa jednakowe, płynnie przechodzące w profile prostokątne wzdłużne żebra, usytuowane naprzeciwko siebie w płaszczyźnie przechodzącej przez oś rury.

Sposób według wynalazku polegał na wzajemnym zestawieniu rur z żebrami stanowiącymi m onolit w ten sposób, by żebra wzdłużne ułożone były poziomo. Po zamocowaniu i względnym usztywnieniu rur z żebrami, głowica spawalnicza została ustawiona pionowo w osi złącza. W trakcie spajania termicznego docisk realizowany był poziomo.

Spawanie odbywało się w pozycji podolnej. Dociśnięte do siebie rury z żebrami stykały się powierzchniami czołowymi żeber, tworząc rowek spawalniczy.

Spawanie automatyczne odbywało się łukowo ale możliwe jest też spawanie hybrydowe (laser MAG, plazma MAG) lub wiązką lasera bądź zgrzewanie - rezystancyjnie lub indukcyjnie.

Pomiędzy żebrami powstaje spoina, której położenie gwarantuje, że linia wtopienia znajduje się w bezpiecznej odległości od wewnętrznych ścianek rur oraz ich zewnętrznych pobocznie. Możliwe i zalecane jest spawanie na podkładkach formujących i osłaniających grań spoiny. Dzięki zastosowaniu uprzywilejowanej pozycji spawania prawdopodobne jest zwiększenie wydajności spawania przez wzrost parametrów spawania oraz ułatwienie potencjalnej obróbki cieplnej lub obróbki mechanicznej spoin.

W pewnej odległości podczas spawania prowadzona była kontrola ultradźwiękowa. Zastosowanie skoncentrowanych źródeł ciepła umożliwiło uzyskanie wąskich spoin z niewielkimi strefami wpływu ciepła. Osiowe położenie spoin czołowych w przeciwieństwie do pachwinowych - ułatwiło późniejsze odkształcanie - wyginanie plastyczne ścian oraz zmniejszyło naprężenia i odkształcenia spawalnicze.

Powyższy sposób wykonania minimalizuje poziom ostatecznych naprężeń i odkształceń spawalniczych.

Uzyskana ściana wymiennika charakteryzuje się zmniejszoną czterokrotnie ilością i długością spoin od rozwiązań dotychczas stosowanych, a ponadto czas wykonania ściany wymiennika został znacznie skrócony dzięki zastosowaniu spoiny czołowej wykonanej jednostronnie bez konieczności obracania ściany wymiennika jak w dotychczasowych sposobach.

Claims (1)

1. Sposób wytwarzania ściany wymiennika ciepła polegający na wzdłużnym spawaniu żeber pomiędzy rurami tworzącymi ściankę wymiennika, znamienny tym, że rury z żebrami wzdłużnymi, które stanowią monolit łączy się żebrami wzdłużną spoiną równoległą do ścianek rur.