Pierwszenstwo: _ Zgloszenie ogloszono: 30.05.1973 Opis patentowy opublikowano: 19.05.1975 75894 KI. 17f.5/34 MKP F28d 9/00 [tlSUOTEKA Twórcywynalazku: Janusz Gologórski, EugeniuszSkowron " • Uprawniony z patentu tymczasowego: Wytwórnia Urzadzen Chlodniczych Przedsiebiorstwo Panstwowe, Debica (Polska) Wymiennik ciepla oraz sposób jego wykonania Przedmiotem wynalazku jest wymiennik ciepla stromorurkowy z rurek gladkich o malej srednicy, przeznaczony do budowy oziebiaczy i nagrzewnic powietrza, jak równiez do chlodnic dla central klimatyzacyj¬ nych urzadzen morskich, przystosowanych do pracy na czynnik ziebniczy zwlaszcza freon oraz sposób jego wykonania.Dotychczas w chlodnictwie i klimatyzacji stosowane sa prawie wylacznie wymienniki ciepla o rozwinie¬ tym polu powierzchni zewnetrznej rur oraz w niektórych przypadkach równiez o rozwinietym polu powierzchni wewnetrznej rur.Do obecnie stosowanych rozwiazan konstrukcyjnych rur o rozwinietej powierzchni zewnetrznej nalezy zaliczyc rury z nawinietym zarysem zebra, gdzie tasma metalowa jest nawinieta po linii srubowej na calej powierzchni rury, tworzac zebra gladkie lub sfaldowane, które w odpowiednich odstepach sa szczepiane spoina do rury. Nastepnie sa stosowane rury z wygniatanym zarysem zebra równiez o rozwinietej powierzchni zewnetrznej rur, polegajacy na wygniataniu za pomoca walców zarysu po linii srubowej. W tym przypadku rura mosiezna jest nalozona na trzpien, natomiast walce z odpowiednim zarysem, ustawione w przyrzadzie przesuwaja sie wzdluz rury obracajacej sie wraz z trzpieniem zamocowanym na uchwycie maszyny.Stosowane sa jeszcze sposoby powiekszania powierzchni wymiany ciepla, polegajace na nakladaniu lamel metalowych na rury gladkie odpowiednio rozstawione lub nakladanie aluminiowych lamel na rury miedziane, rozstawione w ustalonej podzialce, a w celu uzyskania zadanego styku pomiedzy rurkami, a lamelami, rurki sa rozwalcowywane. Natomiast konce rurek sa laczone ze soba kolankami za pomoca spawania lub lutowania.Podobnie jak w przypadku rur o rozwinietej powierzchni zewnetrznej, istnieje szereg rozwiazan konstruk¬ cyjnych rur do wymienników ciepla o rozwinietej powierzchni wewnetrznej. Zasada budowy takich rur polega na wypelnianiu wnetrza rur, odpowiednimi metalowymi wkladkami wieloramiennymi, lub przez wprowadzenie w gladka rure drugiej odpowiednio uksztaltowanej rury.Opisane wyzej rozwiazanie konstrukqyne o rozwinietej powierzchni do wymienników ciepla sa jednak technologicznie bardzo pracochlonne, i materialochlonne, posiadaja duze gabaryty, a wiec sa bardzo kosztowne.Technologia produkcji stosowanych dotychczas parowaczy jest stosunkowo dosc zlozona, natomiast zadana" 75 894 efektywnosc procesu przekazywania ciepla pomiedzy oziebianym powietrzem a wrzacym wewnatrz rur czyn¬ nikiem ziebniczym uzyskuje sie przez zuzycie znacznej ilosci metalu.Nastepnie stosowanie wymienników ciepla ozebrowanycli zewnetrznie, do oziebiania powietrza wymaga dosc duzych róznic temperatur pomiedzy srednia temperatura powietrza oziebianego a temperatura wrzenia czynnika ziebniczego. Wynika to, z faktu, ze temperatura powierzchni zebra, w miare oddalania sie od scianki rury wzrasta powyzej temperatury scianki rury i aby zachowac konieczna dla wymiany ciepla róznice temperatur pomiedzy zebrem, a powietrzem, temperatura wrzenia czynnika w rurze winna byc stosunkowo nizsza, poniewaz przy zadanej wydajnosci ziebnienia, zuzycie energii napedowej, minimum ziebnicze jest tym wieksze im nizsza jest temperatura wrzenia czynnika chlodniczego ziebniczego.Stosowanie wiec parowaczy ozebrowanycli, prowadzi do zwiekszenia zuzycia energii w stosunku do rozwiazan^ w których sa parowacze o gladkich rurach. Poza tym do oziebiaczy z rur o rozwinietym polu powierzchni zewnetrznej /stosowane musza byc materialy o mozliwie duzym przewodnictwie cieplnym, w celu uzyskania racjonalnie wysokiej sprawnosci powierzchni przekazywania ciepla.Nowe rozwiazanie wymienników ciepla oraz sposób ich wykonania wedlug wynalazku, przeznaczone do budowy oziebiaczy i nagrzewnic powietrza mana celu wyeliminowanie powyzszych wad, przez opracowanie konstrukcji wymienników ciepla stromorurkowych z rur o malej srednicy, przeznaczonych do budowy oziebia¬ czy i nagrzewnic powietrza oraz sposób wykonania tych wymienników.W proponowanym rozwiazaniu cienkoscienne gladkie rury o srednicy w przyblizeniu równej srednicy hydraulicznej rury ozebrowanej wewnetrznie, postanowiono wykonac z tej samej objetosci materialu, jaka zuzywa sie'.do wykonywania rur ozebrowanycli zewnetrznie lub wewnetrznie. Konstrukcja wymiennika ciepla jako podstawowego elementu oziebiacza czy nagrzewnicy powietrza, sklada sie z dwóch kolektorów polaczo¬ nych rurkami prostymi, które sa rozstawione w nich w technologicznie dobranej podzialce. Kazdy kolektor wymiennika ciepla ma na przemian jeden koniec zamkniety, a drugi otwarty do laczenia wymienników w baterie. Wymiary gabarytowe takiego wymiennika ciepla sa ulozone w odpowiednim typoszeregu i moga byc wykonane ze stali, miedzi, aluminium lub z tworzywa sztucznego. Czesci skladowe wymienników ciepla laczy sie róznymi tradycyjnymi metodami, w zaleznosci od materialu z jakiego sa wykonane.Wybór rozwiazania konstrukcyjnego i sposób wykonania zalezy od czynnika chlodniczego. Sposób wykonania wymiennika ciepla odbywa sie w ten sposób, ze z tasmy wykonuje sie kolektor w dwóch operacjach na tloczniku przy pomocy prasy, tloczy sie zaiys górny, a na drugim tloczniku przy pomocy prasy krawedziarki, wykonuje sie operacje giecia. Nastepnie ucina sie rurki przykladowo 6X 0,5 na zadana dlugosc, a z kolei z rurki 12 X 0,75 wykonuje sie na prasie laczniki. Denka tloczone sa z tasmy z której wykonuje sie kolektory.W ten sposób przygotowane czesci podlegaja odtluszczeniu, a nastepnie w kolejnosci uklada sie je w przyrzadzie szczekowym. Najpierw uklada sie kolektory, a nastepnie rurki, laczniki, denka oraz równoczesnie folie w miejscach lutowania. Nastepnie miejsca lutowania pokrywa sie topnikiem, zaciska w przyrzadzie, po czym wykonuje sie operacje lutowania w piecu lub palnikami. Po wykonaniu operacji lutowania przeprowadza sie próbe na wytrzymalosc i szczelnosc. Tak przygotowane wymienniki ciepla podlegaja dalszemu procesowi montazu w baterie wraz z pelnym wyposazeniem.Gotowe oziebiacze powietrza podlegaja równiez próbom na wytrzymalosc i szczelnosc. W omawianym przypadku pole powierzchni zewnetrznej rur gladkich jest prawie dokladnie równe polu powierzchni rury, zewnetrznie ozebrowanej, natomiast pole powierzchni wewnetrznej rurek gladkich jest okolo 2,7 razy wieksze niz pole rozwinietej powierzchni wewnetrznej. Do wazniejszych zalet wynikajacych ze stosowania wymienników ciepla z rurek stromorurkowych gladkich, zwlaszcza przy oziebiaczu powietrza, w porównaniu do oziebiaczy z rur o rozwinietej powierzchni zewnetrznej lub wewnetrznej, nalezy zaliczyc: — latwosc uruchomienia wielkoseryjnej produkcji, przy niewielkich nakladach inwestycyjnych, — proces technologiczny oziebiaczy z rurek gladkich jest znacznie prostszy i posiada mniej operacji technologicznych i nie wymaga takich operacji jak: giecia kolanek z rur, wycinania, nakladania i anodowania lamel, roztaczania rur po nalozeniu lamel itp. — zuzycie materialów na wykonanie oziebiacza powietrza z rurek gladkich jest mniejsze o 40% a wiec jest on lzejszy, w porównaniu do materialów zuzytych na wykonanie oziebiacza lamelowego.Koszt wykonania oziebiacza powietrza z rurek gladkich jest znacznie mniejszy, w porównaniu do kosztu na wykonanie oziebiacza typu lamelowego na skutek zastosowania niniejszego asortymentu gatunków materialów w budowie oziebiaczy powietrza z rurek gladkich, stad mniejszy ciezar oziebiacza, uzyskanych oszczednosci na magazynowaniu, transporcie, w poprawie organizacji pracy itp, zmniejszonej o 36% pracochlonnosci, potrzebnej do wykonania oziebiacza z rurek gladkich. Poza tym oziebiacz powietrza z rurek gladkich, posiada mniejsze o 35% gabaryty wymiarowe w porównaniu do oziebiacza powietrza typu lamelowego, przy tej samej wydajnosci cieplnej.75 894 3 Oziebiacz powietrza z rurek gladkich daje mozliwosc uzyskania wyzszych efektów oziebiania przy stosowaniu temperatur odpowiednio wyzszych, niz przy wymiennikach lamelowych, co w rezultacie zmniejsza koszt zainstalowanych sprezarek przy mniejszym zuzyciu energii a tym samym zmniejszone sa koszty eksploata¬ cji.Przedmiot wynalazku przedstawiony jest w przykladzie wykonania na rysunkach, na których fig. 1 przedstawia widok wymiennika ciepla z dwoma kolektorami polaczonymi prostymi rurkami, rozstawionymi w ustalonej podzialce, fig. 2 — wymiennik ciepla w przekroju pionowym A—A, fig. 3 — wymiennik ciepla w przekroju poziomym, fig.4-widok boczny profilowego tlocznika, do tloczenia z tasmy blaszanej zarysu górnego kolektora, fig. 5 - widok profilowego tlocznika z góry, fig. 6 - tlocznik w przekroju poprzecznym A—A do operacji tloczenia zarysu górnego kolektora, fig. 7 - tlocznik w przekroju pionowym A—A do operacji giecia kolektora, fig. 8 -widok boczny tlocznika kolektora, fig. 9 - widok z góry tlocznika do operacji giecia kolektora.Konstrukcja wymiennika ciepla, jako podstawowego elementu oziebiacza lub nagrzewnicy powietrza, sklada sie z dwóch kolektorów 1 polaczonych rurkami prostymi 2, które sa w dobranej podzialce oraz z krócców 3 i denka 4,. Kazdy kolektor wymiennika ciepla ma na przemian jeden koncowy otwór zamkniety, a drugi otwarty do laczenia wymienników w baterie. Wymiennik ciepla jest wykonywany ze stali, miedzi, aluminium lub tworzywa sztucznego.Czesci skladowe wymiennika ciepla laczy sie róznymi metodami w zaleznosci od materialu zjakiego sa wykonane. Wybór rozwiazania konstrukcyjnego i procesu technologicznego zalezy od czynnika chlodniczego oraz od wielkosci i technicznego przygotowania produkcji oraz od wyposazenia warsztatu w maszyny i oprzyrza¬ dowanie.Tlocznik do profilowego tloczenia kolektora 1 fig. 4, 5 i 6, zbudowany jest z dolnego zespolu, który sklada sie z plyty 5 listwy 6 plyty 7 oraz matrycy 8. Te elementy sa ze soba polaczone za pomoca srub 9 i ustalane kolkami 10. Poza tym w plycie 7 sa wprasowane slupy prowadzace 11. Górny zespól tlocznika sklada sie ze stempla pomocniczego zewnetrznego V2 i stempla wewnetrznego 13. Stempel zewnetrzny sklada sie z dwóch czesci, dolnej 12 i górnej 14 które sa ze soba polaczone sruba 16. Miedzy dolna czescia stempla zewnetrznego 12 a górna 13 znajduje sie wkladka gumowa 18, która nadaje miekkosc docisku i pozwala na przesuniecie w czasie docisk stempla zewnetrznego 12 w stosunku do stempla wewnetrznego 14. Stempel zew¬ netrzny 12 i wewnetrzny 13, sa polaczone z plyta 15 która posiada tuleje 21. Plyta 15 jest polaczona z plyta górna 17, w której znajduje sie czop 22. Tasma 20, przeznaczona do tloczenia, jest podawana w odcinkach do oporu na matryce 9 i ustalana do kolków 19 które sa ustalone na sprezynach^aby pod dociskiem stempla mogly byc wcisniete.Tlocznik fig. 7, 8 i 9 ustawiony na prasie krawedziowej sluzy do giecia kolektora 1 na gotowo przy pomocy stempla 28 i sklada sie z plyty dolnej 23 matrycy 24., która z kolei przymocowana jest do plyty dolnej srubami 25. Do matrycy 24 przymocowane sa wkretami 26 cztery plytki 27, które ustalaja polozenie kolektora 1 przed operacja giecia. Górna czesc tlocznika sklada sie ze stempla 28 przymocowanego sruba 30—który z kolei jest zamocowany w uchwycie 29 umocowanym na prasie krawedziarce.Sposób wykonania kolektora 1 do wymiennika ciepla przebiega w ten sposób, ze tasme metalowa podaje sie w odcinkach równych dlugosci kolektora, który wykonuje sie w dwóch operacjach na tloczniku fig. 4, 5 i 6, gdzie nastepuje tloczenie zarysu górnego pod rurki, wtedy tasma ulozona jest na matrycy, gdzie zostaje docisniety stemplem zewnetrznym który w pierwszej fazie przytrzymuje tasme do czasu, kiedy zblizy sie do tasmy stempel wewnetrzny i wtedy nastepuje wlasciwy proces tloczenia.Tak wykonany ksztalt geometryczny kolektora podaje sie na tlocznik fig. 7, 8 i 9, gdzie nastepuje drugi etap tloczenia — giecia kolektora na gotowo. PL PL