RU2038563C1

RU2038563C1 - Method of manufacture of plate-type tubular heat exchanger

Info

Publication number: RU2038563C1
Authority: RU
Inventors: В.Ф. Очин; В.Л. Байда; Е.М. Злотник; В.М. Овчаренко; В.П. Панов
Original assignee: Филиал Государственного научно-производственного предприятия "Прибор"
Priority date: 1992-09-10
Filing date: 1992-09-10
Publication date: 1995-06-27

Abstract

FIELD: heat exchange device. SUBSTANCE: layer of brass is applied to steel plate. Thickness of brass layer is equal to 2 to 6% of plate thickness. Then projections are made in plate in form of truncated cones by multi-pass stamping. Holes are punched at top of projection after which plates are stacked and soldered. EFFECT: enhanced reliability. 6 dwg

Description

Изобретение касается теплообмена, а именно изготовления конструктивных элементов общего назначения для теплообменных устройств. The invention relates to heat transfer, namely the manufacture of structural elements for general use for heat exchange devices.

Известен способ изготовления теплообменника, который содержит следующие операции: на листовую гладкую пластину путем гибки в специальном приспособлении наносят гофры, затем вершины гофр с одной стороны округляют максимально возможным радиусом, а в вершинах гофр с другой стороны пробивают отверстия и проводят отбортовку с одновременным распрямлением участков пластины между выступами, образованными гофрированием и отбортовкой, в результате получают выступы конической формы на плоской пластине, готовые пластины собирают в пакет так, что выступы одной пластины входят в отверстия другой, образуя трубные полости, после сборки на пакет наносят припой путем погружения стального теплообменника в ванну с пастой, содержащей мелкого помола порошок с углекислой медью, разведенный водой, пакет, покрытый пастой, помещают в конвейерную проходную печь, при 1100-1150^оС углекислая медь разлагается до окислов меди, а они восстанавливаются до чистой меди, которая, будучи расплавленной, заполняет зазоры между выступами, пакет получается монолитным, а теплообменник покрывается слоем меди толщиной 10-15 мкм, служащим подложкой для нанесения декоративного антикоррозионного покрытия химического никелирования. Известным способом изготавливают теплообменники из тонколистовой стали (толщина листа 0,3 мм), используемые в качестве автотранспортных радиаторов, водомаслоохладителей, теплообменников холодильных машин, у пластин которых высота выступов, имеющих овальную форму с меньшим диаметром 4 мм, составляет 7-8 мм.A known method of manufacturing a heat exchanger, which contains the following operations: on the sheet smooth plate by bending in a special device, put corrugations, then the tops of the corrugations are rounded on the one hand with the maximum possible radius, and holes are made at the tops of the corrugations on the other side and flanging is performed while straightening the plate sections between the protrusions formed by corrugation and flanging, as a result, protrusions of a conical shape on a flat plate are obtained, the finished plates are collected in a bag so that the protrusions of one plate enter the holes of the other, forming tube cavities, after assembly, solder is applied to the bag by immersing the steel heat exchanger in a paste bath containing finely ground powder with carbon dioxide, diluted with water, the bag coated with the paste is placed in a conveyor feed oven, at 1100-1150 ^C. copper carbonate is decomposed to the oxides of copper, and they are reduced to pure copper which, when melted, fills the gaps between the projections, obtained monolithic package and the heat exchanger is covered with a layer of copper m lschinoy 10-15 microns, serving a substrate for the application of decorative coatings anticorrosive chemical nickel plating. In a known manner, heat exchangers are made of sheet steel (sheet thickness 0.3 mm), used as motor radiators, oil and water coolers, heat exchangers for refrigerators, the plates of which have a height of protrusions having an oval shape with a smaller diameter of 4 mm, is 7-8 mm.

Однако не представляется возможным изготовить пластины с круглыми выступами диаметром 21,9 мм, высотой 17 мм из тонколистовой стали, которые используют для радиаторов водяного отопления. Выступы требуемой высоты изготавливают из стальных пластин толщиной 2 мм, выполняя их многопереходной вытяжной с утонением стенок. Известно, что сталь в этом случае подвергается поверхностному упрочнению, поэтому между переходами проводят отжиг и нанесение смазки или же для изготовления пластин с выступами используют биметалл материал, состоящий из слоев разнородных металлов. В нашем случае на стальную пластину с двух сторон наносят слои латуни, улучшающей штампуемость и являющейся твердой смазкой. Нанесение латуни на сталь осуществляется в массовом производстве, на металлургических предприятиях, состояние поставки по ТУ 3-889-76. Использование биметалла позволяет проводить листовую многопереходную штамповку без промежуточных операций отжига и нанесения смазки из более тонкой, чем стальная, пластины. Этот же поверхностный слой латуни служит припоем для пайки пластин в пакете. However, it is not possible to produce plates with round protrusions with a diameter of 21.9 mm and a height of 17 mm from sheet steel, which are used for water heating radiators. The protrusions of the required height are made of steel plates with a thickness of 2 mm, performing their multi-junction exhaust with thinning of the walls. It is known that steel in this case undergoes surface hardening, so annealing and lubrication are carried out between the transitions, or bimetal material consisting of layers of dissimilar metals is used to make plates with protrusions. In our case, layers of brass are applied to the steel plate from two sides, which improves stampability and is a solid lubricant. The application of brass on steel is carried out in mass production at metallurgical enterprises, the delivery status is according to TU 3-889-76. The use of bimetal allows for multi-junction sheet stamping without intermediate annealing and lubrication of a thinner than steel plate. The same surface layer of brass serves as solder for soldering the plates in the bag.

Недостатком известного способа является разброс толщины нанесенного слоя латуни, что приводит к высокому проценту брака при штамповке пластин и сборке теплообменника. The disadvantage of this method is the spread in the thickness of the deposited layer of brass, which leads to a high percentage of rejects during stamping of plates and the assembly of the heat exchanger.

Целью изобретения является повышение качества теплообменника за счет оптимизации толщины наносимого на сталь слоя латуни. The aim of the invention is to improve the quality of the heat exchanger by optimizing the thickness of the brass layer applied to the steel.

Поставленная цель достигается тем, что в способе изготовления пластинчато-трубного теплообменника путем формирования в пластине, на поверхность которой наносят слой смазки, преимущественно латуни, выступов в виде усеченного конуса многопереходной штамповкой и пробивки отверстий в вершинах выступов с последующей отбортовкой, сборки пластин и пайки, слой смазки наносят толщиной 2-6% толщины пластины, а непосредственно после штамповки проводят последовательно сборку пакета и пайку. This goal is achieved by the fact that in the method of manufacturing a plate-tube heat exchanger by forming in a plate, on the surface of which a layer of lubricant, mainly brass, is applied, protrusions in the form of a truncated cone by multi-stamping and punching holes in the vertices of the protrusions with subsequent flanging, plate assembly and soldering, a lubricant layer is applied with a thickness of 2-6% of the plate thickness, and immediately after stamping, the package is assembled and soldered sequentially.

В приведенном примере реализации предложенного способа толщина слоя латуни с каждой стороны стальной пластины марки 08КП составляет 7-20 мкм. In the above example of the implementation of the proposed method, the thickness of the brass layer on each side of the steel plate of 08KP grade is 7-20 microns.

При толщине слоя латуни меньше 7 мкм возможны задиры на инструменте при штамповке и неисправимый брак пластин в виде смятий, складок и т.п. Толщина выше 20 мкм (суммарно при пайке толщина слоя на сопрягаемых выступах более 40 мкм) может служить причиной перекосов пластин при пайке из-за относительной свободы в расплаве припоя, т.е. образуется зазор, в котором возможны смещения пластин от вертикали, которые фиксировались при сборке заклиниванием конических выступов. Смещение пластин до их контакта и спайки ухудшают товарный вид и теплосъем из-за препятствий для прохождения конвективных потоков. Помимо повышения качества теплообменников оптимизация толщины слоя твердой смазки позволяет исключить из технологии операцию нанесения припоя, благодаря чему снизить затраты, повышается технологичность процесса и автоматизация производства теплообменников без разрыва автоматического потока. Герметизация образующихся трубных полостей сравнительно с прототипом, более надежна, так как припой, наносимый до сборки в пакет, находится непосредственно в местах соединения, а не затекает в щели извне. Предложенный порядок операций обеспечивает гарантированное качество соединения. When the thickness of the brass layer is less than 7 microns, scoring on the tool during stamping and irreparable scrap of plates in the form of wrinkles, folds, etc. are possible. The thickness is higher than 20 μm (in total, when soldering, the layer thickness on the mating protrusions is more than 40 μm) can cause distortions of the plates during soldering due to relative freedom in the solder melt, i.e. a gap is formed in which displacements of the plates from the vertical are possible, which were fixed during assembly by jamming the conical protrusions. The displacement of the plates to their contact and adhesions worsen the presentation and heat removal due to obstacles to the passage of convective flows. In addition to improving the quality of heat exchangers, optimizing the thickness of the solid lubricant layer eliminates the application of solder from the technology, thereby reducing costs, increasing the processability and automating the production of heat exchangers without interrupting the automatic flow. The sealing of the resulting tube cavities is more reliable than the prototype, since the solder applied before assembly into the bag is located directly at the junction points, and does not flow from the outside. The proposed order of operations provides guaranteed connection quality.

Сопоставительный анализ изобретения с известными из патентной и научно-технической литературы аналогами показал, что изобретение является новым и обладает изобретательским уровнем. A comparative analysis of the invention with analogues known from the patent and scientific literature showed that the invention is new and has an inventive step.

Изобретение является промышленно применимым в условиях действующего производства по разработанной технологии изготовления теплообменников, которые используются для охлаждения масла в дизелях и компрессорах, в турбинах и гидропередачах мощных станков, могут работать в холодильных фреоновых машинах, в отопительных системах бытовых и промышленных помещений. The invention is industrially applicable in the current production according to the developed technology for the manufacture of heat exchangers that are used to cool oil in diesel engines and compressors, in turbines and hydraulic transmissions of powerful machines, can work in refrigeration freon machines, in heating systems of domestic and industrial premises.

На фиг. 1 изображен полуфабрикат после пробивки отверстия, вид сверху; на фиг. 2 разрез А-А на фиг. 1; на фиг. 3 полуфабрикат после отбортовки, вид сверху; на фиг. 4 разрез Б-Б на фиг. 3; на фиг. 5 вид по стрелке В на фиг. 3; на фиг. 6 пакет в сборе, разрез. In FIG. 1 shows a semi-finished product after punching a hole, top view; in FIG. 2, section AA in FIG. 1; in FIG. 3 prefabricated after flanging, top view; in FIG. 4 a section BB in FIG. 3; in FIG. 5 is a view along arrow B in FIG. 3; in FIG. 6 bag assembly, cut.

Изготовление пластин для теплообменников КБМ-0,35П, КБМ-0,52П, которые различаются количеством пластин, проводят на многопозиционном прессе-автомате А6126В с темпом штамповки 40 штук в минуту. Лента биметаллическая 0,35 х 105 ТУ 3-889-86 в виде рулона устанавливается на правильно-разматывающее устройство и валками подается в зону штамповки. На первой позиции отрезается пластина 105 х 149 мм, которая транспортируется грейферными захватами. На 2-7 позициях проводятся последовательные местные вытяжки для образования выступов 1. Полуфабрикат последней вытяжки имеет два цилиндрических выступа диаметром 22,8 мм, высотой 16 мм. На следующей позиции пробивают отверстия 2 в вершинах 3 выступов 1 диаметром 16,3 мм (см. фиг. 1, 2), после чего проводят отбортовку вершин 3 выступов 1, одновременно придавая выступу 1 коническую форму с цилиндрическим пояском 4 шириной 4 мм и осуществляя рельефную формовку плоскости 5 пластины. В результате получают выступы 1 высотой 17 мм с диаметром цилиндрического пояска 21,9 мм (см. фиг. 3). Ребра 6 жесткости, полученные рельефной формовкой, взаимно перпендикулярны и имеют высоту 1 мм. Высота ребер не препятствует автоматической сборке пакетов. На последней позиции пластина обрезается по контуру и далее транспортируется на автомат сборки АСППК-1 пластин в пакет (см. фиг. 6) по 50 или 78 штук с темпом сборки 40 штук в минуту. Собранные пакеты направляются транспортером в проходную печь типа СКЗ на пайку при 1100^оС. Затем пакеты подвергаются контролю на герметичность под давлением 0,5 МПа (5 кГс/см²) в течение 12 с и на прочность под давлением 1,5 МПа (15 кГс/см²) в течение 24 с на стенде СКГ-1 и направляются на химическое никелирование и упаковку.The manufacture of plates for heat exchangers KBM-0.35P, KBM-0.52P, which differ in the number of plates, is carried out on a multi-position automatic press A6126V with a stamping rate of 40 pieces per minute. Bimetallic tape 0.35 x 105 TU 3-889-86 in the form of a roll is installed on a correctly unwinding device and is fed into the stamping zone by rolls. At the first position, a 105 x 149 mm plate is cut, which is transported by clamshell grabs. At 2-7 positions, successive local hoods are carried out to form the protrusions 1. The semi-finished product of the last hood has two cylindrical protrusions with a diameter of 22.8 mm and a height of 16 mm. At the next position, holes 2 are punched in the tops of 3 protrusions 1 with a diameter of 16.3 mm (see Fig. 1, 2), after which the peaks of 3 peaks of the protrusions 1 are flanged, while at the same time giving the protrusion 1 a conical shape with a cylindrical girdle 4 4 mm wide and making embossed molding of the plane 5 of the plate. As a result, protrusions 1 with a height of 17 mm and a diameter of a cylindrical girdle of 21.9 mm are obtained (see Fig. 3). The stiffening ribs 6 obtained by the relief molding are mutually perpendicular and have a height of 1 mm. The height of the ribs does not prevent the automatic assembly of packages. At the last position, the plate is cut along the contour and then transported to the automatic assembly machine ASPPK-1 of plates in a bag (see Fig. 6) of 50 or 78 pieces with an assembly rate of 40 pieces per minute. Assembled packets are routed in the checkpoint conveyor furnace type for soldering VHC at 1100 ^C. Then the packets are monitored for leaks at a pressure of 0.5 MPa (5 kgf / cm ²⁾ for 12 seconds and the strength at a pressure of 1.5 MPa (15 kgf / cm ² ) within 24 s at the stand of SKG-1 and sent to chemical nickel plating and packaging.

Предложенное изобретение позволяет повысить качество теплообменников, повысить технологичность их изготовления за счет исключения ряда операций по нанесению смазки и отжигу, автоматизировать производство. Использование плакированной латунью стали в народном хозяйстве, значительное количество которой высвободилось в связи с конверсией, позволяет сохранить производство с высоким техническим уровнем и квалифицированных специалистов. The proposed invention allows to improve the quality of heat exchangers, to improve the manufacturability of their manufacture by eliminating a number of operations for applying lubricant and annealing, to automate production. The use of plated brass steel in the national economy, a significant amount of which was released in connection with the conversion, allows us to maintain production with a high technical level and qualified specialists.

Claims

METHOD FOR PRODUCING A LAMINATE-TUBE HEAT EXCHANGER by forming in a plate on the surface of which a lubricant layer, mainly brass, protrusions in the form of a truncated cone by multi-stamping and punching holes in the tips of the protrusions with subsequent flanging, assembling the plates and soldering, characterized in that the lubricant layer is applied 2 to 6% thickness of the plate thickness, and immediately after stamping, the package is assembled and soldered sequentially.