SU1759592A1 - Способ изготовлени трубчатого теплообменника - Google Patents

Abstract

Использование: при изготовлении панелей с закрепленными в ее отверсти х трубами , например теплообменников. Сущность изобретени : размещают в пазах панели трубы с превышением части их поверхности над поверхностью панели. Устанавливают на панепь по касательной к пазу вдоль его кромки технологический элемент в виде пластины. Приваривают пластины, располага  лазерный источник нагрева со стороны паза. Изгибают пластины по контуру трубы и приваривают к панели другой ее конец . 4 ил.

Description

Изобретение относитс  к сварке и касаетс  изготовлени  конструкций в виде панелей с закрепленными в ее отверсти х трубами, в частности, изготовлению теплообменников .

Известен способ изготовлени  теплообменника , а именно испарител  полуавтоматического оттаивани  холодильника ЗИЛ (Андри хин В.М. Процессы лазерной сварки и термообработки. Наука. 1988, с.121-122), включающий размещение в пазах панели труб с выступанием части их поверхности над поверхностью панели и соединение их лазерной сваркой с расположением шва вдоль кромки паза и образующей наружной поверхности трубы.

Известен способ изготовлени  трубчатого теплообменника (a.c.Nfe 740353, МКлЗ В 23 Р 15/26), включающий изготовление трубной решетки путем выполнени  в предварительно полученных обоймах на внутренней поверхности каждой параллельно оси углублений в количестве, соответствующем числу трубок в данном р ду, установку

в каждую обойму предварительно гофрированной обечайки путем нагрева, располага  вершины гофров между углублени ми в обойме, установку трубок в отверсти , образованные углублени ми обоймы и гофрами обечайки, закрепление их деформированием путем раздачи обечайки в радиальном направлении, после чего обоймы размещают концентрично одну относительно другой, а в зазорах устанавливают дополнительно обечайки.

Недостатком способа  вл етс  низка  надежность теплообменника в св зи с наличием концентраторов напр жени  в зоне соединени  обоймы с гофрированной обечайкой .

Цель изобретени  - повышение надежности конструкции теплообменников путем использовани  лазерной сварки.

Дл  этого в способе изготовлени  трубчатого теплообменника, включающем размещение в пазах панели труб с превышением части их над поверхностью панели и закрепление труб на панели посредством

СП

С

XI

ел ю ел чэ

Ю

технологического элемента, согласно изобретени , технологический элемент выполн ют в виде отдельных пластин, каждую пластину устанавливают на панель по касательной к пазу вдоль его кромки и прива- ривают к панели, лазерной сваркой, располага  источник нагрева со стороны паза , а после размещени  в пазу трубы пластину гнут по контуру трубы и производ т приварку к панели другого ее конца.

В предлагаемом способе за счет применени  пластины, производ  лазерную сварку с полным проплавлением сечени  стыка, ответствует термическое воздействие на размещаемую в пазе трубу при вынесении сварного шва на пластину, что повышает надежность теплообменника, т.к. на трубе нет концентраторов напр жений. На фиг. 1 показана панель 1 с пазами А и установленной на ее поверхности по касательной к пазу А вдоль его кромки Б пластиной 2, соединенной с панелью сварным швом 3; на фиг. 2 размещенна  в пазе А панели 1 труба 4, пластина 2, соединенна  с панелью сварными швами 3 и 5; на фиг. 3 - труба, закрепленна  в первом пазе, и второй паз с приваренной пластиной б дл  креплени  второй трубы во втором пазе; на фиг. 4 - геометрические характеристики конструкции теплообменника.

Способ осуществл ют следующим образом .

На панель 1 у кромки паза А устанавливают пластину 2 длиной, равной длине паза , и шириной, равной величине, определ емой из услови 

b dfi-arccosll fi/djl

L 

где d - наружный диаметр трубы, мм;

h - заглубление трубы в пазе панели, мм.

Зависимость, по которой определ ют ширину пластины, выведена из геометриче- Ских характеристик (фиг.4)

Следовательно

довательно

b dh-2arccos -2J

L-J

 с(

1

arccosQ -2h/d)l J

При отклонении ширины пластины от рассчитанной величины может произойти

когда b bp - зазор между трубой и пластиной , когда b bp - зазор между пластиной и панелью.

Пластину 2 приваривают лазерной сваркой , осуществл   ее со стороны паза А,

вдоль всей поверхности стыка и получают сварной шов 3. В паз укладывают трубу 4. Гнут пластину 2, обжима  ее по поверхности трубы 4. Другой конец пластины 2 образует с кромкой паза А панели 1 стык, который

сваривают лазерной сваркой и получают сварной шов 5. После чего последовательно аналогичным образом провод т закрепление остальных труб.

В результате получают теплообменник,

надежность которого выше по сравнению с теплообменниками, изготовленными известными способами.

В качестве примера конкретного применени  можно привести изготовление модели теплообменника дл  ИТЭР. Панель из стали 08Х18Н10Т толщиной 20мм, трубы из стали 12Х18Н12Т наружным диаметром 16 мм толщиной 1.5 мм. Заглубление труб в панели до их половины. Толщина пластин

2,5 мм, длина равна длине панели, ширину выбираем из услови :

b df1-grccos(1-2h/d) Lж1

7Г- 16

1

arccos()

ж

- -п 16 25.1 мм .

b xd 1 a 2 

где d - наружный диаметр трубы, мм;

а - угол между поверхност ми панели, на которые упираетс  труба, и центром трубы , рад.

(4/2 - h

а 2 arccos

(4/2 - h ( d/2 I dj

2arccosv где h - заглубление трубы в пазе панели, мм.

Устанавливаем пластину на поверхность панели вдоль кромки паза.

Сварку проводили на лазерной технологической установке Ижора - М с мощностью луча до 20 кВт. Скорость сварки до 50 м/ч. Сборка модели теплообменника, гибка пластин и сварка проводились в специальном сборочном сварочном приспособлении .

Повышение надежности теплообменника обеспечиваетс  за счет применени  лазерной сварки, характеризующейс  высоким качеством и однородностью химического

состава сварных соединений и механическими свойствами сварных соединений на уровне основного металла. При этом благодар  применению данного технического решени  устран етс  концентратор напр жени , который приводит к хрупкому разрушению при эксплуатации.

Claims (1)

1. Формула изобретени  Способ изготовлени  трубчатого теплообменника , включающий размещение в пазах панели труб с превышением части их над поверхностью панели и закрепление

   0

   труб на панели посредством технологического элемента, отличающийс  тем. что, с целью повышени  надежности конструкции путем использовани  лазерной сварки, технологический элемент выполн ют в виде отдельных пластин, каждую из пластин устанавливают на панель по касательной к пазу вдоль его кромки и приваривают к панели, располага  источник нагрева со стороны паза, а после размещени  в пазу трубы пластину гнут по контуру трубы и производ т приварку к панели другого ее конца .