SU648309A1 - Способ изготовлени трубчатого теплообменника - Google Patents

Description

Изобретение относитс  к обработке металлов давлением, а именно к способам соединени  частей издели  пластическим деформированием .

Известны способы изготовлени  трубчатых теплообменников, включающие размещение концов теплообменных трубок в отверсти х трубной решетки с последующим креплением трубок за счет деформировани  концов трубок путем их развальцовки или замечет приварки и пайки концов трубок в отверсти х решетки 1. Недостатком известных способов  вл етс  то, что осуществл етс  крепление индивидуально каждой трубки в отверстие. Обычно такие операции, как развальцовка и приварка каждой трубки требуют наличи  сложного вспомогательного оборудовани  - развальцовочных мащин и сварочных приспособлений .. Крепление должно быть плотным и герметичным, что требует индивидуального контрол  за качеством каждого креплени . Так как количество трубок в мощных теплообменниках может достигать несколько тыс ч щтук, то изготовление таких теплообМенников , требующее индивидуального креплени  трубок в трубную решетку,  вл етс  сложной технической задачей

Известен также способ изготовлени  трубчатого теплообменника, включающий крепление теплообменных трубок в отверсти х трубной решетки посредством гофрировани  конца каждойтрубки в продольном направлении , установку ее гофрированным концом в отверстие трубной решетки и деформацию этого конца до образовани  им цилиндрической формы без заметного изменени  толщины стенки 2

Недостатком известного способа  вл етс  необходимость креплени  каждой трубки индивидуально. По известному способу требуетс  конец каждой трубки .гофрировать. Однако, если примен ютс  трубки малого диаметра, например диаметром 0,5-1,5 мм или толстостенные трубки из прочных, труднодеформируемых сплавов, то выполнить гофр на Донцах таких трубок сложно и трудоемко . Последующа  операци , св занна  с деформированием гофрированных концов большого числа трубок, также  вл етс  чрезвычайно трудоемкой, нетехнологичной и требует больших затрат времени. Целью изобретени   вл етс  упрощение технологии изготовлени  теплообменника и повышение качества креплени  труб. Указанна  цель достигаетс  тем, что в известном способе изготовлени  трубчатого теплообменника, включающем изготовление трубной решетки с отверсти ми дл  теплообменных трубок, расположенных р дами по концентрическим поверхност м, размещение трубок концами в отверсти х и их крепление посредством деформировани  концов, трубную решетку изготавливают путем выполнени  в предварительно полученных обоймах на внутренней поверхности каждой папаллельно оси угулблений в количестве, соответствующем числу трубок в данном р ду , установки в каждую обойму изготовленной гофрированной обечайки, располага  вершины гофров между углублени ми в обойме, а деформирование производ т после установки трубок в отверсти , образованные углублени ми обоймы и гофрами обечайки, путем раздачи обечайки в радиальном направлении , после чего обоймы размещают концентрично одну относительно другой, а в зазорах устанавливают дополнительные обечайки. Кроме того, концы трубок перед сборкой могут быть деформированы до треугольной формы, при этом углублени  в обойме выполн .ют также треугольной формы, а деформирование гофрированной обечайки совместно с концами труб ведут в услови х, обеспечивающих их диффузионную Сварку с обоймами . На фиг. 1 изображен теплообменник, изготовленный по предлагаемому способу, разрез; на фиг. 2 - сечение А-А на фиг. 1 по трубной решетке; на фиг. 3 - гофрированные обечайки; на фиг. 4 - часть обоймы с размешенными в углублени х обоймы концами круглых трубок, подкрепленных гофрированной обечайкой; на фиг. 5 - часть обоймы с закрепленными в ней трубками после деформировани  гофрированной обечайки до ее полного и плотного прилегани  по внутренней поверхности обоймы; на фиг. 6 - трубка с расклиненными концами; на фиг. 7 - часть обоймы,имеющей треугольные углублени , в которые вставлены клинообразные концы трубок, подкрепленные гофрированной обечайкой; на фиг. 8 - часть обоймы с клинообразными концами трубок, приваренными после деформировани  гофрированной обечайки; на фиг. 9 - кругла  трубка с цилиндрической внутренней вставкой , предотвращающей полное см тие конца трубки при ее деформации за счет деформировани  гофрированной обечайки; на фиг. 10 - расклиненный конец трубки с треугольной вставкой; на фиг. 11 - конец трубки с обмазкой, вставленный в углубление обоймы; на фиг. 12 - конец трубки, вставленный в углубление обоймы, причем внутренн   поверхность обоймы и наружна  поверхность гофрированной обечайки имеют слой обмазки (герметика); на фиг. 13- крепление с применением герметика. Теплообменник содержит трубки 1, вставленные в обоймы 2 и закрепленные в обоймах деформированными обечайками 3. Обоймы с закрепленными в них трубками размещены внутри корпуса 4. В кольцевых зазорах между обоймами закреплены, например при-варены или припа ны, обечайки 5, которые соедин ют обоймы в трубные решетки. Трубные решетки имеют компенсаторы тепловых расширений - сильфоны 6, которые одним концом соединены с трубной решеткой , а другим - с корпусом 4. Гор чий теплоноситель входит в трубки в направлении по стрелке 7 и выходит в направлении по стрелке 8. Холодный теплоноситель входит в межтрубное пространство в направлении по стрелке 9 и выходит в направлении по стрелке 10. Трубна  решетка (см. фиг. 2) представл ет собой несколько концентрических обойм 2, в которых по окружност м (или ПО многоугольной схеме) закреплены трубки 1 с помощью Деформированных до окружностей (ИЛИ до многоугольников) предварительно гофрированных обечаек 3. Проход теплоносител  в межтрубное пространство теплообменника осуществл етс  через концентрические обечайки 5, которые закреплены в зазорах между обоймами и выход т и, полость дл  подачи и полость дл  выхода названного теплоносител . Согласно предлагаемому способу, гофрированные обечайки , в зависимости от схемы расположени  трубок в решетках, (по концентрическим окружност м или по многоугольникам) могут быть соответственно .цилиндрическими 11 или многоугольными 12 (см. фиг. 3). Способ осуществл ют следующим образом . Дл  креплени  трубок изготавливают кольцевую обойму 2 (см. фи-г. 4) и на ее внутренней поверхности выполн ют углублени , например, полукруглой 13 или любой нужной формы - треугольной, овальной, многоугольной, в зависимости от формы сечени  концов трубок. Количество углублений должно равн тьс  числу трубок. Затем внутрь обоймы вставл ют гофрированную в продольном направлении обечайку. При этом вершины гофров располагают в промржутках между углублени ми так, что образуютс  отверсти , образованные углублени ми и впадинами гофров. Затем в эти отверсти  вставл ют концы трубок и осуществл ют деформирование гофрированной обечайки в радиальном направлении в направлении по стрелке 14 (см. фиг. 4) до обеспечени  плотного прилегани  обечайки к внутренней поверхности обоймы. В процессе деформировани  обечайки концы трубок,размещенные в

углублени х, подвергаютс  частично деформации и занимают всю внутреннюю поверхность в углублени х. После завершени  процесса деформировани  концы трубок оказываютс  плотно зажатым.и в углублени х и 5 обойма имеет вид, изображенный на фиг. 5 (или фиг. 8). Дл  осуществлени  процесса сваривани  концов трубок в углублени х обоймы концы трубок расклинивают (поз. 15 на фиг. 6), а углублени  выполн ют треугольной формы (поз. 16 на фиг. 7). Затем описанным образом вставл ют ко1.нцы трубок в отверсти  между гофрированной обечайкой и обоймой. Дл  осуществлени  сварки собранную таким образом обойму помещают в нагревательное устройство, например в, ва- 15 куумную печь, нагревают до температуры, обеспечивающей диффузию материала трубок в материал обоймы и осуществл ют деформирование гофрированной обечайки. В процессе деформировани  клинообразные концы трубок перемещаютс  внутрь углубле- ° НИИ и вследствие трени  между поверхност ми клинообразных концов трубок и углублений , осуществл етс  диффузионна  сварка по трущимс  поверхност м. Конечный вид обоймы с вваренными в нее трубками изоб- 25 ражен на фиг.-8.

Дл  предотвращени  полного см ти  концов трубок и дл  обеспечени  нужной степени деформации концов, чтобы полностью заполнить все зазоры по поверхност м углублений , в процессе креплени  в концы могут быть вставлены твердые вставки, предотвращающие излищнее см тие концов трубок , например цилиндрические (поз. 17 на фиг. 9) или треугольные (поз. 18 на фиг. 10) вставки. Дл  обеспечени  высокой степени 35 герметичности креплени , на конць трубок могут быть нанесены различные покрыти  - обмазки, припои, смолы, герметики (поз. 19 на фиг. 11), обеспечийающие герметизацию креплени  в процессе деформировани  обечайки . Герметизирующее вещество может 0 быть также нанесено на внутреннюю поверхность обоймы и снаружи гофрированной обечайки (поз. 20 на фиг. 12). В процессе деформировани  обечайки, особенно в услови х нагрева, промежуточные вещества обеспечивают плотное соединение и герметизацию между трубками, обечайкой и обоймой. В зависимости от материалов трубок, обечаек и обойм могут быть выбраны самые различные промежуточные вещества. Например, если требуетс , закрепить трубки из алюм.й- 50 ниевых сплавов в алюминиевых обоймах, то в качестве промежуточного сло  можно примен ть фольгу из чистого алюмини  и осуществить диффузионную сварку при 350-- 400°С и вакууме 10 мм рт. ст. Если требуетс  закрепить какие-либо трубки из пластмасс в пластмассовых обоймах, то в качестве промежуточного вещества могут быть применены различные смолы и клеи. На фиг. 13

показан окончательный вид закрепленной трубки в обойме с применением промежуточного герметизирующего вещества.

Деформирование гофрированной обечайки может б.ыть осуществлено различным образом . Например, при нормальной темпера- , туре внутрь обечайки помещают замкнутую резиновую оболочку и создают в ней внутреннее давление жидкости или газа. Резинова  оболочка раздуваетс , давит изнутри на боковые стенки гофрированной обечайки и деформирует ее.

Деформирование также может быть осуществлено посредством взрыва изнутри гофрированной обечайки какого-либо взрывчатого вещества.

Дл  осуществлени  диффузионной сварки в вакууме деформирование гофрированной обечайки может быть осуществлено за счет механического устройства; содержащего раздвижные в радиальном направлении полуцилиндры.

-Данный способ изготовлени  трубчатого теплообменника обеспечивает по сравнению с известным способом следующие преимущества: упрощение технологии изготовлени  теплообменника за счет того, что трубки одного р да сразу, все вместе креп тс  в обойму рещетки; упрощение процесса сборки теп-, лообменника, так как крепление трубок в каждую обойму может быть осуществлено независимо и отдельно друг от друга, а зате .м обоймы с трубками вставл ютс  одна в другую и образуют теплообменную зону, которую размещают внутри корпуса; повыщение качества креплени  трубок за счет обеспечени  возможности диффузионной сварки трубок в .обойме; обеспечение герметичности и плотности креплени  трубок, выполненных из разнородных материалов,, за счет возможности применени  припоев, герметиков, клеев и т. п.

Claims (2)

1. Способ изготовлени  трубчатого теплообменника , включающий операции изготовлени  трубной рещетки с отверсти ми дл  теплообменных трубок, расположенных р дами по концентрическим поверхност м, размещение трубок концами в отверсти х и их крепление посредством деформировани  концов , отличаюш,ийс  тем, что, с целью упрощени  технологии изготовлени  теплообменника и повыщени  качества креплени  труб, трубную рещетку изготавливают путем выполнени  в предварительно полученных обоймах на внутренней поверхности каждой параллельно оси углублений в количестве, соответствующем числу трубок в данном р ду, установки в каждую обойму предварительно изготовленно.й.гофрированной обечайки, располага  верщины гофров между углублени ми в обойме, деформирование производ т после установки трубок в отверсти , образованные углублени ми обоймы и гофрами обечайки, путем раздачи обечайки в радиальном направлении, после чего обоймы размещают концентрично одну относительно другой, а в зазорах устанавливают дополнительные обечайки.

2. Способ по п. 1, отличающийс  тем, что концы трубок перед сборкой деформируют до треугольной формы, при этом углублени  в обойме выполн ют также треугольной формы, а деформирование гофрированной обечайки совместно с концами труб ведут в услови х, обеспечивающих их диффузионную сварку с обоймами.

Источники информации, прин тые в.о внимание при экспертизе

1.Лебедев П. Д. Теплообменные, сущильные и холодильные установки, М., «Энерги , 1972, с. 244.

2.Патент Франции № 2238543, кл. В 211 D 39/06, 1975.

фигА

Фи&.Ю

1IS

Фиг.П