Способ изготовления стальной трубчатки теплообменника

 

Сущность изобретения; способ изготовления теплообменника, заключается в том. что в заготовках трубных досок 8, толщиной 2 - 6 мм. сложенных вместе, одновременно прошиваются отверстия по диаметру трубки кольцевым лучом лазера, при напряжении накачки 800 - 1000 В. а приварку труб к трубным доскам ведут тем же кольцевым лучом и с тем же напряжением накачки при изменении ширины пуча при этом перед сваркой осуществляют предварительную вальцовку труб. 1 ид

(19) Ку (11) (5Ц 5 В 23 Р 15 26

Комитет Российской Федерации по патентам и товарным знакам

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К ПАТЕНТУ (=,JI .,-1-т- „у (21) 5043664/27 (Щ 0804.92 (1б) 16.10,93 Ьоа Na 37-38 (76} Mme Михаил Михайлович (5I) СПОС06 ИЗГОТОВЛЕНИЯ СТАЛЬНОЙ

ТРУ6ЧИКИ ШЗЛО06МЕННИКА (57) Сушрюсть изобретеввт. способ изготовления

В ках трубных досок 8, топ(диной 2 — 6 мм. сложенных вместе, одновременно твюшиваются отверстия по диаметру трубют кольцевым лучом лазера, при напряжении накач(и 800 — 1000 В, а приварку труб к трубным доскам ведут тем же кольцевым лучом и с тем же натяжением накачки при изменении ширины пуча при этом перед сваркой осуществляют предварительную вапьцовку труб. 1 ип.

ЬЭ

Ю

CO

Ю

1О

ЬЭ

2000912

Изобретение относится к области теплообменной техники, а более конкретно, к технологии изготовления теплообменников.

Известны установки для закрепления труб в трубной доске теплообменника путем приваривания труб к внутренней поверхности отверстий в трубной доске теплообменника пучком электронов. перемещаемым в процессе приваривания относительной трубной доски теплообменника по периферии отверстия, и способы их работы. Установки такого типа включают в себя источник электронов, устройство для относительного перемещения пучка электронов и трубной доски теплообменника с трубами, устройся во для вакуумирования рабочего обьема установки, устройство для экранирования пучка электронов при перемещении его от места приваривания одной трубы к месту приваривания другой трубы.

Недостатком установок описанного типа и способов их работы является громоздкость и эксплуатационные трудности, связанные с вакуумировэнием рабочего объема установки, необходимость использования сложных устройств для вакуумирования рабочего обьема установки H обеспечения постоянства скорости перемещения пучка электронов относительно трубной доски теплообменника с трубами; необходимость экранирования пучка электронов при его перемещении oT места приваривания одной трубы к месту приваривания другой трубы; невозможность устранения неоднородности сварного шва, обусловленные временной нестабильностью пучка электронов при его перемещении по периферии отверстия в процессе приваривания трубы к трубной доске теплообменника.

Известен способ крепления теплообменных труб в трубных досках с помощью комбинированного воздействия лазерного луча и генератора высокочастотных колебаний. Однако в этом источнике раскрыта только часть способа изготовления стальной трубчатки; не раскрыты операции прошивки отверстий, пропуска труб, нет данных о том, что трубчатка изготовлена из стали. Кроме того, недостатком этого способа является технологическая сложность оснастки, к тому же требуется дорогостоящее оборудование.

Известен также способ изготовления стального трубчатого теплообменного аппарата путем механической прошивки отверстий в трубных досках с последующим пропуском труб через эти отверстия и приваркой труб к трубным доскам с помощью электродной сварки, (П.А.Антикайн и др. Рекуперативные теплообменные аппараты). B данном источнике рассмотрены два варианта соединения труб с трубной доской: с помощью вальцовки и с помощью электродной сварки. Однако сведений о совместном применении этих операций в источнике нет.

Этот способ характеризуется громоздкостью оборудования, большой трудоемкостью и продолжительностью операций, 10 требующих значительного ручного труда.

Технический результат предлагаемого способа в обеспечении практически беэотходного процесса с исключением ручного труда. Это достигается тем, что изготовление стальной трубчатки теплообменного аппарата ведут путем прошивки отверстий в трубных досках, пропуска труб через них и приварки труб к трубным доскам, выполнения заготовок трубных досок толщиной 2-6

20 мм, прошивку отверстий осуществляют с помощью кольцевого лазерного луча при напряжении накачки 800-1000 В, а приварку ведут этим же кольцевым лучом и с тем же напряжением накачки при изменении ши- рины луча, при этом перед сваркой осуществляют предварительно вальцовку труб.

На чертеже схематически изображена установка, осуществляющая предложенный способ.

З0 Установка представляет собой обрабатывающий центр, который содержит стол 1, установленную на нем виброплатформу 2, манипулятор 3 для закрепления трубных досок. Обрабатывающий центр включает так 5 же трубкорасширитель 4 для вальцовки труб, бункер 5 для труб 6. снабженный механизмом для ввода труб в прошитые отверстия трубных досок, бункер 7 для заготовок трубных досок 8, снабженный механизмом

40 для подачи их в зону обработки. Установка включает также лазер 9, пульт управления

10 и дисплей 11 (комплекс для наблюдения эа процессом сварки).

Установка работает следующим обра45 зом, включается пульт управления 10, набирается программа изготовления заданного типоразмера теплообменника. Манипулятор 3 стопорит сложенные вместе заготовки трубных досок 8 толщиной 2-6 мм; включа50 ется лазер 9, который прошивает отверстие в сборке из трубных досок; после прошивки отверстия из бункера 5 поступает трубка 6, которая с помощью механизма ввода (на чертеже не показан) вставляется в проши55 тое отверстие сквозь две трубные доски, трубкорасширитель 4 раэвальцовывает трубку 6 в верхней трубной доске.8, после этого включает лазер 9. оптика которого изменяет ширину кольца и производит сварку . трубки в верхнюю трубную доску. Процесс

2000912 сварки наблюдзетсл на экране дисплея 11, замеченные дефекты. непровары и включения устраняются непосредственно в процессе сварки. Одним иэ основных энергетических показателей лазера является напряжение накачки, которое регулирует энергию лазерного луча. При осуществлении прошивки и сварки отверстия используется одинаковое напряжение 800-1000 В.

Цикл повторяется, пока все трубки, согласно программе, не будут вставлены. раэвальцованы и приварены к первой трубной доске. Затем включается виброплатформа 2 и вторая, неприваренная, трубная доска 8 передвинется на противоположный, неприваренный, конец труб. Виброплатформа 2 отключается, манипулятор 3 переворачивает и устанавливает противоположный неприваренный конец второй трубной доски

8, трубкорасширитель 4 производит вальцовку труб 6, и лазер 9 приваривает развальцованные трубки второй трубной доски. Процесс сварки ведется под наблюдением дисплея 11. По окончании сварки второй трубной доски манипулятор 3 устанавливает боковые пилоны (на чертеже не

Формула изобретения

СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ СТАЛЬНОЙ ТРУБЧАТКИ

TEflflooEiMEHHHKA путем прошивки отверстий в заготовках трубных досок, установки труб через отверстия и приварки труб к трубным доскам, отличающийся тем, что трубчатку изготавливают в автоматизированном обрабатывающем центре, заготовки трубных досок выполняют толщиной 25

25 показаны), которые стопорят приваренные трубные доски. Трубчатка теплообменника готова.

Данный способ прошел опытную проверку в Московском Государственном Техническом Университете им, Н.Э.Баумана.

При осуществлении данного способа использовалась промышленная лазерная установка "КВАНТ-15" с приспособлениями и технологической оснасткой, которой комйлектуется данная лазерная установка. В качестве комплекса для наблюдения эа технологическим процессом сварки использовался комплекс ОКС-3. Испытания, проведенные над экспериментальными образцами, полностью подтвердили все преимущества, заложенные в данном способе производства. (56) Патент ФРГ N. 2227274, кл. В 23 К 15/00, 1982, Авторское свидетельство СССР

N 556310, кл. F 28 F 9/18, 1971.

Антикайн П.А. Рекуперативные теплообменные аппараты. M. Л.,1962. с.151-156.

6 мм, прошивку отверстий осуществляют с помощью кольцевого лазерного луча при напряжении накачки 800 - 1000 В. а приварку ведут тем же кольцевым лучом и с тем же напряжением накачки при изменении ширины луча, при этом перед сваркой осуществляют предварительную. вальцовку труб, 2000912

Составитель

Техред М.Моргентал

Редактор Г,Берсенева

Корректор С,Шакмар

Тираж Подписное

НПО " Поиск " Роспатента

113035, Москва, Ж-35. Раушская наб., 4/5

Заказ 3102

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород. ул.Гагарина, 101