Способ изготовления пластинчато-трубного теплообменника

 

Использование: для повышения теплосъема и функциональной надежности при изготовлении конструктивных элементов общего назначения теплообменных устройств. Сущность изобретения: в пластинах формируют многопереходной холодной штамповкой выступы в виде усеченного конуса. Пробивают отверстия в вершинах выступов и проводят их отбортовку одновременно с деформированием плоскостей пластин. Последние собирают в пакет и паяют. При отбортовке отверстий формируют цилиндрический поясок выступа. Его ширина составляет 0,2 ... 0,3 его высоты. На плоскости каждой пластины рельефной формовкой выполняют профилированные ребра жесткости. Пластины в пакет собирают при однонаправленном расположении выпуклостей ребер. 6 ил.

Изобретение касается теплообмена и относится к изготовлению конструктивных элементов общего назначения для теплообменных устройств.

Наиболее близким по технической сущности и числу совпадающих существенных признаков к изобретению является способ изготовления теплообменника, содержащий следующие операции: на листовую гладкую пластину путем гибки в специальном приспособлении наносят гофры, вершины гофр с одной стороны округляют максимально возможным радиусом, а в горизонтальных вершинах гофр с другой стороны пробивают отверстия и проводят отбортовку этих вершин с одновременным распрямлением участков пластины между выступами, образованными гофрированием и отбортовкой. В результате на плоской пластине получают выступы конической формы. Затем пластины собирают в пакет так, что выступы одной пластины входят в отверстия другой, образуя трубные полости. После сборки на пакет наносят соответствующий металлу припой. В частности, стальной пакет погружают в ванну с припоем-пастой "Малахит", содержащей порошок мелкого помола с углекислой медью, разведенной 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 пластинами. Пакет получается монолитным, а теплообменник покрывается слоем меди толщиной 10.15 мкм (см. "Изобретатель и рационализатор" N 10, 1988, с.18).

Однако, как показала практика работы, после отбортовки вследствие остаточной деформации на коническом выступе образуется кольцевая канавка (в месте перехода вертикальных стенок гофр в горизонтальные вершины), которая приводит к появлению внутреннего кольцевого зазора в трубной полости после сборки пакета. В случае пересечения его с зазорами, образующимися при сопряжении конических выступов в пакете и обусловленными погрешностями геометрической формы выступов, которые являются неизбежными из-за пружинения металла при операциях листовой штамповки, возможно незаполнение кольцевого зазора припоем, что приводит к протечкам теплоносителя. Кроме того, при пайке пакета возможно коробление пластин, смещение их до контакта и спайки, в результате чего ухудшается товарный вид и теплосъем из-за возникающих при этом препятствий для прохождения конвективных потоков.

Целью изобретения является повышение теплосъема и функциональной надежности.

Поставленная цель достигается тем, что в способе изготовления пластинчато-трубного теплообменника, содержащем формирование в пластинах выступов в виде усеченного конуса многопереходной холодной штамповкой, пробивку отверстий в вершинах выступов и последующую отбортовку одновременно с деформированием плоскостей пластин, сборку последних в пакет и его пайку, в процессе отбортовки отверстий формируют цилиндрический поясок выступа, ширина которого составляет 0,2.0,3 его высоты, а на плоскости каждой пластины рельефной формовкой выполняют профилированные ребра жесткости и собирают пластины в пакет при однонаправленном расположении выпуклостей ребер.

Выполнение отбортовкой сопряженного цилиндрического пояска на краю конического выступа предотвращает образование кольцевой канавки. При сборке цилиндрический поясок выступа одной пластины с натягом входит в отверстие другой пластины по внутренней конической поверхности и, распружиниваясь, ликвидирует зазоры, обусловленные погрешностями геометрической формы выступов.

При ширине пояска более 0,3 высоты выступа ухудшаются условия сборки из-за нарушения центровки выступов, вызывающего смещение пластин относительно друг друга.

При ширине пояска менее 0,2 высоты выступа не исключается образование кольцевой канавки, приводящей к образованию кольцевого зазора после сборки пластин в пакет.

Ликвидация зазоров при сборке позволяет использовать предложенный способ для изготовления теплообменника из биметалла стали, плакированой латунью с двух сторон, причем толщина слоя латуни составляет 2.6% толщины слоя стали. В этом случае исключается операция нанесения припоя, так как тонким слоем латуни стало возможным спаять пластины в пакете, т.е. припоем служит слой латуни.

Выполнение профилированных ребер жесткости не плоскости каждой пластины и сборка пластин в пакет при однонаправленном расположении выпуклостей ребер позволяют избежать коробления и спайки пластин и увеличить теплосъем с поверхности теплообменника за счет увеличения площади пластины.

Сопоставительный анализ предлагаемого изобретения с известными из патентной и научно-технической литературы аналогами показан, что изобретение является новым и обладает изобретательским уровнем, т.к. неизвестно и для специалиста явным образом не следует из уровня техники. Изобретение является промышленно применимым в условиях действующего производства по разработанной технологии изготовления теплообменников, которые используются для охлаждения масла у дизелей и компрессоров, у турбин и гидропередач мощных станков, они могут работать в холодильных фреоновых машинах, в отопительных системах бытовых и промышленных помещений.

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; 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.

Изготовление пластин для теплообменников КБМ-0,35П, КБМ-0,52П, которые различаются количеством пластин, проводят на многопозиционном прессе-автомате А6126В. Темп штамповки 40 штук в 1 мин. Лента биметаллическая 0,35х105 ТУ 3-889-86 в виде рулона устанавливается на правильно-разматывающее устройство и валковой подачей подается в зону штамповки. На первой позиции отрезается пластина 105х149 мм, которая транспортируется грейферными захватами на вытяжку, где шестипереходным процессом формируют выступы 1 (см. фиг.1, 2). 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, 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 (см. фиг. 3-5). В результате получают выступы 1 высотой 17 мм с диаметром цилиндрического пояска 21,9 мм (см. фиг.3). Ребра жесткости 6, полученные рельефной формовкой, взаимно перпендикулярны в продольном и поперечном направлениях и выгнуты по радиусу 1 мм с шагом 10 мм, образуя ячеистую структуру (см. фиг.4, 5). Высота ребер 6 не препятствует сборке пакета. На последней позиции пластина обрезается по контуру и транспортируется на автомат сборки пластин в пакеты АСППК-1 (см. фиг.6) по 50 или 78 штук, с темпом сборки 40 штук в 1 мин. Собранные пластины 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 ч на стенде СКГ-1 и направляются на химическое никелирование и упаковку.

Формула изобретения

СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ПЛАСТИНЧАТО-ТРУБНОГО ТЕПЛООБМЕННИКА путем формирования в пластинах выступов в виде усеченного конуса многопереходной холодной штамповкой, пробивки отверстий в вершинах выступов и последующей отбортовки одновременно с деформированием плоскостей пластин, сборку последних в пакет и его пайку, отличающийся тем, что в процессе отбортовки отверстий формируют цилиндрический поясок выступа, ширина которого составляет 0,2 0,3 его высоты, а на плоскости каждой пластины рельефной формовкой выполняют профилированные ребра жесткости и собирают пластины в пакет при однонаправленном расположении выпуклостей ребер.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3, Рисунок 4, Рисунок 5, Рисунок 6