Способ изготовления пластинчатого теплообменника

Изобретение относится к технологии изготовления пластинчатых теплообменников, которые могут быть использованы в качестве радиаторов автомобилей, радиаторов в системе отопления жилых помещений, теплообменников холодильных машин. Формируют на металлических пластинах выступы конической формы и пробивают отверстия в вершинах выступов с последующей их отбортовкой. Затем пластины собирают в пакет так, что выступы одной пластины входят в отверстия другой с образованием трубных полостей. После сборки пакет пластин погружают в ванну с раствором, в которой пластины покрываются слоем этого раствора. Вынимают пакет пластин из ванны и помещают его не менее чем на 20 минут в печь с восстановительной атмосферой при температуре 1100-1150°С. Используют раствор, содержащий разведенный водой порошок на основе карбоната меди и уксуснокислый никель в количестве 3-10 весовых %, причем содержание твердой фазы в растворе составляет 60-65 весовых %. В результате повышается прочность соединения пластин в пакете. 9 з.п. ф-лы.

 

Изобретение относится к технологии производства пластинчатых теплообменников, которые могут быть использованы в качестве радиаторов автомобилей, радиаторов в системе отопления жилых помещений, теплообменников холодильных машин и т.п.

Известен способ изготовления пластинчатых теплообменников путем формирования в пластине, на поверхности которой наносят слой смазки, преимущественно латуни, выступов в виде усеченного конуса многопереходной штамповкой и пробивкой отверстий в вершинах выступов с последующей отбортовкой, сборки пластин в пакет и пайки в проходной печи при температуре 1100°С (смотри, например, патент RU 2038563, 1995 г., F28F 3/04).

Недостатком известной технологии является то, что соединение пластин в пакеты с обеспечением герметичности теплообменника обеспечивается за счет пайки мест контакта пластин, предварительным покрытием слоем латуни при температуре 1100°С. Такой теплообменник не может быть использован в условиях повышенных температур, превышающих 1100°С, например для съема тепла в охлаждающих газах различных производств.

Кроме того, теплообменник, изготовленный по описанной технологии не выдерживает высоких давлений среды в трубных полостях. Максимальное давление, на которое он рассчитан, составляет не более 20 кг/см2.

Наиболее близким к предлагаемому способу по совокупности существенных признаков является способ пластинчато-трубного теплообменника, при котором на металлических (стальных) пластинах формируют выступы конической формы, пробивают отверстия в вершинах выступов с последующей их отбортовкой, затем пластины собираются в пакет так, что выступы одной пластины входят в отверстия другой. Образуя трубные полости, после сборки пакет пластин погружают в ванну, содержащую разведенную водой порошок на основе карбоната меди, где пластины покрываются слоем этого раствора при непрерывном его перемешивании, вынимают пакет пластин из ванны и помещают в печь с восстановительной атмосферой при температуре 1100-1150°С (смотри, «Изобретатель и рационализатор», № 10, 1988 г., стр.18).

Однако содержание указанной публикации, автором которой был один из авторов данного изобретения, носило рекламный характер и в ней не были раскрыты особенности описанного технологического процесса, достаточные для его воспроизведения с получение качественного изделия.

Задача данного изобретения состояла в создании такой технологии изготовления пластинчато-трубного теплообменника, которая обеспечивает производство теплообменников, способных работать при температуре 700°С и выше и выдерживают давление 100 кг/см2 и более.

Указанная задача решается таким образом, что предложен способ изготовления пластинчато-трубного теплообменника, при котором на металлических пластинах формируют выступы конической формы, пробивают отверстия в вершинах выступов с последующей их отбортовкой, затем пластины собирают в пакет так, что выступы одной пластины входят в отверстия другой, образуя трубные полости, после сборки пакет пластин погружают в ванну, содержащую разведенную водой порошок на основе карбоната меди, где пластина покрывается слоем этого раствора при непрерывном его перемешивании, вынимают пакет пластин из ванны и помещают в печь с восстановительной атмосферой при температуре 1100-1150°С, в котором согласно изобретению в состав раствора при его приготовлении в ванне дополнительно вводят никель в виде уксуснокислого никеля в количестве 3-10% (по весу), причем содержание твердой фазы в растворе составляет 60-65% (по весу), а процесс выдержки обработанного в растворе пакета пластин в восстановительной атмосфере печи производят в течение не менее 20 минут.

Еще одним отличием способа является то, что при приготовление раствора в ванне в качестве растворителя используется смесь воды и этиленгликоля в соотношении 1:1.

В числе отличий способа следует отметить, что перед помещением в печь обработанный раствором пакет пластин сушат до содержания влаги в покрытии пластин менее 0,1-1,0% (по весу). В предпочтительном варианте осуществления способа сушки раствора на поверхности пластин проводят под воздействием ультрафиолетового излучения ртутных ламп.

Другим отличием предлагаемого способа является то, что входящие в состав раствора твердые порошкообразные компоненты перед введением в раствор дополнительно измельчают до размеров частиц 30-100 мкм. Это способствует образованию более равномерного слоя раствора на поверхности пластин и проникновения частиц в межпластинные зазоры собранного пакета.

В предлагаемом варианте осуществления способа измельчения твердых порошкообразных компонентов раствора производят с использование струйной мельницы.

Еще одним отличием способа является то, что обработанный в растворе пакет пластин после извлечения из ванны помещают в герметичный кожух, в который подают инертный газ (N2 или СО2) при давлении 5-15 кг/см2. При этом сушку пакета пластин можно осуществлять в этом же кожухе после обработки их под давлением, путем пропускания через внутренний объем кожуха инертного газа при температуре 60-80°С.

В числе отличий способа следует отметить то, что восстановительную атмосферу в нем создают с использованием эндогаза, или водорода, или формигаза.

Технический результат изобретения состоит в повышении прочности соединения пластин в пакете.

Сущность изобретения поясняется приведенными ниже конкретными примерами осуществления способа.

Пример 1

На стальных пластинах толщиной 0,3 мм путем многопереходной штамповки формируют выступы конической формы. Пробивают отверстия в вершинах выступов с последующей их отбортовкой. Пластины собирают в пакет так, что выступы одной пластины входят в отверстия другой, образуя трубные полости. В ванной подготавливают раствор, содержащий тонкоизмельченный порошок основного карбоната меди (CuCo3×Cu(ОН)2) в количестве 63% (по весу), уксуснокислого никеля в количестве 5% (по весу) и борфтората аммония (NH4BF4) в количестве 0,2%. В качестве растворителя используют смесь воды и этиленгликоля в соотношении 1:1. Раствор непрерывно перемешивают до образования однородной сметанообразной массы светло-зеленого цвета. Плотность раствора составляет 1,7 г/см3. В ванну с раствором погружают при непрерывном перемешивании раствора собранный пакет пластин теплообменника. После выдержки пакета пластин в растворе в течение 10-15 минут его извлекают из ванны и сушат под действием УФ-излучения ртутной лампы в течение 10-20 минут до содержания влаги в высушенном на поверхности пластин раствора 0,5% (по весу). После сушки пакет пластин помещают в конвейерную проходную печь с температурой 1100-1150°С, в которой создают восстановительную атмосферу путем подачи водорода в среднюю зону печи. Время обработки собранного пакета пластин в печи составляет 20-25 минут. При этих условиях происходит восстановление углеродсодержащих солей меди и никеля до чистой меди и никеля. Расплав меди растекается по поверхности, заполняет все металлические зазоры в пакете пластин и молекулы меди диффундируют в кристаллическую решетку стали, образуя прочное и герметичное соединение в местах контакта пластин друг с другом.

Пример 2

Условия осуществления способа как в примере 1.

Отличия состояли в том, что порошок основного карбоната меди, солей никеля и борфтората аммония дополнительно измельчали с струйной мельнице, в которой одновременно происходит смешивание твердых порошкообразных компонентов. Выводимая из воздушного классификатора смесь частиц имела средние размеры в диапазоне 30-50 мкм. Это способствовало тому, что при обработке пакета пластин в ванне с раствором при его непрерывном перемешивании твердые частицы раствора проникали в мельчайшие зазоры в местах контакта пластин в пакете, что в свою очередь повышает качество соединения пластин в пакете.

Пример 3

Условия осуществления способа, как в примере 2.

Отличие состоит в том, что после обработки пакета пластин в растворе его помещали в герметичный кожух, в который подавали сжатый азот под давлением 10-15 кг/см2. Это способствовало более глубокому проникновению раствора в зазоры между местами контакта пластин, что также повышает качество соединения. При этом сушка пакета пластин производится в том же кожухе путем снятия давления и пропускания через внутренний объем кожуха с установкой в нем пакетов пластин с потоком азота, нагретого до температуры 60-80°С.

Изготовленные по описанной технологии пластинчатые теплообменники выдерживают давление теплоносителя (воды) в трубном пространстве до 250 кг/см2 без нарушения их герметичности.

1. Способ изготовления пластинчатого теплообменника, при котором на металлических пластинах формируют выступы конической формы, пробивают отверстия в вершинах выступов с последующей их отбортовкой, затем пластины собирают в пакет так, что выступы одной пластины входят в отверстия другой с образованием трубных полостей, после сборки пакет пластин погружают в ванну, содержащую разведенный водой порошок на основе карбоната меди, в которой пластины покрываются слоем этого раствора при непрерывном перемешивании, вынимают пакет пластин из ванны и помещают в печь с восстановительной атмосферой при температуре 1100-1150°С, отличающийся тем, что в раствор при его приготовлении в ванне дополнительно вводят никель в виде уксусно-кислого никеля в количестве 3-10 вес.%, причем содержание твердой фазы в растворе составляет 60-65 вес.%, а процесс выдержки обработанного в растворе пакета пластин в восстановительной атмосфере печи устанавливают не менее 20 мин.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что в раствор перед обработкой пакета пластин добавляют борфторат аммония в количестве 0,1-0,3 вес.%.

3. Способ по п.1 или 2, отличающийся тем, что в качестве растворителя при приготовлении раствора в ванне используют смесь воды и этиленгликоля в соотношении 1:1.

4. Способ по п.3, отличающийся тем, что перед помещением в печь обработанный раствором пакет пластин сушат до содержания влаги в нем 0,1-1,0 вес.%.

5. Способ по п.4, отличающийся тем, что сушку раствора на поверхности пластин проводят под воздействием ультрафиолетового излучения ртутных ламп.

6. Способ по п.3, отличающийся тем, что входящие в состав раствора твердые порошкообразные компоненты перед введением в раствор дополнительно измельчают до размеров частиц 30-100 мкм.

7. Способ по п.6, отличающийся тем, что измельчение твердых порошкообразных компонентов раствора производят с использованием струйной мельницы.

8. Способ по п.3, отличающийся тем, что обработанный в растворе пакет пластин после извлечения его из ванны помещают в герметичный кожух, в который подают инертный газ при давлении 5-15 кг/см2.

9. Способ по п.8, отличающийся тем, что сушку пакета пластин производят в герметичном кожухе после выдержки их под давлением путем пропускания через внутренний объем кожуха инертного газа при температуре 60-80°С.

10. Способ по п.3, отличающийся тем, что восстановительную атмосферу в печи создают с использованием эндогаза или водорода, или формигаза.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к трубчатым подогревателям, установленным на наружной поверхности цилиндрических горизонтальных емкостей, и может быть использовано для подогрева или охлаждения находящихся в них жидких веществ.

Изобретение относится к механосборочному производству, а именно к станкам для сборки тепловыделяющих элементов в тепловыделяющие сборки. .

Изобретение относится к теплообменной аппаратуре, в частности к способу изготовления пластинчатых теплообменников из тонколистового материала, используемых в энергетических установках, работающих в средах высокой температуры (600°С) и высокого давления (25 МПа).

Способ изготовления теплообменного аппарата, способ изготовления теплообменного блока аппарата (варианты), способ изготовления промежуточных и/или верхнего теплообменного блока аппарата, способ изготовления нижнего теплообменного блока аппарата, способ изготовления коллектора подвода или коллектора отвода воздуха теплообменного блока аппарата, технологический комплекс оборудования для изготовления теплообменных блоков аппарата, стапель для сборки теплообменного блока аппарата (варианты) и устройство для вертикального хранения преимущественно четырехветвевых изогнутых труб аппарата (варианты) // 2344916
Изобретение относится к теплоэнергетике, а именно к изготовлению блоков для блочно-секционных устройств утилизации тепла отходящих от агрегатов газов, в частности, для подогрева воздуха выхлопными продуктами сгорания, поступающими от компрессора газотурбинной установки газоперекачивающего агрегата на компрессорных станциях магистральных газопроводов.

Изобретение относится к области машиностроения, а точнее к сборочной оснастке для фиксации крупногабаритных изделий, и может быть использовано для изготовления теплообменных секций аппаратов воздушного охлаждения газа, преимущественно для компрессорных станций перекачки газа.

Изобретение относится к теплоэнергетике, а именно к изготовлению блоков для блочно-секционных устройств утилизации тепла отходящих от агрегатов газов, в частности, для подогрева воздуха выхлопными продуктами сгорания, поступающими от компрессора газотурбинной установки газоперекачивающего агрегата на компрессорных станциях магистральных газопроводов.

Изобретение относится к области энергомашиностроения и может быть использовано при модернизации горизонтальных аппаратов воздушного охлаждения с теплообменными секциями, имеющими сварные неразъемные камеры прямоугольной формы.

Изобретение относится к области машиностроения, обработке материалов резанием. .

Изобретение относится к способам сборки кожухотрубчатых теплообменников и может быть использовано в энергетической, нефтеперерабатывающей, нефтехимической, химической, газовой и других отраслях промышленности.

Изобретение относится к обработке металлов давлением, в частности может быть использовано при изготовлении профилированного металлического листа компонента для обработки отработавших газов давлением текучей среды.

Изобретение относится к структурированному листу для изготовления разнообразных конструкций. .

Изобретение относится к обработке металлов давлением, в частности к производству панелей с интегральной схемой. .

Изобретение относится к области обработки давлением листового металла и предназначено для локальной формовки. .

Изобретение относится к теплотехнике и может быть использовано при изготовлении пластин из тонколистового материала для теплообменников беструбного типа. .

Изобретение относится к теплообменным аппаратам и к способу их изготовления, применяемым в криогенной технике для охлаждения жидких пищевых продуктов. .

Изобретение относится к теплообменным аппаратам и к способу их изготовления, применяемых в криогенной технике для охлаждения жидкости. .

Изобретение относится к способу изготовления трубки теплообменника, предназначенного для циркуляции жидкого теплоносителя, и может быть использовано в теплообменных системах автотранспортных средств, в частности в радиаторах охлаждения двигателей

Изобретение относится к технологии изготовления пластинчатых теплообменников, которые могут быть использованы в качестве радиаторов автомобилей, радиаторов в системе отопления жилых помещений, теплообменников холодильных машин

Наверх