Способ изготовления пластинчатых теплообменников

 

Изобретение относится к изготовлению пластинчатых теплообменников сваркой и пайкой. Цель изобретения - повышение надежности соединения пакета теплообменника с кожухом и коллекторами и увеличение ресурса работы теплообменника в режиме термоциклирования. При сборке пакета теплообменника, состоящего из чередующихся листов 2 и гофрированных пластин 3 с разделительными прокладками 4 и припоя, используют прокладки 4 с выступающими по краям полками. Высота полок превышает высоту гофрированных пластин на величину, равную деформации материала прокладок, необходимой для их диффузионной сварки. Припой при сборке размещают в зонах пайки. Используют припой с температурой пайки, превышающей температуру диффузионной сварки не менее, чем на 50°С. После сборки производят нагрев, диффузионную сварку полок прокладок, последующий нагрев до температуры пайки и охлаждение. Затем к пакету в зоне сваренных полок приваривают кожух и коллекторы. Предварительная диффузионная сварка полок обеспечивает жесткость пакета, исключает влияние припоя на последующую приварку кожуха и повышает его работоспособность при термоциклировании. 1 з.п. ф-лы, 3 ил.

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К Д BTOPCHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

flO ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

1 (21) 4408380/31-27 (22) 11.04.88 (46) 30.01.90. Бюл. К - 4 (71) Куйбышевский авиационный институт им.акад.С.П.Королева (72) П.А.Бордаков, В.И.Любимов, О.В.Куприн, А.Е.Шапиро, В.А.Барвинок и Д.В.Самородов (53) 621.791.36 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

1Р 1294540, кл. В 23 К 20/14, 1985.

Авторское свидетельство СССР

Р 629433, кл. F 28 D 9/02, 1976. (54) СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ПЛАСТИНЧАТЫХ ТЕПЛООБИЕННИКОВ (57) Изобретение относится к изготовлению пластинчатых теплообменников сваркой и пайкой. Цель изобретения повышение надежности соединения пакета теплообменника с кожухом и коллекторами и увеличение ресурса работы теплообменника в режиме термоциклирования. При сборке пакета теп„„SU 153902 A 1 (51) 5 В 23 К 31/02, Р 28 П 9/02

2 лообменника, состоящего иэ чередующихся листов 2 и гофрированных пластин 3 с разделительными прокладками

4 и припоя, используют прокладки 4 с выступающими по краям полками. Высота полок превышает высоту гофрированных пластин на величину, равную деформации материала прокладок, необходимой для их диффузионной сварки.

Припой при сборке размещают в зонах пайки. Используют припой с температурой пайки, превышающей температуру диффузионной сварки не менее, чем на 50 С. После сборки производят нагрев, диффузионную сварку полок прокладок, последующий нагрев до температуры пайки и охлаждение. Затем к пакету в зоне сваренных полок приваривают кожух и коллекторы. Предварительная диффузионная сварка полок обеспечивает жесткость пакета, исключает влияние припоя на последующую приварку кожуха и повышает его работоспособность при термоциклировании. 1 з.п. ф-лы, 3 ил.

1539027

При числе слоев теплообменника более 10 теплообменник может быть разбит на отдельные пакеты 1 с числом слоев менее 10, которые отдельно сваривают, паяют, после чего отдельные пакеты 1 паяют между собой, формируя полный пакет теплоабменника.

Особенности формы прокладок обусловлены тем, что с помощью полок в процессе диАфузианной сварки формируются вставки, служащие для подсоединения сердцевин теплоабменника к кожуху и коллекторам. Большая, по сравнению с пластиной, высота полки, обусловлена тем, что для качествен45

Изобретение лению специальных изделий сваркой и пайкой, в частности к способам иагатовления пластинчатых тепло5 абменников, и может быть использовано в различных отраслях машиностроения °

Цель изобретения — повышение надЕжности соединения пакета теплаобменника с кожухом и коллекторами и: увеличение ресурса работы теплоо менника в режиме термоциклиравания.

На фиг.1 показана схема сборки паркета и размещения припоя; на 15 фиг,2 - разделительная прокладка, общий вид; на фиг.3 — схема сборки и вторичной пайки блока кассет сердцевины теплообменника.

Способ реализуется следующим образомм.

Производят сборку пакета. 1 теплообменника через листы 2 и гоАрированные пластины 3 с размещаемыми па краям разделительными прокладками 4. Для 25 сборки используют прокладки 4 с выступающими по краям полками 5, высота которых превышает высоту гофрированных пластин 3 и высоту паяемой части б разделительной прокладки 4 на вели- 30 чину, равную деформации материала прокладок, необходимой для их диффузионной сварки, При сборке в зонах пайки размещают припой 7 с температурой пайки, превышающей температуру диффузионной сварки материала прокладок не менее, чем на 50 С. После сборки производят нагрев до температуры дийфузионной сварки, осуществляют сварку полок 5 и продолжают

40 дальнейший нагрев до температуры пайки, после чего пакет 1 охлаждают и производят приварку кожуха и коллекторов (не показаны). пай диффузионной сварки материалов необходима существенная пластическая деформация пакета соединяемых деталей при температуре и давлении сварки и в та же время для получения работоспособного изделия необходимо строга сохранить форму гафр и листов, которые теряют устойчивость даже при очень небольших давлениях и деформациях.

Исходя из экспериментальных данных для качественного соединения диффузионной сваркой элементов из нержавеющей стали типа Я1Т и ЗИ 435, величина деформации 0,1-0,15 мм, температура сварки Т=1050 — 1070 С и

I остаточное давление в камере Р ос

2 ° 10 им рт.ст.

Число слоев и в кассете должно быть кратным общему числу слоев в теплообменнике и не должно (из опы- . та) превышать десяти, чтобы избежать местных потерь устойчивости и неравномерности деформации пакета полок.

При этом под слоем подразумевается замкнутый элемент газового тракта, состоящий из двух листов, гофрированного листа и двух разделительных прокладок по краям. Марки.припоев для пайки выбирают исходя из того, чтобы температура пайки была выше не менее чем на 50 температуры диААузионной сварки. Это необходимо для того, чтобы исключить расплавление припоя до проведения диффузионной сварки с соответствующей деформацией полок, так как в противном случае будет отсутствовать контакт между спаиваемыми поверхностями (гоАрами и верхними листами), не будет полного прилегания других паяных поверхностей, следовательно, невозможна качественная пайка. Кроме того, возможно затекание жидкого припоя в зазор между полками 5, что снизит качество диффузионного соединения пакета полос. Интервал установлен экспериментально, исходя из разброса свойств: припоев, изменяющихся от партии к партии и погрешностей системы измерения (погрешность термапары + погрешность измерительного прибора контролирующего температуру).

Для провеления вторичной пайки блока кассет поверхности кассет покрывают пастой припоя, собирают в блок и производят вторичную пайку в вакуумной камере.

Л р и и е р. Изготавливали теплообменник из нержавеющей стали

ЭИ 435.

Разделительные прокладки выполняли с полками, высота которых превышала высоту гофров по 0,15 мм. В качестве припоя использовали порошкообразный припой ЛРН-58Д с температурой пайки 1120 С.

Все детали обезжиривали в бензите, на паяемые участки при помощи акриловой смолы наносили припой, производили сборку деталей. Далее. собранный пакет помещали в вакуумную камеру, производили нагрев до температуры сварки 1050-1070 С, прикладывали к пакету сварочное давление, снймали давление и продолжали нагрев до температуры пайки 1120 С.

После охлаждения к пакету приваривали кожух и коллектора и проводили испытания.

Применение данного способа повышает надежность и герметичность теплообменника за счет получения диффузионной сваркой монолитных вставок и увеличивает его ресурс при термоциклировании в 2-2,5 раза за счет отсутствия хрупкого сварного шва между вставками и пакетом теплообменника.

15390?7 6

Формула изобретения

1. Способ изготовления пластинчатых теплообменников, преимущественно из нержавающей стали, включащий сборку пакета теплообменника в ниде чередующихся листов, гофрированных пластин и разделительных прокладок, размещение в зонах пайки припоя, нагрев пакета до температуры пайки, охлаждение и присоединение к пакету кожуха и коллекторов, о т л и ч а ю— шийся тем, что, с целью повышения надежности соединения пакета теплообменника с кожухом и коллекторами и увеличения ресурса работы теплообменника B режиме термоциклирования, используют прокладки с выступающими по краям полками,. высота

20 которых превышает высоту гофрированных пластин на величину, равную деформации материала прокладок, необходимой для диффузионной сварки, используют припой с температурой пай25 ки, превышающей температуру диффузионной сварки не менее, чем на 50 С, и в процессе нагрева под пайку осуществляют диффузионную сварку полок.

2. Способ по п.1, о т л и ч а ю— шийся тем, что при числе слоев теплообменника в пакете более 10 сначала производят диффузионную сварку и пайку слоев в отдельные пакеты с числом слоев не более 10, а затем производят вторичную пайку листов.

1539027

Составитель Л.Абросимова

Редактор M.Tîâòèí

Техред Л.Сердюкова Корректор В.Гирняк

Заказ 182 Тираж 631 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

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