Способ изготовления оребрения теплообменников и устройство для его осуществления

 

Изобретение относится к обработке металлов давлением, в частности к технологии изготовления теплообменников. Цель изобретения - повышение эффективности теплоотдачи теплообменника путем уменьшения толщины ребер и их кривизны, а также повышения их качества. Способ изготовления оребрения теплообменников заключается в том. что отгибку ребер ведут с переменным углом отгибания и скоростью подрезания. Угол отгибания ребра увеличивают, а скорость подрезания уменьшают в процессе получения ребра . Устройство для осуществления способа содержит режущий элемент. Образующая поверхности отгибания режущего элемента наклонна к его плоскости подрезания под углом, изменяющимся от начальной до конечной точки на подрезающей кромке. 2 с.п. ф-лы, 10 ил.

СОЮЗ COBr: ГСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

5U, 1680419 Al (5I)s В 21 0 53/02

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ ми .r< " „„I

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4632244/27 (22) 04.01.89 (46) 30.09.91, Бюл, М 36 (71) Камское объединение по производству большегрузных автомобилей (72) В.И.Жигалов и Ю.Ф.Белугин (53) 621.981.2(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

М 1180127, кл, В 21 0 53/02, 03.02.84, бретения — повышение эффективности теплоотдачи теплообменника путем уменьшения толщины ребер и их кривизны, а также повышения их качества. Способ изготовления оребрения теплообменников заключается в том, что отгибку ребер ведут с переменнь.м углом отгибания и скоростью подрезания. Угол отгибания ребра увеличивают, а скорость подрезания уменьшают в процессе получения ребра. Устройство для осуществления способа (54) СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ОРЕБРЕНИЯ ТЕПЛООБМЕННИКОВ И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ (57) Изобретение относится к обработке металлов давлением, в частности к технологии изготовления теплообменников. Цель изосодержит режущий элемент. Образующая поверхности отгибания режущего элемента наклонна к его плоскости подрезания под углом, изменяющимся от начальной до конечной точки на подрезающей кромке, 2 с.п. ф-лы, 10 ил.

Режущий элемент содержит отгибаюИзобретение относится к обработке металлов давлением, в частности к технологии изготовления теплообменных аппаратов.

Целью изобретения является повышение эффективности теплоотдачи теплообменника путем уменьшения толщины ребер и их кривизны, а также повышения их качества.

На фиг. 1 схематично показан режущий элемент; на фиг, 2 — сечение А — А на фиг, 1; на фиг. 3 — схема подрезания ребер на поверхности теплообменника с двумя отогнутыми ребрами; на фиг. 4 — вид Б на фиг. 3; на фиг. 5 — 7 поперечное сечение ребра соответственно в начальный, промежуточный и конечный моменты подрезания; на фиг. 8— схема получения зависимости скорости подрезания одного из поперечных сечений ребра от текущей длины ребра; на фиг, 9— схема получения зависимости угла отгибания ребра от текущей длины ребра; на фиг.

10 — режущий элемент, вид в аксонометрии. щую поверхность П, заднюю поверхность

Пэ, подреэающую кромку К, которая является пересечением поверхностей П и Il3, Образующая отгибающей поверхности наклона к плоскости подрезания Пп в конечной точке подреэающей кромки на угол

y„(15 — 45)0. Конкретная величина угла у» выбирается в зависимости от величины угла наклона плоскости подрезания Ilf к поверхности теплообменника д. Чем меньше угол д, тем больше должен быть угол у». Ориентировочно для получения ребер, перпендикулярных к поверхности теплообменника, у»= 90 — д, (в конкретном случае требуется опытная проверка). Угол же д выбирается с учетом получения необходимых параметров ребер. Влияние угла д на параметры получаемых ребер показано при описании процесса подрезания, Задняя поверхность П, наклонена к плоскости подрезания Iln под углом а», величина которого выбирается в

1680419 (ура в не н ие окружности в системе координат

Х Тну) B)ã . (By+(Rp-B)P+(Lx-L) - R р, г 2

By+ Вр-Вв„- в-яр+

Взяв первую производную от величины подрезания r>o Lx, получаем скорость подрезания ребра в поперечном сечении .я -и г Я â€” (i.-ц vR, ii.-if

В начальной точке Тн, L» = 0 и скорость подрезания равна зависимости от свойств материала оребряемой детали и лежит в пределах 0 — Зо, Угол входа р< подрезающей кромки в материал выбирается в пределах 10-60 и зависит от свойств материала оребряемой детали. Радиус кривизны R ; подрезающей кромки выбирается в зависимости от параметров получаемого ребра теплообменника (высота, материал и т,д.), а также от принятой величины угла входа р, и длины ребра в продольном направлении L, При одинаковой высоте ребра, чем больше угол р< и меньше величина L, тем меньше должен быть радиус кривизны подрезающей кромки. Отгибающая поверхность представляет собой конусную поверхность, которая обеспечивает увеличение угла отгибания, а также уменьшение скорости подрезания от начальной точки Т» к конечной точке Т» подрезающей кромки.

Как мы видим параметры RH, L, В, р< связаны между собой и влияют друг на друга. Используя схему, представленную на фиг. 9, можно вывести следующие зависимости;

В

1 — coS ф„

L=-R sin р,, На фиг. 4 показан режущий элемент, который перемещается в направлении V u занимает условно три положения: начальное (кромка К,), промежуточное (кромка К ), конечное (кромка К»), Подрезающая кромка

К режущего элемента подрезает одно из поперечных сечений ребра в направлении

Чв от точки Т» к точке Тл и к точке Т», Зтот процесс показан на фиг, 5 — 7. Используя схему на фиг. 8, можно вывести зависимость величины подрезания (By) от текущей длины ребра (L»), I v » = тф2 — 2

P—

В конечной точке Т,, L» =- и скорость

5 подрезания равна нулю, т.е. скорость подрезания уменьшается при переходе от начальной точки подрезающей кромки Тн к конечной точке Т».

Используя схему, представленную на

10 фиг. 9, определим зависимость углаул в промежуточной точке подрезания Тп, отстоящей от точки Тн на расстоянии Е». На фиг. 9 показан режущий элемент и его геометрические параметры в промежуточной точке под15 резания Тп, Условно из режущего элемента можно вырезать призму гппТл. Боковые грани призмы mn; пТл, T m, перпендикулярны к плоскости подрезания нижняя грань совпадает с плоскостью подрезания, а верхняя

20 грань представляет собой часть конусной поверхности, которую можно без особых погрешностей заменить на плоскость, наклоненную к плоскости подрезания на угол у, .

В плоскости боковой грани призмы пТп, по25 верхность (плоскость) отгибания По наклонена к плоскости подрезания на угол у», а в плоскости боковой грани Тг>>т> — íà угол ул .

Тангенсы этих углов связаны зависимостью, которая известна иэ курса стереометрии и

30 приводится без вывода щу, =tgу, cos(p, — p„).

Сделаем некоторые преобразования

L п (Р» 9x ) R

ы (— д:,)= q,,, >...— >=ч (" )>

Тогда угол наклона образующей отгибающей поверхности режущего элемента к плоскости подрезания в промежуточной точке подрезания Tr> можно определить по следующей формуле:

y,< = arcing (tg y, "у

Анализируя полученную формулу, можно сделать вывод, что угол наклона образующей отгибающей поверхности к плоскости подрезания имеет максимальное значение в конечной точке подрезающей кромки Т» и уменьшается по мере перехода к начальной точке Т >.

Оребрение поверхности теплообменника осуществляется следующим образом (фиг, 3), Из конструктивных соображений выбираются глубина подрезаемого слоя В в плоскости подрезания, шаг ребер 3 и угол наклона плоскости подрезания Пп к поверхности теплообменника д . Толщина ребер

1680419

1 cos 5 мм;

L = Яр sin + = 17,071068 з1п 45О =12,071068 мм; и расстояние между ними а, определяются по следующим зависимостям;

t=S slnB; а = S (1-sing ), где t — толщина ребра; 5 а — расстояние между ребрами, Из приведенной зависимости, а также схемы на фиг. 4 видно, что чем меньше угол д, тем тоньше ребро и тем больше должен быть угол отгибания для установки ребра 10 вертикально.

Режущий элемент устанавливается к поверхности теплообменника таким образом, чтобы подрезающая кромка К лежала в плоскости подрезания, а конструкция режу- 15 щего элемента должна обеспечить в точке

Т» необходимый угол отгибания, который в этой точке максимален и уменьшается при переходе к точке Тн. Было также доказано, что при переходе от конечной точки подре- 20 зания Т» к начальной Тн скорость подрезания возрастает. Очевидно, что чем больше угол отгибания, тем сильнее деформирует отгибающая поверхность режущего элемента подрезаемое ребро, тем меньше будет 25 радиус изгиба ребра и больше его кривизна.

Одновременно, чем дольше воздействует отгибающая поверхность на подрезаемое ребро (чем ниже скорость подрезания), тем сильнеедеформируется подрезаемое ребро 30 и тем больше его кривизна. Таким образом, учитывая сказанное по конструкции режущего элемента и процессе подрезания и отгибания ребер, получаем радиус кривизны в,, верхней чаСти ребра Ян, который получается 35 в начальный момент подрезания, меньше радиуса кривизны в нижней части ребра R», получаемый в конечный момент подрезания, т.е:pe6po выпрямляется от нижней части к верхней. 40

Пусть требуется получить ребра, распо. ложенные перпендикулярно к поверхности теплообменника, имеющие толщину t = 0,3 мм, шаг $ = 1 мм и высоту В = 5 мм. Подсчитаем углы, ди у». 45

sin д ==0,3

S д= arcsin 03 = 17,457603 у» = 900- д = 72,542397О, Принимаем уЪ = 45 и делаем расчет 50 основных параметров режущего инструмента и процесса подрезания

Rp — 1 — — — — -17.071068

В 5 .-сову 4 о (z 66 022913О;

Яр)

L Rp — L

Технико-экономические преимущества и редла гаемого способа закл юча ются в возможности получения более тонких и качественных ребер.

Формула изобретения

1. Способ изготовления оребрения теплообменников, включающий подрезание слоя материала на поверхности теплообменника режущим элементом и отгибку образующегося ребра, отличающийся тем, что, с целью повышения качества изготавливаемых теплообменников путем уменьшения толщины ребер и их кривизны, отгибку ребер ведут с переменными углом отгибания и скоростью подрезания, причем угол отгибания по мере увеличения глубины подрезания увеличивают, а скорость подрезания чн уменьшают согласно соотношению

L — Lx чн где L — длина ребра в продольном направлении, соответствующая длине подрезающей кромки режущего элемента;

Lx — текущая длина ребра, отсчитываемая от начального момента подрезания, соответствующая текущей длине подрезающей кромки режущего элемента;

Rp — радиус кривизны йодрезающей кромки режущего элемента.

2. Устройство для изготовления оребрения теплообменников, содержащее по крайней мере один режущий элемент, с подрезающей кромкой, плоскостью подрезания и поверхностью отгибания, о т л и ч а ю щ e e с я тем, что, образующая поверхности отгибания режущего элемента наклонена к плоскости подрезания под углом, изменяющимся от начальной точки подреэающей кромки к конечной Согласно следующему соотношению:

tg yn = tg у» где ул — угол наклона образующей поверхности отгибания к плоскости подрезания в точке на подрезающей кромке, находящейся на расстоянии Lx от начальной точки подрезающей кромки; у» — угол наклона образующей поверхности отгибания к.плоскости подрезания в конечной точке подрезающей кромки.

1680419

1680419

Bud Б пп

1680419

1680419

Составитель С. Шаргалин

Редактор Ю. Середа Техред М.Моргентал Корректор .О. рав ова"

Заказ 3268 Тираж 465 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

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