Способ изготовления трубчатого теплообменника

 

Использование: при изготовлении панелей с закрепленными в ее отверстиях трубами , например теплообменников. Сущность изобретения: размещают в пазах панели трубы с превышением части их поверхности над поверхностью панели. Устанавливают на панепь по касательной к пазу вдоль его кромки технологический элемент в виде пластины. Приваривают пластины, располагая лазерный источник нагрева со стороны паза. Изгибают пластины по контуру трубы и приваривают к панели другой ее конец . 4 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

1759592 А1 (19) ()() ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ. ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4857526/08 (22) 06.08,90 (46) 07.09.92. Бюл. M 33 (71) Научно-производственное объединение по технологии машиностроения иЦНИИТМАШИ (72) Н.П.Аносов, В,Н.Смирнов, B.À.Hå÷àåâ, В.А.Семочкин, А,И.Ковальчук, Н,В.Макаров и Н.И.Пиюнкина (56) Авторское свидетельство СССР

N 740353, кл. В 23 Р 15/26, 1978. (54) СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ТРУБЧАТОГО ТЕПЛООБМЕННИКА

Изобретение относится к сварке и касается изготовления конструкций в виде панелей с закрепленными в ее отверстиях трубами, в частности, изготовлению теплообменников.

Известен способ изготовления теплообменника, а именно испарителя полуавтоматического оттаивания холодильника ЗИЛ (Андрияхин S.M. Процессы лазерной сварки и термообработки. Наука. 1988, с.121 — 122), включающий размещение в пазах панели труб.с выступанием части их поверхности над поверхностью панели и соединение их лазерной сваркой с расположением шва вдоль кромки паза и образующей наружной поверхности трубы.

Известен способ изготовления трубчатого теплообменника (а.с.М 740353, МКлЗ

В 23 P 15/26), включающий изготовление трубной решетки путем выполнения в предварительно полученных обоймах на внутренней поверхности каждой параллельно оси углублений в количестве, соответствующем числу трубок в данном ряду, установку (s()s В 23 P 15/26. В 23 К 26/06 (57) Использование: при изготовлении панелей с закрепленными в ее отверстиях трубами, например теплообменников. Сущность изобретения: размещают в пазах панели трубы с превышением части их поверхности над поверхностью панели, Устанавливают на панель по касательной к пазу вдоль его кромки технол)гический элемент в виде пластины. Приваривают пластины, располагая лазерный источник нагрева со стороны паза. Изгибают пластины по контуру трубы и приваривают к панели другой ее конец. 4 ил. в каждую обойму предварительно гофрированной обечайки путем нагрева, располагая вершины гофров между углублениями в обойме, установку трубок в отверстия, образованные углублениями обоймы и гофрами обечайки, закрепление их деформированием путем раздачи обечайки в радиальном направлении, после чего обоймы раэмеща- (Я ют кон центрич но одну относительно другой,, ) а в зазорах устанавливают дополнительно (у обечайки.

I сО

Недостатком способа является низкая надежность теплообменника в связи с наличием концентраторов напряжения в зоне ) соединения обоймы с гофрированной обе-, д чайкой.

Цель изобретения — повышение надежности конструкции теплообменников путем использования лазерной сварки, Для этого в способе изготовления трубчатого теплообменника, включающем размещение в пазах панели труб с превышением части их над поверхностью панели и закрепление труб на панели посредством

1759592

Следовател но

1 2Ыб)

2 тг

Ь = d

arccos (1 ——

2.8

b- zd 1-— технологического элемента. согласно изобретения, технологический элемент выполняют в виде отдельных пластин, каждую пластину устанавливают на панель по касательной к пазу вдоль его кромки и приваривают к панели, лазерной сваркой, располагая источник нагрева со стороны паза, а после размещения в пазу трубы пластину .гнут по контуру трубы и производят приварку к панели другого ее конца.

В предлагаемом способе за счет применения пластины, производя лазерную сварку с полным проплавлением сечения стыка, ответствует термическое воздействие на размещаемую в пазе трубу при вынесении сварного шва на пластину. что повышает надежность теплообменника. т.к. на трубе нет концентраторов напряжений.

На фиг, 1 показана панель 1 с пазами А и установленной на ее поверхности по касательной к пазу А вдоль его кромки Б пластиной 2, соединенной с панелью сварным швом 3; на фиг, 2 размещенная в пазе А панели 1 труба 4, пластина 2, соединенная с панелью сварными швами 3 и 5; на фиг. 3— труба, закрепленная в первом лазе, и второй паз с приваренной пластиной 6 для крепления второй трубы во втором пазе; на фиг. 4 — геометрические характеристики конструкции теплообменника, Способ осуществляют следующим образом, На панель 1 у кромки паза А устанавливают пластину 2 длиной, равной длине паза, и шириной, равной величине, определяемой из условия где б — наружный диаметр трубы, мм;

h — заглубление трубы в пазе панели, мм.

Зависимость, по которой определяют ширину пластины. выведена из геометрических характеристик {фиг.4) где d — наружный диаметр трубы, мм; а — угол между поверхностями панели, на которые упирается труба. и центром трубы, рад, а = 2 arccos

d/2

2,Ь

= 2 аГССОЗ 1 — —

cI где h — заглубление тру ы в пазе панели, мм, лд 1 arccos 1 — 2h/d

При отклонении ширины пластины от рассчитанной величины может произойти

10 когда Ь > Ьр — зазор между трубой и пластиной, когда Ь < Ьр — зазор междупластиной и панелью.

Пластину 2 приваривают лазерной. сваркой, осуществляя ее со стороны паза "А", 15 вдоль всей поверхности стыка и получают сварной шов 3, В паз укладывают трубу 4.

Гнут пластину 2, обжимая ее по поверхности трубы 4, Другой конец пластины 2 образует с кромкой паза "А" панели 1 стык. который

20 сваривают лазерной сваркой и получают сварной шоа 5. После чего последовательно аналогичным образом проводят закрепление остальных труб, В результате получают теплообменник, 25 надежность которого выше по сравнению с теплообменниками, изготовленными известными способами.

В качестве примера конкретного применения можно привести изготовление моде30 ли теплообменника для ИТЭР. Панель из стали 08Х18Н107 толщиной 20 мм, трубы иэ стали 12Х18Н12Т наружным диаметром 16 мм толщиной 1,5 мм. Заглублекие труб в панели до их половины. Толщина пластин

35 2,5 мм, длина равна длине панели, ширину выбираем из условия;

45 1, — л 16 =25,1 мм.

Устанавливаем пластину. на поверхность панели вдоль кромки паза.

50 Сварку проводили на лазерной технологической установке "Ижора — M" с мощностью луча до 20кВт. Скорость сваркидо

50 м/ч. Сборка модели теплообменника. гибка пластин и сварка проводились в специальном сборочном сварочном приспособлении.

Повышение надежности теплообменника обеспечивается за счет применения лазерной сварки, характеризующейся высоким качеством и однородностью химического

1759592

ФигЛ состава сварных соединений и механическими свойствами сварных соединений на уровне основного металла. При этом благодаря применению данного технического решения устраняется концентратор напряжения, который приводит к хрупкому разрушению при эксплуатации.

Формула изобретения

Способ изготовления трубчатого теплообменника, включающий размещение в пазах панели труб с превышением части их над поверхностью панели и закрепление труб на панели посредством технологического элемента, отличающийся тем, что, с целью повышения надежности конструкции путем использования лазерной

5 сварки, технологический элемент выполняют в виде отдельных пластин, каждую из пластин устанавливают на панель по касательной к пазу вдоль его кромки и приваривают к панели, располагая источник нагрева

10 со стороны паза. а после размещения в пазу трубы пластину гнут по контуру трубы и производят приварку к панели другого ее конца.

1759592

Фиг.4

Составитель Н.Аносов

Техред М.Моргентал

Редактор С.Кулакова

Корректор Е.Папп

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

Заказ 3142 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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