способ изготовления пластины пластинчатого теплообменника

Формула изобретения

Способ изготовления пластины пластинчатого теплообменника из листовой заготовки путем многопереходной штамповки овальных рифтов, при этом первый переход штамповки осуществляют путем вытяжки с формовкой растяжением в матрицу, прижимом периферийной части и получением рифта с площадью в плане, превышающей площадь в плане готового рифта на 10-15%, при этом зазор между прижимом и матрицей устанавливают в пределах 2,5-3 толщины пластины, а на последнем переходе производят пробивку отверстий в зоне рифтов, отличающийся тем, что формируют рифты высотой 22-45 толщин пластины, расстояние между осями рифтов устанавливают в пределах 50-70 толщин пластины, а в пластине формируют плоскоовальные отверстия, ширина которых составляет в пределах 12-20 толщин пластины.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к теплотехнике, а именно к пластинчатым теплообменникам, в частности к способу изготовления пластин для сборки теплообменников беструбного типа из тонколистового материала. используемых в качестве, например, автотракторных радиаторов, водомасляных охладителей или теплообменников холодильных машин.

Известен способ изготовления пластины пластинчатого теплообменника из листовой заготовки путем многопереходной штамповки овальных рифтов, первый переход штамповки осуществляют путем вытяжки с формовкой растяжением в матрицу с прижимом периферийной части и получением рифта с площадью в плане, превышающей площадь в плане готового рифта на 10-15%, при этом зазор между прижимом и матрицей равен 2,5-3 толщины пластины, а на последнем переходе производят пробивку отверстий в зоне рифтов, (см., авторское свидетельство СССР 1733898 А1, кл. F 28 F 3/04, опубл. 15.05.1992).

Данный способ позволяет снизить стоимость изготовления теплообменников беструбного типа из тонколистового материала. Однако существенное значение для изготовления качественного теплообменника имеет оптимальное расположение изготавливаемых отверстий с рифтами.

Задачей, на решение которой направлено настоящее изобретение, является повышение эффективности изготовления пластин для пластинчато-трубного теплообменника путем оптимизации размеров, изготавливаемых в пластинах отверстий с рифтами, что позволяет в дальнейшем качество изготавливаемого теплообменника.

Указанная задача решается за счет того, что способ изготовления пластины пластинчатого теплообменника из листовой заготовки заключается в том, что осуществляют многопереходную штамповку овальных рифтов, причем первый переход штамповки осуществляют путем вытяжки с формовкой растяжением в матрицу с прижимом периферийной части и получением рифта с площадью в плане, превышающей площадь в плане готового рифта на 10-15%, при этом зазор между прижимом и матрицей устанавливают в 2,5-3 толщины пластины, а на последнем переходе производят пробивку отверстий в зоне рифтов, при этом формируют рифты высотой от 22 до 45 толщин пластины, расстояние между осями рифтов устанавливают от 50 до 70 толщин пластины, а в пластине формируют плоскоовальные отверстия, ширина которых составляет от 12 до 20 толщин пластины.

Анализ процесса изготовления пластин для изготовления пластинчато-трубных теплообменников показал, что для повышения эффективности изготовления пластин уже на первом переходе важно установить минимально возможное расстояние между рифтами, а соответственно и между будущими отверстиями в пластине, чтобы добиться оптимального перераспределения материала в пластине. Этого удалось добиться при расстоянии между осями рифтов в диапазоне от 50 до 70 толщин пластины. В результате появляется возможность подтянуть необходимое количество металла для формирования смежных рифтов. При этом наиболее целесообразно выполнять плоскоовальные отверстия шириной от 12 до 20 толщин пластины и формировать рифты высотой от 22 до 45 толщин пластины (высота рифта после пробивки отверстия). Кроме того, появляется возможность формировать сужающийся по направлению от пластины канал, который образован рифтом. В результате при сборке теплообменника рифты своим выходным концом будут вставляться в отверстия смежных пластин, что позволяет формировать из рифтов трубу для подачи одной из сред в теплообменник, а между пластинами образуется щелевидный канал для подачи второй среды через теплообменник.

В результате предотвращается возможность образования трещин и разрывов в пластинах при формировании рифтов и достигается возможность изготавливать пластины с требуемой для изготовления теплообменника высотой рифтов, что и позволило повысить эффективность изготовления пластин для пластинчато-трубного теплообменника.

На фиг.1 изображена заготовка пластины; на фиг.2 - профиль рифтов после первого перехода; на фиг.3 - профиль пластины после первого перехода, вид сверху; на фиг.4 - профиль после 2 перехода, на - фиг.5 - то же, после 3 перехода, на фиг.6 - то же, после 7 перехода; на фиг.7 -то же. после 8 перехода и пробивки отверстия в днище рифта.

Теплообменник содержит пластины 1 с толщиной материала S, рифтами 2 после первого перехода, расположенными с шагом l (фиг.2), и гофрами 3 на кромках пластины 1 (фиг.3). На фиг.7 показан разрез пластины после последнего прохода и пробивки отверстия. Из рифтов 2 высотой h был сформирован сужающий канал.

Изготовление пластины теплообменника происходит следующим образом.

На листовой гладкой пластине 1 теплообменника толщиной S на первом переходе формообразования путем одновременной вытяжки и формовки с растяжением выполняют рифты 2 с шагом l при этом между прижимом и матрицей задают гарантированный зазор в 2,5-3 раза большей толщины S пластины 1, а рифты 2 получают с площадью в плане, превышающей площадь в плане готового рифта на 10-15%.

При выполнении первого перехода на кромках пластины 1 из-за зазора между прижимом и матрицей образуются гофры 3, что позволяет максимально подтянуть металл со стороны контура пластины 1 в рабочую зону профиля рифта первого перехода. Выполнение первого перехода с одновременной вытяжкой и формовкой с растяжением, а также с гофрообразованием на кромках пластин позволяет в зоне рифтов 2 получить деформацию металла в пределах допустимого для материала относительного удлинения.

На следующих переходах (фиг.4-7) производится преретяжка металла до образования окончательного профиля рифтов 2 высотой h. Например, для таких материалов, как углеродистая сталь, латунь, мельхиор и др. толщиной 0.3 мм предпочтительное число переходов 7-8.

На последнем переходе (фиг.7) происходит пробивка отверстий 4. При наборе материала рифтов 2 на первом переходе происходит дополнительное складкообразование металла на боковой конусной части рифтов 2. При меньшей площади между рифтами 2 происходит порыв металла в месте сопряжения сужающейся части с поверхностью пластины 1. Аналогичные явления происходят при изменении зазора от указанного между прижимом и матрицей на первом переходе.

На последующих после первого перехода операциях происходит рихтовка образовавшихся на рифтах 2 гофров, что и позволяет сформировать окончательный профиль рифтов 2.

Для листового материала из сплава алюминия с плакированным слоем силумина выполнение первого перехода формообразования указанным способом позволяет на сужающейся части рифтов сохранить слой силумина начальной толщины и без порывов, а на поверхности пластины между рифтами его толщина уменьшается не более чем на 30%.

После изготовления необходимого количества пластин 1 с образованными рифтами 2 с отверстиями из пластин их собирают в пакет так, что рифты 2 одной пластины входят в отверстия смежной пластины с образованием из рифтов герметичного канала. Для этого затем производят пайку рифтов с отверстиями в печах твердым припоем. Кроме того, возможно добиться герметичности между стенками отверстий и вставленными в них рифтами их склеиванием, сваркой и т.д. Выполнение отверстий на пластинах 1 может быть многорядным, коридорным. шахматным и с образованием между рифтами сужающихся и расширяющихся по ходу среды каналов.

Сохранение первоначальной толщины металла в окончательно сформированном профиле рифтов позволяет получить высокие прочностные характеристики пластинчатого теплообменника.