способ изготовления и монтажа протяженных теплообменных поверхностей

Формула изобретения

1. Способ изготовления и монтажа протяженных теплообменных поверхностей, включающий крепление на внешней поверхности первой протяженной конструкции, служащей для движения теплоносителя, выполненной из металла или сплава, второй протяженной конструкции, выполненной из металла или сплава, отличного от металла или сплава первой конструкции, и облегающей первую конструкцию, отличающийся тем, что протяженные стороны, по меньшей мере, одной второй конструкции, выполненной с, по меньшей мере, одним пространственным теплообменным элементом на наружной поверхности, соединяют сваркой с, по меньшей мере, одной аналогичной стороной, при исключении иных способов соединения, причем для изготовления второй конструкции и теплообменного элемента используют металл или сплав с более низкой температурой плавления, по сравнению с металлом или сплавом первой конструкции и предпочтительно с более высоким линейным расширением.

2. Способ изготовления и монтажа протяженных теплообменных поверхностей по п.1, отличающийся тем, что для изготовления первой протяженной конструкции используют сталь.

3. Способ изготовления и монтажа протяженных теплообменных поверхностей по п.1, отличающийся тем, что для изготовления первой протяженной конструкции используют чугун.

4. Способ изготовления и монтажа протяженных теплообменных поверхностей по п.1, отличающийся тем, что для изготовления первой протяженной конструкции используют бронзу.

5. Способ изготовления и монтажа протяженных теплообменных поверхностей по п.1, отличающийся тем, что для изготовления первой протяженной конструкции используют латунь.

6. Способ изготовления и монтажа протяженных теплообменных поверхностей по п.1, отличающийся тем, что для изготовления первой протяженной конструкции используют медь.

7. Способ изготовления и монтажа протяженных теплообменных поверхностей по п.1, отличающийся тем, что для изготовления первой протяженной конструкции используют титановый сплав.

8. Способ изготовления и монтажа протяженных теплообменных поверхностей по п.1, отличающийся тем, что для изготовления первой протяженной конструкции используют титан.

9. Способ изготовления и монтажа протяженных теплообменных поверхностей по п.1, отличающийся тем, что для изготовления второй протяженной конструкции используют алюминиевый сплав.

10. Способ изготовления и монтажа протяженных теплообменных поверхностей по п.1, отличающийся тем, что для изготовления второй протяженной конструкции используют алюминий.

11. Способ изготовления и монтажа протяженных теплообменных поверхностей по п.1, отличающийся тем, что пространственный теплообменный элемент профилируют с образованием замкнутой полости и ориентируют вдоль второй протяженной конструкции.

12. Способ изготовления и монтажа протяженных теплообменных поверхностей по п.1, отличающийся тем, что пространственный теплообменный элемент профилируют с образованием ребра и ориентируют вдоль второй протяженной конструкции.

13. Способ изготовления и монтажа протяженных теплообменных поверхностей по п.1, отличающийся тем, что протяженные стороны второй конструкции соединяют электрической дуговой сваркой.

14. Способ изготовления и монтажа протяженных теплообменных поверхностей по п.1, отличающийся тем, что протяженные стороны второй конструкции соединяют газоэлектрической дуговой сваркой, преимущественно аргонно-дуговой сваркой.

15. Способ изготовления и монтажа протяженных теплообменных поверхностей по п.1, отличающийся тем, что протяженные стороны второй конструкции соединяют электрошлаковой сваркой.

16. Способ изготовления и монтажа протяженных теплообменных поверхностей по п.1, отличающийся тем, что протяженные стороны второй конструкции соединяют плазменной сваркой.

17. Способ изготовления и монтажа протяженных теплообменных поверхностей по п.1, отличающийся тем, что протяженные стороны второй конструкции соединяют лазерной сваркой.

18. Способ изготовления и монтажа протяженных теплообменных поверхностей по п.1, отличающийся тем, что протяженные стороны второй конструкции соединяют газовой сваркой.

19. Способ изготовления и монтажа протяженных теплообменных поверхностей по п.1, отличающийся тем, что протяженные стороны второй конструкции соединяют электрической контактной сваркой.

20. Способ изготовления и монтажа протяженных теплообменных поверхностей по п.1, отличающийся тем, что протяженные стороны второй конструкции соединяют сваркой, основанной на переносе электродного металла в сварочную ванну за счет высокочастотного колебания проволоки (СМТ-сваркой).

Описание изобретения к патенту

Предлагаемое изобретение относится к области энергетического и химического машиностроения и может быть использовано при изготовлении теплообменных аппаратов различного назначения, включая отопительные радиаторы.

Известны различные способы изготовления теплообменных поверхностей, в частности биметаллических теплообменных поверхностей. Один из известных способов, описанный в заявке на получение патента Японии JP 60141437, выбран в качестве ближайшего аналога. Согласно известному из JP 60141437 способу на всей внешней поверхности первой протяженной конструкции, выполненной цилиндрической формы из металла или сплава, посадкой с зазором крепят вторую протяженную конструкцию. Металл второй конструкции размягчают до пластичного состояния и обжимают второй поверхностью первую поверхность. Вторая протяженная конструкция выполнена с продольным оребрением на наружной поверхности и изготовлена из металла или сплава, отличного от металла или сплава первой конструкции. Использование известного из JP 60141437 способа ограничено производством исключительно «прямых» теплообменных поверхностей и не может быть непосредственно использовано при производстве криволинейных теплообменных поверхностей (змеевики, стяжки отопительных радиаторов) из-за невозможности непосредственной посадки на криволинейные участки (змеевик, стяжки отопительных радиаторов). Также из-за невозможности полного удаления зазоров снижается качество теплообмена из-за необходимости размягчения металла (использование газовых горелок).

В отличие от известного, предлагаемый способ изготовления протяженных теплообменных поверхностей может быть использован для производства криволинейных поверхностей (змеевиков), то есть повысит технологичность проведения работ по производству и монтажу. Также, использование предлагаемого способа позволит отказаться от операций литья при производстве биметалла, что положительно влияет на энергосбережение и на экологичность производства. Дополнительно, поверхность, выполненная предложенным способом, благодаря облеганию поверхностей, будет отличаться лучшим качеством теплообмена.

Указанный выше технический результат достигается при использовании предложенного способа изготовления и монтажа протяженных теплообменных поверхностей. Способ включает крепление на внешней поверхности первой протяженной конструкции, служащей для движения теплоносителя, выполненной из металла или сплава, второй протяженной конструкции, выполненной из металла или сплава, отличного от металла или сплава первой конструкции, и облегающей первую конструкцию. Согласно предложенному изобретению протяженные стороны, по меньшей мере, одной второй конструкции, выполненной с, по меньшей мере, одним пространственным теплообменным элементом на наружной поверхности, соединяют сваркой с, по меньшей мере, одной аналогичной стороной, при исключении иных способов соединения. Для изготовления второй конструкции и теплообменного элемента используют металл или сплав с более низкой температурой плавления, по сравнению с металлом или сплавом первой конструкции и предпочтительно с более высоким линейным расширением. Для изготовления первой протяженной конструкции может быть использована сталь, чугун, бронза, латунь, медь, титановый сплав, титан. Для изготовления второй протяженной конструкции может быть использован алюминиевый сплав или алюминий. Пространственный теплообменный элемент может быть профилирован с образованием замкнутой полости и ориентирован вдоль второй протяженной конструкции, также пространственный теплообменный элемент может быть профилирован с образованием ребра и также ориентирован вдоль второй протяженной конструкции. В качестве сварного соединения может быть использована электрическая дуговая сварка, газоэлектрическая дуговая сварка, преимущественно аргонно-дуговая сварка, электрошлаковая сварка, плазменная сварка, лазерная сварка, газовая сварка, электрическая контактная сварка, сварка, основанная на переносе электродного металла в сварочную ванну за счет высокочастотного колебания проволоки (СМТ-сварка).

Способ осуществляется следующим образом (см. чертеж).

На всю внешнюю поверхность (или же часть поверхности) первой протяженной конструкции 1, например поверхность трубы отопительного радиатора, крепится вторая протяженная конструкция 2 или же совокупность протяженных конструкций 2. Первая протяженная конструкция 1 может быть выполнена цилиндрической или же иной формы. В результате выполняемых операций сегменты второй протяженной конструкции 2 (либо конструкция, выполненная в виде одного целого) облегают внешнюю поверхность первой 1 конструкции без зазора.

Протяженные стороны второй конструкции 2 соединяются с аналогичными сторонами исключительно сваркой (иные способы соединения исключены). Причем могут быть использованы практически любые известные в настоящее время типы сварки: электрическая дуговая сварка, газоэлектрическая дуговая сварка, электрошлаковая сварка, плазменная сварка, лазерная сварка, газовая сварка, электрическая контактная сварка, основанная на переносе электродного металла в сварочную ванну за счет высокочастотного колебания проволоки (СМТ-сварка). Первая 1 и вторая 2 протяженные конструкции выполняются из различных металлов или сплавов. При этом для изготовления второй конструкции 2 используют металл или сплав с более низкой температурой плавления и предпочтительно с более высоким линейным расширением, по сравнению с металлом или сплавом первой конструкции 1. Первая протяженная конструкция 1 может быть выполнена из стали, чугуна, бронзы, латуни, меди, титановых сплавов или же титана. Вторая протяженная конструкция 2 может быть выполнена из алюминия или же алюминиевого сплава. Вторая конструкция выполняется с пространственными профилированными элементами 3, 4, расположенными на ее внешней поверхности и состоящими из одной или нескольких частей. Пространственный теплообменный элемент может быть профилирован с образованием замкнутой полости 3 и ориентирован вдоль второй протяженной конструкции, также пространственный теплообменный элемент может быть профилирован с образованием ребра 4 и также ориентирован вдоль второй протяженной конструкции. Профилирование с образованием замкнутой полости 3 может быть выполнено одновременно с профилированием в виде ребра 4, также такое профилирование может быть выполнено порознь. При профилировании теплообменных элементов с образованием замкнутой полости 3 могут быть исключены острые углы в каждом из элементов, что исключит травматизм при использовании конструкции в жилых и служебных помещениях. Очевидно, что теплообменные элементы 3, 4, выполненные подобным образом, могут быть монтированы на уже готовых к эксплуатации теплообменных поверхностях, например трубах, предназначенных для движения теплоносителя, например на змеевиках, наборах секций труб с ниппельными соединениями, наборах секций труб со сварными соединениями.

Таким образом, предложен способ производства теплообменных поверхностей различного назначения, отличающийся технологичностью и увеличенной мощностью теплообмена для полученных конструкций.