RU2762237C1 - Способ изготовления пластинчатого теплообменника - Google Patents
Способ изготовления пластинчатого теплообменника Download PDFInfo
- Publication number
- RU2762237C1 RU2762237C1 RU2021103779A RU2021103779A RU2762237C1 RU 2762237 C1 RU2762237 C1 RU 2762237C1 RU 2021103779 A RU2021103779 A RU 2021103779A RU 2021103779 A RU2021103779 A RU 2021103779A RU 2762237 C1 RU2762237 C1 RU 2762237C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- peripheral edges
- plates
- welding
- flanges
- heat exchanger
- Prior art date
Links
Images
Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
- B23K26/00—Working by laser beam, e.g. welding, cutting or boring
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F28—HEAT EXCHANGE IN GENERAL
- F28D—HEAT-EXCHANGE APPARATUS, NOT PROVIDED FOR IN ANOTHER SUBCLASS, IN WHICH THE HEAT-EXCHANGE MEDIA DO NOT COME INTO DIRECT CONTACT
- F28D9/00—Heat-exchange apparatus having stationary plate-like or laminated conduit assemblies for both heat-exchange media, the media being in contact with different sides of a conduit wall
- F28D9/0031—Heat-exchange apparatus having stationary plate-like or laminated conduit assemblies for both heat-exchange media, the media being in contact with different sides of a conduit wall the conduits for one heat-exchange medium being formed by paired plates touching each other
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F28—HEAT EXCHANGE IN GENERAL
- F28F—DETAILS OF HEAT-EXCHANGE AND HEAT-TRANSFER APPARATUS, OF GENERAL APPLICATION
- F28F3/00—Plate-like or laminated elements; Assemblies of plate-like or laminated elements
- F28F3/08—Elements constructed for building-up into stacks, e.g. capable of being taken apart for cleaning
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Thermal Sciences (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Optics & Photonics (AREA)
- Plasma & Fusion (AREA)
- Heat-Exchange Devices With Radiators And Conduit Assemblies (AREA)
- Laser Beam Processing (AREA)
Abstract
Изобретение относится к способам изготовления пластинчатых теплообменников для малоразмерных газотурбинных двигателей (МГТД) и установок (МГТУ) сложного цикла. Способ характеризуется тем, что посредством штамповки с вытяжкой формируют идентичные пластины с периферийными кромками и отбортовками, осуществляют сборку теплообменных элементов путем попарной фиксации и сварки периферийных кромок пластин между собой встык лазерной сваркой, присоединяют подводящие и отводящие патрубки и помещают в корпус, причем при изготовлении пластин теплообменника ширину периферийных кромок выбирают с учетом деформации кромок при штамповке, после штамповки дополнительно выполняют правку отбортовок и обрезают периферийные кромки, а перед сваркой теплообменных элементов в каналах для подвода и отвода теплоносителя устанавливают фиксирующие вставки, которые удаляют по окончании сварки. Технический результат - повышение точности геометрических размеров теплообменных элементов за счет уменьшения деформаций в процессе изготовления теплообменника. 6 ил.
Description
Изобретение относится к способам изготовления пластинчатых теплообменников для малоразмерных газотурбинных двигателей (МГТД) и установок (МГТУ) сложного цикла мощностью до 350 кВт.
Процесс изготовления теплообменников для МГТД и МГТУ предполагает соединение тонкостенных (толщиной менее 1 мм) и разнотолщинных пластин с образованием теплообменных элементов. Теплообменники применяются при рабочих температурах в МГТД и МГТУ до 1000°С и выше.
Известны способы изготовления пластинчатых теплообменников (RU 2659677, 2018, RU 2686134, 2019 и RU 2700213, 2019), согласно которым посредством штамповки из листовых заготовок формируют наружные и внутренние гофрированные пластины с периферийными кромками и отбортовками, пластины попарно соединяют по периферийным кромкам посредством аргонно-дуговой или роликовой сварки, или пайки, а образованные при этом теплообменные элементы соединяют между собой и помещают в корпус.
Наиболее близким аналогом заявленного изобретения является способ изготовления пластинчатого теплообменника (RU 2100733, 1997), характеризующийся тем, что посредством штамповки из листовых заготовок формируют идентичные пластины, включающие гофры, параллельно расположенные соответственно периферийные кромки и отбортовки, причем штамповку осуществляют с вытяжкой, при которой толщина пластины в гофрах уменьшается по сравнению с исходной толщиной пластины, после чего осуществляют сборку теплообменных элементов путем попарной фиксации и сварки периферийных кромок пластин между собой таким образом, что отбортовки образуют каналы для подвода и отвода теплоносителя, осуществляют сборку пакета теплообменника путем сварки между собой теплообменных элементов по отбортовкам, присоединяют к соответствующим каналам подводящие и отводящие патрубки и помещают пакет теплообменника в корпус.
Общим недостатком известных технических решений является то, что применение аргонно-дуговой сварки сопровождается высоким тепловыделением, что не позволяет осуществить соединение пластин толщиной менее 1 мм с обеспечением заданной геометрической формы теплообменного элемента, а применение роликовой сварки, которая выполняется внахлест, не обеспечивает достаточной герметичности сварного соединения. Использование процессов пайки не позволяет применять изготовленный теплообменник при рабочей температуре выше 500°С.
В то же время, использование сварки в известных способах затрудняется тем, что при изготовлении пластин посредством штамповки наблюдается возникновение деформации поверхностей, по которым осуществляется соединение пластин, что уменьшает возможность получения сварного соединения с заданными прочностными свойствами.
Техническая проблема, на решение которой направлено заявленное изобретение, заключается в повышении качества изготовления теплообменника за счет уменьшения деформаций.
Технический результат, достигаемый при осуществлении заявленного изобретения, заключается в повышении точности геометрических размеров теплообменных элементов за счет уменьшения деформаций в процессе изготовления теплообменника.
Технический результат достигается за счет того, что в способе изготовления пластинчатого теплообменника для малоразмерных газотурбинных двигателей и установок сложного цикла посредством штамповки из листовых заготовок формируют идентичные пластины, включающие гофры, параллельно расположенные соответственно периферийные кромки и отбортовки, причем штамповку осуществляют с вытяжкой, при которой толщина пластины в гофрах уменьшается по сравнению с исходной толщиной пластины, после чего осуществляют сборку теплообменных элементов путем попарной фиксации и сварки периферийных кромок пластин между собой таким образом, что отбортовки образуют канал для подвода и канал для отвода теплоносителя, осуществляют сборку пакета теплообменника путем сварки между собой теплообменных элементов по отбортовкам, присоединяют к соответствующим каналам подводящие и отводящие патрубки и помещают пакет теплообменника в корпус, при изготовлении пластин теплообменника ширину периферийных кромок выбирают с учетом деформации периферийных кромок при штамповке, после штамповки дополнительно выполняют правку отбортовок и обрезают периферийные кромки до ширины, составляющей от 1,5 до 5,0 толщины периферийных кромок, сваривают периферийные кромки пластин и отбортовки теплообменных элементов между собой встык лазерной сваркой, причем перед сваркой теплообменных элементов в каналах для подвода и отвода теплоносителя устанавливают фиксирующие вставки, которые удаляют по окончании сварки.
Существенность отличительных признаков способа изготовления пластинчатого теплообменника для малоразмерных газотурбинных двигателей и установок сложного цикла подтверждается тем, что только совокупность всех действий и операций, составляющих изобретение, позволяет обеспечить решение поставленной технической проблемы с достижением заявленного технического результата, а именно:
- выбор ширины периферийных кромок при изготовлении пластин теплообменника с учетом деформации периферийных кромок при штамповке, дополнительное выполнение правки отбортовок после штамповки и обрезка периферийных кромок до ширины, составляющей от 1,5 до 5,0 толщины периферийных кромок, обеспечивает повышение качества кромок и отбортовок за счет снижения деформационных дефектов в процессе изготовления пластин;
- соединение периферийных кромок пластин и теплообменных элементов между собой встык лазерной сваркой, а также установка перед сваркой теплообменных элементов в каналах для подвода и отвода теплоносителя фиксирующих вставок, которые удаляют по окончании сварки, обеспечивает повышение качества изделия за счет уменьшения зон термического влияния при сварке пластин и теплообменных элементов и снижения уровня температурных деформаций.
Настоящее изобретение поясняется следующим подробным описанием способа изготовления пластинчатого теплообменника для малоразмерных газотурбинных двигателей и установок сложного цикла со ссылками на фигуры 1-6, где:
на фиг. 1 изображена штампованная пластина теплообменника;
на фиг. 2 изображено сечение А-А на фиг. 1;
на фиг. 3 изображено сечение Б-Б на фиг. 1;
на фиг. 4 изображена схема размещения теплообменного элемента в позиционирующем сварочном приспособлении;
на фиг. 5 изображена схема размещения фиксирующих вставок в теплообменном элементе;
на фиг. 6 изображено сечение А-А на фиг. 5;
1 - пластина;
2 - гофры;
3 - периферийные кромки пластины;
4 - отбортовки;
5 - канал для подвода и отвода теплоносителя;
6, 7 - соответственно верхний и нижний прижимы позиционирующего сварочного приспособления;
8 - сварной шов;
9 - фиксирующая вставка;
10 - зазор между фиксирующей вставкой 9 и отбортовками 4.
Способ осуществляется следующим образом.
Посредством штамповки из листовых заготовок формируют идентичные пластины 1, включающие гофры 2 (фиг. 1,) параллельно расположенные соответственно периферийные кромки 3 (фиг. 2) и отбортовки 4 (фиг. 3). Штамповку осуществляют с вытяжкой, при которой толщина пластины 1 в гофрах 2 уменьшается по сравнению с исходной толщиной пластины 1. Листовые заготовки выполнены, в частности, из жаропрочной стали 20Х23Н18, что позволяет изготовить теплообменник со степенью регенерации до 70%, причем процесс вытяжки может осуществляться за несколько переходов с глубиной гофров 2 до 2 мм. В процессе штамповки возникают деформации в виде волнообразных дефектов периферийных кромок 3 пластин 1, приводящие к отклонению пластины 1 от плоскостности и соответственно к изменению габаритных размеров пластины 1 на расстоянии до 2-2,5 мм от ее края, причем с увеличением глубины вытяжки степень деформации может увеличиваться. Согласно заявленному способу, при изготовлении пластин 1 теплообменника ширину периферийных кромок 3 выбирают с учетом их деформации при штамповке. В зависимости от толщины пластины 1 и количества переходов при вытяжке деформации, возникающие на расстоянии 2-2,5 мм от края пластин 1, приводят к тому, что размеры заготовок пластин 1 требуется увеличить до 3 мм по длине и ширине с каждой стороны. После штамповки дополнительно выполняют правку отбортовок 4 и обрезают периферийные кромки 3 до ширины, составляющей от 1,5 до 5,0 толщины периферийных кромок 3. Например, при использовании листовых заготовок толщиной в диапазоне от 0,1 до 0,5 мм, ширина периферийных кромок 3 после обрезки составляет от 0,3 до 1 мм соответственно. Таким образом, обрезка периферийных кромок 3 до определенной ширины и дополнительная правка отбортовок 4 обеспечивает устранение деформационных дефектов и выравнивание торцевых поверхностей пластин 1 в соответствии с заданными геометрическими характеристиками.
После штамповки пластин 1 осуществляют сборку теплообменных элементов путем попарной фиксации периферийных кромок 3 пластин 1 между собой таким образом, что отбортовки 4 образуют каналы 5 для подвода и соответственно для отвода теплоносителя, и последующей сварки периферийных кромок 3 пластин 1. Периферийные кромки 3 фиксируют в верхнем 6 и нижнем 7 прижимах позиционирующего сварочного приспособления (фиг. 4). Геометрические характеристики прижимов 6 и 7 приспособления соответствуют ширине «а» свариваемых периферийных кромок 3 с учетом ширины «δ» периферийных кромок 3, что обеспечивает прилегание контактирующих между собой поверхностей периферийных кромок 3 по высоте 2h образуемого теплообменного элемента в процессе фиксации пластин 1 без зазоров. При этом сваривают периферийные кромки 3 пластин 1 между собой встык лазерной сваркой с образованием сварного шва 8. Процесс лазерной сварки характеризуется возникновением незначительной зоны термического влияния, что приводит к повышению качества сварного шва 8 за счет снижения термических напряжений в околошовной зоне. Кроме того, использование позиционирующего сварочного приспособления дополнительно обеспечивает отвод тепла в процессе сварки, что также позволяет повысить качество сварного соединения.
После изготовления теплообменных элементов в каналах 5 устанавливают фиксирующие вставки 9 (фиг. 5), геометрические характеристики которых определяются длиной L отбортовок 4 и высотой 2h теплообменного элемента. В частности, расстояние Δ (фиг. 6) от фиксирующей вставки 9 до края отбортовок 4 составляет не менее 2 мм, что приводит к образованию зазора 10, предназначенного для предотвращения приваривания фиксирующих вставок 9 к теплообменному элементу. Фиксирующие вставки 9 позволяют устранить кривизну отбортовок 4, возникающую вследствие низкой жесткости пластин 1, и температурную деформацию отбортовок 4 при их сварке в процессе сборки пакета теплообменника.
Пластины 1 могут быть попарно соединены между собой таким образом, что продольные оси гофров 2 располагаются под углом друг к другу (на чертежах не показано), что дополнительно обеспечивает повышение эффективности теплообменника.
Сборку пакета теплообменника осуществляют аналогичным образом путем сварки между собой теплообменных элементов по кромкам отбортовок 4, а затем присоединяют к соответствующим каналам 5 подводящие и отводящие патрубки и помещают пакет теплообменника в корпус (на чертеже не показано). По окончании процесса сварки фиксирующие вставки 9 удаляют.
Таким образом, выбор ширины периферийных кромок 3 с учетом их деформации при штамповке, дополнительная правка отбортовок 4 при изготовлении пластин 1 теплообменника, обрезка периферийных кромок 3 до определенной ширины в зависимости от толщины периферийных кромок 3, и лазерная сварка встык периферийных кромок 3 пластин 1 и отбортовок 4 теплообменных элементов между собой с установкой в каналах 5 фиксирующих вставок 9 обеспечивает повышение точности геометрических размеров теплообменных элементов и пакета теплообменника за счет уменьшения деформаций в процессе их изготовления, что позволяет повысить прочность и герметичность теплообменника.
Claims (1)
- Способ изготовления пластинчатого теплообменника для малоразмерных газотурбинных двигателей и установок сложного цикла, характеризующийся тем, что посредством штамповки из листовых заготовок формируют идентичные пластины, включающие гофры, параллельно расположенные соответственно периферийные кромки и отбортовки, причем штамповку осуществляют с вытяжкой, при которой толщина пластины в гофрах уменьшается по сравнению с исходной толщиной пластины, после чего осуществляют сборку теплообменных элементов путем попарной фиксации и сварки периферийных кромок пластин между собой таким образом, что отбортовки образуют канал для подвода и канал для отвода теплоносителя, осуществляют сборку пакета теплообменника путем сварки между собой теплообменных элементов по отбортовкам, присоединяют к соответствующим каналам подводящие и отводящие патрубки и помещают пакет теплообменника в корпус, отличающийся тем, что при изготовлении пластин теплообменника ширину периферийных кромок выбирают с учетом деформации периферийных кромок при штамповке, после штамповки дополнительно выполняют правку отбортовок и обрезают периферийные кромки до ширины, составляющей от 1,5 до 5,0 толщины периферийных кромок, сваривают периферийные кромки пластин и отбортовки теплообменных элементов между собой встык лазерной сваркой, причем перед сваркой теплообменных элементов в каналах для подвода и отвода теплоносителя устанавливают фиксирующие вставки, которые удаляют по окончании сварки.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2021103779A RU2762237C1 (ru) | 2021-02-16 | 2021-02-16 | Способ изготовления пластинчатого теплообменника |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2021103779A RU2762237C1 (ru) | 2021-02-16 | 2021-02-16 | Способ изготовления пластинчатого теплообменника |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2762237C1 true RU2762237C1 (ru) | 2021-12-16 |
Family
ID=79175394
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2021103779A RU2762237C1 (ru) | 2021-02-16 | 2021-02-16 | Способ изготовления пластинчатого теплообменника |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2762237C1 (ru) |
Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2100733C1 (ru) * | 1996-03-29 | 1997-12-27 | Алексей Иванович Худяков | Пластинчатый теплообменник и способ изготовления пластинчатого теплообменника |
EP2583045B1 (en) * | 2010-06-18 | 2014-04-23 | Alfa Laval Corporate AB | Plate heat exchanger and method of producing a plate heat exchanger |
RU2568716C1 (ru) * | 2011-11-28 | 2015-11-20 | Альфа Лаваль Корпорейт Аб | Пластинчатый теплообменник блочного типа со свойствами предотвращения образования отложений |
TW201709999A (zh) * | 2015-09-10 | 2017-03-16 | Auras Technology Co Ltd | 改良式均溫板的製造方法 |
RU2707237C2 (ru) * | 2015-03-26 | 2019-11-25 | Касале Са | Пластинчатый теплообменник для химических реакторов с автоматически привариваемыми коллекторами |
-
2021
- 2021-02-16 RU RU2021103779A patent/RU2762237C1/ru active
Patent Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2100733C1 (ru) * | 1996-03-29 | 1997-12-27 | Алексей Иванович Худяков | Пластинчатый теплообменник и способ изготовления пластинчатого теплообменника |
EP2583045B1 (en) * | 2010-06-18 | 2014-04-23 | Alfa Laval Corporate AB | Plate heat exchanger and method of producing a plate heat exchanger |
RU2568716C1 (ru) * | 2011-11-28 | 2015-11-20 | Альфа Лаваль Корпорейт Аб | Пластинчатый теплообменник блочного типа со свойствами предотвращения образования отложений |
RU2707237C2 (ru) * | 2015-03-26 | 2019-11-25 | Касале Са | Пластинчатый теплообменник для химических реакторов с автоматически привариваемыми коллекторами |
TW201709999A (zh) * | 2015-09-10 | 2017-03-16 | Auras Technology Co Ltd | 改良式均溫板的製造方法 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
CN100425937C (zh) | 热交换器 | |
EP2660530B1 (en) | Latent heat exchanger and hot water supply device | |
JPS597446A (ja) | 偏平チューブとコルゲートフィンの組付方法 | |
JP2003028586A (ja) | 排気熱交換器 | |
JP2000304488A (ja) | アルミニウム合金製熱交換器 | |
US20100320753A1 (en) | Method of manufacturing a pipe coupling component, method of manufacutring a casing structural member, and pipe coupling sturcture for a hollow part | |
JP3449897B2 (ja) | 熱交換器及びその製造方法 | |
US20100175861A1 (en) | Laser-welded heat exchanger tube assembly | |
US20070051499A1 (en) | Semifinished flat tube, process for producing same, flat tube, heat exchanger comprising the flat tube and process for fabricating the heat exchanger | |
RU2762237C1 (ru) | Способ изготовления пластинчатого теплообменника | |
JP2000337215A (ja) | 排気熱交換装置 | |
US8756808B2 (en) | Method for producing a cellular wheel | |
US6904961B2 (en) | Prime surface gas cooler for high temperature and method for manufacture | |
RU2659677C1 (ru) | Пластинчатый теплообменник и способ изготовления пластинчатого теплообменника | |
US6971444B2 (en) | Heat exchanger construction and method | |
JPH10170172A (ja) | 2重管式熱交換器 | |
RU2686134C1 (ru) | Пластинчатый теплообменник и способ изготовления пластинчатого теплообменника | |
JPH01181092A (ja) | 熱交換器 | |
US20100012306A1 (en) | Procedure For Manufacture Of A Tube For Conveyance Of A Fluid Of A Heat Exchanger, And Tube Obtained By Such Procedure | |
JP2007064515A (ja) | 熱交換器用偏平伝熱管およびその製造方法 | |
RU193960U1 (ru) | Оребренная тонколистовая панель | |
JP2004069255A (ja) | 多管式熱交換器 | |
CN220452059U (zh) | 一种egr冷却器换热管芯固定结构 | |
US20240175644A1 (en) | Method for producing pipes having topographic inner structures | |
KR20050055046A (ko) | 반제품 평튜브, 반제품 평튜브 생산 공정, 평튜브,평튜브로 구성된 열교환기, 열교환기를 제조하는 공정. |