SU1505764A1 - Device for working bores - Google Patents

Abstract

Изобретение относитс  к обработке металлов давлением и может быть использовано при изготовлении теплообменных аппаратов дл  обработки отверстий трубных решеток перед закреплением в них труб. Цель изобретени  - расширение технологических возможностей за счет формировани  кольцевых выступов отверстий трубных решеток теплообменных аппаратов. Устройство содержит коническое веретено 1, размещенное внутри сепаратора 2, имеющего по меньшей мере два р да окон, расположенных в различных сечени х сепаратора, с наход щимис  в них шариками 3 и 4. Рассто ние между соседними р дами окон определ етс  зависимостью A_I=(D_I+D_I+1):4-(0,05-0,15)D_I+1, где D - диаметр деформирующих элементов, I - пор дковый номер р да, при этом D_I+1Δ_I, а диаметры шариков в третьем и последующих р дах определ ютс  зависимостью D_I+2=2D_I+1-D_I. Определение рассто ни  между соседними р дами окон придает устройству способность формировать в отверсти х трубных решеток кольцевые выступы определенных профил , твердости и высоты, повышающие герметичность и прочность соединений при закреплении труб в трубных решетках. 1 з.п. ф-лы, 2 ил.The invention relates to the processing of metals by pressure and can be used in the manufacture of heat exchangers for processing the openings of tube sheets before fixing the pipes in them. The purpose of the invention is the expansion of technological capabilities due to the formation of annular protrusions of the openings of tube sheets of heat exchangers. The device contains a conic spindle 1 placed inside a separator 2 having at least two rows of windows located in different sections of the separator, with balls 3 and 4 inside them. The distance between adjacent rows of windows is determined by the relationship A _I = (D _I + D _{I + 1} ): 4- (0.05-0.15) D _{I + 1} , where D is the diameter of the deforming elements, I is the sequence number of the row, while D _{I + 1} Δ _I , and the diameters of the balls in the third and subsequent rows are determined by the dependence D _{I + 2} = 2D _{I + 1} -D _I. Determining the distance between adjacent rows of windows gives the device the ability to form annular protrusions of certain profiles, hardness and height in the holes of the tube sheets, which increase the tightness and strength of the connections when fixing the pipes in tube sheets. 1 hp f-ly, 2 ill.

Description

//

сдsd

оabout

СП SP

Од Od

Изобретение относитс  к области обработки металлов давлением и может быть использовано при изготовлении теплообменных аппаратов дл  обработки отверстий трубных решеток , перед закреплением в них трубThe invention relates to the field of metal forming and can be used in the manufacture of heat exchangers for processing the openings of tube sheets, before fixing pipes in them.

Целью изобретени   вл етс  расширение технологических возможностей за счет возможности формировани  кольцевых выступов в отверсти х трубных решеток теплообмен- ных аппаратов,The aim of the invention is the expansion of technological capabilities due to the possibility of forming annular protrusions in the openings of the tube sheets of heat exchangers,

На фиг,1 изображено устройство, продольное сечение; на фиг.2 - кол цёвые выступы. Fig, 1 shows the device, a longitudinal section; Figure 2 shows the collar protrusions.

Коническое веретено 1 установлено в сепараторе 2, в окнах которого размещены шарики 3-5 первого, второго и третьего р дов соответстThe conic spindle 1 is installed in the separator 2, in the windows of which balls 3-5 of the first, second and third rows are placed.

венно. Рассто ни  а, между первым и вторым р дами и а между вторым и третьим; р дами определены в соответствии с зависимостьюvenno. The distance a, between the first and second rows and a between the second and third; Rows are defined according to dependency.

а, .- (0,05 - 0,15)d},a, .- (0.05 - 0.15) d},

(1)(one)

где d - диаметр шариков;where d is the diameter of the balls;

i - пор дковый номер р да, при этомi is the sequence number of a p yes,

Диаметры шариков d,, d и d The diameters of the balls d ,, d and d

св заны зависимостьюaddicted

.2 d .2 d

1 +11 +1

- d;,- d;

(2)(2)

при этомwherein

d d

иand

22

Сепаратор имеет по меньшей мере два р да окон, распопожённых в различных сечени х сепаратора, с наход щимис  в них шариками.The separator has at least two rows of windows, located in different sections of the separator, with balls in them.

Зависимость (1), св зывающа  диаметры шариков в соседних р дах с рассто нием между р дами, позвол ет при проектировании устройства придать ему способность формировать в отверсти х трубных решеток кольцевые выступы,- обладаюш 1е свойствами, которые обеспечивают повышение герметичности и прочности соединений при закреплении труб в трубных решетках .5 The relationship (1), which connects the diameters of the balls in adjacent rows with the distance between the rows, allows the device to be given the ability to form annular projections in the holes of the tube sheets, which provide an increase in the tightness and strength of the joints when securing pipes in tube sheets .5

00

00

00

Выступы имеют твердость более высокую чем твердость материалов трубы и трубной решетки, дл  обеспечени  внедрени  выступов в поверхность трубы при закреплении ее в отверстии решетки. Если твердость выступов меньше или равна твердости трубы, выступы см ты трубой - не происходит их внедрени . Если твердость выступов равна твердости трубной решетки, то при закреплении трубы выступы также частично деформированы , и их внедрение в поверхность трубы незначительно.The protrusions have a hardness higher than the hardness of the materials of the pipe and tube sheet to ensure that the protrusions are inserted into the surface of the pipe when it is fixed in the hole of the grid. If the hardness of the protrusions is less than or equal to the hardness of the pipe, the protrusions of the pipe you see are not implemented. If the hardness of the protrusions is equal to the hardness of the tube sheet, then when the pipe is fixed, the protrusions are also partially deformed, and their penetration into the surface of the pipe is negligible.

Дп  повышени  герметичности и прочности соединений необходимо обе спечить максимально возможное внедрение выступов в поверхность трубы при закреплении. При этом в районе выступов возникает местное увеличение контактных давлений, уровень которых и определ ет герметизирующую способность и прочность соеди- 5 нений. Чем более высокую твердость имеют кольцевые выступы, тем лучше услови  их внедрени , тем выше уровень местных контактных давлений и тем выше герметичность и прочность соединений.In order to increase the tightness and strength of the joints, it is necessary to both bake the maximum possible insertion of the protrusions into the pipe surface during fastening. At the same time, in the area of the protrusions, a local increase in the contact pressure arises, the level of which determines the sealing ability and strength of the compounds. The higher the hardness of the annular protrusions, the better the conditions for their implementation, the higher the level of local contact pressures and the higher the tightness and strength of the joints.

Выступы имеют в сечении профиль, обеспечивающий наилучшее внедрение выступа в поверхность трубы. Наилучшим будет выступ, имеюший заостренную вершину и достаточно широкое основание, .обеспечивающее его прочность при деформировании.The projections have a cross-section profile that provides the best implementation of the protrusion into the surface of the pipe. The best will be the protrusion having a pointed top and a fairly wide base, ensuring its strength during deformation.

Выступы имеют высоту, максимально возможную, но не превьш1аюЕГую половины минимального технологического зазора в соединении, предусмотренного дл  свободной установки трубы в отверстие перед закреплением. Если высота выступов больше половины минимального технологического зазора , то установка трубы в отверстие становитс  невозможной.The protrusions have a height that is as high as possible, but not exceeding half the minimum technological gap in the joint, which is provided for free installation of the pipe into the hole before fastening. If the height of the protrusions is more than half the minimum technological gap, then the installation of the pipe into the hole becomes impossible.

Зависимость (1) получена опытньм путем в результате экспериментов. Кольцевые выступы, сформированные- двухр дным устройством, спроекти- - рованным в соответствии зависимости (1), имеют следующие свойства: твердость выступов превьш1ает твердость материала трубной решетки на 35%; в сечении выступы имеют профиль с заостренной вершиной и широким основанием (отношение высоты выступа к ширине его основани  составл етDependence (1) is obtained experimentally by experimenting. The annular protrusions formed by a two-wire device, designed according to dependence (1), have the following properties: the protrusion hardness exceeds the hardness of the tube sheet material by 35%; in section, the protrusions have a profile with a pointed apex and a wide base (the ratio of the height of the protrusion to the width of its base is

5five

00

5five

00

5five

5five

примерно 1:10); выступы имеют высоту , равную 0,17 мм при зазоре между трубой и отверстием, равном 0,4 ММ;about 1:10); the protrusions have a height of 0.17 mm with a gap between the pipe and the hole of 0.4 MM;

Величина численного значени  в вьфажении (1) выбираетс  в зависимости от диаметров отверстий, в которых закрепл ютс  трубы. Чем больше диаметр отверсти , тем больше величины минимального зазора и тем большей может быть высота кольцевы выступов. При увеличении диаметров отверстий от 10 до 57 мм (диапазон диаметров труб, закрепл емых раз- .вальцовкой) численный коэффициент соответственно уменьшаетс  от 0,15 до 0,05. Высота кольцевых выступов при этом увеличиваетс , но не превышает половины минимального зазорThe magnitude of the numerical value in the extrusion (1) is selected depending on the diameters of the holes in which the pipes are fixed. The larger the hole diameter, the greater the minimum clearance and the greater the height of the annular projections. With an increase in the diameters of the holes from 10 to 57 mm (the range of diameters of pipes fixed by rolling), the numerical coefficient decreases accordingly from 0.15 to 0.05. The height of the annular protrusions increases, but does not exceed half the minimum clearance.

В случае, если численный коэффициент меньше 0,05, то рассто ние между р дами шариков увеличиваетс  что приводит к увеличению высоты выступов за пределы половины минимального зазора, т.е. установка трбы в отверстие становитс  невозможной .If the numerical coefficient is less than 0.05, the distance between the rows of balls increases, which leads to an increase in the height of the projections beyond half the minimum gap, i.e. The installation of the pipe into the hole becomes impossible.

Если же коэффициент больше 0,15 то рассто ние между р дами шариков уменьшаетс  настолько, что высота кольцевых выступов значительно мень If the coefficient is greater than 0.15, then the distance between the rows of balls decreases so much that the height of the annular projections is much less

ше половины минимального зазора, а следовательно, снижаютс  герметизи- руюш1а  способность и прочность соединений .above half the minimum gap, and therefore, the sealing ability and strength of the joints are reduced.

Последующие испытани  образцов соединений показьшают, что герметичность соединений, в отверсти х решеток которых сформированы кольцевые выступы, в среднем в два раза больше , чем дл  гладких соединений,прочность соединени  с кольцевыми высту- пами увеличилась в среднем в 2,5 раза по сравнению с гладкими соединени ми .Subsequent tests of the samples of the joints show that the tightness of the joints, in the holes of the gratings of which annular protrusions are formed, is on average twice as large as for smooth joints, the strength of the joints with the annular protrusions increased by an average of 2.5 times compared to smooth joints. compounds.

В зависимости (1) диаметр шариков в последуюш,ем р ду d должен быть больше диаметра шариков в предыдущем р ду d;i. Это обеспечивает с уче- том конусности веретена равномерное внедрение шариков в поверхность стенок отверсти  и формирование выступов путем выдавливани  материала трубной решетки одновременно с двух сторон навстречу друг другу. При этом твердость выступа увеличиваетс  за счет пластического деформировани  материала (наклепа).Depending on (1), the diameter of the balls in the next row should be greater than the diameter of the balls in the previous row d; i. Taking into account the taper of the spindle, this ensures a uniform insertion of balls into the surface of the hole walls and the formation of protrusions by extruding the tube sheet material simultaneously from both sides towards each other. At the same time, the protrusion hardness is increased due to plastic deformation of the material (work hardening).

5five

764764

00

66

Зависимость (2), св зывающа  диаметры шариков в р дах, позвол ет при проектировании инструмента определить диаметры шариков в третьем и последующих р дах (когда число р дов больше двух). При этом диаметры шариков такие, которые обеспечивают равенство высот кольцевых выступов в одном отверстии, что обеспечивают равенство контактных давлений в районе каждого выступа и равную герметизирующую способность каждого выступа.Relationship (2), which connects the diameters of the balls in rows, allows for designing the tool to determine the diameters of the balls in the third and subsequent rows (when the number of rows is more than two). The diameters of the balls are such that they ensure equal heights of the annular protrusions in one hole, which ensure equality of contact pressures in the area of each protrusion and equal sealing ability of each protrusion.

Перед установкой в отверстие трубной решетки ко1шческое веретено 1 смещают влево (фиг.1) и устанавливают устройство в отверстие до упора буртика сепаратора 2 в поверхность решетки. После этого веретену сообщают вращательное движение и одновременно прикладывают к нему осевое усилие. Враща сь и перемеща сь в осевом направлении (фиг.1, вправо), веретено приводит во вращение шарики 3-5. Шарики, вдавлива сь в поверхность стенок отверсти , формируют кольцевые канавки. При этом часть материала решетки выдавливаетс  из канавок в осевом направлении с двух сторон от каждого р да шариков. Между р дами выдавливание материала идет во встречных направлени х , в результате чего материал с решетки упрочн етс  (повышаетс  его твердость) и формирует между р дами кольцевые выступы В отверстии трубной решетки 6 сформированы кольцевые выступы 7, высота которых h определена точками 8 пересечени  проекцийPrior to installation into the hole of the tube sheet, the spindle 1 is displaced to the left (Fig. 1) and the device is inserted into the hole until the shoulder of the separator 2 is in contact with the surface of the grid. After that, the spindle reported rotational motion and at the same time apply to it an axial force. Rotating and moving in the axial direction (figure 1, to the right), the spindle causes the balls 3-5 to rotate. The balls, pressed into the surface of the walls of the hole, form annular grooves. At the same time, a part of the lattice material is extruded from the grooves in the axial direction on both sides of each row of balls. Between the rows, the extrusion of the material goes in opposite directions, as a result of which the material from the lattice hardens (its hardness increases) and forms annular projections between the rows. The annular protrusions 7 are formed in the orifice of the tube lattice 6, the height of which h is determined by points 8 of the intersection of

00

5five

00

шариков диаметрами d(, d и d3 на плоскость.balls with diameters d (, d and d3 per plane.

По достижении кольцевыми выступа- ми высоты h веретено 1 устройства, продолжа  вращать, перемещают в осевом направлении (фиг.1, влево) и инструмент извлекают из отверсти .When the annular projections reach a height h, the spindle 1 of the device, continuing to rotate, is moved in the axial direction (Fig. 1, to the left) and the tool is removed from the hole.

В результате в отверстии сформированы кольцевые выступы, имеющие твердость, превышающую твердость материала решетки, заостренную вершину , широкое основание и высоту, не превышающую половины минимального зазора в соединении. Наличие полученных кольцевых выступов в отверсти х решетки приводит к повышению герметичности и прочности соединений при закреплении труб.As a result, annular protrusions are formed in the hole, which have a hardness exceeding the hardness of the lattice material, a pointed top, a wide base and a height not exceeding half the minimum gap in the joint. The presence of the annular protrusions in the holes of the lattice leads to an increase in the tightness and strength of the connections when the pipes are fixed.

Пример. Изготовл ют трехр дный шариковый раскатник дл  формировани  кольцевых выступов в отверсти х диаметрами 29 и 30 мм Диаметр шариков первого р да d 9,128 мм, второго р да d 9,525 мм Численный коэффициент, учитывающий диаметр обрабатьпзаемого отверсти , прин т равным 0,11. Диаметр шариков третьего р да dj, рассчитанный по зависимости (2), равен 9,922 мм. Рассто ни  между р дами шариков, рассчитанные по зависимости (1), а, 3,6 мм и а, 3,8 ммоExample. A three-ball rolling mill was made to form annular protrusions in holes with diameters of 29 and 30 mm. The diameter of the balls of the first row d 9,128 mm and the second row d 9.525 mm The numerical coefficient taking into account the diameter of the drilled hole is 0.11. The diameter of the balls of the third row and dj, calculated from dependence (2), is 9.922 mm. The distances between the rows of balls, calculated from the dependence (1), a, 3.6 mm and a, 3.8 mmo

При обкатывании отверстий диаметром 29,4 мм (минимальный зазор равен 0,4 мм) высота кольцевых выступов равна 0,17 мм, что не превьш1ает половины минимального зазора, т.е. позвол ет свободно установить трубу диаметром 29 мм в отверстие. Твер-; дость выступов при этом Pjo 42 кг/мм твердость материала решетки (сталь 15 ХМ) 2,0 - кг/мм. Последующие испытани  партии, образцов соединений , полученных путем развальцовки в них труб из Ст.10, показывают, что среднее давление разгерметизации составл ет 81,0 ffla.When rolling holes with a diameter of 29.4 mm (the minimum clearance is 0.4 mm), the height of the annular projections is 0.17 mm, which does not exceed half of the minimum clearance, i.e. allows free installation of a pipe with a diameter of 29 mm in the hole. Hard; At the same time, the protrusion of the projections is Pjo 42 kg / mm. The hardness of the lattice material (steel 15 XM) is 2.0 - kg / mm. Subsequent testing of a batch of samples of compounds obtained by expanding the tubes of Art. 10 into them shows that the average depressurization pressure is 81.0 ffla.

Определение рассто ни  между соседними р дами окон при проектировании устройства в соответствии с зависимостью (1) придает устройству способность формировать в отверсти  трубных решеток кольцевые выступы определенного профил , твердости и высоты, повышающие герметичность и прочность при закреплении труб в трубных решетках.Determining the distance between adjacent rows of windows when designing a device in accordance with dependence (1) gives the device the ability to form annular protrusions of a certain profile, hardness and height in the holes of tube sheets that increase tightness and strength when pipes are fixed in tube sheets.

Тех шческий эффект, достигаемый при использовании предлагаемого устThe technical effect achieved when using the proposed mouth

. .

1505764815057648

ройства, заключаетс  в возможности формировани  в отверсти х трубных решеток кольцевых выступов, повьш1а- ющих герметичность и прочность соединений при закреплении труб в трубных решетках.The possibility of forming annular protrusions in the holes of the tube grids increases the tightness and strength of the joints when the tubes are fixed in the tube grids.

00

5five

00

5 five

Claims (2)

1. Устройство дл  обработки отверстий , содержащее сепаратор с выполненными в его различных диаметральных сечени х окнами, в которых размещены деформирующие элементы,контактирующие с ко1шческим опорньм элементом , отличающеес  тем, что, с целью расширени  технологических возможностей за счет возможности формировани  кольцевых выступов в отверсти х трубных решеток теплообменных аппаратов, рассто ние между соседними р дами окон а; определ етс  зависимостью1. A device for machining holes, comprising a separator with windows formed in its various diametrical sections, in which deforming elements are placed in contact with a collar supporting element, characterized in that, in order to expand technological capabilities due to the possibility of forming annular projections in the holes tube grids of heat exchangers, the distance between adjacent rows of windows a; determined by dependency d;d; а but + di+ di i+i + - (0,05-0,15) d- (0.05-0.15) d / / где dwhere d диаметр деформирующих элементов;diameter of deforming elements; i - пор дковый номер р да, при этом в качестве деформирующих элементов использованы шары и диаметр шара последующего р да большеi is the sequence number of a row, while balls and the diameter of a ball of the next row are used as deforming elements диаметра шара предыдущего р да. Idiameter of the ball of the previous row yes. I 2. Устройство по П.1, о т л и ч ,2. The device according to claim 1, about t l and h ю щ е е с   тем, что деформирующи./ элементы выполнены с диаметрами в третьем и последующих р дах, определ емыми зависимостьюua e with the fact that the deforming. / elements are made with diameters in the third and subsequent rows, determined by the dependence 1+г1 + g . 2d ; + } - d ;. 2d; +} - d; .(f I Ot,. (f I Ot, Фиг.гFigg