УСТРОЙСТВО ДЛЯ ГИБКИ ТРУБ ТЕПЛООБМЕННИКА

Полезная модель относится к устройствам для обработки металлов давлением, в частности для гибки труб и может быть использована для изготовления различных трубопроводов сложной формы с наклонными к горизонтальной плоскости участками, например теплообменников.
Цель полезной модели - повышение точности изготовления.
Уровень техники
2
Известно ручное устройство для гибки труб, содержащее гибочный шаблон с упором и обкатывающий ролик, установленные на параллельных осях и соединенных между собой планками, и рычаги, связанные с шаблоном и роликом, при этом последние имеют ручьи (проточки), соответствующие профилю трубы (А.С. СССР №688257, М. Кл. B21D 7/02, 1977 г., опубл. Бюл. №36, 1979 г.) [1].
Труба вставляется в ручьи шаблона и ролика, с помощью рычагов шаблон удерживается на месте, а ролик приводится в движение, затягивает заготовку и обкатывает ее по шаблону, при этом свободный конец заготовки удерживается упором.
Недостатком известного устройства является возможность деформации (смятия) стенки профиля трубы из-за воздействия на нее роликом только по линии касания ручья.
За прототип, как наиболее близкий по технической сущности к заявляемому, выбран трубогиб гидравлический по Патенту РФ на изобретение №2272689, МПК B21D 7/02, 2005 г., опубл. 27.03. 2006 г. [2].
Устройство - прототип содержит раму в виде параллельных пластин, соединенных рамкой с одной стороны и приводом с другой, пуансон, установленный между пластин с возможностью вращения на пальце и хомутом для установки изгибаемой трубы, ползун, соединенный с приводом и возможностью перемещения вдоль пластин и направляющая в виде прямоугольной призмы с возможностью осевого перемещения и ручьями разных размеров на боковых гранях. На оси ползуна установлен прижимной вращающийся ролик и упорная планка, взаимодействующая с направляющей. При этом ручей на пуансоне выполнен из условия обеспечения совместно с ручьем направляющей цилиндра диаметром равным наружному диаметру трубы.
Работа с устройством - прототипом осуществляется следующим образом.
Пуансон, требуемого типоразмера устанавливают между пластинами и фиксируют пальцем. В хомут пуансона устанавливают изгибаемую трубу. Между пластинами устанавливают направляющую так, чтобы труба оказалась в ручье соответствующего размера. При помощи привода через ползун и ось передают усилие на прижимной ролик и далее на направляющую. Затем усилие через направляющую передается на пуансон и раскладывается на две составляющие. Одна составляющая вызывает изгиб трубы, другая обеспечивает поворот пуансона и осевое перемещение направляющей. За один цикл труба изгибается на угол до 90°. Для изгибания трубы на угол от 90° до 180° производится ее переустановка и цикл повторяется.
Недостатком устройства - прототипа является недостаточная точность при изготовлении горизонтальных П-образных петель с участками, наклонными под углом к их плоскости из-за невозможности жесткой фиксации упомянутых петель и наклонных участков, применяемых например в трубопроводах теплообменников с поэтажным расположением петель, соединенных соосными между собой вертикальными участками (см. раздел «Раскрытие полезной модели»).
Цель полезной модели - повышение точности изготовления.
Указанная цель достигается тем, что устройство содержащее основание со сменными изгибающей призмой, прижимом и поворотным пуансоном, на оси которого установлена поворотная пластина с рычагом, пазом и прижимным роликом, взаимодействующим с изгибающей призмой и имеющим возможность перемещения и фиксации на оси в упомянутом пазу при помощи ползуна и стопора, снабжено, установленным на основании, вертикальным кронштейном со сменными упорами.
Раскрытие полезной модели
Задача, на решение которой направлена полезная модель заключается в следующем.
В радиоэлектронных приборах для охлаждения мощных радиоэлементов применяется система жидкостного охлаждения (СЖО), состоящая из радиаторов (пластин) для установки упомянутых элементов, трубопроводов внутри радиаторов и наружных трубопроводов, объединенных в единую замкнутую систему, по которой протекает охлаждающая жидкость, гидропривода и теплообменника для охлаждения жидкости. Для компактности прибора радиаторы располагаются поэтажно (5-10 этажей) друг над другом. Поэтому общий трубопровод имеет сложную конфигурацию (трассировку), состоящую из поэтажных горизонтальных П-образных петель внутри радиаторов, каждая из которых, в свою очередь, состоит из параллельных участков и перпендикулярного им участка и входного и выходного вертикальных участков, соединяющих входы и выходы смежных петель между собой. Однако, из-за конструктивных особенностей прибора, вертикальные участки трубопровода должны располагаться на одной оси, поэтому на выходе необходим наклонный к плоскости петель участок, обеспечивающий соосность упомянутых вертикальных участков.
Для повышения технологичности трубопровод изготавливают из отдельных секций и соединяют их между собой муфтами при помощи сварки, при этом количество соединений должно быть минимальным, а точность изготовления элементов должна обеспечивать необходимую соосность вертикальных участков смежных секций.
Переход 1 от выходного вертикального участка (а) к наклонному участку (b) и переход II от наклонного участка (b) к горизонтальному участку (с) производят в одной плоскости, что не представляет технической сложности по обеспечению допусков на изготовление.
Переход IV от горизонтального участка (d) к горизонтальному участку (е) и переход V от горизонтального участка (е) к входному вертикальному участку (f), также как и участки I и II производят в одной плоскости и их выполнение не вызывает сложностей по обеспечению допусков.
Но при переходе III от участка (с) к горизонтальному участку (d) необходимо участок (с) установить на плоскость и повернуть вокруг оси на угол наклона участка (b) к плоскости горизонтальной петли и зафиксировать последний в вертикальном положении под соответствующим углом.
Выполнение перехода III при помощи устройств, известных из уровня техники затруднительно и не обеспечивает требуемую точность, а создание сложного многопозиционного станка для гибки труб одновременно в нескольких плоскостях в условиях единичного и мелкосерийного производства неэкономично. Поэтому целесообразно для выполнения перехода III применить вертикальный кронштейн со съемными упорами для фиксации наклонного участка (b) секции трубопровода под различными углами.
Оптимальным вариантом изготовления секции трубопровода является поэтапная гибка по следующему техпроцессу:
- фиксация одного конца трубы и гибка под необходимым углом (в конкретном случае 15°) с образованием выходного вертикального участка (а) и наклонного участка (b);
- фиксация наклонного участка (b) на плоскости (при этом участок (а) должен быть направлен вверх) и гибка под углом 90° с образованием выходного участка (с) горизонтальной П-образной петли;
- установка на плоскости и поворот участка (с) вокруг оси на угол наклона участка (b), фиксация участка (с) на плоскости и участка (b) под углом на упомянутом вертикальном кронштейне при помощи упоров и гибка под углом 90° с образованием участка (d), перпендикулярного участку (с) горизонтальной петли;
- фиксация участка (d) на плоскости и гибка под углом 90° с образованием входного участка (е), параллельного участку (с) горизонтальной петли;
- установка участков (а) и (е) на плоскости и фиксация участка (е) (при этом участок (d) должен находиться в вертикальном положении) и гибка под углом 90° с образованием входного вертикального участка (f).
Цель полезной модели - повышение точности изготовления.
Технический результат от использования полезной модели, по сравнению с прототипом, заключается в повышении точности изготовления путем обеспечения жесткой фиксации наклонного участка (b) под необходимым углом к плоскости горизонтальной П-образной петли.
Краткое описание чертежей
На фиг.1 изображено устройство для гибки труб теплообменника, вид сверху, на фиг.2 - разрез А-А на фиг.1, штрих - пунктирными линиями показана труба; на фиг.3 - трубопровод теплообменника в сборе, общий вид; на фиг.4 - то же, вид сбоку; на фиг.5 - секция трубопровода в изометрии; на фиг.6 - гибка перехода I; на фиг.7 - гибка перехода II; на фиг.8 - гибка перехода Ш; на фиг.9 - вид Б на фиг.8; на фиг.10 - гибка перехода IV; на фиг.11 - гибка перехода V, стрелками показаны движения рычага при гибке, латинскими буквами обозначены элементы секции трубопровода: (а) - выходной вертикальный участок, (b) - наклонный участок, (с), (е) и (d) - участки горизонтальной П-образной петли и (f) - входной вертикальный участок.
Устройство содержит основание 1 со сменными изгибающей призмой 2, прижимом 3 (хомутом) и поворотным пуансоном 4, на оси 5 которого установлена поворотная пластина 6 с рычагом 7 (приводом), пазом 8 и прижимным роликом 9, взаимодействующим с изгибающей призмой 2 и имеющим возможность перемещения и фиксации на оси 10 в упомянутом пазу 8 при помощи ползуна 11 и стопора 12 и вертикальный кронштейн 13 со сменными упорами 14.
Работа с устройством осуществляется следующим образом:
- на основание 1 устанавливают изгибающую призму 2, прижим 3 и пуансон 4 требуемых типоразмеров, на оси 5 пуансона 4 устанавливают поворотную пластину 6;
- регулируют положение прижимного ролика 9 перемещением на оси 10 по пазу 8 при помощи ползуна 11 и фиксируют положение ролика 9 стопором 12;
- на вертикальный кронштейн 13 устанавливают сменные упоры 14 в отверстия, соответствующие углу наклона участка (b);
- в ручьи призмы 2 и пуансона 4 устанавливают трубу в месте гиба (переход I, фиг.6), фиксируют выходной вертикальный участок (а) прижимом 3 и производят гибку под необходимым углом (в конкретном случае 15°, образование выходного вертикального участка (а) и наклонного участка (b)). Посредством поворота рычага 7 передают усилие через прижимной ролик 7 на призму 2 и на трубу, призма 2 обкатывает трубу по ручью пуансона 4, при этом приложение усилия к трубе в конечной фазе гибки (наибольшее усилие деформации) происходит по всей длине ручья призмы 2;
- разблокируют участок (а), перемещают трубу в ручьях призмы 2 и пуансона 4 в место гиба (переход 11, фиг.7), поворачивают участок (а) в вертикальное положение, контролируют вертикальность плоскости участков (а) и (b), фиксируют наклонный участок (b) прижимом 3 и производят гибку под углом 90° (образование участка (с) горизонтальной П-образной петли);
- разблокируют участок (b), перемещают трубу в место гиба (переход 111, фиг.8 и 9), поворачивают участок (с) вокруг оси на угол наклона участка (b), фиксируют участок (с) на плоскости прижимом 3 и участок (b) под углом на кронштейне 13 при помощи упоров 14 и производят гибку под углом 90° (образование участка (d), перпендикулярного участку (с) горизонтальной петли);
- разблокируют участки (b) и (с), перемещают трубу в место гиба (переход IV, фиг.10), фиксируют участок (d) на плоскости прижимом 3 и производят гибку под углом 90° (образование участка (е), параллельного участку (с) горизонтальной петли);
- разблокируют участок (d), перемещают трубу в место гиба (переход V, фиг.11), устанавливают участки (а) и (е) на плоскости и фиксируют участок (е) прижимом 3 (при этом участок (d) находиться в вертикальном положении) и производят гибку под углом 90° (образование входного вертикального участка (f));
- разблокируют участок (е) и ролик 9, перемещают по пазу 8 упомянутый ролик 9, ось 10 и ползун 11 со стопором 12 в первоначальное положение, снимают призму 2 и извлекают готовую секцию из устройства.
Для изготовления секций другой конфигурации из труб другого профиля заменяют изгибающую призму 2, прижим 3 и пуансон 4 на соответствующие изгибаемым трубам, а при необходимости гибки наклонного участка под другим углом устанавливают упоры 14 в соответствующие отверстия кронштейна 13.
Осуществление полезной модели
Разработана и изготовлена конструкция устройства для гибки труб теплообменника.
Пример исполнения описан для труб диаметром 12 мм с толщиной стенки 1 мм из нержавеющей стали 12Х18ШОТ по ГОСТ 9941-81.
Устройство содержит основание 1 со сменными изгибающей призмой 2, прижимом 3 и поворотным пуансоном 4, на оси 5 которого установлена поворотная пластина 6 с рычагом 7, пазом 8 и прижимным роликом 9, взаимодействующим с изгибающей призмой 2 и имеющим возможность перемещения и фиксации на оси 10 в упомянутом пазу 8 при помощи ползуна 11 и стопора 12 и вертикальный кронштейн 13 со сменными упорами 14.
Основание 1 представляет собой плиту с размерами 320×140×28 мм из стали 45 по ГОСТ 1050-88 с отверстиями для крепления прижима 3 и пуансона 4 и рисками с указанием различных углов гибки.
a
Призма 2 представляет собой прямоугольную планку с размерами 100×12×16 мм из термообработанной с твердостью HRC 40…45 стали 45 по ГОСТ 1050-88, на одной боковой грани которой выполнен ручей в форме полуцилиндра радиусом 6,0 мм, соответствующего половине диаметра изгибаемой трубы, а на другой противоположной грани - выемка глубиной 2,5 и высотой 12 мм, соответствующей толщине прижимного ролика 9, поверхности ручья и выемки отшлифованы с параметром шероховатости R0,8.
Прижим 3 представляет собой прямоугольную планку с размерами 55×30×26 мм из термообработанной с твердостью HRC 34…38 стали 45 по ГОСТ 1050-88, с продольным открытым пазом длиной 30 мм и шириной 11 мм для фиксации болтом М10×50 по ГОСТ 7805-70 и шайбой 10 по ГОСТ 6958-68 и, расположенным в нижней части со стороны паза и перпендикулярным ему ручьем, аналогичным ручью призмы 2.
a
a
Пуансон 4 представляет собой цилиндр диаметром 58 мм, высотой 16 мм и центральным отверстием диаметром 14 мм из термообработанной с твердостью HRC 35…40 стали 45 по ГОСТ 1050-88, с ручьем на боковой поверхности, аналогичным ручьям призмы 2 и прижима 3, поверхность центрального отверстия, также как и поверхность ручья отшлифована с параметром шероховатости R0,8. Пуансон 4 устанавливается в отверстие основания 1 через свое центральное отверстие при помощи оси 5 диаметром 14 мм и высотой 82 мм с профилированной рукояткой диаметром 30 мм из термообработанной с твердостью HRC 40…45 стали 45 по ГОСТ 1050-88. Цилиндрическая поверхность оси 5 отшлифована с параметром шероховатости R 0,8.
a
Поворотная пластина 6 представляет собой планку длиной 155 мм, шириной 38 и толщиной 12 мм из стали 20 по ГОСТ 1050-88 с радиусным закруглением R 19, ступицей диаметром 38 мм, общей высотой с планкой 16 мм и центральным отверстием диаметром 14 мм с одной стороны, рычагом 7 в виде цилиндра диаметром 28 мм и длиной 155 мм из стали 20 по ГОСТ 1050-88 с другой стороны и пазом 8 длиной 70 мм и шириной 18 мм в средней части пластины. Пластина 6 и рычаг 7 соединены при помощи сварки по ГОСТ 5264-80, а поверхность центрального отверстия ступицы отшлифована с параметром шероховатости R 0,8. Пластина 6 устанавливается через отверстие в ступице на оси 5 с возможностью поворота.
a
Прижимной ролик 9 представляет собой цилиндр диаметром 46 мм, высотой 12 мм, ступицей диаметром 30 мм, общей высотой с цилиндром 14 мм и центральным отверстием диаметром 16 мм из термообработанной с твердостью HRC 40…45 стали 45 по ГОСТ 1050-88. Боковая поверхность и основание цилиндра и поверхность центрального отверстия отшлифованы с параметром шероховатости R 0,8. Ролик 9 устанавливается на нижней части пластины 6 через отверстия ползуна 11 и стопора 12 и закрепляется гайкой M12 по ГОСТ 5915-70 в пазу 8 на оси 10 в виде ступенчатого цилиндра длиной 60 мм с шестигранной головкой с размером под ключ 24 мм и высотой 6 мм, прецизионным участком диаметром 16 мм и длиной 14 мм, прецизионным участком диаметром 12 мм и длиной 20 мм и резьбой M12 длиной 20 мм из термообработанной с твердостью HRC 40…45 стали 45 по ГОСТ 1050-88. Нижняя плоскость головки и поверхности прецизионных участков отшлифованы с параметром шероховатости Ra 0,8.
Ползун 11 представляет собой Т-образную рейку длиной 38 мм и высотой 15 мм из термообработанной с твердостью HRC 35…40 стали 45 по ГОСТ 1050-88, с верхней полкой толщиной 3,5 мм и шириной 38 мм, прецизионной вертикальной стойкой шириной 18 мм и высотой 11 мм и центральным вертикальным отверстием диаметром 12,5 мм. Ползун 11 устанавливается в паз 8 пластины 6 с возможностью перемещения совместно с роликом 9 и стопорения в необходимом месте на оси 10 при помощи упомянутой гайки M12 по ГОСТ 5915-70 и стопора 12 в виде пластины длиной 38 мм, шириной 48 мм и высотой 12 мм из термообработанной с твердостью HRC 40…45 стали 45 по ГОСТ 1050-88, с выемкой шириной 38 мм и глубиной 6 мм и центральным отверстием 12,5 мм.
a
Вертикальный кронштейн 13 представляет собой пластину длиной 87 мм, высотой 55 мм и шириной 15 мм из стали 20 по ГОСТ 1050-88, с резьбовыми отверстиями М8 на нижней плоскости для крепления к основанию 1 болтами М8×30 по ГОСТ 7805-70, с угловым вырезом 20×20 мм для пропускания, при необходимости, трубы и прецизионными отверстиями диаметром 8 мм на фронтальной поверхности, расположенными под различными углами друг к другу для установки сменных упоров 14 в виде ступенчатых цилиндров из стали 20 по ГОСТ 1050-88 длиной 60 мм с рифленой рукояткой диаметром 12 мм и длиной 30 мм и прецизионным участком диаметром 8 мм и длиной 30 мм, отшлифованным с параметром шероховатости R 0,8.
Работа с устройством описана в разделе «Краткое описание чертежей».