УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЗАПРЕССОВКИ ТРУБ В ТРУБНУЮ РЕШЕТКУ
DEVICE FOR PRESSING PIPES INTO TUBE PLATE

Изобретение относится к обработке металлов давлением, а именно к устройствам для импульсной запрессовки труб в трубные решетки теплообменных аппаратов.
Известен патрон для электроимпульсной запрессовки труб, содержащий цилиндрический корпус из диэлектрического материала и расположенные в нем отрожатель в виде жесткого цилиндрического тела, наполнитель (передаточная среда) и спиральный взрывающийся элемент (Авторское свидетельство СССР №959332 B21D 26/12, дата приоритета 06.06.1980, дата публикации 27.06.1996, авторы: Школьников В.А., Мазурский Б.Я., SU).
Недостатками известного аналога являются недостаточная эффективность из-за потерь импульсного давления и нестабильный зазор между патроном и запрессовываемой трубой в процессе запрессовки. Потери импульсного давления обусловлены конструктивным ограничением величины зазора между патроном и запрессовываемой трубой, а также возможностью пробоя по данному зазору. В свою очередь нестабильный зазор не позволяет равномерно распределить величину импульсного давления на внутренюю стенку запрессовываемой трубы. В комплексе указанные недостатки сказываются на эффективности используемого патрона, качестве и стабильности процесса запрессовки.
Известен также электровзрывной патрон для запрессовки труб, принятый в качестве прототипа, содержащий корпус, состоящий из гильзы и хвостовика, полости которых сообщены между собой и заполнены передающей средой, а также токопроводящие элементы, устанавливаемые в контакте с электродом, гильза выполнена с легко деформируемыми стенками, а по меньшей мере часть хвостовика выполнена с возможностью осевого перемещения под действием электрода (Авторское свидетельство СССР №1007264 B21D 26/10, дата приоритета 30.04.1981, дата публикации 27.06.1996, авторы: Школьников В.А., Мазурский Б.Я. и др., SU, прототип).
Указанный электровзрывной патрон для запрессовки труб является наиболее близким к описываюмому изобретению по технической сущности и достигаемому результату.
Недостатками прототипа являются недостаточная надежность и малая эффективность патрона, обусловленные следующими причинами:
- во-первых, тем, что хвостовик никак не защищен от возможных продольных и поперечных деформаций, как в момент осевого движения под действием электрода, так и в момент запрессовки труб в трубную решетку, что сказывается на зазоре между корпусом патрона и запрессовываемой трубой и является причиной неравномерного заполнения наполнителя в момент осевого смещения хвостовика;
- во-вторых, отсутствием в конструкции герметизатора, что не позволяет полностью изолировать место прилегания хвостовика с запрессовываемой трубой, тем самым, возникает возможность пробоя в данном месте, и, как результат, появляются потери импульсного давления на стенки запрессовываемой трубы, ухудшается стабильность и качество получаемой запрессовки;
- в-третьих, возможностью только одноразового использования, так как хвостовик выполнен из легкодеформируемого материала, что делает невозможным его многоразовое использование.
Технической проблемой является повышение эффективности и надежности устройства для запрессовки труб в трубную решетку.
Для решения технической проблемы предложено устройство для запрессовки труб в трубную решетку, патрон, имеющий сообщающиеся между собой и заполненные передающей средой корпус, выполненный из диэлектрического легкодеформируемого материала и хвостовик-сильфон с пружинно-гофрированной частью, расположенные в корпусе спиральный взрывающийся элемент и токопровод, установленный на торце хвостовика-сильфона и контактирующий с указанным токопроводом электрод, выполненный возможностью перемещения по направлению к торцу хвостовика-сильфона, при этом хвостовик-сильфон выполнен с возможностью осевого перемещения и сжатия под действием электрода, отличающееся тем, что оно снабжено установленным на торце хвостовика-сильфона со стороны электрода стаканом с размещенным на его основании изолятором, и охватывающим пружинно-гофрированную часть хвостовика с обращением основания с изолятором к электроду, опорным фланцем и герметизатором в форме кольца, выполненным из материала, не имеющего химического сродства с материалом опорного фланца, при этом хвостовик-сильфон выполнен из металла с выступающей ступенчатой частью для соединения с указанным корпусом посредством резьбового соединения, причем опорный фланец установлен на выступающей части хвостовика-сильфона, а герметизатор установлен между опорным фланцем и торцом запрессовываемой трубы.
Согласно изобретению, устройство снабжено сопряженной через изолятор с указанным электродом наковальней, выполненной с обеспечением поджатия электрода к хвостовику-сильфону в его сжатом положении.
На фиг. 1 схематично представлена конструкция устройства для запрессовки труб в трубную решетку, общий вид, сжатое положение хвостовика-сильфона; на фиг. 2 изображено соединение хвостовика-сильфона с корпусом патрона, выносной элемент А на фиг. 1.
Устройство для запрессовки труб в трубную решетку (фиг. 1) содержит патрон, корпус 1 которого выполнен из диэлектрического легкодеформируемого материала и заполнен передающей средой 2. Устройство также содержит хвостовик-сильфон 3, который выполнен из металла и соединен резьбовым соединением с корпусом 1 патрона, имеющим ступенчатый конец с резьбой (фиг. 2). Торец хвостовика-сильфона 3, обращенный к электроду 4, снабжен стаканом 5, охватывающим пружинно-гофрированную часть хвостовика, причем основание стакана снабжено изолятором 6. На другом торце сильфона-хвостовика 2, имеющем выступающую для соединения с корпусом патрона часть, установлен опорный фланец 7. В корпусе 1 находится токопровод 8 и взрывающийся элемент - проводник 9. Проводник 9 имеет форму спирали и установлен в контакте с электродом 4 через токопровод 8. На торце хвостовика-сильфона 3, обращенном к трубной решетке 10 и запрессовываемой трубе 11, между опорным фланцем 7 и трубой 11 установлен герметизатор 12, выполненный в виде кольца из материала, не имеющего химического сродства с материалом опорного фланца 7.
Работа устройства для запрессовки труб в трубную решетку происходит следующим образом. Предварительно корпус 1 патрона соединяется с хвостовиком-сильфоном 3 с помощью резьбового соединения. Затем патрон заполняется передающей средой 2 и вставляется в торец запрессовываемой трубы 11, которая находится в трубной решетке 10. Далее электрод 4 движется по направлению к торцу хвостовика-сильфона 3, который снабжен стаканом 5 и изолятором 6. Изолятор 6 служит для направленной подачи импульсного тока на токопровод 8. Стакан 5 и опорный фланец 7 служат для защиты сильфона от поперечных и продольных деформаций в момент запрессовки трубы 11 в трубную решетку 10, и в момент движения электрода 4 обеспечивают направленное поперечное сжатие, уменьшая рабочий объем наполнителя 2, что делает зазор между корпусом 1 и трубой 11 минимальным. Затем электрод 4 подпирается наковальней 13, которая препятствует движению хвостовика-сильфона 3 в исходное положение. В месте сопряжения наковальни 13 и электрода 4 имеется изолятор 14. Далее источник импульсного тока (на рисунке не показан) через электрод 4 подает импульс тока на патрон по токопроводу 8 к взрывающемуся спиральному элементу 9, который впоследствии передает энергию взрыва на корпус 1 патрона, а затем на стенку запрессовываемой трубы 11 через передающую среду 2. При взрыве патрона торцевые потери не возникают благодаря герметизатору 12, который позволяет компенсировать шереховатость торца трубы 11 и трубной решетки 10 с опорным фланцем 7, тем самым, обеспечивая равномерное прилегание и контактирование опорного фланца 7 с трубной решеткой 10 и получая надежную изоляцию импульсного давления в момент запрессовки. Хвостовик-сильфон 3 также частично выполняет функцию отражателя, за счет фиксации в сжатом положении хвостовика 3 наковальней 13 он компенсирует избытки импульсного давления, которые попадают в полость хвостовика-сильфона 3, и отражает их на торец трубы 11.
Таким образом, технический результат, достигаемый при реализации изобретения, заключается в повышении надежности и эффективности устройства для запрессовки труб в трубную решетку за счет возможности многоразового использования хвостовика-сильфона и наличия герметизатора, который препятствует пробою по зазору между корпусом патрона и запрессовываемой трубой.