УСТРОЙСТВО ДЛЯ УДАРНОГО ФОРМИРОВАНИЯ КАВЕРН И ВЫПОРОВ НА ТЕПЛООБМЕННЫХ ПОВЕРХНОСТЯХ ТОНКОСТЕННОЙ ТРУБЫ

Полезная модель относится к технологии изготовления деталей активных зон тепловых энергетических установок, а именно к конструированию приспособлений с целью формообразования на теплообменных оболочках тонкостенных труб развитой поверхности в виде каверн и выпоров.
В настоящее время каверны и выпоры на оболочках тонкостенных труб изготавливаются кустарным способом по следующей технологии. На листовой заготовке давлением формируют каверны и выпоры гребенчатым инструментом, после чего свертывают листовые заготовки в трубки и по линии совмещения сваривают их.
Недостатком указанного процесса является большая трудоемкость, сложность совмещения листовой заготовки по образующей, низкое качество сварки и ограничения по использованию сварных труб в теплоэнергетике.
Патентные исследования не позволили обнаружить механические устройства для формирования каверн и выпоров непосредственно на поверхностях цельнотянутых тонкостенных труб.
Предложено - устройство для ударного формирования каверн и выпоров на теплообменных поверхностях тонкостенной трубы, содержащее устанавливаемый в патрон токарно-винторезного станка полый цилиндрический корпус, в полости которого концентрично и неподвижно установлена цилиндрическая обойма, взаимодействующая с корпусом посредством подшипника и фиксируемая стойкой, закрепленной на направляющих упомянутого токарного станка, корпус и обойма снабжены соответственно радиально расположенными к центру трубной заготовки и
взаимодействующими друг с другом регулируемыми штифтами и подпружиненными бойками, служащими для ударного формирования каверн и выпоров на поверхностях пропущенной через корпус и обойму трубной заготовки, конец которой закреплен в резцедержателе станка.
Предлагаемое устройство позволяет механизировать процесс изготовления каверн и выпоров непосредственно на цельнотянутых тонкостенных трубах, сократить трудоемкость и себестоимость обработки.
Конструкция описываемого устройства изображена на чертеже.
Как видно из чертежа, устройство содержит полый цилиндрический корпус 1, устанавливаемый в патроне 2 токарно-винторезного станка. В полости корпуса 1 концентрично и неподвижно расположена полая цилиндрическая обойма 3, соединенная с вертикальной стойкой 4, нижняя часть которой закреплена на направляющих упомянутого токарно-винторезного станка. Обойма 3 взаимодействует с корпусом 1 посредством подшипника 5 и имеет центральное отверстие (на чертеже не обозначен) для прохода и базирования трубной заготовки 6, конец которой закреплен посредством разжимной втулки 7 в резцедержателе 8 токарно-винторезного станка. Корпус 1 также имеет центральное отверстие с антифрикционной втулкой 8 для прохода и базирования трубной заготовки 6.
Корпус 1 и обойма 3 снабжены радиально расположенными к центру трубной заготовки 6 регулируемыми резьбовыми штифтами 9 в корпусе 1 и подпружиненными для выхода в исходное нерабочее положение бойками 10 в обойме 3, служащими для ударного формирования каверн и выпоров на теплообменных поверхностях трубной заготовки 6.
Устройство работает следующим образом. Трубную заготовку 6 с толщиной стенки до 1,0 мм пропускают через полый шпиндель токарно-винторезного станка и через центральные отверстия корпуса 1 и обоймы 3 устройства, и ее конец закрепляют через разрезную втулку 7 в резцедержателе токарного станка. Одновременно включают вращение корпуса 1 с числом оборотов n, и продольную подачу S трубной заготовке 6 с
учетом зависимости S=n·t, где t - задаваемый шаг расположения формируемых каверн на наружной поверхности трубы и эквидистантно расположенных выпоров во внутренней полости трубы.
При вращении корпуса 1 регулируемые путем ввинчивания и фиксирования гайками 11 штифты 9 набегают торцевыми поверхностями на полусферические участки поверхности подвижных бойков 10, сообщают им ударную радиальную подачу внедрения в трубную заготовку 6 и формируют каверны заданной геометрической формы, соответствующей геометрической форме рабочей части бойков 10. Из зависимости от количества расположенных по окружности обоймы 3 бойков 10, формируется число рядов каверн и выпоров на внешней и внутренней поверхностях трубы 6, а плотность их расположения зависит от количества штифтов 9. Глубина каверн настраивается путем ввинчивания штифтов 9, и выбранный размер фиксируется гайками 11.
При малой инерционности формообразующего бойка 10 (инерционность зависит от жесткости пружины 12), большой кинетической энергии удара и высокой скорости деформации обеспечиваются условия, при которых минимизируются возможные деформации тонкостенной трубы в ее сечениях.
Время контакта формообразующего бойка 10 с трубой составляет 0,001...0,06 секунд в зависимости от частоты вращения n корпуса 1.
Штучное время изготовления каверн и выпоров на трехметровой теплообменной трубе ⌀ 16×(0,2...1,0) мм находится в пределах не более 3 минут.
Описанное устройство позволяет создание конструктивных видов энергоэффективных по теплообмену поверхностей в тонкостенных цельнотянутых трубах.