СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ТЕПЛООБМЕННОЙ ТРУБЫ
HEAT EXCHANGE TUBE MANUFACTURING METHOD

Изобретение относится к производству теплообменных труб, в частности, для нагревательных котлов.
Известна теплообменная труба (патент RU №2231007 от 22.07.2002), которая на своей наружной поверхности имеет сферические углубления, расположенные в шахматном порядке вдоль трубы при соблюдении следующих геометрических соотношений:
;
,
где h - глубина сферических углублений;
н
d - наружный диаметр исходной гладкой трубы;
t - шаг расположения сферических углублений по длине трубы.
В описании к патенту не приведен способ изготовления такой теплообменной трубы.
Известен способ изготовления теплообменной трубы (патент RU №2266498 от 11.09.2003), включающий нанесение на поверхности полосы соответствующей внутренней поверхности трубы холодной штамповкой одинаковых лунок с заданными геометрическими параметрами; свертывание полосы в трубу; прямолинейную сварку стыка кромок полосы, свернутой в трубу.
Недостаток способа - нанесение лунок на поверхности полосы, усложняющее процесс изготовления теплообменных труб. Способом не предусматривается нанесение лунок на поверхность трубной заготовки.
Известен способ формоизменения трубы волочением (роликовая волока, патент RU №2337773 от 22.02.2007), при котором трубу протягивают через две пары рабочих роликов с кольцевыми желобами, синхронно вращающихся на осях во взаимно перпендикулярных плоскостях.
Недостаток способа - получение гладкой внешней и внутренней поверхности трубы.
Известен способ формования углублений на поверхности круглой проволоки или круглого прутка при протягивании между парами рабочих роликов с кольцевыми желобами с выступами на каждом из них (патент Японии, номер публикации 2006122993 от 01.11.2004). При данном способе приводимой в движение является круглая проволока, а ролики вращаются вследствие их сцепления с проволокой при внедрении выступов в ее поверхность.
Недостаток способа в возможности формования углублений только на непрерывно движущихся длинномерных изделиях вследствие движения проволоки или прутка через несколько последовательно расположенных на станине суппортов с парами рабочих роликов.
Техническая задача изобретения - создание способа, обеспечивающего получение выдавок, расположенных в шахматном порядке, на наружной поверхности трубной заготовки ограниченной длины.
Достигаемый технический эффект - повышение производительности при изготовлении теплообменных труб ограниченной длины.
Техническая задача решена в способе изготовления теплообменной трубы нанесением выдавок на трубную заготовку ограниченной длины, включающем продвижение трубы между кольцевыми желобами пар рабочих роликов, вращающихся в одной плоскости с одинаковой по направлению и величине окружной скоростью и имеющих над поверхностью желобов размещенные с заданным шагом формообразующие выступы, при этом трубу продвигают между кольцевыми желобами двух пар рабочих роликов, вращающихся синхронно во взаимно перпендикулярных плоскостях, оси вращения которых расположены в одной плоскости, а формообразующие выступы пары рабочих роликов, вращающихся в одной плоскости, расположены с угловым смещением относительно формообразующих выступов другой пары рабочих роликов.
Формообразующие выступы рабочего ролика одной из пар могут быть расположены с угловым смещением относительно формообразующих выступов другого рабочего ролика этой же пары.
Если один из рабочих роликов одной из пар является ведущим, то остальные рабочие ролики являются приводными от ведущего ролика, а труба продвигается формообразующими выступами рабочих роликов обеих пар.
Если трубу продвигают силовым приводом ее поступательного движения, то рабочие ролики приводятся во вращательное движение при взаимодействии трубы с формообразующими выступами рабочих роликов.
Достигаемый технический эффект - повышение производительности при изготовлении теплообменной трубы - обеспечивается совокупностью отличительных признаков способа, а именно:
трубу продвигают между кольцевыми желобами двух пар рабочих роликов, вращающихся синхронно во взаимно перпендикулярных плоскостях, оси вращения которых расположены в одной плоскости, а формообразующие выступы пары рабочих роликов, вращающихся в одной плоскости, расположены с угловым смещением относительно формообразующих выступов другой пары рабочих роликов.
Формообразующие выступы рабочего ролика одной из пар могут быть расположены с угловым смещением относительно формообразующих выступов другого рабочего ролика этой же пары.
При наличии относительного углового смещения между выступами различных роликов обеспечивается равномерное движение трубы в процессе нанесения выдавок.
При данном способе в движение может приводиться как один из роликов, который в этом случае является ведущим, так и трубная заготовка.
Если один из рабочих роликов одной из пар является ведущим, то остальные рабочие ролики являются приводными от ведущего ролика через конические шестерни, синхронизирующие вращение роликов, а труба продвигается формообразующими выступами рабочих роликов обеих пар.
Если трубу продвигают силовым приводом ее поступательного движения, то рабочие ролики приводятся во вращательное движение при взаимодействии трубы с формообразующими выступами рабочих роликов.
Данная совокупность признаков способа является новой для изготовления теплообменных труб, так как не обнаружена в источниках информации, полученных при проведении патентно-информационного поиска, и не следует явно из совокупности признаков известных способов.
На фиг.1 показана схема реализации способа с помощью четырехроликового устройства с приводом ведущего ролика.
На фиг.2 - схема взаимного расположения выступов в кольцевых желобах рабочих роликов, вращающихся в одной плоскости.
На фиг.3 - схема взаимного расположения выступов в кольцевых желобах рабочих роликов, вращающихся во взаимно перпендикулярных плоскостях по действием на трубу силового привода ее поступательного движения.
На фиг.4 - труба с нанесенными на нее в шахматном порядке выдавками с помощью специального четырехроликового устройства (схема - на фиг.1).
Способ изготовления теплообменной трубы нанесением выдавок на трубную заготовку ограниченной длины (фиг.1-4) включает продвижение трубы 1 между кольцевыми желобами 2 двух пар рабочих роликов 3, вращающихся синхронно во взаимно перпендикулярных плоскостях с одинаковой по направлению и величине окружной скоростью и имеющих над поверхностью желобов 2 размещенные с заданным шагом t (фиг.2, 3) формообразующие выступы 4. Выступы 4 пары рабочих роликов 3, вращающихся в одной плоскости, расположены со смещением по шагу t (фиг.2, 3) и соответствующим ему угловым смещением Δφ относительно формообразующих выступов другой пары рабочих роликов 3.
Так как шаг выдавок на трубе задается из условия обеспечения теплообмена, то зависимость угла между соседними выступами в кольцевом желобе задается исходя из формулы:
,
где φ - угол между соседними выступами в кольцевом желобе (фиг.2, 3);
t - шаг выдавок на трубе, полученных от одного ролика (фиг.2, 3, 4);
r - минимальный радиус поверхности кольцевого желоба (фиг.2, 3).
Из условия постоянного взаимодействия выступов с наружной поверхностью трубы смещение по шагу должно быть не более величины
,
где Δt - смещение смежных выступов разных роликов по шагу (фиг.2, 3, 4), при этом соответствующее ему относительное угловое смещение смежных выступов, расположенных на разных роликах, должно быть менее величины
,
где Δφ - относительное угловое смещение смежных выступов, расположенных на разных роликах (фиг.2, 3).
Формообразующие выступы ролика 3 одной из пар могут быть расположены с угловым смещением относительно формообразующих выступов другого ролика 3 этой пары (фиг.2), что повышает равномерность продвижения трубы выступами 4, особенно в случае если один из роликов 3 одной из пар является ведущим, а остальные ролики 3 являются приводными от ведущего ролика и труба 1 продвигается формообразующими выступами 4 роликов 3 обеих пар.
Осуществимость и эффективность предложенного способа подтверждена нанесением выдавок на трубную заготовку диаметром 60 мм с толщиной стенки 2,5 мм (фиг.4), предназначенную для использования при изготовлении водонагревательных котлов.