Способ электрогидравлической запрессовки труб

 

Изобретение относится к обработке металлов импульсным давлением и может быть использовано для электрогидравлической развальцовки труб в трубных досках теплообменных аппаратов, калибровки трубчатых заготовок и емкостей. В способе используют электрический импульсный разряд между высоковольтным и заземленным электродами, которые размещают в трубе, наполненной водой. Запрессовку трубы ведут путем подачи на высоковольтный электрод нескольких импульсов, количество которых при заданной энергии единичного импульса определяют из приведенного соотношения. В результате обеспечивается снижение уровня энергии единичного импульса, уменьшение массогабаритных характеристик установки, упрощение ее конструкции и повышение качества полученных соединений. 1 ил., 1 табл.

Изобретение относится к обработке металлов импульсным давлением для электрогидравлической развальцовки труб в трубных досках теплообменных аппаратов, калибровки трубчатых заготовок и емкостей.

Известен способ получения деформирующих усилий посредством электрогидравлических ударов в жидкости (а. с. 142502, кл. 49 g с приоритетом от 5.07.50 г.), при котором электрогидравлические удары воспроизводят в цилиндре или камере с поршнем или мембраной, воспринимающей удары и передающей их непосредственно через связанный с поршнем или мембраной инструмент деформируемому объекту.

Недостатком данного способа является наличие дополнительных систем, передающих давление на деформируемые изделия, таких как поршень или мембраны, что существенно снижает эффективность воздействия на металл, увеличивает энергоемкость процесса.

Наиболее близким к заявляемому способу является выбранный нами за прототип способ запрессовки труб в трубных досках (Б.Я.Мазуровский. Электрогидроимпульсная запрессовка труб в трубных решетках теплообменных аппаратов. Киев: "Наукова думка" 1980, с.94, рис.37), включающий размещение в заполненной водой трубе высоковольтного и заземленного электродов и создание между ними электрического импульсного разряда путем подачи импульса на высоковольтный электрод.

Недостатками этого способа являются необходимость создания мощных высоковольтных генераторов с энергией в несколько десятков килоджоулей в импульсе, соответственно большие массогабаритные характеристики аппаратов, т.к. на каждый импульс используется одноразовый специальный патрон, невозможность использования этого способа при запрессовке труб в трубных досках, бывших в эксплуатации, в связи с наличием дефектов на внутренних поверхностях отверстий в трубных досках, множество подготовительных операций, связанных с монтажом и демонтажом приспособлений при запрессовке. Указанные недостатки не позволяют использовать этот способ для ремонтных работ непосредственно в организациях, эксплуатируемых теплообменные аппараты.

Основной технической задачей предложенного решения является снижение уровня энергии единичного импульса, уменьшение массогабаритных характеристик установки, упрощение конструкции за счет ликвидации разовых патронов с взрывающейся проволочкой, возможность создания качественных соединений на трубных решетках, бывших в эксплуатации и имеющих дефекты на внутренней поверхности отверстий.

Указанная техническая задача достигается тем, что в способе для электрогидравлической запрессовки труб в трубных решетках теплообменных аппаратов, включающем размещение в наполненной водой трубе высоковольтного и заземленного электродов и создание между ними электрического разряда путем подачи импульса на высоковольтный электрод, согласно предложенному решению производят подачу нескольких импульсов, количество которых при заданной энергии единичного импульса определяется из соотношения где W₀ - энергия единичного импульса, Дж; N - число подаваемых импульсов, шт.; W_Т - энергия деформации трубы, Дж; W_Р - энергия деформации трубной решетки, Дж.

Пример конкретного выполнения. На чертеже представлено устройство для осуществления предложенного способа. Устройство состоит и высоковольтного электрода 1, трубной доски 2, проволочных заземленных электродов 3 и вальцуемой трубы 4.

Способ осуществляется следующим образом: на высоковольтный электрод 1 подается несколько высоковольтных импульсов, которые пробивают промежуток между высоковольтным электродом 1 и заземленными проволочными электродами 3. В результате труба 4 деформируется, заполняя промежуток в трубной доске 2, обеспечивая надежное соединение трубы 4 с трубной доской 2. Проводили запрессовку латунной трубы марки Л070-1 с внешним диаметром 19 мм и толщиной стенки 1 мм (W_Т 1,24 кДж) в стальную трубную доску (Ст 3) с диаметром отверстий 19,2 мм и толщиной 90 мм (W_Р 4,83 кДж). Нами использовался генератор импульсов с энергией единичного импульса W₀ 1260 Дж. Из неравенства определяем необходимое количество импульсов, которое обеспечит качественное соединение 6N10. Испытание запрессованного соединения проводили под давлением 40 атм. В таблице представлены результаты запрессовки соединений при различном количестве поданных импульсов.

Как видно из таблицы, качественная запрессовка трубы в трубной доске успешно осуществляется при подачи 6 и более импульсов с энергией W₀ l260 Дж, что почти на порядок ниже, чем при единичном воздействии при взрыве проволочки (в прототипе W₀=7 кДж). Подавать более 10 импульсов не рекомендуется в связи с превышением раздачи трубы на внутренней границе трубной доски более 20 мм, что снижает прочность при вибрационных нагрузках, возникающих в процессе работы теплообменника.

Таким образом, показана возможность снижения энергии единичного импульса и последовательной их подачи для получения качественного соединения трубы и трубной доски, что позволяет значительно сократить массогабаритные показатели установки и выполнить се в транспортируемом варианте. Предложенный способ может успешно применяться для ремонта теплообменников непосредственно на производстве (например, на ТЭЦ, котельных).

Формула изобретения

Способ электрогидравлической запрессовки труб в трубных решетках теплообменных аппаратов, включающий размещение в наполненной водой трубе высоковольтного и заземленного электродов и создание между ними электрического импульсного разряда путем подачи импульса на высоковольтный электрод, отличающийся тем, что производят подачу нескольких импульсов, количество которых при заданной энергии единичного импульса определяют из соотношения
где W_o - энергия единичного импульса, Дж;
N - число подаваемых импульсов, шт. ;
W_т- энергия деформации трубы, Дж;
W_р - энергия деформации трубной решетки, Дж.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2