Устройство для обработки отверстий

(71) Ленинградский ктельный институт(57)ботке КИ ОТРА РОЙС зобретение относится металлов давлением и жет овлени при изго аратов дл ных решет х труб, Ц ение техн использован обменных ап верстий тру плением в ни обработк перед из э логиче- ормиробретения - расширских возможносте тия ОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТНРЫТИЯМРИ ГКНТ СССР кольцевых выступов в отвертрубных решеток теплообменнь аппаратов, Устройство содержит коническое веретено 1, размещенное внутри сепаратора 2, имеющего по меньшей мере два ряда окон,расположенных в различных сечениях сепаратора, с находящимися в них шариками 3 и 4,.Расстояние между соседними рядами окон определяется зависимостью а, = (й) + й;+, ): 4(0,05 - 0,15) с 1,+ где й - диаметр деформирующих элементов; 1 порядковый номер ряда, при этом Й;, ) Й;, а диаметры шариков в третьем и последующих рядах определяются зависимостью й, = 2 Й; - д;, Определение расстояния между соседними рядами окон придает устройст - ву способность формировать в отверстиях трубных решеток кольцевые выступы определенных профиля, твердости и высоты, повышающие герметичность и прочность соединений при закреплении труб в трубных решетках. 1 э,п. ф-лы, 2 ил .3 1505764Изобретение относится к области обработки металлов давлением и может быть использовано при изготовлении теплообменных аппаратов для обработки отверстий трубных решеток.перед закреплением в них труб.Целью изобретения является расширение технологических возможностей за счет возможности формирования кольцевых выступов в отверстиях трубных решеток теплообмен-, ных аппаратов.На Фиг,1 изображено устройство, продольное сечение; на Фиг,2 - кольцевые выступы.ФКоническое веретено 1 установлено в сепараторе 2, в окнах которого размещены шарики 3-5 первого, второго и третьего рядов соответственно. Расстояния а, между первым и вторым рядами и а между вторым и третьим рядами определены в соответствии с зависимостьюа, =:- - (0,05 - 0,15)Й,4(2) при этом ЙЙ 1 и с 1 д где Й - диаметр шариков;- порядковый номер ряда, при этомО + ) Д 1Диаметры шариков Й Й и Йсвязаны зависимостью Сепаратор имеет по меньшей мере два ряда окон, расположенных в различных сечениях сепаратора, с находящимися в них шариками. Зависимость (1), связывающая диаметры шариков в соседних рядах срасстоянием между рядами, позволяет при проектировании устройствапридать ему способность формироватьв отверстиях трубных решеток кольцевые выступы, обладающие свойствами,которые обеспечивают повышение герметичности и прочности соединенийпри закреплении труб в трубных решетках,1 О 15 20 25 30 35 40 45 50 55 Выступы имеют твердость болеевысокую чем твердость материалов тру"бы и трубной решетки, для обеспечения. внедрения выступов в поверхностьтрубы при закреплении ее в отверстии решетки. Если твердость выступов меньше или равна твердоститрубы, выступы смяты трубой - непроисходит их внедрения. Если твердость выступов равна твердости трубной решетки, то при закреплении трубы выступы также частично деформированы, и их внедрение в поверхностьтрубы незначительно,Для повышения герметичности ипрочности соединений необходимо обе спечить максимально возможное внедрение выступов в поверхность трубыпри закреплении. При этом в районевыступов возникает местное увеличение контактных давлений, уровенькоторых и определяет герметизирую"щую способность и прочность соединений, Чем более высокую твердостьимеют кольцевые выступы, тем лучшеусловия их внедрения, тем выше уровень местных контактных давлений итем выше герметичность и прочностьсоединении.Выступы имеют в сечении профиль,обеспечивающий наилучшее внедрениевыступа в поверхность трубы. Наилучшим будет выступ, имеющий заостренную вершину и достаточно широкое основание, обеспечивающее егопрочность при деформировании.Выступы имеют высоту, максимально возможную, но не превышающую половины минимального технологического зазора в соединении, предусмотренного для свободной установки трубы в отверстие перед закреплением.Если высота выступов больше половины минимального технологического зазора, то установка трубы в отверстиестановится невозможной.Зависимость (1) получена опытнымпутем в результате экспериментов.УКольцевые выступы, сформированныедвухрядным устройством, спроектированным в соответствии зависимости(1), имеют следующие свойства: твердость выступов превышает твердостьматериала трубной решетки на 357;в сечении выступы имеют профиль сзаостренной вершиной и широким основанием (отношение высоты выступак ширине его основания составляет1505764 БО 5примерно 1:10); выступы имеют высоту, равную 0,17 мм при зазоре между трубой и отверстием, равном 0,4 мм;Величина численного значения в5 выражении (1) выбирается в зависимости от диаметров отверстий, в которых закрепляются трубы. Чем больше диаметр отверстия, тем больше10 величины минимального зазора и тем большей может быть высота кольцевых выступов, При увеличении диаметров отверстий от 10 до 57 мм (диапазон диаметров труб, закрепляемых раз,вальцовкой) численный коэффициент соответственно уменьшается от 0,15 до 0,05. Высота кольцевых выступов при этом увеличивается, но не превышает половины минимального зазора.В случае, если численный коэффициент меньше 0,05, то расстояниемежду рядами шариков увеличивается, что приводит к увеличению высоты выступов за пределы половины минимального зазора, т.е. установка трубы в отверстие становится невозможной.Если же коэффициент больше 0,15, то расстояние между рядами шариков уменьшается настолько, что высота кольцевых выступов значительно меньше половины минимального зазора, а следовательно, снижаются герметизирующая способность и прочность соеди нений.Последующие испытания образцов соединений показывают, что герметичность соединений, в отверстиях решеток которых сформированы кольцевые выступы, в среднем в два раза больше, чем для гладких соединений, прочность соединения с кольцевыми выступами увеличилась в среднем в 2,5 раза по сравнению с гладкими соединениями.45 В зависимости (1) диаметр шариков в последующем ряду Й должен быть больше диаметра шариков в предыдущем ряду Й,;. Это обеспечивает с учетом конусности веретена равномерное внедрение шариков в поверхность стенок отверстия и формирование выступов путем выдавливания материала трубной решетки одновременно с двух сторон навстречу друг другу. При этом твердость выступа увеличивается за счет пластического деформирования материала (наклепа) . Зависимость (2), связывающая диаметры шариков в рядах, позволяетпри проектировании инструмента определить диаметры шариков в третьеми последующих рядах (когда числорядов больше двух). При этом диаметры шариков такие, которые обеспечивают равенство. высот кольцевых выступов в одном отверстии, что обеспечивают равенство контактных давлений в районе каждого выступа и равную герметизирующую способность каждого выступа.Перед установкой в отверстиетрубной решетки коническое веретено1 смещают влево (фиг1) и устанавливают устройство в отверстие до упора буртика сепаратора 2 в поверхность решетки. После этого веретенусообщают вращательное движение и одновременно прикладывают к нему осевоеусилие. Вращаясь и перемещаясь восевом направлении (фиг.1, вправо),веретено приводит во вращение шарики 3-5. Шарики, вдавливаясь в поверхность стенок отверстия, формируют кольцевые канавки. При этомчасть материала решетки вьдавливается из канавок в осевом направлении с двух сторон от каждого рядашариков. Между рядами выдавливаниематериала идет во встречных направлениях, в результате чего материалрешетки упрочняется (повышается еготвердость) и формирует между рядамикольцевые выступы, В отверстии трубной решетки б сформированы кольцевыевыступы 7, высота которых Ь определена точками 8 пересечения проекцийшариков диаметрами Й, Й и Йз наплоскость,1По достижении кольцевыми выступами высоты Ь веретено 1 устройства, продолжая вращать, перемещают в осевом направлении (фиг.1, влево) и инструмент извлекают из отверстия.В результате в отверстии сформированы кольцевые выступы, имеющие твердость, превышающую твердость материала решетки, заостренную вершину, широкое основание и высоту, не превышающую половины минимального зазора в соединении, Наличие полученных кольцевых выступов в отверстиях решетки приводит к повышению герметичности и прочности соединений при закреплении труб, 1505764П р и м е р. Изготовляют трехряд- ный шариковый раскатник для формирования кольцевых выступов в отверстиях диаметрами 29 и 30 мм. Диаметр шариков первого ряда Й 1 = 9, 128 мм, второго ряда й =9,525 мм. Численный коэффициент, учитывающий диаметр обрабатываемого отверстия, принят равным 0,11. Диаметр шариков третьего ряда Й, рассчитанный по зависимости (2), равен 9,922 мм. Расстояния между рядами шариков, рассчитанные по зависимости (1), а, = 3 6 мм и а .= 3 8 мм.При обкатывании отверстий диаметром 29,4 мм (миннмальный зазор равен 0,4 мм) высота кольцевых выступов равна 0,17 мм, что не превьппает половины минимального зазора, т.е. позволяет свободно установить трубу диаметром 29 мм в отверстие. Твердость выступов при этом Рго =42 кг/мм, твердость материала решетки (сталь 15 ХМ) Р = 31 кг/мм. Последующие испытания партии. образцов соединений, полученных путем развальцовки в них труб из Ст.10, показывают, что среднее давление разгерметизации составляет 81,0 ИПа.Определение расстояния между соседними рядами окон при проектировании устройства в соответствии с зависимостью (1) придает устройству способность формировать в отверстиях трубных решеток кольцевые выступы определенного профиля, твердости и высоты, повышающие герметичность и прочность при закреплении труб в трубных решетках.Технический эффект, достигаемый при использовании предлагаемого устройства, заключается в возможности формирования в отверстиях трубных решеток кольцевых выступов, повышающих герметичность и прочность соединений при закреплении труб в трубных решетках.Формула изобретения101. Устройство для обработки отверстий, содержащее сепаратор с выполненными в его различных диаметральных сечениях окнами, в которых размещены деформирующие элементы,контактирующие с коническим опорным элементом, о т л и ч а ю щ е е с ятем, что, с целью расширения технологических возможностей за счетвоэможности формирования кольцевыхвыступов в отверстиях трубных решеток теплообменных аппаратов, расстояние между соседними рядами окон а,определяется зависимосгью25 д,+ д;а = ----- (О 05-0 15) й49 9где Й - диаметр деформирующнх элементов;30 х - порядковый номер ряда,нри этом в качестве деформирующихэлементов использованы шары и диаметр шара последующего ряда большедиаметра шара предыдущего ряда.35 2, Устройство по п.1, о т л и ч;ю щ е е с я тем, что деформирующиэлементы выполнены с диаметрамив третьем и последующих рядах, определяемыми зависимостью 401 г - 211+г1505764Составитель В.Соколова Редактор Н.Бобкова. Техред А.Кравчук, Корректор М.Пожот Заказ 5381/16 Тираж 662 Подписное ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР113035, Москва, Ж, Раушская наб., д. 4/5 Производственно-издательский комбинат "Патент", .г. Ужгород, ул. Гагарина, 101