IT8323013A1 - Metodo ed utensile per espandere e formare scanalature sulla superficie interna di un tubo - Google Patents
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Description
DESCRIZIONE dell'invenzione industriale dal titolo:
"METODO ED UTENSILE PER ESPANDERE E FORMARE SCANALATURE SULLA SUPERFICIE INTERNA DI UN TUBO"
RIASSUNTO
Un metodo ed un utensile per espandere e formare scanalature sulla superficie interna di un tubo. L'utensile comprende un mandrina estendentesi assialmente, una parte di centraggio ed una parte formante scanalatura. Le parti di centraggio e di formazione della scanalatura dell'utensile sono entrambe fissate al mandrina, con la parte formatrice di scanalatura posizionata assialmente posteriormente alla parte di centraggio. La parte di centraggio sporge radialmente verso l'esterno del mandrino, e la parte formatrice di scanalatura ? coassiale con la parte centrale dell'utensile e sporge radialmente all'esterno da essa. La parte centrale definisce una superficie anulare liscia per impegnare ed espandere parzialmente il tubo, per guidare il tubo sulla parte formatrice di scanalatura, e per mantenere la parte formatrice di scanalatura centrata entro il tubo. La parte formatrice di scanalatura definisce una superficie esterna per espandere,ulteriormente il tubo, ed include un'aletta esterna per formare una scanalatura sulla superficie interna del tubo.
TESTO DELLA DESCRIZIONE
La presente invenzione riguarda in generale l'espansione e la formazione di scanalature su tubi, e pi? specificatamente un utensile ed un metodo specialmente ben adatti per simultaneamente espandere e formare scanalature in tubi dolci.
I tubi di scambio termico, per esempio quelli usati nella refrigerazione e nelle apparecchiature di condizionamento dell'aria, sono spesso dotati di scanalature interne per migliorare le caratteristiche di trasferimento di calore dei tubi, e molti metodi ed apparecchi sono ben noti per formare scanalature sulla superficie interna di un tubo. Inoltre i tubi per lo scambio termico sono spesso espansi in impegno di pressione con una o pi? alette a piastra per collegare i tubi ad essi in buona relazione di trasferimento di calore con le alette della piastra, e sono noti dei sistemi per effettuare ci?.
Quando si desidera sia espandere un tubo che formare in esso scanalature interne, tipicamente cu? viene effettuato attraverso operazioni separate di espansione e di formazione di scanalatura, vale a dire o il tubo viene dapprima espanso e quindi si formano le scanalature interne, oppure il tubo viene dapprima scanalato e quindi espanso. Mentre in questa maniera si possono ottenere risultanti molto soddisfacenti, essa ? lunga e pertanto costosa. Per questa ragione sono stati eseguiti degli sforzi di studiare dei metodi e degli apparecchi per espandere e formare scanalature simultaneamente sulla superficie interna di un tubo.
Difficolt? particolari sono state incontrate nel fornire metodi ed apparecchi che espandano e formino scanalature interne simultaneamente in tubi dolci come alluminio morbido. Per approfondire l'argomento, le.scanalature possono essere formate sulla superficie interna di un tubo facendo passare attraverso il tubo un utensile avente nervature od alette esterne per impegnare il materiale della parete laterale del tubo. Queste alette esercitano forze di spinta longitudinali e tangenzi?li sul materiale della parete del tubo, forzando il materiale della parete del tubo fuori dai percorsi delle alette per formare scanalature nella parete del tubo.
Con questa procedura, se l'asse longitudinale dell'utensile non rimane centrato entro il tubo, le alette dell'utensile diventano disposte asimmetricamente entro il tubo. Quando ci? accade, le forze di spinta longitudinali che le alette esercitano sul materiale della parete del tubo diventano anch'esse asimmetriche aumentando su un lato longitudinale del tubo e diminuendo sul suo lato longitudinale opposto. Se le forze di spinta longitudinali su un lato del tubo aumentano oltre un valore soglia, queste forze di spinta possono curvare tale lato del tubo. Poich? questo valore soglia ? relativamente bassa per i tubi morbidi, quando si impiega il metodo di formazione di scanalature indicato sopra con un tale tubo, ? importante centrare l'utensile scanalature nel tubo e mantenere l'utensile relativamente centrato entro di esso, e si sono incontrate difficolt? nel fornire un utensile che contemporaneamente espanda un tubo e formi le scanalature interne in esso e che rimanga relativamente centrato entro il tubo mentre l'utensile passa attraverso di esso.
Uno scopo della presente invenzione ? quello di fornire un utensile ed un metodo che possono essere efficacemente impiegati per simultaneamente espandere e formare scanalature sulle superfici interne di tubi morbidi.
Un altro scopo della presente invenzione ? di precedere una parte formatrice di scanalatura del tubo di un utensile attraverso un tubo con una parte di centraggio dell'utensile che definisce una superficie anulare esterna liscia per espandere parzialmente il tubo, per guidare il tubo sulla parte scanalatrice e per facilitare il mantenimento dell'utensile centrato entro il tubo.
Questi ed altri scopi vengono raggiunti con un utensile per espandere e formare scanalature sulla superficie interna di un tubo comprendente un mandrino estendentesi assialmente, una parte di centraggio ed una parte scanalatrice. Le parti di centraggio e scanalatrice dell'utensile sono entrambe fissate al mandrino, con la parte scanalatrice posizionata assialmente all'indietro rispetto alla parte di centraggio. La parte di centraggio sporge radialmente verso l'esterno del mandrino, e la parte scanalatrice ? coassiale con la parte di centraggio dell'utensile e sporge radialmente all'esterno da essa. La parte di centraggio definisce una superficie anulare liscia per impegnare ed espandere parzialmente il tubo, per guidare il tubo sulla parte scanalatrice e per mantenere la parte scanalatrice centrata ?ntro il tubo, la parte scanalatrice definisce una superficie esterna per espandere ulteriormente il tubo, ed include un'aletta esterna per formare una scanalatura sulla superficie interna del tubo.
Nei disegni annessi:
le Figg. 1 e 2 sono viste laterali di due utensili costruiti in conformit? con la presente invenzione;
la Fig. 3 ? una vista frammentaria in sezione trasversale eseguita lungo la linea III-III della Fig. 1; e
la Fig. 4 ? una vista laterale parzialmente in sezione trasversale di un tubo che ? stato espanso e scanalato in conformit? con la presente invenzione.
Le Figg. 1 e 2 descrivono due forme di realizzazione dell'utensile 10 per espandere e formare scanalature sulla superficie interna di un tubo. In generale, l'utensile 10 comprende il mandrino estendentesi assialmente 12', la parte di centraggio 14 e la parte scanalatrice 16. La parte di centraggio 14 ? fissata al mandrino 12 e sporge radialmente verso l'esterno da esso. La parte scanalatrice 16 ? fissata al mandrino 12, ? posizionata assialmente e posteriormente alla parte di centraggio 14 ed ? coassiale con la parte di centraggio e sporge radialmente verso l'esterno da essa. La parte di centraggio 14 definisce una superficie anulare esterna liscia 20 per impegnare ed espandere parzialmente un tubo, per guidare il tubo sulla parte scanalatrice 16, per mantenere la parte scanalatrice centrata entro il tubo. La parte scanalatrice 16 definisce una superficie esterna per espandere ulteriormente il tubo, ed include almeno una e preferibilmente una pluralit? di alette 22 per formare una o pi? scanalature sulla superficie interna del tubo. Una vista ingrandita in sezione trasversale delle alette 22 viene mostrata in Fig. 3.
Con la forma di realizzazione dell'utensile 10 illustrata in Fig. 1, la parte di centraggio 14 e la parte scanalatrice 16 sono parti integrali di un singolo pezzo di materiale che ? posizionato immediatamente anteriormente al mandrino 12 ed ha una sagoma generalmente anulare con una superficie esterna leggermente convessa. Con la forma di realizzazione dell'utensile 10 mostrato in Fig. 2, la parte di centraggio 14 e la parte scanalatrice 16 sono separabili. La parte scanalatrice 16 sono separabili. La parte scanalatrice 16 ? posizionata immediatamente avanti al mandrino 12 ed ha la sagoma di una semisfera troncata. La parte di centraggio 14 ? posizionata immediatamente davanti alla parte scanalatrice 16 ed ha una forma generalmente semisferica. Con entrambe le forme di realizzazione dell'utensile 10, la parte di centraggio 14 e la parte scanalatrice 16 possono essere fissate in modo rotante al mandrino 12 attraverso una vite di regolazione (non mostrata) che si estende assialmente e longitudinalmente attraverso i centri delle parti di centraggio e scanalatrice in impegno con il mandrino.
Nel funzionamento, con riferimento alle Figg. 1, 2 e 4, l'utensile 10 viene mosso, sia per essere spinto che tirato, attraverso una parte di tubo 24 o tubo forato liscio in modo tale che la parte di centraggio 14 precede la parte scanalatrice 16. Il diametro massimo della parte di centraggio 14 ? maggiore del diametro interno del tubo 24 non espanso, e quando la parte di centraggio passa attraverso di esso, la parte di centraggio dell'utensile 1D impegna la superficie interna del tubo, forza gradualmente il materiale della parete del tubo verso l'esterno, espandendo il tubo, e guida il tubo sulla parte scanalatrice 16.
La p^arte scanalatrice 16 dell'utensile 10 segue la parte di centraggio 14 attraverso il tubo 24. Quando la parte scanalatrice 16 passa attraverso il tubo 24, la parte scanalatrice dell'utensile 10 impegna la superficie interna del tubo per forzare ulteriormente verso l'esterno il materiale di parete del tubo, espandendo ulteriormente il tubo stesso, ed in particolare le alette 22 impegnano la superficie interna del tubo e forzano gradualmente il materiale di parete del tubo fuori dai loro rispettivi percorsi formando scanalature 26 sulla superficie interna del tubo 24. Allo scopo di ottenere scanalature elicoidali 26 sulla superficie interna del tubo 24j le alette 22 possono essere inclinate rispetto all'asse longitudinale del tubo 24, facendo si che le alette e la parte scanalatrice 16 ruotino attorno all'asse longitudinale della parte scanalatrice dell'utensile 10 quando l'utensile viene spinto o tirato attraverso il tubo.
Si deve mettere in risalto il fatto che le percentuale dell'espansione totale del tubo 24 provocata dalla parte di centraggio 14 e dalla parte scanalatrice 16 dell'utensile 10 possono essere variate. Inoltre la parte di centraggio 14 e la parte scanalatrice 16 possono avere profili diversi da quello mostrato nelle Figg. 1 e 2, e non ? necessario per la realizzazione della presente invenzione che le alette 22 inizino aformare scanalature 26 nel tubo 24 immediatamente all'impegno con il materiale di parete laterale del tubo.
Con il processo descritto sopra, quando la parte di centraggio 14 dell'utensile 10 passa attraverso il tubo 24, poich? la superficie est?rna 20 della parte dicentraggio 14 ? liscia, le forze tra la parte di centraggio ed il tubo sono principalmente radiali, con la parte di centraggio 14 che spinge il tubo 24 radialmente verso l'esterno ed il tubo che spinge la parte di centraggio dell'utensile 10 radialmente verso l'interno. Ci? ? in contrasto distinto alle forze che esistono tra la parte scanalatrice 16 dell'utensile 10 ed il tubo 24 che, poich? la parte scanalatrice include alette esterne 22, comportano forze assiali e tangenziali notevoli nonch? radiali.
Inoltre le forze sulla parte di centraggio 14 tendono a regolarsi automaticamente per mantenere l'asse della parte di centraggio dell'utensile 10 centrata entro il tubo 24. Vale a dire che se l'asse della parte di centraggio 14 si alza per esempio entro il tubo 24, la parte di centraggio dell'utensile 10 impegna il lato superiore del tubo con una forza maggiore rispetto al lato inferiore del tubo. Ci? spinge la parte di centraggio 14 verso il basso tendendo a far ritornare il suo asse al centro del tubo 24.
Si ritiene che il predominio, delle forze radiali sulla parte di centraggio 14, assieme con la caratteristica di autoregolazione sopra descritta di queste forze, facilitano sostanzialmente il fatto di mantenere la parte di centraggio dell'utensile 10 centrata entro il tubo 24. Poich? la parte di centraggio 14 e la parte scanalatrice 16 dell'utensile 10 sono fissate al mandrino 12 in modo da mantenere gli assi delle parti di centraggio e scanalatrice dell'utensile 10 allineati, il fatto di mantenere la parte di centraggio centrata entro il tubo 24 mantiene anche la parte scanalatrice 16 centrata entro di esso.
Inoltre si deve notare che quando il tubo 24 passa sopra la parte scanalatrice 16 e le alette 22 impegnano la parete laterale del tubo per espandere ulteriormente il tubo e formare le scanalature 26, lo spessore della parete del tubo diminuisce, il che tende a diminuire la resistenza della parete del tubo, ma le alette 22 induriscono anche la parete del tubo, il che tende ad aumentare la forza di resistenza della parete del tubo. Il risultato netto di ci? ? che l'ulteriore espansione del tuba 24 da parte della parte scanalatrice 16 dello utensile 10 viene ottenuta con poco o niente effetto netto sulla resistenza complessiva del tubo.
In:certe applicazioni, per esempio quando usato con tubi che sono stati piegati in forma ad U o a forcina di capello, l'utensile 10 viene estratto dal tubo tirando l'utensile all'indietro attraverso il tubo. Per facilitare questo movimento all'indietro dell'utensile 10, ed in particolare per impedire che la faccia posteriore della parte scanalatrice 16 e le estrmeit? posteriori delle alette 22 si attacchino contro la superficie interna del tubo, preferibilmente il segmento posteriore 30 della parte scanalatrice 16 ? rastremato radialmente verso l'interno.
Mentre ? chiaro che la presente invenzione descritta in questa relazione ? stata ben calcolata per adempiere agli scopi indicati sopra, si comprender? che numerose modifiche e forme di realizzazione possono essere escogitate da parte delle persone esperte nella tecnica, e si intende che le rivendicazioni annesse ricoprono tutte tali modifiche e forme di realizzazione come ricadenti entro il vero spirito ed ambito dell'invenzione stessa.
Claims (3)
1. Utensile per espandere e formare scanalature sulla superficie interna di un tubo, l'utensile comprendendo: un mandrino estendentesi assialmente; una parte di centraggio fissata al mandrino e sporgente radialmente verso l'esterno da essa; ed una parte scanalatrice fissata al mandrino, posizionata assialmente posteriormente alla parte di centraggio e coassiale con la parte di centraggio stessa e sporgente radialmente all'esterno da essa; la parte di centraggio definendo una superficie anulare liscia per impegnare ed espandere parzialmente il tubo, per guidare il tubo sulla parte scanalatrice, e per mantenere la parte scanalatrice centrata entro il tubo; e la parte scanalatrice definendo una superficie esterna per espandere ulteriormente il tubo, ed includendo una aletta esterna per formare una scanalatura sulla superficie interna del tubo.
2. Utensile secondo la rivendicazione 1 in cui un segmento posteriore della parte scanalatrice ? rastremato radialmente verso l'interno per facilitare il movimento all'indietro dell'utensile.
3. Metodo per espandere e scanalare un tubo comprendente le operazioni di: far passare attraverso il tubo un utensile includente sia una parte di centraggio che definisce una superficie esterna anulare liscia che una parte scanalatrice includente un'aletta esterna; precedere la parte scanalatrice con la parte di centraggio per espandere parzialmente il tubo, per?guidare il tubo sulla parte scanalatrice e per mantenere la parte scanalatrice centrata entro il tubo; e seguire la parte di centraggio con la parte scanalatrice per formare una scanalatura sulla superficie interna del tubo per espandere il tubo alla sua dimensione finale espansa.
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