JP2012236225A - Method and device for manufacturing inner helically grooved pipe - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、熱交換器の伝熱管に用いられる内面螺旋溝付管を連続的に製造する方法および製造装置に関する。 The present invention relates to a method and a manufacturing apparatus for continuously manufacturing an internally spiral grooved tube used for a heat transfer tube of a heat exchanger.
エアコン用熱交換器などでは、アルミニウムフィン材に冷媒を通すために伝熱管を挿入し、熱交換を行っている。近年の空調機等の開発においては、省エネに伴うユニット性能の向上、あるいは作動媒体であるHCFC22の代替化などの要請により、その構成要素の一つである伝熱管も更なる高性能化が求められている。現在は内面に連続した螺旋溝を設けた内面溝付管が主流となっており、熱交換効率の向上が図られている。
内面溝付管の製法として、製造ライン上で巻取り方向を軸に、その管の円周方向に回転ダイスを用いて捻りを加えながら引き抜く方法(特許文献1及び特許文献2)や、高速回転するボールベアリングで管を管内溝付きプラグに押付け、管の内面に捻れ溝を転造しながら引抜く溝転造法(特許文献3)が採用されてきた。
In heat exchangers for air conditioners and the like, heat exchange is performed by inserting heat transfer tubes in order to pass the refrigerant through the aluminum fin material. In recent developments of air conditioners and the like, heat transfer tubes, which are one of the components, are required to have higher performance in response to demands such as improvement of unit performance accompanying energy saving or replacement of the working medium HCFC22. It has been. At present, an inner grooved tube having a spiral groove continuous on the inner surface is mainly used, and the heat exchange efficiency is improved.
As a method of manufacturing an internally grooved tube, a method of pulling out while twisting with a rotating die in the circumferential direction of the tube around the winding direction on the production line (
しかしながら、特許文献1及び特許文献2では、捻り管自体が巻取りライン上で常に回転していることから、供給側または巻取り側のコイル状の管を、その捻れ方向と同じ方向に、捻れ速度と同調して回転させる必要があり、設備の大型化が必要であるとともに、製造速度に限界があった。また、回転ダイスの部分で、ダイスと試料との間で試料が滑ってしまい、回転を制御しても一定の捻れ角を生じさせることが難しく、長手方向での捻れ角のバラツキが大きい。
また、特許文献3では、管の内側に溝付きプラグを入れて、その内壁に転造を行うが、捻れ角を大きくした場合に、プラグと内壁との摩擦により変形抵抗が増加し、試料引抜き時に試料が破断しやすく、高さの高いフィンの転造も困難である等の問題がある。さらに、径の細い管への対応が難しくなっている。
However, in
In Patent Document 3, a grooved plug is inserted inside the tube and the inner wall is rolled. However, when the twist angle is increased, the deformation resistance increases due to friction between the plug and the inner wall, and the sample is pulled out. At times, there are problems such that the sample is easily broken and it is difficult to roll a fin having a high height. Furthermore, it is difficult to cope with a tube having a small diameter.
本発明は、このような事情に鑑みてなされたもので、寸法精度が高く、且つフィン高さの高い内面螺旋溝付管が得られるとともに、細管に対応でき、生産性に優れる内面螺旋溝付管の製造方法および製造装置を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of such circumstances, and an internal spiral grooved tube with high dimensional accuracy and high fin height can be obtained, and it can be applied to a thin tube and has excellent productivity. It is an object of the present invention to provide a method and an apparatus for manufacturing a pipe.
本発明の内面螺旋溝付管の製造方法は、内面に長さ方向に沿う複数の直線溝が周方向に間隔をおいて形成された管材を、巻取りロールにコイル状に巻取る巻取り工程と、該巻取り工程を経て形成されたコイル状管材をそのコイル軸線上に沿って一定の張力を負荷しながら直管状に引き伸ばすことにより、該管材に捻りを加える引張り工程とを有することを特徴とする。
本発明によれば、巻取りロールに巻き取られたコイル状管材を、そのコイル軸線方向に張力を加えながら引き伸ばすことで、管材に一定の捻りを生じさせることが可能である。管材が1周分捻れた時の長手方向の長さを、ここでは捻り周期と記すが、捻り周期の制御は、管材を巻き取る巻取りロールの径とその巻取りピッチに依存する。すなわち、一定の巻取りピッチで巻取りを行った場合には、巻取りに使用する巻取りロールの径が小さくなるにつれて、引き伸ばし時に形成されるスパイラル状に流動した管材の径が小さくなり、その結果、捻り周期が短くなる。管材の捻れ角は、捻り周期が短くなるとともに大きくなる。
また、本発明による製造方法では、管材の捻れ形成のため、主流である溝転造法のように、特に内部にプラグ等を入れて機械的に加工を行う必要がないため、予め、捻り前の押出時に管材の内壁に深い溝を形成しておくことで、そのまま寸法精度の高い内面溝が形成された細い内面螺旋状溝付管を得ることができる。
The method for manufacturing an internally spiral grooved tube of the present invention is a winding step of winding a tubular material in which a plurality of linear grooves along the length direction are formed on the inner surface at intervals in the circumferential direction on a winding roll. And a tensioning step of twisting the tubular material by stretching the coiled tubular material formed through the winding step into a straight tube while applying a constant tension along the coil axis. And
According to the present invention, it is possible to cause a certain twist in the tube material by stretching the coiled tube material wound around the winding roll while applying tension in the coil axis direction. Here, the length in the longitudinal direction when the tube is twisted by one turn is referred to as a twist cycle. The control of the twist cycle depends on the diameter of the winding roll that winds the tube and the winding pitch. That is, when winding is performed at a constant winding pitch, as the diameter of the winding roll used for winding decreases, the diameter of the pipe material that flows in a spiral shape formed during stretching decreases. As a result, the twist cycle is shortened. The twist angle of the tube material increases as the twist cycle becomes shorter.
Further, in the manufacturing method according to the present invention, it is not necessary to insert a plug or the like inside and mechanically process it in advance, unlike the mainstream groove rolling method, because the tube material is twisted. By forming a deep groove on the inner wall of the pipe material during extrusion, a thin inner surface spiral grooved tube having an inner surface groove with high dimensional accuracy can be obtained as it is.
本発明の内面螺旋溝付管の製造方法は、前記巻取り工程と前記引張り工程とを交互に複数回繰り返して行われる。
巻取り工程と引張り工程とを繰り返すだけなので、製造方法が比較的シンプルであり、それらの巻取り速度および引張り速度に応じて製造速度を速くすることが可能となり、生産性に優れている。
The method for manufacturing an internally spiral grooved tube of the present invention is performed by alternately repeating the winding step and the pulling step a plurality of times.
Since only the winding process and the pulling process are repeated, the manufacturing method is relatively simple, the manufacturing speed can be increased according to the winding speed and the pulling speed, and the productivity is excellent.
本発明の内面螺旋溝付管の製造方法において、前記引張り工程は、前記巻取りロール上から該巻取りロールの軸線の延長線に沿って送り出された複数巻分の前記コイル状管材をチャッキングし、該コイル状管材のコイル軸線上に沿って引き伸ばすチャッキング工程の後に張力を負荷して直管状に形成するとよい。
コイル状の管材を予めある程度引き伸ばしておくことで、スムーズに張力を負荷することができる。また、引張り工程は、巻取りロール上から送り出された複数巻分のコイル状管材をそのコイル軸線上に沿って引き伸ばす構成としたので、先行する管材の一部分ずつ順に巻取り工程と引張り工程とが繰り返され連続的に処理することができる。
In the method of manufacturing an internally spiral grooved tube according to the present invention, the pulling step chucks the coiled tube material for a plurality of turns sent along the axis of the winding roll from the winding roll. Then, after the chucking process of stretching along the coil axis of the coiled tube material, it is preferable to form a straight tube by applying a tension.
By stretching the coiled tube material to some extent in advance, the tension can be applied smoothly. In addition, since the pulling process has a configuration in which a plurality of turns of the coiled tube material fed from the winding roll are stretched along the coil axis, the winding process and the pulling process are sequentially performed for each part of the preceding tube material. It can be repeated and processed continuously.
本発明の内面螺旋溝付管の製造方法において、前記引張り工程は、前記コイル状管材の両端部をチャッキングし、該コイル状管材をそのコイル軸線上に沿って引き伸ばした後に、張力を負荷して直管状に形成するとよい。
比較的短尺の内面螺旋溝付管を製造する場合に適用でき、巻取り工程と引張り工程とを個別に行うことにより、装置を小型化することができる。
この場合、コイル状に形成されたコイル状管材を巻取りロールから取り外し、そのコイル状管材の両端部をチャッキングしてコイル軸線上に沿って引き伸ばすことにより、管材に均一に捻りを加えることができ、内面螺旋溝付管の長手方向の捻れ角を安定させることができる。また、コイル状管材を予めある程度引き伸ばしておくことで、スムーズに張力を負荷することができる。
In the method of manufacturing an internally spiral grooved tube according to the present invention, the tensioning step is performed by chucking both ends of the coiled tube material and extending the coiled tube material along its coil axis, and then applying a tension. It is preferable to form a straight tube.
The present invention can be applied to the production of a relatively short inner spiral grooved tube, and the apparatus can be miniaturized by separately performing the winding process and the pulling process.
In this case, the coiled tube material formed in a coil shape is removed from the take-up roll, and both ends of the coiled tube material are chucked and stretched along the coil axis, whereby the tube material can be twisted uniformly. The twist angle in the longitudinal direction of the inner spiral grooved tube can be stabilized. Moreover, tension can be smoothly applied by extending the coiled tube material to some extent in advance.
本発明の内面螺旋溝付管の製造方法において、前記巻取り工程では、一定のピッチの溝が少なくとも螺旋の一部を構成するように形成されたガイド板により、その溝に沿って前記管材を前記巻取りロールに押し付けながら巻取りを行うとよい。
ガイド板で管材を巻取りロール表面に押しつけながら巻き取ることで、溝に沿って一定の間隔を保持して巻取りを行うことができ、内面螺旋溝付管の長手方向の捻れ角を安定させることができる。
In the method for manufacturing an internally spiral grooved tube according to the present invention, in the winding step, the pipe material is formed along the groove by a guide plate formed so that a groove having a constant pitch forms at least a part of the spiral. The winding may be performed while being pressed against the winding roll.
By winding the tube material while pressing it against the surface of the winding roll with the guide plate, it is possible to perform winding while maintaining a constant interval along the groove, and stabilize the twist angle in the longitudinal direction of the internally spiral grooved tube. be able to.
本発明の内面螺旋溝付管の製造方法において、前記引張り工程後に、管材の断面形状を矯正する中空孔を有する引抜きダイスによる少なくとも1回の引抜き工程と、矯正後の管材を加熱する熱処理工程とを有するとよい。
巻取り工程と引張り工程とを繰り返すことで、管材の捻れ角は加算され大きくなっていくが、これら工程を複数回繰り返すと、巻取りロールに管材が巻き取られる際に、巻取りロール表面に管材が押し当てられることから、その管材の断面形状が徐々に扁平に潰される。断面形状の扁平率が大きくなった管材は、巻取りの際に、一部に応力が集中しやすく、その結果、座屈を生じやすくなる傾向にある。一端、座屈を生じると、その後の引張りによる捻り加工の際、その部分にネッキングを生じ、管材の長手方向に均一に捻りを加えられなくなる。なお、ここで言う、ネッキングとは局部的に屈曲したようによじれが発生してしまうことを示す。そのため、工程を一定回数繰り返す毎に引抜き工程を行うことで、扁平した管材の真円度を回復させ、座屈が生じることを防止することができる。また、真円度の矯正後の管材を加熱することで、ひずみを除去することができ、繰り返し引張り加工ができる。
In the method of manufacturing an internally spiral grooved tube of the present invention, after the pulling step, at least one drawing step with a drawing die having a hollow hole for correcting the cross-sectional shape of the tube material, and a heat treatment step for heating the tube material after correction. It is good to have.
By repeating the winding process and the pulling process, the twist angle of the tube material increases and increases, but when these processes are repeated multiple times, when the tube material is wound on the winding roll, Since the tube material is pressed, the cross-sectional shape of the tube material is gradually flattened. In the pipe material having a large cross-sectional flatness, stress is likely to be concentrated in part during winding, and as a result, buckling tends to occur. When buckling occurs at one end, necking occurs at that portion during subsequent twisting, and twisting cannot be applied uniformly in the longitudinal direction of the tube material. Note that the necking referred to here indicates that kinking occurs as if bent locally. Therefore, by performing the drawing process every time the process is repeated a certain number of times, the roundness of the flat tube material can be recovered and buckling can be prevented. In addition, by heating the tube after straightening of roundness, strain can be removed and repeated tensile processing can be performed.
本発明の内面螺旋溝付管の製造方法において、前記巻取り工程では、前記巻取りロールを加熱しておき、前記巻取りロールの熱により前記管材を巻取りながら加熱するとよい。
また、本発明の内面螺旋溝付管の製造方法において、前記引張り工程では、前記管材を加熱しながら引き伸ばすとよい。
巻取り工程と引張り工程とを繰り返すことで、加工硬化により管材が捻れ難くなるが、管材を加熱することで、ひずみを除去することができる。例えば、巻取り工程においては、巻取りロールの表層に、その巻取りロールの円周方向に対し垂直にシーズヒーターを配置することで、加熱することができるし、巻取りロール自体を、高温槽の中に入れておくことも可能である。後者の場合、管材の通板は、高温槽に設けた孔を用いて行われる。また、引張り工程において管材を加熱する場合には、高速加熱が可能な高周波加熱炉またはハロゲンランプなどによる輻射熱を利用した赤外線加熱炉を使用することができる。
In the method for manufacturing an inner surface spiral grooved tube of the present invention, in the winding step, the winding roll is heated, and the tube material is heated while being wound by the heat of the winding roll.
Moreover, in the manufacturing method of the internal spiral grooved tube of the present invention, in the pulling step, the tube material may be stretched while being heated.
By repeating the winding process and the pulling process, the tube material becomes difficult to twist due to work hardening, but the strain can be removed by heating the tube material. For example, in the winding process, it is possible to heat the surface layer of the winding roll by arranging a sheathed heater perpendicular to the circumferential direction of the winding roll. It is also possible to put it in the box. In the latter case, the passage of the pipe material is performed using a hole provided in the high temperature bath. Moreover, when heating a pipe material in a tension | pulling process, the infrared heating furnace using the radiant heat by the high frequency heating furnace which can be heated at high speed, or a halogen lamp can be used.
本発明の内面螺旋溝付管の製造装置は、内面に長さ方向に沿う複数の直線溝が周方向に間隔をおいて形成された管材を巻取りロールにコイル状に巻取る巻取り手段と、コイル状に形成されたコイル状管材をそのコイル軸線上に沿って一定の張力を負荷しながら引き伸ばし、該コイル状管材を直管状に形成する引張り手段とを備えることを特徴とする。
本発明の内面螺旋溝付管の製造装置において、前記巻取り手段は、前記管材をコイル状に巻き取る前記巻取りロールと、その巻取りロールとの間に前記管材を挟持し、該巻取りロール表面に沿って前記管材を連続的に送り出す送りロールと、その送り出される管材を前記巻取りロールとの間で挟持し、その巻取りを案内する一定のピッチの溝が、少なくとも該巻取りロールの外周面に沿う螺旋の一部を構成するように形成されたガイド板とで構成されていることを特徴とする。
本発明の内面螺旋溝付管の製造装置において、前記巻取り手段は、前記管材をコイル状に巻き取る前記巻取りロールと、前記管材を前記巻取りロールとの間で挟持し、その巻取りを案内する一定のピッチの溝が、少なくとも該巻取りロールの外周面に沿う螺旋の一部を構成するように形成されたガイド板とで構成されていることを特徴とする。
本発明の内面螺旋溝付管の製造装置において、前記管材の断面形状を矯正する引抜き手段と、矯正後の管材を加熱する熱処理手段とを有しているとよい。
本発明の内面螺旋溝付管の製造装置において、前記引張り手段は、前記コイル状管材のコイル軸線上に沿って間隔をおいて配置された少なくとも二対のピンチロールにより前記管材を挟持し、一定の張力を負荷しながら直管状に引き伸ばす構成とされているとよい。
本発明の内面螺旋溝付管の製造装置において、前記引張り手段には、前記巻取りロール上から該巻取りロールの軸線の延長線に沿って送り出された複数巻分の前記コイル状管材をチャッキングし、該コイル状管材のコイル軸線上に沿って引き伸ばすストレッチャーが設けられているとよい。
本発明の内面螺旋溝付管の製造装置において、前記引張り手段には、前記巻取りロールで巻取り、コイル状に形成されたコイル状管材の両端部をチャッキングし、該コイル状管材のコイル軸線上に引き伸ばすためのストレッチャーが設けられているとよい。
本発明の内面螺旋溝付管の製造装置において、巻取り手段又は引張り手段の少なくとも一方に、前記管材を加熱する加熱手段が設けられているとよい。
The internal spiral grooved pipe manufacturing apparatus of the present invention includes a winding means for winding a tubular material in which a plurality of linear grooves along the length direction are formed on the inner surface at intervals in the circumferential direction on a winding roll. The coil-shaped tube material formed in a coil shape is stretched along the coil axis while applying a constant tension, and is provided with a tension means for forming the coil-shaped tube material in a straight tube shape.
In the inner spiral grooved tube manufacturing apparatus of the present invention, the winding means sandwiches the tube material between the winding roll that winds the tube material in a coil shape, and the winding roll, and the winding A feed roll that continuously feeds the pipe material along the roll surface, and a groove having a constant pitch that sandwiches the fed pipe material between the take-up roll and guides the take-up, at least the take-up roll. And a guide plate formed so as to constitute a part of a spiral along the outer peripheral surface.
In the inner spiral grooved tube manufacturing apparatus of the present invention, the winding means sandwiches the winding material between the winding roll and the winding roll for winding the tubular material in a coil shape, and winds the winding material. The groove having a constant pitch for guiding the guide is constituted by a guide plate formed so as to constitute at least a part of a spiral along the outer peripheral surface of the winding roll.
In the manufacturing apparatus of the inner surface spiral grooved pipe of the present invention, it is preferable to have a drawing means for correcting the cross-sectional shape of the tube material and a heat treatment means for heating the tube material after correction.
In the inner spiral grooved tube manufacturing apparatus according to the present invention, the pulling means sandwiches the tube material by at least two pairs of pinch rolls arranged at intervals along the coil axis of the coiled tube material, and is constant. It is good to be the structure stretched | stretched in a straight pipe | tube, applying the tension | tensile_strength.
In the inner spiral grooved pipe manufacturing apparatus according to the present invention, the pulling means includes a plurality of turns of the coiled pipe material fed along the extension line of the winding roll axis from the winding roll. It is preferable that a stretcher that is king and stretched along the coil axis of the coiled tube material is provided.
In the manufacturing apparatus of an inner surface spiral grooved tube of the present invention, the pulling means is wound by the winding roll and chucked at both ends of a coiled tubular material formed in a coil shape, and the coil of the coiled tubular material A stretcher for stretching on the axis may be provided.
In the manufacturing apparatus of an inner surface spiral grooved tube of the present invention, it is preferable that a heating unit for heating the tube material is provided in at least one of the winding unit and the pulling unit.
本発明によれば、寸法精度が高く、且つフィン高さの高い内面螺旋溝付管が得られるととともに、細管(細径化)に対応でき、生産性に優れる内面螺旋溝付管を製造することができる。 According to the present invention, an internal spiral grooved tube with high dimensional accuracy and high fin height can be obtained, and an internal spiral grooved tube that can cope with a thin tube (thinner diameter) and has excellent productivity is manufactured. be able to.
以下、本発明に係る内面螺旋溝付管の製造装置を用いた内面螺旋溝付管の製造方法の実施形態を図面を参照しながら説明する。
第1実施形態の内面螺旋溝付管の製造装置100は、内面に長さ方向に沿う複数の直線溝11aが周方向に間隔をおいて形成された管材11(図2参照)に、一定の捻りを生じさせ、内面に螺旋溝を有する内面螺旋溝付管11R(図3)を製造する装置である。
製造装置100は、図1及び図4に示すように、内面に直線溝11aによりフィン11bが形成された管材11を巻取りロール21にコイル状に巻取る巻取り手段20と、コイル状に形成されたコイル状管材11Cをそのコイル軸線26上に沿って引き伸ばして、直管状に形成する引張り手段30と、管材11の断面形状を矯正する引抜き手段40と、矯正後の管材11を加熱する熱処理手段50とを有している。
Hereinafter, an embodiment of a manufacturing method of an inner spiral grooved tube using an inner spiral grooved tube manufacturing apparatus according to the present invention will be described with reference to the drawings.
The
As shown in FIGS. 1 and 4, the
巻取り手段20は、管材11をコイル状に巻き取る巻取りロール21と、その巻取りロール21との間に管材11を挟持し、巻取りロール21の表面に沿って管材11を連続的に送り出すモーター駆動の送りロール22と、その送り出される管材11を巻取りロール21との間で挟持し、その巻取りを案内する一定のピッチの溝が、巻取りロール21の外周面に沿う螺旋の一部を構成するように形成された一対のガイド板23とを備えている。また、巻取りロール21の下方には、巻取りロール21との間に管材11を挟持するように、回転自在に軸支された押さえロール24が設けられている。送りロール22には、駆動源であるモーター25が接続されている。
一対のガイド板23は、巻取りロール21の外周面に対峙する円弧板状に形成され、その内面に巻取りロール21の外周面に沿う溝23aが一定間隔で形成されており、これらガイド板23は、巻取りロール21の両側に少なくとも2個以上配置されていることが好ましい。巻取りロール21の表面とガイド板23の溝23aとの間に管材11を通すことにより、管材11をコイル状に巻き取り、且つ、その巻き取られたコイル状管材11Cを、巻取りロール21の端部から螺旋の延長方向に送り出すことができる。
巻取りロール21および押さえロール24の表層には、それらロール円周方向に対し垂直にシーズヒーターが配置されている。ロール表面温度を高温にしておき、管材11が巻取りロール21の表面に巻き取られ、送り出されている間に、管材11を高温に加熱することができる。これらロール21,24の表面温度は、RT(室温)〜300℃が好ましい。
The winding means 20 sandwiches the
The pair of
On the surface layer of the winding
引張り手段30には、巻取りロール21上から、巻取りロール21の軸線の延長線(コイル状管材11Cのコイル軸線26)に沿って送り出された複数巻分のコイル状管材11Cをチャッキングし、そのコイル軸線26上に沿って引き伸ばすストレッチャー31が設けられている。また、コイル軸線26に沿って間隔をおいて配置された二対のピンチロール32が設けられており、ストレッチャー31である程度引き伸ばされた管材11を、これらピンチロール32の間で挟持し、一定の張力を負荷しながら直管状に形成する。また、引張り手段30には、高速加熱が可能な高周波加熱炉または輻射熱を利用した加熱炉33が設けられており、コイル状管材11Cを加熱しながら引き伸ばすことができる。
なお、コイル状管材11Cの軸線26上に沿うとは、コイル軸線26に一致することのみをいうのではなく、多少のズレは許容される。もっとも、コイル状管材11Cの引き伸ばしは、コイル軸線26上に一致して行われることが好ましい。
また、引抜き手段40は、中空孔を有する引抜きダイスに管材を通して引抜くことにより、管材の断面形状を矯正する構成とされている。熱処理手段50は、真円度の矯正後の管材の中間焼鈍を行う。
なお、本発明の加熱手段としては、巻取りロール21および押さえロール24の表面を加熱するシーズヒーターや、引き伸ばし途中の管材11を加熱する加熱炉33が相当する。
The pulling means 30 chucks the coiled
Note that the phrase “along the
Further, the drawing means 40 is configured to correct the cross-sectional shape of the pipe material by drawing the pipe material through a drawing die having a hollow hole. The heat treatment means 50 performs the intermediate annealing of the pipe material after the roundness is corrected.
The heating means of the present invention corresponds to a sheathed heater that heats the surfaces of the take-
次に、このように構成した製造装置100を用いて、内面螺旋溝付管を製造する方法について説明する。
一定速度で回転する送りロール22により、内面に直線溝が形成された管材11を送り出し、巻取りロール21aの表面に、同一径のコイル状となるように管材11を巻取る。このとき、管材11は、巻取りロール21aの表面と、ガイド板23および押さえロール24との間で案内され、巻取りロール21aの表面に沿って、その巻取りロール21aの一端側から他端側に向けて巻取りロール21aの軸線(コイル軸線26)に沿って巻き取られていく。このとき、巻取りロール21aの他端側(図1では上側)から解放された管材11は、コイル状に形成されている。
次に、巻取りロール21a上から解放されたコイル状管材11Cの複数巻分の一部を、ストレッチャー31でチャッキングし、コイル状管材11Cのコイル軸線26上に沿って予備的な矯正を加える。直管状に近い状態まで矯正された管材は、二対のピンチロール32間を通過し、これらピンチロール32間で0.3kN以上の張力を負荷されながら、直管状に形成される。
ストレッチャー31はコイル状管材11Cに予備矯正を加えた後、図1に二点鎖線で示すように元の位置に移動し、順次送り出されてくるコイル状管材11Cの端部をチャッキングし、予備矯正を繰り返し行う。ピンチロール32で直管状に矯正された管材11Lは、巻取りロール21bにコイル状に巻き取られる。
Next, a method of manufacturing the inner spiral grooved tube using the
By the
Next, a part of a plurality of turns of the coiled
The
このようにして巻き取られた管材11は、巻取りロール21aの径と、この巻取りロール21aにより巻き取られる管材の巻取りピッチにより定まる捻れ角を有する螺旋溝が形成される。この捻れ角は、巻取りロールの径(巻取り径)を小さくする程大きくなり、また巻取りピッチを小さくする程大きくなる。捻れ角は、巻取りロールの径の大きさに依存するため、径の小さい巻取りロールに巻き取れば、一度に大きな捻れ角を生じさせることが可能であるが、管材の材質によっては、小径に巻き取ることが難しい。この場合、径の大きい巻取りロールに巻取り、巻取り工程と引張り工程とを複数回繰り返すことにより管材への捻れを加算して、大きい捻れ角を有する管材を得ることができる。しかしながら、管材の材質によっては、捻れ角を大きくするために巻取り工程と引張り工程とを繰り返すことで、加工硬化により管材が捻れにくくなる。そのため、本実施形態の加熱炉33および巻取りロール21のように、インラインで加熱する手段を設け、加熱された状態の管材に捻り加工を施すことや、各工程の途中で熱処理をすることにより、ひずみ除去を行うことが好ましい。なお、工程の途中で行われる熱処理は、例えば、管材に200〜350℃で0.5〜4時間の中間焼鈍を行う。
The
また、より捻れ角の大きい内面螺旋溝付管を製造する際には、例えば、図5のフローチャートに示すように、巻取り工程および引張り工程を一定回数繰り返す毎に、引抜き工程および熱処理工程を行う。
図5のフローチャートでは、S101〜S103に示すように、巻取り工程と引張り工程との組合せからなる工程を3回繰り返した後、引抜き工程(S104)と熱処理工程(S105)を挟み、合計8回の巻取り工程と引張り工程とが行われる(S101〜S112)。そして、巻取り工程と引張り工程とを繰り返す毎に、管材11には一定の捻りが加算され、捻れ角を徐々に大きくしていくことができる。
Further, when manufacturing the inner spiral grooved tube having a larger twist angle, for example, as shown in the flowchart of FIG. 5, the drawing process and the heat treatment process are performed every time the winding process and the pulling process are repeated a certain number of times. .
In the flowchart of FIG. 5, as shown in S101 to S103, after repeating the process consisting of the combination of the winding process and the pulling process three times, the drawing process (S104) and the heat treatment process (S105) are sandwiched for a total of eight times. The winding process and the tensioning process are performed (S101 to S112). And whenever a winding process and a tension | pulling process are repeated, a fixed twist is added to the
巻取り工程と引張り工程とを複数回繰り返すと、巻取りロール21aに管材が巻き取られる際に、巻取りロール21の表面に押し当てられることから、図6に示すように、その管材の断面形状が徐々に扁平に潰される。断面形状の扁平率が大きくなった管材は、巻取りの際に座屈を生じることがあり、その座屈を生じた管材に引張り工程を行うと、座屈した部分で局所的に折れ曲がり(ネッキング)、管材全体に均一な捻れ角が形成された管材を得ることができない。そのため、巻取り工程と引張り工程とを繰り返す中で、少なくとも1回の引抜き工程と、矯正後の管材を加熱する熱処理工程とを行うことが好ましい。
引抜き工程は、引抜き手段40により引抜きダイスの中空孔に管材を通して引抜くことにより行われ、1回の引抜き工程は、管材の扁平率が120%以内のうちに、もとの管材の径に対し5%以上の縮小が図れるように行う。そして、熱処理工程により、真円度の矯正後の管材を加熱し、ひずみを除去する。熱処理工程は、例えば前述と同様の熱処理が行われ、矯正された管材に200〜350℃で0.5〜4時間の中間焼鈍を行う。
このように、巻取り工程と引張り工程とを繰り返して、管材の扁平率が大きくなった場合には、引抜き工程により真円度を回復させ、座屈が生じることを防止することができる。引張り工程後に、管材の断面形状を矯正する少なくとも1回の引抜き工程を設けることで、管材の潰れを抑制し、巻取り工程と引張り工程とを複数回工程を繰り返すことが可能となり、管材の捻れ角を大きくすることができる。
なお、扁平率とは、管材の最小径Yに対する最大径Xの比率をいう。
When the winding process and the pulling process are repeated a plurality of times, the pipe is pressed against the surface of the take-
The drawing process is performed by drawing the pipe material through the hollow hole of the drawing die by the drawing means 40. One drawing process is performed with respect to the diameter of the original pipe material within 120% of the flatness of the pipe material. It is performed so that reduction of 5% or more can be achieved. And the pipe material after roundness correction is heated by a heat treatment process, and distortion is removed. In the heat treatment step, for example, the same heat treatment as described above is performed, and the straightened pipe material is subjected to intermediate annealing at 200 to 350 ° C. for 0.5 to 4 hours.
As described above, when the flattening ratio of the pipe material is increased by repeating the winding process and the pulling process, the roundness can be recovered by the drawing process and the occurrence of buckling can be prevented. By providing at least one drawing process that corrects the cross-sectional shape of the tube material after the pulling process, it is possible to suppress the collapse of the tube material, and to repeat the winding process and the pulling process multiple times. The corner can be increased.
In addition, flatness means the ratio of the maximum diameter X with respect to the minimum diameter Y of a pipe material.
第2実施形態の内面螺旋溝付管の製造装置においては、図10及び図11に示すように、個別に設けられた巻取り手段28及び引張り手段38により、内面に長さ方向に沿う複数の直線溝11aが周方向に間隔をおいて形成された管材11(図2参照)を、工程ごとに単発で処理することにより内面螺旋溝付管11R(図3参照)を製造する。また、第2実施形態の内面螺旋溝付管の製造装置においても、第1実施形態と同様に、管材11の断面形状を矯正する引抜き手段と、矯正後の管材11を加熱する熱処理手段とを有している。
In the inner spiral grooved tube manufacturing apparatus of the second embodiment, as shown in FIGS. 10 and 11, a plurality of winding
巻取り手段28は、図10に示すように、管材11をコイル状に巻き取る巻取りロール21と、その巻取りを案内する一定のピッチの溝が、少なくとも巻取りロール21の外周面に沿う螺旋の一部を構成するように形成された一対のガイド板23とを備えている。また、巻取りロール21には、駆動源であるモーター25が接続されている。
一対のガイド板23は、巻取りロール21の外周面に対峙する円弧板状に形成され、その内面に巻取りロール21の外周面に沿う溝23aが一定間隔で形成されており、これらガイド板23は、巻取りロール21の両側に少なくとも2個以上配置されている。そして、巻取りロール21の表面とガイド板23の溝23aとの間に管材11を通すことにより、管材11をコイル状に巻取ることができる。なお、巻取りロール21の表層には、第1実施形態の装置と同様にシーズヒーターが配置されている。
As shown in FIG. 10, the winding
The pair of
引張り手段38には、図11(a)に示すように、巻取りロール21で巻取り、コイル状化したコイル状管材11Cの両端部をチャッキングで固定し、コイル状管材11Cのコイル軸線26上に沿って引き延ばすストレッチャー39が設けられている。また、図11(b)に示すように、間隔をおいて配置された二対のピンチロール37が設けられており、ストレッチャー39で引き伸ばされた管材11Lを、これらピンチロール37の間で挟持し、一定の張力を負荷しながら直管状に形成することができる。なお、引張り手段38には、第1実施形態の装置と同様に加熱炉が設けられている。
As shown in FIG. 11A, both ends of the coiled
次に、このように構成した製造装置を用いて、内面螺旋溝付管を製造する方法について説明する。
まず、巻取りロール21とガイド板23との間に内面に直線溝が形成された管材11を挟持し、巻取りロール21を回転させることにより、ガイド板23の溝23aに沿って一定のピッチになるようにコイル状管材11Cを形成する(図10)。そして、巻取り手段28のガイド板23を取り外し、巻取りロール21に巻き取られたコイル状管材11Cを巻取りロール21から取り外す。
次に、コイル状管材11Cの両端部をストレッチャー39でチャッキングし、コイル状管材11Cのコイル軸線26上に沿って予備的な矯正を加える(図11(a))。そして、直管状に近い状態まで矯正された管材11Lは、二対のピンチロール37間で0.3kN以上の張力を負荷されながら直管状に形成され(図11(b))、巻取りロール21の径と、この巻取りロール21により巻き取られる管材の巻取りピッチとにより定まる捻れ角を有する螺旋溝が形成された内面螺旋溝付管11R(図3参照)が製造される。
Next, a method of manufacturing the inner spiral grooved tube using the manufacturing apparatus configured as described above will be described.
First, the
Next, both ends of the coiled
より捻れ角の大きい内面螺旋溝付管を製造する際には、巻取り工程及び引張り工程を繰り返す。なお、巻取り工程及び引張り工程を繰り返すことで管材の扁平率が大きくなった場合には、引抜き工程および熱処理工程を行うことにより管材の真円度を回復させ、座屈が生じることを防止することができる。 When manufacturing an inner spiral grooved tube having a larger twist angle, the winding process and the pulling process are repeated. In addition, when the flatness of the pipe material increases by repeating the winding process and the pulling process, the roundness of the pipe material is recovered by performing the drawing process and the heat treatment process, thereby preventing the occurrence of buckling. be able to.
本実施形態の内面螺旋溝付管の製造方法によれば、巻取りロールに巻き取られたコイル状管材を、そのコイル軸線上に沿って張力を加えながら引き伸ばすことで、管材に一定の捻りを生じさせることができる。管材の捻れ形成のため、特に内部にプラグ等を入れて機械的に加工を行う必要がないため、予め、捻り前の押出時に管材の内壁に深い溝を形成しておくことで、そのまま寸法精度の高い内面溝が形成された細い内面螺旋状溝付管を得ることができる。 According to the manufacturing method of the inner surface spiral grooved tube of the present embodiment, the coiled tube material wound around the winding roll is stretched while applying tension along the coil axis line, so that a certain twist is applied to the tube material. Can be generated. Since there is no need to insert a plug or the like inside the tube to form a twist in the tube, it is not necessary to perform mechanical processing. Therefore, by forming a deep groove in the inner wall of the tube before extrusion, the dimensional accuracy is maintained as it is. It is possible to obtain a thin inner spiral grooved tube in which a high inner groove is formed.
(実施例1)
外径10mm、内径9.1mm、内面に直線溝が形成された3003アルミニウム合金管材を用いて内面螺旋溝付管の製造を行った。
管材は、内面の直線溝の数は45個(8°/1山)で、これら直線溝により形成されるフィンの高さが0.28mmに形成されたものを用いた。この管材を用いて、巻取りロールの径を直径20〜760mmの範囲で変量し、それぞれの巻取りロールで、巻取りピッチ15mmで巻き取った後に、そのコイル状に形成されたコイル状管材のコイル軸線上に沿って引き延ばした(引張り工程)。また、引張り工程は、巻取りロールから3巻分送り出されたコイル状管材の下側端部を250℃に加熱された加熱炉内でストレッチャーにより矯正を加えた後、ある程度、直管状に伸ばした後に、常温まで温度の下がった管材を二対のピンチロール間で1〜2kNの張力を負荷しながら直管状に矯正した。また、管材の外周面には、予め、その長手方向に沿って直線状のマーキングを行い、図7に示すように、マーキングラインLが1周分捻れた時の長手方向の長さ(捻り周期B)を計測した。捻れ角θは、図8に示すように、管材の内周の長さAと捻り周期Bとにより算出した。図9に、以上のように実施して得られた巻取りロール直径(巻取り径)と捻れ角との関係を示す。
図9に示すように、例えば、φ160mmの巻取り径では、1回に約3°の捻れ角を生じさせることができる。巻取り径が小さくなるにつれて捻れ角は増加し、巻取り径に応じた捻れ角を有する内面螺旋溝付管の製造が可能である。また、製造された各内面螺旋溝付管について、管の長手方向に切り開いて内面に形成された螺旋溝の周期を確認したところ、内面の螺旋溝の周期と、マーキングラインの捻り周期Bとは一致していた。
Example 1
An internally spiral grooved tube was manufactured using a 3003 aluminum alloy tube material having an outer diameter of 10 mm, an inner diameter of 9.1 mm, and a straight groove formed on the inner surface.
As the tube material, the number of linear grooves on the inner surface was 45 (8 ° / 1 mountain), and fins formed by these linear grooves had a height of 0.28 mm. Using this tube material, the diameter of the take-up roll was varied in the range of 20 to 760 mm in diameter, and after each take-up roll was wound at a take-up pitch of 15 mm, the coil-shaped tube material formed in the coil shape It was stretched along the coil axis (tensile process). In addition, in the pulling process, the lower end of the coiled tube material fed from the winding roll by three turns is straightened with a stretcher in a heating furnace heated to 250 ° C., and then stretched to a certain extent to a straight tube. After that, the tube material that had been cooled to room temperature was straightened into a straight tube while applying a tension of 1 to 2 kN between two pairs of pinch rolls. In addition, on the outer peripheral surface of the pipe material, linear marking is performed in advance along the longitudinal direction, and as shown in FIG. 7, the length in the longitudinal direction when the marking line L is twisted by one turn (twisting cycle). B) was measured. As shown in FIG. 8, the twist angle θ was calculated from the inner circumference length A and the twist cycle B of the pipe material. In FIG. 9, the relationship between the winding roll diameter (winding diameter) obtained by implementing as mentioned above and a twist angle is shown.
As shown in FIG. 9, for example, with a winding diameter of φ160 mm, a twist angle of about 3 ° can be generated at one time. As the winding diameter decreases, the twist angle increases, and an internally spiral grooved tube having a twist angle corresponding to the winding diameter can be manufactured. Further, for each manufactured inner surface spiral grooved tube, when the period of the spiral groove formed on the inner surface by cutting in the longitudinal direction of the tube was confirmed, the period of the inner surface spiral groove and the twisting period B of the marking line are It was consistent.
次に、上記の管材と160mmの巻取りロールを用いて、巻取り工程と引張り工程とを7回繰り返すことにより内面螺旋溝付管の製造を行った。
先ず、巻取りロール上に巻取りピッチ15mmで巻取りを行った後に、そのコイル状管材を引き伸ばし、これら巻取り工程と引張り工程とを3回ずつ繰り返した後に、φ8mmの中空孔を有する引抜きダイスで引抜きし、扁平率118%まで潰れた管材を再び扁平率103%の真円に回復させた(引抜き工程)。その後、350℃で4時間の中間焼鈍を行い(熱処理工程)、再度、φ160mmの巻取りロールにより巻取りピッチ12mmで巻取りを実施した。巻取り工程と引張り工程とを3回ずつ行った後、φ7.5mmの中空孔を有する引抜きダイスで引抜きを行い、350℃で4時間の熱処理を行った。次いで、φ160mmの巻取りロールにて巻取りピッチ11.25mmで巻取りを実施し、巻取り工程と引張り工程とを1回ずつ行った。最後にφ7mmの中空孔の引抜きダイスで引抜きを行い、最終的に捻れ角21°の内面螺旋溝付管を製造した。
巻取り速度および抜取り速度は30m/minとした。また、引張り工程は、巻取りロール上から送り出された3巻分のコイル状の管材の下側端部をストレッチャーにより矯正を加え、ある程度、直管状に伸ばした後、二対のピンチロール間で1〜2kNの張力を負荷しながら直管状に矯正した。
Next, the inner spiral grooved tube was manufactured by repeating the winding process and the pulling process seven times using the above-described tube material and a 160 mm winding roll.
First, after winding on a winding roll at a winding pitch of 15 mm, the coiled tube material is stretched, the winding process and the pulling process are repeated three times, and then a drawing die having a φ8 mm hollow hole is obtained. The pipe material which was pulled out and collapsed to a flat rate of 118% was restored again to a perfect circle with a flat rate of 103% (drawing step). Thereafter, intermediate annealing was performed at 350 ° C. for 4 hours (heat treatment step), and winding was performed again with a winding roll of φ160 mm at a winding pitch of 12 mm. After performing the winding process and the pulling process three times each, it was extracted with a drawing die having a hollow hole of φ7.5 mm, and heat treatment was performed at 350 ° C. for 4 hours. Next, winding was performed at a winding pitch of 11.25 mm with a winding roll of φ160 mm, and the winding process and the pulling process were performed once. Finally, drawing was performed with a drawing die having a hollow hole of φ7 mm, and finally an internally spiral grooved tube having a twist angle of 21 ° was manufactured.
The winding speed and the drawing speed were 30 m / min. In addition, in the tensioning process, the lower end of the coiled tube material for three turns sent from the take-up roll is straightened with a stretcher and stretched to a certain extent to a straight tube, and then between two pairs of pinch rolls. The straight tube was corrected while applying a tension of 1 to 2 kN.
巻取り工程と引張り工程とを3回ずつ繰り返す毎に、引抜き工程を行うことで、扁平した管材の真円度を回復させ、また、真円度の矯正後の管材を加熱することで、ひずみを除去することができる。これにより、さらに繰り返して巻取り工程と引張り工程とを実施することができ、最終的に捻れ角21°の内面螺旋溝付管を製造することができた。 Each time the winding process and the pulling process are repeated three times, the rounding of the flat tube material is recovered by performing the drawing process. Can be removed. As a result, the winding process and the pulling process could be further repeated, and an internally spiral grooved tube having a twist angle of 21 ° could be finally produced.
(実施例2)
次に、外径3.5mm、内径3.0mm、内面に直線溝が形成された1100アルミニウム合金管材を用いて、巻取り工程と引張り工程とを複数回繰り返すことにより内面螺旋溝付管の製造を行った。
管材は、内面に直線溝が40個(9°/1山)形成されており、これら直線溝により形成されるフィンの高さが0.28mmに形成されたものを用いた。巻取り工程は、直径75mmの巻取りロールに巻取りピッチ5.5mmで行った。巻取りロールの表面は、シーズヒーターで200℃に加熱した状態で、巻取りを行った。引張り工程では、ストレッチャーにより、ある程度の直管にまで矯正した管材を、ハロゲンランプによる赤外線の輻射熱を利用したインライン加熱装置で250℃に加熱し、その後、二対のピンチロール間で0.5kNの張力を負荷しながら直管状に矯正し、捻れ角7°とした。同様の工程を3回繰り返した後に、φ3mmの中空孔を有する引抜きダイスで引抜きを行い、最終的にφ3mm、捻れ角20°の内面螺旋溝付管を製造した。図5のフローチャートで言えば、S101〜S104までの工程を実施した。
(Example 2)
Next, using an 1100 aluminum alloy tube material having an outer diameter of 3.5 mm, an inner diameter of 3.0 mm, and a straight groove formed on the inner surface, the winding process and the pulling process are repeated a plurality of times to produce an inner spiral grooved tube. Went.
As the tube material, 40 linear grooves (9 ° / 1 mountain) were formed on the inner surface, and fins formed by these linear grooves were used with a height of 0.28 mm. The winding process was performed on a winding roll having a diameter of 75 mm at a winding pitch of 5.5 mm. The surface of the winding roll was wound while being heated to 200 ° C. with a sheathed heater. In the pulling process, the tube material corrected to a certain degree of straight pipe by a stretcher is heated to 250 ° C. by an in-line heating device using infrared radiation heat from a halogen lamp, and then 0.5 kN between two pairs of pinch rolls. A straight tube was corrected while applying a tension of 7 ° to a twist angle of 7 °. After repeating the same process three times, drawing was performed with a drawing die having a hollow hole with a diameter of 3 mm, and finally an internally spiral grooved tube with a diameter of 3 mm and a twist angle of 20 ° was produced. If it says in the flowchart of FIG. 5, the process from S101 to S104 was implemented.
巻取り工程と引張り工程とを3回ずつ繰り返すことにより、捻れ角21.5°の内面螺旋溝付管を製造することができ、最後の引抜き工程により、扁平率は120%から100%に回復し、引抜き時に捻れ角がわずかに小さくなることから、最終的に捻れ角20°の内面螺旋溝付管を製造することができた。 By repeating the winding process and the pulling process three times each, an internally spiral grooved tube with a twist angle of 21.5 ° can be manufactured, and the flatness is restored from 120% to 100% by the final drawing process. In addition, since the twist angle is slightly reduced at the time of drawing, an internally spiral grooved tube having a twist angle of 20 ° could be finally produced.
なお、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において種々の変更を加えることが可能である。 In addition, this invention is not limited to the said embodiment, A various change can be added in the range which does not deviate from the meaning of this invention.
100 内面螺旋溝付管の製造装置
11 管材
11a 直線溝
11b フィン
11R 内面螺旋溝付管
20,28 巻取り手段
21,21a,21b,21c 巻取りロール
22 送りロール
23 ガイド板
24 押さえロール
25 モーター
26 軸線
30,38 引張り手段
31,39 ストレッチャー
32,37 ピンチロール
33 加熱炉(加熱手段)
40 引抜き手段
50 熱処理手段
DESCRIPTION OF
40 Pulling means 50 Heat treatment means
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