JP2906291B2 - フイン付管 - Google Patents
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- B23K9/00—Arc welding or cutting
- B23K9/02—Seam welding; Backing means; Inserts
- B23K9/032—Seam welding; Backing means; Inserts for three-dimensional seams
- B23K9/0325—Seam welding; Backing means; Inserts for three-dimensional seams helicoidal seams
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- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B21—MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
- B21C—MANUFACTURE OF METAL SHEETS, WIRE, RODS, TUBES OR PROFILES, OTHERWISE THAN BY ROLLING; AUXILIARY OPERATIONS USED IN CONNECTION WITH METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL
- B21C37/00—Manufacture of metal sheets, bars, wire, tubes or like semi-manufactured products, not otherwise provided for; Manufacture of tubes of special shape
- B21C37/06—Manufacture of metal sheets, bars, wire, tubes or like semi-manufactured products, not otherwise provided for; Manufacture of tubes of special shape of tubes or metal hoses; Combined procedures for making tubes, e.g. for making multi-wall tubes
- B21C37/15—Making tubes of special shape; Making tube fittings
- B21C37/22—Making finned or ribbed tubes by fixing strip or like material to tubes
- B21C37/26—Making finned or ribbed tubes by fixing strip or like material to tubes helically-ribbed tubes
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- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
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- B23K2101/00—Articles made by soldering, welding or cutting
- B23K2101/04—Tubular or hollow articles
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- B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
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- Rigid Pipes And Flexible Pipes (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】 本発明は、金属製のフィン付管、特に円筒管体および
この管体の周りにらせん型に巻き付けられる帯板からな
る熱交換器管に関するもので、帯板の広い側面が管表面
におおよそ垂直であり、管表面に面するその狭い側面
が、溶接継目、およびその製造方法とその製造方法を実
施する装置とにより上記管表面に接合される。上記方法
は、フィンを形成する少なくとも１個の無端帯板が、回
転する管体の周りに大体らせん型に巻き付けられるこ
と、および上記管体に面する上記帯板の狭い側面が、溶
接装置により上記管表面に接合されることを含む。
この管体の周りにらせん型に巻き付けられる帯板からな
る熱交換器管に関するもので、帯板の広い側面が管表面
におおよそ垂直であり、管表面に面するその狭い側面
が、溶接継目、およびその製造方法とその製造方法を実
施する装置とにより上記管表面に接合される。上記方法
は、フィンを形成する少なくとも１個の無端帯板が、回
転する管体の周りに大体らせん型に巻き付けられるこ
と、および上記管体に面する上記帯板の狭い側面が、溶
接装置により上記管表面に接合されることを含む。
前記形式（DE−PS 3508 878）の通例の方法において
は、フィンを形成する帯板が、一側面の管外被に溶接さ
れる。このような情況においては、より大きな熱交換面
を有効利用するためにつくられる溶接継目が比較的幅の
広いものでなければならず、このことは大量の溶接充填
剤と溶接エネルギーを必要とする不利益を課する。さら
に、このことはその後収縮割れおよび漸増腐食に至るこ
とがありうる。上記通例の方法においては、溶接装置は
巻き付けられる帯板に沿って横方向に配置される。
は、フィンを形成する帯板が、一側面の管外被に溶接さ
れる。このような情況においては、より大きな熱交換面
を有効利用するためにつくられる溶接継目が比較的幅の
広いものでなければならず、このことは大量の溶接充填
剤と溶接エネルギーを必要とする不利益を課する。さら
に、このことはその後収縮割れおよび漸増腐食に至るこ
とがありうる。上記通例の方法においては、溶接装置は
巻き付けられる帯板に沿って横方向に配置される。
他の一通例の方法（DE−GM91 02 944）においては、
溶接継目が上記フィンの両側面に加えられるので、上記
フィンの狭い縁部の全幅が上記管体に接合される。この
方法は、もしも巻き付けられる帯板の個々のフィンが十
分に離れているならば、２個のフィン間のギャップ内に
第２の溶接装置が挿入できるときにだけ適用できる。し
かし、このほかに最初の方法の場合におけるものと同様
の不利益が含まれる。
溶接継目が上記フィンの両側面に加えられるので、上記
フィンの狭い縁部の全幅が上記管体に接合される。この
方法は、もしも巻き付けられる帯板の個々のフィンが十
分に離れているならば、２個のフィン間のギャップ内に
第２の溶接装置が挿入できるときにだけ適用できる。し
かし、このほかに最初の方法の場合におけるものと同様
の不利益が含まれる。
さらに、両方の通例の方法とも、比較的厚肉の溶接継
目の適用は、低速の加工速度のみが許されるという不利
益がある。
目の適用は、低速の加工速度のみが許されるという不利
益がある。
従って本発明は、僅かな出費で経済的かつ省エネルギ
ー様式加工をする新製造方法を開発する仕事に基礎を置
き、そして上記フィンの根元の全幅が管表面に最適状態
に接合され、かつ接合領域が良好な熱伝導を示す製品に
到達する。
ー様式加工をする新製造方法を開発する仕事に基礎を置
き、そして上記フィンの根元の全幅が管表面に最適状態
に接合され、かつ接合領域が良好な熱伝導を示す製品に
到達する。
本発明によると、この仕事は、溶接装置の加工端部が
上記管表面と巻き付けられる帯板との間の自由なくさび
形空間内に挿入されること、上記溶接装置が上記帯板と
上記管表面との接合領域内に正確に熱で溶ける溶接ビー
ドを、接合される帯板の狭縁部が接触する以前に、充填
剤を使用して上記管表面に加えるのに用いられること、
および接合される上記帯板の狭縁部は、溶接ビードがま
だ液体である間に溶接ビード内に押しつけられること、
を特徴とする方法によって解決される。
上記管表面と巻き付けられる帯板との間の自由なくさび
形空間内に挿入されること、上記溶接装置が上記帯板と
上記管表面との接合領域内に正確に熱で溶ける溶接ビー
ドを、接合される帯板の狭縁部が接触する以前に、充填
剤を使用して上記管表面に加えるのに用いられること、
および接合される上記帯板の狭縁部は、溶接ビードがま
だ液体である間に溶接ビード内に押しつけられること、
を特徴とする方法によって解決される。
本発明に従う上記方法は、最小のエネルギーと極めて
少量の溶接充填剤で実行できる。さらにこの方法は、従
来型溶接加工の速度よりも数倍大きい、溶接速度が使用
できるという事実により特徴づけられる。上記管材料と
上記溶接継目との接合は治金結合とみなすことができ
る。選択された境界条件に依存して、必要ならばフィン
の根元と上記溶接継目との治金結合をつくることもでき
る。この種の最適溶接は、管とフィンとの乱されない熱
伝導を保証すると同時に、過熱の領域が避けられる。
少量の溶接充填剤で実行できる。さらにこの方法は、従
来型溶接加工の速度よりも数倍大きい、溶接速度が使用
できるという事実により特徴づけられる。上記管材料と
上記溶接継目との接合は治金結合とみなすことができ
る。選択された境界条件に依存して、必要ならばフィン
の根元と上記溶接継目との治金結合をつくることもでき
る。この種の最適溶接は、管とフィンとの乱されない熱
伝導を保証すると同時に、過熱の領域が避けられる。
上記管表面に加えられる、比較的薄肉だけを必要とす
る溶接ビードは、上記帯板の厚さと概略同じ幅に設計さ
れる。これは上記溶接継目が接合領域の全幅を確実にお
おうことを保証し、そしておそらく両側面でそれぞれの
フィンを僅かに越えて出るものと思われる。
る溶接ビードは、上記帯板の厚さと概略同じ幅に設計さ
れる。これは上記溶接継目が接合領域の全幅を確実にお
おうことを保証し、そしておそらく両側面でそれぞれの
フィンを僅かに越えて出るものと思われる。
上記帯板が一定の圧力で溶接継目内に押しつけられる
ように、上記帯板を引張ひずみの下で、上記管表面を囲
み巻き付けられるのを保持することは当を得ている。
ように、上記帯板を引張ひずみの下で、上記管表面を囲
み巻き付けられるのを保持することは当を得ている。
しかし、フィンを形成する上記帯板を、半径方向に加
えられる力により溶接継目内に押しつけることは、特定
的に可能でもあり、これはさらに溶接接合を改良する。
えられる力により溶接継目内に押しつけることは、特定
的に可能でもあり、これはさらに溶接接合を改良する。
絶えず均一な溶接点を目指すために、上記接合される
帯板の狭縁部が溶接装置によってさらに溶解される。
帯板の狭縁部が溶接装置によってさらに溶解される。
上記帯板が、送り込まれるフィンを形成する時、上記
溶接装置は通常上記管の軸線に対し同一角度で案内され
る。この寸法は、不変の溶接条件が、作られる溶接継目
の全幅にわたって達成されること、および薄肉、均一の
溶接継目が全幅にわたって生じることを保証する。
溶接装置は通常上記管の軸線に対し同一角度で案内され
る。この寸法は、不変の溶接条件が、作られる溶接継目
の全幅にわたって達成されること、および薄肉、均一の
溶接継目が全幅にわたって生じることを保証する。
上記溶接領域は、溶接法を最適化するために、不活性
ガスで便宜上おおわれる。
ガスで便宜上おおわれる。
本発明に従い上記方法を実施する装置は、巻き付ける
管に対する通例様式のクランプ装置、上記管をその縦方
向軸線の周りに回転させるクランプ装置のための駆動ユ
ニット、および上記帯板供給リールと溶接装置とを調和
させるように設計されたスライドにあり、このスライド
は上記管の縦方向に関し、管の軸線に平行に移動でき
る。新しい装置は、上記管表面と管の周りに接線方向に
巻き付けられる帯板との間の、自由なくさび形空間内
へ、上記溶接装置から少なくとも１個の電極が突出して
いること、上記電極を介して消費式無端溶接ワイヤが自
動的に供給できること、上記溶接ワイヤは、巻き付けら
れる帯板が上記管の表面と接触する領域からやや離れて
案内できること、および上記溶接ワイヤの助けにより、
巻き付ける帯板が中へ押し付けられる溶接ビードを作れ
ることの事実を特徴とする。
管に対する通例様式のクランプ装置、上記管をその縦方
向軸線の周りに回転させるクランプ装置のための駆動ユ
ニット、および上記帯板供給リールと溶接装置とを調和
させるように設計されたスライドにあり、このスライド
は上記管の縦方向に関し、管の軸線に平行に移動でき
る。新しい装置は、上記管表面と管の周りに接線方向に
巻き付けられる帯板との間の、自由なくさび形空間内
へ、上記溶接装置から少なくとも１個の電極が突出して
いること、上記電極を介して消費式無端溶接ワイヤが自
動的に供給できること、上記溶接ワイヤは、巻き付けら
れる帯板が上記管の表面と接触する領域からやや離れて
案内できること、および上記溶接ワイヤの助けにより、
巻き付ける帯板が中へ押し付けられる溶接ビードを作れ
ることの事実を特徴とする。
さらに、本発明に従う装置において、横方向フランジ
で上記帯板上方に達する、帯板用案内ローラは、上記管
体の周りに巻き付けられる帯板が接触する領域の直上
に、または短い距離後方に配置でき、上記２個のフラン
ジにより形成される装着領域に底部に円筒形圧力面を有
する上記案内ローラは上記帯板の外方指向縁に圧力を加
える。
で上記帯板上方に達する、帯板用案内ローラは、上記管
体の周りに巻き付けられる帯板が接触する領域の直上
に、または短い距離後方に配置でき、上記２個のフラン
ジにより形成される装着領域に底部に円筒形圧力面を有
する上記案内ローラは上記帯板の外方指向縁に圧力を加
える。
さらに、上記電極は指示ヘッド内に装着でき、不活性
ガスの供給機器の表示もある。しかし、別法として独立
したノズルを経て不活性ガスを供給することもできる。
ガスの供給機器の表示もある。しかし、別法として独立
したノズルを経て不活性ガスを供給することもできる。
本発明に従う上記フィン付管に関して、溶接継目は充
填剤の助けで形成され、そしてその全幅にわたって大体
一定しており、比較的薄肉である。
填剤の助けで形成され、そしてその全幅にわたって大体
一定しており、比較的薄肉である。
目標として設定した特性に依存して、上記溶接継目は
上記管表面とフィンを形成する帯板の下面と両方のため
に、金属結合にはいる。
上記管表面とフィンを形成する帯板の下面と両方のため
に、金属結合にはいる。
上記溶接継目の断面は、その長辺が上記管表面に平行
になっている長方形の型式に通常設計される。
になっている長方形の型式に通常設計される。
上記溶接継目は、両側面上の溶接された帯板を僅かに
越えて通常突出する。
越えて通常突出する。
本発明は図面内に適例形式で示され、上記図面に基づ
き下記に詳細に説明をする。図面は下記のとおり示す： 図１本装置の斜視図の略図、 図２巻き付けられる帯板の領域内にある本装置の上面
図、 図３溶接装置の領域内にある上記管の断面、 図４図３の線Ｉ−Ｉによる断面、 図５図３の線II−IIによる断面、 図６図３の線III−IIIによる断面、 図７溶接継目の領域内にある完成フィン付管の一部の
断面。
き下記に詳細に説明をする。図面は下記のとおり示す： 図１本装置の斜視図の略図、 図２巻き付けられる帯板の領域内にある本装置の上面
図、 図３溶接装置の領域内にある上記管の断面、 図４図３の線Ｉ−Ｉによる断面、 図５図３の線II−IIによる断面、 図６図３の線III−IIIによる断面、 図７溶接継目の領域内にある完成フィン付管の一部の
断面。
図面によると、熱交換器官（１）は管体（２）を含
み、管の表面（３）には、図に示されない供給リールか
ら送られるフィンになる帯板（４）が、熱交換面積を増
すためらせん型に付加され、そして上記管の表面に溶接
継目（５）により接合される。
み、管の表面（３）には、図に示されない供給リールか
ら送られるフィンになる帯板（４）が、熱交換面積を増
すためらせん型に付加され、そして上記管の表面に溶接
継目（５）により接合される。
特に理想化実施例を示す図７からみられるように、溶
接継目（５）は、その全幅にわたり大体一定した、比較
的薄肉である。上記溶接継目（５）の断面は、長方形の
型式に設計され、そこで長方形の長辺は上記管表面に平
行になっている。しかし、実際には上記溶接継目（５）
に対する選択された溶接条件に依存して、中央部に向い
若干垂下する僅かに弓形形状になる可能性もある。
接継目（５）は、その全幅にわたり大体一定した、比較
的薄肉である。上記溶接継目（５）の断面は、長方形の
型式に設計され、そこで長方形の長辺は上記管表面に平
行になっている。しかし、実際には上記溶接継目（５）
に対する選択された溶接条件に依存して、中央部に向い
若干垂下する僅かに弓形形状になる可能性もある。
図１および２によれば、熱交換器管（１）が製造され
る装置は、クランプ装置（６）、詳細は示されないが上
記管体（２）をその縦軸線の周りに回転させる、上記ク
ランプ装置（６）用駆動ユニット、そして詳細は示され
ないが、上記管体（２）の縦方向に対し、上記管の軸線
に平行に移動可能で、かつ帯板供給リールおよび溶接装
置（７）を収容するスライドからなる。
る装置は、クランプ装置（６）、詳細は示されないが上
記管体（２）をその縦軸線の周りに回転させる、上記ク
ランプ装置（６）用駆動ユニット、そして詳細は示され
ないが、上記管体（２）の縦方向に対し、上記管の軸線
に平行に移動可能で、かつ帯板供給リールおよび溶接装
置（７）を収容するスライドからなる。
１個の電極（８）は、上記管表面（３）と上記管体
（２）上接線方向に巻き付けられる帯板（４）との間
の、自由なくさび形空間内へ、上記溶接装置（７）から
突出している。溶接充填剤として役立つ消費式無端溶接
ワイヤ（９）は、自動的に上記電極（８）を介して供給
できる。
（２）上接線方向に巻き付けられる帯板（４）との間
の、自由なくさび形空間内へ、上記溶接装置（７）から
突出している。溶接充填剤として役立つ消費式無端溶接
ワイヤ（９）は、自動的に上記電極（８）を介して供給
できる。
特に、図３から理解できるように、上記溶接ワイヤ
（９）は、巻き付けられる上記帯板（４）が、上記管表
面（３）と接触する領域（10）の前方短い距離において
供給される。上記溶接ワイヤ（９）は、溶接ワイヤ
（９）の端部と管表面（３）との間に生じるアークの中
で溶融し、従って上記管表面（３）上に溶接ヘッド（1
1）を作り、巻き付けられる帯板（４）の、図３で下方
に向いている縁部がその中に漸次浸漬される。
（９）は、巻き付けられる上記帯板（４）が、上記管表
面（３）と接触する領域（10）の前方短い距離において
供給される。上記溶接ワイヤ（９）は、溶接ワイヤ
（９）の端部と管表面（３）との間に生じるアークの中
で溶融し、従って上記管表面（３）上に溶接ヘッド（1
1）を作り、巻き付けられる帯板（４）の、図３で下方
に向いている縁部がその中に漸次浸漬される。
図１に示されるように、横方向フランジ（13および1
4）で帯板（４）上方に到達する、帯板（４）用案内ロ
ーラ（12）は、管体（２）の周りに巻き付けられる上記
帯板（４）の接触の領域（10）の直上、または短い距離
後方に配置される。詳細は図４から図６の拡大断面に示
される。特に図６から解るように、上記案内ローラ（1
2）は、２個のフランジ（13および14）で構成される取
り付け領域の底部に円筒形圧力面（15）を有し、上記帯
板（４）の自由な上方に向いている縁部に圧力を加え、
従ってあらかじめ上記管表面（３）に当てられた溶接ビ
ード（11）内に、極めて正確に、かつ高圧下で上記帯板
（４）を押しつける。
4）で帯板（４）上方に到達する、帯板（４）用案内ロ
ーラ（12）は、管体（２）の周りに巻き付けられる上記
帯板（４）の接触の領域（10）の直上、または短い距離
後方に配置される。詳細は図４から図６の拡大断面に示
される。特に図６から解るように、上記案内ローラ（1
2）は、２個のフランジ（13および14）で構成される取
り付け領域の底部に円筒形圧力面（15）を有し、上記帯
板（４）の自由な上方に向いている縁部に圧力を加え、
従ってあらかじめ上記管表面（３）に当てられた溶接ビ
ード（11）内に、極めて正確に、かつ高圧下で上記帯板
（４）を押しつける。
一定接触圧力は、図１に略示された引張り装置（16）
により巻き付けられる間、上記帯板（４）を引張りひず
みの下に保持することにより達成することもできる。し
かし、上記案内ローラ（12）の圧力面（15）により加え
られる付加接触圧力は、上記帯板（４）と上記管表面
（３）との、特に確実かつ均一な接合を生じる。
により巻き付けられる間、上記帯板（４）を引張りひず
みの下に保持することにより達成することもできる。し
かし、上記案内ローラ（12）の圧力面（15）により加え
られる付加接触圧力は、上記帯板（４）と上記管表面
（３）との、特に確実かつ均一な接合を生じる。
与えられた境界条件、特に電極の選択および他の運転
条件に依存して、帯板（４）の下面も溶融できるので、
治金結合が溶接継目（５）によって管体（２）から帯板
まで連続的形成され、これは乱されない熱伝達を保証す
る。
条件に依存して、帯板（４）の下面も溶融できるので、
治金結合が溶接継目（５）によって管体（２）から帯板
まで連続的形成され、これは乱されない熱伝達を保証す
る。
図３に示されるように、上記電極（８）は支持ヘッド
（17）内に配置され、これがまた上記溶接領域を取り囲
む不活性ガス（18）を供給するのにも役立つ。
（17）内に配置され、これがまた上記溶接領域を取り囲
む不活性ガス（18）を供給するのにも役立つ。
本発明に従う上記方法を用いることにより、これは溶
融・接合・圧接法（fusing−jointing−pressing−weld
ing process）と呼ばれるもので、特に高品質の製品が
得られる。この方法は極めて密集した間隔のフィンに対
しても用いることさえできる。加えられる溶接エネルギ
ーおよび溶接充填剤の量は、従来の溶接方法におけるも
のと同一であるが、加工速度は実質的に高速で、溶接継
目の各メータが従来のエネルギーのほんの一部分、そし
て従来の溶接充填剤のほんの一部分を必要とするのみで
あることを意味している。
融・接合・圧接法（fusing−jointing−pressing−weld
ing process）と呼ばれるもので、特に高品質の製品が
得られる。この方法は極めて密集した間隔のフィンに対
しても用いることさえできる。加えられる溶接エネルギ
ーおよび溶接充填剤の量は、従来の溶接方法におけるも
のと同一であるが、加工速度は実質的に高速で、溶接継
目の各メータが従来のエネルギーのほんの一部分、そし
て従来の溶接充填剤のほんの一部分を必要とするのみで
あることを意味している。
１…熱交換器 ２…管体 ３…管表面 ４…フィンになる帯板 ５…溶接継目 ６…クランプ装置 ７…溶接装置 ８…電極 ９…溶接ワイヤ 10…接触領域 11…溶接ビード 12…案内ローラ 13…横方向フランジ 14…横方向フランジ 15…円筒形圧力面 16…引張り装置 17…支持ヘッド 18…不活性ガス
フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.6，ＤＢ名) B23K 9/032 B23K 37/053 B23K 9/00 501
Claims (8)
- 【請求項１】金属製のフィン付管、特に熱交換器管
（１）の製造方法であって、フィンを形成する少なくと
も１個の無端帯板（４）が、回転する管体（２）の周り
に大体らせん型に巻き付けられ、そして管体（２）に面
する帯板（４）の狭い側面が、溶接装置（７）により、
充填剤を用いて管表面に接合され、しかも該溶接装置
（７）の加工端部が、管表面（３）と巻き付けられる帯
板（４）との間の自由なくさび形空間内へ挿入される製
造方法に於いて、 フィンを形成する帯板（４）が送り込まれる際、管の軸
線に対する溶接装置（７）及び帯板（４）の相対的角度
が互いに同一となるように、溶接装置（７）が案内され
ること、 接合されるべき帯板（４）の狭縁部が接触する前に、充
填材を使用して溶接ビード（11）を管表面（３）に形成
するべく溶接装置（７）が使用され、該溶接ビード（1
1）は帯板（４）と管表面（３）の間の接合領域内に正
確に延び、溶接ビード（11）は、帯板（４）の厚さと概
略同じ幅を有すること、および 接合されるべき帯板（４）の狭縁部は、溶接ビード（1
1）がまだ液体である間に該溶接ビード内に押圧される
こと、 を特徴とするフィン付管の製造方法。 - 【請求項２】管表面（３）の周りに巻き付けられる帯板
（４）が、引張りひずみの下に保持されることを特徴と
する請求項１に記載の方法。 - 【請求項３】管表面（３）の周りに巻き付けられる帯板
（４）が、半径方向に加えられる力により溶接ビード
（11）内に押圧されることを特徴とする請求項１または
２に記載の方法。 - 【請求項４】接合される帯板（４）の狭縁部も、溶接装
置（７）により溶解されることを特徴とする請求項１〜
３のいずれか１項に記載の方法。 - 【請求項５】溶接領域が不活性ガス（18）で覆われるこ
とを特徴とする請求項１〜４のいずれか一項に記載の方
法。 - 【請求項６】請求項１〜５のいずれか一項による方法で
製造された金属製のフィン付管、特に熱交換器管であっ
て、円筒形管体（２）およびその周りにらせん型に巻き
付けられる帯板（４）からなり、該帯板の広い側面が、
上記管表面（３）におおよそ垂直になっており、かつ管
表面（３）に面するその狭い側面が、溶接継目（５）に
より管表面（３）に接合され、溶接継目（５）がその幅
全体に亘って略一定で比較的薄い厚さを有することを特
徴とするフィン付管。 - 【請求項７】溶接継目の断面は、その長辺が管表面
（３）に対し略平行になるような長方形の形状を有する
ことを特徴とする請求項６に記載のフィン付管。 - 【請求項８】溶接継目（５）が、両側面上の溶接された
帯板（４）を僅かに越えて突出することを特徴とする請
求項６または７に記載のフィン付管。
Applications Claiming Priority (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
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