JP4967987B2 - Manufacturing method of heat-resistant tube with high pressure resistant inner groove - Google Patents
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Description
本発明は、厚肉で内面溝の捩れ角度が高い内面溝付伝熱管を製造できる高耐圧内面溝付伝熱管の製造方法に関する。 The present invention relates to a method for manufacturing a heat-resistant tube with a high pressure resistant inner surface groove that can manufacture a heat-transfer tube with an inner surface groove that is thick and has a high twist angle of the inner surface groove.
CO2給湯器などに用いられる内面溝付伝熱管は、内面に複数のらせん状の内面溝を有する。 An internally grooved heat transfer tube used for a CO2 water heater or the like has a plurality of helical inner grooves on the inner surface.
従来、内面溝付伝熱管の製造方法は、得ようとする管外径より大径の生地管を用意し、生地管の内側にフローティングプラグと溝付プラグを配置する一方、生地管の外側には、生地管の引き抜き方向に沿って引抜ダイスと押圧手段を配置しておき、生地管を一定速度で引き抜くと共に押圧することにより、内面溝の形成と縮管(縮径とも言う)を行うようになっている。 Conventionally, the manufacturing method of the inner surface grooved heat transfer tube is to prepare a dough tube having a diameter larger than the outer diameter of the tube to be obtained, and arrange a floating plug and a grooved plug inside the dough tube, while on the outside of the dough tube. Is arranged with a drawing die and pressing means along the drawing direction of the dough tube, and pulling out the dough tube at a constant speed and pressing it so as to form an inner surface groove and reduce the tube (also referred to as a reduced diameter). It has become.
具体的には、図5に示されるように、従来の製造装置51は、生地管2の引き抜き方向に沿って先頭引抜ダイス3、押圧手段4、中間引抜ダイス5、上がり引抜ダイス7を順に配置してなる。
Specifically, as shown in FIG. 5, the conventional manufacturing apparatus 51 sequentially arranges the leading
各引抜ダイス3,5,7は、内径が大きい入口と内径が小さい出口を有し、入口出口間が生地管を縮管するためのテーパ状空洞あるいはラッパ状空洞になっている。先頭引抜ダイス3、中間引抜ダイス5、上がり引抜ダイス7は、各々出口の内径が異なり、順次、出口の内径が小さくなるよう配置される。
Each of the drawing dies 3, 5, and 7 has an inlet having a large inner diameter and an outlet having a small inner diameter, and a tapered cavity or a trumpet cavity for contracting the dough pipe is formed between the inlet and outlet. The leading
押圧手段4は、生地管2の外周を押圧するための複数のボール又はロールを有する。
The
フローティングプラグ8は、先頭引抜ダイス3のテーパ状空洞に対抗するテーパ状錐部を有し、そのテーパ状錐部の最大外径は先頭引抜ダイス3の出口より大きい。溝付プラグ9は、円柱の周囲に生地管2に形成させたい内面溝の雌雄逆型となるらせん溝を形成したものである。
The
フローティングプラグ8と溝付プラグ9は、これらよりも径の細いタイロット10で同軸に連結される。フローティングプラグ8と溝付プラグ9をタイロット10で連結した連結体を生地管2内に配置する。この連結体は生地管2内で生地管2の軸周りに回転自在となる。後述するように先頭引抜ダイス3において生地管2内にフローティングプラグ8が係止されるので、そのときの溝付プラグ9の位置に押圧手段4がくるように、タイロット10の長さ又は先頭引抜ダイス押圧手段間距離を調整する。
The
生地管2は、中空で内面が円滑(溝がない)なものであり、材料としては伝熱性に優れる銅管等が用いられる。
The
この製造装置51において、フローティングプラグ8と溝付プラグ9をタイロット10で連結した連結体を生地管2内に配置した状態で、生地管2を図中に矢印で示す引き抜き方向に引き抜くと、先頭引抜ダイス3によって生地管2が縮管される。このとき、テーパ状錐部が先頭引抜ダイス3の出口より径が大きいため、テーパ状錐部が先頭引抜ダイス3内の位置で係止され、フローティングプラグ8は、引き抜き方向の位置が固定される。
In this manufacturing apparatus 51, when the
フローティングプラグ8の引き抜き方向の位置が固定されたことにより、溝付プラグ9も引き抜き方向の位置が固定される。その溝付プラグ9の位置において、押圧手段4が生地管2の周りを公転しつつ生地管を径方向内方に押圧する。この押圧力によって、生地管2の内面には、溝付プラグ9の溝が転写され、内面溝(又はフィン)が形成される。
By fixing the position of the
その後、生地管2は、中間引抜ダイス5、上がり引抜ダイス7を順次通過することにより、段階的に縮管される。
Thereafter, the
以上の工程により、内面溝付伝熱管が製造される。 Through the above steps, the internally grooved heat transfer tube is manufactured.
ここで、図6により、内面溝付伝熱管の諸元を内面溝付伝熱管の構造と共に説明しておく。 Here, with reference to FIG. 6, the specifications of the internally grooved heat transfer tube will be described together with the structure of the internally grooved heat transfer tube.
図6(a)に示されるように、内面溝付伝熱管61は、内面に複数のらせん状の内面溝62を有する。内面溝62は、中空部の径が大きい、いわゆる谷の部分を言う。これに対して伝熱管本体(肉の部分)63の厚みが厚い山の部分はフィン64と呼ぶ。図6(a)は簡略化した図であり、内面溝62が直線的に描かれている。この内面溝62が管軸Sに対してなす角度βを捩れ角度と言う。
As shown in FIG. 6A, the inner surface grooved
内面溝62の底からフィン64の頂部までの径方向距離を溝の深さHと言い、隣り合うフィン64の側面間の距離を内面溝62の幅Wと言う。 The radial distance from the bottom of the inner surface groove 62 to the top of the fin 64 is referred to as the groove depth H, and the distance between the side surfaces of the adjacent fins 64 is referred to as the width W of the inner surface groove 62.
内面溝付伝熱管を高耐圧とするには、内面溝付伝熱管を厚肉にするのがよい。 In order to increase the pressure resistance of the internally grooved heat transfer tube, it is preferable to thicken the internally grooved heat transfer tube.
従来の内面溝付伝熱管の製造方法において、厚肉な内面溝付伝熱管を製造する場合、生地管に肉厚の厚い生地管を用いる。あるいは、いったん製造した内面溝付伝熱管を円弧ダイスにより縮径して増肉する方法もある。 In the conventional method for manufacturing an internally grooved heat transfer tube, when a thick internal grooved heat transfer tube is manufactured, a thick fabric tube is used as the fabric tube. Alternatively, there is also a method of increasing the thickness by reducing the diameter of the internally grooved heat transfer tube once manufactured by an arc die.
しかしながら、図5に示した従来の製造装置において、肉厚の厚い生地管2を用いて厚肉な内面溝付伝熱管を製造しようとすると、押圧手段4からの押圧力が生地管2の内面まで伝わりにくく、深い内面溝が形成できず、また、高捩れ角度の内面溝が形成できない。
However, in the conventional manufacturing apparatus shown in FIG. 5, when an attempt is made to manufacture a thick inner surface grooved heat transfer tube using the
一方、内面溝付伝熱管を円弧ダイスにより縮径して増肉する方法では、肉厚の増加量が僅かであるため、高耐圧化の効果は極めて低い。また、生地管が長手方向に大きく伸びるため、内面溝の捩れ角度が減少し、内面溝付伝熱管の伝熱性能を悪化させてしまう。 On the other hand, in the method of reducing the diameter of the internally grooved heat transfer tube with an arc die and increasing the thickness, the amount of increase in the thickness is small, so the effect of increasing the pressure resistance is extremely low. Moreover, since the dough tube extends greatly in the longitudinal direction, the twist angle of the inner surface groove decreases, and the heat transfer performance of the inner surface grooved heat transfer tube is deteriorated.
そこで、本発明の目的は、上記課題を解決し、厚肉で内面溝の捩れ角度が高い内面溝付伝熱管を製造できる高耐圧内面溝付伝熱管の製造方法を提供することにある。 Then, the objective of this invention is providing the manufacturing method of the heat-resistant tube | pipe with a high pressure | voltage resistant inner surface groove | channel which can manufacture the inner surface grooved heat exchanger tube which solves the said subject and the twist angle of an inner surface groove | channel is high.
上記目的を達成するために本発明は、得ようとする管外径より大径の生地管の内側にフローティングプラグと該フローティングプラグに連結された溝付プラグを配し、生地管の外側には生地管の引き抜き方向に沿って引抜ダイスと押圧手段とロータリスエージャを順に配し、生地管を引き抜くことにより、上記引抜ダイスで生地管を縮管すると共に該縮管された生地管内に上記フローティングプラグを係止させ、上記溝付プラグの位置で上記押圧手段により生地管を押圧して生地管の内面に溝を転写し、その生地管を上記ロータリスエージャで増肉縮管するものである。 In order to achieve the above object, according to the present invention, a floating plug and a grooved plug connected to the floating plug are arranged inside a dough pipe having a diameter larger than the outer diameter of the pipe to be obtained. A drawing die, a pressing means and a rotary agitator are arranged in this order along the drawing direction of the dough tube, and the dough tube is pulled out, whereby the dough tube is contracted with the drawing die and the floating tube is placed in the contracted dough tube. The plug is locked, the dough pipe is pressed by the pressing means at the position of the grooved plug, the groove is transferred to the inner surface of the dough pipe, and the dough pipe is increased in thickness and reduced by the rotary agitator. .
上記押圧手段と上記ロータリスエージャの間に中間引抜ダイスを配し、上記押圧手段を出た生地管を上記中間引抜ダイスで縮管してから上記ロータリスエージャに通してもよい。 An intermediate drawing die may be arranged between the pressing means and the rotary agitator, and the dough pipe exiting the pressing means may be contracted by the intermediate drawing die and then passed through the rotary agitator.
上記ロータリスエージャよりも引き抜き方向に上がり引抜ダイスを配し、上記ロータリスエージャを出た生地管を上がり引抜ダイスで縮管してもよい。 A pulling die may be arranged so as to rise in the pulling direction from the rotary agitator, and the dough pipe exiting the rotary agitator may be lifted and contracted by the pulling die.
本発明は次の如き優れた効果を発揮する。 The present invention exhibits the following excellent effects.
(1)厚肉な内面溝付伝熱管を製造できる。 (1) A thick inner-surface grooved heat transfer tube can be manufactured.
(2)内面溝の捩れ角度が高い内面溝付伝熱管を製造できる。 (2) An internally grooved heat transfer tube having a high twist angle of the internal groove can be manufactured.
以下、本発明の一実施形態を添付図面に基づいて詳述する。 Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
図1に示されるように、本発明の高耐圧内面溝付伝熱管の製造方法を実施する製造装置1は、生地管2の引き抜き方向に沿って先頭引抜ダイス3、押圧手段4、中間引抜ダイス5、ロータリスエージャ6、上がり引抜ダイス7を順に配置してなる。
As shown in FIG. 1, a
各引抜ダイス3,5,7と押圧手段4は、図5に示した従来のものと同じなので説明は省略する。フローティングプラグ8、溝付プラグ9、タイロット10についても、図5に示した従来のものと同じなので説明は省略する。生地管2も図5に示した従来のものと同じ肉厚の薄いものである。
The drawing dies 3, 5, and 7 and the
ロータリスエージャ6は、周方向に分割形成された複数の分割ダイスをその周囲に配置された複数のローラで交互に押すことにより、生地管を縮管するものである。ロータリスエージャ6は、従来公知のものであり、例えば、非特許文献1に開示されたものを用いることができる。
The
図1の製造装置1によれば、得ようとする管外径より大径の生地管2の内側にフローティングプラグ8とフローティングプラグ8に連結された溝付プラグ9とを配し、生地管2の外側には生地管2の引き抜き方向に沿って先頭引抜ダイス3と押圧手段4と中間引抜ダイス5とロータリスエージャ6と上がり引抜ダイス7を順に配する。
According to the
生地管2を引き抜くことにより、先頭引抜ダイス3で生地管2を縮管すると共に該縮管された生地管2内にフローティングプラグ8を係止させる。この状態で、溝付プラグ9の位置で押圧手段4により生地管2を径方向に押圧して生地管2の内面に溝を転写する溝転写工程と、この溝転写工程により内面溝が形成された生地管2を中間引抜ダイス5と上がり引抜ダイス7に通して所定の外形寸法にまで縮管(空引き)する縮管工程と、その縮管工程中の中間引抜ダイス5と上がり引抜ダイス7との間にあるロータリスエージャ6で生地管2を増肉縮管する増肉縮管工程(スエージング)とを行う。これにより、厚肉な内面溝付伝熱管、すなわち高耐圧内面溝付伝熱管が製造される。
By pulling out the
ここで、増肉縮管とは、外径を小さくしつつ肉厚を厚くすることを言う。図1の矢印Aの箇所に着目すると、ロータリスエージャ6の入口における生地管2の外径に比べ、ロータリスエージャ6の出口における生地管2の外径は、小さくなっている。また、ロータリスエージャ6の入口における生地管2の肉厚に比べ、ロータリスエージャ6の出口における生地管2の肉厚は厚くなっている。
Here, the thickening contraction means increasing the thickness while reducing the outer diameter. When attention is paid to the position of the arrow A in FIG. 1, the outer diameter of the
非特許文献1に記載されたロータリスエージャにあっては、バッカーの頂面に形成されたカム面がローラーと転がり接触することによって、ダイスが被加工材方向に前進運動して被加工材を半径方向に圧縮するもので、ダイスによる加圧力が解除されている間に微少量ずつ被加工材を軸方向に送る。
In the rotary agitator described in
本発明者は、このロータリスエージャにおいて、圧縮変形時の材料流れを素材入口に向かって生じないよう条件を設定して加工を行うことにより、増肉縮管を実現させた。 The inventor of the present invention realized a wall-thickening contraction tube by setting the conditions so that the material flow at the time of compressive deformation does not occur toward the material inlet in this rotary aisle.
次に、本発明の効果を説明する。 Next, the effect of the present invention will be described.
図2及び図3に、あらかじめ外径がφ7mmで肉厚0.31mmに形成されている高耐圧内面溝付伝熱管を試料とし、この試料を従来技術の空引きと本発明の製造方法によりスエージングで縮管あるいは増肉縮管した場合の内面形状の変化を表すグラフを示す。図2は、横軸を内面溝付伝熱管あるいは高耐圧内面溝付伝熱管の外径、縦軸を断面寸法(肉厚と溝深さ)としたグラフであり、このグラフは縮管時あるいは増肉縮管時の断面寸法の変化を表す。図3は、横軸を内面溝付伝熱管あるいは高耐圧内面溝付伝熱管の外径、縦軸を内面溝の捩れ角度としたグラフであり、このグラフは縮管時あるいは増肉縮管時の捩れ角度の変化を表す。 2 and 3, a high pressure internal grooved heat transfer tube having an outer diameter of φ7 mm and a wall thickness of 0.31 mm is used as a sample, and this sample is scanned by the prior art emptying and the manufacturing method of the present invention. The graph showing the change of an inner surface shape when shrinking | reducing pipe | tube or a wall-thickening shrinkage | contraction by aging is shown. FIG. 2 is a graph in which the horizontal axis indicates the outer diameter of the internally grooved heat transfer tube or the high pressure resistant internal grooved heat transfer tube, and the vertical axis indicates the cross-sectional dimensions (wall thickness and groove depth). Represents the change in cross-sectional dimensions during tube expansion. FIG. 3 is a graph in which the horizontal axis represents the outer diameter of the internally grooved heat transfer tube or the high pressure resistant internal grooved heat transfer tube, and the vertical axis represents the twist angle of the inner surface groove. Represents the change in the twist angle.
図2において、●と▲は、本発明の製造方法による結果を示し、○と△は従来の製造方法による結果を示す。これによると、本発明の製造方法で増肉縮管を行うと、肉厚が厚くなることが分かる。 In FIG. 2, ● and ▲ indicate the results of the manufacturing method of the present invention, and ◯ and Δ indicate the results of the conventional manufacturing method. According to this, it can be seen that when the thickness increase and contraction is performed by the manufacturing method of the present invention, the thickness increases.
図3において、●は、本発明の製造方法による結果を示し、○は従来の製造方法による結果を示す。これによると、本発明の製造方法で増肉縮管を行うと、捩れ角度の減少の度合いが小さくなることが分かる。 In FIG. 3, ● represents the result of the production method of the present invention, and ○ represents the result of the conventional production method. According to this, it is understood that the degree of decrease in the twist angle becomes small when the wall thickness expansion and contraction is performed by the manufacturing method of the present invention.
図4に、従来と本発明の製造方法による内面溝付伝熱管あるいは高耐圧内面溝付伝熱管の断面写真を示すと共に、図7にこれらの写真の模写を示す。すなわち、図4(a)、図7(a)は加工前の内面溝付伝熱管の断面を示し、図2,3の外径7mmの●,○,▲,△に対応する。図4(b)、図7(b)、図4(c)、図7(c)は、本発明の製造方法により、ロータリスエージャ6を用いる縮管工程を行って製造した高耐圧内面溝付伝熱管の断面を示し、図2,3の外径6mm,5mmの●,▲に対応する。図4(d)、図7(d)、図4(e)、図7(e)は、従来の製造方法により、ロータリスエージャ6を用いる縮管工程を行わずに製造した内面溝付伝熱管の断面を示し図2,3の外径6mm,5mmの○,△に対応する。
FIG. 4 shows a cross-sectional photograph of a conventional internally grooved heat transfer tube or a high pressure resistant internally grooved heat transfer tube according to the manufacturing method of the present invention, and FIG. 7 shows a copy of these photographs. That is, FIGS. 4A and 7A show cross sections of the internally grooved heat transfer tube before processing, and correspond to ●, ○, ▲, and Δ of 7 mm in outer diameter in FIGS. 4 (b), FIG. 7 (b), FIG. 4 (c), and FIG. 7 (c) are high-pressure-resistant inner surface grooves that are manufactured by performing the contraction process using the
図4、図7から分かるように、本発明で製造した高耐圧内面溝付伝熱管は、従来のものに比べて肉厚が厚い。 As can be seen from FIGS. 4 and 7, the heat-resistant tube with a high pressure resistant inner groove manufactured according to the present invention is thicker than the conventional one.
以上説明したように、本発明によれば、内面溝を転写形成した生地管をロータリスエージャで増肉縮管するようにしたので、肉厚の薄い生地管を使用して厚肉な内面溝付伝熱管を製造できる。このように、本発明では肉厚の薄い生地管を使用するので、溝付プラグからの溝の転写が容易となり、かつ、増肉縮管においては生地管が長手方向に伸びないので、内面溝の捩れ角度が高い内面溝付伝熱管を製造できる。 As described above, according to the present invention, the dough pipe formed by transferring the inner surface groove is increased in thickness by the rotary agitator, so that the thick inner surface groove is formed using the thin dough pipe. Attached heat transfer tubes can be manufactured. Thus, in the present invention, since the thin dough tube is used, the transfer of the groove from the grooved plug becomes easy, and the dough tube does not extend in the longitudinal direction in the increased thickness reduced tube, so that the inner surface groove An internally grooved heat transfer tube having a high twist angle can be manufactured.
なお、図1の製造装置では、中間引抜ダイス、上がり引抜ダイスを用いたが、得ようとする管外径と元の生地管の外径との差に応じてこれらの引抜ダイスを適宜省略あるいは増やすことができる。 In the manufacturing apparatus of FIG. 1, an intermediate drawing die and a rising drawing die are used, but these drawing dies are appropriately omitted depending on the difference between the outer diameter of the tube to be obtained and the outer diameter of the original fabric tube. Can be increased.
1 製造装置
2 生地管
3 先頭引抜ダイス
4 押圧手段
5 中間引抜ダイス
6 ロータリスエージャ
7 上がり引抜ダイス
8 フローティングプラグ
9 溝付プラグ
10 タイロット
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