本发明涉及在热交换器的传热管中使用的内表面带有螺旋槽的管的制造方法及制造装置。
本申请基于2015年5月28日在日本提出的专利申请第2015-108307号主张优先权,这里引用其内容。
背景技术:
在空调或热水器用等的翅片管型的热交换器中,设有用来使制冷剂通到铝翅片材中的传热管。关于传热管,为了提高与制冷剂的热交换效率,在内表面上设有连续的螺旋槽的内表面带有螺旋槽的管成为主流。
以往,在传热管中主要使用铜合金。但是,因为轻量化、低成本化及向再循环性改善的要求,由铝合金构成的传热管的开发的要求提高。
作为由铜合金构成的内表面带有螺旋槽的管(传热管)的制造方法,已知有在管的内表面上滚压成形螺旋槽的槽滚压成形法。但是,在由铝合金构成的传热管中,为了提高耐压性而需要使底壁厚度变厚,难以进行通过槽滚压成形法的制造。此外,在槽滚压成形中,因槽栓塞和管内表面的摩擦而产生铝渣,也有在其除去中花费心思的问题。因此,为了制造由铝合金构成的内表面带有螺旋槽的管,要求代替槽滚压成形法的新的制造方法。
在专利文献1中,公开了一种铝合金制的内表面带有螺旋槽的管的制造装置,其将卷取滚筒和卷回滚筒中的某一方用揺架支承,对于在滚筒间被输送的管材借助绕一方的滚筒旋转的飞轮赋予扭转。
专利文献1:日本特开昭62-240108号公报(a)。
在专利文献1所记载的内表面带有螺旋槽的管的制造装置中,随着飞轮的旋转而对管材仅赋予扭转应力,所以在管材上容易发生压曲。因此,在专利文献1所记载的内表面带有螺旋槽的管的制造装置中,有仅能赋予10°以下的较小的扭转的问题。
技术实现要素:
本发明是鉴于这样的情况而做出的,目的是提供一种能够赋予较大的扭转角并能够大量生产的内表面带有螺旋槽的管的制造方法及内表面带有螺旋槽的管的制造装置。
作为本发明的一技术方案的内表面带有螺旋槽的管的制造方法(以下,称作“本发明的内表面带有螺旋槽的管的制造方法”),使用:第1拉拔模,其以第1方向为拉拔方向;第2拉拔模,其以与前述第1方向相反的第2方向为拉拔方向;公转飞轮,其在前述第1拉拔模与前述第2拉拔模之间使管材的管路从前述第1方向反转为前述第2方向,并绕前述第1拉拔模及前述第2拉拔模中的某一方旋转;具有:第1扭转拉拔工序,使在内表面上形成有沿着长度方向的多个直线槽的带有直线槽的管穿过前述第1拉拔模,进而卷挂到前述公转飞轮上而公转旋转,由此将其缩径并赋予扭转,形成中间扭转管;第2扭转拉拔工序,使与前述公转飞轮一起旋转的前述中间扭转管穿过前述第2拉拔模,将其缩径并赋予扭转,形成内表面带有螺旋槽的管。
此外,在上述内表面带有螺旋槽的管的制造方法中,也可以是,使前述第1扭转拉拔工序及前述第2扭转拉拔工序中的前述管材的缩径率分别为2%以上40%以下。
此外,在上述内表面带有螺旋槽的管的制造方法中,也可以是,在前述公转飞轮的前段及后段,分别设置与前述公转飞轮同步旋转的公转绞盘,卷挂前述管材。
此外,在上述内表面带有螺旋槽的管的制造方法中,也可以是,在前述第1拉拔模的前段及前述第2拉拔模的后段,设置导引绞盘,卷挂前述管材。
此外,在上述内表面带有螺旋槽的管的制造方法中,也可以是,在前述第1拉拔模及前述第2拉拔模的后段,设置向卷挂方向驱动旋转的绞盘,对前述管材赋予前方张力。
此外,在上述内表面带有螺旋槽的管的制造方法中,也可以是,作为前述第1扭转拉拔工序的前工序,具有从卷出筒管将前述带有直线槽的管卷出的工序,由限制前述卷出筒管的卷出方向的旋转的制动部对前述带有直线槽的管施加后方张力。
此外,在上述内表面带有螺旋槽的管的制造方法中,也可以是,在对经过前述第2扭转拉拔工序而形成的前述内表面带有螺旋槽的管实施了热处理后,再次进行前述第1扭转拉拔工序及前述第2扭转拉拔工序,赋予更大的扭转角。
作为本发明的另一技术方案的内表面带有螺旋槽的管的制造装置(以下称作“本发明的内表面带有螺旋槽的管的制造装置”),具备:第1筒管及第2筒管,其一方是卷出筒管,另一方是卷取筒管,将管材从一方向另一方输送;悬浮框,其支承前述第1筒管的轴;旋转轴杆,其经由轴承支承前述悬浮框,向与前述悬浮框内的筒管的轴正交的方向旋转;公转飞轮,其在前述第1筒管与前述第2筒管之间使前述管材的管路反转,并且被前述旋转轴杆支承,绕前述悬浮框旋转;第1拉拔模及第2拉拔模,其在前述管材的管路中分别位于前述公转飞轮的前段及后段,拉拔方向彼此相反;被从前述卷出筒管卷出的前述管材是在内表面上形成有沿着长度方向的直线槽的带有直线槽的管,在前述第1拉拔模及前述第2拉拔模中,将前述管材缩径,并赋予伴随着前述公转飞轮的旋转的扭转,形成内表面带有螺旋槽的管。
此外,在上述内表面带有螺旋槽的管的制造装置中,也可以是,使前述第1拉拔模及前述第2拉拔模中的前述管材的缩径率分别为2%以上40%以下。
此外,在上述内表面带有螺旋槽的管的制造装置中,也可以是,在前述公转飞轮的前段及后段,具备公转绞盘,该公转绞盘被前述旋转轴杆支承并与前述公转飞轮同步旋转。
此外,在上述内表面带有螺旋槽的管的制造装置中,也可以是,在前述第1拉拔模的前段,具备被前述悬浮框支承并卷挂前述管材的第1导引绞盘;在前述第2拉拔模的后段,具备卷挂前述管材的第2导引绞盘。
此外,在上述内表面带有螺旋槽的管的制造装置中,也可以是,在前述第1拉拔模及前述第2拉拔模的后段,具备向卷挂方向(输送方向)驱动旋转的绞盘,前述绞盘对前述管材赋予前方张力。
此外,在上述内表面带有螺旋槽的管的制造装置中,也可以是,具备限制前述卷出筒管的卷出方向的旋转的制动部,由前述制动部对前述带有直线槽的管施加后方张力。
根据本发明的制造方法,通过在赋予扭转的同时用拉拔模进行缩径的复合加工来制造内表面带有螺旋槽的管。因此,对管材同时赋予由扭转带来的剪切应力和由拉拔带来的拉拔应力,基于屈服条件一定,在这些复合应力下,与单纯仅进行扭转加工的情况相比,能够以较小的剪切应力进行扭转,所以在达到管材的压曲应力之前,能够对管材赋予较大的扭转。
此外,在本发明的制造方法中,在拉拔方向相互不同的第1拉拔模与第2拉拔模之间,借助公转绞盘使管材公转旋转。由此,能够使第1拉拔模中的第1扭转拉拔工序与第2拉拔模中的第2扭转拉拔工序的扭转方向一致而连续地赋予2次扭转。此外,由于不需要使管材的管路的起始端及末端旋转,所以在管路的起始端设有供给管材的卷出筒管、和在管路的末端设有将管材回收的卷取筒管的情况下,不需要使筒管公转旋转。因而,容易提高旋转速度,能够实现生产线速度的高速化。
即,根据本发明的制造方法,能够大量生产赋予了较大的扭转角的内表面带有螺旋槽的管。
附图说明
图1是表示内表面带有螺旋槽的管的制造装置的一实施方式的示意图。
图2是从图1中的箭头ii方向观察的悬浮框的平面图。
图3a是在内表面上形成有直线槽的带有直线槽的管的主视图。
图3b是在内表面上形成有直线槽的带有直线槽的管的纵剖视图。
图4是表示在内表面上形成有螺旋槽的内表面带有螺旋槽的管的纵剖视图。
图5是表示拉拔时的缩径率与极限扭转角的关系的曲线图。
图6a是表示具备内表面带有螺旋槽的管的热交换器的一例,是其侧视图。
图6b是其立体图。
具体实施方式
以下,参照附图对有关本发明的内表面带有螺旋槽的管的制造装置和使用它的内表面带有螺旋槽的管的制造方法的实施方式进行说明。
另外,以下的说明中使用的图出于强调特征部分的目的,有为了方便而将作为特征的部分放大表示的情况,各构成要素的尺寸比率等并不限于与实际相同。此外,出于同样的目的,有将不为特征的部分省略而图示的情况。
在本说明书中,将赋予扭转之前的管材称作“带有直线槽的管”。此外,将赋予扭转后的管材称作“内表面带有螺旋槽的管”。此外,在从带有直线槽的管到内表面带有螺旋槽的管的过程中,将与内表面带有螺旋槽的管相比被赋予了一半左右的扭转的中间形成品称作“中间扭转管”。进而,本说明书的“管材”,是带有直线槽的管、中间扭转管及内表面带有螺旋槽的管的上位概念,不论制造工序的阶段如何,都是指作为加工对象的管。
在本说明书中,“前段”及“后段”是指沿着管材的加工顺序的前后关系(即,上游及下游),不是指装置内的各部位的配置。
管材在内表面带有螺旋槽的管的制造装置中被从前段(上游)侧向后段(下游)侧输送。配置在前段的部位并不一定限于被配置在前方,配置在后段的部位并不一定限于被配置在后方。
<制造装置>
图1是表示内表面带有螺旋槽的管的制造装置a的主视图。
本实施方式的内表面带有螺旋槽的管的制造装置a,是对图3a及图3b所示的带有直线槽的管5b赋予2次扭转、制造图4所示的内表面带有螺旋槽的管5r的装置。如图3a及图3b所示,在带有直线槽的管5b上,在内表面上形成有沿着长度方向的多个直线槽5a。此外,如图4所示,在对带有直线槽的管5b赋予了扭转的内表面带有螺旋槽的管5r上,形成有来源于直线槽5a的螺旋槽5c。
带有直线槽的管5b由铝或铝合金构成。此外,带有直线槽的管5b是借助挤压成形制造的挤压件,以线圈状卷绕在后述的卷出筒管11上。
制造装置a具备公转机构30、悬浮框34、卷出筒管(第1筒管)11、第1导引绞盘18、第1拉拔模1、第1公转绞盘21、公转飞轮23、第2公转绞盘22、第2拉拔模2、第2导引绞盘61和卷取筒管(第2筒管)71。
以下,对各部的详细情况进行详细说明。
<公转机构>
公转机构30具有包括前方轴杆35a及后方轴杆35b的旋转轴杆35、驱动部39、前方架37a和后方架37b。
公转机构30使旋转轴杆35以及固定在旋转轴杆35上的第1公转绞盘21、第2公转绞盘22及公转飞轮23旋转。
此外,公转机构30与旋转轴杆35位于同轴上,维持被旋转轴杆35支承的悬浮框34的静止状态。由此,维持支承在悬浮框34上的卷出筒管11、第1导引绞盘18及第1拉拔模1的静止状态。
前方轴杆35a及后方轴杆35b都具有内部为中空的圆筒形状。前方轴杆35a和后方轴杆35b都被配置在以公转旋转中心轴c(第1拉拔模的轨迹线)为中心轴的同轴上。前方轴杆35a经由轴承36被旋转自如地支承在前方架37a上,从前方架37a朝向后方(后方架37b侧)延伸。同样,后方轴杆35b经由轴承被旋转自如地支承在后方架37b上,从后方架37b朝向前方(前方架37a侧)延伸。在前方轴杆35a与后方轴杆35b之间架设有悬浮框34。
驱动部39具有驱动马达39c、直动轴杆39f和带39a、39d、滑轮39b、39e。驱动部39使前方轴杆35a及后方轴杆35b旋转。
驱动马达39c使直动轴杆39f旋转。直动轴杆39f在前方架37a及后方架37b的下部沿前后方向延伸。
前方轴杆35a的前方的端部35ab在将前方架37a贯通的前端上安装着滑轮39b。滑轮39b经由带39a而与直动轴杆39f连动。同样,后方轴杆35b的后方的端部35bb在将后方架37b贯通的前端上安装着滑轮39e,经由带39d而与直动轴杆39f连动。由此,前方轴杆35a及后方轴杆35b以公转旋转中心轴c为中心同步旋转。
在旋转轴杆35(前方轴杆35a及后方轴杆35b)上,固定着第1公转绞盘21、第2公转绞盘22及公转飞轮23。通过旋转轴杆35旋转,被固定在旋转轴杆35上的这些部件以公转旋转中心轴c为中心公转旋转。
<悬浮框>
悬浮框34经由轴承34a被支承在旋转轴杆35的前方轴杆35a及后方轴杆35b的相互面对的端部35aa、35ba上。此外,悬浮框34支承卷出筒管11、第1导引绞盘18及第1拉拔模1。
图2是从图1中的箭头ii方向观察的悬浮框34的平面图。如图1、图2所示,悬浮框34具有上下开口的箱形状。悬浮框34具有前后对置的前方壁34b及后方壁34c、和左右对置并沿前后方向延伸的一对支承壁34d。
在前方壁34b及后方壁34c上设有贯通孔,分别被插入前方轴杆35a及后方轴杆35b的端部35aa、35ba。在端部35aa、35ba与前方壁34b及后方壁34c的贯通孔之间夹装着轴承34a。由此,旋转轴杆35(前方轴杆35a及后方轴杆35b)的旋转难以传递给悬浮框34。即使旋转轴杆35处于旋转状态,悬浮框34也保持相对于地面g的静止状态。另外,也可以设置使悬浮框34的重心相对于公转旋转中心轴c偏倚的配重而使悬浮框34的静止状态稳定。
如图2所示,一对支承壁34d在左右方向(图2纸面中的上下方向)两侧配置卷出筒管11、第1导引绞盘18及第1拉拔模1。一对支承壁34d将保持卷出筒管11的筒管支承轴杆12及第1导引绞盘18的旋转轴j18能够旋转地支承。此外,支承壁34d经由图示略的模支承体支承第1拉拔模1。
<卷出筒管>
在卷出筒管11上,卷绕着形成有直线槽5a的带有直线槽的管5b(参照图3a及图3b)。卷出筒管11将带有直线槽的管5b卷出而向后段供给。
卷出筒管11能够拆装地安装在筒管支承轴杆12上。
如图2所示,筒管支承轴杆12在与旋转轴杆35正交的方向上延伸。此外,筒管支承轴杆12能够自转旋转地支承在悬浮框34上。另外,这里所谓的自转旋转,是指以筒管支承轴杆12自身的中心轴为中心旋转。筒管支承轴杆12保持卷出筒管11,向卷出筒管11的供给方向自转旋转,由此辅助卷出筒管11的管材5的抽出。
卷出筒管11在将卷绕的带有直线槽的管5b全部供给时被拆下,更换为其他的卷出筒管。被拆下后的空的卷出筒管11被安装到形成带有直线槽的管5b的挤压装置上,再次被卷绕带有直线槽的管5b。卷出筒管11被悬浮框34支承而不公转旋转。因而,即使带有直线槽的管5b被乱卷在卷出筒管11上,也能够没有障碍地进行供给,能够在不进行重卷的情况下使用。此外,借助卷出筒管11的重量,在制造装置a中用来对管材5赋予扭转的公转旋转的转速没有被限制。因而,能够在卷出筒管11上卷绕长尺寸的管材5。由此,能够相对于长尺寸的管材5赋予扭转,能够提高制造效率。
在筒管支承轴杆12上设有制动部15。制动部15对筒管支承轴杆12相对于悬浮框34的自转旋转赋予制动力。即,制动部15限制卷出筒管11的卷出方向的旋转。借助由制动部15带来的制动力,对于被向卷出方向输送的管材5附加后方张力。作为制动部15,例如可以采用能够进行作为制动力的转矩调节的磁粉制动器或带式制动器。
<第1导引绞盘>
第1导引绞盘18具有圆盘形状。在第1导引绞盘18上,卷挂一圈从卷出筒管11抽出的管材5。第1导引绞盘18的外周的切线方向与公转旋转中心轴c一致。第1导引绞盘18将管材5沿着第1方向d1引导到公转旋转中心轴c上。
第1导引绞盘18自转旋转自如地被悬浮框34支承。此外,在第1导引绞盘18的外周上,排列配置有自转旋转自如的导引辊18b。本实施方式的第1导引绞盘18随着自身自转旋转而导引辊18b转动,但只要某一方旋转,就能够将管材5顺畅地输送。另外,在图2中,导引辊18b的图示被省略。
如图2所示,在第1导引绞盘18与卷出筒管11之间设有管路引导部18a。管路引导部18a例如是以将管材5包围的方式配置的多个导引辊。管路引导部18a将从卷出筒管11供给的管材5向第1导引绞盘18引导。
另外,也可以代替第1导引绞盘18而在卷出筒管11与第1拉拔模1之间设置具有横动功能的引导管。在设置引导管的情况下,能够使卷出筒管11与第1拉拔模1的距离变短,能够有效利用工厂内的空间。
<第1拉拔模>
第1拉拔模1将管材5(带有直线槽的管5b)缩径。第1拉拔模1被固定在悬浮框34上。第1拉拔模1将第1方向d1设为拉拔方向。第1拉拔模1的中心与旋转轴杆35的公转旋转中心轴c一致。此外,第1方向d1与公转旋转中心轴c平行。
对于第1拉拔模1,由固定在悬浮框34上的润滑油供给装置9a供给润滑油。由此,能够减轻第1拉拔模1中的拉拔力。
穿过第1拉拔模1后的管材5经由设在悬浮框34的前方壁34b上的贯通孔被向前方轴杆35a的内部导入。
<第1公转绞盘>
第1公转绞盘21具有圆盘形状。第1公转绞盘21被配置在将中空的前方轴杆35a的内外在径向上贯通的横孔35ac中。第1公转绞盘21以圆盘的中心为旋转轴j21,以自转旋转自如的状态被支承在支承体21a上,该支承体21a固定在旋转轴杆35(前方轴杆35a)的外周部上。
第1公转绞盘21其外周的切线的1个与公转旋转中心轴c大致一致。
在第1公转绞盘21上,卷挂一周以上被向公转旋转中心轴c上的第1方向d1输送的管材5。第1公转绞盘21将管材5卷挂并从前方轴杆35a的内部向外部拉出,向公转飞轮23引导。
第1公转绞盘21与前方轴杆35a一起绕公转旋转中心轴c公转旋转。公转旋转中心轴c在与第1公转绞盘21的自转旋转的旋转轴j21正交的方向上延伸。管材5在第1公转绞盘21与第1拉拔模1之间被赋予扭转。由此,管材5从带有直线槽的管5b成为中间扭转管5c。
与第1公转绞盘21一起,在前方轴杆35a上设有驱动马达20。驱动马达20将第1公转绞盘21向管材5的卷挂方向(输送方向)驱动旋转。由此,第1公转绞盘21对管材5赋予用来穿过第1拉拔模1的前方张力。
第1公转绞盘21及驱动马达20优选的是,相对于公转旋转中心轴c被配置在相互对称的位置处,使得重心位于前方轴杆35a的公转旋转中心轴c。由此,能够使前方轴杆35a的旋转的平衡稳定。另外,在第1公转绞盘21和驱动马达20的重量差较大的情况下,也可以设置配重而使重心稳定。
<公转飞轮>
公转飞轮23在第1拉拔模1与第2拉拔模2之间使管材5的管路反转。公转飞轮23使向作为第1拉拔模1的拉拔方向的第1方向d1输送的管材5反转,将输送方向朝向作为第2拉拔模2的拉拔方向的第2方向d2。更具体地讲,公转飞轮23将管材5从第1公转绞盘21向第2公转绞盘22引导。
公转飞轮23具有多个导引辊23a和支承导引辊23a的导引辊支承体(图示略)。这里,为了消除复杂而省略了导引辊支承体的图示,但导引辊支承体被旋转轴杆35支承。但是,关于飞轮的构造,导引辊不是必须的,也可以仅是用于供管穿过的板状的构造,呈在其上安装着用来使管穿过的环的形状。该环也可以设在板形状的部件上。该环的一部分也可以由该板形状的部件的一部分构成。板形状的部件也可以与导引辊支承体同样被旋转轴杆35支承。
导引辊23a形成相对于公转旋转中心轴c向外侧弯曲的弓形状而排列。导引辊23a自身转动,将管材5顺畅地输送。公转飞轮23以公转旋转中心轴c为中心,绕悬浮框34及支承在悬浮框34内的第1拉拔模1以及卷出筒管11旋转。
公转飞轮23的一端相对于公转旋转中心轴c位于第1公转绞盘21的外侧。此外,公转飞轮23的另一端穿过横孔35bc而向后方轴杆35b的内部延伸,该横孔35bc将中空的后方轴杆35b的内外沿径向贯通。公转飞轮23将被卷挂在第1公转绞盘21上并被抽出到外侧的管材5向后方轴杆35b侧引导。此外,公转飞轮23将管材5在后方轴杆35b的内部中沿着第2方向d2抽出到公转旋转中心轴c上。
另外,将本实施方式的公转飞轮23作为由导引辊23a输送管材5的结构进行了说明。但是,也可以将公转飞轮23由形成为弓状的带板形成,使管材5在带板的一面上滑动而输送。
此外,在图1中例示了管材5穿过导引辊23a的外侧的情况。
但是,在公转飞轮23的旋转速度较快的情况下,管材5有可能在离心力下从公转飞轮脱轨。在这样的情况下,优选的是在管材5的外侧还设置导引辊23a。
也可以设置多个假飞轮,其具有与公转飞轮23同等的重量,从前方轴杆35a延伸到后方轴杆35b,与公转飞轮23同步旋转。由此,能够使旋转轴杆35的旋转稳定。
<第2公转绞盘>
第2公转绞盘22与第1公转绞盘21同样,具有圆盘形状。第2公转绞盘22以自转旋转自如的状态被设在后方轴杆35b的端部35bb的前端上的支承体22a支承。此外,在第2公转绞盘22的外周上,排列配置有自转旋转自如的导引辊22c。本实施方式的第2公转绞盘22s随着自身自转旋转而导引辊22c转动,但只要某一方旋转,就能够将管材5顺畅地输送。
第2公转绞盘22其外周的切线的1个与公转旋转中心轴c大致一致。
在第2公转绞盘22上,卷挂一周以上被向公转旋转中心轴c上的第2方向d2输送的管材5。第2公转绞盘22将卷挂的管材向公转旋转中心轴c上的第2方向d2抽出。
第2公转绞盘22与后方轴杆35b一起绕公转旋转中心轴c公转旋转。公转旋转中心轴c在与第2公转绞盘22的自转旋转的旋转轴j22正交的方向上延伸。被从第2公转绞盘22抽出的管材5在第2拉拔模2中被缩径。第2拉拔模2由于相对于地面g静止,所以能够在第2公转绞盘22与第2拉拔模2之间对管材5赋予扭转。由此,管材5从中间扭转管5c成为内表面带有螺旋槽的管5r。
支承第2公转绞盘22的支承体22a在相对于公转旋转中心轴c与第2公转绞盘22对称的位置处支承配重22b。配重22b使后方轴杆35b的旋转的平衡稳定。
<第2拉拔模>
第2拉拔模2被配置在第2公转绞盘22的后段。第2拉拔模2将相反的第2方向d2作为拉拔方向。第2方向d2是与公转旋转中心轴c平行的方向。第2方向d2与作为第1拉拔模1的拉拔方向的第1方向d1相反。管材5沿着第2方向d2穿过第2拉拔模2。第2拉拔模2相对于地面g静止。第2拉拔模2的中心与旋转轴杆35的公转旋转中心轴c一致。
第2拉拔模2例如经由图示略的模支承体被支承在架台62上。此外,对于第2拉拔模2,由安装在架台62上的润滑油供给装置9b供给润滑油。由此,能够减轻第2拉拔模2中的拉拔力。
通过第2拉拔模2中的缩径及扭转赋予,管材5从中间扭转管5c成为内表面带有螺旋槽的管5r。
<第2导引绞盘>
第2导引绞盘61具有圆盘形状。第2导引绞盘61的外周的切线方向与公转旋转中心轴c一致。在第2导引绞盘61上,卷挂一周以上被向公转旋转中心轴c上的第2方向d2输送的管材5。
第2导引绞盘61以旋转轴j61为中心能够旋转地被架台62支承。此外,第2导引绞盘61的旋转轴j61经由驱动带等与驱动马达63连接。第2导引绞盘61由驱动马达63向管材5的卷挂方向(输送方向)驱动旋转。另外,驱动马达63优选的是使用能够转矩控制的转矩马达。
通过第2导引绞盘61驱动,对管材5赋予前方张力。由此,管材5被赋予第2拉拔模2中的加工所需要的拉拔应力,被向前方输送。
<卷取筒管>
卷取筒管71被设置在管材5的管路的末端,将管材5回收。在卷取筒管71的前段设有引导部72。引导部72具有横动功能,使管材5整齐排列卷绕到卷取筒管71上。
卷取筒管71能够拆装地安装在筒管支承轴杆73上。筒管支承轴杆73被架台75支承,经由驱动带等连接在驱动马达74上。卷取筒管71被驱动马达74驱动旋转,将管材5在不使其松弛的情况下卷取。卷取筒管71在充分地卷绕了管材5的情况下被拆下,被其他的卷取筒管71换装。
<内表面带有螺旋槽的管的制造方法>
对使用上述内表面带有螺旋槽的管的制造装置a制造内表面带有螺旋槽的管5r的方法进行说明。
首先,对预备工序进行说明。
借助挤压成形,如图3a及图3b所示,制作带有直线槽的管5b(带有直线槽的管挤压工序),其在内表面上在周向上隔开间隔地形成有沿着长度方向的多个直线槽5a。进而,将带有直线槽的管5b以线圈状卷绕到卷出筒管11上。进而,将卷出筒管11安设到制造装置a的悬浮框34上。此外,从卷出筒管11将管材5(带有直线槽的管5b)抽出,预先安设带有直线槽的管5b的管路。具体而言,使管材5依次穿过第1导引绞盘18、第1拉拔模1、第1公转绞盘21、公转飞轮23、第2公转绞盘22、第2拉拔模2、第2导引绞盘61、卷取筒管71而安设。
在以上的预备工序结束后,开始内表面带有螺旋槽的管5r的制造。
在内表面带有螺旋槽的管5r的制造工序中,沿着管材的输送路径进行说明。
首先,从卷出筒管11将管材5依次抽出。
接着,将从卷出筒管11抽出的管材5卷挂到第1导引绞盘18上。第1导引绞盘18将管材5向位于公转旋转中心轴c上的第1拉拔模1的模孔引导(第1引导工序)。
接着,使管材5穿过第1拉拔模1。进而,在第1拉拔模1的后段,将管材5卷挂到第1公转绞盘21上,使其绕前述旋转轴旋转。
由此,将管材5缩径并赋予扭转(第1扭转拉拔工序)。
在第1扭转拉拔工序中,由驱动第1公转绞盘21的驱动马达20对管材5赋予前方张力。此外,同时由卷出筒管11的制动部15对管材5赋予后方张力。因此,能够对管材5赋予适度的张力,能够对管材5在不使其产生压曲/断裂的情况下赋予稳定的扭转角。
管材5在穿过第1拉拔模1后,被卷挂到公转旋转的第1公转绞盘21上。管材5被第1拉拔模1缩径,并且被第1公转绞盘21赋予扭转。由此,对管材5(带有直线槽的管5b)的内表面的直线槽5a(参照图3a及图3b)赋予扭转,在内表面上形成螺旋槽5c。借助第1扭转拉拔工序,带有直线槽的管5b成为中间扭转管5c。中间扭转管5c是内表面带有螺旋槽的管5r的制造工序中的中间阶段的管材,是形成有比内表面带有螺旋槽的管5r的螺旋槽5c浅的扭转角的螺旋槽的状态。
在第1扭转拉拔工序中,对于管材5,在赋予扭转的同时,进行由拉拔模带来的缩径。即,管材5被赋予由扭转和缩径的同时加工带来的复合应力。在复合应力下,与仅进行扭转加工的情况相比,管材5的屈服应力变小,在达到管材5的压曲应力之前,能够对管材5赋予较大的扭转。由此,能够在抑制管材5的压曲的发生的同时赋予较大的扭转。
在第1拉拔模1的前段设有第1导引绞盘18,管材5的旋转被限制。即,管材5在第1拉拔模1的前段,扭转方向的变形被约束。对于管材5,在第1拉拔模1与第1公转绞盘21之间赋予扭转。即,在第1扭转拉拔工序中,对管材5赋予扭转的区域(加工区域)被限制在第1拉拔模1与第1公转绞盘21之间。
在加工区域的长度与极限扭转角(不发生压曲的情况下能够扭转的最大扭转角)的关系中,有相关关系,通过使加工区域变短,即使赋予较大的扭转角也不易发生压曲。通过设置第1导引绞盘18,在第1拉拔模1的前段不会被赋予扭转,能够将加工区域设定得较短。此外,通过使第1拉拔模1与第1公转绞盘21的距离接近,将加工区域设定得较短,能够在不产生压曲的情况下对管材5赋予较大的扭转。
由第1拉拔模1带来的管材5的缩径率优选的是2%以上。
图5是表示调查拉拔时的极限扭转角与缩径率的关系的预备实验的结果的曲线图。如图5所示,在极限扭转角与缩径率之间确认了相关,确认了随着使拉拔时的缩径率变大而极限扭转角变大的趋势。即,在缩径率过小的情况下由拉拔带来的效果不足,难以得到较大的扭转角,所以优选的是设为2%以上。另外,因为同样的理由,更优选的是将缩径率设为5%以上。
另一方面,如果缩径率变得过大,则在加工极限容易发生断裂,所以优选的是设为40%以下。
接着,将管材5卷挂到公转飞轮23上,将管材5的输送方向朝向公转旋转中心轴c上的第2方向d2。进而,将管材5卷挂到第2公转绞盘22上,将管材5向第2拉拔模2导入(第2引导工序)。由此,管材5的输送方向从第1方向d1反转为第2方向d2,匹配于第2拉拔模2的中心。公转飞轮23绕悬浮框34以公转旋转中心轴c为中心旋转。另外,第1公转绞盘21、公转飞轮23及第2公转绞盘22以公转旋转中心轴c为中心同步旋转。因而,在从第1公转绞盘21到第2公转绞盘22之间,管材5不相对旋转,没有被赋予扭转。
接着,使与第2公转绞盘22一起旋转的管材5穿过第2拉拔模2。由此,将管材5缩径并赋予扭转,进一步增大螺旋槽5c的扭转角(第2扭转拉拔工序)。借助第2扭转拉拔工序,中间扭转管5c成为内表面带有螺旋槽的管5r。
在第2扭转拉拔工序中,由驱动第2导引绞盘61的驱动马达63对管材5赋予前方张力。在作为驱动马达63而使用能够转矩控制的转矩马达的情况下,第2导引绞盘61能够调整对管材5赋予的前方张力。通过由第2导引绞盘61调整前方张力,在第2扭转拉拔工序中能够对管材5赋予适度的张力。由此,能够对管材5在不使其产生压曲/断裂的情况下赋予稳定的扭转角。
管材5在被卷挂到公转旋转的第2公转绞盘22上之后,穿过第2拉拔模2。由第2拉拔模2将管材5缩径,并由第2公转绞盘22对管材5赋予扭转。由此,对管材5的内表面的螺旋槽5c赋予更大的扭转,螺旋槽5c的扭转角变大。借助第2扭转拉拔工序,中间扭转管5c成为内表面带有螺旋槽的管5r。
在第2拉拔模2的前段,管材5被卷挂在第2公转绞盘22上。在第2拉拔模2的后段,设有第2导引绞盘61,管材5的旋转被限制。即,管材5在第2拉拔模2的前后,扭转方向的变形被约束,在第2公转绞盘22与第2导引绞盘61之间,对管材5赋予扭转。即,在第2扭转拉拔工序中,对管材5赋予扭转的区域(加工区域)被限制在第2公转绞盘22与第2拉拔模2之间。如上述那样,通过使加工区域变短,即使赋予较大的扭转角也不易发生压曲。通过设置第2导引绞盘61,在第2拉拔模2的后段不会赋予扭转,能够将加工区域设定得较短。
另外,在本实施方式中,第2公转绞盘22被设置在后方架37b的后方(第2拉拔模2侧),但第2公转绞盘22也可以位于前方架37a与后方架37b之间。但是,通过将第2公转绞盘22相对于后方架37b配置在后方而使其接近于第2拉拔模2,能够使第2扭转拉拔工序中的加工区域变短。由此,能够更有效地抑制压曲的发生。
在第2扭转拉拔工序中,与第1扭转拉拔工序同样,进行扭转和缩径,对管材5赋予复合应力。由此,在达到管材5的压曲应力之前,能够对管材在抑制压曲的发生的同时赋予较大的扭转。
由第2拉拔模2带来的管材5的缩径率与第1扭转拉拔工序同样,优选的是设为2%以上(更优选的是5%以上)40%以下。
另外,在第1拉拔模1中,如果进行较大的缩径(例如缩径率30%以上的缩径),则管材5加工硬化,所以进行第2拉拔模2中的较大的缩径变得困难。因而,第1拉拔模1的缩径率和第2拉拔模2的缩径率的总和优选的是4%以上50%以下。
接着,管材5被卷绕到卷取筒管71上而被回收。卷取筒管71借助驱动马达74而与管材5的输送速度同步地旋转,由此能够将管材5没有松弛地卷取。
经过以上的工序,能够使用制造装置a制造出图4所示的内表面带有螺旋槽的管5r。
本实施方式的制造方法也可以对经过上述工序而形成的内表面带有螺旋槽的管5r再次进行第1扭转拉拔工序及第2扭转拉拔工序,赋予更大的扭转角。在此情况下,对经过了上述工序的内表面带有螺旋槽的管5r进行热处理(退火),o态化。进而卷绕到卷出筒管11上,将该卷出筒管11安装到制造装置a上,该制造装置a具有有适当的缩径率的第1拉拔模及第2拉拔模。进而,借助制造装置a经过与上述工序同样的工序(第1扭转拉拔工序及第2扭转拉拔工序),由此能够制造出赋予了更大的扭转角的内表面带有螺旋槽的管。
根据本实施方式的制造方法,与专利文献1所示的以往的制造方法相比,由于在扭转的同时进行缩径,所以原坯材和最终制品的外径及截面积不同。此外,由于对管材赋予扭转和缩径的复合应力,所以能够减小扭转加工所需要的剪切应力,在达到管材5的压曲应力之前,能够对管材5赋予较大的扭转。另外,在专利文献1所示的制造装置中,由于进行2次图5中的缩径率0%的5°左右的扭转,所以可以考虑10°左右的扭转角的赋予是极限。
根据本实施方式的制造方法,由于对带有直线槽的管5b赋予扭转并进行缩径,所以能够在抑制压曲发生的同时赋予较大的扭转角。另外,在本实施方式中,相对于作为最终品的内表面带有螺旋槽的管5r的外径,作为坯材的带有直线槽的管5b的外径是1.1倍以上。
根据本实施方式的制造方法,在第1拉拔模1与第2拉拔模2之间,由第1公转绞盘21对管材5赋予扭转。进而,第1拉拔模1和第2拉拔模2的拉拔方向反转。由此,能够使第1扭转拉拔工序和第2扭转拉拔工序中的扭转方向一致,对管材5赋予扭转。此外,不需要使作为管材5的管路的起始端的卷出筒管11和作为管路的末端的卷取筒管71公转旋转。由于生产线的速度依存于旋转速度,所以在不使作为重物的卷出筒管11或卷取筒管71旋转的本实施方式的制造方法中,能够容易地提高旋转速度。即,根据本实施方式,能够容易地使生产线速度高速化。
进而,在本实施方式中,由于不使卷出筒管11公转旋转,所以能够在卷出筒管11上卷绕长尺寸的带有直线槽的管5b(管材5)。因此,根据本实施方式的制造方法,能够在不换装卷出筒管11的情况下,连贯地对长尺寸的管材5赋予扭转。即,根据本实施方式,内表面带有螺旋槽的管5r的大量生产变得容易。
本实施方式的制造方法是至少经过2次扭转拉拔工序对管材5赋予扭转的方法。因此,能够将在各阶段的扭转拉拔工序中赋予的扭转角累积而赋予较大的扭转角。
根据本实施方式的制造方法,在第1扭转拉拔工序及前述第2扭转拉拔工序中,对管材5赋予前方张力和后方张力。前方张力由第2导引绞盘61对管材5赋予,后方张力由将卷出筒管11制动的制动部15对管材5赋予。由此,能够对加工对象的管材5稳定地赋予适当的张力。由于在管材5的管路中没有松弛,带有直线槽的管5b不偏心地进入到拉拔模中,所以能够对管材5在不使其产生压曲/断裂的情况下赋予稳定的扭转角。
在本实施方式中,第1拉拔模1及第2拉拔模2模孔的中心位于公转旋转中心轴c上。由此,能够将穿过模孔的管材5相对于模孔直线地配置,所以能够将管材5均匀地缩径而抑制扭转赋予时的压曲。另外,在第1拉拔模1及第2拉拔模2中,只要是管材5能够正常地缩径的范围,容许模孔相对于公转旋转中心轴c的位置偏移。
另外,在本实施方式中,设为卷出筒管11被悬浮框34支承、卷取筒管71被设置在地面g上的结构而进行了说明。但是,卷出筒管11和卷取筒管71中的哪个被悬浮框34支承都可以。即,在图1中,也可以将卷出筒管11和卷取筒管71替换而配置。在此情况下,管材5的输送路径反转。此外,第1拉拔模1及第2拉拔模2被替换配置,并且沿着输送方向使各个拉拔模1、2的拉拔方向反转而配置。进而,在位于拉拔模1、2的前后的绞盘中,使位于拉拔模的后段的绞盘向管材的卷挂方向(输送方向)驱动,施加抵抗拉拔模中的拉拔力的前方张力。
<热交换器>
图6a及图6b是表示具备有关本发明的内表面带有螺旋槽的管的热交换器80的一例的概略图,是以下构造:作为使制冷剂穿过的管而蜿蜒设置内表面带有螺旋槽的管81(内表面带有螺旋槽的管5r),在该内表面带有螺旋槽的管81的周围平行地配设多个铝合金制的翅片材82。内表面带有螺旋槽的管81设置为,使其穿过多个透孔,所述多个透孔设置为将平行配设的翅片材82贯通。
在图6a及图6b所示的热交换器80的构造中,内表面带有螺旋槽的管81构成为,将多个u字状的主管81a和邻接的主管81a的相邻端部开口彼此如图6b所示那样用u字形的肘形管81b连接,所述u字状的主管81a将翅片材82以直线状贯通。此外,在将翅片材82贯通的内表面带有螺旋槽的管81的一方的端部侧形成有制冷剂的入口部86,在内表面带有螺旋槽的管81的另一方的端部侧形成有制冷剂的出口部87,由此构成图6a及图6b所示的热交换器80。
图6a及图6b所示的热交换器80通过以下方式组装:以将形成在翅片材82的各自上的透孔贯通的方式设置内表面带有螺旋槽的管81,在插通到翅片材82的透孔中之后,用扩管栓塞将内表面带有螺旋槽的管81的外径压扩,将内表面带有螺旋槽的管81和翅片材82机械地一体化。
通过在图6a及图6b所示的热交换器80中应用内表面带有螺旋槽的管81,能够提供热交换效率良好的热交换器80。
此外,如果例如使用内表面带有螺旋槽的管5r的外径较小为10mm以下、由铝或铝合金形成的内表面带有螺旋槽的管5r构成热交换器80,则能够提供小型高性能、在再循环时不需要翅片材82和内表面带有螺旋槽的管81的分离、再循环性良好的热交换器。
以上说明了本发明的各种各样的实施方式,但各实施方式的各方案及它们的组合等是一例,在不脱离本发明的主旨的范围内能够进行方案的附加、省略、置换及其他变更。此外,本发明不受实施方式限定。
产业上的可利用性
能够以低成本进行铝合金制、在内表面上具有螺旋槽的传热管的制造。结果,带来热交换器的低成本化、轻量化、高性能化等。
附图标记说明
1第1拉拔模
2第2拉拔模
5管材
5b带有直线槽的管
5c中间扭转管
5r、81内表面带有螺旋槽的管
11卷出筒管(第1筒管)
12,73筒管支承轴杆(筒管的轴)
15制动部
18第1导引绞盘
20、39c、63、74驱动马达
21第1公转绞盘
22第2公转绞盘
23公转飞轮
30公转机构
34悬浮框
34a、36轴承
35旋转轴杆
35a前方轴杆
35b后方轴杆
37a前方架
37b后方架
39驱动部
61第2导引绞盘
71卷取筒管(第2筒管)
80热交换器
82翅片材
a制造装置
c公转旋转中心轴
d1第1方向
d2第2方向
g地面
j18、j21、j22、j61旋转轴