多层构造中冶金热处理金属管的水平绕组线圈的制作方法

本申请要求2017年9月20日提交的美国临时申请第62/560,741号的权益，该临时申请通过引用整体并入本文。

发明领域

本发明一般涉及冶金热处理的金属管，其以长连续长度布置成多层构造，以在将多个较短长度的金属管从长的连续长度的金属管拉出并切割的应用中将热处理金属管输送到最终用户。

背景技术：

冶金热处理的金属管用于各种技术应用中。例如，退火(也称为软或延性)铜管广泛用于空调和热泵中的制冷剂管线。初始形成铜管时的加工硬化使得铜变得坚硬或刚化，必须退火使其再次变软以供最终用户使用。

长的连续长度的冶金热处理金属管可以在最终热处理的位置以不同的多层构造生产，作为最终用户产品以传递给最终用户。例如，在本领域中已知“水平绕组线圈”(lwc)构造，其中通常金属管缠绕在水平心轴(线轴、卷轴、卷筒或其它成形工具)上，其中每层中所有相应的管绕组在顶部相互水平缠绕(像棉卷)；因此术语为“水平绕组(连续)线圈”(1evelwound(continuous)coil)。

另外，可以根据最终用户叠层形成在最终热处理之前或之后来区分多层构造中(为了方便，在本文中称为“叠层”)的最终用户连续金属管。这里以铜管为示例描述了两种不同的方法，其中热处理是退火过程，但是可以用于其它类型的金属管和热处理过程。

在第一种生产退火铜管的最终用户的叠层的方法中，其可被称为批量管热处理方法，首先生产硬铜管的叠层并且将硬铜管的叠层放置在炉子(例如，化石燃料炉)或电气元件中，以使硬铜管热退火至适当的(轻或软)退火温度。然后将批量退火的铜管叠层封装以输送给批量退火铜管的最终用户，其中从退火铜管的叠层中拉出并切割选定长度的管。在该退火过程中，优选地实现卷绕硬铜金属管的叠层的层(也称为级(level))的方法，以满足两个目的：最小化管的相同层或特定层上方或下方的相邻层中的管的相邻绕组粘合在一起的概率；并且便于最终用户从退火铜金属管的叠层中拉出退火铜管的长度。

国际专利申请pct/jp2016/054163公开了一种叠层结构(这里也称为“几何结构”)，其被识别为螺旋线圈叠层(即，由层组成)，其中金属管螺旋地缠绕成不具有心轴或其它成形工具的最终用户产品，其特别适用于批量管热处理方法。参考在本申请的附图中使用的附图标号，由金属管(2)形成的多个螺旋层(或级(level))(3)被缠绕成螺旋形，并且在线圈分层体的中心轴线延伸的方向上分层。a层螺旋线圈(3a)的最内侧(5a)连接到较高一层螺旋线圈的最内侧(5b)，其最外侧(4a)连接到较低一层螺旋线圈的最外侧(4b)；并且b层螺旋线圈(3b)的最外侧(4b)连接到较高一层螺旋线圈的最外侧(4a)，并且其最内侧(5b)连接到较低一层螺旋线圈的最内侧(5a))。a层螺旋线圈(3a)和b层螺旋线圈(3b)交替重复，每个螺旋线圈(3)的金属管(2)的曲率半径连续变化，金属管缠绕使的相邻金属管(2)之间的间隙小于金属管的直径。

在如前段所述形成螺旋线圈叠层之后，螺旋线圈叠片与金属带捆扎在一起，使得所描述的多层螺旋构造(几何结构)不会塌陷，然后在最终退火炉中进行分批退火，以制造最终用户螺旋线圈叠层，如国际专利申请pct/jp2016/054163的第45段所公开的。

制造退火铜(或其它金属)管的叠层的第二种方法是处理连续长度的硬铜管，该长度等于所需通过退火加热装置(诸如，连接至加热退火管的电感应器(也称为感应线圈))的最终用户叠层退火铜管中的连续管的长度，然后将退火管的线性长度卷绕成具有本领域中已知的线圈堆叠铸造臂的叠层，其将退火铜管送入本领域已知的具有特定的多层螺旋构造(或几何结构)的接收机构。在该退火过程中，优选地完成缠绕退火金属管的叠层的层(或级)的方法，以便于最终用户从叠层中拉出退火的金属管。

通常，退火铜管的最终用户叠层产品由以“外径到内径”绕组层和“内径到外径”绕组层交替铺设的水平相邻的退火管的绕组层交替组成。

通过任一种方法生产的退火铜管的最终用户(最终产品)叠层可以任选地与支撑结构一起封装，以保持原始的螺旋缠绕构造或几何结构。然而，在许多实例中，最终产品的封装包括将连续退火铜管的多层螺旋构造(上述第一种方法中的硬铜管和第二种方法中的退火铜管)放置在合适的没有额外的支撑结构的扁平传输结构上(诸如，托盘)，然后将退火铜管的叠层收缩包裹(或以其它方式包含)到平坦的运输结构，以便运送到最终用户。

技术实现要素：

在一个方面，本发明是一种以水平缠绕的线圈构造或几何结构(geometry)为最终用户生产热处理金属管的叠层(laystack)的方法，其中没有心轴或其它成形工具，如本文所公开的，它有助于形成叠层中各层的金属管的绕组，并且形成热处理金属管的巨型水平绕组线圈。

在另一方面，本发明是处于水平缠绕的线圈构造或几何结构的热处理金属管的叠层，其没有心轴或其它成形工具，如本文所公开的，它有助于从退火金属的叠层中拉出热处理金属管。

在本说明书和所附权利要求中阐述了本发明的上述和其它方面。

如本文所公开的本发明的水平缠绕的线圈构造中的上述方法和热处理金属管的叠层在热处理金属管是退火铜管的情况下特别有用。

附图说明

如下简要概述的附图是为了对本发明的示例性理解而提供的，并不限制本发明，如在本说明书和所附权利要求中进一步阐述的。

图1是本发明的热处理金属管叠层的水平绕组线圈的一个实施例的俯视图。

图2(a)是从线a-a看的图1中所示的水平绕组线圈的局部横截面正视图，示出了热处理金属管的最低(底部)四层组的水平绕组线圈几何结构，其围绕水平绕组线圈的中心轴xl的高度顺序重复，以建立本发明的水平绕组线圈的最终产品的高度。

图2(b)是从线a-a看的图1中所示的水平绕组线圈的横截面正视图，示出了图1中水平缠绕的线圈的水平缠绕的线圈几何结构，其中最终产品水平缠绕的线圈几何结构由图2(a)中所示的四个连续的金属管的四层组组成。

图3是水平缠绕的热处理金属管叠层的水平绕组线圈的另一实施例的横截面正视图，其中最终产品的最终用户水平缠绕的线圈的几何结构由如本文所公开的四个连续的金属管四层组组成。

图4是本发明的热处理金属管叠层的水平绕组线圈的另一实施例的横截面正视图，其中最终产品的最终用户水平缠绕的线圈的几何结构由四个连续的两层金属管组组成，如本文公开的那样。

具体实施方式

示出了图1、图2(a)和图2(b)，为方便起见，本发明的水平绕组线圈10的一个实施例也称为“hwc”(horizontally(horizontal)woundcoil)。

在本发明的一个实施例中，hwc10可以通过将线性热处理金属管(例如，退火铜管)从电感应退火系统输出到本领域已知的铸造臂装置来形成，该铸造臂装置将退火铜管馈送入本领域中已知的形成hwc10的构造的接收卷取装置中。通常，本文中馈送线性热处理金属管也称为热处理金属管的线性馈送。铸造臂装置包括具有一个或多个辊的金属管铸造头和用于控制弯曲辊的位置以改变进入接收卷取装置的管的直径的致动器，如在本发明的以下实施例中进一步描述的，被称为热处理管的线性馈送的转位(indexing)。

在本发明的一个实施例中，hwc10的形成开始于气体捕获管头w1，它进一步远离hwc的外径，例如，以距离w，如图1、图2(a)和2(b)所示，以及铸造臂的弯曲辊，它不会对管产生弯曲。气体捕获管头w1是在以下情况可选择得使用，其中退火过程气体被供应到在退火过程中管的内部，并且在形成hwc时在气体捕获管头处从管的内部清除。

在本发明的以下实施例中，在本发明的替代实施例中，所有旋转过程步骤指的是逆时针或顺时针旋转。例如，如果最终产品hwc的最终用户展开是顺时针的，那么形成hwc的所有旋转过程步骤都是逆时针的；相反，如果最终产品hwc的最终用户展开是逆时针的，那么形成hwc的所有旋转过程步骤都是逆时针的。

在本发明的一个实施例中，接收卷取装置包括转盘，该转盘可以在本发明的方法中形成的hwc的中心轴xl周围并且沿着下方逆时针或顺时针水平旋转。在使用转盘的实施例中，转盘的旋转执行热处理金属管的线性馈送的旋转过程，并且转盘的降低执行将热处理金属管的线性馈送向上升高到更低的和更高的线圈层之间。

在本发明的一些实施例中，当管12的连续线性馈送的缠绕(旋转)在旋转转盘上开始时，自气体捕获管头部w1的水平侧移位距离w使管向内移动到与hwc的第一层l1相同的层上，如图1所示，转盘旋转180度。同时，弯曲辊(向内)移动到管弯曲半径r1，这是图2(b)中hwc10的外层叠层半径r1和第一层的开始。外叠层半径r1等于从形成的hwc的中心轴xl到hwc的外匝的内部中心的水平距离，例如，如图2(b)所示。在本发明的一些实施例中，如果不使用过程气体，则形成hwc和所得的hwc的过程在第一层l1的开始处开始。

下一过程步骤中的转盘继续相对于处于恒定位置的弯曲辊头旋转300度(如图1所示)，以形成半径为r1的单个第一(外底)层l1匝。然后，弯曲辊头在层l1中径向向内(超过60度旋转)转位以开始形成半径(r1减去p)的第二(内)层l1匝，同时转盘相对于处于恒定位置的弯曲辊头旋转300度，以形成半径(r1减去p)的单个第二(内)层l1匝(turn)，其中变量p是任何层中管的相邻匝之间的径向节距，例如，如图2(b)所示；径向节距也等于图2(b)所示任何层中管12的相邻匝的内部中心之间的距离。重复以径向节距径向向内转位(递减)和300度旋转处理的步骤，直到形成内半径(rx减去p)的层l1。变量x是层l1中的总匝数，使得从半径r1的第一外匝到半径rx的最终内匝的匝半径的每次旋转以径向节距p减小，以完成管的第一层l1向内绕组。

当绕组到达层l1的内半径(rx减去p)时，弯曲辊头转位(向内)(如图1中所示的超过60度的旋转)到半径rx，其是hwc10的内半径，然后转盘通过层下降(降低)下落距离d，在该示例中，该下落距离d等于管12的外径，如图2(b)所示，并且相当于将管的线性馈送提升到下一个更高水平的过程步骤，以开始在第一绕组层l1的顶部上形成第二绕组层l2。然后转盘相对于处于恒定位置的弯曲辊头继续旋转300度(如图1所示)，以形成半径rx的一单匝，这是从第一l1层到第二l层2的过渡(trans)绕组。

然后将弯曲辊头向外转位(递增)(如图1中所示的超过60度的旋转)，以开始形成层2半径(rx+p)的第一(内)匝，同时转盘相对于处于恒定位置的弯曲辊头继续旋转300度(如图1所示)，以形成半径(rx+p)的一单匝。然后弯曲辊头向外转位(超过60度旋转)以开始形成半径(rx+2p)的第二(外)匝；同时转盘相对于处于恒定位置的弯曲辊头旋转300度，以形成半径(rx+2p)的一单匝。重复通过以径向节距进行的径向向外(递增)转位和300度旋转过程步骤，直到形成hwc10的外径r1；也就是说，层2中每个半径的旋转增加(或递增)一径向节距的距离，直到通过管的外向缠绕完成第二绕组层l2。

当绕组层l2到达hwc10的外径r1时，弯曲辊头向外转位(如图1中所示的超过60度的旋转)到半径r1，然后转盘通过该层下降(降低)下落距离d，相当于将管的线性馈送升高到下一个更高水平的过程步骤，以开始在第二绕组层l2的顶部上形成第三绕组层l3。然后转盘继续相对于处于恒定位置的弯曲辊头旋转360度，以形成半径r1的一单匝，其是hwc10的外径，并且是从第二层l2到第三层l3的过渡(trans)绕组。

然后转盘相对于处于恒定位置的弯曲辊头旋转300度，以形成半径r1的一单匝。然后将弯曲辊头径向向内转位(如图1所示超过60度旋转)，以开始形成半径(r1减去p)的第二匝；同时转盘相对于处于恒定位置的弯曲辊头旋转300度(如图1所示)，以形成(r1减去p)的一单匝。然后重复前一句的转位和旋转过程步骤，直到形成(rx-p)半径的内匝；也就是说，在每次旋转中，半径减小径向节距p，通过向内缠绕完成第三层l3。

当绕组达到层l3的内半径(rx减去p)时，弯曲辊头转位(向内)(超过60度旋转)到半径(rx减去p)，然后转盘通过层下降(降低)下落距离d，相当于将管的线性馈送升高到下一个更高水平的过程步骤，以开始在第三绕组层l3的顶部上形成第四绕组层l4。然后转盘继续相对于处于恒定位置的弯曲辊头旋转300度，以形成半径(rx减去p)的一单匝，这是从第三l3层到第四l4层的过渡(trans)绕组。

然后将弯曲辊头转位(如图1所示超过60度旋转)以开始形成半径(rx+2p)的第一匝，同时转盘相对于处于恒定位置的弯曲辊头旋转300度旋转，以形成半径(rx+2p)的一单匝。然后弯曲辊头向内转位(如图1所示超过60度旋转)，以开始形成半径(rx+3p)的第二匝，同时转盘相对于处于恒定位置的弯曲辊头旋转300度，以形成半径(rx+3p)的一单匝。以径向节距p的整数步进重复前一句的过程步骤，直到形成hwc10的r1的外径；也就是说，半径的每次旋转增加整数个多个节距半径p，直到通过向外缠绕完成第四绕组层l4。

当绕组达到层l4的hwc10的外径r1时，弯曲辊头向外转位(超过60度旋转)到半径r1，然后转盘通过层下降(降低)下落距离d，相当于将管的线性馈送升高到下一个更高水平的过程步骤，以开始在第四绕组层l4的顶部上形成第五绕组层。然后转盘继续相对于处于恒定位置的弯曲辊头旋转360度，以形成半径r1的一单匝，这是从第四层l4到层l4上方的第五层的过渡绕组。

如图2(b)所示，第五至第八绕组层组4ls2具有与构成第一至第四绕组层的绕组层组4ls1相同的绕组层几何结构。类似地，绕组层组4ls3和4ls4各自具有与构成第一至第四绕组层的绕组层组4ls1相同的绕组层几何结构，以完成形成本发明的hwc的一个实施例的过程。

在本发明的一个实施例中，热处理金属管的叠层的水平绕组线圈在没有心轴的情况下形成，并且形成自具有外径的热处理金属管的连续线性馈送。叠层具有外叠层半径r1和内叠层半径rx，其中变量x是层中线圈匝数，径向节距p等于叠层的层中热处理金属的相邻匝的内部中心之间的距离。水平缠绕的线圈形成为重复堆叠的四层组，标识为层1、层2、层3和层4。从第一层的层1开始，利用层1外匝形成管的外匝的层1，其中层1外匝具有300度旋转的外叠层半径和具有将径向节距转位60度旋转的内层过渡匝。形成多个顺序层1内匝，从多个层1内匝的前一个的内匝半径递减径向节距得到多个层1内匝中的每个连续内匝的层1内匝半径，直到多个层1内匝中的最后一匝的层1内匝半径等于内叠层半径减去径向节距。多个层1内匝中的每一个具有300度旋转的内匝半径和径向节距转位60度旋转的层1过渡内匝。在形成多个层1内匝中的最后一匝之后，形成具有300度旋转的内叠层半径和转位60度旋转的层1至层2的过渡的管的层1至层2的过渡匝。形成多个层2外匝，从多个层2外匝中的前一个外匝的外匝半径递增径向节距得到多个层2外匝的每个连续外匝的层2外匝半径，直到多个层2外匝中的最后一个的外匝半径等于外叠层半径。多个层2外匝中的每一个具有300度旋转的外匝半径和转位60度旋转的层2过渡匝。在形成最终的层2外匝之后，利用300度旋转的外叠层和转位60度旋转的层2至层3的过渡形成管的层2至层3的过渡匝。形成层2至层3的过渡匝之后，依次形成多个层3内匝，其中从多个层3内匝中的前一个内匝半径递减径向节距得到多个层3内匝中的每个连续内匝，直到多个层3内匝中的最后一个的内匝内转半径等于内叠层半径减去径向节距。多个层3内匝中的每一个具有300度旋转的内匝半径和转位60度旋转的径向节距的层3过渡内匝。在形成最终的层3内匝之后，形成具有300度旋转的内叠层半径和转位60度旋转的层3至层4的过渡的管的层3至层4的过渡匝。在形成层3至层4的过渡匝之后，形成多个层4外匝，其中从多个层4外匝中的前一个外匝半径递增径向节距得到多个层4外匝的每个连续外匝中的一个的层4外匝半径，直到多个层4外匝中的最后一个匝的外匝半径等于外叠层半径。多个层4外匝中的每一个具有300度旋转的外匝半径和转位60度旋转的层4过渡匝。在形成第一个四层组的最后的层4外匝、至层1、层2、层3和层4的重复的四层组中的另一个的层4过渡匝之后，形成发明的水平绕组线圈的一个示例，其中热处理金属管在外叠层半径处具有360度旋转。在本发明的其它示例中，本发明的hwc包含特定应用所需的任何多个重复四层组。

图3示出了包括本发明的hwc20的四层组构造的替代实施例。参考图1中角度标记60度旋转和300度的过程步骤。

在本发明的一些实施例中，当连续管22在旋转转盘上开始缠绕时，自气体捕获管头w1的水平侧移位距离w使管在hwc20的第一层l1′上向内移动，其中转盘旋转180度。同时，弯曲辊移动(向内)到管弯曲半径r1，其是图3中hwc20的外径r1并且是第一层的起点，并且等于从形成的hwc的中心轴xl到hwc的外匝的内部中心的水平距离，例如，如图3所示。在本发明的一些实施例中，如果不使用过程气体，则形成hwc的过程和形成的hwc在第一层开始。

在下一个过程步骤中，转盘相对于处于恒定位置的弯曲辊头继续旋转300度，以形成半径r1的一单匝。然后将弯曲辊头径向向内转位(超过60度旋转)以开始形成半径(r1减去p)的第二匝；同时转盘相对于处于恒定位置的弯曲辊头旋转300度时，如图1所示，以形成半径(r1减去p)的一单匝。然后重复前一句的转位和旋转过程步骤，直到形成内半径(rx减去p)，其中变量p是层中相邻匝之间的径向节距(其等于管相邻匝内部中心之间的距离)并且变量x是层中的总匝数，使得从半径r1的第一外匝到半径rx的最终内匝的匝半径的每次旋转减小径向节距p，以完成第一层l1′的向内绕组。

当绕组到达层l1′的内半径(rx减去p)时，弯曲辊头转位(向内)(超过60度旋转)到半径rx，其是hwc20的内半径，然后如图所示，转盘通过层下降(降低)下落距离，这相当于将管的线性馈送提升到下一个更高水平的过程步骤，以开始在第一绕组层l1′的顶部上形成第二绕组层l2′。然后转盘相对于处于恒定位置的弯曲辊头继续旋转300度，以形成半径rx的一单匝，这是从第一层l1′到第二层l2′的过渡绕组。

然后将弯曲辊头向外转位(超过60度旋转)，以开始形成半径的第一层匝l2′，该半径等于rx和径向节距p(rx+0.5·p)的一半的和，同时转盘相对于处于恒定位置的弯曲辊头旋转300度，以形成半径(rx+0.5·p)的一单匝。然后将弯曲辊头向外转位(超过60度旋转)，以开始形成半径的第二层匝l2′，该半径等于rx和径向节距p(rx+1.5·p)半径的一又一半的和；同时转盘相对于处于恒定位置的弯曲辊头旋转300度，以形成半径(rx+1.5·p)的一单匝。以径向节距p的整数步进重复前一句的过程步骤，直到形成hwc20的外径r1；也就是说，半径的每次旋转增加整数倍径向节距p，直到通过外向缠绕完成第二绕组层l2′。

当绕组层l2′到达hwc20的外径r1时，弯曲辊头向外转位(超过60度的旋转)到半径r1，然后转盘通过该层下降(降低)下落距离，如图中所述，相当于将管的线性馈送升高到下一个更高水平的过程步骤，以开始在第二绕组层l2′的顶部上形成第三绕组层l3′。然后转盘继续相对于处于恒定位置的弯曲辊头旋转360度，以形成半径r1的一单匝，其是hwc10的外径，并且是从第二层l2′到第三层l3′的过渡绕组。

然后转盘相对于处于恒定位置的弯曲辊头旋转300度，以形成半径r1的一单匝。然后将弯曲辊头径向向内转位(超过60度旋转)，以开始形成半径(r1-p)的第二匝；同时转盘相对于处于恒定位置的弯曲辊头旋转300度，以形成(r1-p)的一单匝。然后重复前一句的转位和旋转过程步骤，直到形成(rx-p)半径的内匝；也就是说，在每次旋转中，半径减小径向节距p，通过向内缠绕完成第三层l3′。

当绕组达到层l3′的内半径(rx-p)时，弯曲辊头转位(向内)(超过60度旋转)到半径(rx-p)，然后如图所示，转盘通过层下降(降低)下落距离，相当于将管的线性馈送升高到下一个更高水平的过程步骤，以开始在第三绕组层l3′的顶部上形成第四绕组层l4′。然后转盘继续相对于处于恒定位置的弯曲辊头旋转300度，以形成半径(rx-0.5·p)的一单匝，这是从第三l3′层到第四l4′层的过渡绕组。

然后将弯曲辊头转位(超过60度旋转)以开始形成半径(rx+1.5·p)的第一匝，同时转盘相对于处于恒定位置的弯曲辊头旋转300度旋转，以形成半径(rx+1.5·p)的一单匝。然后弯曲辊头向内转位(超过60度旋转)，以开始形成半径(rx+2.5·p)的第二匝，同时转盘相对于处于恒定位置的弯曲辊头旋转300度，以形成半径(rx+2.5·p)的一单匝。以p的整数步进重复前一句的过程步骤，直到形成hwc20的r1减去p一半的外径((r1-0.5·p))；也就是说，半径的每次旋转增加整数倍多个径向节距p，直到通过向外缠绕完成第四绕组层l4′。

当绕组达到层l4′的hwc20的外径r1时，弯曲辊头向外转位(超过60度旋转)到半径r1，然后如图所示，转盘通过层下降(降低)下落距离，以开始在第四绕组层l4′的顶部上形成第五绕组层。然后转盘继续相对于处于恒定位置的弯曲辊头旋转360度，以形成半径r1的一单匝，这是从第四层l4′到第四层上方的第五层的过渡绕组。

如图3所示，由绕组层组4lss2形成的第五至第八绕组层具有与构成第一至第四绕组层的绕组层组4lss1相同的绕组层几何结构。类似地，绕组层组4lss3和4lss4各自具有与构成第一至第四绕组层的绕组层组4lss1相同的绕组层几何结构。

在本发明的一个实施例中，热处理金属管的叠层的水平绕组线圈在没有心轴的情况下形成，并且形成自具有外径的热处理金属管的连续线性馈送。叠层具有外叠层半径r1和内叠层半径rx，其中变量x是层中线圈匝数，径向节距p等于叠层的层中热处理金属的相邻匝的内部中心之间的距离。水平缠绕的线圈形成为重复堆叠的四层组，标识为层1、层2、层3和层4。从第一层的层1开始，利用层1外匝形成管的外匝的层1，其中层1外匝具有300度旋转的外叠层半径和具有60度旋转的径向节距的内层过渡匝转位。形成多个顺序层1内匝，从多个层1内匝的前一个的内匝半径递减径向节距得到多个层1内匝中的每个连续内匝的层1内匝半径，直到多个层1内匝中的最后一匝的层1内匝半径等于内叠层半径减去径向节距。多个层1内匝中的每一个具有300度旋转的内匝半径和过渡匝径向节距转位60度旋转的层1过渡内匝。在形成多个层1内匝中的最后一匝之后，形成具有300度旋转的内叠层半径和转位径向节距60度旋转的层1至层2的过渡的管的层1至层2的过渡匝。层1到层2过渡匝被转位60度旋转达到第一个层2内匝半径，该内匝半径等于内叠层半径和径向节距的一半之和。管道的第一个层2匝形成有300度旋转的第一个层2内匝半径，该内匝半径等于内叠层半径和径向节距的一半之和，并且将第一个层2过渡匝转位60°旋转到具有内匝半径的多个层2外匝中的第一个，该内匝半径等于第一个层2内匝半径加上径向节距。依次形成多个第2层外匝，其中从多个层2外匝中的前一个外匝的外匝半径加上径向节距得到多个层2外匝的每个连续外匝的层2外匝半径，直到多个层2外匝中的最后一个的外匝半径等于外叠层半径减去径向节距。多个层2外匝中的每一个具有300度旋转的外匝半径和转位60度旋转的层2过渡匝。在形成多个层2外匝中的最后一个之后，利用300度旋转的外叠层和转位60度旋转的层2至层3的过渡形成管的层2至层3的过渡匝。形成层2至层3的过渡匝之后，依次形成多个层3内匝，其中从多个层3内匝中的前一个内匝半径减小径向节距得到多个层3内匝中的每个连续内匝，直到多个层3内匝中的最后一个的内匝内转半径等于内叠层半径减去径向节距。多个层3内匝中的每一个具有300度旋转的内匝半径和转位60度旋转的径向节距的层3过渡内匝。在形成多个层3内匝中的最后一个之后，形成具有300度旋转的内叠层半径减去节距半径的一半和转位60度旋转的层3至层4的过渡的管的层3至层4的过渡匝。在形成层3至层4的过渡匝之后，形成多个层4外匝，其中从多个层4外匝中的前一个外匝半径递增径向节距得到多个层4外匝的每个连续外匝中的一个的层4外匝半径，直到多个层4外匝中的最后一个匝的外匝半径等于外叠层半径减去节距半径的一半。多个层4外匝中的每一个具有300度旋转的外匝半径和转位60度旋转的层4过渡匝。在形成多个层4外匝中的最后一个之后，以将层4过渡匝形成在层1、层2、层3和层4的重复的四层组中，其中处热处理金属管在外叠层半径处具有360度旋转。在本发明的其它示例中，本发明的hwc包含特定应用所需的任何多个重复四层组。

图4示出了包括本发明的hwc30的两层组构造的替代实施例。参考图1中角度标记60度旋转和300度的过程步骤。

在本发明的一些实施例中，来自管的线性馈送的连续管32在旋转转盘上开始缠绕，自气体捕获管头w1的水平侧移位距离w使管在hwc30的第一(底或下)层l1上向内移动，其中转盘旋转180度。同时，弯曲辊移动(向内)到管弯曲半径r1，其是hwc30的外径，并且是第一层的起点。在本发明的一些实施例中，如果不使用过程气体，则形成hwc的过程和形成的hwc在第一层开始。

在下一个过程步骤中，转盘相对于处于恒定位置的弯曲辊头继续旋转300度，以形成半径r1的一单匝(绕组)。然后将弯曲辊头径向向内转位(超过60度旋转)以开始形成半径(r1减去p)的第二匝；同时转盘相对于处于恒定位置的弯曲辊头旋转300度时，以形成半径(r1减去p)的一单匝。然后重复前一句的形成一单匝的转位和旋转的过程步骤，直到形成内半径(rx减去p)，其中变量p是层中相邻匝之间的径向节距(其等于内部中心之间的距离)并且变量x是层中的总匝数，使得从半径r1的第一外匝(绕组)到半径rx的最终内匝的匝半径的每次旋转减小径向节距p，以完成第一层l1的向内绕组。

当绕组到达层l1的内半径(rx减去p)时，弯曲辊头转位(向内)(超过60度旋转)到半径rx，其是hwc30的内半径，然后如图所示，转盘通过层下降(降低)下落距离，这相当于将管的线性馈送提升到下一个最高水平的过程步骤，以开始在第一绕组层l1的顶部上形成第二绕组层l2。然后转盘相对于处于恒定位置的弯曲辊头继续旋转300度，以形成半径rx的一单匝，这是从第一层l1到第一层l1上方的第二层l2的过渡绕组。

然后将弯曲辊头向外转位(超过60度旋转)，以开始形成半径的第一匝，该半径等于内径和径向节距p的一半的和(rx+0.5·p)，同时转盘相对于处于恒定位置的弯曲辊头旋转300度，以形成半径(rx+0.5·p)的一单匝。然后将弯曲辊头向外转位(超过60度旋转)，以开始形成半径的第二匝，该半径等于第二个层l2中的内径和1.5倍的径向节距之和(rx+1.5·p)半径；同时转盘相对于处于恒定位置的弯曲辊头旋转300度，以形成半径(rx+1.5·p)的一单匝。以(增加)径向节距p的整数步进重复前一句的过程步骤，直到形成hwc30的外径(r1-0.5·p)；也就是说，半径的每次旋转增加整数倍径向节距p，直到通过外向缠绕完成第二绕组层l2。

当绕组层l2到达hwc30的外径r1时，弯曲辊头向外(超过60度旋转)转位到半径r1，然后转盘下降(降低)通过层下落距离，如图所示。该图相当于将管的线性馈送升高到下一个最高水平的过程步骤，以开始在第二绕组层l2的顶部形成第三绕组层l3。然后转盘继续旋转360度，弯曲辊头处于恒定位置，以形成r1的一单匝，这是从第二层l2到第三层l3的过渡绕组。

如图4所示，第二至第四绕组(成对)层组2ls2、2ls3和2ls4具有与构成第一层l1和第二绕组层l2的组2ls1中的绕组层相同的绕组层几何结构。

在本发明的一个实施例中，热处理金属管的叠层的水平绕组线圈在没有心轴的情况下形成，并且形成自具有外径的热处理金属管的连续线性馈送。叠层具有外叠层半径r1和内叠层半径rx，其中变量x是层中线圈匝数，径向节距p等于叠层的层中热处理金属的相邻匝的内部中心之间的距离。水平缠绕的线圈形成为重复堆叠的两层组，标识为层1和层2。从第一层的层1开始，利用层1外匝形成管的外匝的层1，其中层1外匝具有300度旋转的外叠层半径和具有将径向节距转位60度旋转的内层过渡匝。形成多个顺序层1内匝，从多个层1内匝的前一个的内匝半径递减径向节距得到多个层1内匝中的每个连续内匝的层1内匝半径，直到多个层1内匝中的最后一匝的层1内匝半径等于内叠层半径减去径向节距。多个层1内匝中的每一个具有300度旋转的内匝半径和转位60度旋转的层1过渡内匝。管转位达到内叠层半径，并形成管的层1到层2的过渡匝，其具有300度旋转的内叠层半径和转位60度旋转的层1至层2的过渡。管被转位内叠层半径和径向节距的一半之和，并且形成第一个层2内匝半径，该内匝半径等于内叠层半径和300度旋转的径向节距的一半之和，并且将第二个层2过渡匝转位60°旋转到等于第一个层2内匝半径加上径向节距的层2内匝半径。依次形成多个第2层外匝，其中从多个层2外匝中的前一个外匝的外匝半径递增径向节距得到多个层2外匝的每个连续外匝的层2外匝半径，直到多个层2外匝中的最后一个的外匝半径等于外叠层半径减去径向节距的一半。多个层2外匝中的每一个具有300度旋转的外匝半径，并且层2过渡匝转位60度旋转。将层2过渡匝形成在重复的层1和层2的两层组中，其中处热处理金属管在外叠层半径处具有360度旋转。在本发明的其它示例中，本发明的hwc包含特定应用所需的任何多个重复两层组。

在本发明的每个实施例中，计算机处理器(诸如，可编程逻辑控制器)可由本领域技术人员编程，使得铸造臂装置(包括弯曲辊)和接收盒装置(包括转盘)执行上述形成本发明的hwc的方法。

尽管在本发明的实施例中公开了特定数量的重复四层(四层组)或两层(对组)模式，但在本发明的其它实施方案中，可以使用任何其它数量的所公开的重复四层或两层模式。

本发明的hwc和形成hwc的方法优选用于形成hwc产品，其可被指定为巨型hwc，因为本发明中公开的线圈层的四重组或成对组支持形成巨型hwc，其具有：在900至1200mm的范围内的外部水平直径(即，叠层外径r1的两倍)；在600至700毫米的范围内的内径(即，叠层内径rx的两倍)；以及外径在5至16毫米的非限制范围内的金属管。

虽然在本发明的示例中没有使用绕组层支撑结构，但是在本发明的其它实施例中，可以在形成期间或在形成hwc之后提供绕组层支撑结构，以维持四重或成对组层模式。

例如，贯穿本说明书对“一个示例或实施例”、“示例或实施例”、“一个或多个示例或实施例”或“不同示例或实施例”的引用意味着可以包括特定特征。在本发明的实践中。在说明书中，为了简化本公开并帮助理解各种发明方面，各种特征有时在单个示例、实施例、附图或其描述中组合在一起。

已经根据优选实施例和实施方案描述了本发明。除了明确陈述的那些之外，等同物、替代物和修改是可能的并且在本发明的范围内。受益于本说明书的教导的本领域技术人员可以在不脱离本发明的范围的情况下对其进行修改。