JPH0126773B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、管の開口端をフレアード管端に形成
する方法及び工具に係り、特に部分的に組立てら
れた熱交換器の多数のヘアピン管の開口端部に端
部の位置が互いに一致したフレアード管端を形成
するに適したフレアード管端を形成する方法及び
その方法を実施する工具に係る。

板ひれ熱交換器の組立に当つて、それぞれ間隔
をおいた孔を有し管を受入れるための多数のひれ
を配置することは知られている。重い方の管板は
多数のひれから形成されたひれ束の各端におかれ
る。前記管板も管を受入れるため間隔をおいた孔
を有する。次いで、ヘアピンまたはＵ字形管が、
ヘアピンの二つの脚がひれ束を通り、管板を通
り、且開端付近で管板を越えて延びるように差込
まれる。十分なヘアピン管が、間隔をおいた孔を
満すように差込まれる。製作過程の次の段階は、
熱伝達を助長するための金属―金属結合がヘアピ
ン管の外面と管が差込まれる孔を郭定するひれ材
料との間に形成されるようにヘアピン管を機械的
に広げる段階である。この拡大を実行するための
一つの手段は、ヘアピン管を外方に変位させて孔
を郭定するひれ材料と接触させるように管を通し
て管の内径よりも大きい外径を有する“ビユレツ
ト”を機械的に押し込むことである。

管が拡大された後に行われる段階または管の拡
大と同時に行われる段階は、管板を越えて延びる
管延長の端をフレアーさせる段階である。管の開
端は、切頭円錐面を有するフレアリング工具を管
の開端内に押し込むことにより外方に或る角度で
傾けられる。準円形の管である戻りベンドが、次
いで、その一端がヘアピン管の管延長内に位置せ
しめられるように管延長のフレアード部分内に差
込まれる。戻りベンドは、流体回路がヘアピンと
戻りベンドとの間で熱交換器を通じて形成される
ように配置されている。次いで、はんだ付けまた
はろう付けのような取付け過程が、流体に対して
密な回路を形成し実質的に熱交換器を完成するよ
うに戻りベンドをヘアピン管に取付けるために用
いられる。

熱交換器の製作に際して克服されなければなら
ない潜在的問題点の一つは、膨張過程中の熱交換
器の不均等な寸法変化である。ヘアピン管の特定
材料、管の特定供給者、ビユレツトが管を通るの
を助長するために用いられる潤滑剤の量及び他の
因子に関係して、ビユレツトが熱交換器のヘアピ
ン管を通して機械的に押込まれるにつれて、ビユ
レツトは熱交換器全体を機械的に収縮させる作用
をし、別々のヘアピン管はそれぞれ別々の大きさ
だけ短縮される。従つて、管膨張の後に、管板を
越えて延びるヘアピン管の部分は長さが変化し得
る。これらの管延長は長さが変化するので、その
後のフレアリング操作は、過剰材料を有する管延
長の過剰変形を招き得る。

熱交換器は、管板から選定された距離に亙つて
円筒状部分を残す管延長の部分と、その後に戻り
ベンドを受入れるため外方にフレアーされる部分
とを有するものとして設計されている。管延長が
長過ぎれば、フレアード部分は長くなり、またフ
レアード部分での外方への管の変位の大きさが大
きくなる。もし管延長が長過ぎれば、管が金属の
弾性限界を越えて外方に連続的にフレアーされる
につれて、管延長全体が裂ける。この裂けによつ
て、何らかの修理措置が行われるまで、流体に対
する熱交換器の密封性が損われる。再修理措置は
管全体の交換または裂けを補修するはんだ付け過
程として行われる。何れにせよ、管の交換または
補修には費用がかかり、このような問題を回避す
ることが望まれる。

本発明は、このような問題点を解決するもので
ある。管延長の第一の円筒状部分は無変更に留ま
り、また所定の長さまたは直径の第二のフレアー
ド部分が設けられている。予め配置された管延長
の長さは、管延長が管板から最小距離だけ突出す
るように、管材料を管板に向けてロールバツクす
ることにより適合せしめられる。このロールバツ
クの際に管延長が裂けるのを防止するため、一連
の突起が交互に設けられており、またロールバツ
クされる部分は管延長の破局的な故障を避けるた
め複数の間隔をおいたスリツトを有する。加え
て、フレアリング工具は管を広げるためのビユレ
ツトと共にエクスパンダビユレツト棒上に取付け
られる。全組立体は、ビユレツトが完全にヘアピ
ン管を通過した時にフレアリング工具が管延長を
フレアーさせるように配置されており、その後に
全工具が熱交換器から取り外される。管延長の余
剰部分をロールバツクさせ且切込みをつけるため
の部分を含む本発明による工具は、この機能を実
行するためビユレツト棒に直接取付けられること
ができる。

本発明の一つの目的は、共通の管板から等距離
に延びる管延長を有する熱交換器を製作する方法
を提供することである。

本発明の他の目的は、管延長の余剰長さをロー
ルバツクさせ且切込みをつけるための工具を提供
することである。

本発明の別の目的は、既存の製作装置と共に用
いるのに適した熱交換器の新規な製作方法を提供
することである。

本発明の更に他の目的は、部分的に組立てられ
る熱交換器であつて共通の管板を越えて等間隔に
突出する管延長を有するものを提供することであ
る。

本発明の更に別の目的は、熱交換器組立体を製
作するための安全で経済的で信類性に富む製作方
法及び工具を提供すことである。

他の目的は以下の説明及び特許請求の範囲から
明らかになろう。

上記及び他の目的を達成するため、本発明によ
る方法では、ひれ束から延びるヘアピン管の端部
が、戻りベンドを受入れるため管板から等距離に
延びるフレアード管端を形成するように変形され
る。この方法は、フレアード部分が管板から選択
された距離だけ間隔をおかれ、且管板から離れる
方向に管に沿つて外方に傾けられるように管の端
部を外方にフレアーさせる過程を含んでいる。更
に、この方法は、管が管板から予め定められた最
大距離だけ延びるように管延長の端をフレアード
部分から管板に向けて管板から離れるフレアード
部分からロールバツクさせる過程を含んでいる。
更に、この方法は、管延長が裂けるのを防ぐよう
に、ローリングの過程により変形される管の部分
に切込みをつける過程を含んでいる。

また、本発明によれば、部分的に形成された熱
交換器は、整列配置される複数のひれから形成さ
れたひれ束を含んでおり、前記ひれは間隔をおい
た孔を有し、また管板が管束の端におかれ、前記
管板はひれ束の孔と整合するように間隔をおいた
孔を有する。ひれ束及び管板を通つて延びる二つ
の管を有する少くとも一つのＵ字形ヘアピン管が
設けられている。ヘアピン管の端は管板を越えて
突出する管延長を形成し、前記管延長は、選択さ
れた長さの円筒状部分と、円筒状部分に接続され
ており且円筒状部分から離れて外方に傾けられる
フレアード部分とを含んでおり、また管延長の少
くとも幾つかは、管板に向けてフレアード部分の
端から延びるロールバツク部分を含んでおり、そ
れによつて、管延長が管板から等距離に延びるの
を許すようにロールバツク部分の長さが調節さ
れ、またヘアピン管が熱交換器の組立中の長さの
変化に適合せしめられる。

管板を越えて延びる管の均等に延びるフレアー
ド管端を形成するための本発明による工具は、工
具が管の中へ差込まれるにつれて管を外方にフレ
アーさせるべく傾斜して延びる切頭円錐を有する
フレアリング部分と、管板に向けてフレアーされ
た管の部分を曲げるためフレアリング部分から半
径方向に外側に配置されたローリング部分とを含
んでおり、前記ローリング部分は、フレアリング
部分の切頭円錐に向けて軸線方向に延びており且
フレアリング部分の切頭円錐に向けてローリング
部分の軸線から離れるように傾けられている少く
とも一つの突起を含んでいる。更に、この工具
は、ローリング部分の外周に間隔をおいて配置さ
れた一連の突起を含んでおり、各突起は、管の一
部分が管板に向けてロールバツクされるにつれて
管に切込みをつけるため半径方向に内方に面する
切込み縁を有する。

以下、図面により本発明の実施例を説明する。

ここに説明する実施例では、工具は、ひれ束の
管板を越えて突出する管延長と係合するべくエク
スパンダの棒部分に取付けられるべく設計されて
いる。この工具が種々の仕方で管が端の中へ差込
まれることは理解されよう。また、本発明による
方法がここに開示する実施例とは異る装置でも実
施されることは理解されよう。

第１図を参照すると、多数のひれ２６を有する
熱交換器１０が示されている。熱交換器は底管板
１４及び頂管板１２を有する。ヘアピン管２０は
戻り部分２２及び脚部分２４を有し、脚部分は全
ひれ束を通じて管板１４から管板１２へ延び且管
板１２を越えて延びている。管板１２は延長部分
２８を郭定している。これらのヘアピン管はひれ
及び管板の孔を通して図示の位置へ物理的に差込
まれる。基準距離Ｄが管板１２を越えて延びる延
長部分の距離として示されている。

エクスパンダ３０が追加して第１図中に示され
ている。エクスパンダ３０は、複数個のビユレツ
ト棒３６に接続されたイコライサバー３４を変位
させるための流体圧動力源３２を含んでいる。管
のすべてが同時に広げられるように、一つのビユ
レツト棒３６がヘアピン管の各脚部分２４に対応
している。ビユレツト３８はビユレツト棒の端に
取付けられており、またヘアピンを形成する管の
内径よりも大きい外径を有している。またビユレ
ツト棒には、ビユレツトがヘアピンの内部の全長
を移動し終つた時にフレアリング工具が適当な端
部処理を行うべく管延長と係合するように適当な
距離に取付けられている。

組立に当つては、ひれ、管板及びヘアピンを含
むひれ束が取付具の中に配置され、次いでエクス
パンダのビユレツトが、ヘアピン管脚部分の外面
とひれ及び管板により郭定される孔の外面との間
の金属―金属結合を助長するべくヘアピン管の端
に機械的に押し込まれる。この金属結合により、
管を通つて流れる流体と、ひれと熱交換して流れ
る空気との間の熱伝達が助長される。フレアリン
グ後部は、もしヘアピン延長部分がすべて正しい
位置にあれば、すべてのヘアピン延長部分の端と
同時に係合するように配置されている。しかし、
管を通してビユレツトを押し込むのに必要とされ
る機械的力によりヘアピンは収縮するので、フレ
アリング後部が延長部分と係合する際、管板とヘ
アピン延長部分の端との間には不均等な距離が存
在している。

次に第２図乃至第５図を参照すると、フレアリ
ング後部４０は差込み面４４及びフレア面４２を
有する。これらの図面には管板１２を示されてお
り、それを越えてヘアピン延長部分２８が延びて
いる。第２図に示されているように、予め定めら
れた長さの直線円筒部分５２とフレアード部分５
４とが存在する。これは、熱交換器を通じて回路
を形成するべく戻りベンドをヘアピン管に差込ん
で取付けるのに適した構造として示されている。
円筒状のフレアリング工具４０は、図示されてい
るように、管延長の内径と嵌合する差込み面４４
と、フレアード部分５４を形成するべく管延長を
外方に押すフレア面４２とを含んでいる。第３図
及び第４図には一層詳細に、工具が取付けられる
ビユレツト棒３６に適合させるべく工具を通つて
延びる棒孔４６が示されている。第５図には、第
２図のようにフレアリング工具４０が差込まれた
時に、管延長の直線部分５２に裂け５６が生ずる
ことが示されている。この裂けは流体に対して密
でなければならない回路の一部分に位置するの
で、このような裂けは修復されなければならな
い。

次に第６図乃至第１０図を参照すると、ヘアピ
ン管の均等な突出延長部分を実現するめの改良さ
れた工具が示されている。第６図には管板１２が
示されており、それを通つてヘアピン２８の延長
部分は延びている。予め定められた長さの直線部
分５２と同じく予め定められた長さのフレアード
部分５４とが設けられていることが示されてい
る。ロールバツク部分５８がフレアード部分５４
に接続され且そこから延びている。このロールバ
ツク部分はフレアード部分を越える延長部分の過
剰長さである。ロールバツク部分は、管板から突
出する延長部分の長さが一定に保たれるように延
長部分の過剰長さを管板に向けて折返すことによ
り形成されている。フレアリング工具６０は、フ
レアード部分５４を形成するため管延長の内面と
嵌合する差込み面７６とロールバツク部分のロー
ルバツクを開始させるためのフレアー面７５とを
有する内側フレアリング部分６２を含んでいる。
更に工具６０は外側切込み部分６４を含んでお
り、これはほぼ筒形の形状であり、また管板に向
けての過剰材料のロールバツクの開始を助長する
ためフレアー面７５と共働作用するロール面６６
と、管板に向けて管延長の過剰長さをロールバツ
クさせる作用をする切込み歯６５とを有する。切
込み歯は、第７図及び第８図に示されているよう
に、切込み部分６４の外側に沿つて延びる突起で
ある。これらの歯は楔状であり、管板に向けて工
具から外方に傾斜するように半径方向外方に曲げ
られている。これらの楔状突起６５は切込み部分
６４の外周に間隔をおいて配置されており、また
点状の内側位置を有する。楔状突起の間に、図示
されているようにロール面６６が位置している。
工具は、第９図に示されているように内側部分が
棒孔４６を有しまた差込み面７６及びフレアー面
７５を有するように設計されており、また切込み
部分６４の内側に嵌合するべく設計されている。
切込み部分６４は内孔６７を有し、その中に内側
部分が延びている。

第１０図を参照すると、この工具により形成さ
れ過剰長さを有する管延長が示されている。図示
されているように、広げられない直線円筒状部分
５２とフレアード部分５４とが管板から延びてい
る。ロールバツク５８がフレアード部分５４に接
続されている。ロールバツク部分５８のセグメン
トの間に、管板に向けてのロールバツクの際に材
料に切込みをつける歯６５により生じた切込み５
９が示されている。この組合せにより、管延長は
特定の長さに保たれており、切込みは材料の弾性
限界を越える過剰変形（第５図のように管延長の
全体に亙つて裂けを生ずるであろう変形）を吸収
するのに用いられている。即ち、この組合せによ
り、管延長に於ける有害な裂けの生起は回避され
ている。

本発明をその一つの実施例について説明してき
たが、本発明の範囲内で種々の変更が可能である
ことは当業者により理解されよう。

【図面の簡単な説明】

第１図は熱交換器の管を広げるためのエクスパ
ンダを受入れるように配置された状態で、部分的
に組立てられた熱交換器を示す概要図である。第
２図は管延長を広げる公知のフレアリング工具の
部分断面図である。第３図は第２図のフレアリン
グ工具の端面図である。第４図は第２図のフレア
リング工具の斜視図である。第５図は過大なフレ
アリングのために裂けを生じた管延長の斜視図で
ある。第６図は管延長と組合せて改良された工具
を示す部分断面図である。第７図は第６図の工具
の端面図である。第８図は第６図の工具の外側部
分の斜視図である。第９図は第６図の工具の内側
部分の斜視図である。第１０図は第７図乃至第９
図の工具による変形後の管延長を示す図である。 １０……熱交換器、１２，１４……管板、２０
……ヘアピン管、２２，２４……脚部分、２６…
…ひれ、２８……延長部分、３０……エクスパン
ダ、３２……流体圧動力源、３４……イコライザ
バー、３６……ビユレツト棒、３８……ビユレツ
ト、４０……フレアリング工具、４２……フレア
ー面、４４……差込み面、４６……棒孔、５２…
…直線部分、５４……フレアード部分、５６……
裂け、５８……ロールバツク部分、６０……フレ
アリング工具、６２……フレアリング部分、６４
……外側切込み部分、６５……切込み歯、６６…
…ロール面、６７……内孔、７５……フレアー
面、７６……差込み面。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 工具のテーパを付されたフレアリング部分を
   管の開口端内へ挿入し、管の開口端部を半径方向
   に押し拡げてフレアード部分に形成し、更に前記
   フレアード部分の先端部を半径方向外方へ折曲げ
   て該フレアード部分の元部上へ被さるように折返
   すことにより管にフレアード管端を形成する方法
   にして、前記フレアード部分の前記先端部が曲げ
   られつつあるとき該先端部に複数個の軸線方向の
   切込みを形成することを特徴とする方法。 ２ 管にフレアード管端を形成する工具にして、
   緩やかなテーパを付された形状を有し先端部より
   管の開口端内へ軸線方向に挿入されるよう構成さ
   れた差込み面７６と、前記差込み面に続いて急な
   テーパを付された形状を有し該工具が管の開口端
   内へ更に挿入されるとき管の開口端部を半径方向
   外方へ押し拡げるフレアー面７５と、前記フレア
   ー面の周りに互いに周方向に隔置され前記軸線方
   向に対し前記フレアー面と逆の方向に傾斜した刃
   先を有する複数個の切込み歯６５とを有すること
   を特徴とする工具。