JPH0135899B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は管及び棒または線のごとき同様の長い
製品の焼なましに関する。さらに詳しくは、その
長さの少くとも選ばれた部分を焼なましされた状
態で有することが望ましい長い製品の焼なましに
関する。このような製品の１つは熱交換器に用い
られるひれ付管のまつすぐな長さの部分である。
このような管は、従来、焼なましした大きな巻き
線のまつすぐにされた部分から切断された短い長
さで加工された。この短い長さの部分はその中に
長いマンドレルを挿入し、次にひれ圧延装置の中
に入れる。この装置は、ひれ付でない間の部分及
び末端を与えられることができるようにひれ付部
材を管と接触したり離したりして選沢的に動くこ
とができる。ひれ付でない部分が焼なまし状態に
ある時は、管は、内部膨張技術によつて熱交換器
の管シートヘツダー及びバツフル部分により容易
に組立てることができる。

このような管を焼なますのに前に用いられた技
術はバツチ式及び連続式の両方の技術を包含し
た。バツチ式技術では、巻き線全体または個々の
長さの管を長時間炉の中に入れねばならなかつ
た。この方法は非常に時間を費し、非常に高額資
本の設備を要し、また大量のエネルギーを使用す
る。連続焼なまし技術も開発され、その１例は米
国特許第3518405号に見ることができる。この装
置においては、管は間隔を空けた１対の電極ホイ
ールの各々の周りで部分的に曲げられる。この１
対の電極ホイールは、ホイールとホイールの間の
管の部分を加熱させる。電極ホイールは典型的に
はグラフアイトから作られ、比較的速やかに摩滅
し、保修、電極取り換え及び休業時間で実質的出
費がかかる。今１つの例は米国特許第4309887号
に見ることができ、管全体が誘導ヒーターによつ
て連続的に焼なましされる。米国特許第3708354
号もまた連続焼なましを開示している。

本発明の目的は、大きな巻き線から多数の長さ
の短い管を製造する高速度連続ひれ付操作の一体
部分として操作できる焼なまし装置を提供するこ
とである。今１つの目的は比較的コンパクトかつ
シンプルで、ほとんど保修なしで長期間操作で
き、極めてエネルギー効率の良いこのような装置
を提供することである。

これら及びその他の目的及び利点は、連続的に
動く管の長さに沿つて間隔を置いた部分の選択的
または“スポツト”焼なましが、下流のひれ付操
作を適応させるに少くとも充分な速さで行われる
本発明の装置及び方法によつて達成される。しか
しながら、この装置はまた下流の操作とは無関係
に普通の管、針金、または棒をスポツト焼なまし
することもできる。この装置は管または他の加工
物の方向に動くことのできる往復キヤリジの上に
設置された焼なまし室を含んでいる。焼なまし室
は管を係合する１対の間隔を置いた自動的に作動
させる管係合クランプを含む。クランプが動く管
を係合する限られた時間中に、クランプによつて
焼なまし室及びキヤリジは管と共に下流に動かさ
れる。このようにして、キヤリジが動いている時
間中スポツト焼なましが行われる。クランプの解
除する時、エアシリンダーまたは他の手段によつ
てキヤリジは上流のその出発位置に急速に戻る。
キヤリジが上流に戻つた時管の焼なましされたば
かりの部分が急速に冷却できるように、好ましく
は、キヤリジ上で焼なまし室の直ぐ下流に急冷室
が設置される。急冷は後焼なまし酸化及び／また
は変色を防止できるが、窒素のごとき不活性気の
焼なまし室への注入は焼なまし中酸化及び／また
は変色を防止する。スポツト焼なましした管を使
用する場合、多くの場合はこのような欠点は管の
性能に影響はない。しかしながら、輝き光沢のあ
る管は光沢のない変色したものより購入者にとつ
て美的に好ましいので、不活性気及び急冷を使用
することは通常有利である。焼なましした管に望
ましい引張り強さ及び硬度を与えるためには、焼
なまし時間及び管の温度を、好ましくは、ミニー
コンピユーターからの信号に応じて電気リレーに
よつて選択的に制御する。コンピユーターは管の
動きによつて回転するホイールエンコダーによつ
て作動されるカウンターからその信号を受ける。
上記の要素は、下流のひれ付操作においてひれ付
でないままに残された管の部分のみが焼なましさ
れることを保証する。焼なましがクランプによる
抵抗加熱技術によつて達成される好ましい具体例
においては、これらの要素は、電流が適用される
前後の僅かの間にクランプを作動して管を接触す
ることによつてアーク放電を避ける。２つの開示
された変形においては、好ましい具体例の抵抗焼
なまし技術の代りに誘導焼なまし技術または放射
ガス技術を用いることによつて達成される。

第１図及び第２図において、焼なまし装置１０
はベース１２を含む。このベース１２は上部固定
支持板１４及び下部固定支持板１６を含む。一対
の第１支持ブロツク２０は第１ガイドレール部材
２２を支持し、一対の第２支持ブロツク２０は第
２ガイドレール部材２２′を支持している。支持
ブロツク２０はフアスナーのごとき適当な手段に
よつて上部支持板１４に取り付けられている。ガ
イドレール部材２２，２２′には多数のガイドブ
ロツク２４が間隔をおいて滑動可能に具えられて
いる。また、これらのガイドブロツクは往復運動
可能な支持板またはキヤリジ部材２８の下側に取
り付けられている。矢印の方向に駆動される管３
０の長さに関し装置の上流端に、上板３３で閉じ
られた焼なまし室３２が設置されている。焼なま
し室３２の直ぐ下流に、カバー部材３５によつて
閉じられた急冷室３４がある。

焼なまし室３２と急冷室３４を含むキヤリジ組
立２８はガイドブロツク２４とガイドレール２
２，２２′によつて与えられた拘束内で軸方向に
往復運動するように適合されている。第１図に示
す位置から下流方向への動きは、キヤリジ２８を
動いている管３０にクランプすることによつて与
えられる。上流方向への動きは、その上流端にお
いて支持ブロツク３９によつてキヤリジ２８に固
定されたピストンシヤフト３８及びその下流端に
おいてエアシリンダー４０内で可動のピストン
（図に示されていない）によつて与えられる。ピ
ストンシヤフト３８とキヤリジ２８の戻し運動は
シリンダー４０にホース４１を通つて空気を入
れ、ホース４２を通つて出すことによつて達せら
れる。下流方向において、ホース４１，４２の
各々は好ましくは、キヤリジの下流方向の動きに
抵抗しないように排気様式にあるように弁をつけ
る。キヤリジはエアシリンダー４０によつて非常
に速くその上流端に戻ることができるので、好ま
しくは、クツシヨンとして、水圧スプリング部材
４４を具える。

上記の駆動される管３０は下流方向にキヤリジ
２８を進めるための力を与える。これは１対の固
定クランプ部材５２，５２′及び１対の可動クラ
ンプ部材５４，５４′によつて達せられる。これ
らの可動クランプ部材５４，５４′は、エアシリ
ンダー６０のピストンシヤフト５８が作動される
時管３０を固定クランプ部材５２，５２′に対し
てクランプするように可動クランプ部材５６に取
り付けられている。抵抗焼なましが用いられる時
は、固定クランプ部材５２，５２′はその間にク
ランプされた管３０のセグメントの抵抗加熱を起
させるように、各々異つた電位にある導電性のジ
ヨーを有している、また、このクランプ部材５
２，５２′は、焼なまし室３２のハウジング部分
からクランプ部材５２，５２′を電気的に絶縁す
るブラケツト６１の上に置かれている。さらに絶
縁板６２は可動クランプ部材５４，５４′を、互
に、及びそれらが取り付けられている可動板５６
から電気的に絶縁されている。電流は、その反対
端においてトランス６８に接続されている水冷さ
れたケーブル６６によつてクランプ部材５２，５
２′に流される。ケーブル６６は可成り太く、極
端に、たわみ性ではなく好ましくは、導電路組立
７２によつてキヤリジ２８と共に動くために支持
されている。導電路組立７２はその上流上端にお
いてキヤリジ２８に、その下端において下部支持
板１６に固く取り付けられている。導電路７２の
結合は互に回転し、かくしてケーブル６６の動き
が非常に良く制御されるようになつている。導電
路組立７２は、クランプシリンダー６０に空気を
供給するホース７４，７５を包含する多くのケー
ブル様部材を支持する能力を有する。

好ましくは、窒素タンク７６のごときソースか
ら室３２，３４の各々に不活性気体が供給され
る。このガスは適当なバルブを経て、焼なまし室
導入管８０及び急冷室導入管８２に向けられる。
この不活性ガスは、管３０が通る末端における開
口部３２′，３４′を通つてこれらの室を出て行
く。急冷室３４は水の入口ノズル８６を含み、こ
の入口ノズル８６は好ましくはこの管の周辺の全
ての部分に水を向けるように設計されている。こ
の急冷水は室から出口ドレイン口８８を通つて除
かれる。

管３０はフアンネル形の出口ガイド９２によつ
て焼なまし装置からの動きを案内される。管の下
流操作は本発明のいかなる部分も形成するもので
はなく、スポツト焼なましした管を連続的にひれ
付するための適当な構造、あるいは、管を短い長
さに切断し、あるいはこれをもとに戻する構造か
らなる。管３０は開口部３２′を通つて焼なまし
室３２に入ると駆動される。好ましくは、大きな
巻き線（図に示されていない）で供給され、その
少くともいくつかは動力を供給される一連ののば
しローラー９４を通る。のばされた管はホイール
エンコダー９６を通る。そのホイールは管の動き
によつて回転して、カウンター９８において管の
変位を表わすカウンターパルスを発生する。制御
盤１００は装置１０を手動で操作するため適当な
制御装置を含む。しかしながら、好ましくは、管
の変位を表わすカウンター９８によつて発生した
カウンターパルスはコンピユーター装置（図に示
されていない）に供給され、クランプシリンダー
６０、リターンシリンダー４０、及び動力のクラ
ンプへの適用を操作するようにプログラムされ
る。抵抗焼なましを使用する場合のアーク放電を
防ぐため、シリンダー６０が作動されて可動クラ
ンプ５４，５４′が管に対して押しつけられた後
まで、固定クランプ部材５２，５２′には動力は
向けられない。同様に、固定クランプへの動力は
クランプシリンダー６０が解放される前にカツト
される。

本発明の焼なまし装置は、誘導焼なまし及び放
射ガス焼なましのごとき抵抗以外の異つた技術の
焼なましを使用することができ、動力入力、キヤ
リジ及び管の動き時間及び焼なまし温度が種々の
焼なまし要件に対して変えることができるように
設計することができる。抵抗焼なましの場合、動
力は調整可能なタツプを有する適当なトランス６
８を選ぶことによつて変えることができる。銅管
の適当な焼なまし温度は、1200〓で、この温度で
クランプ間に15グレインサイズ及び57〜60のロツ
クウエル15T硬度を有する焼なまし部分が生ず
る。特定の管速度における抵抗焼なましの場合
は、明らかに、適用される動力は所望の管温度を
生ずるに充分なものでなければならず、管密度、
クランプ５２，５２′間の距離及び加熱時間によ
つて変る。この時間は管の速度及びキヤリジ２８
の最大の動き能力によつて限定されるので、特定
の管に対して装置をセツトする時、キヤリジの動
きにおいて所要の温度を得ることのできる動力タ
ツプが見出されるまで実験し、次に正確な温度が
得られるまで動力適用の時間に変化を与えること
は比較的に簡単である。ノズルを通つて入る急冷
水は、好ましくは、可変流速で連続的に流れる。
同様に、管８０，８２を通る窒素もまた可変流速
で連続的である。

以上の記載は、抵抗焼なましが、電流をクラン
プ部材５２，５２′に通しクランプされている管
状の加工物３０を通すことによつて達成される好
ましい具体例に関する。しかしながら、その他の
焼なまし技術も、第１及び第２図に示された装置
を実質的に変えることなしに抵抗技術の代りに用
いることができることが注意されるべきである。

第３図は誘導焼なまし室１３２の概要を示す。
この室の成分は１対の固定クランプ１５２，１５
２′、１対の動力作動される可動クランプ１５４，
１５４′及び水冷誘導焼なましコイル１８８を含
む。これらのクランプは動いている管１３０を係
合し焼なまし室及びキヤリジを管と共に下流に動
かし、その間、クランプ間の管の部分を取り囲ん
でいる水冷された焼なましコイル１８８によつて
焼なましが行われる。クランプは誘導の場を適用
する前に管に係合され、電流は、安全及び管の品
質を確保するためにクランプ解除の前に止められ
る。焼なまし室及びキヤリジの制御機構のすべて
の他の構造は抵抗スポツト焼なまし装置に対する
記載と同じである。焼なましコイルは、ケーブル
１６６に結合されている螺旋巻成形の電流棒部分
１８８′及び給水及び放出管１９０，１９０′に連
結されている管状の水循環部分１８８″から成る
ごとく示されている。

第４図及び第５図は天然ガスの燃焼を用いて管
２３０のスポツト焼なましを達成する放射焼なま
し室２３２を示す。この室の成分は１対の固定ク
ランプ２５２，２５２′、１対の動力作動の可動
クランプ２５４，２５４′及びこれらのクランプ
の間に縦方向に置かれた水冷管状のバーナーのハ
ウジング２９１を含む。このハウジングはその反
射内面２９３の周りに設けられた縦列の点火プラ
グ点火されるガスバーナー２９２を有する。上記
の焼なまし技術におけるごとく、クランプは動く
管２３０を係合し、焼なまし室及びキヤリジを管
とともに下流に動かし、その間放射バーナーハウ
ジングにおいて焼なましが行われる。一般に、焼
なまし室及びキヤリジの制御機構のすべての他の
構造は抵抗スポツト焼なまし装置に対する記載と
同じである。このガスバーナー２９２はオハイオ
州クリーブランドのノースアメリカンマヌフアク
チユアリングカンパニーによつて販売されている
もののごとき適当なプレミツクスバーナーであ
る。これらは、好ましくは、ハウジング２９１の
外壁及び反射内壁２９３を通るようにガス受けマ
ニホルド２９４に設けられる。ハウジング２９１
の壁内の過剰の熱はパイプ２９５によつて入り、
パイプ２９６によつて出て行く循環する水によつ
て取り去られる。所望ならば、煙霧を排気するた
め、ハウジング２９１の内部に排気ホースをつけ
ることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は抵抗加熱技術を用いる改良された焼な
まし装置の好ましい１具体例の説明図である；第
２図は第１図の装置の側面図である；第３図は誘
導加熱技術を用いる焼なまし室の説明図である。
第４図は放射ガス加熱技術を用いる熱なまし室の
説明図である。第５図は第４図の線５−５の断面
図である。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ ベース；ベース上を往復運動するキヤリジ；
   キヤリジ上に設置された長い焼なまし室；焼なま
   し室の上流端に具えられた１対のクランプ、該ク
   ランプは焼なましされるべき管の部分の軸の長さ
   と少くとも同じ距離だけ互に離れている；該クラ
   ンプを周期的に作動して該焼なまし室を通る管の
   少くとも１つの個々の部分を係合し該キヤリジと
   焼なまし室が該管の動きによつて動かされるよう
   にする手段；該クランプによつて係合されながら
   該管の少くとも１つの個々の部分を加熱し焼なま
   しするための手段；該クランプを解除する手段；
   及び該キヤリジを上流端に戻す手段から成る動か
   しながら金属管の長さの１部分を選択的にスポツ
   ト焼なましするための装置。 ２ 該焼なまし室は不活性気を入れるための入口
   開口手段を有する第１項の装置。 ３ 該焼なまし室の直ぐ下流に急冷室を置き、該
   急冷室はクランプ解除後管の加熱した部分を急速
   に冷却するための流体急冷手段を含む第１項の装
   置。 ４ 該急冷室もまた不活性気を入れるための入口
   開口部を有する第３項の装置。 ５ 該流体急冷手段は管の加熱された部分に水を
   スプレーするためのスプレーノズルを有する第３
   項の装置。 ６ 該クランプは１対の軸方向に間隔をおいて固
   定された部分及び該固定された部分に対して管を
   押しつけるように管の軸に直角に動くために置か
   れた１対の可動部分から成る第１項の装置。 ７ 該可動クランプ部分はエアシリンダーによつ
   て動かされる第６項の装置。 ８ 該キヤリジを戻す該手段はエアシリンダーか
   ら成る第１項の装置。 ９ 該焼なまし室を通つて該管を動かすための上
   流に置かれた駆動手段を含み、該焼なまし室は該
   管を入れるためその軸方向の反対端に孔を有する
   第１項の装置。 １０ 該焼なまし室はカバーされ、不活性気を入
   れるためその両端の中間に入口開口部を有し、該
   不活性気はその両端において該孔を通つて該室か
   ら流出する第９項の装置。 １１ 該クランプの該固定された部分は管の少く
   とも１つの個々の部分を加熱するために該固定さ
   れた部分に電流を通すに適合した１対のたわみ性
   のケーブルに電気的に接続され、該可動部分は互
   に電気的に絶縁されている第６項の装置。 １２ 該加熱及び焼なまし手段は管の該個々の部
   分を抵抗加熱するための該１対のクランプに取り
   付けられた１対のたわみ性のケーブルから成る第
   １項の装置。 １３ 該加熱及び焼なまし手段は管の該個々の部
   分を誘導加熱するための該１対のクランプ間の該
   焼なまし室に設けられた誘導加熱コイルから成
   り、該コイルは管の軸と一致した軸を有する第１
   項の装置。 １４ 該誘導加熱コイルは水冷される第１３項の
   装置。 １５ 該コイルは中空の管部分に結合された関係
   で固体の棒部分を含み、該棒部分はケーブル手段
   に接続され、該中空の管部分は水循環ホースに接
   続されている第１４項の装置。 １６ 該加熱及び焼なまし手段は管の該個々の部
   分を加熱するための該焼なまし室に設けられた放
   射加熱器室から成る第１項の装置。 １７ 該放射加熱器室は該管に放射状に向けられ
   た多数のガスバーナと反射内壁表面を含む第１６
   項の装置。 １８ 冷却ジヤケツトが該内壁表面を取り囲んで
   いる第１７項の装置。 １９ 管の軸の方向にベースに関して往復運動す
   るキヤリジの上にその末端において管を受ける孔
   を有する焼なまし室を、管の長さの部分が室内に
   あるように設け；該キヤリジと焼なまし室が下流
   方向に該管の動きとともに動くようにその上流端
   において焼なまし室に関して管の該部分をクラン
   プし；クランプしたまま管の該部分を焼なまし温
   度に加熱し；該管のクランプを外し；該キヤリジ
   及び焼なまし室をベースに関してそのもとの上流
   の位置に戻す段階から成る、軸の１方向における
   動きのため案内された動く管などの長さの部分を
   選択的に焼なましする方法。 ２０ クランプを外された後の管の加熱された部
   分を該焼なまし室の直ぐ下流に置かれた液スプレ
   ー急冷室を通すことによつて冷却する追加段階を
   含む第１９項の方法。 ２１ 該冷却段階は、該キヤリジ及び焼なまし室
   をそのもとの上流の位置に戻しながら行われる第
   ２０項の方法。 ２２ 該焼なまし室及び急冷室には不活性気が供
   給される第２０項の方法。