JPS5916535B2 - シエルチユ−ブ式熱交換器におけるチユ−ブの管板への固定方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、シェルチューブ式熱交換器におけるチューブ
の管板への固定方法に関する。

詳しくは内周面に多数のフィンを突設したチユフ ーブ
を、拡管機により機械的に拡管してシェルの管板に固定
する固定方法に関する。

従来熱交換器においては、その熱交換を向上させるため
、チューブの内周面に多数のフィンを突設しているので
あるが、以上の如く内面加工を施５ したフィン付チュ
ーブを、機械的に拡管して管板に固定する場合、拡管部
分におけるフィンが、拡管により削られ金属粉となつて
、チューブ内部に入り込み、冷凍装置に用いるとき、前
記金属粉が圧縮機などの軸受部の回転摺動部分やシリン
ダと０ ピストンとの摺動部分に喰込んで、該回転部分
を損傷する問題があつた。

即ち前記チューブを機械的に拡管する場合第８、９図の
ごとく先細り状とした拡管用マンドレルＭと、複数のロ
ーラＲを支持したフレームＦとから０５成る拡管機の拡
管治具を用い、前記フレームＦを、内面加工したフィン
付チューブＣの拡管部内に挿入し、前記マンドレルＭを
回転させながら前進させ、このマンドレルＭの前進回転
により前記ローラＲを自転させながら公転させると共に
、半径方゛ｏ 向外方に移動させて前記チューブＣを拡
管させ管板Ｐに固定するのであるが、この拡管時、自転
しながら公転する前記ローラＲの遊星回転により、前記
チューブＣの内面に突設するフィンＨを圧潰し、金属粉
Ｄを発生させながら拡管することにな１５るのである。

しかして従来以上の問題を解決するために、前記チュー
ブＣの拡管部分を、第１０図のごとく拡管前にリーマ加
工等で、内面を研削し、前記フインＨとともに内面を削
り取つているのであるが、加エエ数が大となつて加工費
が高くなると共にチユーブの肉厚が薄くなり特に銅管を
用いる場合強度上弱くなる問題が生じている。

又チユーブを拡管して管板に固定する場合、応力集中や
腐蝕の問題を避けるために、前記管板の内側面より２〜
３ｍ／ｍ外側に寄つた位置からチユーブの管端までを拡
管しており、拡管機に拡管代調整機構を設けて、この調
整機構により拡管長さを管板の肉厚に応じて調整してい
る、従つて管板り肉厚が変るたびに前記調整機構で拡管
長さを調整する必要があつた。

そこで本発明は以上の如き従来の問題点に鑑み発明した
もので、主たる目的はチユーブの拡管部を予め研削しな
くとも金属粉を発生させることなく拡管でき、加エエ数
の増加によるコスト高の問題及び強度上の問題も解決し
た固定方法を提供する点にあり、また他の目的は、拡管
長さを拡管機において調整しなくとも容易に設定できる
固定方法を提供する点にある。

即ち本発明は、前記チユーブの管板への固定部分に前記
フインの内方先端を結ぶ仮想円柱の径より若干小さい外
径をもつ円筒形ピースを挿入し、このピースの内部に拡
管用マンドレルと該マンドレルに放射状に配置されフレ
ームに支持された複数のローラとからなる前記拡管治具
を挿入し、前記マンドレルを前進回転させ、前記ローラ
を前記ピースの内面を押圧した状態で自転させながら公
転せしめて前記チユーブを前記ピースとともに拡管し、
前記ピースを前記チユーブの拡管端部に固定すると同時
に前記チユーブを管板に固定するごとくしたことを特徴
とするものであり、また前記円筒形ピースの挿入後端部
に、前記ピースの挿入量を制限する制限体を設けたこと
により、前記ピースを利用して前記チユーブの拡管長さ
を容易に設定できるようにしたのである。

以下本発明固定方法の実施例を図面に基づいて説明する
。

第１，２図に示した熱交換器はシエルアンド式蒸発器で
あつて、水入口管１ａと水出口管１ｂとをもつ円筒状シ
エル１の前部に管板２を、後部に後蓋３をそれぞれ熔接
などの固定手段で固定し、内部にＵ字形のチユーブ４を
多数本内装して、該チユーブ４の開口端を、前記管板２
に形成した多数の貫通孔２ａに貫通させ、拡管機により
拡管して固定すると共に、前記チユーブ４の中間部に複
数のバツフル５を取付ける一方、前記管板２に、十字状
に仕切板６を配設した前蓋７を、ビスなどの固定手段で
固定し、この前蓋７に、前記仕切板６で区画した各室に
、径の小さい液管接容管８と径の大きいガス管接続管９
を取付けたものである。

しかして前記チユーブ４は、全長に亘つて螺旋状に突設
する多数のフイン４ａを加工するのであつて、例えば前
記チユーブ４の外径を１２．７ル侃厚さ０．８ｍ／ｍと
した場合、前記フイン４ａは、傾斜角３００で高さ０．
３ｍ／ｍとし、内周全面に６斜間隔で６０条設けるので
ある。しかして本発明は、以上の如く構成する熱交換器
における前記チユーブ４を、拡管機の拡管治具により拡
管して前記管板２に固定するのであつて、次にこの固定
方法の実施例を第４図乃至第７図に基づいて説明する。

本発明固定方法に用いる拡管機は、第８，９図に示した
従来方法と同じ拡管機を用いてもよいし、その他の拡管
機を用いてもよい。

この実施例では、第５図及び第７図のごとく第８，９図
に示した拡管機と同様、拡管用マンドレルＭと、該マン
ドレルＭに放射状に配置されフレームＦに支持された複
数のローラＲとから成る拡管治具をもつ拡管機を用いて
いる。

本発明固定方法は、前記チユーブ４の内面に形成した多
数のフイン４ａにおける内方先端を結ぶ仮想円柱の径よ
り若干小さい外径をもつ円筒形ピース１０を形成し、こ
のピース１０の第４図のごとく拡管前に前記チユーブ４
の管板２への固定部分に挿入し、然る後このピース１０
の内部に、前記拡管治具を挿入して、第５図のごとく前
記チユーブ４を、前記ピース１０とともに拡管し、第６
図のごとく前記ピース１０を前記チユーブ４の拡管端部
に固定すると同時に、前記チユーブ４を前記管板２に固
定するごとくしたのである。

更らに詳記すると、先ず前記ピース１０を前記チユーブ
４の管板２への固定部分に挿入した後、このピース１０
の内部に前記フレームＦを挿入し、前記マンドレルＭを
回転させながら前進させるのであつて、このマンドレル
Ｍの前進回転により、前記フレームＦに支持したローラ
Ｒは、前記ピ一ス１０の内面に沿つて自転しながら公転
し、かつ半径方向外方に移動し、前記ピース１０を拡管
するのであり、この拡管により前記ピース１０の外周面
が前記チユーブ４の内周面と接触して、前記フイン４ａ
を圧潰しながら密着し前記チユーブ４を拡管するのであ
る。

このとき前記ピース１０が、チユーブ４のフイン４ａを
圧潰するのは、前記ピース１０の拡管により行なわれる
ので、従来のごとく金属粉は発生しないが、たとえ前記
圧潰により金属粉が発生しても、この金属粉は、前記ピ
ース１０とチユーブ４との間に圧着されて保持されるの
で、拡管部分以外に飛び出ることはないのである。

そして以上の如く拡管した後は、前記マンドレルＭを逆
回転させながら後進させて手前に引出すのであつて、前
記ピース１０は前記チユーブ４の内周面に、該内周面と
密着した状態で残ることになる。

従つて、このピース１０の残置により前記チユーブ４の
管板２への固定部分は補強されることになる。所で以上
の如くチユーブ４を拡管して管板２に固定する場合、応
力集中や腐蝕を避けるために前記管板２の内側面から２
〜３ｍ／ｍ拡管しないように、拡管長さに調整している
。

従来方法によるとこの調整は、前記拡管機に拡管代調整
機構を設け、この調整機構を操作して行なつているが、
管板２の肉厚が変わればその都度調整する必要がある。
本発明は、前記ピース１０を用いているので、このピー
ス１０の挿入後端部に前記ピース１０の挿入量を制限す
る制限体１１を設けることにより、拡管長さの調整を不
要にできる。

即ち前記したごとくチユーブ４の拡管は、前記ピース１
０に、拡管機のローラＲを接触させて行なうのであるか
ら、前記ピース１０の長さを予め管板２の肉厚に合わせ
て設定することにより、前記拡管長さが定まり、前記ロ
ーラＲの挿入位置を規制する必要はないのである。

従つて前記ピース１０に制限体１１を設けることにより
、拡管長さを調整する操作を不要にでき、その丈作業性
を向上できると共に調整ミスによる問題も解決できるの
である。又以上の固定方法において、前記管板２に形成
する貫通孔２ａの内周面に第４図のごとく２条若しくは
それ以上の環状溝２ｂを設けたり、前記内周面に接着剤
を予め塗布したりすることにより一層強固な固定が得ら
れる。

即ち拡管時前記チユーブ４の肉厚部分が拡管により前記
環状溝２ｂに流れ込み加締め状態に固定でき、従つて前
記チユーブ４の貫通孔２ａの内面への密着とともにより
一層強固に固定できるし、また接着剤による固着機能が
加わることにより一層強固に固定できる。

また前記環状溝２ｂと接着剤との併用もでき、斯くする
ことにより更らに固定強度を高揚できるのである。以上
の如く本発明は内周面に多数のフインを突設したチユー
ブをピースを介して拡管し、該ピースを、前記チユーブ
の拡管部に固定すると同時に前記チユーブを管板に固定
する如く構成したことにより、前記チユーブ内面を拡管
前に研削し、前記チユーブのフインを削り落さなくとも
、拡管時にフインの圧潰による金属粉の発生はないし、
その上たとえ金属粉が発生しても、この金属粉は切目の
ない円筒状の前記ピース外面とチユーブ内面との間に密
封状に保持させられるので、従来の如く前記金属粉が冷
凍回路を循環して圧縮機の摺動部分等機器を損傷する従
来の問題を全くなくし得るものであり、また、研削加工
をしないので加工工数が増大してコスト高になることも
ないのである。

しかも、本発明によれば、前記ピースを拡管して該ピー
スと前記チユーブとを一体化して、共に前記管板に固定
し、拡管後も前記ピースが残置するように成すことによ
り、前記チユーブの拡管）による強度の低下を前記ピー
スの強度により補えるのみならず前記チユーブの拡管端
部の強度アツプを可能ならしめられるのである。その土
前記構成において、制限体を前記ピースに設けることに
より、拡菅長さを設定できるのであるから拡管機； に
拡管代調整機構を設けて、管板の肉厚が変わるたびに調
整する手間も省略できるのである。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明方法を適用する熱交換器の一例を示す１
部切欠正面図、第２図は同じく前蓋を省Ｏ略した側面図
、第３図はチユーブのみの１部省略正面図、第４図乃至
第７図は本発明方法を説明する説明図で、第４図は拡管
前の断面正面図、第５図は拡管時の断面正面図、第６図
は拡管後の断面正面図、第７図は拡管時の拡大断面側面
図であり、第８図乃至第１０図は従来の固定方法を示す
説明図である。 ２・・・・・・管板、４・・・・・・チユーブ、４ａ・
・・・・・フイン、１０・・・・・・円筒形ピース、Ｍ
・・・・・・拡管用マンドレル、Ｆ・・・・・・フレー
ム、Ｒ・・・・・・ローラ。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 内周面に多数のフィンを突設したチューブを拡管用
   マンドレルと該マンドレルに放射状に配置されフレーム
   に支持された複数のローラとからなる拡管治具で拡管し
   て、前記チューブをシェルの管板に固定するシェルチュ
   ーブ式熱交換器におけるチューブの管板への固定方法で
   あつて、前記チューブの管板への固定部分に、前記フィ
   ンの内刃先端を結ぶ仮想円柱の径より若干小さい外径を
   もつ円筒形ピースを挿入し、このピースの内部に前記拡
   管治具を挿入し、前記マンドレルを前進回転させ、前記
   ローラを前記ピースの内面を押圧した状態で自転させな
   がら公転せしめて、前記チューブを前記ピースとともに
   拡管し、前記ピースを、前記チューブの拡管端部に固定
   すると同時に前記チューブを管板に固定するごとくした
   ことを特徴とするシェルチューブ式熱交換器におけるチ
   ューブの管板への固定方法。 ２ チューブの管板への固手部分に挿入する円筒形ピー
   スの挿入後端部に、前記ピースの挿入量を制限する制限
   体を設けたことを特徴とする特許請求の範囲第１項記載
   のシェルチューブ式熱交換器におけるチューブの管板へ
   の固定方法。