(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
内部に圧延心棒（８）によって支持されている平滑パイプ（１´）の外表面に、そのパイプ壁の半径方向に押し込むことができる径の異なる複数の並置した圧延ディスク（７、７‥）からなり、パイプに当接する少なくとも１つの圧延工具（５）によって圧延操作を行ない、平滑パイプ（１´）の外表面にラセン状リブ（２）を圧延し、生じたリブ付パイプ（１）を圧延力によって支持し、およびまたは、生じるリブ（２）に対応して前方へ送り、平滑パイプ（１´）から高さが漸増するリブ（２）を形成する方法において、前記圧延ディスク（７、７‥）は中心に直交するシャフト（６）を有し、そのシャフト（６）を平滑パイプ（１´）の軸芯に対し、斜交する方向性をもって所望の巻数ｎに対応する所定の傾斜角度αに配置し、その傾斜角度αによって、平滑パイプ（１´）の外表面に一時に当接する圧延ディスクの数を最小径のものから順次調整、変更することを特徴とする多重巻リブ付パイプの製造法。
【請求項２】
前記した圧延工具（５）の設置数を複数とし、３６０°／設置数Ｎだけずらして配置してあることを特徴とする請求項１に記載の多重巻リブ付パイプの製造法。
【請求項３】
請求項１の方法であって、各圧延工具（５）が、それぞれ、２つのリブ巻を形成することを特徴とする多重巻リブ付パイプの製造法。
【請求項４】
請求項１の製造法であって、各圧延工具（５）が、それぞれ、３つのリブ巻を形成することを特徴とする多重巻リブ付パイプの製造法。
【請求項５】
請求項１の製造法であって、各圧延工具（５）が、それぞれ、４つのリブ巻を形成することを特徴とする多重巻リブ付パイプの製造法。
【請求項６】
少なくとも１つの切欠きディスク（１０）によってリブ先端（２´）にノッチを構成することを特徴とする請求項１、請求項２、請求項３または請求項４に記載の多重巻リブ付パイプの製造法。
【請求項７】
請求項６の方法であって、リブ先端（２´）をリブ（２）の方向へ分割、または、軸線方向力によって湾曲、または、軸線方向力によって変形することを特徴とする多重巻リブ付パイプの製造法。
【請求項８】
リブ（２）の成形後、内方へ向く軸線方向力によってリブ（２）の間に連続的にまたは部分的に溝（３）を形成し、リブとそのリブのフランク（リブ壁面）間隔の繰り返し構造形成のためパイプの壁材料がパイプ内側へシフトするよう、上記範囲では内側心棒による支持を行なわないことを特徴とする請求項１、請求項２、請求項３、請求項４、請求項５、請求項６または請求項７に記載の多重巻リブ付パイプの製造法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は、外面にラセン状に循環する多重巻で一体のリブを有する、特に、熱交換器などのための金属製の多重巻リブ付パイプに関する（例えば、ドイツ公告第２１１０４８５号参照）。
【０００２】
【従来の技術】
ラセン状に循環する１巻または多重巻のリブを有するリブ付パイプは、工具シャフトに設けた圧延ディスクを有する圧延工具によってパイプ壁から圧延される（米国特許第１８６５５７５／３３２７５１２および図１参照）。
【０００３】
ロッドまたは肉厚パイプにネジを圧延する場合、概ね、２つの圧延工具を対向して配置した装置を使用するが、リブ付パイプを圧延する場合は、３つまたは４つの圧延工具をパイプ周面に分布して設けた装置を使用する（図２（ａ）（ｂ）参照）。
【０００４】
リブ付パイプの伝達可能な熱量は、特に、リブ形成によって達成される表面積の増大に依存する。従って、近年、リブ付パイプのリブピッチは、ますます減少されている。かくして、リブ形成によって達成される表面積増大度を一層大きくできた。リブピッチが０，６３ｍｍ（１ｍ当り１５７４ケのリブに対応）の場合、表面積は平滑パイプの４倍となる。相変化を伴う用途の場合、即ち、気化および凝結の場合、パイプピッチの小さいパイプの場合は特に、表面張力および毛管効果によって、伝熱が更に強化される。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の課題は、多重巻リブ付パイプの経済的製造を保証するとともに、公知のリブ付パイプの伝熱能を改善することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
この課題は、本発明にもとづき、巻数がｎ≧４である場合、リブ巻の少なくとも２つの始端（Ａ1，Ａ2；Ａ3，Ａ4…）を有する１つのグループを形成することによって、解決される。
【０００７】
本発明に係る方法と関連して、本発明に係る多重巻リブ付パイプの経済的製造を説明する。本発明に係る多重巻リブ付パイプの好ましい実施例にもとづき、リブ巻の２つ、３つまたは４つの始端のグループを形成する。
【０００８】
例えば、３つの圧延工具を有し６巻の圧延を行う装置の場合、図３（ａ）（ｂ）に示した如く、リブ巻の２つの並置の始端の３つのグループが生ずる。これに反して、６つの圧延工具を有し６巻の圧延を行う装置の場合、リブ巻の６つの始端が生ずる（図４（ａ）（ｂ））。
【０００９】
本発明は、特に、外面のリブ先端を圧縮して肉厚端を構成し、上記先端にノッチを切り、場合によっては、ノッチ加工後、上記先端を分割しておよびまたは側方へ湾曲しておよびまたは圧縮して中空スペースを構成した高性能のリブ付パイプに適する。本発明に係る多重巻リブ付パイプの場合、特に、リブピッチはｔR＝０，２５−１，５０ｍｍであり、リブ高さはｈR≦１，６０ｍｍである。
【００１０】
伝熱強化のため、本発明にもとづき構成した多重巻リブ付パイプ外面をパイプ内面の各種の構造と組合せることができる。この場合、特に、ラセン状に循環し、ピッチが、内側リブに垂直に測定してｔi＝０，５−３ｍｍで、高さがｈi＝０，２−０，５ｍｍで、立上り角度がθ＝２５−７０°である内側リブを内面に設けることを提案する。
【００１１】
本発明の別の実施例にもとづき、内側リブ（９）の立上り角度は、θ＝５−２５°であり、内側リブ（９）の高さとパイプの内径との比ｈi／Ｄi＝０，０２−０，３０であり、内側リブ（９）の平均フランク間隔は、ｗ＝０，１５−４０ｍｍであり、内側リブの頂角は、γ＝３０−６０°である（ｗおよびγは、パイプ軸線に垂直な断面において測定した）。
【００１２】
別の実施例にもとづき、不連続であってよく、パイプの縦方向へ見て、好ましくは、リブピッチｔRと巻数ｎとの積に対応する間隔を有する波を内面に設ける。更に、逆方向のラセン状の内側巻の相互に交差する２つの系から形成された突起を内面に設けるのが好ましい。
【００１３】
本発明の対象は、更に、本発明に係る多重巻リブ付パイプを製造する方法である。まず、パイプ外面にリブを一工程で圧延する。圧延装置の能力の向上のため、圧延速度Ｗwalzの式を考察する。圧延速度Ｗwalzは下式から計算される。
Ｗwalz＝π・ｔａｎ（α）・Ｄsch・ω                      （１）式
式中、Ｗwalzは、圧延速度を表し、αは、傾斜角度を表し、Ｄschは、最大圧延ディスクの径を表し、ωは、工具シャフトの回転数を表す。この場合、回転数ωの増大には、技術的限界がある。Ｄschには、幾何学的限界がある。なぜならば、隣接の工具シャフトの圧延ディスクが運転中に接触してはならないという条件によって、最大径が決定されるからである。
【００１４】
従って、Ｗwalzの増大は、傾斜角度αによってのみ可能である。ｔａｎαは、下式で表わされる。
ｔａｎα＝ｎ・ｔR／π・ＤKern                          （２）式
式中、ｎは、巻数を表わし、ｔRは、リブピッチを表わし、ＤKernは、リブ付パイプの芯径を表わす。従って、所与のリブジオメトリ（ピッチおよび芯径）において、傾斜増大は、巻数の増加によってのみ達成される。
【００１５】
第１に、３つの圧延工具を有する圧延装置で２巻リブ付パイプが圧延された（米国特許第３３８３８９３号参照）。次いで、この種の装置で、３巻リブ付パイプが圧延された（米国特許第３４８１３９４号参照）。この特許公報には、更に、６つの圧延工具を有する装置を使用して６巻リブを圧延する可能性について言及されている。先行技術は、すべての圧延工具が、共通のリブ巻に沿って走行するか（１巻圧延および２巻圧延）、あるいは、各圧延工具の限界例の場合、固有のリブ巻を形成する（３巻圧延または４巻圧延）ことを特徴とする。かくして、限界に達する。なぜならば、各圧延工具の最大形成能が１つのリブ巻であるということから出発するからである。
【００１６】
本発明に係る方法は、請求項１６のプレアンブルに記載の方法（ドイツ公告第２１１０４８５号参照）から出発して、１つまたは複数の圧延工具で、それぞれ、複数のリブ巻が形成されるよう、所望の巻数ｎを圧延工具の設置数Ｎに適合させることを特徴とする。即ち、常に、ｎ＞Ｎである。請求項１６における表現“およびまたは”は、軸線方向への送り時に同時にパイプを回転するか否かに関する。
【００１７】
本発明に係る方法は、少なくとも１つの圧延工具で複数のリブ巻を形成することに依拠する。従って、リブ付パイプの圧延における巻数は、従来可能のレベルよりも可成り増大される。本発明にもとづき、圧延装置の能力を倍増できる。巻数の上限は、自己阻止性を除外すれば、装置の達成可能な傾斜角度にある。本発明に係る方法の特殊な実施例にもとづき、各圧延工具は、それぞれ、２つ、３つまたは４つのリブ巻を形成する。
【００１８】
リブ先端を圧縮した多重巻リブ付パイプを製造するには、請求項２０の方法が好ましく、リブ先端にノッチを切った多重巻リブ付パイプを製造するには、請求項２１の方法が好ましく、リブ先端を分割したおよびまたは湾曲したおよびまたは圧縮した多重巻リブ付パイプの製造には、請求項２２の方法が好ましい。
【００１９】
内側リブを有する本発明に係る多重巻リブ付パイプの製造には、有形圧延心棒の使用が好ましい。内側波を有する本発明に係る多重巻リブ付パイプの製造には、請求項２４の方法を提案する（ＥＰＳ０１０２４０７参照）。リブピッチが微細な場合にパイプ内面の隣接の波が過度に密着するのを避けるため、圧延ディスクを必ずしもすべての圧延工具に使用しないことが好ましい。
【００２０】
【実施例】
実施例を図面を参照して詳細に説明する。図１に、ラセン状に循環するリブ２を外面に有し、上記リブの間に溝３を形成した本発明に係る一体の多重巻リブ付パイプ１を示した。リブ２は、高さｈRを有する。リブピッチ（リブの心心距離）をｔRで示した。
【００２１】
本発明に係る多重巻リブ付パイプ１の製造は、図１，図２（ｂ）に示した装置を使用して圧延プロセスによって実施する（米国特許第１８６５５７５号／第３３２７５１２号参照）。圧延工具５をそれぞれ組込んだＮ＝４の工具ホルダ４（４1／４2／４3／４4）からなる装置を使用する。図１には、１つの工具ホルダ４のみを示した。しかしながら、例えば、３つまたはより多数の工具ホルダ４を使用できる。工具ホルダ４は、多重巻リブ付パイプ１の周面に、それぞれ、β＝３６０°／Ｎだけずらして配置してある。工具ホルダ４は、半径方向へ可動であり、位置固定の圧延ヘッド（図示してない）に設置してある（別の実施例にもとづき、圧延ヘッドが回転する場合は、パイプは、単に、軸線方向へ摺動させるだけでよい。）。
【００２２】
装置に矢印方向へ導入される平滑パイプ（１´）は、周面に配置され駆動される圧延工具５によって回転される。この場合、圧延工具５のシャフト６は、パイプ軸線に対して傾斜している。シャフト６の傾斜角度αは、（２）式にもとづき、所望の列数ｎに対応して設定する。圧延工具５は、それ自体は公知の態様で、シャフト６に並置され矢印方向へ径が漸増する圧延ディスク７からなる。中心に配置された圧延工具５は、ラセン状に循環するリブ２を平滑パイプ（１´）の壁から形成する。この場合、平滑パイプ（１´）は、有形圧延心棒８によって支持される。かくして、同時に、ラセン状に循環するリブ９がパイプ１の内面に生ずる。
【００２３】
圧延プロセスは、パイプ始端またはリブを加工したパイプ部分とリブを加工してないパイプ部分との間の移行部に明瞭に認められる。なぜならば、圧延ディスクの作用は、パイプ壁への貫入時に全体的に行われるからである。図３，図４に、６列圧延を例として、本発明に係る圧延方式と従来の圧延方式との差異を示した。図３ａの場合、リブ巻の並置の２つの始端Ａ1，Ａ2；Ａ3，Ａ4；Ａ5，Ａ6（Ａ5，Ａ6は図示してない）の３つのグループが、パイプ周面に均一に分布されており、他方、図４ａの場合、各始端Ａ1，Ａ2，Ａ3，Ａ4，Ａ5，Ａ6（Ａ4−Ａ6は図示してない）が、パイプ周面に設けてある（更に、図３ｂ，４ｂにおいて、部分的にインデックスを付した参照数字を使用した。）。
【００２４】
【数値例】
上記の方法にもとづき、４つの圧延工具５を有する装置で、リブピッチｔR＝０，５３ｍｍの８巻リブ付パイプ１を製造した。このタイプのパイプの場合、リブ径は、Ｄ＝１９ｍｍであり、リブ高さは、ｈR＝０，９５ｍｍである。リブ付パイプの内面に、同一の作業工程において、パイプ軸線に対して立上り角度θ＝４５°をなす約４０の内側リブ９からなるラセン状内側リブ構造を形成した。
【００２５】
別の実施例は、先行例と類似の内側構造を有するピッチｔR＝０，６４ｍｍの８巻リブ付パイプ１の圧延に関する。図５に、図１の補足として、Ｔ字状リブ先端（２´）を加工するために、更に、圧縮ディスク１０を工具ホルダ４に組込んだ圧延装置を示した。パイプ１の内側構造の説明のため、パイプ軸線に垂直な部分断面図を図６に示した。同図に、リブ径Ｄ，内径Ｄi，内側リブのリブ高さｈi，平均フランク間隔ｗおよび頂角γを示した。
【００２６】
【発明の効果】
本発明に係る多重巻リブ付パイプおよびその製造法は上述のように構成され、実施される。そのため、経済的に有利でかつ伝熱効果の優れた製品を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る多重巻リブ付パイプの図面である。
【図２】圧延装置の図面である。
【図３】本発明に係る圧延方式を示す図面である。
【図４】従来の圧延方式を示す図面である。
【図５】圧延ディスクを組込んだ圧縮装置の図面である。
【図６】パイプ軸線に垂直な部分断面図である。
【符号の説明】
１  多重巻リブ付パイプ
２  リブ
５  圧延工具
６  シャフト
７  圧延ディスク
８  圧延心棒
Ａ  リブ巻の始端
ｎ  巻数
ｔR  リブピッチ
ｈR  リブ高さ
【図１】
0003945785.tif 000002
【図２】
0003945785.tif 000003
【図３】
0003945785.tif 000004
【図４】
0003945785.tif 000005
【図５】
0003945785.tif 000006
【図６】
0003945785.tif 000007