專利名稱：形成內(nèi)部帶肋或加肋管的裝置和方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明總體上涉及一種內(nèi)部帶肋或加肋管的形成，更具體地說，涉及用于在管內(nèi)形成內(nèi)部螺紋或螺旋肋的軋管塞工具，及一種生產(chǎn)內(nèi)部螺紋或螺旋帶肋或加肋管的方法。
背景技術(shù)：
內(nèi)部帶肋或加肋管用于各種傳熱或熱交換的應(yīng)用，包括蒸氣發(fā)生和過熱設(shè)備，如鍋爐。內(nèi)部帶肋或加肋管具有各種優(yōu)于光管的優(yōu)點(diǎn)，包括在比光管具有更高的壓力、焓和較低的質(zhì)量流量的情況下保持高的導(dǎo)熱率。
在蒸汽鍋爐的發(fā)展過程中，人們已認(rèn)識到在鍋爐的爐膛內(nèi)使用內(nèi)部帶肋或加肋管的優(yōu)越性。但起初，內(nèi)肋管是搭接焊管。最后有人建議為鍋爐的應(yīng)用生產(chǎn)無縫內(nèi)肋管，如在Davis的美國專利1,465,073所描述的那樣。Davis的專利認(rèn)為內(nèi)肋管能增大加熱表面和提高對管內(nèi)的水和蒸汽的導(dǎo)熱率。內(nèi)肋管的使用仍然是有限的，這是由于在涉及管的某些結(jié)構(gòu)和尺寸的許多沸騰范圍內(nèi)，從內(nèi)肋管得到的好處并不大。
在鍋爐中可發(fā)生兩種已知類型的沸騰核態(tài)和膜態(tài)。在核態(tài)沸騰中會形成氣泡并在內(nèi)表面浸潤水的管的內(nèi)壁上釋放，而在膜態(tài)沸騰中，管的內(nèi)表面被蒸汽膜覆蓋。由于在成核點(diǎn)產(chǎn)生的蒸汽泡迅速地與水分離并運(yùn)動到大量液體中并攪動液體，所以核態(tài)沸騰能產(chǎn)生極好的導(dǎo)熱狀態(tài)。在膜態(tài)沸騰中，導(dǎo)熱受到蒸汽膜的阻礙，該蒸汽膜防礙水浸潤管的內(nèi)表面并吸收熱。Kotch等的美國專利3,088,494提出了一種在核態(tài)沸騰中增大導(dǎo)熱的理論，它是通過改進(jìn)亞臨界壓力的內(nèi)肋蒸汽發(fā)生管來實(shí)現(xiàn)的，這種管不論它的定位如何，都能促使維持核態(tài)沸騰。Creighton等的美國專利3,213,525、Kotch等的美國專利3,289,451和Hill的美國專利3,292,408涉及用來形成在Kotch等的專利中公開的那種類型的內(nèi)肋管的設(shè)備和方法。在超臨界下也可觀察到從核態(tài)沸騰到膜態(tài)沸騰的導(dǎo)熱變化現(xiàn)象，即使利用凈界面或表面也不能區(qū)分水中的蒸汽泡和蒸汽膜的差異，并由浸漬液密度和焓的梯度取代。導(dǎo)熱變差一般指的是沸騰臨界或減弱的導(dǎo)熱，包含亞臨界和超臨界兩種狀態(tài)。
鍋爐的類型分成自然循環(huán)式、強(qiáng)制循環(huán)式或直流式。所有這些類型的鍋爐都以亞臨界蒸汽狀態(tài)運(yùn)行，但只有直流式鍋爐具有以超臨界蒸汽狀態(tài)運(yùn)行的可能性。肋管已被應(yīng)用多年，人們已認(rèn)識到，在所有可能導(dǎo)致導(dǎo)熱減弱的情況下都可使用肋管，盡管一般來說，由于管內(nèi)流量能足以維持較高的導(dǎo)熱率，所以在強(qiáng)制循環(huán)或直流技術(shù)不需要肋管。具有內(nèi)肋管并形成垂直煙道或燃燒室的直流式蒸汽發(fā)生器公開在Kastner等的美國專利5,662,070，6,735,236，5,967,097，6,250,257B1和6,302,194B1，及歐洲專利EP 0 581 760 B2中。
肋管具有許多形式，從早期的搭接焊類型，發(fā)展到無縫變體，如單導(dǎo)程肋管和多導(dǎo)程肋管。與光管相比，這種“標(biāo)準(zhǔn)”肋管的導(dǎo)熱特性使管內(nèi)的質(zhì)量流量降低。但到現(xiàn)在為止，為使直流式鍋爐在單垂直通路中能成功冷卻，不允許導(dǎo)熱降低太大。具有陡的導(dǎo)程角和較高肋的“優(yōu)化”多導(dǎo)程肋管已在Kastner等的專利(‘194)中提出，它最終實(shí)現(xiàn)了該目的，但生產(chǎn)上的困難使得以商業(yè)量生產(chǎn)不經(jīng)濟(jì)。為性能測試目的生產(chǎn)的小長度肋管未披露與商業(yè)量生產(chǎn)肋管有關(guān)問題的范圍。本發(fā)明通過改變工具和制造方法來解決這些問題。因此，對肋的外形的改進(jìn)減小了制造加工所需的力。
盡管生產(chǎn)內(nèi)肋管具有優(yōu)越性，但目前大多數(shù)直流式鍋爐在運(yùn)行中都用光管構(gòu)成爐壁，以滿足高質(zhì)量流量密度的導(dǎo)熱需求。雖然在些直流式鍋爐使用內(nèi)肋管，但它們通常也用于在高質(zhì)量流量密度下運(yùn)行。Kastner等的專利(‘194)公開了這種用途的內(nèi)肋管，它與質(zhì)量流量密度無關(guān)的，從而允許較高的蒸汽含量，減小了管壁內(nèi)不需要的溫升。按照Kastner等的專利生產(chǎn)的內(nèi)肋管存在著制造問題，如難以去除肋成型工具、出現(xiàn)的應(yīng)力造成工具的頻繁損壞及極慢的生產(chǎn)率等。
利用冷拉工藝可在管內(nèi)形成內(nèi)螺紋或螺旋肋，其中使管縱向地拉過一個軋管塞工具，該工具包括一個位于拉模的?？變?nèi)的外螺旋或螺紋槽軋管塞。當(dāng)管拉過?？讜r，拉模使管收縮，并使軋管塞的外槽強(qiáng)迫地進(jìn)入管的內(nèi)表面或內(nèi)壁。當(dāng)管被拉過軋管塞上的?？讜r，軋管塞在?？變?nèi)繞中心縱軸旋轉(zhuǎn)。這樣，與軋管塞的外槽非常一致的連續(xù)延伸的螺旋或螺紋肋就成型在管的內(nèi)壁上。軋管塞一般與拉拔機(jī)的軸或后桿相連，當(dāng)管進(jìn)入?？讜r，管沿軸或后桿推進(jìn)。
除上述專利外，下列美國專利也描述了在管內(nèi)形成內(nèi)肋的設(shè)備和方法Wadell的US 2358838，Harvey等的US 2852835，Reiger的US 3768291，Sado的US 4733698，F(xiàn)ranks的US 4847989，Mayer的US 4854148，Zoller的US 4866830，Saki等的US 4876869，Zoller的US 4921042，Zoller的US 4938282，小Fuchs的US 4942751，Zoller的US 5010643，Reiger的US 5690167，Castner等的US 6302194，Buetler等的US 6488078，及Brand等的美國專利申請US/2003/0094272。
許多現(xiàn)有的用于在管內(nèi)成型內(nèi)螺旋或內(nèi)螺紋肋的設(shè)備和方法都具有如下缺陷由于在拉拔過程中向軋管塞工具施加力，使該工具的使用壽命較短，生產(chǎn)率低，并且不能較經(jīng)濟(jì)地和長時期地以商業(yè)量生產(chǎn)內(nèi)螺旋或內(nèi)螺紋肋管。用現(xiàn)有技術(shù)的設(shè)備和方法生產(chǎn)的內(nèi)螺旋或內(nèi)螺紋肋管在用于直流式鍋爐中并垂直布置時，可能具有下列不足在鍋爐輸送泵的動力需求、流動特性和爐膛溫度方面不理想，并且結(jié)構(gòu)較復(fù)雜，成本較高。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明克服了現(xiàn)有技術(shù)的形成內(nèi)螺旋或內(nèi)螺紋肋管的設(shè)備和方法的缺陷。本發(fā)明的設(shè)備和方法提高了在形成內(nèi)螺旋或內(nèi)螺紋肋管的冷拉工藝的生產(chǎn)率并延長了工具的使用壽命。利用本發(fā)明，在冷拉工藝中施加到用于在管內(nèi)成形內(nèi)螺旋或內(nèi)螺紋肋的軋管塞工具上的力被減至最小。抽拉的管被擠壓至軋管塞上，同時軋管塞工具以相同的程度被迫使進(jìn)入管內(nèi)，由于軋管塞內(nèi)的槽的寬度等于槽間棱的實(shí)際可能的寬度。本發(fā)明的該設(shè)備和方法可以商業(yè)量經(jīng)濟(jì)地和長期地生產(chǎn)內(nèi)螺旋或內(nèi)螺紋帶肋或加肋管。
按照本發(fā)明制造的傳熱管具有最佳的多肋結(jié)構(gòu)，這種結(jié)構(gòu)用在鍋爐上具有許多優(yōu)越性并提供優(yōu)良的導(dǎo)熱特性，同時以低質(zhì)量流動密度運(yùn)行，適合于垂直的管布置，并且在亞臨界和超臨界壓力下都有較高的工作效率。按照本發(fā)明制造的傳熱管以低質(zhì)量流量和高流體焓，通過使高密度的水膜與傳熱管保持接觸更長的時間來提高傳熱率。按照本發(fā)明制造的導(dǎo)熱管用在直流鍋爐的垂直結(jié)構(gòu)中，以降低壓力損失，減小鍋爐輸送的電力需求，并提供適合于變化的熱流量的有效流動特性，降低通過導(dǎo)致節(jié)約能源的滑動壓力運(yùn)行，提供鍋爐的連續(xù)輸出，降低爐膛溫度，從而將應(yīng)力減至最小，管與管之間的溫差較小，由于是自支承爐壁，所以結(jié)構(gòu)簡單，成本低廉，還取消了爐膛與過熱器之間的閥和流動平衡閥，并縮短了安裝時間。
本發(fā)明總的特征在于，形成內(nèi)螺旋或內(nèi)螺紋帶肋或加肋管的軋管塞工具包括一個軋管塞，該軋管塞具有一個軋管塞體，它可旋轉(zhuǎn)地設(shè)置在拉模的?？變?nèi)并具有中心縱軸；多個圍繞中心縱軸等間距隔開的外槽和多個與槽交替排列的外棱。槽以相對中心縱軸呈一個螺旋角地沿軋管塞體的縱向延伸并與管內(nèi)形成的內(nèi)螺旋或內(nèi)螺紋肋的形狀非常相近，將管拉過具有位于管內(nèi)腔中的軋管塞體的拉模。每個槽都具有垂直于由一個齒根表面和一對齒側(cè)面限定的斷面，該對齒側(cè)面以一定角度相互從齒根表面向一對相鄰棱的棱表面向外延伸，而槽位于相鄰棱表面之間。齒側(cè)面以不同的徑向角度從齒根表面向外成角度地延伸。棱表面具有一定寬度，槽具有它們的齒側(cè)面之間的寬度，該寬度與棱表面的寬度相同或大致相同。最好，螺旋角為40E，徑向角分別為37E和16E。具有較大徑向角的齒側(cè)面位于比具有較小徑角的齒側(cè)面更靠近軋管塞體的后端處。最好，軋管塞體具有四個或更多槽，而棱的數(shù)量與槽的數(shù)量相等。
軋管塞體還包括一個連接器，用于將軋管塞體的后端連接到位于被拉過?？椎墓軆?nèi)的長軸的前端。連接器包括一個外螺紋延伸件，它從軋管塞沿向后方向同軸地延伸，用于與軸前端的軸向螺紋段螺接在一起。該連接器可以是與軋管塞體整體或一體的，或可以包括一個分離的部件。
軋管塞工具可包括軋管塞體、連接器和軸，并且軸的前端可包括后桿的前端，或一個將軋管塞體連接到后桿前端的接合器。后桿具有與引入的管內(nèi)腔內(nèi)部相配合的外徑，連接器具有與引入的管內(nèi)腔的配合比后桿與管內(nèi)腔的配合更緊密的外徑。軋管塞體和后桿可是可旋轉(zhuǎn)的，以使軋管塞體繞其中心縱軸旋轉(zhuǎn)。
在使用軋管塞工具的冷拉工藝中，軋管塞體可旋轉(zhuǎn)地位于拉模的?？變?nèi)，該拉模在軋管塞體和拉模的收縮表面之間具有一個環(huán)形空間。利用位于管內(nèi)的軸并沿軸縱向推進(jìn)引入的管，使管進(jìn)入模孔中。引入管插在環(huán)形空間內(nèi)并縱向地被抽拉地通過軋管塞體上的插孔。收縮表面使管在?？變?nèi)收縮并迫使管的內(nèi)表面或壁進(jìn)入軋管塞體的外槽。當(dāng)管被沿縱向拉過軋管塞體時，軋管塞體在?？變?nèi)旋轉(zhuǎn)。這樣就管的內(nèi)表面形成了多個連續(xù)的螺旋或螺紋肋或槽線，除了在管材料與槽的軋管塞體內(nèi)的槽的齒根表面之間確保一定的間隙外，它們與軋管塞的外槽非常一致。
本發(fā)明的特征還在于生產(chǎn)內(nèi)肋管或加肋管的方法，包括如下步驟沿縱向?qū)⒐芾^可旋轉(zhuǎn)地設(shè)置在拉模的?？變?nèi)的軋管塞體并拉過管的長度，軋管塞體具有多個繞其中心縱軸等間距的外槽，外槽以一定的螺旋角縱向延伸到中心縱軸，其中各槽都具有一個齒根表面和一對齒側(cè)表面，該齒側(cè)表面從齒根表面以相互相反的方向和不同的徑向角延伸到相鄰的軋管塞體的棱表面，并且使管在拉模內(nèi)收縮，以迫使管的內(nèi)表面或壁進(jìn)入軋管塞的外槽，以形成多個沿管的內(nèi)表面縱向延伸的連續(xù)的螺旋肋，并且這些肋與槽的形狀非常一致。在進(jìn)行抽拉步驟之前，最好將管拉過一個適當(dāng)尺寸的光面軋管塞，然后進(jìn)行退火。在退火步驟后和將管拉過帶槽的軋管塞體的步驟之前，最好對管進(jìn)行濕選?？稍趯⒐芾^帶槽的軋管塞體的步驟之后對管進(jìn)行熱處理。
從下面參照附圖描述的優(yōu)選實(shí)施例中可明顯看出本發(fā)明的其它特性和特征，在附圖的每一幅圖中，相同的部件采用相同的附圖標(biāo)記。


圖1是本發(fā)明的軋管塞工具的部分剖開的分解側(cè)視圖；圖2是沿圖1的2-2線取的軋管塞工具的拉塞的外槽的放大的片斷剖視圖；圖3是表示將管冷拉過軋管塞并拉到管的長度，以形成本發(fā)明的內(nèi)螺旋或螺紋帶肋或加肋管的部分剖開的側(cè)剖視圖；圖4是沿縱向或軸向取的管的放大的片斷剖視圖，圖中表示出形成在管內(nèi)的內(nèi)肋；圖5是本發(fā)明的另一種拉塞的側(cè)視圖；圖6是包括有連接器的本發(fā)明的另一種軋管塞工具的透視圖；圖7是圖6的軋管塞工具的拉塞和連接器的分解透視圖；圖8是在冷拉工藝中用于形成內(nèi)螺旋或螺紋帶肋或加肋管的拉拔機(jī)的平面剖視圖；圖9是生產(chǎn)本發(fā)明的內(nèi)螺旋或螺紋帶肋或加肋管的方法的流程圖。
具體實(shí)施例方式
按照本發(fā)明的軋管塞工具10顯示在圖1中，它包括通過連接器16裝配到軸14上的拉塞12。拉塞12具有軋管塞體17，該軋管塞體具有一個前端18、一個后端20、一個中心縱軸22和一個與中心縱軸22同軸的延伸的孔24。拉塞12上形成多個沿拉塞縱向延伸的外槽26，外槽相對中心縱軸22形成一個螺旋角A。槽26繞中心縱軸22等間距排列，并與外棱28交替布置，各槽26都位于一對相鄰的棱28之間。如圖2中垂直于槽26的剖面所示，各槽都包括一個齒根表面30和一對齒側(cè)表面32和34，該對齒側(cè)表面分別從齒根表面30以一定角度向外延伸到相鄰棱28的棱表面36。齒根表面30是弧形的并與相鄰棱28的棱表面36平行和同心。各槽26的齒側(cè)表面32和34從齒根表面30以不同的徑向角并沿相互離開的方向向外延伸，從而使槽26在垂直剖面上是非對稱的。齒側(cè)表面32可認(rèn)為是后向齒側(cè)表面，因?yàn)樗三X側(cè)表面34更接近后端20和軸14，并且齒側(cè)表面34可認(rèn)為是前向齒側(cè)表面，它位于離軸14更遠(yuǎn)的地方并比齒側(cè)表面32更接近前端18。各槽26的齒根表面30的寬度W處于半徑R與半徑RN之間。槽26在齒根表面30上的寬度W盡可能地等于或大致等于棱表面36的寬度。齒側(cè)表面32與半徑R限定了第一徑向齒側(cè)角B，而齒側(cè)表面34與半徑RN限定了第二徑向齒側(cè)角C，它小于第一徑向齒側(cè)角B。各槽都具有徑向深度D，該深度在齒根表面30與相鄰棱表面36的弧線之間。最好螺旋角A等于或約等于40E，角B等于或約等于37E，角C等于或約等于16E。將齒側(cè)角設(shè)定37E和16E，它們與到拉過拉塞12的管的中心縱軸的40E和69E相對應(yīng)，下面將進(jìn)一步進(jìn)行解釋。
軋管塞體17包括一個位于前長段40和后長段42之間的中長段38。中長段38具有外圓柱結(jié)構(gòu)，前長段40斜面的，后長段42是錐形的。前長段40以銳利的周緣44連接到中長段38，并從周緣44向限定前端18的平前端表面方向傾斜。后長段42從中長段38向限定后端20的平后端表面縮小。因此，后長段42的斷面形狀從中長段38向后端20減小，后長段42從中長段38以圖1所示的圓錐角E收縮。位于膠長段40與后長段42之間的中長段38的斷面均勻不變，并且中長段的外徑以平行于軸22的方向縱向延伸。
在一個優(yōu)選實(shí)施例中，拉塞12從前端18至后端20的總長度等于或約等于49.6mm；中長段38的長度等于或約等于25.0mm；中長段的外徑等于或約等于33.3mm；前長段40從中長段38以等于或約等于45E的傾角傾斜；后長段42的錐角E等于或約等于7E；齒根表面寬度W等于或約等于4.3mm；槽26的深度D等于或約等于1.60mm。齒側(cè)表面32和34在外緣處連接到棱表面36，在該優(yōu)選實(shí)施例中，該外緣的曲率半徑等于或約等于0.2mm。拉塞12具有8個外槽26和8個棱28，但可有4個或更多個外槽及同等數(shù)量的棱。當(dāng)然，應(yīng)認(rèn)識到，按照設(shè)計公差，設(shè)定的尺寸是可以改變?？?4沿其長度具有均勻的直徑斷面，并且具有一定尺寸，以接收通過該孔的連接器16的軸。
連接器16可以被看作軋管塞工具10的一部分并包括一個位于軸桿52端部的頭部50，該頭部50的斷面尺寸大于孔24的斷面尺寸，從而當(dāng)軸桿52通過前端18接收在孔24內(nèi)時，使頭保持在拉塞12的外部。軸桿52包括一個第一長段54，它從頭部50延伸到第二長段56，第二長段56從第一長段54延伸到末端。第一長段54具有一個圓柱形部分，它從頭部50延伸到一個錐形部分，該錐形部分從圓柱形部分延伸到第二長段56。當(dāng)軸桿52插入孔24時，頭部50鄰接在拉塞12的前端18，并且圓柱形部分處于孔24內(nèi)。圓柱形部分的外徑尺寸接近于孔24的直徑尺寸。從拉塞12向后延伸的錐形部分從圓柱形部分向第二長段56逐漸縮小。第二長段56的外徑尺寸小于圓柱形部分的外徑尺寸，并且錐形部分在接合處與第二長段56的外徑相配合。第二長段56的外徑部分形成位于第二長段56的外螺紋60的齒根。螺紋60起始于與接合部59向后隔開一定距離的位置，并延伸到鄰近軸桿52的末端位置。連接器16最好是一個圓柱頭內(nèi)六角螺釘，它具有頭部50內(nèi)用于接收適當(dāng)?shù)木o固工具的座腔。對于拉塞12，連接器16可以是M161.5的圓柱頭內(nèi)六角螺釘，其螺紋長度為48.0mm。
軸14可以看作是軋管塞工具10的一部分并具有前端62，該軸14具有一個軸向段64，它帶有與連接器16上的螺紋60螺接的螺紋。連接器16同軸地擰入段64中并利用緊固工具將其緊固地接合在頭部50的底座內(nèi)。當(dāng)連接器16適當(dāng)?shù)鼐o固在軸14上時，軸的前端62形成一個拉塞12后端20的接合部。拉塞12接收在由頭部50形成的前接合部與由軸14形成的后接合部之間，并限制它在前后接合部之間的縱向運(yùn)動。軸14的前端62可包括一個后桿的前端或一個轉(zhuǎn)換器的前端，該連接器用于將拉塞12連接到用在管的拉制工藝中的后桿的前端。后桿通常是相當(dāng)長的，并且一般支承在拉拔機(jī)上，同時后桿的前端與拉塞12相連，后桿的后端可插入管段的內(nèi)腔中，在管的拉制過程中(下面將解釋)，管沿縱向并沿后桿向前運(yùn)動。一般地，后桿是中空的，并且是外徑約小于管段內(nèi)徑3mm的圓柱形。后桿的后端在圖8中所示的推力軸承98中旋轉(zhuǎn)。軸14的前端62是后桿的前端，后桿可通過在后桿前端處的段64內(nèi)的連接器16的螺紋接合，直接與拉塞12相連。軸14的前端62是轉(zhuǎn)換器的前端，后桿可利用在轉(zhuǎn)換器的前端處的段64中的連接器16的螺紋連接的轉(zhuǎn)換器，并通過將轉(zhuǎn)換器的后端連接到后桿的前端間接地與拉塞12相連。當(dāng)連接器16一旦緊固到軸14的前端時，它就可與后桿成一整體地共同旋轉(zhuǎn)。
在圖3所示的冷拉工藝中，拉塞12用于形成管內(nèi)的內(nèi)螺旋或螺紋肋，包括有后桿或連接器和后桿的軸14與拉塞的2相連，以使其從拉塞12縱向地與中心縱軸22同軸地、盡可能長地延伸。拉塞12位于拉模67的?？?6內(nèi)，該拉模通過剛性地固定在拉拔機(jī)上。?？?6通常為圓柱形，它具有成角度或向外擴(kuò)張的入口68，當(dāng)管沿向前的方向縱向地通過軸14運(yùn)動時(如圖3中的箭頭所示)，有利于鋼管段70插入模孔66并通過拉塞12。軋管塞體17定位于?？?6的中心，以使軋管塞體17和模67的收縮表面71之間形成一個環(huán)形間隙或空間，以接收具有內(nèi)部帶肋或加肋的管70的引入長度的圓周壁72。管70可從初加工的中空管中選擇，其中圓周壁72限定一個外圓周表面、一個內(nèi)圓周表面和一個由內(nèi)圓周表面包圍的內(nèi)腔。該圓周壁72具有一個內(nèi)外圓周表面之間的原始壁厚，并且該原始壁厚充分大于軋管塞體17和模67的收縮表面71之間的環(huán)形間隙的徑向尺寸，以使在管70以向前方向被拉過模孔66時，管70的圓周壁72被收縮表面收縮，并被迫使進(jìn)入軋管塞體17的槽26內(nèi)。管70在拉過模孔時被強(qiáng)迫旋轉(zhuǎn)。
當(dāng)管70在經(jīng)?？?6被拉過拉塞12時，模67使圓周壁72受到收縮和擠壓，迫使管70的內(nèi)表面或內(nèi)壁進(jìn)入拉塞12的槽26內(nèi)。管70沿縱向和以箭頭所指的方向順著拉塞12被拉過?？?6，并且一般利用拉拔機(jī)構(gòu)拉管。拉拔機(jī)構(gòu)可包括一個設(shè)置在模67前部的拉拔機(jī)上并具有夾持管70的夾持組件的機(jī)架，該機(jī)架可沿向前方向的軌跡運(yùn)動，以便向前方拉拔管。機(jī)架夾持管70的某部位并利用旋轉(zhuǎn)使管收縮。當(dāng)力向前的分力使管70通過?？?6運(yùn)動時，拉塞12上的螺旋槽26與管70的壁72相互作用，以使拉塞12繞中心縱軸22旋轉(zhuǎn)。該旋轉(zhuǎn)的方向使連接器16緊固在軸14上，并確保拉塞12的旋轉(zhuǎn)傳遞到后桿，安裝在推力軸承上的后桿可以與拉塞相同的轉(zhuǎn)速旋轉(zhuǎn)。管70在?？?6內(nèi)的拉拔長度上具有形成在內(nèi)表面上的螺旋或螺紋肋78，肋78與拉塞12非常一致。形成在與拉塞12的外棱28非常一致的內(nèi)表面上的內(nèi)槽80將肋78相互隔開。管70具有多個圍繞管的中心縱軸81等間距隔開的內(nèi)肋78，內(nèi)肋78以相對于管的中心縱軸81的螺旋角A縱向地沿管延伸。
如圖3和4中的縱向或軸向剖面所示，各肋78都具有一個棱表面82和一對齒側(cè)表面84和86，該對齒側(cè)表面從棱表面向外成角度地以相互離開的方向延伸到其間設(shè)有肋的一對相鄰槽80的齒根表面88。各肋78的齒側(cè)表面84和86從其棱表面82以不同的角向外延伸，從而使各肋在斷面上是非對稱的。各肋78的棱表面82具有位于齒側(cè)表面84和86之間的寬度，該寬度盡可能相近地等于槽80的寬度。肋78的棱表面82平行于相鄰槽80的齒根表面88。各肋78具有處于其棱表面82和相鄰棱表面88之間的深度。內(nèi)肋管70具有最佳的肋形狀，其中肋的齒側(cè)表面84和86盡可能地相近，當(dāng)從圖4所示的軸向或縱向剖面上看時，相對于中心縱軸81分別具有較大的導(dǎo)程角F(等于或約等于69E)和較窄的后緣角G(等于或約等于40E)。肋78和槽80具有相同或近可能相同的寬度。對引入管的壁72的厚度進(jìn)行選擇，以獲取所需的肋78的高度。槽26的深度D大于所需的肋高，從而使肋78的棱表面82不與槽26的齒根表面30接觸。拉拔的管70由于模67的圓柱形外形而也基本上保持它的圓柱形外形，但壁厚減小了。當(dāng)繼續(xù)拉拔管，使其進(jìn)入并通過模孔66時，沿軸14推進(jìn)引入管70，同時由于拉塞12在?？?6繼續(xù)旋轉(zhuǎn)，各肋78和槽80延續(xù)地從開始進(jìn)行到結(jié)束。管的引入段和/或管70在拉模67中的拉拔段可由沿拉拔機(jī)上設(shè)置的支承結(jié)構(gòu)支承。
肋78的幾何形狀由槽26、拉塞12相對于模67的位置、模入口68的角度、?？?6的直徑和管70的厚度和硬度來確定。優(yōu)化的肋形狀通過在低質(zhì)量流量和高的容量流體焓的情況下與管接觸更長時間來保持較高密度/較低焓的膜，從而進(jìn)一步提高導(dǎo)熱率。當(dāng)用于具有垂直管結(jié)構(gòu)的直流式鍋爐時，優(yōu)化的肋外形形成低質(zhì)流速，這又減小了壓力損失，減小了鍋爐供水泵的動力需求，改善了適合于變化熱流的有效流動特性，通過滑動壓力操作而降低的加熱速率導(dǎo)致能源的節(jié)省，提高了鍋爐的連續(xù)輸出，減小了爐溫，減小了管與管間的溫差，由于自支承爐壁而簡化了結(jié)構(gòu)，降低了結(jié)構(gòu)成本，取消了爐膛與過熱器之間的閥，取消了流動平衡閥，并縮短了安裝時間。
優(yōu)化的肋外形在較高程度上強(qiáng)化了管的水側(cè)的傳熱效率。優(yōu)化的肋外形保持與管接觸更長時間來保持較高密度/較低焓的膜，并從而在低質(zhì)量流量和高容量流體焓的情況下使高的導(dǎo)熱率持續(xù)更長時間。測試表明，光管有稍大于0.6的蒸汽部分呈核態(tài)分離，而由本發(fā)明的軋管塞工具制成的優(yōu)化的肋外形，由于較低質(zhì)量流量的重量，有0.93的蒸汽部分分離。由于水側(cè)的熱吸收好，所以減小了管溫并提高了導(dǎo)熱率。測試證實(shí)，壓力損失急劇減小，從而又減小了鍋爐輸送泵的動力需求。由本發(fā)明的軋管塞工具制成的內(nèi)部螺旋或螺紋帶肋或加肋管特別適合應(yīng)用于具有垂直管的爐膛結(jié)構(gòu)的直流式鍋爐爐膛。
對于所有爐膛，向管輸入熱的提高就減小了壓力損失的靜態(tài)部分。在較低質(zhì)量流量下，靜態(tài)壓力的減小被較大的靜態(tài)壓力損失所抵消，從而導(dǎo)致熱輸入的壓力降凈增大。由于較低的質(zhì)量流量，動態(tài)壓力較小，這就導(dǎo)致壓力損失的凈減小，同時造成熱輸入的提高。由于在高和低質(zhì)量流量的爐膛內(nèi)的管連接到公共的集管，所以高于平均熱量的管內(nèi)的流量將發(fā)生改變，直到下降到平均值為止。在高質(zhì)量流量的爐膛內(nèi)，管的流量必須減小，即負(fù)響應(yīng)，而在低質(zhì)量流量爐膛內(nèi)，管的流量必須增大，即正響應(yīng)。利用本發(fā)明的軋管塞工具獲得的優(yōu)化的肋外形的管可減小爐膛內(nèi)的管溫，降低管與管間的溫差，取消了爐膛與過熱器之間的閥，取消了流動平衡閥，由于壁的自支承而簡化了結(jié)構(gòu)，并縮短了安裝時間。
圖5示出本發(fā)明的另一種拉塞112，其中連接器116與軋管塞體117成一整體或一體并且不包括分離的部件，這種拉塞對于拉拔小孔徑的管是必要的。軋管塞體117與軋管塞體17類似，并包括前端118、后端120和中心縱軸122。如同對拉塞12的描述，拉塞112在軋管塞體117上具有外槽126和外棱128。與軋管塞體17類似，軋管塞體具有位于前長段140和后長段142之間的中長段138。中長段138和前長段140類似于中長段38和前長段40。后長段142除了后長段142與軋管塞體117的后端120上的延長段146相連外，與后長段42相同。后長段142從中長段138向延長段146方向以圓錐角E收縮。
連接器116包括延長段146，它從軋管塞體117縱向地并與之同軸地向后延伸到延長段的末端。后長段142在由后端120形成的連接處過度到延長段146的外徑。延長段146上具有外螺紋160，它起始于與后端120向后間隔開的位置，并延續(xù)到鄰近延長段的末端的位置。螺紋160與螺紋段，如軸前端的段64螺接，并且軸的前部可包括后桿的前端或轉(zhuǎn)換器的前端，如上面對軸14的解釋。一般情況下，連接器116連接到一個連接器上，下面將進(jìn)一步描述。
拉塞112是一種典型的具有四個槽126和四個棱128的拉塞。螺旋角A、齒側(cè)角和槽126的寬度可與槽26的相同。在拉塞112的一個實(shí)施例中，拉塞112的總長度等于或約等于99.9mm；中長段138的長度等于或約等于25.0mm，外徑等于或約等于17.9mm；前長段140以等于或約等于45E的傾斜角從中長段138傾斜；圓錐角E等于或約等于7E；槽126的深度等于或約等于1.3mm。外緣的曲率半徑和內(nèi)角可與拉塞12的相同。槽126的寬度等于或盡可能地近似等于棱表面128的寬度。延長段146可包括一個整體的M141.25的螺紋延長段，其螺紋長度為42.0mm。
在拉塞112的另一個典型實(shí)施例中，拉塞112具有四個槽126和四個棱128；螺旋角、齒側(cè)角和槽126的寬度與槽26的相同；拉塞112的總長度等于或約等于104.0mm；中長段138的長度等于或約等于25.0mm，外徑等于或約等于18.9mm；前長段140以等于或約等于45E的傾斜角從中長段138傾斜；圓錐角E等于或約等于7E；槽126的深度等于或約等于1.3mm。外緣的曲率半徑和內(nèi)角可與拉塞12的相同。延長段146可包括一個整體的M141.25的螺紋延長段，其螺紋長度為42.0mm。
在拉塞112的另一個典型實(shí)施例中，拉塞112具有六個槽126和六個棱128；螺旋角、齒側(cè)角和槽126的寬度與槽26的相同；槽126的寬度等于或約等于3.9m；拉塞112的總長度等于或約等于118.9mm；中長段138的長度等于或約等于25.0mm，外徑等于或約等于22.5mm；前長段140以等于或約等于45E的傾斜角從中長段138傾斜；圓錐角E等于或約等于7E；槽126的深度等于或約等于1.4mm；外緣的曲率半徑和內(nèi)角可與拉塞12的相同。延長段146可包括一個整體的M161.5的螺紋延長段，其螺紋長度為48.0mm。
在拉塞112的再一個典型實(shí)施例中，拉塞112具有六個槽126和六個棱128；螺旋角、齒側(cè)角和槽126的寬度與槽26的相同；拉塞112的總長度等于或約等于141.8mm；中長段138的長度等于或約等于25.0mm，外徑等于或約等于28.4mm；前長段140以等于或約等于45E的傾斜角從中長段138傾斜；圓錐角E等于或約等于7E；槽126的深度等于或約等于1.6mm；外緣的曲率半徑和內(nèi)角可與拉塞12的相同。延長段146可包括一個整體的M181.5的螺紋延長段，其螺紋長度為54.0mm。
拉塞12，112最好用工具鋼(ASP 23)制造，在外徑和錐體上全留有0.25的磨削余量，在內(nèi)孔上留有0.15的磨削余量。拉塞最好被硬化并具有三倍的韌度(達(dá)到63RC)，對外徑，錐體和孔進(jìn)行精加工拋光。在槽、外徑和錐形表面上沉積13Φm厚的鈦鎳(TicN)沉積層，并且可對拉塞進(jìn)行拋光，并達(dá)到鏡面精加工。拉塞可涂覆單分子金剛石或鈦鎳的碳化物。
圖6示出了另一種軋管塞工具110，它包括拉塞112和軸114，其中軸114的前端包括一個接合器115。如圖6和7所示，接合器115包括一個套筒119和一個連接件121。套管119是圓筒形結(jié)構(gòu)，具有前后端和一個穿過該套管的軸向段164，軸向段通過螺紋接收拉塞112的延長段146，拉塞112通過套管119的前端162插在段164內(nèi)。套管119在其前端162處最好具有一個傾斜或斜角的表面，它從外徑向通向段164內(nèi)的開口方向傾斜。連接件121具有用于固定在套管119的段164內(nèi)的外螺紋連接部分。連接件121可具有直邊斷面形狀，如四邊形的第一和第二端，它們分別從外螺紋連接部分的相對端延伸。當(dāng)接合器115按圖6所示地裝配到拉塞112上時，套管119延伸過后端120和軋管塞117的后長段142的一部分，同時套管119的前表面鄰近或靠近套管126的后端。套管119的后端向后延伸或伸出并越過延長段146的末端，連接件121的第二端向后延伸或伸出并越過套管119的后端，用于與后桿123的前端相連。連接件121的第二端可以適當(dāng)?shù)姆绞竭B接到后桿123上，并可擰入后桿前端的軸向孔內(nèi)和/或焊接到后桿上。此外，可采用各種連接方式將連接件121的第一端連接到套管119和/或延長段146上。選擇的套管119的外徑可配合在管70的內(nèi)腔中，而且該配合比在管內(nèi)腔與后桿123的外徑之間的配合更緊密。接合器115使拉塞更牢固地連接在后桿上，并提供更有力的支承，以減小拉塞上的旋轉(zhuǎn)彎曲負(fù)荷。當(dāng)軋管塞體110用于拉拔工藝時，后桿123承受通過推力軸承的軸向負(fù)荷，并且由于拉塞112與通過接合器115設(shè)置的后桿123之間的剛性連接，使后桿123相應(yīng)地隨拉塞112一起旋轉(zhuǎn)。在連接件121不過緊的情況下，接合器115內(nèi)側(cè)和在拉塞的外側(cè)的圓錐面有助于轉(zhuǎn)矩的傳遞。
管70的內(nèi)腔直徑較小，后桿123的外徑也必須較小，以便配合在管的內(nèi)腔中。由于后桿受到壓縮和拉伸負(fù)荷，所以通過圖6中所示的引導(dǎo)管125的引導(dǎo)，小直徑的后桿適用于更好地承受該負(fù)荷。引導(dǎo)管125一般支承在拉拔機(jī)上，并具有大到足以容納管70的外徑的內(nèi)徑，管70在引導(dǎo)管內(nèi)被拉過后桿123。
圖8示出了用在冷拉工藝中的典型的拉拔機(jī)90，其中本發(fā)明的軋管塞工具用于形成管70內(nèi)的螺旋或螺紋肋。拉拔機(jī)90可包括縱向延伸的平行軌道92，其長度足以容納管70的引入和拉拔長度，該長度等于沿拉拔機(jī)安裝的拉模67的長度。后桿123安裝在軌道92之間，并且后桿的后端與由電機(jī)96驅(qū)動的后桿致動器94相連。后桿致動器94可從控制臺上去除。一個旋轉(zhuǎn)推力軸承98沿后桿123的長度設(shè)置，用于在允許后桿旋轉(zhuǎn)時承受軸向負(fù)荷。連接到后桿123前端的拉塞12，112通過致動器94軸向推動后桿123而定位在拉模67的模孔內(nèi)。如上所述，拉塞可直接連接或通過連接器，如接合器115間接地連接到后桿123的前端。如下面將進(jìn)一步解釋的那樣，連接到后桿123前端的拉塞可以是光面拉塞，類似于拉塞12，112，但是沒有外槽和棱，在按照下面將進(jìn)一步解釋的本發(fā)明的方法中，在拉塞70被拉過有槽的拉塞12，112之前，先被拉過該光面拉塞。
拉塞12，112在拉模67的?？字械妮S向位置必須向后不太遠(yuǎn)或拉塞不與拉過模孔的管70接合，而后桿處于管的內(nèi)腔中。拉塞12，112在?？變?nèi)的軸向位置必須向前不太遠(yuǎn)，或管材達(dá)到拉塞的后部，在拉塞和后桿上產(chǎn)生不必要的高負(fù)荷，這種高負(fù)荷可引起拉塞和/或后桿的劇烈振動和/或破裂。在拉塞12，112被拉拔之前的設(shè)定位置中，致動器94運(yùn)動到后桿，因而拉塞向后占據(jù)必要的空間。當(dāng)拉塞12，112適當(dāng)?shù)靥幱谀？變?nèi)時，后桿123上的負(fù)荷將是最適度的，并且形成在管上的肋的軸向間距或螺旋角將在公差范圍內(nèi)。肋的軸向間距可從管70的外側(cè)用眼觀察到。在沒有測量局部表面作用的情況下，可從管的外側(cè)看到肋。軌道92提供一個用于可活動支架100的路線，該可活動支架具有一個夾持組件，如相對的夾持爪，用于夾持管70的拉拔管段并迫使它不旋轉(zhuǎn)。支架100可沿軌道92運(yùn)動，以將管70拉過拉模67。在沿拉拔機(jī)90的間隔位置上可設(shè)置適當(dāng)?shù)闹С屑?02，用以支承管70的引入長度和/或管70的拉拔長度。圖8還示出了引導(dǎo)管125的剖面長度段，在拉拔過程中，管70的引入長度可在該段內(nèi)。
按照本發(fā)明的帶槽的拉塞12，112可固定在一根軸上，該軸包括后桿，或一個轉(zhuǎn)換器和一個后桿。帶槽拉塞可直接與后桿的前端相連，在帶槽拉塞與后桿之間沒有轉(zhuǎn)換器，或帶槽拉塞也可通過拉塞與上述的后桿之間的連接器間接地與后桿的前端相連?？衫门c拉塞整體或一體形成的連接器或作為分離部件的連接器，將帶槽拉塞以不同的方式連接到軸的前端。軸的長度足以容納管的引入長度。當(dāng)管被拉過?？讜r，拉塞在?？變?nèi)旋轉(zhuǎn)。軸與拉塞成一體地旋轉(zhuǎn)，并且軸由旋轉(zhuǎn)推力軸承可旋轉(zhuǎn)地支承。
較小直徑的軸可設(shè)置在引導(dǎo)管125內(nèi)，引導(dǎo)管的內(nèi)徑可容納其內(nèi)設(shè)置軸的管的外徑。當(dāng)開始拉拔前，拉塞被后桿推向正確的位置，從而在拉塞上維持要達(dá)到正確位置所需的力時，引導(dǎo)管125可防止后桿彎曲并超過引導(dǎo)管孔的極限。另外，在拉拔進(jìn)行過程中并且拉塞和后桿旋轉(zhuǎn)時，引導(dǎo)管125可防止后桿旋轉(zhuǎn)并超過引導(dǎo)管的孔的極限。旋轉(zhuǎn)會在連接器116、接合器115、套管119和連接件121上產(chǎn)生脈動負(fù)荷和彎矩，這就又會造成這些部件中的一個或多個部件損壞。
利用由可在拉拔機(jī)的軌道上運(yùn)動的支架100施加的拉力將管拉過?？住ＶЪ芸砂ㄈ魏芜m用的夾持機(jī)構(gòu)，該夾持機(jī)構(gòu)用于可釋放地夾持管并迫使它不旋轉(zhuǎn)。拉拔機(jī)可足夠長，以容納管的引入和拉拔長度。電動后桿致動器94用于影響后桿的軸向運(yùn)動，以使拉塞在?？變?nèi)適當(dāng)定位。后桿致動器可從控制臺上拆卸。
圖9中示出了一種可以連續(xù)地以商業(yè)量生產(chǎn)螺旋或螺紋肋管的快速和經(jīng)濟(jì)的方法。按照該方法，在進(jìn)行上述的拉拔前，按照所需的精加工的直徑、壁厚和其它在選擇管時所需的因素，選擇直徑加大的冷拔管坯的長度。當(dāng)選擇要拉拔的冷拔管坯的長度時要考慮的因素包括由于在拉拔時要保持體積不變，所以要增加管的長度，以減小管的斷面面積；容納管的引入和拉拔長度并施加所需的拉力的拉拔機(jī)的能力；肋和管壁斷面面積的結(jié)合；在形成需要拉拔的各點(diǎn)處的管材料損失；和由于在管的尾端不容易形成的壁造成的管材料損失。開始時毛管通過用鋼絲刷清理，進(jìn)行濕清洗或濕制劑處理、潤滑和干燥來制備。通常，支承在長軸端部的鋼絲刷插在毛管的內(nèi)腔中，以從管的內(nèi)表面或內(nèi)壁上去除附著物。濕洗法可利用化學(xué)手段進(jìn)一步去除附著物。用肥皂進(jìn)行潤滑。
將要制備的管沿例如拉拔機(jī)90進(jìn)行拉拔，使它通過與拉模67類似的拉模的?？?，然后通過與拉塞12，112類似但沒有槽和棱寬并設(shè)置在拉模的?？變?nèi)的光面拉塞。光面拉塞與后桿，如后桿123相連，并連接到電動后桿致動器上，致動器用于按上述方式使拉塞定位在?？變?nèi)。管沿后桿向前運(yùn)動并通過拉模，越過光面拉塞，后桿位于管的內(nèi)腔中。可將一對光面拉塞分別連接到一對后桿的前端上，后桿可以并排的關(guān)系支承在拉拔機(jī)上并用于交替地加速生產(chǎn)。使要制備的毛管70向前通過拉模運(yùn)動來完成拉拔，可利用支架，例如支架100將管拉過拉模。將管70拉過光面拉塞可獲得所需的管徑和精確的、用于拉出肋的管尺寸。利用卡規(guī)檢查光管70的壁厚，以測量在管一端周圍多個位置上的壁厚。如果必要的話，可在將管拉過光面拉塞之前進(jìn)行退火，使管足夠軟，以利于光面拉拔。
在光面拉拔之后，管被退火，然后去除退火管的附著物，以去除松散的鱗片和碎片。在去除附著物之前，可使退火管冷卻。在去除附著物之后，通過測量管樣品的硬度來檢查管的硬度。對從一組經(jīng)過退火和濕處理的管中的樣品進(jìn)行檢查，用于檢查硬度的樣品的數(shù)量取決于拉拔機(jī)的性能。可將光面拉拔產(chǎn)生的尖端和尾狀物去除，以使內(nèi)腔中的濕處理試劑通過并完全排出，并釋放全部空氣。在去除尖端和尾狀物后，對管進(jìn)行濕處理，這可采用與光面拉拔前對管進(jìn)行的濕清洗相同的步驟。濕處理或濕清洗包括從管上去除氧化物，使管表面鈍化，并對管進(jìn)行皂洗和干燥。去除氧化物包括在溶液，如硫酸內(nèi)浸透和浸漬管，以去除氧化物，從管中排除溶液，并在水中沖洗管，然后為管進(jìn)行皂洗，再在水中沖洗管，然后對管進(jìn)行干燥。浸透/浸漬、排水和沖洗步驟可按照需要重復(fù)進(jìn)行，直到酸處理中的排出物離開管的兩端為止。鈍化包括在鈍化溶液，如磷酸鹽中浸透或浸漬管，并且必要時，在鈍化溶液中浸透/浸漬步驟可重復(fù)進(jìn)行。皂洗包括將管浸透或浸漬在肥皂液中并從管中排出肥皂液。必要時，在肥皂液中浸透/浸漬和排出肥皂液的步驟可重復(fù)進(jìn)行。干燥包括用熱風(fēng)干燥排液后的管。
如上所述，將干燥后的管拉過拉模67的?？?6，并越過處于模孔中的帶槽或鍵的拉塞12，112。進(jìn)行拉肋的能力，即拉過帶槽(鍵)拉塞12，112的能力取決于制備管的條件、適當(dāng)?shù)墓苡捕取⒊ピ诠芸妆砻嫔系难趸锖透街?、管長度上的尺寸精確性、在管的內(nèi)外直徑表面上充分形成的點(diǎn)和一直形成的潤滑層、包括其上的沉積物或涂層的帶槽拉塞的設(shè)計和狀態(tài)、帶槽拉塞和后桿的連接強(qiáng)度、后桿的對正、包括槽螺旋角、邊緣半徑、前后齒側(cè)角、槽的深度和寬度及拉拔速度。
在將管拉過拉模孔并越過帶槽拉塞12，112，以形成肋78和槽80之后，從管上去除尖端和尾狀物。然后利用鋼帶50個以上肋間距。由于從管的外部可看見肋，所以這一過程可從管的外部進(jìn)行。然后，取管的一端為樣品對肋78的壁厚和高度進(jìn)行檢查，通常采用銷式千分尺(pinmicrometer)進(jìn)行檢查。在檢查管的適當(dāng)壁厚和肋高后，需要對管進(jìn)行熱處理，以獲得理想的機(jī)械特性。然后將熱處理后的管按需要拉直，外部打上標(biāo)記并切割成所需的長度，以獲得具有內(nèi)螺旋或螺紋肋的一根或多根管。在拉直后和切割前，可檢查管的瑕疵，并用相同的編碼數(shù)作標(biāo)記。吹掉切割管的金屬屑，在管上應(yīng)用抗腐蝕物質(zhì)。蒸汽釋放小球可用于抗腐蝕。將管的端部封堵并按所需的單管數(shù)量捆成組。將管備上證明文件并貼上標(biāo)簽，有證明文件和貼標(biāo)簽的管在運(yùn)輸?shù)街付ǖ攸c(diǎn)之前可進(jìn)行存放?？刹捎枚喔跛鱽戆踩靥嵘庸さ墓苁?。精加工管主要具有一個確定壁厚的主孔和一個確定肋高的次孔。通過選擇適當(dāng)壁厚的冷拔管坯可獲得所需的肋高，不同壁厚的冷拔管坯的使用范圍是由試驗(yàn)來確定的。
本發(fā)明的方法提供較短的生產(chǎn)時間，減小在制造過程中施加到軋管塞工具上的力，減小了工具破損和工具更換的頻率，從而形成精加工的螺旋或螺紋內(nèi)肋管，它具有理想的機(jī)械特性和導(dǎo)熱、壓力損失特性。該方法的特點(diǎn)在于帶鍵或槽的軋管塞工具經(jīng)三次退火和涂覆，該軋管塞工具可自由旋轉(zhuǎn)，以在拉模內(nèi)生產(chǎn)內(nèi)肋。具有控制臺的制造或拉拔機(jī)使致動器定位在占據(jù)空間的適當(dāng)位置，使拉塞處在在模孔中心并控制拉拔操作。在精加工內(nèi)肋時，預(yù)拉或后拉的制備方式可形成一致的質(zhì)量。
由于本發(fā)明在細(xì)節(jié)上可具有各種變型、變換或變化，所以上面討論和附圖中示出的所有主題都是舉例說明，而不是一種限制。
權(quán)利要求
1.一種軋管塞工具，用于形成內(nèi)螺旋或內(nèi)螺紋帶肋或加肋管，包括一個軋管塞，該軋管塞具有一個軋管塞體，它可旋轉(zhuǎn)地設(shè)置在拉模的?？變?nèi)并具有中心縱軸；多個圍繞中心縱軸等間距隔開的外槽和多個與所述槽交替排列的外棱，所述槽以相對中心縱軸呈一個螺旋角地沿軋管塞體的縱向延伸并與管內(nèi)形成的內(nèi)螺旋或內(nèi)螺紋肋的形狀非常相近，將管向前拉過具有位于管內(nèi)腔中的軋管塞體的拉模，每個所述槽都具有垂直于由一個齒根表面和一對齒側(cè)面限定的斷面，一對齒側(cè)面以一定角度相互從所述齒根表面向一對相鄰所述棱的棱表面向外延伸，所述齒側(cè)面以不同的角度從所述齒根表面向外成角度地延伸。
2.按照權(quán)利要求1的軋管塞工具，其中所述螺旋角為40E，各所述槽的所述齒側(cè)表面的一個后齒側(cè)表面限定半徑角為37E，各所述槽的所述齒側(cè)表面的一個前齒側(cè)表面限定半徑角為16E。
3.按照權(quán)利要求2的軋管塞工具，其中所述槽具有一定寬度，所述棱表面的寬度至少基本上等于所述槽的所述寬度。
4.按照權(quán)利要求1的軋管塞工具，其中所述軋管塞體包括一個位于前長段和后長段之間的中長段，所述中長段限定了一個外圓柱形，所述前長段從所述中長段向所述軋管塞體的前端方向向外傾斜，所述后長段從所述中長段向所述軋管塞體的后端方向向外縮小。
5.按照權(quán)利要求4的軋管塞工具，其中所述后長段以約7E的角度向外縮小到所述中長段的外徑。
6.按照權(quán)利要求4的軋管塞工具，其中所述所述外槽和所述外棱在所述前長段上分別具有前端，在所述后長段上分別具有后端。
7.按照權(quán)利要求1的軋管塞工具，其中所述軋管塞體包括四個或更多個所述外槽和數(shù)量等于所述外槽數(shù)量的外棱。
8.按照權(quán)利要求1的軋管塞工具，其中所述軋管塞體與連接器成一整體或成一體的，該連接器包括一個外螺紋延伸件，它從所述軋管塞體沿向后方向同軸延伸，以螺接到通過拉模以拉管方式接收的軸前端的管段上。
9.按照權(quán)利要求1的軋管塞工具，其中所述軋管塞體包括一個縱向延伸的孔，它與所述中心縱軸同軸。
10.按照權(quán)利要求9的軋管塞工具，還包括一個連接器，該連接器在軸桿一端具設(shè)有一個頭部，所述軸桿具有一個從所述頭部向后延伸的圓柱形長段和一個從所述圓柱形長段向后延伸的螺紋長段，所述軸桿可插在所述孔內(nèi)，所述頭部設(shè)置在靠近所述軋管塞體前端的所述拉塞外部，所述圓柱形長段設(shè)置在所述孔內(nèi)，所述螺紋長段從所述軋管塞體向后延伸，以螺接到通過拉模以拉管方式接收的軸前端的管段上。
11.一種軋管塞工具，用于形成內(nèi)螺旋或內(nèi)螺紋帶肋或加肋管，包括一個軋管塞，該軋管塞具有一個軋管塞體，它可旋轉(zhuǎn)地設(shè)置在拉模的?？變?nèi)并具有中心縱軸；多個圍繞中心縱軸等間距隔開的外槽和多個與所述槽交替排列的外棱，所述槽以相對中心縱軸呈一個螺旋角地沿軋管塞體的縱向延伸并與管內(nèi)形成的內(nèi)螺旋或內(nèi)螺紋肋的形狀相近，將管向前拉過具有位于管內(nèi)腔中的軋管塞體的拉模，每個所述槽都具有垂直于由一個齒根表面和一對齒側(cè)面限定的斷面，一對齒側(cè)面以一定角度相互從所述齒根表面向一對相鄰所述棱的棱表面向外延伸，所述齒根表面具有在第一和第二半徑之間限定的斷面上的寬度，一個向后的所述齒側(cè)表面以相對第一半徑形成的第一角設(shè)置，一個向前的所述所述齒側(cè)表面以相對所述第二半徑形成的并小于第一角的第二角設(shè)置。
12.按照權(quán)利要求11的軋管塞工具，其中所述所述螺旋角為40E，所述第一角為37E，所述第二角為16E。
13.按照權(quán)利要求11的軋管塞工具，其中各個所述棱表面具有一定寬度，所述棱表面的所述寬度至少基本上等于所述齒根表面的所述寬度。
14.按照權(quán)利要求13的軋管塞工具，其中所述齒根表面的寬度在約3.9mm至約4.3mm的范圍內(nèi)。
15.按照權(quán)利要求14的軋管塞工具，其中所述槽具有一定深度，所述槽的所述深度在約1.3mm至約1.6mm之間的范圍內(nèi)。
16.按照權(quán)利要求11的軋管塞工具，其中所述軋管塞體用硬化的工具鋼制成，并具有三倍的韌度，達(dá)到約63RC。
17.按照權(quán)利要求16的軋管塞工具，還包括沉積在所述拉塞上的鈦鎳沉積層。
18.按照權(quán)利要求16的軋管塞工具，還包括在所述拉塞上的單分子金剛石涂層。
19.按照權(quán)利要求16的軋管塞工具，還包括在所述拉塞上的鈦鎳的碳化物涂層。
20.一種軋管塞工具，用于形成內(nèi)螺旋或內(nèi)螺紋帶肋或加肋管，包括一個軋管塞，該軋管塞具有一個軋管塞體，它可旋轉(zhuǎn)地設(shè)置在拉模的?？變?nèi)并具有中心縱軸；多個圍繞中心縱軸等間距隔開的外槽和多個與所述槽交替排列的外棱，所述槽以相對中心縱軸呈一個螺旋角地沿軋管塞體的縱向延伸并與管內(nèi)形成的內(nèi)螺旋或內(nèi)螺紋肋的形狀相近，將管向前拉過具有位于管內(nèi)腔中的軋管塞體的拉模，每個所述槽都具有垂直于由一個齒根表面和一對齒側(cè)面限定的非對稱斷面，一個向后的所述齒側(cè)表面以相對第一半徑形成的第一角設(shè)置，一個向前的所述所述齒側(cè)表面以相對所述第二半徑形成的并小于第一角的第二角設(shè)置，并且設(shè)置方向與所述后向的齒側(cè)表面的方向相反；一根用于接收在通過拉模拉拔的管內(nèi)的長軸，它具有一個用于與所述軋管塞體相連的前端；及一個用于將所述軋管塞體與所述軸的所述前端相連的連接器，當(dāng)所述軋管塞體在模孔內(nèi)繞所述中心縱軸旋轉(zhuǎn)時，該連接器用于與所述軋管塞體成一體地旋轉(zhuǎn)所述軸。
21.按照權(quán)利要求20的軋管塞工具，其中所述軸包括一個位于其內(nèi)的所述前端的軸向螺紋段，并且所述連接器包括一個外部螺紋延伸段，它從所述軋管塞體的后端同軸地延伸，以便與所述段螺接。
22.按照權(quán)利要求21的軋管塞工具，其中所述延伸段與所述軋管塞體與成一整體或成一體。
23.按照權(quán)利要求21的軋管塞工具，其中所述所述軋管塞體具有一個全長延伸的軸向孔，所述連接器包括一個頭部和一個從所述頭部延伸的軸桿，所述軸桿具有一個外螺紋部分，所述軸桿可插在所述孔內(nèi)，并具有從所述軋管塞體向后同軸延伸的外螺紋部分，以限定延伸件。
24.按照權(quán)利要求23的軋管塞工具，其中所述頭部限定一個位于所述軋管塞體前端的前鄰接部分，所述軸的所述前端限定一個位于所述軋管塞體的所述后端的后鄰接部分，所述軋管塞體沿軸向限制在所述前后鄰接部分之間。
25.按照權(quán)利要求23的軋管塞工具，其中所述連接器包括圓柱頭內(nèi)六角螺釘。
26.按照權(quán)利要求20的軋管塞工具，其中所述軸包括一個后桿，它具有一個限定所述軸的所述前端的前端。
27.按照權(quán)利要求20的軋管塞工具，其中所述軸包括一個后桿和一個連接到后桿上的轉(zhuǎn)換器，所述轉(zhuǎn)換器具有一個限定所述軸的所述前端的前端。
28.按照權(quán)利要求27的軋管塞工具，其中所述后桿的外徑配合在管內(nèi)，所述轉(zhuǎn)換器的外徑比所述后桿的外徑更緊密地配合在管內(nèi)。
29.按照權(quán)利要求20的軋管塞工具，還包括一個接收所述長軸的引導(dǎo)管，所述引導(dǎo)管具有能容納管的內(nèi)徑，所述軸位于管內(nèi)。
30.一種軋管塞工具，用于形成內(nèi)螺旋或內(nèi)螺紋帶肋或加肋管，包括一個軋管塞，該軋管塞具有一個軋管塞體，它可旋轉(zhuǎn)地設(shè)置在拉模的模孔內(nèi)并具有中心縱軸；多個圍繞中心縱軸等間距隔開的外槽和多個與所述槽交替排列的外棱，所述槽以相對中心縱軸呈一個螺旋角地沿軋管塞體的縱向延伸并與管內(nèi)形成的內(nèi)螺旋或內(nèi)螺紋肋的形狀非常相近，將管向前拉過具有位于管內(nèi)腔中的軋管塞體的拉模，每個所述槽都具有垂直于由一個齒根表面和一對齒側(cè)面限定的非對稱斷面，一對齒側(cè)面從所述齒根表面向相鄰的所述棱的棱表面延伸，各所述槽在所述齒根表面處的寬度和在所述齒側(cè)表面之間的寬度，各所述棱具有基本上等于所述槽的所述寬度的寬度。
31.按照權(quán)利要求30的軋管塞工具，其中各所述槽的所述寬度限定在所述中心縱軸的半徑之間。
32.按照權(quán)利要求31的軋管塞工具，其中所述各所述槽具有所述齒側(cè)表面的一個向后的齒側(cè)表面與一個所述半徑限定一個37°的角，所述齒側(cè)表面的一個向前的齒側(cè)表面與另一個所述半徑限定一個16°的角。
33.一種生產(chǎn)內(nèi)肋管或加肋管的方法，包括如下步驟沿縱向?qū)⒐芾^可旋轉(zhuǎn)地設(shè)置在拉模的模孔內(nèi)的軋管塞體并拉過管的長度，軋管塞體具有多個繞其中心縱軸等間距的外槽，外槽以一定的螺旋角縱向延伸到中心縱軸，其中各槽都具有一個齒根表面和一對齒側(cè)表面，該齒側(cè)表面從齒根表面以相互相反的方向和不同的徑向角延伸到相鄰的棱表面，其中前齒側(cè)表面的徑向角小于后齒側(cè)表面的徑向角；并且使管在拉模內(nèi)收縮，以迫使管的內(nèi)表面或壁進(jìn)入軋管塞的外槽，以形成多個沿管的內(nèi)表面縱向延伸的連續(xù)的螺旋肋，并且這些肋與外槽的形狀一致。
34.按照權(quán)利要求33的方法，其中所述拉拔步驟是第二拉拔步驟，并且還包括在所述第二拉拔步驟之前，在第一拉拔步驟中將管拉過一個光面軋管塞的步驟，并在所述第一拉拔步驟之后和所述第二拉拔步驟之前進(jìn)行退火。
35.按照權(quán)利要求34的方法，還包括在所述第二拉拔步驟之后的對管進(jìn)行熱處理、拉直管和將管切割成所述長度的步驟。
36.按照權(quán)利要求35的方法，還包括在所述第一拉拔步驟之前和所述第一拉拔步驟之后及所述第二拉拔步驟之前的濕制劑處理步驟，及在所述第二拉拔步驟之后和所述熱處理步驟之前去除尖端和尾狀物的步驟。
37.按照權(quán)利要求36的方法，還包括在所述切割步驟之后，對管進(jìn)行防腐保護(hù)、封堵管端部、捆扎管、給管備上證明文件、給管貼上標(biāo)簽、儲存管及將管運(yùn)輸?shù)街付ǖ攸c(diǎn)的步驟。
38.按照權(quán)利要求36的方法，還包括濕制劑處理管的步驟，包括化學(xué)方法清除管的附著物、鈍化管的表面、對管進(jìn)行皂洗和干燥管的步驟。
39.按照權(quán)利要求38的方法，其中所述化學(xué)除附著物的步驟包括向管應(yīng)用硫酸溶液。
40.按照權(quán)利要求38的方法，其中所述鈍化步驟包括向管應(yīng)用磷酸鹽溶液。
全文摘要
一種軋管塞工具，用于形成內(nèi)螺旋或內(nèi)螺紋帶肋或加肋管，包括一個軋管塞體，它具有中心縱軸、多個圍繞中心縱軸等間距隔開的外槽和多個與所述槽交替排列的外棱。所述槽沿軋管塞體以相對軸成一定螺旋角地延伸，每個所述槽都由一個齒根表面和從所述齒根表面向一對相鄰棱的棱表面向外延伸的相對的齒側(cè)面限定的斷面，齒側(cè)面以不同的角度從所述齒根表面相互向外成角度地延伸。一種形成內(nèi)螺旋肋管的方法，包括將一段管拉過可旋轉(zhuǎn)地設(shè)置在拉模的?？變?nèi)的軋管塞體，并使管在拉模中收縮，以迫使管進(jìn)入軋管塞體的槽內(nèi)，從而在管內(nèi)形成多個外形與槽一致的內(nèi)螺旋肋。
文檔編號B23P23/00GK1876265SQ20051007483
公開日2006年12月13日 申請日期2005年6月7日 優(yōu)先權(quán)日2005年6月7日
發(fā)明者杰森E·約翰, 史密斯J·麥克 申請人:三井巴布科克(美國)有限公司