專利名稱：螺旋鋼及其應(yīng)用產(chǎn)品以及螺旋鋼的制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及通過將特定形狀的鋼材扭轉(zhuǎn)而形成的螺旋鋼及其應(yīng)用產(chǎn)品以及螺旋鋼的制造方法。
背景技術(shù)：
一直以來，利用將扁鋼扭轉(zhuǎn)而成的扭絞扁鋼。本申請人提出并實(shí)際應(yīng)用了扭絞扁鋼的各種利用方法。
作為具體例子，有專利文獻(xiàn)I所示的打設(shè)到土中使用的樁、專利文獻(xiàn)2所示的在扭絞扁鋼上接合鋼管而確保了剛性的支柱、以及專利文獻(xiàn)3所示的抗浮錨(帳篷釘)等。這些樁等可以通過打設(shè)容易地設(shè)置，也可以通過邊轉(zhuǎn)動邊拔出的方式簡單地去除。
作為扭絞扁鋼的其它用途，可以如專利文獻(xiàn)4所示那樣作為挖洞器的鉆頭使用，或如專利文獻(xiàn)5所示那樣作為將扭絞扁鋼作為進(jìn)給絲杠的搬送裝置使用，此外，也可如專利文獻(xiàn)6所示那樣作為使左右的扭絞扁鋼相對而混煉食品、粉末的裝置使用。
進(jìn)而，作為扭絞扁鋼的制造方法，專利文獻(xiàn)7中公開了如下技術(shù)方案:將扁鋼的兩端分別固定，一邊拉伸一端，一邊轉(zhuǎn)動另一端，使扁鋼扭轉(zhuǎn)，制作扭絞扁鋼。
由此，對可以利用于各種用途的扭絞扁鋼而言，如圖1所示，在將扁鋼F以中心軸線O為中心扭轉(zhuǎn)的狀態(tài)下，具有如樁等那樣相對于將扭絞扁鋼拔出的力會發(fā)揮出規(guī)定的機(jī)械強(qiáng)度，且難以簡單拔出的優(yōu)點(diǎn)。然而，對于來自扭絞扁鋼的長軸方向的壓縮力、由圖1的上下方向施加的彎曲載荷，在例如箭頭所示的位置容易產(chǎn)生變形，無法得到充分的機(jī)械強(qiáng)度。
因此，難以將扭絞扁鋼自身用于結(jié)構(gòu)體的支柱等，若希望提高機(jī)械強(qiáng)度，則需要相應(yīng)的二次加工等，在加工的難易程度、效率方面會產(chǎn)生不良影響。另外，扭絞扁鋼存在如下情況:在縮短扁鋼的螺距的方向上難以加工、或者會發(fā)生縱曲。
現(xiàn)有技術(shù)文獻(xiàn)
專利文獻(xiàn)
專利文獻(xiàn)1:日本特開2001-323460號公報
專利文獻(xiàn)2:日本特開2002-302961號公報
專利文獻(xiàn)3:日本特開2006-309540號公報
專利文獻(xiàn)4:日本特開2003-328356號公報
專利文獻(xiàn)5:日本特開2008-202653號公報
專利文獻(xiàn)6:日本特開2005-279362號公報
專利文獻(xiàn)7:日本特開平10-296342號公報發(fā)明內(nèi)容
發(fā)明要解決的問題
本發(fā)明所要解決的問題是:消除上述問題，提供機(jī)械強(qiáng)度高、且即使不改變扭轉(zhuǎn)角度也能簡單地縮短被扭轉(zhuǎn)部分(螺旋葉片部分)的螺距的螺旋鋼及其應(yīng)用產(chǎn)品以及螺旋鋼的制造方法。
用于解決問題的方案
為了解決上述問題，權(quán)利要求1的技術(shù)方案是一種螺旋鋼，其特征在于，其是將與鋼材的長軸方向平行的軸線作為中心軸線，使鋼材沿該中心軸線扭轉(zhuǎn)而形成的，所述鋼材具有至少三片以上的長邊構(gòu)件相對于該中心軸線呈放射狀配置的形狀。
權(quán)利要求2的技術(shù)方案的特征在于，在權(quán)利要求1所述的螺旋鋼中，在該中心軸線的位置上配置有中空管，該長邊構(gòu)件配置固定于該中空管的周圍。
權(quán)利要求3的技術(shù)方案是一種螺旋鋼，其特征在于，其是將與鋼材的長軸方向平行的軸線作為中心軸線，使鋼材沿該中心軸線扭轉(zhuǎn)而形成的，所述鋼材具有兩片長邊構(gòu)件相對于該中心軸線對稱地配置的形狀、且在該中心軸線的位置上配置有中空管、該長邊構(gòu)件配置固定于該中空管的周圍。
權(quán)利要求4的技術(shù)方案的特征在于，在權(quán)利要求2或3所述的螺旋鋼中，在該中空管的管壁上形成有多個孔。
權(quán)利要求5的技術(shù)方案的特征在于，在權(quán)利要求1 4中的任一項(xiàng)所述的螺旋鋼中，該鋼材的長邊構(gòu)件是以該長邊構(gòu)件的截面的厚度隨著遠(yuǎn)離該中心軸線而增加的方式構(gòu)成的，通過將該鋼材扭轉(zhuǎn)，該長邊構(gòu)件所對應(yīng)的部分的截面形狀成為大致矩形。
權(quán)利要求6的技術(shù)方案是一種螺旋鋼樁，其特征在于，其將權(quán)利要求1 5中的任一項(xiàng)所述的螺旋鋼作為打設(shè)或埋設(shè)到土中的樁使用。
權(quán)利要求7的技術(shù)方案的特征在于，在權(quán)利要求6所述的螺旋鋼樁中，具有固定在該螺旋鋼樁上的結(jié)構(gòu)體，該螺旋鋼的一部分露出地面，該露出部分作為支撐該結(jié)構(gòu)體的支柱發(fā)揮功能。
權(quán)利要求8的技術(shù)方案的特征在于，在權(quán)利要求6所述的螺旋鋼樁中，將該螺旋鋼樁以朝水平方向或比水平方向朝上的角度打設(shè)到土中，用作土錨、土中地基。
權(quán)利要求9的技術(shù)方案是一種螺旋鋼樁，其將權(quán)利要求4所述的螺旋鋼打設(shè)或埋設(shè)到土中，作為經(jīng)由該中空管將土中的水排出的排水用管，或經(jīng)由該中空管將灌漿材料注入到土中的灌漿材料注入用管使用。
權(quán)利要求10的技術(shù)方案是一種挖洞器，其特征在于，其將權(quán)利要求1 5中的任一項(xiàng)所述的螺旋鋼用于挖洞器的鉆頭部分。
權(quán)利要求11的技術(shù)方案是一種進(jìn)給裝置，其特征在于，其將權(quán)利要求1 5中的任一項(xiàng)所述的螺旋鋼作為進(jìn)給裝置的進(jìn)給絲杠使用。
權(quán)利要求12的技術(shù)方案是一種混煉裝置，其特征在于，其將權(quán)利要求1 5中的任一項(xiàng)所述的螺旋鋼作為混煉裝置的混煉用葉片使用。
權(quán)利要求13的技術(shù)方案是一種換熱器，其特征在于，其將權(quán)利要求2或3所述的螺旋鋼作為在換熱器內(nèi)將兩個流體分離并能夠相互進(jìn)行熱交換的壁材使用。
權(quán)利要求14的技術(shù)方案的特征在于，在權(quán)利要求1 5中的任一項(xiàng)所述的螺旋鋼的制造方法中，一邊對該鋼材的長軸方向施加規(guī)定的拉力，一邊將該鋼材扭轉(zhuǎn)。
權(quán)利要求15的技術(shù)方案的特征在于，在權(quán)利要求14所述的螺旋鋼的制造方法中，使用對該鋼材兩端進(jìn)行保持的兩個保持部件，以將至少一保持部件自另一保持部件拉離的方式施加拉力，并使至少一保持部件以該鋼材的中心軸線為中心進(jìn)行旋轉(zhuǎn)。
發(fā)明的效果
根據(jù)權(quán)利要求1的技術(shù)方案，將與鋼材的長軸方向平行的軸線作為中心軸線，使鋼材沿該中心軸線扭轉(zhuǎn)而形成螺旋鋼，且所述鋼材具有至少三片以上長邊構(gòu)件相對于該中心軸線呈放射狀配置的形狀，因此，螺旋鋼的機(jī)械強(qiáng)度與扭絞扁鋼相比能夠顯著提高。而且，即使不改變扭轉(zhuǎn)角度，也能簡單地縮短扭轉(zhuǎn)部分(螺旋葉片部分)的螺距。
根據(jù)權(quán)利要求2的技術(shù)方案，在鋼材的中心軸線的位置上配置有中空管，長邊構(gòu)件配置固定于該中空管的周圍，因此，可以將中空管作為支柱的一部分利用，或者可以在中空管的內(nèi)部形成流體等的流路而用于換熱器、排水用管等多種用途。
根據(jù)權(quán)利要求3的技術(shù)方案，螺旋鋼的特征在于，其是將與鋼材的長軸方向平行的軸線作為中心軸線，使鋼材沿該中心軸線扭轉(zhuǎn)而形成的，所述鋼材具有兩片長邊構(gòu)件相對于該中心軸線對稱配置的形狀，且在該中心軸線的位置上配置有中空管，該長邊構(gòu)件配置固定于該中空管的周圍，因此，螺旋鋼的機(jī)械強(qiáng)度與扭絞扁鋼相比能夠顯著提高。而且，可以將中空管作為支柱的一部分利用，或者可以在中空管的內(nèi)部形成流體等的流路而用于換熱器、排水用管等多種用途。
根據(jù)權(quán)利要求4的技術(shù)方案，在中空管的管壁上形成有多個孔，因此，能夠用于將經(jīng)由中空管內(nèi)移動的流體經(jīng)該孔排出至中空管外、或者將位于中空管外的流體經(jīng)該孔導(dǎo)入中空管內(nèi)并經(jīng)由中空管移動等多種用途。
根據(jù)權(quán)利要求5的技術(shù)方案，鋼材的長邊構(gòu)件是以該長邊構(gòu)件的截面的厚度隨著遠(yuǎn)離中心軸線而增加的方式構(gòu)成的，通過將該鋼材扭轉(zhuǎn)，該長邊構(gòu)件所對應(yīng)的部分的截面形狀成為大致矩形，因此，螺旋鋼的與長邊構(gòu)件對應(yīng)的部分(螺旋葉片部分)的厚度總是恒定的，能夠抑制螺旋葉片部分的機(jī)械強(qiáng)度的降低。
根據(jù)權(quán)利要求6的技術(shù)方案，螺旋鋼樁的特征在于，其將螺旋鋼作為打設(shè)或埋設(shè)到土中的樁使用，因此對來自樁的橫向的應(yīng)力、壓縮力也不易變形，能夠縮短螺旋葉片部分的螺距，因次能夠增大與土的接觸面積，能夠進(jìn)一步增大對拔出力的阻力。
根據(jù)權(quán)利要求7的技術(shù)方案，具有固定在螺旋鋼樁上的結(jié)構(gòu)體，螺旋鋼的一部分露出地面，該露出部分作為支撐該結(jié)構(gòu)體的支柱發(fā)揮功能，因此，利用螺旋鋼機(jī)械強(qiáng)度的提高，能夠?qū)⒙菪撟鳛橹е鶃砝茫@對現(xiàn)有的扭絞扁鋼而言是困難的。
根據(jù)權(quán)利要求8的技術(shù)方案，將螺旋鋼樁以朝水平方向或比水平方向朝上的角度打設(shè)到土中，作為土錨、土中地基使用，因此，利用螺旋鋼的螺旋葉片部分的螺距的縮短、對土的阻力的提高，能夠作為朝水平方向或從水平方向朝上的錨、土中地基來利用，而這對現(xiàn)有的扭絞扁鋼而言是困難的。
根據(jù)權(quán)利要求9的技術(shù)方案，螺旋鋼樁的特征在于，其將螺旋鋼打設(shè)或埋設(shè)到土中，作為經(jīng)由中空管將土中的水排出的排水用管，或經(jīng)由中空管將灌漿材料注入到土中的灌漿材料注入用管使用，因此，由于螺旋鋼自身的機(jī)械強(qiáng)度高、向土中打設(shè)、埋設(shè)的效率高而能夠提供優(yōu)異的排水用管、灌漿材料注入用管。
根據(jù)權(quán)利要求10的技術(shù)方案，挖洞器的特征在于，其將螺旋鋼作為挖洞器的鉆頭部分使用，因此，能夠縮短螺旋鋼的螺旋葉片部分的螺距，增大與土的接觸面積，比現(xiàn)有的扭絞扁鋼更高效地掏出土。
根據(jù)權(quán)利要求11的技術(shù)方案，進(jìn)給裝置的特征在于，其將螺旋鋼作為進(jìn)給裝置的進(jìn)給絲杠(feeding screw)使用，因此,利用螺旋鋼的高機(jī)械強(qiáng)度,能夠使進(jìn)給絲杠自身承擔(dān)進(jìn)給部件的支撐功能，而這對現(xiàn)有的扭絞扁鋼而言是困難的。
根據(jù)權(quán)利要求12的技術(shù)方案，混煉裝置的特征在于，其將螺旋鋼作為混煉裝置的混煉用葉片使用，因此，能夠縮短螺旋鋼的螺旋葉片部分的螺距，增大與混煉對象物的接觸面積，比現(xiàn)有的扭絞扁鋼更高效地進(jìn)行混煉。
根據(jù)權(quán)利要求13的技術(shù)方案，換熱器的特征在于，其將螺旋鋼作為在換熱器內(nèi)將兩個流體分離并能夠相互進(jìn)行熱交換的壁材使用，因此，能夠縮短螺旋鋼的螺旋葉片部分的螺距，增加螺旋葉片與流體的接觸時間、面積，提高熱交換效率。
根據(jù)權(quán)利要求14的技術(shù)方案，在螺旋鋼的制造方法中，一邊在鋼材的長軸方向上施加規(guī)定的拉力，一邊將該鋼材扭轉(zhuǎn)，因此，能夠形成螺旋葉片部分的螺距恒定的螺旋鋼。
根據(jù)權(quán)利要求15的技術(shù)方案，在螺旋鋼的制造方法中，使用保持鋼材兩端的兩個保持部件，以將至少一保持部件自另一保持部件拉離的方式施加拉力，并使至少一保持部件以該鋼材的中心軸線為中心進(jìn)行旋轉(zhuǎn)，因此，能夠通過極簡單的方式容易地制造螺旋鋼。


圖1是說明現(xiàn)有的扭絞扁鋼的圖。
圖2是說明本發(fā)明的螺旋鋼的圖。
圖3是說明利用現(xiàn)有的扭絞扁鋼的結(jié)構(gòu)物的支撐方法的圖。
圖4是說明利用本發(fā)明的螺旋鋼的結(jié)構(gòu)物的支撐方法的圖。
圖5是說明本發(fā)明的螺旋鋼所利用的第一實(shí)施例的鋼材的截面(a)與扭轉(zhuǎn)后的鋼材的截面(b)的差異的圖。
圖6是說明本發(fā)明的螺旋鋼所利用的第二實(shí)施例的鋼材的圖。
圖7是說明本發(fā)明的螺旋鋼所利用的第三實(shí)施例的鋼材的圖。圖7的(a)示出扭轉(zhuǎn)前的鋼材的截面，圖7的(b)示出扭轉(zhuǎn)后的鋼材的截面。
圖8是說明本發(fā)明的螺旋鋼所利用的第四實(shí)施例的鋼材的圖。圖8的(a)示出扭轉(zhuǎn)前的鋼材的截面，圖8的(b)示出扭轉(zhuǎn)后的鋼材的截面。
圖9是說明本發(fā)明的螺旋鋼所利用的第五實(shí)施例的鋼材的圖。
圖10是說明本發(fā)明的螺旋鋼所利用的第六實(shí)施例的鋼材的圖。
圖11是說明本發(fā)明的螺旋鋼所利用的第七實(shí)施例的鋼材的圖。
圖12是說明將本發(fā)明的螺旋鋼用于換熱器時的實(shí)施例的圖。
圖13是說明將本發(fā)明的螺旋鋼用于灌漿材料注入用管時的實(shí)施例的圖。
圖14是說明將本發(fā)明的螺旋鋼用于排水用管時的實(shí)施例的圖。
具體實(shí)施方式
以下對本發(fā)明的螺旋鋼及其應(yīng)用產(chǎn)品以及螺旋鋼的制造方法進(jìn)行詳細(xì)說明。
圖2是說明本發(fā)明的螺旋鋼的圖。
本發(fā)明的螺旋鋼是將與鋼材的長軸方向平行的軸線作為中心軸線0，使鋼材沿該中心軸線扭轉(zhuǎn)而形成的，所述鋼材具有至少三片以上長邊構(gòu)件(fl f4)相對于該中心軸線O呈放射狀配置的形狀。
圖2的(a)示出與螺旋鋼的長軸方向垂直的剖視圖，圖2的(b)示出螺旋鋼的側(cè)視圖。
圖1的扭絞扁鋼與圖2的螺旋鋼相比，兩者的差別是明確的，尤其是，在螺旋鋼中不存在圖1的扭絞扁鋼中箭頭所示的機(jī)械強(qiáng)度弱的部分，對于螺旋鋼可以顯著提高相對于長軸方向的壓縮力、來自附圖的上下方向的應(yīng)力的機(jī)械強(qiáng)度。
另外，圖1的扭絞扁鋼的扭轉(zhuǎn)角度(約45度)與圖2的螺旋鋼的扭轉(zhuǎn)角度(約45度)是相同的，但螺旋鋼的扭轉(zhuǎn)部分(螺旋葉片部分)的螺距是扭絞扁鋼的一半，能夠簡單地縮短螺距。由此，土、混煉材料等與螺旋鋼接觸的部分的面積增加，能夠提高對土的阻力、或者能夠更高效地進(jìn)行混煉作業(yè)。
對本發(fā)明的螺旋鋼所使用的鋼材的材質(zhì)沒有特別限定，但優(yōu)選鋼鐵等機(jī)械強(qiáng)度高、可實(shí)施扭轉(zhuǎn)加工的材質(zhì)。
扭轉(zhuǎn)前的鋼材使用如圖5的(a)、圖6、圖7的(a)或圖8的(a)所示的鋼材，其相對于與鋼材的長軸方向平行的中心軸線0，將至少三片以上長邊構(gòu)件(fI f4)呈放射狀配置。長邊構(gòu)件的數(shù)量只要為三片以上就對其數(shù)量沒有限定，但圖5 圖8所示的將四個長邊構(gòu)件呈十字狀配置而成的鋼材與長邊構(gòu)件為三個或五個以上的鋼材相比，在市場上能夠更廉價地獲得，且由于長邊構(gòu)件較少，因而加工容易等，能夠更適宜地利用。另外，將這種鋼材扭轉(zhuǎn)加工而成的螺旋鋼盡管長邊構(gòu)件的數(shù)量并不多，但機(jī)械強(qiáng)度與扭絞扁鋼相比能夠得到顯著提高。
作為鋼材的一個例子，可以采用鋼材的截面為圖5的(a)所示的形狀的鋼材。其將長邊構(gòu)件的厚度設(shè)定為與靠近中心軸線的部分的厚度Wl相比、外側(cè)的厚度w2更厚。通常，扭轉(zhuǎn)鋼材時，長邊構(gòu)件的外側(cè)會被更多的拉伸，因此長邊構(gòu)件的外側(cè)的厚度會變得比靠近中心軸線的部分更薄。預(yù)先考慮到這一點(diǎn),例如在扭轉(zhuǎn)前的鋼材中，以w2 > wl的方式對長邊構(gòu)件的各部分的厚度進(jìn)行設(shè)定，使得扭轉(zhuǎn)后的形狀如圖5的(b)所示那樣，長邊構(gòu)件的外側(cè)的厚度《2’與靠近中心軸線的部分的厚度wl’成為大致相同的厚度。
需要說明的是，在圖5的(b)中，附圖標(biāo)記H’表示長邊構(gòu)件fl扭轉(zhuǎn)而成的螺旋狀部分。其它的f2’ f4’也是同樣的。圖7和圖8也是同樣的。
另外，如圖7的(a)所示，在扭轉(zhuǎn)前的鋼材中，也可以預(yù)先使長邊構(gòu)件的外側(cè)的厚度w2比靠近中心軸線O的部 分的厚度wl更薄。此時，扭轉(zhuǎn)后的螺旋鋼的形狀如圖7的(b)所示，長邊構(gòu)件的外側(cè)的厚度《2’變得更薄(《2’ < w2)0
關(guān)于扭轉(zhuǎn)后的螺旋鋼的長邊構(gòu)件的各部分的厚度(wl’或w2’)，如圖5所示設(shè)為 1’= 2’、或如圖7所示設(shè)為《1’ >w2’是可以根據(jù)螺旋鋼的用途適宜選擇的。例如，需要高水平維持螺旋鋼的長邊構(gòu)件的機(jī)械強(qiáng)度時，如圖5所示加厚長邊構(gòu)件的外側(cè)的厚度w2’是優(yōu)選的。另一方面，用作混煉裝置等的螺桿時，螺旋鋼的葉片部分(長邊構(gòu)件)的前端截面如圖7所示那樣呈錐狀或銳角可以降低葉片部分的前端部處的摩擦阻力，是更優(yōu)選的。
另外，為了構(gòu)成為對鋼材實(shí)施扭轉(zhuǎn)加工時在鋼材的中心部附近長邊構(gòu)件不會斷裂，如圖6所示，在長邊構(gòu)件(Π f4)的根部形成厚壁部A。
圖8是說明本發(fā)明的螺旋鋼的其它實(shí)施例(第四實(shí)施例)的圖。圖8的實(shí)施例的特征在于:長邊構(gòu)件fl f4的長度不同。更具體而言，長邊構(gòu)件f2和f4形成的附圖的橫向的長度LI被設(shè)定得比長邊構(gòu)件fl和f3形成的附圖的縱向的長度L2長。通過將具有如圖8的(a)那樣的截面的鋼材扭轉(zhuǎn)，能夠形成如圖8的(b)那樣的截面的螺旋鋼。該螺旋鋼的特征在于:主要承擔(dān)螺旋鋼的葉片部分(螺旋部分)的作用的是長邊構(gòu)件f2和f4，長邊構(gòu)件fl和f3用于幫助提高相對于如圖1所示的從螺旋鋼的橫向施加的應(yīng)力的螺旋鋼的機(jī)械強(qiáng)度。由此，為了使機(jī)械強(qiáng)度比現(xiàn)有的扭絞扁鋼高，有效的是，相對于扁鋼(圖8的(a)的長邊構(gòu)件f2、f4)的平面設(shè)置向法線方向突出的部分(同一圖中的長邊構(gòu)件fl、f3)。
需要說明的是，圖8的(a)那樣的鋼材與圖5 圖7所示的鋼材相比可以將附圖的縱向的高度設(shè)定得較低。因此，儲存鋼材等的材料時，能夠進(jìn)一步減少占用空間，是經(jīng)濟(jì)的。
作為本發(fā)明的螺旋鋼所使用的鋼材的形成方法，能夠通過準(zhǔn)備成為長邊構(gòu)件的平板狀的鋼板并對該鋼板進(jìn)行焊接來將三片以上長邊構(gòu)件相對于中心軸線放射狀地配置。此時，也可以在中心部分配置圓柱、三棱柱或四棱柱等角材，然后將長邊構(gòu)件放射狀地焊接。另外，能夠通過借助具有與形成的鋼材的截面相應(yīng)的開口形狀的模具對由高爐熔化了的鋼材或軟化了的鋼材進(jìn)行擠出成形，從而形成圖5 圖8所示的任意形狀的鋼材。
作為本發(fā)明的螺旋鋼的其它實(shí)施例，可以利用如圖9 圖11所示的鋼材，其在中心軸線O的位置上配置有中空管Pl P3、長邊構(gòu)件fl f4配置固定于該中空管Pl P3的周圍。中空管的寬度大于長邊構(gòu)件的厚度時，通過將在中空管上接合有長邊構(gòu)件的鋼材扭轉(zhuǎn)，可以提高相對于來自螺旋鋼的橫向(與螺旋鋼延伸的長軸方向垂直的方向)的應(yīng)力的螺旋鋼的機(jī)械強(qiáng)度。
另外，使用中空管時，長邊構(gòu)件的數(shù)量不限定于三片以上。也可以利用如圖9的(C)、圖10的(C)和圖11的(d)、圖11的(e)所示的鋼材，其具有將與鋼材的長軸方向平行的軸線作為中心軸線0，兩片長邊構(gòu)件fl、f2相對于該中心軸線對稱地配置的形狀，且在該中心軸線O的位置上配置有中空管Pl P3，該長邊構(gòu)件配置固定于該中空管的周圍，在利用這種鋼材的情況下，也能夠充分地耐受來自螺旋鋼的橫向的應(yīng)力。
圖9是將圓筒形狀的鋼管Pl用于中空管的實(shí)施例，圖9的(a)是使四片長邊構(gòu)件Π f4與中空管Pl接合的例子，圖9的(b)和圖9的(c)分別示出接合三片長邊構(gòu)件和兩片長邊構(gòu)件的例子。
圖10是將截面為四角形狀的鋼管P2用于中空管的實(shí)施例，圖10的(a)是使四片長邊構(gòu)件fl f4與中空管P2的邊部(圖10的(a)所示的在中空管的截面上相當(dāng)于邊的位置)接合的例子，圖10的(b)將同樣的長邊構(gòu)件配置固定于中空管P2的角部。進(jìn)而，圖10的(C)示出將兩片長邊構(gòu)件接合到中空管P2的邊部的例子。
圖11是將截面為六角形狀的鋼管P3用于中空管的實(shí)施例，圖11的(a)是使四片長邊構(gòu)件fl f4與中空管P3的邊部接合的例子，圖11的(b)和圖11的(c)將三片長邊構(gòu)件配置固定于中空管P3的邊部或角部。進(jìn)而，圖11的(d)和圖11的(e)示出將兩片長邊構(gòu)件接合到中空管P3的邊部或角部的例子。
如圖9 圖11所示，通過利用中空管Pl P3，可以將中空管用于支柱的一部分、或可以在中空管的內(nèi)部形成流體等的流路而用于換熱器、排水用管等多種用途。
另外，如后所述，在中空管Pl P3的管壁上形成有多個孔，從而能夠用于使經(jīng)由中空管內(nèi)移動的流體經(jīng)該孔排出到中空管外、或使位于中空管外的流體經(jīng)該孔導(dǎo)入中空管內(nèi)并經(jīng)由中空管移動等各種用途。
作為對鋼材進(jìn)行扭轉(zhuǎn)加工的方法，可以利用如前述的專利文獻(xiàn)7所示的扁鋼的扭轉(zhuǎn)加工方法。制作螺旋鋼方面的要點(diǎn)是:一邊對多個長邊構(gòu)件施加相同的拉力，一邊使鋼材整體以該鋼材的中心軸線為中心、以恒定的速度扭轉(zhuǎn)。
為此，準(zhǔn)備至少兩個對從長邊構(gòu)件的靠近中心軸線的部分起至長邊構(gòu)件的外側(cè)的端部進(jìn)行把持的保持部件，使其保持鋼材的兩端，以將至少一保持部件自另一保持部件拉離的方式施加拉力，并使至少一保持部件以該鋼材的中心軸線為中心進(jìn)行旋轉(zhuǎn)。由此，可以容易地制造螺旋葉片部分的螺距恒定的螺旋鋼。
另外，作為其它制造方法，通過夾住各長邊構(gòu)件的輥的組合構(gòu)成各保持部件，準(zhǔn)備兩個以上這種保持部件。接著，邊使這些保持部件之間的距離保持恒定邊使它們沿鋼材的長軸方向相對于該鋼材移動。另外，相鄰的保持部件以保持長邊構(gòu)件的角度不同的方式設(shè)定，使得彼此在鋼材的中心軸線周圍產(chǎn)生扭轉(zhuǎn)力。當(dāng)然，這種保持部件盡管不產(chǎn)生拉伸鋼材的拉力，但卻能夠?qū)︿摬膶?shí)施連續(xù)的扭轉(zhuǎn)加工。
尤其是，將鋼材如上所述擠出成形時，其后立即配置多個由輥構(gòu)成的如上所述的保持部件，能夠邊移動鋼材邊連續(xù)地實(shí)施扭轉(zhuǎn)加工。
進(jìn)而，使用圖9 圖11所示的中空管Pl P3時，將圓柱狀的芯棒插入中空管內(nèi)，能夠防止螺旋鋼在中心軸線方向上變形。另外，如圖10 圖11所示使用角狀的中空管時，可以將與中空管的內(nèi)壁一致的角狀的治具插入中空管的兩端，使該治具配合鋼材整體的扭轉(zhuǎn)而旋轉(zhuǎn)，從而輔助中空管的扭轉(zhuǎn)。
接著，對本發(fā)明的螺旋鋼的用途進(jìn)行說明。
本發(fā)明的螺旋鋼利用了與現(xiàn)有的扭絞扁鋼相比機(jī)械強(qiáng)度優(yōu)異、扭轉(zhuǎn)部分(螺旋葉片部分)的螺距構(gòu)成得窄等優(yōu)勢，由此，現(xiàn)有的扭絞扁鋼的用途毋庸諱言，還能夠擴(kuò)展至更多的用途。
將螺旋鋼作為打設(shè)或埋設(shè)到土中的樁(螺旋鋼樁)使用時，螺旋鋼即使對來自樁的橫向的應(yīng)力、壓縮力，也不易變形，能夠縮短螺旋葉片部分的螺距，因此，能夠增加與土的接觸面積，能使相對于拔出力的阻力比扭絞扁鋼更大。
因此，如圖3所示使用扭絞扁鋼時，為了固定上部結(jié)構(gòu)物，將上部結(jié)構(gòu)物固定在基座上，為了對抗彎矩，會在該基座上固定多個螺旋鋼樁，從而將基座固定于地面。與此相對，使用本發(fā)明的螺旋鋼樁時，以抗彎剛度為代表的機(jī)械強(qiáng)度等優(yōu)異，因此，能夠減少使用的樁的數(shù)量，如圖4所示，例如，也可以直接將上部結(jié)構(gòu)物安裝在一根螺旋鋼樁上。
而且，通過螺旋鋼樁對配置于地面的結(jié)構(gòu)物進(jìn)行保持時，也可以使螺旋鋼的一部分露出地面，將該露出部分作為支撐該結(jié)構(gòu)體的支柱使用。這同樣是因?yàn)楸景l(fā)明的螺旋鋼的機(jī)械強(qiáng)度明顯高于扭絞扁鋼。
利用扭絞扁鋼的樁通常朝下埋設(shè)到土中，但本發(fā)明的螺旋鋼樁也能以朝水平方向或比水平方向朝上的角度打設(shè)到土中。尤其是通過縮小螺旋鋼的螺旋葉片部分的螺距、提高對土的阻力，從而還能夠作為朝水平方向或比水平方向朝上的抗滑用的錨、土中地基使用，而這對現(xiàn)有的扭絞扁鋼而言是困難的。
將螺旋鋼用于挖洞器的鉆頭部分時，能夠使螺旋鋼的螺旋葉片部分的螺距比扭絞扁鋼窄，增加與土的接觸面積，因此，能夠比專利文獻(xiàn)4的現(xiàn)有的扭絞扁鋼更高效地掏出土。而且，由于機(jī)械強(qiáng)度高，也可用作能夠挖直孔、并利用電動機(jī)等的具有強(qiáng)轉(zhuǎn)動力的動力源的挖掘機(jī)。
將螺旋鋼作為進(jìn)給裝置的進(jìn)給絲杠使用時，利用螺旋鋼的機(jī)械強(qiáng)度高，能夠使進(jìn)給絲杠自身承擔(dān)進(jìn)給部件的支撐功能，而這對專利文獻(xiàn)5的現(xiàn)有的扭絞扁鋼而言是困難的。另外，也能夠作為大型設(shè)備的進(jìn)給裝置利用。
進(jìn)而，將螺旋鋼作為混煉裝置的混煉用葉片使用時，能夠縮短螺旋鋼的螺旋葉片部分的螺距，增加與混煉對象的接觸面積，能夠比專利文獻(xiàn)6的現(xiàn)有的扭絞扁鋼更高效地進(jìn)行混煉。當(dāng)然，構(gòu)成同等功能的混煉裝置時，也可以使設(shè)備自身緊湊化。
另外，對于使用圖9 圖11所示的中空管Pl P3的螺旋鋼，不僅螺旋狀的葉片部分所形成的空間能夠作為流體等的通路使用，而且中空管內(nèi)部也可以作為流體等的通路使用。因此，能夠構(gòu)成圖12所示的各種流體通路，能夠作為換熱器內(nèi)的流體的流路、以及各種流體的輸送流路利用。
圖12的(a)為配置有圍繞螺旋鋼S的圓筒狀管Tl的實(shí)施方式，其是將構(gòu)成螺旋鋼S的中空管P的內(nèi)部作為從虛線箭頭al向a2的流體通路、且將螺旋鋼S與管Tl之間的空間作為從實(shí)線箭頭bl向b2的流體通路來構(gòu)成的。另外，從箭頭bl向b2的流體的流動也可以通過轉(zhuǎn)動螺旋鋼來進(jìn)行流體的移動。進(jìn)而，各種流體的移動方向也可以是相同方向。通過像這樣使兩個流體接近，也能夠?qū)崿F(xiàn)使相互的熱交換容易等功能。
圖12的(b)是在圖的12 (a)的實(shí)施方式的基礎(chǔ)上進(jìn)一步于外側(cè)配置另外的圓筒狀管T2的實(shí)施方式。由此，除了圖12的(a)的流體通路之外，能夠在管Tl與T2之間的空間形成從實(shí)線箭頭cl向c2的流體通路。
圖12的(C)是將經(jīng)過圖12的(b)的中空管的流體通路的流體進(jìn)一步引導(dǎo)至管Tl與T2之間的流體通路的實(shí)施方式。另外，圖12的(d)通過使螺旋鋼S的葉片部分的前端與管Tl的內(nèi)壁密合，能夠在螺旋鋼與管Tl之間形成多個流體通路。例如，構(gòu)成葉片部分的長邊構(gòu)件為兩個以上時，能夠構(gòu)成兩個以上流體通路。在圖12的(d)中，以將從實(shí)線箭頭bl向b2的經(jīng)過一個流體通路的流體引導(dǎo)至另一個流體通路(從實(shí)線箭頭b2向b3的流路通路)的方式構(gòu)成。
圖13和圖14是在構(gòu)成螺旋鋼S的中空管P上設(shè)有多個孔H的應(yīng)用例。圖13是灌漿材料注入用管的例子，如圖13的(a)所示，將螺旋鋼轉(zhuǎn)動擰入地面，接著，如圖13的(b)所示將土壤改良材料等灌漿材料利用螺旋鋼的中空管P壓入時，能夠借助孔H將灌漿材料注入地下。
圖14是排水用管的例子，通過將螺旋鋼打設(shè)或埋設(shè)到地下，將地下的水從中空管P的孔H導(dǎo)入中空管內(nèi)(箭頭el)，從中空管P的一端排出(箭頭e2)。需要說明的是，螺旋鋼優(yōu)選如圖14所示那樣以作為水的排出口的中空管的一端傾斜向下的方式傾斜地打設(shè)或埋設(shè)。
產(chǎn)業(yè)h的可利用件
如以上說明的那樣，根據(jù)本發(fā)明，能夠提供機(jī)械強(qiáng)度高、且即使改變扭轉(zhuǎn)角度也能夠容易地縮小扭轉(zhuǎn)部分(螺旋葉片部分)的螺距的螺旋鋼、及其應(yīng)用產(chǎn)品以及螺旋鋼的制造方法。
權(quán)利要求
1.一種螺旋鋼，其特征在于，其是將與鋼材的長軸方向平行的軸線作為中心軸線，使鋼材沿該中心軸線扭轉(zhuǎn)而形成的，所述鋼材具有至少三片以上的長邊構(gòu)件相對于該中心軸線呈放射狀配置的形狀。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的螺旋鋼，其特征在于，在該中心軸線的位置上配置有中空管，該長邊構(gòu)件配置固定于該中空管的周圍。
3.一種螺旋鋼，其特征在于，其是將與鋼材的長軸方向平行的軸線作為中心軸線，使鋼材沿該中心軸線扭轉(zhuǎn)而形成的，所述鋼材具有兩片長邊構(gòu)件相對于該中心軸線對稱配置的形狀，且在該中心軸線的位置上配置有中空管，該長邊構(gòu)件配置固定于該中空管的周圍。
4.根據(jù)權(quán)利要求2或3所述的螺旋鋼，其特征在于，在該中空管的管壁上形成有多個孔。
5.根據(jù)權(quán)利要求1 4中的任一項(xiàng)所述的螺旋鋼，其特征在于，該鋼材的長邊構(gòu)件是以該長邊構(gòu)件的截面的厚度隨著遠(yuǎn)離該中心軸線而增加的方式構(gòu)成的，通過將該鋼材扭轉(zhuǎn)，該長邊構(gòu)件所對應(yīng)的部分的截面形狀成為大致矩形。
6.一種螺旋鋼樁，其特征在于，其將權(quán)利要求1 5中的任一項(xiàng)所述的螺旋鋼作為打設(shè)或埋設(shè)到土中的樁使用。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的螺旋鋼樁，其特征在于，具有固定在該螺旋鋼樁上的結(jié)構(gòu)體，該螺旋鋼的一部分露出地面，該露出部分作為支撐該結(jié)構(gòu)體的支柱發(fā)揮功能。
8.根據(jù)權(quán)利要求6所述的螺旋鋼樁，其特征在于，將該螺旋鋼樁以朝水平方向或比水平方向朝上的角度打設(shè)到土中，作為土錨、土中地基使用。
9.一種螺旋鋼樁，其特征在于，其將權(quán)利要求4所述的螺旋鋼打設(shè)或埋設(shè)到土中，作為經(jīng)由該中空管將土中的水排出的排水用管，或經(jīng)由該中空管將灌漿材料注入到土中的灌漿材料注入用管使用。
10.一種挖洞器，其特征在于，其將權(quán)利要求1 5中的任一項(xiàng)所述的螺旋鋼用于挖洞器的鉆頭部分。
11.一種進(jìn)給裝置，其特征在于，其將權(quán)利要求1 5中的任一項(xiàng)所述的螺旋鋼作為進(jìn)給裝置的進(jìn)給絲杠使用。
12.一種混煉裝置，其特征在于，其將權(quán)利要求1 5中的任一項(xiàng)所述的螺旋鋼作為混煉裝置的混煉用葉片使用。
13.一種換熱器，其特征在于，其將權(quán)利要求2或3所述的螺旋鋼作為在換熱器內(nèi)將兩個流體分離并能夠相互進(jìn)行熱交換的壁材使用。
14.一種螺旋鋼的制造方法，其特征在于，在權(quán)利要求1 5中的任一項(xiàng)所述的螺旋鋼的制造方法中，一邊在該鋼材的長軸方向上施加規(guī)定的拉力，一邊將該鋼材扭轉(zhuǎn)。
15.根據(jù)權(quán)利要求14所述的螺旋鋼的制造方法，其特征在于，使用對該鋼材兩端進(jìn)行保持的兩個保持部件，以將至少一保持部件自另一保持部件拉離的方式施加拉力，并使至少一保持部件以該鋼材的中心軸線為中心進(jìn)行旋轉(zhuǎn)。
全文摘要
本發(fā)明的目的在于，提供機(jī)械強(qiáng)度高且即使不改變扭轉(zhuǎn)角度也能容易地縮短扭轉(zhuǎn)部分(螺旋葉片部分)的螺距的螺旋鋼及其應(yīng)用產(chǎn)品以及螺旋鋼的制造方法。一種螺旋鋼，其是將與鋼材的長軸方向平行的軸線作為中心軸線，使鋼材(f1～f4)沿該中心軸線扭轉(zhuǎn)而形成的，所述鋼材(f1～f4)具有至少三片以上的長邊構(gòu)件相對于該中心軸線呈放射狀配置的形狀。
文檔編號B21D11/14GK103140303SQ20118004708
公開日2013年6月5日 申請日期2011年7月25日 優(yōu)先權(quán)日2010年7月28日
發(fā)明者后藤常郎 申請人:后藤常郎