一种轧管塞工具，用于形成内螺旋或内螺纹带肋或加肋管，包括一个轧管塞体，它具有中心纵轴、多个围绕中心纵轴等间距隔开的外槽和多个与所述槽交替排列的外棱。所述槽沿轧管塞体以相对轴成一定螺旋角地延伸，每个所述槽都由一个齿根表面和从所述齿根表面向一对相邻棱的棱表面向外延伸的相对的齿侧面限定的断面，齿侧面以不同的角度从所述齿根表面相互向外成角度地延伸。一种形成内螺旋肋管的方法，包括将一段管拉过可旋转地设置在拉模的模孔内的轧管塞体，并使管在拉模中收缩，以迫使管进入轧管塞体的槽内，从而在管内形成多个外形与槽一致的内螺旋肋。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术总体上涉及一种内部带肋或加肋管的形成，更具体地说，涉及用于在管内形成内部螺纹或螺旋肋的轧管塞工具，及一种生产内部螺纹或螺旋带肋或加肋管的方法。
技术介绍
内部带肋或加肋管用于各种传热或热交换的应用，包括蒸气发生和过热设备，如锅炉。内部带肋或加肋管具有各种优于光管的优点，包括在比光管具有更高的压力、焓和较低的质量流量的情况下保持高的导热率。在蒸汽锅炉的发展过程中，人们已认识到在锅炉的炉膛内使用内部带肋或加肋管的优越性。但起初，内肋管是搭接焊管。最后有人建议为锅炉的应用生产无缝内肋管，如在Davis的美国专利1,465,073所描述的那样。Davis的专利认为内肋管能增大加热表面和提高对管内的水和蒸汽的导热率。内肋管的使用仍然是有限的，这是由于在涉及管的某些结构和尺寸的许多沸腾范围内，从内肋管得到的好处并不大。在锅炉中可发生两种已知类型的沸腾核态和膜态。在核态沸腾中会形成气泡并在内表面浸润水的管的内壁上释放，而在膜态沸腾中，管的内表面被蒸汽膜覆盖。由于在成核点产生的蒸汽泡迅速地与水分离并运动到大量液体中并搅动液体，所以核态沸腾能产生极好的导热状态。在膜态沸腾中，导热受到蒸汽膜的阻碍，该蒸汽膜防碍水浸润管的内表面并吸收热。Kotch等的美国专利3,088,494提出了一种在核态沸腾中增大导热的理论，它是通过改进亚临界压力的内肋蒸汽发生管来实现的，这种管不论它的定位如何，都能促使维持核态沸腾。Creighton等的美国专利3,213,525、Kotch等的美国专利3,289,451和Hill的美国专利3,292,408涉及用来形成在Kotch等的专利中公开的那种类型的内肋管的设备和方法。在超临界下也可观察到从核态沸腾到膜态沸腾的导热变化现象，即使利用净界面或表面也不能区分水中的蒸汽泡和蒸汽膜的差异，并由浸渍液密度和焓的梯度取代。导热变差一般指的是沸腾临界或减弱的导热，包含亚临界和超临界两种状态。锅炉的类型分成自然循环式、强制循环式或直流式。所有这些类型的锅炉都以亚临界蒸汽状态运行，但只有直流式锅炉具有以超临界蒸汽状态运行的可能性。肋管已被应用多年，人们已认识到，在所有可能导致导热减弱的情况下都可使用肋管，尽管一般来说，由于管内流量能足以维持较高的导热率，所以在强制循环或直流技术不需要肋管。具有内肋管并形成垂直烟道或燃烧室的直流式蒸汽发生器公开在Kastner等的美国专利5,662,070，6,735,236，5,967,097，6,250,257B1和6,302,194B1，及欧洲专利EP 0 581 760 B2中。肋管具有许多形式，从早期的搭接焊类型，发展到无缝变体，如单导程肋管和多导程肋管。与光管相比，这种“标准”肋管的导热特性使管内的质量流量降低。但到现在为止，为使直流式锅炉在单垂直通路中能成功冷却，不允许导热降低太大。具有陡的导程角和较高肋的“优化”多导程肋管已在Kastner等的专利(‘194)中提出，它最终实现了该目的，但生产上的困难使得以商业量生产不经济。为性能测试目的生产的小长度肋管未披露与商业量生产肋管有关问题的范围。本专利技术通过改变工具和制造方法来解决这些问题。因此，对肋的外形的改进减小了制造加工所需的力。尽管生产内肋管具有优越性，但目前大多数直流式锅炉在运行中都用光管构成炉壁，以满足高质量流量密度的导热需求。虽然在些直流式锅炉使用内肋管，但它们通常也用于在高质量流量密度下运行。Kastner等的专利(‘194)公开了这种用途的内肋管，它与质量流量密度无关的，从而允许较高的蒸汽含量，减小了管壁内不需要的温升。按照Kastner等的专利生产的内肋管存在着制造问题，如难以去除肋成型工具、出现的应力造成工具的频繁损坏及极慢的生产率等。利用冷拉工艺可在管内形成内螺纹或螺旋肋，其中使管纵向地拉过一个轧管塞工具，该工具包括一个位于拉模的模孔内的外螺旋或螺纹槽轧管塞。当管拉过模孔时，拉模使管收缩，并使轧管塞的外槽强迫地进入管的内表面或内壁。当管被拉过轧管塞上的模孔时，轧管塞在模孔内绕中心纵轴旋转。这样，与轧管塞的外槽非常一致的连续延伸的螺旋或螺纹肋就成型在管的内壁上。轧管塞一般与拉拔机的轴或后杆相连，当管进入模孔时，管沿轴或后杆推进。除上述专利外，下列美国专利也描述了在管内形成内肋的设备和方法Wadell的US 2358838，Harvey等的US 2852835，Reiger的US 3768291，Sado的US 4733698，Franks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等的美国专利申请US/2003/0094272。许多现有的用于在管内成型内螺旋或内螺纹肋的设备和方法都具有如下缺陷由于在拉拔过程中向轧管塞工具施加力，使该工具的使用寿命较短，生产率低，并且不能较经济地和长时期地以商业量生产内螺旋或内螺纹肋管。用现有技术的设备和方法生产的内螺旋或内螺纹肋管在用于直流式锅炉中并垂直布置时，可能具有下列不足在锅炉输送泵的动力需求、流动特性和炉膛温度方面不理想，并且结构较复杂，成本较高。
技术实现思路
本专利技术克服了现有技术的形成内螺旋或内螺纹肋管的设备和方法的缺陷。本专利技术的设备和方法提高了在形成内螺旋或内螺纹肋管的冷拉工艺的生产率并延长了工具的使用寿命。利用本专利技术，在冷拉工艺中施加到用于在管内成形内螺旋或内螺纹肋的轧管塞工具上的力被减至最小。抽拉的管被挤压至轧管塞上，同时轧管塞工具以相同的程度被迫使进入管内，由于轧管塞内的槽的宽度等于槽间棱的实际可能的宽度。本专利技术的该设备和方法可以商业量经济地和长期地生产内螺旋或内螺纹带肋或加肋管。按照本专利技术制造的传热管具有最佳的多肋结构，这种结构用在锅炉上具有许多优越性并提供优良的导热特性，同时以低质量流动密度运行，适合于垂直的管布置，并且在亚临界和超临界压力下都有较高的工作效率。按照本专利技术制造的传热管以低质量流量和高流体焓，通过使高密度的水膜与传热管保持接触更长的时间来提高传热率。按照本专利技术制造的导热管用在直流锅炉的垂直结构中，以降低压力损失，减小锅炉输送的电力需求，并提供适合于变化的热流量的有效流动特性，降低通过导致节约能源的滑动压力运行，提供锅炉的连续输出，降低炉膛温度，从而将应力减至最小，管与管之间的温差较小，由于是自支承炉壁，所以结构简单，成本低廉，还取消了炉膛与过热器之间的阀和流动平衡阀，并缩短了安装时间。本专利技术总的特征在于，形成内螺旋或内螺纹带肋或加肋管的轧管塞工具包括一个轧管塞，该轧管塞具有一个轧管塞体，它可旋转地设置在拉模的模孔内并具有中心纵轴；多个围绕中心纵轴等间距隔开的外槽和多个与槽交替排列的外棱。槽以相对中心纵轴呈一个螺旋角地沿轧管塞体的纵向延伸并与管内形成的内螺旋或内螺纹肋的形状非常相近，将管拉过具有位于管内腔中的轧管塞体的拉模。每个槽都具有垂直于由一个齿根表面和一本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种轧管塞工具，用于形成内螺旋或内螺纹带肋或加肋管，包括一个轧管塞，该轧管塞具有一个轧管塞体，它可旋转地设置在拉模的模孔内并具有中心纵轴；多个围绕中心纵轴等间距隔开的外槽和多个与所述槽交替排列的外棱，所述槽以相对中心纵轴呈一个螺旋角地沿轧管塞体的纵向延伸并与管内形成的内螺旋或内螺纹肋的形状非常相近，将管向前拉过具有位于管内腔中的轧管塞体的拉模，每个所述槽都具有垂直于由一个齿根表面和一对齿侧面限定的断面，一对齿侧面以一定角度相互从所述齿根表面向一对相邻所述棱的棱表面向外延伸，所述齿侧面以不同的角度从所述齿根表面向外成角度地延伸。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：杰森E约翰，史密斯J麦克，
申请(专利权)人：三井巴布科克美国有限公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]
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