チューブスパイラルコイルベンディングマシン は特殊なチューブ成形プロセスであり、ガイド ローラー、ベンディング ローラー、ピッチ設定機構を使用して、金属チューブ (最も一般的には銅、炭素鋼、またはステンレス鋼) を直径、ピッチ、巻き数が正確に制御された螺旋 (スパイラル) コイルに連続的に成形します。結果として得られるスパイラル コイル チューブは、コンパクトな設置面積内で大きな熱伝達領域を提供し、熱交換器、HVAC ファン コイル ユニット、および工業用プロセス加熱および冷却システムの主要な機能要素となります。
コイル曲げ機は、チューブの供給、半径設定ローラー、ピッチ ガイド機構、回転マンドレルまたは巻線ヘッドを単一の自動システムに統合します。構成に応じて、冷凍用途の小径銅管(Ø6 mm)から産業用熱交換器用の大径鋼管(Ø76 mm)までのコイルを製造でき、コイル外径は~ 50mm~2,000mm以上 らせんピッチは、狭い(接触に近いターン)構成から広い間隔の構成まで対応します。
コイルベンディングマシンの仕組み
コイル成形プロセスには、チューブの供給、半径の成形、ピッチ制御の一連の調整が含まれ、すべて機械の CNC またはサーボ制御システムによって管理されます。
- 経管栄養: 直管セクション (または軟銅またはアルミニウムのコイルデコイラーから供給されるチューブ) は、制御された速度で機械のガイド ローラー アセンブリに供給されます。送り速度は生産速度を決定し、ヘリックスの品質に影響を与えます。
- 半径設定ロール: 3 つ以上の曲げロールでチューブを徐々に変形させ、目標コイル径の円弧に成形します。ロール間のギャップ (特に調整可能な曲げロール) によってコイルの半径が決まります。 CNC サーボ制御により、熱交換器の設計で必要に応じて、リアルタイムの半径調整が可能になり、テーパー状のコイル (半径を徐々に増加または減少) を生成できます。
- ピッチガイド機構: ピッチ設定ガイド (通常は電動親ねじまたはサーボ駆動ガイド レール) は、回転送りと同期した制御された速度でチューブを軸方向に前進させ、コイルのらせんピッチ (隣接する巻き間の軸方向の距離) を確立します。ピッチはプログラム可能で、コイルの長さに沿って変更して、特定の流れ分布要件に合わせて不均一なピッチのコイルを作成できます。
- カットオフ: プログラムされた巻き数が完了したら、チューブ カッター (回転鋸またはコールドカット シャー) がコイルの形状を維持しながら出口端でコイルを切断します。完成したコイルは、コイルの直径、ピッチ、端部の準備の品質が検査されます。
スパイラルコイル形状が熱交換用途に優れている理由
スパイラル コイルの形状は、直管または U 字管の熱交換器に比べて、固有の熱力学的および流体力学的利点を提供します。
- ディーンボルテックスエフェクト: らせん状に湾曲したチューブを通る流れは、チューブ壁の境界層を破壊する二次循環 (ディーン渦) を誘発し、熱伝達係数を大幅に増加させます。同じチューブ長さの場合、スパイラルコイルは次のことを実現します。 15 ~ 40% 高い熱伝達性能 この二次流れの強化により、同等の直管よりも優れた効果を発揮します。
- コンパクトな設置面積: チューブ長 10 メートルのスパイラル コイルは、同等の直管配置の床面積の一部を占めるため、住宅用 HVAC ユニット、産業用ボイラー水予熱器、スキッドマウント プロセス システムなど、スペースに制約のある設置向けのコンパクトな熱交換器設計が可能になります。
- 自浄作用の傾向: コイルを流れる流体にかかる遠心力により、微粒子やスケールが外壁に向かって押し出され、直管設計に比べて汚れの割合が減少します。これは、硬水を供給する水対水熱交換器において、運用上の大きな利点となります。
- 熱膨張吸収: コイルの形状は、バネのような構造によって本質的に熱膨張と熱収縮に対応するため、伸縮継手の必要性がなくなり、チューブとヘッダーの接合部の熱疲労応力が軽減されます。
コイルベンディングマシンの主な用途
熱交換器の製造
スパイラルコイル熱交換器は、貯蔵タンク(家庭用および商業用温水システム)、シェルアンドコイル熱交換器(水から水、蒸気から水、冷媒から水)、および熱回収ユニット内の浸漬コイルとして使用されます。一般的な家庭用貯湯コイルは、 12~25メートルのØ22 mm銅管 外径 180 ~ 250 mm、巻き数 8 ~ 12 のコイルに形成されるため、コイル表面全体で一貫した熱伝達を実現するためにチューブとタンクの間隔を均一にするために正確なピッチ制御が必要です。
HVAC ファンコイルユニット
ファン コイル ユニット (セントラル エアコン システムの分散型ターミナル ユニット) は、熱交換コイル (通常はフィン付きの銅管コイル) を使用して、循環する冷水または温水と小型ファンによって駆動される室内空気との間で熱エネルギーを伝達します。コイルは主要な熱交換要素です。そのチューブの直径、フィンのピッチ、列の数、および回路の配置が、ユニットの冷却および加熱能力を直接決定します。コイル曲げ機は、各ファン コイル ユニットの中心となる蛇行またはスパイラル コイル回路を、 シフトごとに 200 ~ 500 のコイル回路 自動ラインで。
工業用プロセスの加熱および冷却
化学反応容器、ジャケット付き混合タンク、およびバッチプロセス装置の浸漬コイルは、スパイラル コイルを使用して容器の内容物を加熱または冷却します。炭素鋼またはステンレス鋼のコイル Ø25mm~Ø76mm チューブの直径とコイルの外径 300mm~2,000mm はこれらの産業用熱伝達用途向けに製造されており、コイルが容器内に確実に適合し、設計された熱伝達領域を提供できるように正確な寸法制御が必要です。
廃熱回収システム
スパイラルコイル熱交換器は、煙道ガス、エンジン排気、および工業プロセスの流れからの廃熱回収に広く使用されています。このコイルのコンパクトな形状により、最小限の構造変更で既存のダクトおよび排気システムに統合でき、環境に放出される熱エネルギーを回収するためのコスト効率の高いソリューションとなります。
自動化されたパイプライン レイアウト
産業プラントの配管では、コイル曲げ機を使用して計装チューブ コイル (プロセス測定用の毛細管ループ)、防振ループ、および計装空気および油圧ラインの拡張コイルを形成します。これらのコイルを専用の機械で形成すると、何百もの同一の設置場所で一貫した形状が確保され、手動によるコイル形成のばらつきがなくなります。
コイルパラメータと品質管理
| パラメータ | 代表的な範囲 | 達成可能な許容差 | パフォーマンスへの影響 |
|---|---|---|---|
| コイル外径 | 50~2,000mm | ±1~2mm | 容器/シェル内にフィット |
| コイルピッチ(巻き間隔) | チューブ外径200mmまで | ±0.5mm | 流れの分布、汚れのリスク |
| ターン数 | 1~100 | ±0.25回転 | 総伝熱面積 |
| チューブの曲げ部分の楕円化 | — | OD の 5% 未満 | 圧力損失、流量係数 |
チューブスパイラルコイルベンディングマシンに関するよくある質問
コイル曲げに最適なチューブ材質は何ですか?
銅 (軟延伸 C12200) は、延性、熱伝導性、耐食性に優れているため、最も一般的にコイル曲げされる材料です。狭い半径にコイル状に巻くことができます ( 最小 2:1 の R/D ) アニーリングなし。炭素鋼およびステンレス鋼では、より大きな最小半径 (通常、R/D ≥ 4:1) が必要であり、ピッチが狭い場合は中間焼きなましが必要になる場合があります。アルミニウム合金チューブ (1100、3003) は、重量の最小化が重要な低圧冷媒コイルに適しています。
コイル曲げ時の楕円化はどのように制御されますか?
楕円化は主に、曲げ中にチューブの穴の内側でマンドレルをサポートすることによって、また材料が座屈せずに流れるように曲げ速度を制限することによって制御されます。内部マンドレル (柔軟なボールチェーン マンドレルまたは硬質プラグ マンドレル) は、曲げる前にチューブに挿入され、コイルの形成後に引き抜かれます。標準的な熱交換器用途における銅管のコイル巻きの場合、通常、内部マンドレルにより楕円化が制限されます。 公称ODの3%未満 コイル直径がチューブ外径のわずか 2 倍であっても。
コイルベンディングマシンで可変ピッチコイルを製造できますか?
はい、CNC 制御のマシンでは可能です。サーボ駆動のピッチ ガイドは、1 回転あたりプログラムされた速度でチューブを軸方向に進めます。この速度はコイル プログラムのどの時点でも変更できます。可変ピッチ コイル (高い熱伝達を実現するために中心部のピッチが狭く、圧力損失を低減し、入口/出口の流れの分布を改善するために端部のピッチが広い) は、流れの均一性が重要な製薬および食品加工用途の特殊な熱交換器で使用されます。
完成したコイルの完全性は、設置前にどのようにテストされますか?
完成したコイルは通常、静水圧試験(水で満たされ、 1.5×設計圧力 - 通常、HVAC コイルの場合は 15 ~ 30 bar、高圧プロセス コイルの場合は最大 100 bar)、漏れを検査する間 5 ~ 15 分間保持します。重要な用途では、ヘリウムまたは窒素の漏れ検出を備えた空気圧試験を適用して、水圧試験では見逃される可能性のある微小な漏れを特定します。

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