CN100395061C - 加工传热管的孔内螺旋翅片的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种加工传热管的孔内螺旋翅片的方法，该方法采用在空心刀杆上一体制作有2～6个间隔均布于端部的刀头的专用刨刀，刀头在空心刀杆内间隙配合的带锥面的内芯导向下进给，在金属圆管的内壁依次刨切出呈螺旋状排列的若干翘起的翅片。本发明加工出的呈螺旋排列的若干翅片强度高、面积大，能进一步提高换热系数，而且翅片不会在工作过程中断裂脱落，其传热效率超过以前的任何强化传热管。
Description
技术领域
本发明属于机械加工领域，特别涉及一种加工传热管的孔内螺旋翅片的方法。
背景技术
在传热技术领域中，为提高传热管的换热系数，通常是采用将光滑的管壁改为凹凸不平的管壁，目前，在管孔内壁设置翅片一般是采取将翅片纵向排列或者横向排列，使流体介质的流动产生紊乱，提高热流介质在传热过程中的波动性。中国专利号为88102575.5的名为《(三维内肋管及加工工艺》公开了一种用刻刀在金属圆管内壁进行刻切加工出排列有序的针肋及凹槽的工艺，由于该刻切加工的刀具是由10～16把小刻刀沿径向插入刀盒构成刀头，刀盒用丝扣与平动杆连接，当平动杆在管内向前运动时，刻刀被刀头内的锥体顶出而刻入管壁，随着平动杆继续向前推进，刻刀在管壁上刻出凹槽和推挤出针肋；当平动杆向后平动时，刻刀由弹力拉回刀盒内，使刀头与管壁脱离接触，此时所刻圆管在夹具及其联动机构的带动下，沿其轴心线旋转一个角度，并同时向远离到头的方向运动2～4mm，以待刀头再次向前平动时，刻制另一圈的针肋和凹槽。该专利虽然用刻刀在金属圆管内壁刻切出排列有序的针肋，使传热管的换热系数可达光管换热系数的1.5～3.5倍。然而，采用该工艺在圆管内壁刻切出的是一圈圈与圆管横截面平行的横向排列的针肋，这种横向排列的针肋虽然能够导致流体介质的流动产生紊乱，提高传热管的换热系数，但是因为该工艺是采用10～16把沿径向插入刀盒的小刻刀在圆管内壁同时刻切，因其刻刀数量多，进给阻力大，故而吃刀浅，刻切出的针肋厚度一般在0.3mm以内，由于厚度薄，传热管使用时在流体介质的压力作用下会大量断裂掉落，影响传热管的正常使用；而且为减小进给阻力，刻刀也窄，其刻切出的针肋面积也小，使换热系数无法进一步提高。怎样提高针肋的强度和增大单片面积，使传热管强化传热的换热系数能够进一步提高，在能源紧张的社会现状中具有重要的意义。
发明内容
本发明的目的是提供一种加工传热管的孔内螺旋翅片的方法，它能在传热管的孔内加工出呈螺旋排列的强度高面积大的翅片，进一步提高换热系数，实现强化传热。
本发明的目的是这样实现的：采用在空心刀杆上一体制作有2～6个间隔均布于端部的刀头的专用刨刀，刀头在空心刀杆内间隙配合的带锥面的内芯导向下进给，在金属圆管的内壁依次刨切出呈螺旋状排列的若干翘起的翅片，其具体步骤如下：
首先，把金属圆管装夹固定在机床上，将专用刨刀伸进金属圆管内，使空心刀杆内间隙配合的内芯的锥面静止于加工翅片的位置，刨刀向前做轴向进给的同时，刀头由内芯的锥面导向沿着锥面小端向大端位移做径向进给，吃进金属圆管内壁≤1mm，在金属圆管内壁刨切出2～6个翅片，此后刨刀轴向后退，刀头沿着内芯锥面的大端向小端位移复位；
随后，将金属圆管绕轴心旋转一个角度，并向前沿2～60度的螺旋线升角轴向位移，定位后，重复上述动作刨切出另外的2～6个翅片，如此反复，在金属圆管的内壁依次刨切出呈螺旋状排列的若干翅片。
由于采用了上述方案，采用在空心刀杆上一体制作有2～6个间隔均布于端部的刀头的专用刨刀，由于刀头、刀杆一体制作，刀头数量又严格控制在6个以内，既保证了刨刀刀头的强度，进给有力吃刀深，能达到1mm以上，又使刀头的宽度能够增大，故而能在金属圆管内壁刨切出厚度厚、面积大的翅片，在流体介质的压力下不会断裂脱落，有利于提高换热系数。刨切加工时，专用刨刀伸进金属圆管内，使空心刀杆内间隙配合的内芯的锥面静止于加工翅片的位置，刨刀向前做轴向进给的同时，刀头由内芯的锥面导向沿着锥面小端向大端位移做径向进给，深吃进金属圆管内壁，刨切出2～6个翅片。待刨刀轴向后退刀头复位后，将金属圆管绕轴心旋转5～60度，确定待刨切翅片与已刨切翅片片间的周向距离，将金属圆管向前沿2～60度的螺旋线升角轴向位移，确定待刨切翅片的轴向位置，定位后，重复上述动作刨切出另外的2～6个翅片；如此反复，就能够在金属圆管的内壁依次刨切出呈螺旋状排列的若干翅片。这种在金属圆管的内壁呈螺旋状排列的若干翘起的翅片能够使通过管内的流体介质形成旋转涡流，减少平流层，进一步提高换热系数。由于采用2～6个刀头的专用刨刀，使金属圆管内壁刨切出的翅片能够形成两线或多线螺旋排列，其中以两个刀头吃刀最深，刨切出的翅片面积最大、厚度最厚。
本发明加工方法加工出的传热管，其换热系数为光管的5～8倍，为现有的内翅片采取纵向或者横向排列的传热管的2～3倍，其效果已超过目前的其他强化传热管，由此可有效地降低能源的消耗，实现节能。
下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明。
附图说明
图1为采用一个刀头的专用刨刀的示意图；
图2为加工出的传热管孔内螺旋翅片的示意图。
具体实施方式
采用在空心刀杆1上一体制作有两个对称地位于端部的刀头2的专用刨刀，刀头在空心刀杆内间隙配合的带锥面的内芯3导向下进给(如图1所示)，在金属圆管的内壁依次刨切出呈螺旋状排列的若干翘起的翅片，其具体步骤如下：
首先，把金属圆管装夹固定在机床上，将专用刨刀伸进金属圆管内，使空心刀杆内间隙配合的内芯的锥面静止于加工翅片的位置，内芯的动作由机床控制，刨刀在机床动力的带动下向前做轴向进给，与此同时，两个刀头由内芯的锥面导向沿着锥面小端向大端位移做径向进给，吃进金属圆管内壁，刨刀继续进给，在金属圆管内壁刨切出一个厚1mm、宽3mm、高5mm的翅片。翅片的厚度由刀头径向进给量决定，翅片的宽度由刀头宽度决定，翅片的高度由刨刀进给量决定。此后刨刀轴向后退，刀头沿着内芯锥面的大端向小端位移复位。随后，将金属圆管绕轴心旋转5-60度左右，并向前沿2～60度的螺旋线升角轴向位移，定位后，重复上述动作刨切出另外的一个翅片。如此反复，在金属圆管4的内壁依次刨切出呈螺旋状排列的若干翅片5(如图2所示)。
按上述方法就能够在金属圆管内壁刨切出高≤5mm、宽≤5mm、厚≤1mm的呈螺旋状排列的若干翅片。
本发明方法采用的专用刨刀的刀头为2～6个，采用两个以上刀头时，其刀头间隔均布于空心刀杆的端部，用上述的方法步骤进行刨切加工，可以刨切出多线的呈螺旋状排列的若干翅片，实现本发明目的。
由于采用上述方法在传热管内加工出了呈螺旋状排列的若干翅片，能够增强管内流体介质流动方向的变化和介质分子运动的不规则性，使其形成旋转涡流，减少平流层，提高换热系数。
Claims (3)
1.一种加工传热管的孔内螺旋翅片的方法，其特征在于：所述传热管由金属圆管加工而成，采用在空心刀杆上一体制作有2～6个间隔均布于端部的刀头的专用刨刀，刀头在空心刀杆内间隙配合的带锥面的内芯导向下进给，在金属圆管的内壁依次刨切出呈螺旋状排列的若干翘起的翅片，其具体步骤如下：
首先，把金属圆管装夹固定在机床上，将专用刨刀伸进金属圆管内，使空心刀杆内间隙配合的内芯的锥面静止于加工翅片的位置，刨刀向前做轴向进给的同时，刀头由内芯的锥面导向，沿着锥面小端向大端位移，做径向进给，吃进金属圆管内壁≤1mm，在金属圆管内壁刨切出2～6个翅片，此后刨刀轴向后退，刀头沿着内芯锥面的大端向小端位移复位；
随后，将金属圆管绕轴心旋转一个角度，并向前沿2～60度的螺旋线升角轴向位移，定位后，重复上述动作刨切出另外的2～6个翅片，如此反复，在金属圆管的内壁依次刨切出呈螺旋状排列的若干翅片。
2.根据权利要求1所述的加工传热管的孔内螺旋翅片的方法，其特征在于：金属圆管绕轴心旋转的角度为5～60度。
3.根据权利要求1所述的加工传热管的孔内螺旋翅片的方法，其特征在于：在金属圆管内壁刨切出的翅片每片的高≤5mm，由刨刀的轴向进给行程决定，每片的宽≤5mm，由刨刀刀头的宽度决定。
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