CN101532589A

CN101532589A - 一种金属扁管

Info

Publication number: CN101532589A
Application number: CN200810085523A
Authority: CN
Inventors: 王建国; 王学印; 苏光
Original assignee: Golden Dragon Precise Copper Tube Group Inc
Current assignee: Golden Dragon Precise Copper Tube Group Inc
Priority date: 2008-03-10
Filing date: 2008-03-10
Publication date: 2009-09-16

Abstract

本发明公开一种金属扁管，在扁管内部由管壁和竖向加强筋分隔出多个沿扁管长度方向上的腔体，每个腔体在扁管的两端面处开口；在扁管的横截面上，扁管的宽度为4～30mm，扁管的厚度为0.8～1.8mm，扁管宽度与扁管厚度之比大于3。本发明的金属扁管，厚度小，传热系数高，特别适于在汽车空调中使用。

Description

一种金属扁管

技术领域

本发明涉及金属换热管领域，特别涉及一种金属扁管，适于空调、制冷行业中的冷凝器和蒸发器或其他热交换设备中使用，特别适于汽车空调中使用。

背景技术

冷凝器及蒸发器，简称两器，是空调器、制冷机中的重要部件，占据了空调器、制冷机的大部分体积。为适应空调器、制冷机高效化、小型化、轻量化的发展趋势，必需对两器的主要换热元件即换热管进行技术更新。通常，两器换热管常采用铜、铝等金属材料制作，并通过增大传热面积或改变内外表面形状，改善其传热效率。

目前，市场上的换热管常采用一种金属扁管，在管的长度方向上加工有多个两端面开口的腔体。该种换热管由于增大了传热面积，传热系数有所提高，其传热效果得到一定程度的改善。但是，这种扁管的厚度均在1.8mm以上，绝大多数超过2.0mm，其不能满足小型化的要求。而且，这种扁管的内、外表面形状较为简单，其传热系数及换热效率的提高幅度不大，也不能满足高效化的要求。

此外，该种金属扁管常用铝或铜制成：采用铝为基材，因扁管的表面直接暴露于空气之中，其易腐蚀，易老化，使用寿命较短；采用铜作为基材，扁管因铜的密度大而难于加工，相对于铝制扁管而言，其厚度更难以减小。而且，铜的价格高，大量采用铜为基材制作换热管，将会大幅度增加生产使用成本。

发明内容

针对现有技术中的缺陷，本发明提供一种小型化、高效化的金属扁管，其厚度小，传热系数高，能够增加制冷剂与换热管之间传热效率。

为解决以上技术问题，本发明提供的金属扁管，在扁管内部由管壁和竖向加强筋分隔出多个沿扁管长度方向上的腔体，每个腔体在扁管的两端面处开口；在扁管的横截面上，扁管的宽度为4～30mm，扁管的厚度为0.8～1.8mm，扁管宽度与扁管厚度之比大于3。

优选地，扁管的管壁厚度为0.1～0.6mm，所述竖向加强筋的厚度为0.1～1mm。

优选地，所述腔体为2～30个。

优选地，在扁管的横截面上，所述腔体沿扁管宽度方向上成线性均匀排列。

优选地，所述腔体的横截面为长方形、圆形或椭圆形。

优选地，所述腔体内有多条凸起的内齿。

优选地，所述内齿的横截面为三角形或梯形，所述内齿的齿顶角为5～130°。

优选地，所述内齿的横截面为半圆形。

优选地，管的外表面有防腐蚀层。

优选地，所述的防腐蚀层的厚度为1～20μm。

为了制作本发明的金属扁管，还设计了专门的加工工艺：将实芯的金属条，经过清洗、去除表面氧化皮等表面处理后直接进入连续挤压，使其通过事先设计好的模具，形成特定形状的扁管，然后直接在扁管的外表面喷涂抗腐蚀层，最后由精密轧机轧制出符合客户要求的尺寸。

与现有技术相比，本发明的金属扁管，在扁管内部由管壁和竖向加强筋分隔出多个沿扁管长度方向上的开口腔体，扁管的宽度仅为4～30mm，扁管的厚度仅为0.8～1.8mm，相对普通金属扁管，其厚度可降低60％以上。本发明的金属扁管，在具有较大的换热面积的同时占有较小的空间，从而为两器的小型化、轻量化提供了便利。本发明还改善了腔体的结构与形状，从而使得扁管的传热面积增加，整体热传导性提高。相对普通金属扁管，本发明的金属扁管的传热速率提高了20％以上。在单位时间内换热量相同的情况下，使用较少的扁管就可以达到预定的传热目标，减少资源耗费。

本发明的优选方案中，在扁管的外表面喷涂防腐蚀层，隔绝扁管外表面与空气等物质的直接接触，提高其抗腐蚀、抗老化的性能，延长扁管使用寿命，从而节约生产使用成本。

本发明的金属扁管，适用于当前制冷行业的热门制冷剂二氧化碳，也适用于现有的有机制冷剂，可在空调、制冷及其它领域的热交换设备中使用，特别是适于在汽车空调中使用。

附图说明

图1是本发明第一实施例的横截面示意图；

图2是本发明第二实施例的横截面示意图；

图3是图2中腔体的局部放大示意图；

图4是本发明第三实施例中腔体的局部放大示意图。

有关符号及含义如下：

S：扁管的宽度；

H：扁管的厚度；

D₁：扁管管壁的厚度；

D₂：竖向加强筋的厚度；

D₃：防腐蚀层的厚度；

a：腔体的长度；

b：腔体的宽度；

φ：腔体的直径；

h：内齿的高度；

θ：内齿的齿顶角；

r：内齿的半径。

具体实施方式

下面结合附图及具体实施方式对本发明进一步进行说明。

其中：扁管的长度方向，是扁管在尺寸上最长的方向，其与制冷剂的流动方向一致；扁管的宽度方向，是在扁管横截面上其尺寸较大的方向；扁管的厚度方向，简称竖向，是在扁管横截面上其尺寸较小的方向。

请参见图1，该图是本发明第一实施例的横截面示意图。如图1所示，扁管100由管壁1和竖向加强筋2分隔出9个长度方向上的腔体3，所述腔体3在宽度方向上线性均匀排列成一行。所述扁管100的管宽S为4～30mm，管厚H为0.8～1.8mm；管壁1的厚度D₁为0.1～0.6mm，竖向加强筋2的厚度D₂为0.1～1mm。由于在扁管100内部由管壁1和竖向加强筋2分隔出多个沿扁管长度方向上的开口腔体3，其换热面积增加，由此提高扁管100的换热效率。而且，管的宽度S仅为4～30mm，管的厚度H仅为0.8～1.8mm，其尺寸大为缩小，相对普通扁管，本发明的扁管100的厚度可降低60％以上，其在具有较大的换热面积的同时占有较小的空间，从而为两器的小型化、轻量化提供了便利。此外，在单位时间内换热量相同的情况下，使用较少的扁管100就可以达到预定的传热目标，从而减少资源的消耗。

如图1所示，所述腔体3近似为长方形，其宽度b约为管厚H的一半，其中，扁管100中部7个腔体3的长宽比a/b约为1.5，外围2个腔体的长宽比a/b约为2(当腔体3多层排列时，中部、外围腔体3的数量相应变化)。上述腔体3的配置方式，不仅保证热交换面积增加，而且有利于降低扁管100的中部腔体3和外围腔体3中制冷剂的流速差，使得制冷剂在扁管100中各个部位的流速均匀一致。

如图1所示，所述扁管100的外表面上还喷涂有防腐蚀层4，所述防腐蚀层4的厚度D₃为1～20μm。由于喷涂了防腐蚀层4，扁管100的外表面不能与空气或其他物质直接接触，从而提高其抗腐蚀、抗老化的性能，延长扁管100使用寿命，节约生产使用成本。

本实施例中，扁管100的材质为铜、铝、其它金属或合金，防腐蚀层4的材质为锌。具体制作方法是：将实芯的金属条，经过清洗、去除金属条表面氧化皮等表面处理后直接进入连续挤压，使其通过模具形成如图1所示形状的扁管100，然后直接在其表面喷涂抗腐蚀的锌层，最后精密轧机轧制出符合客户要求的尺寸。

上述实施例中，扁管100中腔体3的内表面为光滑面，为了进一步提高的换热效率，本发明进一步提出改进方案。即，在每个腔体3内设置多条凸起的内齿，使管内制冷剂在扁管100内易形成紊流，强化腔体3内制冷剂的对流，增加制冷剂之间的热交换，提高热传导率。

参见图2，该图是本发明第二实施例的横截面示意图。如图2所示，扁管100采用纯铝系1050铝制成，其左右两个端头为半圆形，管宽S为20mm，管厚H为1.8mm，防腐蚀层4为镀锌涂层，其厚度为10μm。扁管100由管壁1和竖向加强筋2在长度方向上分隔出12个腔体3，每个腔体3在管的两端面处开口，供制冷剂流入和流出。在扁管100横截面的宽度方向上，所述腔体3排列成一行，且各个腔体3之间成均匀线性分布。

请同时参见图3，该图是图2中腔体的局部放大示意图。所述腔体3的横截面为圆形，直径φ为0.6mm。每个腔体3内沿圆周均匀分布12条凸起的内齿5，内齿5的截面为三角形或梯形等尖角形状，齿高h为0.08mm，齿顶角θ为5～130°，

本实施例中，改善了腔体3的结构与形状，即在腔体3内设置凸起的内齿5，使得扁管100的热交换效率进一步提高。其原因是：制冷剂在流动过程中，其与扁管100的接触面积增加，由此增加换热量；内齿5的存在，使得制冷剂在扁管100内形成紊流，扁管100的中部腔体3和外围腔体3中的制冷剂不断进行对流，从而增加制冷剂之间的热交换，提高制冷剂有效利用程度及热传导效率。对于空调换热器用铝质扁管，在相同外型的条件下，利用8根本实施例的扁管100就可以满足10根无齿铝质扁管的换热要求，换言之，本实施例中扁管100的换热效率提高20％。

该扁管的制作方法为：用钢刷刷去除铝杆表面的氧化皮后用清洗剂清洗实心铝杆一次，用工业纯水漂洗一次，再用压缩空气吹干铝杆表面的水分，然后将铝杆进行连续挤压，通过事先设计好的的模具挤压出上述形状的铝质扁管100，最后对铝质扁管100表面喷涂锌粉，利用挤压后的余热使锌固化在其外表面上。

本实施例中，铝管的材质还可以为1070、1100、1200等的纯铝系，或添加0.2～1.8％锰的3000系铝合金，例如锰系3003，考虑到材料的再利用，采用和铝箔材质相近的铝或铝合金将更好。

参见图4，该图是本发明第三实施例中腔体的局部放大示意图。如图4所示，采用锰系3003铝合金制成的扁管100，宽度S为22mm，厚度H为0.8mm，左右两个端头为半圆形，防腐蚀层4为镀锌涂层，其厚度为10μm。沿管的长度方向有12个腔体3，此12个腔体3按照图2的方式沿扁管100的宽度方向上成均匀线性分布，每个腔体3在扁管100的两端面处开口，所述腔体3的横截面为椭圆形，长轴为a为1mm，短轴b为0.25mm；沿每个腔体3内周边均匀分布20条凸起的内齿5，所述内齿5的横截面为半圆形，内齿半径r为0.2mm。由于改善腔体3、内齿5的结构与形状，不仅增加扁管100的换热面积，还加速腔体3之间的制冷剂的对流，由此提高扁管100的热交换效率。

该扁管的制作方法为：用钢刷去除锰系3003铝合金杆表面的氧化皮后用清洗剂清洗实心锰系3003铝合金杆一次，用工业纯水漂洗一次，用压缩空气吹干锰系3003铝合金杆表面的水分，然后将锰系3003铝合金杆进行连续挤压，通过与上述形状相配合的模具挤压出上述形状的锰系3003铝合金扁管，然后对锰系3003铝合金扁管表面喷涂锌粉，利用挤压后的余热使锌固化在扁管100的表面上。

上述实施方式中，均须将处理后的金属杆进行连续挤压，通过事先设计好的模具，挤压形成与模具形状相配合的产品。因此，根据产品要求，应综合考虑腔体数量、腔体的大小、腔体的形状，及内齿的个数、内齿的形状等因素设计不同的模具。

一般地，增加腔体、内齿的数量，可增加制冷剂与扁管的接触面积，促进制冷剂与金属扁管的热交换，并节省材料，降低生产成本。因此，在一定场合下可适当增加腔体、内齿的数量，但也不能无限制地增加，否则，将增加扁管的成型加工难度及费用。本发明的金属扁管，优选地，腔体个数为2～30个，内齿的条数为2～60条。

改变腔体、内齿的形状，也可提高扁管的换热效率。一般地，腔体的横截面选取三角形、长方形、圆形、椭圆形等形状，内齿的横截面选取半圆形、扇形、矩形、梯形、三角形等。至于选择哪一种形状，应综合考虑换热性能要求、扁管的尺寸、工艺可行性的影响、加工成本费用等因素后确定。

本发明的上述具体实施方式中，扁管采用镀锌涂层为防腐蚀层。但在一定的场合，也可采用：非金属保护层，如环氧树脂等；化学保护层；其他金属保护镀层，如镀锡等。防腐蚀层的厚度，则应视不同产品具体设定。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims

1、一种金属扁管，在扁管内部由管壁和竖向加强筋分隔出多个沿扁管长度方向上的腔体，每个腔体在扁管的两端面处开口，其特征在于，在扁管的横截面上，扁管的宽度为4～30mm，扁管的厚度为0.8～1.8mm，扁管宽度与扁管厚度之比大于3。

2、根据权利要求1所述的金属扁管，其特征在于，扁管的管壁厚度为0.1～0.6mm，所述竖向加强筋的厚度为0.1～1mm。

3、根据权利要求1所述的金属扁管，其特征在于，所述腔体为2～30个。

4、根据权利要求1所述的金属扁管，其特征在于，在扁管的横截面上，所述腔体沿扁管宽度方向上成线性均匀排列。

5、根据权利要求1所述的金属扁管，其特征在于，所述腔体的横截面为长方形、圆形或椭圆形。

6、根据权利要求1所述的金属扁管，其特征在于，所述腔体内有多条凸起的内齿。

7、根据权利要求6所述的金属扁管，其特征在于：所述内齿的横截面为三角形或梯形，所述内齿的齿顶角为5～130°。

8、根据权利要求6所述的金属扁管，其特征在于：所述内齿的横截面为半圆形。

9、根据权利要求1-8任一项所述的金属扁管，其特征在于：管的外表面有防腐蚀层。

10、根据权利要求9所述的金属扁管，其特征在于：所述的防腐蚀层的厚度为1～20μm。