CN102331207A - 旋弧形换热管及其加工工艺 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种旋弧形换热管，至少包括管体，管体合围形成一介质通道；管体为一异形管段；异形管段的管壁上形成有弧形延伸的凹槽，凹槽与管体的轴线形成一旋转夹角；凹槽在管体的内壁相应地形成有凸起的弧形纹路。本发明还公开了上述旋弧形换热管的几种加工工艺。本发明的旋弧形换热管由于采用了上述结构设计的异形管段，换热介质通道的内壁具有弧形波纹，换热介质在介质通道内流动时，在转动的同时，还受到弧形波纹的扰流影响，扰流效果明显，因而换热介质在管内与管外的热交换效果充分，提高了管体的热交换效率，还具有结垢少清洗容易等有益效果，可广泛应用于各种工业、家电、汽车等行业的换热设备。

Description

旋弧形换热管及其加工工艺

技术领域

本发明涉及金属管加工技术领域，尤其涉及一种用于换热器等换热设备的旋弧形换热管。本发明还涉及前述旋弧形换热管的加工工艺。

背景技术

换热管是换热设备的关键部件，换热管的换热效率直接影响到换热设备的工作效率。因此，本领域的技术人员一直致力于采用多种多样的方式，提高换热管的换热效率。

如图1所示，CN201780028U公开了一种“螺旋式换热管”，所述的换热管1为采用铜管弯曲成型制成的螺旋式换热管，该换热管1两个连接头2的方向与换热管1弯曲绕制的轴线方向一致。该技术方案结构简单、体积小、换热性能比高，安装方便，省时省力。但这种弯曲结构只是在有限的空间里增加了换热管的长度，并未提高换热管单位长度上的换热效率，比较适用于无缝的直光管(例如无缝不锈钢管等)。对焊管而言，这种弯曲极易破坏其焊缝处的牢固程度。

如图2所示，CN201867111U公开了一种“内置强化扰流片式换热管”，它具有管体1，管体1内中心处沿轴线全长布置有扰流片，所述扰流片具有长条平板基片2，基片上冲制有多个上、下交错翻折的扰流花瓣4，扰流花瓣4的外端呈圆弧面或圆弧倒角面，其圆弧段面与管体1紧密贴合，且在扰流花瓣4上开有液流孔3。该技术方案具有强化管内换热面积和对流体扰流、防止扰流片振动的作用；可提高换热管的换热系数，主要应用于石油化工、船舶、冶金、舰艇、电力等行业高性能要求的液体换热器、气体换热器。但同样地，这种换热管加工工艺复杂，并且容易结污难以清除。尤其是，不适用于管直较小的换热管。

如图3所示，CN201811631U公开了一种“外齿内螺旋换热管”，包括管体1，管体1外壁周面上轧制齿牙2，所述管体1内壁轧制螺旋翅片4；所述齿牙2呈长条形，其方向与管体1轴线平行，所述齿牙2截面呈梯形，相邻齿牙2之间形成“V”字形沟槽3。该技术方案一定程度上改善了管的传热性能，管体外壁长条形齿牙的设置，具有疏导作用，管体内壁螺旋翅片的设置，增大换热面积，强化换热效果。但这种换热管加工工艺复杂，对原材料损耗较大。

现有技术中的上述各种换热管在做热交换时，水、油、气等换热介质在换热管内流通，借助于换热管壁实现与换热管外的其他介质之间交换热量的技术目的。在热交换过程中，靠近换热管管壁区域的换热介质所进行的热交换比较充分，换热效率较高；而远离换热管管壁、位于换热管中心区域的换热介质的热交换并不充分，因此现有技术中的上述换热管虽经过一定改进，但各有缺点。

因此，本领域的技术人员致力于开发一种结构简单、加工方便、换热效率高的换热管。

发明内容

有鉴于现有技术的上述缺陷，本发明所要解决的技术问题是提供一种换热效率高的旋弧形换热管。

为实现上述目的，本发明提供了一种旋弧形换热管，至少包括管体，所述管体合围形成一介质通道；所述管体为一异形管段；所述异形管段的管壁上形成有弧形延伸的凹槽，所述凹槽与所述管体的轴线形成一旋转夹角；所述凹槽在所述管体的内壁相应地形成有凸起的弧形纹路。

较佳地，所述凹槽为一条或多条。

较佳地，所述凹槽的横截面为弧形或三角形或等腰梯形。

较佳地，所述旋转夹角为1°至75°。

较佳地，所述凹槽相对所述管体为顺时针方向或逆时针方向延伸。

较佳地，所述管体还包括分别位于所述异形管段两端的第一直管段、第二直管段，两者与所述异形管段为一体构成。

较佳地，所述第一直管段与所述第二直管段为不等长。

较佳地，所述第一直管段与所述第二直管段为等长。

较佳地，所述管体为U型或S型。

较佳地，所述管体为圆形或椭圆形或不规则扁圆形。

较佳地，所述管体为焊管或无缝钢管。

本发明的旋弧形换热管由于采用了上述结构设计的异形管段，换热介质通道的内壁具有弧形波纹，换热介质在介质通道内流动时，在转动的同时，还受到弧形波纹的扰流影响，扰流效果明显，因而换热介质在管内与管外的热交换效果充分，提高了管体的热交换效率。

并且，上述结构的管体具有结污少、清洗容易的有益效果。

由于在异形管段的两端增设了一体结构的不等长的第一直管段、第二直管段，在制作换热设备时，便于借位安装，改善了换热设备的组装条件。

与现有技术中的直光管相比，直光管内的介质通道，在靠近管壁的部分流速慢，靠近中心的部分流速快，因此，管内介质通道不同部分的温差大，在管内壁上容易形成污垢。而本发明的换热管，由于管内形成有涡流，因此管内介质通道不同部分的温差小，结垢相对就少。

与现有技术中的星形换热管相比，虽然星形换热管缩短了介质通道的中心部分与管壁之间的距离，改善了中心部分的热交换效率，但星形换热管内各部分相互之间并不形成涡流。而本发明在介质通道内的各部分之间形成涡流，提高了管体的换热效率。

与现有技术中的螺旋椭圆形换热管相比，虽然螺旋椭圆形换热管在内壁同样具有弧形波纹，形成了扰流，提高了换热效率。但现有的螺旋椭圆形换热管是通过对直的管体扭转加工实现的，在扭转中管体的焊缝受到较大的外力作用。虽然这种外力在强度上未超过管体的承受范围，但还是会在一定程度上对管体尤其是焊缝部件的强度造成破坏。而本发明的旋弧形换热管在加工工程中，未对管体做扭转，因此，焊缝部分未受任何外力作用，极大地稳固了其强度。

因此，与现有技术中的各种换热管相比，本发明的旋弧形换热管都具有显著的有益效果，可广泛应用于各种工业、家电、汽车等行业的换热设备。

本发明还提供了上述任一旋弧形换热管的加工工艺，包括以下步骤：步骤一，获得一金属圆管；步骤二，将所述金属圆管放置入辊机，保持所述金属圆管不动，通过在移动模具的同时转动模具，在所述金属圆管的管壁上加工形成弧形延伸的凹槽。

本发明还提供了又一种上述任一旋弧形换热管的加工工艺，包括以下步骤：步骤一，获得一金属圆管；步骤二，将所述金属圆管放置入辊机，保持模具不动，通过在移动所述金属圆管的同时转动所述金属圆管，在所述金属圆管的管壁上加工形成弧形延伸的凹槽。

本发明还提供了再一种上述任一旋弧形换热管的加工工艺，包括以下步骤：步骤一，获得一金属圆管；步骤二，将所述金属圆管放置入辊机，在直线移动所述金属圆管的同时，转动模具，在所述金属圆管的管壁上加工形成弧形延伸的凹槽。

作为对上述各加工工艺的改进或优化：

较佳地，将步骤二获得的所述金属圆管的中间段压扁，使旋弧形换热管的中间部分为椭圆形或不规则扁圆形。

较佳地，将所述金属圆管弯曲成U型或S型。

较佳地，所述金属圆管为焊管或无缝钢管。

较佳地，对获得的所述旋弧形换热管做进一步热处理。

本发明的旋弧形换热管的加工工艺，其主要改进之处在于，没有对金属圆管做扭转操作就在管体上形成了弧形纹路。因此，尤其适用于以金属焊管作为原材料的换热管。上述加工工艺，焊管的焊缝处不会受力，因此不会破坏焊管的焊缝处。

显然，本发明的上述加工工艺，也同样适用于各种不锈钢管、铜管、铝管等原材料。

附图说明

图1是现有技术中一种换热管的结构示意图。

图2是现有技术中又一种换热管的结构示意图。

图3是现有技术中再一种换热管的结构示意图。

图4是本发明一具体实施例的整体结构示意图。

图5是图4中A部局部放大结构示意图。

图6是本发明又一具体实施例的整体结构示意图。

具体实施方式

以下将结合附图对本发明的构思、具体结构及产生的技术效果作进一步说明，以充分地了解本发明的目的、特征和效果。

实施例1：

如图4、图5所示，本发明的一种旋弧形换热管，其主体是一金属的管体1，尤其是，本实施例中为金属焊管。管体1合围形成一供换热介质在其中流通的介质通道2，以实现管体1内外介质的换热。

本实施例中，管体1整体为一异形管段。该异形管段的管壁上形成有弧形延伸的三条凹槽31，三条凹槽31相互平行并与管体1的轴线形成一旋转夹角。

三条凹槽31在管体1的内壁上相应地形成有三条凸起的弧形纹路32。

本实施例中，凹槽31为并排的三条。在其他不同实施例中，凹槽可以有一条、两条或多条。

本实施例中，凹槽31的横截面为弧形。由于在弧形加工形成时，模具对管体1的施力比较均匀，对管体1的破坏最小，也最容易在管体1的内壁形成相对应的凸起纹路32，因此，凹槽31的横截面以弧形为最佳。但在其他不同实施例中，凹槽的横截面还可以为三角形或等腰梯形等。

具体地，在不同实施例中，凹槽31相对管体1可以为顺时针方向延伸，或逆时针方向延伸。

旋转夹角可以在1°至75°中根据实际情况选取。一般而言，旋转夹角的大小与管体的长度相关，管体的长度越长，可以采取的旋转夹角也就越大。上述各种旋转夹角的选用，还与换热介质的流体力学属性有关，并不是对本发明的限制。

另外，本发明的旋弧形换热管也可以根据具体应用需要，做成U型或S型。

实施例2：

如图6所示，本发明的又一种旋弧形换热管，与实施例1的结构基本相同，所不同之处在于，旋弧形换热管的管体1还包括位于两端的第一直管段11和第二直管段12。

本实施例中，第一直管段11与第二直管段12为不等长。其有益效果在于，本发明的旋弧形换热管在用于装配换热设备时，由于管板的间距空间有限，采用两端不等长的直管段，在装配时就可以往一端借尺寸，以充分利用管板之间的空间，提高了换热设备安装的便利性。

当然，在一般情况下，也可以采用第一直管段11与第二直管段12为等长。

根据不同的应用需要，管体1的横截面整体形状，可以为圆形或椭圆形，或不规则的扁圆形，均可。

本发明的上述技术方案，可适用于不锈钢直光管(无缝钢管)，尤其适用于金属焊管。

实施例3：

本发明还提供了一种上述旋弧形换热管的加工工艺，包括以下步骤：步骤一，获得一金属圆管，具体地，本实施例中为金属焊管。步骤二，将金属圆管放置入辊机，保持金属圆管不动，通过在移动模具的同时转动模具，在金属圆管的管壁上加工形成一条或多条弧形延伸的凹槽，以在管体内壁相应地形成弧形纹路。

作为对上述加工工艺的改进或优化，还可以增加以下加工步骤：

将步骤二获得的金属圆管的中间段压扁，使旋弧形换热管的中间部分为椭圆形，再将椭圆形的金属圆管弯曲成U型或S型。金属圆管的两端预留不等长的第一直管段和第二直管段。

上述各种加工工艺中，进一步地，对获得的旋弧形换热管做进一步热处理，以改善其力学性能。

实施例4：

本发明还提供了又一种上述任一旋弧形换热管的加工工艺，包括以下步骤：步骤，获得一金属圆管；步骤二，将所述金属圆管放置入辊机，保持模具不动，通过在移动所述金属圆管的同时转动所述金属圆管，在所述金属圆管的管壁上加工形成弧形延伸的凹槽。

作为改进，还可以增加以下加工步骤：

将具有弧形纹路的金属圆管弯曲成U型或S型。

实施例5：

本发明还提供了再一种上述任一旋弧形换热管的加工工艺，包括以下步骤：步骤一，获得一金属圆管；步骤二，将所述金属圆管放置入辊机，在直线移动所述金属圆管的同时，转动模具，在所述金属圆管的管壁上加工形成弧形延伸的凹槽。

本发明的旋弧形换热管的加工工艺，其主要改进之处在于，没有对金属圆管做扭转操作就在管体上形成了弧形纹路。因此，尤其适用于以金属焊管作为原材料的换热管。上述加工工艺，焊管的焊缝处不会受力，因此不会破坏焊管的焊缝处。

综上所述，本说明书中所述的只是本发明的几种较佳具体实施例，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制。凡本技术领域中技术人员依本发明的构思在现有技术的基础上通过逻辑分析、推理或者有限的实验可以得到的技术方案，皆应在本发明的权利要求保护范围之内。

Claims (22)

1.一种旋弧形换热管，至少包括管体，所述管体合围形成一介质通道；其特征在于：所述管体为一异形管段；所述异形管段的管壁上形成有弧形延伸的凹槽，所述凹槽与所述管体的轴线形成一旋转夹角；所述凹槽在所述管体的内壁相应地形成有凸起的弧形纹路。

2.如权利要求1所述的旋弧形换热管，其特征在于：所述凹槽为一条或多条。

3.如权利要求1所述的旋弧形换热管，其特征在于：所述凹槽的横截面为弧形或三角形或等腰梯形。

4.如权利要求1所述的旋弧形换热管，其特征在于：所述旋转夹角为1°至75°。

5.如权利要求1所述的旋弧形换热管，其特征在于：所述凹槽相对所述管体为顺时针方向或逆时针方向延伸。

6.如权利要求1所述的旋弧形换热管，其特征在于：所述管体还包括分别位于所述异形管段两端的第一直管段、第二直管段，两者与所述异形管段为一体构成。

7.如权利要求6所述的旋弧形换热管，其特征在于：所述第一直管段与所述第二直管段为不等长。

8.如权利要求6所述的旋弧形换热管，其特征在于：所述第一直管段与所述第二直管段为等长。

9.如权利要求1所述的旋弧形换热管，其特征在于：所述管体为U型或S型。

10.如权利要求1所述的旋弧形换热管，其特征在于：所述管体为圆形或椭圆形或不规则扁圆形。

11.如权利要求1所述的旋弧形换热管，其特征在于：所述管体为焊管或无缝钢管。

12.一种权利要求1至11任一所述旋弧形换热管的加工工艺，包括以下步骤：

步骤一，获得一金属圆管；

步骤二，将所述金属圆管放置入辊机，保持所述金属圆管不动，通过在移动模具的同时转动模具，在所述金属圆管的管壁上加工形成弧形延伸的凹槽。

13.如权利要求12所述的加工工艺，其特征在于：将步骤二获得的所述金属圆管的中间段压扁，使旋弧形换热管的中间部分为椭圆形。

14.如权利要求12或13所述的加工工艺，其特征在于：将所述金属圆管弯曲成U型或S型。

15.一种权利要求1至11任一所述旋弧形换热管的加工工艺，包括以下步骤：

步骤一，获得一金属圆管；

步骤二，将所述金属圆管放置入辊机，保持模具不动，通过在移动所述金属圆管的同时转动所述金属圆管，在所述金属圆管的管壁上加工形成凹槽。

16.如权利要求15所述的加工工艺，其特征在于：将步骤二获得的所述金属圆管的中间段压扁，使旋弧形换热管的中间部分为椭圆形。

17.如权利要求15或16所述的加工工艺，其特征在于：将所述金属圆管弯曲成U型或S型。

18.一种权利要求1至11任一所述旋弧形换热管的加工工艺，包括以下步骤：

步骤一，获得一金属圆管；

步骤二，将所述金属圆管放置入辊机，在直线移动所述金属圆管的同时，转动模具，在所述金属圆管的管壁上加工形成凹槽。

19.如权利要求18所述的加工工艺，其特征在于：将步骤二获得的所述金属圆管的中间段压扁，使旋弧形换热管的中间部分为椭圆形或不规则扁圆形。

20.如权利要求18或19所述的加工工艺，其特征在于：将所述金属圆管弯曲成U型或S型。

21.如权利要求18所述的加工工艺，其特征在于：所述金属圆管为焊管或无缝钢管。

22.如权利要求18所述的加工工艺，其特征在于：对获得的所述旋弧形换热管做进一步热处理。

Images