CN103477178B

CN103477178B - 热交换管及其制造方法

Info

Publication number: CN103477178B
Application number: CN201280018729.0A
Authority: CN
Inventors: 崔诚桓
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2011-11-14
Filing date: 2012-01-19
Publication date: 2015-09-30
Anticipated expiration: 2032-01-19
Also published as: EP2781873B1; RU2561802C1; CN103477178A; EP2781873A4; EP2781873A1; WO2013073741A1; KR20130052869A; KR101287707B1

Abstract

本发明涉及一种热交换管及其制造方法。这种热交换管可以使沿管内流动的流体与管外存在的流体进行热交换。不仅可以使管内的流体流动更活跃，接触量增大，热交换率提高，而且制造容易，尤其能够提高外管与插入外管内部的插入物之间的接触特性和密封特性。

Description

热交换管及其制造方法

技术领域

本发明涉及一种热交换管及其制造方法。这种热交换管可以使沿管内流动的流体与管外存在的流体进行热交换。详细来说，不仅能够使管内的流体流动更活跃，接触量增大，热交换率提高，而且制造容易，又能提高外管与插入外管内部的插入物之间的接触特性和密封特性。

背景技术

热交换管（heat exchanger pipe）是用于以锅炉、热泵和空气调节装置等为主的各种空调设备上的装置。通过使沿管内流动的流体与管外存在的流体进行热交换，不仅提供了温水和供暖用水，还释放了热气和冷气。

沿管内流动的流体与高温燃烧的气体一样，管外存在的流体与直输水一样。一般情况下，通过高温燃烧气体在热交换管内流动期间与直输水进行热交换，来提供温水和供暖用水。管内外各自存在的流体是液体也好，气体也好，没有特别的限制。

一方面，在韩国注册专利第10-217265号“加热锅炉用热交换器试管”中，如图1所示，放置在圆筒形外部试管（1）和上述外部试管（1）的内部，包含了外部试管（1）和拼接的一对的半边壳（3,4）。

另一方面，在半边壳（3,4）的内侧有多个肋状物（5）排列成梳子状（comb），增大内表面积，半边壳（3,4）接触的纵向边上相互咬合，形成了槽形凹处（7）和肋骨形凸起（8），进而可以增强密封性能。

但是，上述热交换器试管（即热交换管）的肋状物（5）尾部排列在同一位置上（一条直线上），相互之间的距离是固定的，因而存在一些问题，诸如内部流体的流动单调，作为热源的流体与肋状物（5）间的热接触量不足。

此外，给上述外管（1）的全部外表面均匀加压使紧密接触，以此方式来组装外部试管（1）与半边壳（3,4）。此时实际施加的力（Fr）垂直地作用在外部试管（1）各外表面，而使槽形凹处（7）和肋骨形凸起（8）紧密接触所必需的力（Fn）与上述实际施加的力的方向不一致，会产生槽形凹处（7）和肋骨形凸起（8）间存在缝隙的问题。

发明内容

要解决的技术问题

本发明是为解决前述问题而提出的一种热交换管及其制造方法。就促使沿管内流动的流体与管外存在的流体进行热交换来说，不仅使管内流体的流动更加活跃，接触量增大，热交换率提高，而且制造容易，又能提高外管与插入外管内部的插入物之间的接触特性和密封特性。

解决方案

为此，本发明中的热交换管的特征如下：热交换管由外管（outer pipe），第1半边壳和第2半边壳（half part shell）以及第1肋状物和第2肋状物组成。其中，外管是圆筒形的；第1半边壳和第2半边壳都是半圆筒形，面对面拼接在一起后外表面与上述外管的内表面相接触；由各上述第1半边壳和第2半边壳的内表面向内侧空间延长，在划定上述第1半边壳和第2半边壳的假想界面的垂直方向上排列着第1肋状物和第2肋状物。上述第1肋状物有多个，分别调节上述第1肋状物的长度，使上述第1肋状物的顶端在假想线上按顺序连接成S形。上述第2肋状物有多个，分别调节上述第2肋状物的长度，使上述第2肋状物的顶端在假想线上按顺序连接成S形。上述第1肋状物的顶端和第2肋状物的顶端是相互间隔开来的。

此时，正确的方法是将上述第1半边壳和第1肋状物组成的第1半插入体以及上述第2半边壳和第2肋状物组成的第2半插入体按相同形状挤压成形，使上述第1半边插入体和第2半边插入体的截面形状左右对称，并按此组装。

此外，将上述第1半边壳的两端口和第2半边壳的两端口做成扁平形状，从上述第1半边壳的扁平端口隔一定距离向上述外管弯曲做成第1弯折处，从上述第2半边壳的扁平端口隔一定距离向上述外管弯曲做成第2弯折处。上述外管内部第1半边壳和第2半边壳相互对应着插入后，如果给上述外管加压，使上述第1弯折处和第2弯折处展开，从而使上述第1半边壳的扁平端和第2半边壳的扁平端紧贴起来结合在一起。这种做法是正确的。

还有，上述第1半边壳的截面上有多个第1凹凸，上述第2半边壳的截面上有多个第2凹凸。正确的做法是给上述外管加压，组装时使上述第1凹凸和第2凹凸相互咬合从而紧贴在一起。

另一正确的做法是在上述外管的表面，为了增大表面积而做成热交换槽。

此外，上述外管中与上述第1半边壳和第2半边壳的长度方向上相当于两端的部分向各自的内部凸出构成阻挡凸起，是为了防止上述第1半边壳和第2半边壳从上述外管脱离。

最后，本发明的另一个特征是热交换管的制造方法包含了四个步骤。第一是插入物的准备步骤，将相互对应着拼接而成的第1半边壳和第2半边壳竖直放在与第1半边壳和第2半边壳直径相同的上部支柱上。第二是外管的准备步骤，为支撑上述上部支柱的下端，将上述外管放在比上述上部支柱直径更粗的下部支柱的上方，将上述第1半边壳和第2半边壳套入上述外管内侧。第三是加压准备步骤，下侧内部有锥形部分，锥形部分上侧内部是加压部分，上述锥形部分下端直径与上述外管的外径相同，上述加压部分的直径与第1半边壳和第2半边壳合起来的外径相同，把外径相同的金属模具放在上述外管的上侧。最后是加压步骤，降低上述金属模具的高度，把外管插入金属模具内部，在此状态下，将上述金属模具推到底，由上述加压部分给外管加压，从而使上述外管的内表面与上述第1半边壳和第2半边壳的外表面紧密接触。

有益效果

根据上述方法制造的热交换管，为使第1半边壳和第2半边壳里的各肋状物顶端构成“S”形，调节好各肋状物的长度。从而使管内流体的流动更加活跃，接触量增大，热交换率提高。

此外，依据本发明中的热交换管及其制造方法，在给外管加压时，因为有与实际施加的力同向弯折的凹槽，从而提高了制造时外管与插入物间的接触性能和密封性能。只要夹住并下推金属模具，就可以实现外管与插入物之间的紧密接触。制造起来也更加容易。

附图说明

图1为现有热交换管（热交换试管）技术中热交换管的截面图。

图2为本发明中实施例1得到的热交换管的斜视图。

图3为本发明中实施例1得到的热交换管的截面图。

图4为本发明中实施例2得到的热交换管的截面图。

图5为本发明中实施例3得到的热交换管的部分截面图。

图6为本发明中实施例4得到的热交换管的部分截面图。

图7为本发明中实施例5得到的热交换管的斜视图。

图8为本发明中实施例6得到的热交换管的斜视图。

图9为本发明中热交换管实施例制造方法示意图。

具体实施方式

以下，参照附图，结合正确的实施例，来详细说明本发明的热交换管及其制造方法。

首先，如图2斜视图和图3截面图所示，实施例1中的热交换管（20）由圆筒状的外管（outer pipe）（21）、上述外管（21）内侧插入的第1半插入物（22,23）和第2半插入物（24,25）所构成。此例中，外管（21）用类似钢的金属材料来制成，第1半插入物（22,23）和第2半插入物（24,25）是铝制的。

此时，第1半插入物（22,23）由沿圆筒竖直方向剪成的半圆筒形（semicylinder）的第1半边壳（half shell）和长针形状的多个第1肋状物（rib）（23）所组成。类似地，第2半插入物（24,25）也是由第2半边壳（24）和多个第2肋状物（25）构成。

此外，第1半边壳（22）的端口（F）和第2半边壳（24）的端口（F’）都是扁平面。如果将面对面排放的第1半边壳（22）和第2半边壳（24）的端口，按表面接触的方式组装成紧密接触的形态，那么可以防止沿第1半边壳（22）和第2半边壳（24）的内部流动的流体从第1半边壳（22）和第2半边壳（24）的缝隙中泄露出来。

此外，相互间隔一定距离而设置的第1肋状物（23）从第1半边壳（22）的内表面向内部空间延长，相互间隔一定距离而设置的第2肋状物（25）从第2半边壳（24）的内表面向内部空间延长。第1肋状物（23）和第2肋状物（25）在划定第1半边壳（22）和第2半边壳（24）的假想界面上垂直排布。

注意，本发明中第1肋状物（23）的顶端和第2肋状物（25）的顶端在假想线上按顺序连接起来会构成一个个“S”形。为使上下对应的第1肋状物（23）的顶端和第2肋状物（25）的顶端不相互接触，而分别调节每个第1肋状物（23）的长度和第2肋状物的长度来相互隔离。

例如，以附图为准，第1肋状物（23）从左到右为第一个第1肋状物（23a）到第六个第1肋状物（23f），按顺序来看，与第一个第1肋状物（23a）相比，第二个第1肋状物（23b）更长。而与第二个第1肋状物（23b）相比，第三个第1肋状物（23c）较短。

此外，与第三个第1肋状物（23c）相比，第四个第1肋状物（23d）的长度更长。与第四个第1肋状物（23d）相比，第五个第1肋状物（23e）的长度更短。与第五个第1肋状物（23e）相比，第六个第1肋状物（23f）较长。以此为准来调节各肋状物的长度。

因此，从第一个第1肋状物（23a）的顶端到第六个第1肋状物（23f）的顶端在假想线上按顺序连接起来，就构成两个好像叠加在一起的“S”形（如图3虚线所示）。

第2肋状物（25）与第1肋状物一样也有六个肋状物，从第一个到第六个第2肋状物（25）的顶端按顺序连接起来，构成两个叠加在一起的“S”形。这样就把第1肋状物（23）和第2肋状物（25）间隔开来，使它们相互间不会接触。

接着，先前热交换器试管的肋状物（参照图1中的5）呈梳子状，各个肋状物（5）的尾端排列在同一位置上，内部流体的流动很单调。因为有本发明“S”形的流动部分，所以沿第1半边壳（22）和第2半边壳（24）内侧流动的流体可以更大幅度地摇动，从而增大上述流体和第1肋状物（23）或第2肋状物（25）间的热接触量。

此外，高温的燃烧气体等相当于热源的流体与第1肋状物（23）或第2肋状物（25）接触，增大了热接触量。不仅如此，与第1半边壳（22）和第2半边壳（24）接触的外管（21）的传热量也会增加，从而可以提高与外管（21）外侧的直输水等的热交换效率。

注意，第1半插入物（22,23）是由第1半边壳（22）和第1肋状物（23）挤压成一体而成形的，第2半插入物（24,25）是由第2半边壳（24）和第2肋状物（25）挤压成一体而成形的。如果利用同一个成形模型，可以提供出相互间无区别的第1半插入物（22,23）和第2半插入物（24,25），从而可以降低制造费用。

当然，在此情况下，应当将第1半插入物（22,23）和第2半插入物（24,25）的截面形状按左右对称组装。

以下，参照附图，结合本发明的实施例2，来对热交换管进行说明。

如图4所示，本发明实施例2中的热交换管（30）是由圆筒形的外管（31）及上述外管（31）内侧插入的第1半插入物（32,33）和第2半插入物（34,35）组成。

此时，第1半插入物（32,33）是由第1半边壳（32）和多个第1肋状物（33）组成，第2半插入物（34,35）是由第2半边壳（34）和多个第2肋状物（35）组成。这一点与前述实施例1一致。

但是，以图为准，本发明实施例2中的热交换管的第1肋状物（33）由从左到右第一个第1肋状物（33）到第五个第1肋状物（33）组成，第2肋状物（35）也是由5个肋状物组成。5个第1肋状物（33）的顶端按顺序在假想线上连接起来构成一个“S”形，同样地，第2肋状物（25）也构成“S”形。

即，与图3说明的实施例1中的6个肋状物（参考图3的23,25）组成的结构相比，本发明实施例2的6个肋状物（33,35）组成的结构中，不仅肋状物的个数不同，S形也多少会有些不同。这样可以促进流体的流动，提高热交换率。

以下，参照附图，结合本发明的实施例3，来对热交换管进行说明。

只是，本发明的实施例3是以实施例1为基础进行的，所以附图只展示了两者的区别部分，并只对此部分进行说明。

如图5的（a）和（b）所示，本发明实施例3中的热交换管包括圆筒形外管（参照图2的21）内部插入的第1半插入物（22,23）和第2半插入物（24,25）。第1半插入物（22,23）是由第1半边壳（22）和多个第1肋状物（23）组成，第2半插入物（24,25）是由第2半边壳（24）和多个第2肋状物（25）组成。这点同前述实施例1一致。

但是，本发明实施例3中，第1半边壳（22）的两个端口和第2半边壳（24）的两个端口有在组装时使用了第1弯折处（22a）和第2弯折处（24a）。第1弯折处（22a）和第2弯折处（24a）是以第1弯折面（22a’）和第2弯折面（24a’）为基准向外侧弯曲而成。在这一点上存在差异。

即，将第1半边壳（22）的两端口和第2半边壳（24）的两端口做成扁平形。此时，如图5的（a）所示，从第1半边壳（22）的扁平端口向内一定距离处向外管（31）弯折成第1弯折处（22a），从第2半边壳（24）的扁平端口向内一定距离处向上述外管（31）弯折成第2弯折处（24a）。

接下来，如图5的（b）所示，在组装时加压，外管受到压缩而使第1半边壳（22）和第2半边壳（24）的外表面紧密连接在一起。在此过程中，第1弯折处（22a）和第2弯折处（24a）向内侧弯曲。第1半边壳（22）的扁平端口和第2半边壳（24）的扁平端口弯曲变形到一定程度，就可以紧密咬合在一起。

现有技术中，实际施加的力（参照图1的“Fr”）是垂直于外部试管（1）各外表面方向上的力。而使槽形凹处（7）和肋骨形凸起（8）紧密结合所需要的力（参照图1的“Fn”）与实际施加力的方向不同，造成槽形凹处（7）和肋骨形凸起（8）间存在缝隙。上述方法可以解决此问题。

此外，如图6所示，本发明的实施例4中，第1半边壳（22）的横截面中有多个第1凹凸（22b），第2半边壳（24）的横截面中有多个第2凹凸（未展示）。与上述相同，给外管（21）整体均匀加压，使第1凹凸（22b）和第2凹凸相互间紧密咬合紧密接触，从而可以提高密封性能。

当然，在第1弯折处（22a）的弯折面和第2弯折处（24a）的弯折面各开一个展开槽（22c）。当给外管（21）整体均匀加压时，以第1弯折处（22a）和第2弯折处（24a）打开的方向为说明，可以使组装更加容易。

以下，参照附图，结合本发明的实施例5，来对热交换管进行说明。

如图7所示，本发明实施例5的热交换管是由外管（41）以及如上所述的第1半插入物和第2半插入物构成的插入物（42）组成。这一点与前述一致。

但是，本发明实施例5中，外管（41）的表面有增大表面积的热交换槽（41a），促使沿外管（41）内部流动的流体（即高温燃烧气体等）的热量与填充外管（41）外部的流体（即直输水等）更有效地进行热传递。

只是，图7中外管（41）长向的直线形热交换槽只是一个示例，也可以沿外管（41）圆周方向设置热交换槽。沿外管（41）的圆周方向设置的圆形热交换槽也好，沿外管（41）的长度方向隔一定距离设置的多个热交换槽也好，还有外管（41）外表面螺纹形的热交换槽等，可以设计成多种图案。

以下，参照附图，结合本发明的实施例6，来对热交换管进行说明。

如图8所示，本发明实施例6中，热交换管（50）包括外管（51）以及与上述一致的第1半插入物和第2半插入物构成的插入物（52）。

注意，外管（51）的两端有插入上述插入物（52）时向内侧凸出的阻挡凸起（51a）。阻挡凸起（51a）在外管（51）中插入物（52）的长度方向上相当于两端的地方。

接着，为了不让插入物（52）在未封口的外管（51）内由一侧向另一侧移动而固定，给外管（51）整体加压，使外管（51）的内表面与插入物（52）的外表面紧密接触，从而防止组装后该插入物（52）从外管（51）中脱离出来。

以下，结合上述实施例来说明热交换管的制造方法。只是，以下参照图2，用实施例1来说明热交换管的制造方法。

首先，如图9的（a）所示，为制造本发明中的热交换器要准备支柱（T,T’）。支柱（T,T’）是由下部支柱（T）和上述下部支柱（T）上方固定好的上部支柱（T’）构成。

上部支柱（T’）的大小与相互接合的第1半边壳（22）和第2半边壳（24）的直径相同，上方稳固地放置第1半边壳（22）和第2半边壳（24）。下部支柱（T）比上部支柱（T’）直径大，以便放置外管（21）。

然后，如图9的（b）所示，将相互面对面连接的第1半边壳（22）和第2半边壳（24）放在上部支柱（T’）上。即准备第1半插入物（22,23）和第2半插入物（24,25）（插入物准备步骤）。

接下来，如图9的（c）所示，将原型（prototype）外管（21’）竖立于下部支柱上，外管（21’）内侧放入第1半边壳（22）和第2半边壳（24）（外管准备步骤）。未加工的原型外管（21’）比相互接合的第1半边壳（22）和第2半边壳（24）合起来的直径更大，从而可以从第1半边壳（22）和第2半边壳（24）的上端套入。

下一步，如图9的（d）所示，下侧内部有一个上窄下宽的锥形部分。上述锥形部分是金属模具（D）。上侧内部为加压部分，下端直径与外管直径相同（或者稍大一些），加压部分的直径与第1半边壳（22）和第2半边壳（24）合起来的直径相同（或者稍大一点）。将此模具（D）放置于外管（21）上侧（加压准备步骤）。

最后，如图9的（e）所示，降低上述金属模具（D）的高度，金属模具（D）内部套入原型外管（21’），并向下侧推去，由此加压部分可以给原型外管（21’）加压。原型外管（21’）变为收缩外管（21），由收缩外管的内表面给第1半边壳（22）和第2半边壳（24）的外表面加压使其紧密接触（加压步骤）。这种方法不仅方便，又使热交换管的制造更加简单。

产业上的利用可能性

以上是有关本发明特定实施例的详细描述。然而，本发明的思想和范围不是仅局限于这些特定的实施例中，在不改变本发明要义的范围内，具备本发明所属技术领域的一般知识的人对其进行各种修改和变形是可以理解的。

此外，上述实施例是为了让具备本发明所属技术领域内一般知识的人了解发明的全部范畴而提供的，毫无限制地从各面进行示范。本发明是依据权利要求的范围而定义的。

Claims

1.一种热交换管，其特征在于：由圆筒形外管；上述外管内部相互面对面连接且外表面与上述外管内表面相接触的半圆筒形第1半边壳和第2半边壳；垂直于划定上述第1半边壳和第2半边壳的假想界面而排列、从上述第1半边壳和第2半边壳内表面向内侧延长的第1肋状物和第2肋状物组成，上述第1肋状物有多个，为使上述第1肋状物的顶端在假想线上按顺序连接构成“S”形，分别调节上述第1肋状物的长度，上述第2肋状物有多个，为使上述第2肋状物的顶端在假想线上按顺序连接构成“S”形，分别调节上述第2肋状物的长度，上述第1肋状物的顶端和第2肋状物的顶端是相互间隔的。

2.如权利要求1所述的热交换管，其特征在于：由上述第1半边壳和第1肋状物组成的第1半插入物和上述第2半边壳和第2肋状物组成的第2半插入物是以同一形状挤压成形的，上述第1半插入物和第2半插入物的截面形状在组装起来后是左右对称的。

3.如权利要求2所述的热交换管，其特征在于：上述第1半边壳的两侧端口和第2半边壳的两侧端口是扁平形状的，从上述第1半边壳的扁平端隔一定距离向上述外管弯折成第1弯折处，从上述第2半边壳的扁平端隔一定距离向上述外管弯折成第2弯折处，在上述外管内部插入面对面拼接的第1半边壳和第2半边壳后，给上述外管加压，上述第1弯折处和第2弯折处向内弯折，使得上述第1半边壳的扁平端和第2半边壳的扁平端相互紧密接触在一起。

4.如权利要求3所述的热交换管，其特征在于：上述第1半边壳的截面具有多个第1凹凸，上述第2半边壳的截面具有多个第2凹凸，给上述外管加压可使上述第1凹凸和第2凹凸紧密咬合在一起。

5.如权利要求1所述的热交换管，其特征在于：为增大表面积而在上述外管的表面设计热交换槽。

6.如权利要求1所述的热交换管，其特征在于：上述外管中上述第1半边壳和第2半边壳在长度方向上相当于两端的部分设置向内部凸出的阻挡凸起，以防止上述第1半边壳和第2半边壳从上述外管中脱离。

7.一种制造如权利要求1-6中任一项所述的热交换管的方法，其特征在于，包括以下步骤：将上述第1半边壳和第2半边壳放于上部支柱上的插入物准备步骤，其中上部支柱与相互面对面接合的上述第1半边壳和第2半边壳直径相同；将上述第1半边壳和第2半边壳放入上述外管内侧的外管准备步骤，其中下部支柱为了支撑上述上部支柱的下端而比上部支柱直径更大；将金属模具放于上述外管上侧的加压准备步骤，其中锥形部分金属模具上窄下宽，上侧内部为加压部分，上述锥形部分下端直径与上述外管外径相同，加压部分的直径与上述第1半边壳和第2半边壳合起来的外径相同；把上述金属模具套入外管，向下推金属模具，通过上述加压部分给外管加压使上述外管的内表面与上述第1半边壳和第2半边壳的外表面紧密相接的加压步骤。