CN107314698A - 一种翅片管及其生产装置和方法以及翅片轧制机构 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种翅片管及其生产装置和方法以及翅片轧制机构，其中，翅片管包括基管以及连接于基管上的翅片，翅片的侧面具有若干向外凸起的突楞部或向内凹陷的凹槽部。由于在翅片上设置了突楞部或者凹槽部使得翅片的外表面积大幅增加，从而在不增加翅片用材的前提下大幅增加了翅片管的换热面积，并且这种换热面积的增加不以缩小翅片的片距为前提，不会减少流经翅片之间的换热介质流量；本发明在使用时，由于突楞部或者凹槽部的存在，从而在翅片之间换热介质产生紊流，换热介质分子多次与翅片表面发生碰撞后进行较为充分的热交换，进一步提高了换热性能。
Description
技术领域
本发明涉及翅片管领域，尤其为一种翅片管及其生产装置和方法以及翅片轧制机构。
背景技术
翅片管，是为了提高换热效率在换热管即通常所说的基管表面通过增加翅片来增大换热管的外表面积，从而达到提高换热效率的目的。现有技术只能通过增大翅片管上翅片的密度来增加换热面积，使得生产成本大幅上升，并且翅片管翅片的片距会影响通过翅片之间的换热介质的流量，从而不可能为了增加翅片管的换热面积而无限制缩小片距，因此，现有技术的翅片管的换热性能在一定片距的基础上达到了换热性能的极限，对于部分换热要求较高的应用场合，现有的翅片管不能满足换热需求。
发明内容
本发明目的在于解决上述问题，提供了一种在翅片用材保持基本不变的情况下能够有效增加换热面积并且能够使得换热介质在翅片之间形成紊流从而增强换热效果的翅片管及其生产装置和方法以及翅片轧制机构，具体由以下技术方案实现：
一种翅片管，包括基管以及连接于基管上的翅片，所述翅片的侧面具有若干向外凸起的突楞部或向内凹陷的凹槽部。
所述的翅片管，其进一步设计在于，所述突楞部或凹槽部等距离分布于翅片上。
所述的翅片管，其进一步设计在于，所述突楞部或凹槽部沿翅片管横断面的径向延伸于翅片上。
所述的翅片管，其进一步设计在于，所述突楞部或凹槽部沿翅片管横断面中与翅片管同轴的圆弧向延伸于翅片上。
所述的翅片管，其进一步设计在于，若干突楞部或凹槽部沿翅片管横断面中的径向分布于翅片上。
所述的翅片管，其进一步设计在于，所述突楞部或凹槽部的形状为直线形或者曲线形。
一种翅片管的翅片轧制机构，将金属带轧制成翅片管上的翅片，包括分别可转动设置于机架上的轧盘和轧头，所述轧头与轧盘相对的一侧面为第一轧制面，轧盘与第一轧制面相对的侧面为第二轧制面，第一轧制面与第二轧制面之间存留有轧制间隙，所述轧制间隙的厚度小于金属带的厚度，并且第一轧制面与第二轧制面互相对应的部分同步转动；其中，第一轧制面上均匀设置有凹槽或突楞，或者第二轧制面上均匀设置有凹槽或突楞；所述金属带被喂入轧制间隙内，第一轧制面与第二轧制面挤压金属带使之发生延展形变，在金属带受挤压处遭遇凹槽时，金属带不发生延展形变保持原先的厚度或者金属带发生较浅的延展形变从而在翅片中形成突楞部；或者金属带受挤压处遭遇突楞时，金属带发生较深的延展形变从而在翅片中部形成凹槽部。
所述的翅片管的翅片轧制机构，其进一步设计在于，所述轧头呈圆柱状，其侧面为所述第一轧制面，轧头的轴线为其转动中心线；所述轧盘可转动地设置于所述轧头的一侧，轧盘的周侧面与所述第一轧制面相对从而形成所述第二轧制面。
所述的翅片管的翅片轧制机构，其进一步设计在于，所述轧头呈圆柱状，其侧面为所述第一轧制面，轧头的轴线为其转动中心线；所述轧盘可转动地设置于所述轧头的一侧，轧盘的盘面的边侧部与所述第第一轧制面相对从而形成所述第二轧制面。
所述的翅片管的翅片轧制机构，其进一步设计在于，所述凹槽或者突楞的形状为直线形或者曲线形。
一种翅片管生产装置，包括机架、送料架、轧盘以及轧头；所述送料架可直线往复运动地设置于机架上轧盘以及轧头的一侧，用于驱使基管自转的同时向轧盘以及轧头方向移动；所述轧头与轧盘相对的一侧面为第一轧制面，轧盘与第一轧制面相对的侧面为第二轧制面，第一轧制面与第二轧制面之间存留有轧制间隙，所述轧制间隙的厚度小于金属带的厚度，并且第一轧制面与第二轧制面互相对应的部分同步转动；其中，第一轧制面上均匀设置有凹槽或突楞，或者第二轧制面上均匀设置有凹槽或突楞；所述金属带被喂入轧制间隙内，第一轧制面与第二轧制面挤压金属带使之发生延展形变并连接于轴向移动的基管上形成翅片管，在金属带受挤压处遭遇凹槽时，金属带不发生延展形变保持原先的厚度或者金属带发生较浅的延展形变从而在翅片中形成突楞部；或者金属带受挤压处遭遇突楞时，金属带发生较深的延展形变从而在翅片中部形成凹槽部。
所述的翅片管生产装置，其进一步设计在于，所述基管自转一圈的同时，其轴向进给量等于翅片管的片距。
所述的翅片管生产装置，其进一步设计在于，还包括第一电机、第二电机，所述第一电机驱动连接送料架的同时驱动连接所述轧盘，所述第二电机驱动连接所述轧头并且使得所述第一轧制面与所述第二轧制面相对的部分线速度相同。
所述的翅片管生产装置，其进一步设计在于，所述第一电机的输出轴通过丝杠螺母机构与所述送料架驱动连接的同时经由减速器与轧盘驱动连接。
所述的翅片管生产装置，其进一步设计在于，所述第一电机为变频电机，所述第二电机为伺服电机，第一电机与第二电机之间连接有伺服电机反馈器，所述伺服电机反馈器依据第一电机转动信号生成控制第二电机的伺服信号控制所述第二电机，使得所述第一轧制面与所述第二轧制面相对的部分线速度相同。
一种翅片管生产方法，该方法利用前述翅片管的翅片轧制机构进行，具体包括如下步骤：将基管从轧盘和轧头的一侧向轧盘和轧头所在方向移动并且基管保持自转；将金属带喂入第一轧制面与第二轧制面之间的轧制间隙中，第一轧制面与第二轧制面挤压金属带使之发生延展形变，在金属带受挤压处遭遇凹槽时，金属带不发生延展形变保持原先的厚度或者金属带发生较浅的延展形变从而在翅片中形成突楞部；或者金属带受挤压处遭遇突楞时，金属带发生较深的延展形变从而在翅片中部形成凹槽部；随着基管的不断进给，延展成型的翅片螺旋状缠绕于基管上，形成所述翅片管，翅片管上的翅片侧面具有向外凸起的突楞部或者向内凹陷的凹槽部。
本发明的有益效果在于：
由于在翅片上设置了突楞部或者凹槽部使得翅片的外表面积大幅增加，从而在不增加翅片用材的前提下大幅增加了翅片管的换热面积，并且这种换热面积的增加不以缩小翅片的片距为前提，不会减少流经翅片之间的换热介质流量，确保在不增加生产成本的前提下具有较好的换热性能；现有技术的翅片管在使用时，换热介质进入翅片之间初始受翅片的导流作用规制，使得换热介质以近乎恒定的方向掠过翅片的中部表面，而本发明在使用时，由于突楞部或者凹槽部的存在，从而在翅片之间换热介质产生紊流，换热介质分子多次与翅片表面发生碰撞后进行较为充分热交换，进一步提高了换热性能；翅片轧制机构通过将轧头与轧盘设置为同步转动，使得金属带（通常为铝带）在遭遇轧盘或者轧头上的凹槽或者突楞时，其两侧面的摩擦力保持平衡，使得轧制过程顺利，不会出现由于摩擦力不对称导致金属带卡死或者绕制密度发生波动等现象；翅片管生产装置利用伺服电机反馈器确保轧盘与轧头的转速匹配，确保翅片管生产过程平稳，并且第一电机驱动送料架的同时驱动轧盘转动，从而确保翅片的成型以及缠绕速度与基管的进给量保持匹配，进而确保翅片管上翅片的片距保持恒定。
附图说明
图1是一种翅片管实施例的断面结构示意图。
图2是第二种翅片管实施例的断面结构示意图。
图3是第三种翅片管实施例的断面结构示意图。
图4是翅片轧制机构的结构示意图。
图5是一种轧头与轧盘的结构关系示意图。
图6是图5中轧头与轧盘的结构关系侧视示意图。
图7是另一种轧头与轧盘的结构关系示意图。
图8是翅片管生产装置实施例结构示意图。
图9是现有技术翅片管传热性能试验报告数据表。
图10是与本发明翅片管的传热性能试验报告数据表。
具体实施方式
以下结合说明书附图以及实施例对本发明进行进一步说明：
如图1-图3所示的翅片管，包括基管1以及连接于基管上的翅片2，翅片的侧面具有若干向外凸起的突楞部21或向内凹陷的凹槽部。突楞部或者凹陷部只是翅片表面发生形变的方向不同，因此示意图图1至图3中的横断面展示的突楞部21与凹槽部图形相同，在示意图中没有区别对待突楞部与凹槽部。
突楞部或凹槽部等距离分布于翅片上，如图1、图2所示，突楞部或凹槽部沿翅片管横断面的径向延伸于翅片上，并且突楞部或凹槽部的形状为直线形或者曲线形。
另外，结合图3所示，突楞部或凹槽部也可以沿翅片管横断面中与翅片管同轴的圆弧向延伸于翅片上。
为了证实本发明翅片管的传热性能得到大幅提升，发明人进行了一组比对试验，将一定温度的蒸汽注入基管，并且从翅片管的一侧向另一侧送入流经翅片表面的空气作为换热介质，采集相关数据。对比试验采用的现有翅片管的基本参数如下：翅片外径70.55mm、翅片根径38.00mm、翅厚0.3mm、翅片间距2.42mm、基管外径38.00mm、基管壁厚2.2mm、翅化比20.2、换热面积0.0597㎡。其试验数据如图9表格所示，换算到空气质量流速为6kg/（㎡s）时的传热系数为：495.72。
本发明实施例翅片管的基本参数如下：翅片外径69.6mm、翅片根径38.00mm、翅厚0.34（mm）、翅片间距2.31（mm）、基管外径38.00（mm）、基管壁厚2.2（mm）、翅化比20.4、换热面积0.0597（㎡）；本组数据中的翅厚、翅片间距数据以翅片主体为准，非翅片中突楞部对应的翅厚以及翅片间距。其试验数据如图10表格所示，换算到空气质量流速为6kg/（㎡s）时的传热系数为：601.39。
本次比对试验所采用的两组翅片管的材质相同、用量相同，规格参数的细微差别只是加工工艺所带来的影响，本发明实施例翅片管采用图1所示的直线型的突楞部，试验结果显示，本发明实施例的传热系数较现有技术提升了20%，证实了：由于在翅片上设置了突楞部或者凹槽部使得翅片的外表面积大幅增加，从而在不增加翅片用材的前提下大幅增加了翅片管的换热面积，并且这种换热面积的增加不以缩小翅片的片距为前提，不会减少流经翅片之间的换热介质流量，确保在不增加生产成本的前提下具有较好的换热性能；现有技术的翅片管在使用时，换热介质进入翅片之间初始受翅片的导流作用规制，使得换热介质以近乎恒定的方向掠过翅片的中部表面，而本发明在使用时，由于突楞部或者凹槽部的存在，从而在翅片之间换热介质产生紊流，换热介质分子多次与翅片表面发生碰撞后进行较为充分热交换，进一步提高了换热性能
如图4所示的一种翅片管的翅片轧制机构，将金属带轧制成翅片管上的翅片，包括分别可转动设置于机架上的轧盘3和轧头4，轧头与轧盘相对的一侧面为第一轧制面41，轧盘与第一轧制面相对的侧面为第二轧制面31，第一轧制面与第二轧制面之间存留有轧制间隙，轧制间隙的厚度小于金属带A的厚度，并且第一轧制面与第二轧制面互相对应的部分同步转动；其中，第一轧制面上均匀设置有凹槽42或突楞，或者第二轧制面上均匀设置有凹槽或突楞（图中未画出在第二轧制面上的凹槽或突楞，其结构与设置在第一轧制面上类似）；金属带被喂入轧制间隙内，第一轧制面与第二轧制面挤压金属带使之发生延展形变，在金属带受挤压处遭遇凹槽时，金属带不发生延展形变保持原先的厚度或者金属带发生较浅的延展形变从而在翅片中形成突楞部；或者金属带受挤压处遭遇突楞时，金属带发生较深的延展形变从而在翅片中部形成凹槽部。
如图5-图6示意性地所示，轧头呈圆柱状，其侧面为第一轧制面，轧头的轴线为其转动中心线；轧盘可转动地设置于轧头的一侧，轧盘的盘面的边侧部与第第一轧制面相对从而形成第二轧制面。
当然，也可以如图7示意性地所示，轧头4呈圆柱状，其侧面为第一轧制面，轧头的轴线为其转动中心线；轧盘可转动地设置于轧头的一侧，轧盘的周侧面与第一轧制面相对从而形成第二轧制面。
凹槽或者突楞的形状为直线形或者曲线形，相应地，翅片上形成的凹槽部或者突楞部也是直线形或者曲线形的。
如图8所示的一种翅片管生产装置，包括机架、送料架5、轧盘3以及轧头4；送料架可直线往复运动地设置于机架上轧盘以及轧头的一侧，用于驱使基管B自转的同时向轧盘以及轧头方向移动；轧头与轧盘相对的一侧面为第一轧制面，轧盘与第一轧制面相对的侧面为第二轧制面，第一轧制面与第二轧制面之间存留有轧制间隙，轧制间隙的厚度小于金属带的厚度，并且第一轧制面与第二轧制面互相对应的部分同步转动；其中，第一轧制面上均匀设置有凹槽或突楞，或者第二轧制面上均匀设置有凹槽或突楞；金属带被喂入轧制间隙内，第一轧制面与第二轧制面挤压金属带使之发生延展形变并连接于轴向移动的基管上形成翅片管，在金属带受挤压处遭遇凹槽时，金属带不发生延展形变保持原先的厚度或者金属带发生较浅的延展形变从而在翅片中形成突楞部；或者金属带受挤压处遭遇突楞时，金属带发生较深的延展形变从而在翅片中部形成凹槽部。其中，基管自转一圈的同时，其轴向进给量等于翅片管的片距。
翅片管生产装置还包括作为驱动机构的第一电机6、第二电机7，第一电机驱动连接送料架的同时驱动连接轧盘，第二电机驱动连接轧头并且使得第一轧制面与第二轧制面相对的部分线速度相同。第一电机的输出轴通过丝杠螺母机构8与送料架驱动连接的同时经由减速器9与轧盘驱动连接。第一电机为变频电机，第二电机为伺服电机，第一电机与第二电机之间连接有伺服电机反馈器10，伺服电机反馈器依据第一电机转动信号生成控制第二电机的伺服信号控制第二电机，使得第一轧制面与第二轧制面相对的部分线速度相同。
而基管的自转无论通过在机架上还是送料架上设置三个为一组的对称设置的夹辊夹持基管后，其中任一夹辊转动即可驱动基管实现自转，该种结构为常见机构，不在此赘述。
翅片管生产装置利用伺服电机反馈器确保轧盘与轧头的转速匹配，确保翅片管生产过程平稳，并且第一电机驱动送料架的同时驱动轧盘转动，从而确保翅片的成型以及缠绕速度与基管的进给量保持匹配，进而确保翅片管上翅片的片距保持恒定。
结合前文可知一种翅片管生产方法，该方法利用前述翅片管的翅片轧制机构进行，具体包括如下步骤：将基管从轧盘和轧头的一侧向轧盘和轧头所在方向移动并且基管保持自转；将金属带喂入第一轧制面与第二轧制面之间的轧制间隙中，第一轧制面与第二轧制面挤压金属带使之发生延展形变，在金属带受挤压处遭遇凹槽时，金属带不发生延展形变保持原先的厚度或者金属带发生较浅的延展形变从而在翅片中形成突楞部；或者金属带受挤压处遭遇突楞时，金属带发生较深的延展形变从而在翅片中部形成凹槽部；随着基管的不断进给，延展成型的翅片螺旋状缠绕于基管上，形成翅片管，该翅片管上的翅片侧面具有向外凸起的突楞部或者向内凹陷的凹槽部。
Claims (16)
1.一种翅片管，包括基管以及连接于基管上的翅片，其特征在于，所述翅片的侧面具有若干突楞部或凹槽部。
2.根据权利要求1所述的翅片管，其特征在于，所述突楞部或凹槽部等距离分布于翅片上。
3.根据权利要求1所述的翅片管，其特征在于，所述突楞部或凹槽部沿翅片管横断面的径向延伸于翅片上。
4.根据权利要求1所述的翅片管，其特征在于，所述突楞部或凹槽部沿翅片管横断面中与翅片管同轴的圆弧向延伸于翅片上。
5.根据权利要求4所述的翅片管，其特征在于，若干突楞部或凹槽部沿翅片管横断面中的径向分布于翅片上。
6.根据权利要求2-5任意一项所述的翅片管，其特征在于，所述突楞部或凹槽部的形状为直线形或者曲线形。
7.一种翅片管的翅片轧制机构，将金属带轧制成翅片管上的翅片，其特征在于包括分别可转动设置于机架上的轧盘和轧头，所述轧头与轧盘相对的一侧面为第一轧制面，轧盘与第一轧制面相对的侧面为第二轧制面，第一轧制面与第二轧制面之间存留有轧制间隙，所述轧制间隙的厚度小于金属带的厚度，并且第一轧制面与第二轧制面互相对应的部分同步转动；其中，第一轧制面上均匀设置有凹槽或突楞，或者第二轧制面上均匀设置有凹槽或突楞；所述金属带被喂入轧制间隙内，第一轧制面与第二轧制面挤压金属带使之发生延展形变，在金属带受挤压处遭遇凹槽时，金属带不发生延展形变保持原先的厚度或者金属带发生较浅的延展形变从而在翅片中形成突楞部；或者金属带受挤压处遭遇突楞时，金属带发生较深的延展形变从而在翅片中部形成凹槽部。
8.根据权利要求7所述的翅片管的翅片轧制机构，其特征在于，所述轧头呈圆柱状，其侧面为所述第一轧制面，轧头的轴线为其转动中心线；所述轧盘可转动地设置于所述轧头的一侧，轧盘的周侧面与所述第一轧制面相对从而形成所述第二轧制面。
9.根据权利要求7所述的翅片管的翅片轧制机构，其特征在于，所述轧头呈圆柱状，其侧面为所述第一轧制面，轧头的轴线为其转动中心线；所述轧盘可转动地设置于所述轧头的一侧，轧盘的盘面的边侧部与所述第第一轧制面相对从而形成所述第二轧制面。
10.根据权利要求7-9任意一项所述的翅片管的翅片轧制机构，其特征在于，所述凹槽或者突楞的形状为直线形或者曲线形。
11.一种翅片管生产装置，其特征在于包括机架、送料架、轧盘以及轧头；所述送料架可直线往复运动地设置于机架上轧盘以及轧头的一侧，用于驱使基管自转的同时向轧盘以及轧头方向移动；所述轧头与轧盘相对的一侧面为第一轧制面，轧盘与第一轧制面相对的侧面为第二轧制面，第一轧制面与第二轧制面之间存留有轧制间隙，所述轧制间隙的厚度小于金属带的厚度，并且第一轧制面与第二轧制面互相对应的部分同步转动；其中，第一轧制面上均匀设置有凹槽或突楞，或者第二轧制面上均匀设置有凹槽或突楞；所述金属带被喂入轧制间隙内，第一轧制面与第二轧制面挤压金属带使之发生延展形变并连接于轴向移动的基管上形成翅片管，在金属带受挤压处遭遇凹槽时，金属带不发生延展形变保持原先的厚度或者金属带发生较浅的延展形变从而在翅片中形成突楞部；或者金属带受挤压处遭遇突楞时，金属带发生较深的延展形变从而在翅片中部形成凹槽部。
12.根据权利要求11所述的翅片管生产装置，其特征在于，所述基管自转一圈的同时，其轴向进给量等于翅片管的片距。
13.根据权利要求11所述的翅片管生产装置，其特征在于还包括第一电机、第二电机，所述第一电机驱动连接送料架的同时驱动连接所述轧盘，所述第二电机驱动连接所述轧头并且使得所述第一轧制面与所述第二轧制面相对的部分线速度相同。
14.根据权利要求13所述的翅片管生产装置，其特征在于，所述第一电机的输出轴通过丝杠螺母机构与所述送料架驱动连接的同时经由减速器与轧盘驱动连接。
15.根据权利要求13所述的翅片管生产装置，其特征在于，所述第一电机为变频电机，所述第二电机为伺服电机，第一电机与第二电机之间连接有伺服电机反馈器，所述伺服电机反馈器依据第一电机转动信号生成控制第二电机的伺服信号控制所述第二电机，使得所述第一轧制面与所述第二轧制面相对的部分线速度相同。
16.一种翅片管生产方法，其特征在于利用权利要求7所述的翅片管的翅片轧制机构，具体包括如下步骤：将基管从轧盘和轧头的一侧向轧盘和轧头所在方向移动并且基管保持自转；将金属带喂入第一轧制面与第二轧制面之间的轧制间隙中，第一轧制面与第二轧制面挤压金属带使之发生延展形变，在金属带受挤压处遭遇凹槽时，金属带不发生延展形变保持原先的厚度或者金属带发生较浅的延展形变从而在翅片中形成突楞部；或者金属带受挤压处遭遇突楞时，金属带发生较深的延展形变从而在翅片中部形成凹槽部；随着基管的不断进给，延展成型的翅片螺旋状缠绕于基管上，形成所述翅片管，翅片管上的翅片侧面具有向外凸起的突楞部或者向内凹陷的凹槽部。
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