CN1147612A - 带翅片的管及其制造方法 - Google Patents
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Abstract
带翅片的管包括金属管和绕在金属管上的金属条。在金属管的外表面上形成螺旋槽。金属条的内边缘嵌入到该螺旋槽中。在金属管的内表面上在对应于上述螺旋槽的位置形成螺旋形突出部。金属条的纵向端部被固定在金属管上，通过塑性形变而形成螺旋槽，该槽具有凹凸不平的底部。
Description
本发明涉及带翅片的管及制造带翅片的管的方法，带翅片的管已广泛用在汽车或结构部件上以冷却润滑油、已用在冰箱/冷冻机上以保持食物的新鲜，或用在化工厂的反应柱中。
至今带翅片的管已广泛用于汽车或结构部件以冷却润滑油， 已广泛用在冰箱/冷冻机上以保持食物的新鲜，或用在化工厂的反应柱上。通常使用滚压法使成螺旋的翅片整体成形在金属管的外周面上。或者利用绕卷装置将翅片直接绕在金属管上，然后将金属管浸在钎焊浴中，由此将翅片焊接在金属管上。或者将螺旋形的翅片连续地钎焊或熔焊在金属管的外周面上，形成带翅片的管。
当加的流体流过金属管时，热量从加热的流体传输到金属管上。因此带翅片的管可以有效地使热量从金属管耗散到外部，防止热量聚集在金属管中。
然而制造这种带翅片的管需要大量时间。而且，热量不能从加热的流体中以足够高的速度传输到金属管上。因此在这些方面需待改进。
本发明的目的是克服上述问题，提供强度高的带翅片的管和制造带翅片管的方法，这种方法减少了制造这种带翅片管所需要的时间。
在进行深入研究之后，本发明人通过下面将详细说明的简单方法达到了此目的。
按照本发明的一个方面，带翅片的管包括金属管和绕在金属管上的金属条。在金属管的外表面上形成螺旋槽以固定金属条的内边缘。
在金属管的内表面上相应于螺旋槽的位置最好形成螺旋形凸出部。金属条最好具有波纹形的内边缘，该波纹的宽度大体等于螺纹槽的宽度。
按照本发明，至少金属条的纵向端部被固定在金属管上。通过塑性形变而形成螺旋槽。
螺旋槽具有凹凸不平的底部。
按照本发明的另一个方面，制造翅片管的方法包括以下步骤：在金属管的外表面上形成螺旋槽；然后将金属条绕在金属上，使金属条的内边缘嵌入到螺旋槽中。
最好在金属管的外表面上形成螺旋槽的同时，在金属管的内表面上形成螺旋凸出部。最好在金属条的内边缘或整个金属条上形成波纹形。该波纹的宽度基本上等于螺纹槽的宽度。波纹形的金属条嵌入螺旋槽中。
按照本发明，至少金属条的纵向端部可以固定在金属管上。在对应金属管外表面上形成螺旋槽的位置在金属管的内表面上形成螺旋突出部。或者在金属管转动时使金属条嵌入到螺旋槽中。另外，在金属管的外表面上形成螺旋槽时，使螺旋槽具有凹凸不平的底部。
按照本发明的优选实施例，制造翅片管的方法包括以下步骤：将金属条以螺旋状方式绕在金属管上，使得金属条的侧面与金属管的内表面形成直角；使金属条的内边缘紧靠金属管的外表面；然后，对着金属管的中心轴线径向向金属条的外边缘施加压力，由此在金属管外表面和内表面上分别形成螺旋槽和相应的螺旋凸出部，在此同时使金属条的内边缘嵌入螺旋槽中。
金属条最好在金属管转动期间对金属管的外表面施加压力，从而在金属管的壁上产生塑性形变，形成螺旋槽。与此同时，在将金属条绕在金属管上时，金属条便嵌入螺旋槽中。
至少金属条的纵向端部在金属条绕在金属管上之后可以固定在金属管上。
按照本发明，螺旋槽被成形在金属管的外表面上。当使金属条绕在金属管上时便使金属条的内边缘嵌入螺旋槽中。金属条的纵向端部最好用钎焊·溶焊、压接或其它方法固定在金属管上。或者使金属条的内边缘钎焊或熔焊在螺旋槽中，形成带翅片的管。在金属管的内表面上形成螺旋凸出部。采用这种配置便可在流过金属管的流体中产生涡流。这种涡流增加了热量从流体传输到金属管的速度。这样，该带翅片的管可以更有效地耗散热量。
当在金属管的外表面上从螺旋形绕金属条时，对金属条的外边缘径向施加压力，即在金属管转动期间对着金属管的外表面施加压力，如果需要，可以沿相反于在金属管上绕金属条的方向的方向对金属条施加拉力。这样便通过塑性形变而在金属管的壁上形成螺旋槽。最好在绕金属条时便使金属条嵌入螺旋槽中。
按照这种方式，本发明使翅片管的制造时间比利用先有技术的制造时间缩短很多。
图1(a)和1(b)分别是本发明一个实施例的翅片管的侧面图和前视图；
图2是图1所示翅片管的侧视截面图；
图3(a)和3(b)是侧面和前视图，示出如何制造翅片管；
图4是沿螺旋槽延伸的另一种形式的金属条的部分截面图；
图5(a)是按本发明另一实施例制造的翅片管一部分的侧面图，图5(b)是沿图5(a)的V-V线截取的截面图；
图6(a)～6(c)是沿图5(b)的A-A线、B-B线和C-C线截取的放大截面图，分别示出制造步骤的顺序；
图7(a)是按照本发明另一个实施例制造的翅片管一部分的截面透视图，其中金属条的一个边缘是波纹形的，图7(b)是按照本发明又一个实施例制造的翅片管一部分的截面透视图，其中金属带的两个边缘是波纹形的；
图8是透视图，示出金属条的一个端部与另一个金属条的一侧叠合的方式，该叠合的部分被截开，形成许多向外弯的舌部；
图9是透视图，示出金属条的一个端部被弯到平行于金属管子轴线，然后将一个金属卡子套在金属管上夹住金属条，并使金属条的弯曲端部点焊在金属卡子上。
参照图1～图9，标号1表示用铁、不锈钢、铜、黄铜、铝或其它金属作的金属管。2表示在金属管1外表面上形成的螺旋槽。3表示用与金属管1相同的材料作的金属条，该金属嵌入螺旋槽2中。4表示金属条3的内边缘。5(a)、5(b)表示金属条3的相对端部。6表示在金属管1内表面上形成的螺旋形凸出部。
为制造带翅片的管，如图3所示，在使金属管1转动的同时使金属条3绕在金属管1并嵌入螺旋槽2中。最好在金属管1的内表面上形成螺旋形凸出部。或者如图5和6所示，在使金属管1转动的同时使用至少两个加压滚轮7(在图5中示出两个加压滚轮7和一个导向滚轮7′，但在图6中均省去所有这些滚轮)沿径向(沿α示出的方向)对金属条3的外边缘施加强压力，施压方向对着金属管的中心轴线。如果需要，可以在金属管1转动时沿切向方向(沿β示出的方向)强力牵引金属条3，牵引方向与金属条3缠绕的方向相反。这样便使得金属管1的壁经受塑性形变。在发生塑性形变时，在金属管1的外表面上形成螺旋槽2，与此同时，在对应于螺旋槽2的位置，在金属管1的内表面上形成螺旋形凸出部6。金属条3紧紧地嵌入在螺旋槽2中。
因为金属条3的内边缘4紧紧地嵌入在螺旋槽2中，所以金属条3不会相对于金属管1位移。但是，为了更牢固地固定金属条3，可以将金属条3的相对端部5(a)、5(b)钎焊或熔焊在金属管1上。或者如图所示，可以将金属条3的端部5(a)、5(b)叠合在相邻金属条的一个侧面上。然后将叠合部分8在例如8a处切开形成许多舌部8b。使舌部8b从其远端交替地向外弯曲。虽然图中未示出，但叠合部分8可以用点焊熔焊在一起。如图9所示，金属条3的端部5a、5b可以被弯曲，形成弯曲部分5c。弯曲部分5c平行于金属管1的轴线延伸。将金属卡子9套在金属管1上，使其将弯曲部分5c夹在中间。然后将金属卡子9在例如9b处点焊在弯曲部分5c上。另外，使金属卡子9在例如9a处压接在金属管子1。金属条3的内边缘4如果需要可以沿整个螺旋槽2的长度钎焊或熔焊在金属管1上。
螺旋槽2的底部最好沿轴向形成脊状或皱纹状，从而防止金属条3位移，如图4所示。如图7(a)所示，当螺旋式绕金属条3时，其外边缘作成平的，而其内边缘被作成波纹形。另外，在金属条的整个宽度(在绕上金属条时为高度方向)上被作成波纹形，如图7b所示。此时，使波纹的宽度基本上等于螺纹槽2的宽度，从而可以保证金属条嵌入到螺旋槽2。这种配置有利地增大了传热面积，从而可以更有效地消散热量。
应注意到，在金属条3压靠在金属管1上之前，便使传动装置部分地或整个地沿其宽度压在金属条3上，如果需要按前述方法用力牵引金属条，从而形成螺旋槽2，并在形成螺旋槽2的同时使金属条3嵌入螺旋槽2。即，受到传动装置施压的部分金属条3经受塑性形变，并因为缠绕金属条时产生的拉伸率差别而形成波纹形。
例1
金属管1为钢管，外直径为12.7mm，厚度1.0mm，长度4m。在金属管1的外表面上形成螺旋槽2。螺旋槽2的螺距为4mm，深度为0.3mm，宽度为0.55mm。金属条3为钢条，厚度0.5mm，宽度6mm。在转动金属管1的同时将金属条3绕在金属管1上，使其内边缘4嵌入到螺旋槽2中。金属条3的纵向端部5a和5b当其嵌入金属管1的螺旋槽2中时，使其熔焊在相邻金属条3的侧面上，从而形成带翅片的管。由此制造的翅片管强度高，散热效果令人满意。
例2
金属管1为钢管，外直径6.4mm，厚度0.5mm，长度6m。采用滚轮或其它装置来形成金属管1外表面上的螺旋槽2。螺旋槽的螺距为3mm，深度0.5mm，宽度0.55mm。与此同时，在金属管1的内表面上通过塑性形变形成对应的螺旋形凸出部6。该凸出部的高度0.5mm。金属条3是钢条，厚度为0.5mm，宽度7mm。将金属条3绕在金属管1上，使得它的内边缘4嵌入到螺旋槽2中。金属条3的纵向端部5a，5b按图8所示的方法固定在金属管1上，由此形成带翅片的管。其它的制造步骤与例1的步骤相同。这种方法减少了制造翅片管所要求的时间。散热效果也令人满意。
例3
如图4所示，在金属管1外表面上形成的螺旋槽2具有许多轴向脊部。每个脊部的顶端和底部之间的高度差为0.1mm。金属条3绕在金属管1上，使其内边缘嵌入螺旋槽2中。使绕在金属管上的金属条3的纵向端部5a、5b按图9所示方式固定在金属管1上。其它的制造步骤与例1的步骤相同。由此法制出的带翅片的管强度高，散热效果令人满意。
例4
金属管1用STKM11A材料制作，外直径15mm，厚度0.9mm。金属条3用SPHC材料制作，宽度9mm，厚度0.9mm。金属条3与金属管1的外表面成直角，而金属管1转动。金属条3绕在金属管1的外表面上，螺距4.0mm。此时，使用两个滚轮沿径向对着金属管1对金属条3的外边缘8施加高压，而在同时，使金属条3的内边缘4与金属管1的外表面紧紧接触，如图5所示。这样便使金属管1的壁产生塑性形变，由此在金属管1的外表面和内表面上分别形成螺旋槽2和螺旋形的突出部6。使金属条3的内边缘4在形成螺旋槽2和凸出部6的同时嵌入到螺旋槽2中。随后，将金属条3的纵向端部5a、5b熔焊在金属管1上，形成带翅片的管。本方法显著减少了制造带翅片管所需的时间，而且散热效果也令人满意。
例5
金属管1用SUS304L材料制作，外直径27.0mm，厚度0.7mm，长度3m。金属条3用SUS304材料制作，厚度1.0mm，宽度10mm。金属条3绕在金属管1上，螺距6.0mm，在绕之前便沿宽度方向使传动装置压靠在十分之八的金属条3上。如在图4中那样，应用两个滚轮7沿径向(箭头α的方向)对金属条施加压力，使其紧压金属管1，同时沿切线方向(箭头β的方向)牵引金属3，牵引方向与为使金属条3绕在金属管上而使管子转动的方向相反。这种过程使金属管1的壁发生塑性形变，从而在金属管1的外表面和内表面上分别形成螺旋槽2和螺旋凸出部6。与此同时，使金属条3的内边缘4嵌入螺旋槽2，而且受传动装置压靠的金属条的内边缘由于拉伸率的差别而形成波纹，如图7a所示。波的宽度基本上等于螺旋槽2的宽度。随后，至少暂时使金属条3的纵向端部5a和5b熔接在金属管1上，最后使金属条3的内边缘用Ni钎焊整个地焊接在金属管1上，由此形成带翅片的管。这种方法减少了制造带翅片的管所需的时间，可以防止金属条相对于金属管位移。而且散热效果也是满意的。
因此，按照如上所述的本发明，螺旋槽形成在金属管的外表面上。金属条嵌入该螺旋槽中，使得金属管与金属条结合成一体。这种配置使得螺旋金属条的螺距是固定的。另外，在金属管的内表面上形成螺旋凸出部。当流体流过金属管时，该凸出部使流体旋转。结果形成涡流，减少了金属管内表面上的边界层厚度，由此改进了散热效应。
最好至少将金属带的纵向端部固定在金属管上。这种方法使得制造带翅片管的时间显著地短于先有方法所用的时间。另外，这种带翅片的管具有较高强度，散热效果令人满意。
Claims (16)
1.一种带翅片的管，包括金属管和绕在金属管上的金属条，上述金属管的外表面上具有螺旋槽，上述金属条的内边缘嵌入上述螺旋槽中。
2.如权利要求1所述的翅片管，其特征在于，上述金属管的内表面上在对应于上述螺旋槽的位置具有螺旋形凸出部。
3.如权利要求1或2所述的带翅片的管，其特征在于，至少上述金属条的内边缘是波纹形的，上述波纹的宽度基本上等于上述螺旋槽的宽度。
4.如权利要求1所述的带翅片的管，其特征在于，上述金属条具有纵向端部，至少上述金属条的上述纵向端部被固定在上述金属管上。
5.如权利要求1或2所述的带翅片的管，其特征在于，上述螺旋槽通过塑性形变而形成。
6.如权利要求1～3中任一项所述的带翅片的管，其特征在于，上述螺旋槽具有凹凸不平的底部。
7.一种制造带翅片的管的方法，上述带翅片的管包括金属管和绕在金属管上的金属条，上述方法包括下列步骤：在上述金属管的外表面上形成螺旋槽；将上述金属条绕在金属管上，使其内边缘嵌入上述螺旋槽中。
8.如权利要求7所述的方法，其特征在于，在上述金属管的外表面上形成上述螺旋槽的同时在上述金属管的内表面上形成螺旋形凸出部。
9.如权利要求7或8所述的方法，其特征在于，至少上述金属条的内边缘表面是波纹形的，上述螺旋槽的宽度基本上等于波纹的宽度，上述金属条的上述波纹形内边缘嵌入到上述螺旋槽中。
10.如权利要求7所述的方法，其特征在于，在将上述金属条绕在上述金属管上的同时使金属条嵌入到上述螺旋槽中，至少上述金属条的纵向端部被固定在上述金属管上。
11.如权利要求7或8所述的方法，其特征在于，在转动上述金属管的同时将上述金属条嵌入上述螺旋槽。
12.如权利要求7至11中任一项所述的方法，其特征在于，还包括下列步骤：在上述金属管的内表面上形成螺旋形凸出部，凸出部的位置对应于在上述金属管的外表面上形成的螺旋槽的位置。
13.如权利要求7或8所述的方法，其特征在于，还包括下列步骤：使上述螺旋槽的底部作成凹凸不平的形状。
14.一种制造带翅片的管的方法，包括下列步骤：将金属条以螺旋方式绕在金属管上，使金属条的侧面垂直于上述金属管的外表面；使上述金属条的内边缘与上述金属管的外表面紧紧接触；沿径向对着上述金属管的中心轴线对上述金属条的外边缘施加压力，由此在上述金属管的外表面和内表面上分别形成螺旋槽和相应的螺旋凸出部，在此同时，使上述金属条的内边缘嵌入上述螺旋槽中。
15.如权利要求14所述的方法，其特征在于，在将金属条绕在上述金属管的外表面上时，在上述金属管转动期间使上述金属条对上述金属管的外表面施加压力，使得在上述金属管的壁上由于发生塑性形变而形成螺旋槽，并在形成槽的同时使金属条嵌入上述螺旋槽。
16.如权利要求14所述的方法，其特征在于，当上述金属条螺旋式绕在上述金属管上时，至少将其纵向端部固定在上述金属管上。
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