專利名稱：螺旋扁平形換熱管的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及金屬管加工技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種用于換熱器等換熱設(shè)備的螺旋扁平形換熱管。
背景技術(shù)：
按GB/TM590-2009《高效換熱器用特型管》標(biāo)準(zhǔn)，我國現(xiàn)行的換熱器用高效特型管共分為四大類型，分別為T形槽管、波紋管、內(nèi)波外螺紋管、內(nèi)槽管。它們最大的共同點在于都是通過冷加工工藝在金屬基管(直光管)上制造加工出來的換熱管。如圖1所示，現(xiàn)有技術(shù)中的T形槽管，在金屬基管1的外壁上通過冷加工形成密集的螺旋狀T形凹槽11。T形槽管按結(jié)構(gòu)形式可分為I型，管外壁呈T形槽道，管內(nèi)壁表面光滑；II型，管外壁呈T形槽道，管內(nèi)壁表面呈波紋狀。如圖2所示，現(xiàn)有技術(shù)中的波紋管，在金屬基管1上通過冷加工形成管內(nèi)、外表面均呈波紋狀11的換熱管。如圖3所示，現(xiàn)有技術(shù)中的內(nèi)波外螺紋管，在金屬基管1上通過冷加工形成管外壁呈螺紋11、管內(nèi)壁呈波紋狀12的換熱管。如圖4所示，現(xiàn)有技術(shù)中的內(nèi)槽管，在金屬基管1的內(nèi)壁通過冷加工形成凹槽11 的換熱管。內(nèi)槽管按結(jié)構(gòu)形式可分為I型，軸向凹槽；II型，螺旋狀凹槽。上述四大類換熱管與未經(jīng)冷加工直接用作換熱管的金屬直光管相比，因為在金屬基管上具有冷加工所形成的槽形、波形等，強化了傳熱效果，因此有效地提高了換熱管的換熱面積和換熱效率，故被稱為換熱器用“高效”換熱管。上述這四大類換熱管都是以無縫金屬直光管作為基管通過冷加工成型的，其冷加工工藝主要是對無縫金屬直光管做形狀的變化。進一步地，這四大類換熱管都是在無縫金屬直光管的內(nèi)、外壁上進行冷加工，加工幅度受管壁厚度所限，因此難以再大幅度地提高換熱面積?，F(xiàn)有技術(shù)中的換熱管在做熱交換時，水、油、氣等換熱介質(zhì)在換熱管內(nèi)流通，借助于換熱管壁實現(xiàn)與換熱管外的其他介質(zhì)之間交換熱量的技術(shù)目的。在熱交換過程中，靠近換熱管管壁區(qū)域的換熱介質(zhì)所進行的熱交換比較充分，換熱效率較高；而遠離換熱管管壁、 位于換熱管中心區(qū)域的換熱介質(zhì)的熱交換并不充分，因此現(xiàn)有技術(shù)中的上述換熱管雖經(jīng)過一定改進，但整體換熱效率仍較低。并且，現(xiàn)有技術(shù)中的換熱管在生產(chǎn)、使用過程中還存在以下幾點明顯的不足1、受制于冷加工設(shè)備的規(guī)格限制，換熱管成品在規(guī)格、長度等方面均受到很大的局限；2、由于有冷加工步驟，原材料的損耗較大；3、由于冷加工過程復(fù)雜，導(dǎo)致產(chǎn)品的加工精度參差不齊；4、冷加工工藝的檢驗方法和檢驗手段難以保證成品質(zhì)量；5、受加工工藝限制，制管效率不高；[0016]6、這四大類換熱管大多具有特殊的外型，給換熱器設(shè)備的制作諸如對波紋管、外槽管的折流板的處置帶來許多不便；7、這四大類換熱管都經(jīng)過冷加工，管體上存有殘余應(yīng)力，在介質(zhì)通過時會形成湍流，強化了換熱管的局部腐蝕，因此對換熱器設(shè)備的使用壽命造成了一定的負(fù)面影響?，F(xiàn)有技術(shù)中的換熱管由于上述原因，進入了一個技術(shù)瓶頸，換熱面積、換熱效率難以再大幅度提高，制約了換熱器的發(fā)展，難以滿足市場的需求。因此，本領(lǐng)域的技術(shù)人員一直致力于開發(fā)一種換熱效率高、結(jié)構(gòu)簡單的換熱管。
實用新型內(nèi)容有鑒于現(xiàn)有技術(shù)的上述缺陷，本實用新型所要解決的技術(shù)問題是提供一種換熱效率高的螺旋扁平形換熱管。為實現(xiàn)上述目的，本實用新型提供了一種螺旋扁平形換熱管，至少包括管體，所述管體合圍形成一介質(zhì)通道；所述管體具有扁平形橫截面并且所述管體的第二端圍繞所述管體的軸線相對所述管體的第一端扭轉(zhuǎn)一設(shè)定角度而形成螺旋形管壁。較佳地，所述管體的兩端分別具有直管段。較佳地，所述介質(zhì)通道為長邊繞扁平形中心逐步扭轉(zhuǎn)的扭曲形通道。較佳地，所述管體為金屬焊管。本實用新型的螺旋扁平形換熱管采用扁平形的橫截面，將現(xiàn)有技術(shù)中橫截面積比較大的中間換熱區(qū)縮小，與側(cè)邊換熱區(qū)的橫截面積接近或相同，改善了介質(zhì)通道內(nèi)中間換熱區(qū)的換熱效率，從而提高了整個螺旋扁平形換熱管的換熱效率。尤其是，本實用新型還通過將管體的第二端圍繞管體的軸線相對管體的第一端扭轉(zhuǎn)一設(shè)定角度而形成螺旋形管壁。由于扁平形的長邊區(qū)域和短邊區(qū)域具有不同的換熱效率，當(dāng)換熱介質(zhì)在本實用新型的換熱管的管體內(nèi)部流動時，由于管體的上述特殊形狀，換熱介質(zhì)在管體內(nèi)會有一個前行的同時翻滾的流動軌跡，將位于長邊區(qū)域和短邊區(qū)域的換熱介質(zhì)不斷交換，大大提高了換熱管的換熱效率。因此本實用新型的螺旋扁平形換熱管在整體換熱效率上大致為現(xiàn)有換熱管的數(shù)倍，要大大高于現(xiàn)有的換熱管。本實用新型還首次采用焊管為原材料，而焊管的成本比現(xiàn)有技術(shù)中用作換熱管原材料的無縫管的成本至少低20%左右，因而本實用新型大幅度地降低了換熱管的制造成本。本實用新型的螺旋扁平形換熱管，具有結(jié)構(gòu)簡單，成本低，制造便利等有益效果， 適用于石油、化工、化肥、鍋爐、制藥、食品、電力、核能、環(huán)保、供熱等多種行業(yè)中用作高效換熱器或換熱設(shè)備的用管。本實用新型還提供了上述任一所述的螺旋扁平形換熱管的在線制管加工工藝，至少包括以下步驟步驟一，獲得一金屬圓管；步驟二，將所述金屬圓管放置入輥機；步驟三，受一系列的扁平形壓模擠壓后，所述金屬圓管形成扁平橫截面，獲得作為中間產(chǎn)品的扁平形換熱管；[0034]步驟四，將步驟三獲得的所述扁平形換熱管的第二端圍繞所述扁平形換熱管的軸線相對其第一端扭轉(zhuǎn)一設(shè)定角度，獲得一具有螺旋形管壁的螺旋扁平形換熱管。較佳地，所述設(shè)定角度的大小與扁平形換熱管的長度相關(guān)。較佳地，所述扁平形橫截面為所述金屬圓管經(jīng)過壓制加工獲得的連續(xù)的冷軋加工較佳地，所述金屬圓管為金屬焊管。本實用新型中的扁平形模具在設(shè)計時必須考慮一下因素1、螺旋扁平形模具的結(jié)構(gòu)設(shè)計中不應(yīng)留有尖銳角的存在，以防止換熱管在使用時所存在的應(yīng)力集中造成的管壁裂紋。2、扁平形管壁要與換熱管的直徑與壁厚相匹配。3、扁平形要與換熱設(shè)備的設(shè)計與使用要求相適應(yīng)。4、增加換熱管的最佳換熱面積和換熱效率是螺旋扁平形模具設(shè)計的出發(fā)點。本實用新型的螺旋扁平形換熱管的在線壓制工藝應(yīng)遵循以下要求1、螺旋扁平形換熱管的產(chǎn)品質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)嚴(yán)格按相關(guān)熱交換器用焊管質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)要求實施；2、螺旋扁平形換熱管的焊縫必須100%渦流檢測合格，100%水壓試驗合格；3、螺旋扁平形換熱管應(yīng)進行高溫回火定型，嚴(yán)防產(chǎn)品形狀回彈；4、螺旋扁平形換熱管應(yīng)通過在線熱處理，消除熱處理擠壓殘余應(yīng)力；5、螺旋扁平形換熱管的在線壓制模具應(yīng)具有開啟閉合功能，可根據(jù)顧客需求在焊管兩端留有足夠長的圓光管段，以利換熱管制造；6、螺旋扁平形換熱管的內(nèi)外表面異形位置均無尖銳角或棱角存在。本實用新型與現(xiàn)有技術(shù)中換熱管加工工藝相比，由于沒有大量的冷加工作業(yè)，無需大量冷加工作業(yè)場地、專門冷加工設(shè)備和專業(yè)技術(shù)工人，節(jié)省了一次投資費用和生產(chǎn)制造成本，因而大幅地降低了換熱管的生產(chǎn)成本，提高了制造效率，具有穩(wěn)定的加工質(zhì)量。由于沒有冷加工，本實用新型的螺旋扁平形換熱管大幅降低了原材料的消耗，還由于沒有大量冷加工的殘余應(yīng)力和較光滑的內(nèi)外表，本實用新型的螺旋扁平形換熱管抗腐蝕能力和抗結(jié)垢能力明顯優(yōu)于現(xiàn)有工藝所生產(chǎn)的產(chǎn)品。由于大量使用焊管作為扁平形管的原材料，焊管的生產(chǎn)成本本身就比無縫管低達 20%。還由于焊管固有特性的有效發(fā)揮，其換熱管扁平形尺寸可以數(shù)倍于用無縫管生產(chǎn)出來的特型管，其換熱面積和換熱效率大大高于“高效換熱管用特型管”。與熱套制管加工工藝比較，本實用新型減少了焊管的二次加工流程，省卻了熱套加工的線外熱處理設(shè)備，由于在線連續(xù)生產(chǎn)作業(yè)，其生產(chǎn)效率大約為現(xiàn)有工藝近十倍，使制管成本更加低廉，制管效率更快。并且，在線制管在成品的長度方面還具有不可比擬的優(yōu)勢。由于在線制管為連續(xù)加工，理論上，只要輔以一個后續(xù)的切割工步，在線制管所生產(chǎn)獲得的本實用新型的螺旋扁平形換熱管可以滿足客戶的各種長度要求。由于在線作業(yè)生產(chǎn)的自動控制、產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定、加工尺寸精度高于現(xiàn)有工藝產(chǎn)品質(zhì)量水平。本實用新型與現(xiàn)有高效換熱器用特型管加工技術(shù)從制管設(shè)備成本上比較，現(xiàn)有的換熱管生產(chǎn)必須要有的專門機加工、冷加工設(shè)備。而本實用新型只需要在現(xiàn)有制管設(shè)備上對模具等做簡單改造，增加多組螺旋扁平形壓模，就可以在線壓制形成所期望的各種扁平形管。通過在線熱處理機構(gòu)，消除螺旋扁平形換熱管在線加工殘留的應(yīng)力，以增加對抗應(yīng)力腐蝕的能力；同時通過在線熱處理機構(gòu)，消除螺旋扁平形換熱管的變形回彈，獲得形狀穩(wěn)定，幾何尺寸符合規(guī)定要求的螺旋扁平形換熱管。因此，本實用新型減少了廠房和場地的投資，具有投資省、場地占用面積不需擴大，見效快，生產(chǎn)效率高等有益效果，其生產(chǎn)效率大約為現(xiàn)有工藝的數(shù)倍，大大高于現(xiàn)有的換熱管的加工工藝。

圖1是現(xiàn)有技術(shù)中一種T形槽管的結(jié)構(gòu)示意圖；圖2是現(xiàn)有技術(shù)中一種波紋管的結(jié)構(gòu)示意圖；圖3是現(xiàn)有技術(shù)中一種內(nèi)波外螺紋管的結(jié)構(gòu)示意圖；圖4是現(xiàn)有技術(shù)中一種內(nèi)槽管的結(jié)構(gòu)示意圖；圖5是本實用新型的螺旋扁平形換熱管的實施例1的橫截面結(jié)構(gòu)示意圖；圖6圖5的左視結(jié)構(gòu)示意圖；圖7是本實用新型中管體的壓制流程設(shè)備示意圖。
具體實施方式
以下將結(jié)合附圖對本實用新型的構(gòu)思、具體結(jié)構(gòu)及產(chǎn)生的技術(shù)效果作進一步說明，以充分地了解本實用新型的目的、特征和效果。實施例1 如圖5所示，本實用新型的螺旋扁平形換熱管1為一具有一定長度的金屬焊管，如奧氏體不銹鋼焊管、碳素鋼焊管、鈦及鈦合金焊管、鎳及鎳合金焊管，或奧氏體一鐵素體雙相鋼焊管等。圖5所示為其橫截面形狀，具有扁平形橫截面，管體2的內(nèi)表面為光滑表面。圖6所示，管體2自身為螺旋形，并且管體2的第二端22圍繞管體2的軸線，相對管體2的第一端21扭轉(zhuǎn)一設(shè)定角度，而形成螺旋形管壁。管體2的內(nèi)部形成換熱介質(zhì)流通的介質(zhì)通道3。管體2具有扁平形橫截面，將介質(zhì)通道3劃分為兩個側(cè)邊換熱區(qū)31及一中間換熱區(qū)32。兩個側(cè)邊換熱區(qū)31的橫截面積分別與中間換熱區(qū)32的橫截面積大致相同。本文中，所述的“大致相同”并不要求嚴(yán)格的相同。只要使中間換熱區(qū)32的橫截面積不大于側(cè)邊換熱區(qū)31的橫截面積的3倍，或不小于側(cè)邊換熱區(qū)31的橫截面積的1/3 即可。具體地，本實施例中的管體2是由一圓形的金屬焊管采用壓制加工工藝形成，扁平面為管體2經(jīng)過壓制加工獲得的連續(xù)的冷軋加工面。圓弧的轉(zhuǎn)角要有一定弧度，根據(jù)管體2直徑的不同，優(yōu)選地采用轉(zhuǎn)角半徑為2-10 毫米。這樣避免了尖銳角的存在。從橫截面形狀上看，本實施例中管體2的內(nèi)表面是由扁平表面形成，這樣的螺旋扁平形換熱管1在做熱交換時，兩個端部側(cè)邊換熱區(qū)31和一個中間換熱區(qū)32的換熱效率都比較高，特別是中間換熱區(qū)32內(nèi)的換熱介質(zhì)也充分地參與到換熱過程里，大大地提高了
6螺旋扁平形換熱管1的換熱效率。尤其是，本實用新型還通過將管體的第二端22圍繞管體2的軸線相對管體的第一端21扭轉(zhuǎn)一設(shè)定角度而形成螺旋形管壁。具體地，例如對一米長的換熱管，管體扭轉(zhuǎn)的設(shè)定角度可以是30°至180° ；對六米長的換熱管，該設(shè)定角度可以是360°至1080°。上述數(shù)據(jù)并不是對本實用新型的限定。該設(shè)定角度的大小還可與換熱介質(zhì)的流動性有關(guān)。由于扁平形的長邊區(qū)域(與側(cè)邊換熱區(qū)31基本重合)和短邊區(qū)域(與中間換熱區(qū)32基本重合)具有不同的換熱效率，當(dāng)換熱介質(zhì)在本實用新型的換熱管的管體內(nèi)部流動時，由于管體的上述特殊形狀，換熱介質(zhì)在管體內(nèi)會有一個前行的同時翻滾的流動軌跡，將位于長邊區(qū)域和短邊區(qū)域的換熱介質(zhì)不斷交換，大大提高了換熱管的換熱效率。如本實施例中的管體2，其有益效果在于，不僅可以大幅度地提高螺旋扁平形換熱管1的換熱面積，提高了螺旋扁平形換熱管1的換熱效率；還可以加大中間換熱區(qū)32內(nèi)換熱介質(zhì)的流量和流速，也提高了螺旋扁平形換熱管1的換熱效率。進一步地，還提高了管體 2內(nèi)不同區(qū)域的換熱介質(zhì)的交換，大大提高了換熱效率。本實用新型的螺旋扁平形換熱管還由于制管成型后沒有冷加工，因此內(nèi)部結(jié)構(gòu)應(yīng)力基本消除，抗結(jié)垢性、耐蝕性更好。根據(jù)客戶需要，本實用新型的螺旋扁平形換熱管的整體長度可以在0米至十?dāng)?shù)米之間選取。當(dāng)然，如果合理配置熱處理爐，本實用新型的螺旋扁平形換熱管的整體長度還可以在任意長度，而不受限于冷加工設(shè)備的規(guī)格。實施例2 本實施例的螺旋扁平形換熱管與上述實施例的結(jié)構(gòu)基本相同，都包括一管體，所不同之處在于，本實施例中，在管體的兩端，還分別具有直管段。直管段與扁平螺旋段應(yīng)圓滑過渡，不能急劇變形。具有直管段得螺旋扁平形換熱管在換熱設(shè)備的裝配加工中具有更好的裝配性及密封性能。本實用新型的螺旋扁平形換熱管1，其在線制管加工工藝，至少包括步驟一，獲得管體2。本實施例中，管體2為金屬焊管，其橫截面內(nèi)部由扁平表面形成。結(jié)合圖7所示， 管體2通過壓制加工工藝獲得。步驟二中，壓制設(shè)備主要包括一系列的支架401、402、403，各支架上分別設(shè)置有上輥411、412、413及下輥421、422、423，在管體2的兩側(cè)還分別設(shè)置有一系列的左輥、右輥 (圖中未示出)。各錕上都設(shè)置或形成有一系列逐步變形的螺旋扁平形壓模。步驟三，通過一系列的扁平形壓模擠壓后，獲得作為中間產(chǎn)品的扁平形換熱管2。在管體2壓弧成形的過程中，轉(zhuǎn)角避免了尖銳角的存在。步驟四(未做圖示)，將步驟三獲得的所述扁平形換熱管2的第二端22圍繞所述扁平形換熱管的軸線相對其第一端21扭轉(zhuǎn)一設(shè)定角度，獲得一具有螺旋形管壁的螺旋扁平形換熱管。在其他實施例中，還可以通過少量的冷加工，使螺旋扁平形換熱管的兩端端面與其軸線垂直，并清除切口毛刺。在其他實施例中，還可以將管體的兩端部預(yù)留為直管段。[0087]在線加工設(shè)備的主體為現(xiàn)有技術(shù)，只是根據(jù)螺旋扁平形換熱管的形狀需要，按照常規(guī)方法設(shè)計了一系列的螺旋扁平形壓模。因此本實用新型可以用于加工本實用新型中任一實施例中的螺旋扁平形換熱管， 均具有相同的有益效果。綜上所述，本說明書中所述的只是本實用新型的幾種較佳具體實施例，以上實施例僅用以說明本實用新型的技術(shù)方案而非限制。凡本技術(shù)領(lǐng)域中技術(shù)人員依本實用新型的構(gòu)思在現(xiàn)有技術(shù)的基礎(chǔ)上通過邏輯分析、推理或者有限的實驗可以得到的技術(shù)方案，皆應(yīng)在本實用新型的權(quán)利要求保護范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求1.一種螺旋扁平形換熱管，至少包括管體，所述管體合圍形成一介質(zhì)通道；其特征在于所述管體具有扁平形橫截面并且所述管體的第二端圍繞所述管體的軸線相對所述管體的第一端扭轉(zhuǎn)一設(shè)定角度而形成螺旋形管壁。
2.如權(quán)利要求1所述的螺旋扁平形換熱管，其特征在于所述管體的兩端分別具有直管段。
3.如權(quán)利要求1所述的螺旋扁平形換熱管，其特征在于所述介質(zhì)通道為長邊繞扁平形中心逐步扭轉(zhuǎn)的扭曲形通道。
4.如權(quán)利要求1至3任一所述的螺旋扁平形換熱管，其特征在于所述管體為金屬焊管。
專利摘要本實用新型公開了一種螺旋扁平形換熱管，至少包括管體，所述管體合圍形成一介質(zhì)通道；所述管體具有扁平形橫截面并且所述管體的第二端圍繞所述管體的軸線相對所述管體的第一端扭轉(zhuǎn)一設(shè)定角度而形成螺旋形管壁。本實用新型成本低，制造便利，換熱效率高，適用于石油、化工、化肥、鍋爐、制藥、食品、電力、核能、環(huán)保、供熱等多種行業(yè)中用作高效換熱器或換熱設(shè)備的用管。
文檔編號F28F1/02GK202109806SQ20112019175
公開日2012年1月11日 申請日期2011年6月8日 優(yōu)先權(quán)日2011年6月8日
發(fā)明者孔祥鋒 申請人:上?？泼卒摴苡邢薰?br>