專利名稱：刺凸式換熱管及其制造工藝的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種適用于各類流動(dòng)介質(zhì)換熱器的刺凸式換熱管及其制造工藝，尤其適用于汽車發(fā)動(dòng)機(jī)廢氣冷卻再循環(huán)裝置中。
背景技術(shù)：
汽車發(fā)動(dòng)機(jī)廢氣冷卻再循環(huán)裝置中，為了提高換熱效果，通常安裝設(shè)有螺旋凹槽的扁管或U型扁管，此類換熱管管體內(nèi)部雖然形成氣體紊流效果，換熱效率高，但存在如下問(wèn)題1、其短軸處也存在螺紋變形，應(yīng)力非常集中，影響管體的使用壽命；2、其制造工藝為先在焊接成型的管坯上形成螺紋凹槽，然后再將其壓制成扁管，或?qū)⒈夤茉購(gòu)澢蒛型，形成U型扁管。這種先焊、后壓，或先焊、后壓、再?gòu)澋闹圃旃に囀构荏w焊接處在使用過(guò)程中容易開(kāi)裂，使用壽命短；3、由于受到焊接處的制約，螺紋凹槽的深度也受到限制，換熱效果有待提聞。 CN 101701779 A中公開(kāi)了一種“多排凹坑換熱管”，包括不銹鋼管體，在不銹鋼管體表面沿其軸向設(shè)有多排凹坑，相鄰的兩排凹坑位置相錯(cuò)。在同等管徑條件下，該換熱管上凹坑的制作深度較螺紋凹槽扁管或U型扁管上的螺紋凹槽的制作深度要深，換熱效果更好，但凹坑在管體弧面內(nèi)壁上的分布和制作深度仍會(huì)受到制約，其原因是在弧面內(nèi)壁上設(shè)置凹坑同樣會(huì)造成應(yīng)力集中，影響管體的使用壽命。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問(wèn)題是提供一種換熱性能強(qiáng)、使用壽命長(zhǎng)的刺凸式換熱管及其制造工藝。本發(fā)明的技術(shù)方案是該刺凸式換熱管，包括管體，管體橫截面為扁平狀，其特殊之處是所述管體的長(zhǎng)軸所對(duì)應(yīng)的直面內(nèi)壁沿管體軸向均勻設(shè)有多個(gè)刺凸，兩個(gè)直面上相對(duì)的刺凸交錯(cuò)排列，管體的短軸所對(duì)應(yīng)的弧面為光滑表面，所述刺凸的高度與管體短軸長(zhǎng)度之比為e，1/6 ^ e < I。同一個(gè)直面上相鄰的兩個(gè)刺凸的間距為s，s彡3. 5mm。所述刺凸的高度與管體短軸長(zhǎng)度之比為e，1/2 ^ e < 1，在刺凸應(yīng)用數(shù)量減少的情況下也能達(dá)到完全的氣體紊流效果，顯著提高換熱效率。所述管體的縱截面為U型，所述縱截面為沿管體長(zhǎng)軸方向的截面。所述管體的縱截面為U型，所述縱截面為沿管體短軸方向的截面。該刺凸式換熱管的制造工藝，其特殊之處是，包括如下步驟
1、根據(jù)單個(gè)換熱管所需的管體壞料面積，在不銹鋼板帶上量定多個(gè)換熱管管體壞料位置，然后在每個(gè)管體壞料位置量定預(yù)形成扁管的兩個(gè)直面和兩個(gè)弧面位置；
2、在每個(gè)管體壞料的兩個(gè)直面位置上分別鍛造形成多個(gè)刺凸，同一個(gè)直面上的刺凸呈一排多列分布，兩個(gè)直面上相對(duì)的刺凸交錯(cuò)布置，刺凸的高度滿足以下條件刺凸的高度h與預(yù)形成的管體短軸長(zhǎng)度d之比為e，1/6 ^ e < I ；3、將不銹鋼板帶上的多個(gè)管體壞料分割成單個(gè)；
4、定型卷曲，將單個(gè)管體壞料卷曲成橫截面為長(zhǎng)圓形的扁管；
5、焊接管縫，形成扁管狀的換熱管。焊接管縫后，將扁管狀的換熱管彎曲成U型，形成U型扁管狀的換熱管。本發(fā)明的有益效果是
I、換熱性能強(qiáng)。由于管體內(nèi)壁設(shè)有刺凸，管體的熱交換面積增大，且交錯(cuò)排列的刺凸可使通過(guò)換熱管的氣體完全發(fā)生紊流現(xiàn)象，大幅度提高換熱系數(shù)，增強(qiáng)換熱效果。2、由于在直面內(nèi)壁上設(shè)置刺凸，大大降低應(yīng)力集中程度，所以該換熱管上刺凸的制作深度(高度)可比螺紋凹槽扁管上的凹槽的制作深度更深，換熱系數(shù)可提高20%左右。
3、由于管體的短軸所對(duì)應(yīng)的弧面為光滑表面，無(wú)螺紋凹槽或刺凸，減少了應(yīng)力集中，在溫度交替變換的熱交換器中，光滑的短軸對(duì)應(yīng)弧面具有良好的熱應(yīng)力釋放性能，有效的延長(zhǎng)了扁管的使用壽命。4、由于制造工藝采用先鍛造刺凸和定型卷曲、后焊接的方式，所以焊縫不易開(kāi)裂，延長(zhǎng)了使用壽命。


圖I是本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖(對(duì)應(yīng)實(shí)施例I)；
圖2是圖I中A-A的剖視 圖3是圖I中B-B的剖視 圖4是刺凸的橫截面視圖(對(duì)應(yīng)實(shí)施例2)；
圖5是刺凸沿軸向排列的結(jié)構(gòu)示意圖(對(duì)應(yīng)實(shí)施例2)；
圖6是本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖(對(duì)應(yīng)實(shí)施例3)；
圖7是圖6中C-C的剖視 圖8是圖6中D-D的剖視 圖9是本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖(對(duì)應(yīng)實(shí)施例4)。圖中管體1，直面101、弧面102、刺凸2。
具體實(shí)施例方式實(shí)施例I :
如圖I-圖3所示，該刺凸式換熱管，包括不銹鋼管體1，管體I橫截面為扁平狀。管體I的長(zhǎng)軸所對(duì)應(yīng)的兩個(gè)直面101內(nèi)壁沿管體I軸向均勻設(shè)有多個(gè)刺凸2，本實(shí)施例中每個(gè)直面101內(nèi)壁分別設(shè)有一排多列刺凸2，刺凸2為長(zhǎng)圓形。刺凸2的高度h與不銹鋼管體I短軸長(zhǎng)度d之比為e，1/6彡e < 1，同一個(gè)直面101上相鄰的兩個(gè)刺凸2的間距為S，s彡3. 5mm，本實(shí)施例中管體的短軸長(zhǎng)度=5. 7mm、長(zhǎng)軸長(zhǎng)度=12. 4mm、e=l/6、刺凸2的高度h=
O.95mm、s=3. 5mm。兩直面101上相對(duì)的刺凸2交錯(cuò)排列，管體I的短軸所對(duì)應(yīng)的弧面102為光滑表面，較相同規(guī)格的螺紋凹槽換熱管，其換熱系數(shù)提高15%。該刺凸式換熱管的制造工藝，包括如下步驟
I、根據(jù)單個(gè)換熱管所需的管體壞料面積，在不銹鋼板帶上量定多個(gè)換熱管管體壞料位置，然后在每個(gè)管體壞料位置量定預(yù)形成扁管的兩個(gè)直面101和兩個(gè)弧面102位置；2、在每個(gè)管體壞料的兩個(gè)直面101位置上分別鍛造形成多個(gè)刺凸2，同一個(gè)直面101上的刺凸2呈一排多列分布，兩個(gè)直面101上相對(duì)的刺凸2交錯(cuò)布置，刺凸2的高度滿足以下條件刺凸2的高度h與預(yù)形成的管體I短軸長(zhǎng)度d之比為e，e=l/6 ；
3、將不銹鋼板帶上的多個(gè)管體壞料分割成單個(gè)；
4、定型卷曲，將單個(gè)管體壞料卷曲成橫截面為長(zhǎng)圓形的扁管；
5、焊接管縫，形成扁管狀的換熱管。實(shí)施例2
如圖4、圖5所示，該刺凸式換熱管，刺凸2的高度h大于等于短軸長(zhǎng)度d的一半，小于短軸長(zhǎng)度山即1/2彡e < 1，同一個(gè)直面101上相鄰的兩個(gè)刺凸2的間距s > 3. 5mm。本實(shí)施例中管體的短軸長(zhǎng)度=5. 7_、長(zhǎng)軸長(zhǎng)度=12. 4mm、e=0. 5、刺凸2的高度h=2. 85mm、s=5mm。 其他同實(shí)施例I。在同等尺寸的管體上，螺紋凹槽的制作深度最深為O. 8mm ;該刺凸式換熱管與其相比，換熱系數(shù)提高20%。實(shí)施例3:
如圖6-圖8所示，該刺凸式換熱管，管體I的橫截面為高度大于寬度的扁平狀，縱截面是沿管體I短軸方向的截面，呈U型。管體I的長(zhǎng)軸所對(duì)應(yīng)的兩個(gè)直面101內(nèi)壁沿管體I軸向均勻設(shè)有多個(gè)刺凸2，本實(shí)施例中每個(gè)直面101內(nèi)壁分別設(shè)有一排多列刺凸2，刺凸2為長(zhǎng)圓形。刺凸2的高度h與不銹鋼管體I的短軸長(zhǎng)度d之比為e，1/6彡e<l，同一直面101上的相鄰的兩個(gè)刺凸2的間距為s，s > 3. 5mm，本實(shí)施例中管體的短軸長(zhǎng)度=5. 7mm、長(zhǎng)軸長(zhǎng)度=12. 4mm、e=2/3、刺凸2的高度h=3. 8mm、s=9mm。兩直面101上相對(duì)且相鄰的兩個(gè)刺凸2交錯(cuò)排列，管體I的短軸所對(duì)應(yīng)的弧面102為光滑表面，較相同規(guī)格的螺紋凹槽換熱管，其換熱系數(shù)提高25%。其制造工藝包括如下步驟
1、根據(jù)單個(gè)換熱管所需的管體壞料面積，在不銹鋼板帶上量定多個(gè)換熱管管體壞料位置，然后在每個(gè)管體壞料位置量定預(yù)形成扁管的兩個(gè)直面101和兩個(gè)弧面102位置；
2、在每個(gè)管體壞料的兩個(gè)直面101位置上分別鍛造形成多個(gè)刺凸2，同一個(gè)直面101上的刺凸2呈一排多列分布，兩個(gè)直面101上相對(duì)的刺凸2交錯(cuò)布置，刺凸2的高度滿足以下條件刺凸2的高度h與預(yù)形成的管體短軸長(zhǎng)度d之比為e=2/3 ；
3、將不銹鋼板帶上的多個(gè)管體壞料分割成單個(gè)；
4、定型卷曲，將單個(gè)管體壞料卷曲成橫截面為長(zhǎng)圓形的扁管；
5、焊接管縫，形成扁管狀的換熱管；
6、將扁管狀的換熱管彎曲成U型，形成U型扁管狀的換熱管。實(shí)施例4
如圖9所示，該刺凸式換熱管，包括一個(gè)不銹鋼管體1，管體I的橫截面為寬度大于高度的扁平狀，縱截面是沿管體I長(zhǎng)軸方向的截面，呈U型。本實(shí)施例中管體的短軸長(zhǎng)度=5. 7mm、長(zhǎng)軸長(zhǎng)度=12. 4mm、e=0. 9、刺凸2的高度h=5. 1mm、s=10mm。其他同實(shí)施例3。較相同規(guī)格的螺紋凹槽換熱管，其換熱系數(shù)提高25%。本發(fā)明實(shí)施例I (e=l/6、s=3. 5_)、實(shí)施例 2 (e=0. 5、s=5 mm)、實(shí)施例 3 (e=2/3、s=9 mm)和實(shí)施例4 (e=0.9、s=10 mm)中刺凸2深度依次遞增、增強(qiáng)了對(duì)流體的阻礙、增加了換熱面積，刺凸2間距逐漸增大，則在同等長(zhǎng)度的管體上，刺凸2的制作數(shù)量可逐漸減少，但仍能實(shí)現(xiàn)完全的氣體紊流現(xiàn)象，既滿足了減少管體上應(yīng)力集中分布、延長(zhǎng)管體使用壽命 的要求，又顯著增強(qiáng)了換熱效果，較比螺紋凹槽換熱管，綜合換熱性能可提高20%以上。
權(quán)利要求
1.一種刺凸式換熱管，包括管體，管體橫截面為扁平狀，其特征是所述管體的長(zhǎng)軸所對(duì)應(yīng)的直面內(nèi)壁沿管體軸向均勻設(shè)有多個(gè)刺凸，兩個(gè)直面上相対的刺凸交錯(cuò)排列，管體的短軸所對(duì)應(yīng)的弧面為光滑表面，所述刺凸的高度與管體短軸長(zhǎng)度之比為Θ，1/6 ^ e < I。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的刺凸式換熱管，其特征是同一個(gè)直面上相鄰的兩個(gè)刺凸的間距為 s, s > 3. 5mm。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的刺凸式換熱管，其特征是所述刺凸的高度與管體短軸長(zhǎng)度之比為e，1/2彡e < I。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的刺凸式換熱管，其特征是所述管體的縱截面為U型，所述縱截面為沿管體長(zhǎng)軸方向的截面。
5.根據(jù)權(quán)利要求I所述的刺凸式換熱管，其特征是所述管體的縱截面為U型，所述縱截面為沿管體短軸方向的截面。
6.一種如權(quán)利要求I所述的刺凸式換熱管的制造エ藝，其特征是，包括如下步驟 1)、根據(jù)單個(gè)換熱管所需的管體壞料面積，在不銹鋼板帶上量定多個(gè)換熱管管體壞料位置，然后在每個(gè)管體壞料位置量定預(yù)形成扁管的兩個(gè)直面和兩個(gè)弧面位置； 2)、在每個(gè)管體壞料的兩個(gè)直面位置上分別鍛造形成多個(gè)刺凸，同一個(gè)直面上的刺凸呈ー排多列分布，兩個(gè)直面上相対的刺凸交錯(cuò)布置，刺凸的高度滿足以下條件刺凸的高度h與預(yù)形成的管體短軸長(zhǎng)度d之比為e，1/6 ^ e < I ； 3)、將不銹鋼板帶上的多個(gè)管體壞料分割成單個(gè)； 4)、定型卷曲，將單個(gè)管體壞料卷曲成橫截面為長(zhǎng)圓形的扁管； 5)、焊接管縫，形成扁管狀的換熱管。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的刺凸式換熱管的制造エ藝，其特征是焊接管縫后，將扁管狀的換熱管彎曲成U型，形成U型扁管狀的換熱管。
全文摘要
一種刺凸式換熱管及其制造工藝，包括管體，管體橫截面為扁平狀，其特殊之處是管體的長(zhǎng)軸所對(duì)應(yīng)的直面內(nèi)壁沿管體軸向均勻設(shè)有多個(gè)刺凸，兩個(gè)直面上相對(duì)的刺凸交錯(cuò)排列，管體的短軸所對(duì)應(yīng)的弧面為光滑表面，刺凸的高度與管體短軸長(zhǎng)度之比為e，1/6≤e＜1。本發(fā)明換熱效率高，使用壽命長(zhǎng)，適用于各類流動(dòng)介質(zhì)換熱器中。
文檔編號(hào)F28F1/02GK102706199SQ20121016552
公開(kāi)日2012年10月3日 申請(qǐng)日期2012年5月25日 優(yōu)先權(quán)日2012年5月25日
發(fā)明者代峰, 張彪, 李冰冰, 李綺霞, 楊少先, 郭淼 申請(qǐng)人:錦州秀亭制管有限公司