一種內(nèi)螺紋熱交換管及其制造工藝的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種內(nèi)螺紋熱交換管及其制造工藝，內(nèi)螺紋熱交換管包括金屬管體，在沿金屬管體的軸線方向設(shè)有焊接焊縫，在焊接焊縫的兩側(cè)分別設(shè)有筋，筋與焊接焊縫相平行；兩條筋之間設(shè)有螺旋區(qū)域，螺旋區(qū)域設(shè)有多條螺旋狀的螺旋齒；至少一條螺旋齒的一端與第一筋相連接，另一端與第二筋相連接。一種內(nèi)螺紋熱交換管的生產(chǎn)方法，其包括開卷機展開、齒形滾壓成形、多輥卷制成圓管、高頻導(dǎo)向擠壓焊接、退火。本發(fā)明中由于做了防止金屬帶料的兩端邊緣產(chǎn)生波浪變形的措施，使得螺旋齒的高度尺寸能比以前的產(chǎn)品得到更進(jìn)一步的提高；具有以往普通齒形內(nèi)螺紋管所不具備的高的熱交換性能。本發(fā)明的制造方法，可以得到以上所說的優(yōu)良的內(nèi)螺紋熱交換管。
【專利說明】一種內(nèi)螺紋熱交換管及其制造工藝

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001 ] 本發(fā)明涉及一種內(nèi)螺紋熱交換管，尤其涉及一種內(nèi)螺紋熱交換管及其制造工藝。

【背景技術(shù)】
[0002]出于對空調(diào)器類產(chǎn)品省電、節(jié)能、輕量化、小型化以及蒙特利爾公約的要求，需要減少氟里昂及有害含氟物用量，工質(zhì)的改變必將導(dǎo)致空調(diào)器熱交換效率下降，為此，采取的對策之一就是使用更高熱交換性能的新型空調(diào)管一內(nèi)螺紋管。這種內(nèi)螺紋管，傳熱面積增大，能有效的促進(jìn)紊流，提高熱交換效率。據(jù)資料介紹:此種內(nèi)螺紋管子已實現(xiàn)5倍于平滑管高的熱交換效率，因此，成為各國竟相開發(fā)與大力發(fā)展的新型材料。一般來說，此類內(nèi)螺紋管的生產(chǎn)方式有擠壓和高頻焊接兩種，高頻焊管由于有如下優(yōu)勢:(I)熱交換效率在相同條件下比擠壓管高50%。(2)無油加工，裝配前無需清洗，對環(huán)境污染小。(3)幾何形狀靈活多樣，易于加工，可滿足多種要求，同時壁厚小。(4)生產(chǎn)效率高，可達(dá)180m/min，而擠壓拉制管一般為80m/min，而為人們廣泛接受。
[0003]現(xiàn)有一實用新型專利，其申請?zhí)枮?01220168016.X，公開了一種熱交換內(nèi)螺紋鋁管，鋁管內(nèi)表面布滿螺紋，所述螺紋的齒形參數(shù)為:螺旋角為O?30°，齒頂角為30?60°，齒高為0.08?0.25mm。該實用新型采用金屬鋁制成，大大降低了空調(diào)換熱器的制造成本，減少金屬用量，而且鋁管外面用鋁翅片，鋁和鋁之間不存在電位差，不會發(fā)生電化學(xué)腐蝕，保證了空調(diào)的換熱效率，達(dá)到綠色、節(jié)能的效果。但是該實用新型結(jié)構(gòu)簡單，強度不夠，在熱交換管中流動的冷媒的紊流效果不佳，熱交換率比較低。
[0004]現(xiàn)有一發(fā)明專利申請，其申請?zhí)枮?01210134833.8，該發(fā)明公開了一種熱交換內(nèi)螺紋鋁管的生產(chǎn)方法，包括拉制、退火、旋壓成型、定徑、收盤、分盤纏繞、均質(zhì)化除油、包裝入庫處理工藝。該發(fā)明方法是首先拉制、退火，再旋壓成型，這樣不方便加工，同時限制了熱交換管內(nèi)紋路的制作方式和紋路的樣式。
[0005]熱交換管分為圓管和橢圓管。橢圓管換熱器具有以下優(yōu)點:1、橢圓管換熱器比圓管換熱器須要較小的換熱面積和較小的風(fēng)機能耗；2、在相同的迎面風(fēng)速下，橢圓翅片管比圓翅片管的空氣側(cè)換熱系數(shù)大很多；3、換熱系數(shù)相同時，橢圓翅片管的壓降小于圓管換熱器的。盡管目前橢圓管換熱器具有以上優(yōu)點，但上述的“一種熱交換內(nèi)螺紋鋁管的生產(chǎn)方法”并不適合生產(chǎn)橢圓管換熱器。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是提供一種內(nèi)螺紋熱交換管及其制造工藝，解決現(xiàn)有技術(shù)的不足。
[0007]本發(fā)明解決上述技術(shù)問題的技術(shù)方案如下:一種內(nèi)螺紋熱交換管，其包括金屬管體，在所述金屬管體的內(nèi)壁上、且沿所述金屬管體的軸線方向設(shè)有焊接焊縫；在所述金屬管體的內(nèi)壁上、且在所述焊接焊縫的兩側(cè)分別設(shè)有筋，所述筋包括第一筋和第二筋，所述第一筋設(shè)置在所述焊接焊縫的一側(cè)，所述第二筋設(shè)置在所述焊接焊縫的另一側(cè)；所述第一筋和第二筋均與所述焊接焊縫相平行；在所述金屬管體的內(nèi)壁上、且在所述第一筋和第二筋之間設(shè)有螺旋區(qū)域，所述螺旋區(qū)域設(shè)有多條螺旋狀的螺旋齒；至少一條所述螺旋齒的一端與所述第一筋相連接，另一端與所述第二筋相連接。
[0008]本發(fā)明的有益效果是:本發(fā)明中由于做了防止金屬帶料的兩端邊緣產(chǎn)生波浪變形的措施，使得螺旋齒的高度尺寸能比以前的產(chǎn)品得到更進(jìn)一步的提高。在這種情況下，能夠改善螺旋齒的齒頂端的排液性能使得液體冷媒在管內(nèi)流動產(chǎn)生渦流效應(yīng)，和紊流發(fā)生的效果，具有以往普通齒形內(nèi)螺紋管所不具備的高的熱交換性能。
[0009]本發(fā)明解決上述技術(shù)問題的技術(shù)方案如下:一種內(nèi)螺紋熱交換管的生產(chǎn)方法，包括下述處理工序，步驟一:開卷機展開，所述開卷機展開用于將成卷的金屬帶料連續(xù)展開；步驟二:齒形滾壓成形，所述齒形滾壓成形用于將步驟一中展開的所述金屬帶料的一側(cè)表面碾壓出螺旋齒、筋；步驟三:多輥卷制成圓管，所述多輥卷制成圓管用于將步驟二中碾壓過的所述金屬帶料卷制成金屬圓管；步驟四:導(dǎo)向高頻擠壓焊接，所述高頻焊接用于將所述金屬圓管的縫隙焊接到一起。
[0010]本發(fā)明的有益效果是:本發(fā)明有關(guān)的內(nèi)螺紋熱交換管的制造方法，不僅可以得到以上所說的優(yōu)良的內(nèi)螺紋熱交換管，將內(nèi)螺紋齒形進(jìn)行優(yōu)化加工改造后，與金屬帶料原來的齒形的邊緣對照比較，在導(dǎo)向焊接擠壓時，因為焊縫相鄰兩側(cè)邊緣的平直度得到提升，邊緣的波浪現(xiàn)象得到抑制，焊接的穩(wěn)定性和可靠性也得到了提高；而焊縫相鄰兩側(cè)邊緣的厚度會相對變大，管的內(nèi)側(cè)彎曲比較困難。從這一方面來看也可以說內(nèi)螺紋熱交換管的可靠性得到提升。對于本發(fā)明有關(guān)的內(nèi)螺紋熱交換管的制造方法，不但可以解決圓形熱交換管內(nèi)齒紋的形成的技術(shù)問題，同時可以方便生產(chǎn)帶有內(nèi)齒紋的橢圓形熱交換管，因為橢圓形熱交換管有更好的熱交換能力，同時現(xiàn)有專利201210134833.8不能生產(chǎn)出“帶有內(nèi)齒紋的橢圓形熱交換管”。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0011]圖1為一種內(nèi)螺紋熱交換管的截面圖；
[0012]圖2為圖1的局部放大視圖；
[0013]圖3為一種內(nèi)螺紋熱交換管的展開視圖；
[0014]圖4為本發(fā)明的加工工藝的示意圖；
[0015]圖5為本發(fā)明中金屬帶料邊緣的示意圖；
[0016]圖6為本發(fā)明中一種齒形成型裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0017]圖7為一種齒形成型裝置的局部剖視圖；
[0018]圖8為第二實施例中熱交換管的展開圖；
[0019]圖9為第三實施例中熱交換管的展開圖；
[0020]圖10為本發(fā)明中一種連續(xù)式輥式成型機；
[0021]圖11為本發(fā)明中第二架水平輥的局部剖視圖；
[0022]圖12為本發(fā)明中第三架水平輥的局部剖視圖。

【具體實施方式】
[0023]以下結(jié)合附圖對本發(fā)明的原理和特征進(jìn)行描述，所舉實例只用于解釋本發(fā)明，并非用于限定本發(fā)明的范圍。
[0024]第一實施例:
[0025]本發(fā)明涉及一種帶有內(nèi)螺紋的熱交換管:
[0026]如圖1、圖3所示，為一種內(nèi)螺紋熱交換管截面圖，其包括金屬管體001，在所述金屬管體001的內(nèi)壁上、且沿所述金屬管體001的軸線方向設(shè)有焊接焊縫002 ;在所述金屬管體001的內(nèi)壁上、且在所述焊接焊縫002的兩側(cè)分別設(shè)有筋，即所述筋包括第一筋003和第二筋004，所述第一筋003設(shè)置在所述焊接焊縫002的一側(cè)，所述第二筋004設(shè)置在所述焊接焊縫002的另一側(cè)；所述第一筋003和第二筋004均與所述焊接焊縫002相平行。在所述金屬管體001的內(nèi)壁上、且在所述第一筋003和第二筋004之間(對于一個圓管來說，所述第一筋003和第二筋004之間有兩個區(qū)域，但是這個地方所指的是沒有所述焊接焊縫002的區(qū)域)設(shè)有螺旋區(qū)域，所述螺旋區(qū)域設(shè)有多條螺旋狀的螺旋齒005。所述螺旋齒005的螺旋角08取值范圍為10至35度，優(yōu)選15度、20度、25度、30度。
[0027]如圖2、圖3所示，所述焊接焊縫002與所述第一筋003之間設(shè)有第一溝槽007，所述焊接焊縫002與所述第二筋004之間設(shè)有第二溝槽008 ;在兩條相鄰的所述螺旋齒005之間設(shè)有螺旋溝槽006，所述螺旋溝槽006位于所述螺旋區(qū)域內(nèi)。這是由于內(nèi)螺紋管表面具有溝槽(螺旋溝槽006)，它比同規(guī)格的光管增加了熱交換面積，提高了制冷劑側(cè)的熱傳導(dǎo)率，使得氣液界面的擾動大大增加，管底部與管頂部的制冷劑液體得到了有效的攪拌，同時由于表面張力使液膜變薄甚至破壞等原因，使得傳熱系數(shù)增大，改善了熱交換條件，有效地提高了熱交換效率。
[0028]如圖1所示，所述螺旋區(qū)域包括第一區(qū)域02、第二區(qū)域03、第三區(qū)域04 (在本發(fā)明中:所述第一區(qū)域02靠近所述第一筋003，所述第三區(qū)域04靠近所述第二筋004，這里只是一個命名并不作為限定?？拷龅诙?04也可以為所述第一區(qū)域02，靠近所述第一筋003也可以為所述第三區(qū)域04)。所述第二區(qū)域03設(shè)置于所述第一區(qū)域02與所述第三區(qū)域04之間。
[0029]如圖3所示，為將本發(fā)明的一種內(nèi)螺紋熱交換管從第二區(qū)域03剪開的展開視圖，至少一條所述螺旋齒005的兩端(在本發(fā)明中:所述螺旋齒005的一端靠近所述第一筋003，且與所述第一筋003相連接；所述螺旋齒005的另一端靠近所述第二筋004，且與所述第二筋004相連接)分別與所述筋相連接，這樣能夠方便加工，在將金屬帶料滾壓成齒工藝中可以更好地抑制金屬帶料邊緣產(chǎn)生波浪變形的趨勢。本發(fā)明優(yōu)選:每條所述螺旋齒005的一端與所述第一筋003相連接，另一端與所述第二筋004相連接。
[0030]如圖2所示，所述第一筋003的中心線與第二筋004的中心線之間的距離01為所述金屬管體001的內(nèi)圓周面全周長的2%至5%;優(yōu)選3%至4%。若在2%至5%范圍內(nèi)的話，不僅能夠有效防止金屬帶料在加工時，其邊緣發(fā)生波浪變形，而且所述筋對焊接區(qū)周圍的加強效果也能得到提升。
[0031 ] 所述第一筋003和第二筋004相對于所述金屬管體001的內(nèi)表面凸出的量設(shè)定為第二區(qū)域03內(nèi)螺旋齒005相對于所述金屬管體001的內(nèi)表面凸出的量的10%至80%比較適宜；優(yōu)選30%至50%。在這個范圍內(nèi)，所述筋在擴管操作(金屬管擴口試驗)時，碰撞到擴管脹頭的可能性減小，所述筋的加強效果也能得以充分發(fā)揮。
[0032]金屬管擴口試驗:
[0033]1、技術(shù)要求，擴口試驗應(yīng)符合下表要求:
[0034]
材料狀態(tài)I擴口率(％) I沖頭錐度[S
M(OL) 4060不應(yīng)產(chǎn)生肉眼可見的裂紋
[0035]2、試驗方法
[0036]擴口試驗參照標(biāo)準(zhǔn)GB/T242進(jìn)行測試，具體擴口試驗方法:用割管刀割下一段銅管，用水磨砂紙磨掉管口毛邊，后用擴口夾具夾住銅管，選用60°錐頭裝在上夾具，均勻轉(zhuǎn)動錐頭對銅管進(jìn)行擴口試驗直到管口出現(xiàn)肉眼可見裂紋，后用測量工具對管口外徑進(jìn)行測量，算出的擴口率應(yīng)大于上表中的要求。(注:切樣時避免使銅管產(chǎn)生線性損傷。)
[0037]所述第一區(qū)域02的圓周寬度加上所述第二區(qū)域03的圓周寬度為所述金屬管體001的內(nèi)圓周面全周長的20 %至50 %;優(yōu)選30 %至40 %。如果在20 %至50 %范圍內(nèi)的話，能預(yù)防擴管試驗中最先從所述焊接焊縫002周圍開始發(fā)生龜裂。優(yōu)選:所述第一區(qū)域02的圓周寬度與所述第二區(qū)域03的圓周寬度相等。
[0038]如圖1、圖2、圖3所示，在所述第二區(qū)域03內(nèi)的所述螺旋齒005的高度05保持不變。在所述第一區(qū)域02內(nèi)的所述螺旋齒005的高度06均隨著與所述第一筋003之間的距離的減少而降低；在所述第三區(qū)域04內(nèi)的所述螺旋齒005的高度07均隨著與所述第二筋004之間的距離的減少而降低。本發(fā)明優(yōu)選:所述螺旋齒005與所述第一筋003的連接處的高度等于所述第一筋003的高度，所述螺旋齒005與第二筋004的連接處的高度等于所述第二筋004的高度，為了方便加工，本發(fā)明優(yōu)選所述第一筋003的高度與第二筋004的高度相等。
[0039]在所述螺旋區(qū)域內(nèi)的所述金屬管體001的壁厚隨著與所述筋之間的距離的減少而加厚。優(yōu)選:在所述第一區(qū)域02內(nèi)的所述金屬管體001的壁厚隨著與所述第一筋003之間的距離的減少而加厚；在所述第三區(qū)域04內(nèi)的所述金屬管體001的壁厚隨著與所述第二筋004之間的距離的減少而加厚；且在所述第二區(qū)域03內(nèi)的所述金屬管體001的壁厚保持不變。
[0040]在所述第一溝槽007和第二溝槽008處的所述金屬管體001的壁厚不小于所述第一區(qū)域02和第三區(qū)域04內(nèi)的所述金屬管體001的最大壁厚(這里的壁厚是指:所述第一區(qū)域02和第三區(qū)域04內(nèi)所述螺旋溝槽006處所述金屬管體001的壁厚)。本發(fā)明優(yōu)選:在所述第一溝槽007和第二溝槽008處的所述金屬管體001的壁厚大于所述第一區(qū)域02和第三區(qū)域04內(nèi)的所述金屬管體001的最大壁厚(這里的壁厚是指:所述第一區(qū)域02和第三區(qū)域04內(nèi)所述螺旋溝槽006處所述金屬管體001的壁厚)。
[0041]在所述第二區(qū)域03內(nèi)的所述金屬管體001的壁厚(這里的壁厚是指:所述第二區(qū)域03內(nèi)所述螺旋溝槽006處所述金屬管體001的壁厚)不大于所述第一區(qū)域02和第三區(qū)域04內(nèi)的所述金屬管體001的最小壁厚(這里的壁厚是指:所述第一區(qū)域02和第三區(qū)域04內(nèi)所述螺旋溝槽006處所述金屬管體001的壁厚)。本發(fā)明優(yōu)選:在所述第二區(qū)域03內(nèi)的所述金屬管體001的壁厚(這里的壁厚是指:所述第二區(qū)域03內(nèi)所述螺旋溝槽006處所述金屬管體001的壁厚)等于所述第一區(qū)域02和第三區(qū)域04內(nèi)的所述金屬管體001的最小壁厚(這里的壁厚是指:所述第一區(qū)域02和第三區(qū)域04內(nèi)所述螺旋溝槽006處所述金屬管體OOl的壁厚)。
[0042]所述焊接焊縫002的頂端部到所述金屬管體001的外壁的厚度略小于所述第二區(qū)域03內(nèi)的所述螺旋齒005的齒頂端部到所述金屬管體001的外壁的厚度。如果所述焊接焊縫002的頂端部比所述第二區(qū)域03內(nèi)的所述螺旋齒005的齒頂端部更靠近所述金屬管體001的中心的話，那么在將所述金屬管體001的外周固定，對其內(nèi)圓周進(jìn)行擴管操作時，所述焊接焊縫002處則有可能與擴管的脹頭發(fā)生干涉。此外，如果相對于所述第二區(qū)域03內(nèi)的所述螺旋齒005的齒頂端部、所述焊接焊縫002的頂端部位置過于低的話，那么在進(jìn)行上述擴管操作時，所述焊接焊縫002相對應(yīng)的外圓周的位置則可能發(fā)生凹陷，所述金屬管體001的圓柱度將降低，用于熱傳遞的所述螺旋齒005和其上的散熱片將固定不穩(wěn)。
[0043]本發(fā)明還涉上述熱交換管的制造工藝:
[0044]一種內(nèi)螺紋熱交換管的生產(chǎn)方法，包括下述處理工序，步驟一:開卷機展開，所述開卷機展開用于將成卷的金屬帶料連續(xù)展開；步驟二:齒形滾壓成形，所述齒形滾壓成形用于將步驟一中展開的所述金屬帶料的一側(cè)表面碾壓出螺旋齒、筋；步驟三:多輥卷制成圓管，所述多輥卷制成圓管用于將步驟二中碾壓過的所述金屬帶料卷制成金屬圓管，此時金屬圓管的圓周面上有一道縫隙，該縫隙是金屬帶料卷的兩個側(cè)邊在卷繞的時候形成的，并且?guī)в旋X的一側(cè)面形成為所述金屬圓管的內(nèi)表面；步驟四:導(dǎo)向高頻擠壓焊接，所述導(dǎo)向高頻擠壓焊接用于將所述金屬圓管的縫隙焊接到一起，最后將產(chǎn)品退火后包裝。
[0045]優(yōu)選:本生產(chǎn)方法在步驟四后面還包括步驟五:刮疤去焊瘤，就是將金屬圓管焊接擠壓后，擠出的焊瘤用刮刀剔除；
[0046]優(yōu)選:本生產(chǎn)方法步驟五后面還包括步驟六:精密整形，將焊接刮疤后的圓管的外形尺寸精密整形到產(chǎn)品要求的外形尺寸；
[0047]優(yōu)選:本生產(chǎn)方法步驟六后面還包括步驟七:飛速剪切，將產(chǎn)品金屬管根據(jù)用戶要求剪切到一定的供貨長度給用戶。
[0048]如圖6、圖7所示，在步驟二中涉及一種齒形成型裝置:
[0049]一種齒形成型裝置用于將金屬帶料齒形滾壓成形；該裝置包括框架201、齒形成型軋輥202、平滑軋輥203，所述齒形成型軋輥202通過傳動轉(zhuǎn)軸與所述框架201轉(zhuǎn)動連接，所述平滑軋輥203通過傳動轉(zhuǎn)軸與所述框架201轉(zhuǎn)動連接。所述齒形成型軋輥202設(shè)置于所述平滑軋輥203的上方，且所述齒形成型軋輥202的中心軸與所述平滑軋輥203中心軸之間連接的平面與所述金屬帶料101相垂直。在本發(fā)明中采用所述齒形成型軋輥202設(shè)置于所述平滑軋輥203的上方，這樣是方便后續(xù)輥壓成型時凸起的齒在管子的內(nèi)表面形成內(nèi)螺紋焊管；其實所述齒形成型軋輥202也可以設(shè)置于所述平滑軋輥203的下方，并不局限于上述設(shè)置方式。
[0050]所述齒形成型軋輥202包括齒形成型軋輥本體204和設(shè)置于所述齒形成型軋輥本體204兩側(cè)的側(cè)面軋輥205 ;所述齒形成型軋輥本體204的圓周面上設(shè)有多條螺旋形狀的螺旋槽206，所述螺旋槽206之間設(shè)有凸臺207 ;所述齒形成型軋輥本體204的兩端、與所述側(cè)面軋輥205的邊界部位設(shè)有環(huán)繞著外圓周面的環(huán)形溝槽208 (對于整個齒形成型軋輥202來說，環(huán)形溝槽208對稱設(shè)置于齒形成型軋輥202的兩端)。如圖1所示，環(huán)形溝槽208的作用是:通過齒形成型軋輥202在金屬帶料上沿著金屬帶料的兩側(cè)邊緣且有一定的距離的位置處軋制出了凸起的第一筋003和第二筋004，第一筋003和第二筋004是沿著金屬帶料101的全長上形成。在此實施過程中，環(huán)形溝槽的橫截面的狀態(tài)可以是平滑的圓弧形狀也可以是三角形狀。
[0051]所述齒形成型軋輥本體204的中部的外圓周面為正圓柱面，因此，可以保證所述第二區(qū)域03內(nèi)的所述金屬管體001的壁厚保持不變。所述齒形成型軋輥本體204在軸線方向的兩側(cè)部分的外圓周面為圓錐面、且為朝著所述側(cè)面軋棍205方向上的外徑縮小的圓錐面。因此，螺旋溝槽006兩端的金屬帶料101的厚度被設(shè)定為朝著第一筋003和第二筋004的方向遞增:也是在所述第一區(qū)域02內(nèi)的所述金屬管體001的壁厚隨著與所述第一筋003之間的距離的減少而加厚；在所述第三區(qū)域04內(nèi)的所述金屬管體001的壁厚隨著與所述第二筋004之間的距離的減少而加厚。
[0052]所述螺旋槽206的深度朝著所述齒形成型軋輥本體204的兩端逐漸減少，此外，對于齒形成型軋輥本體204的凸臺207與螺旋槽206的邊緣進(jìn)行倒角與否都可以。因此，用軋輥滾壓成型的金屬帶料101上的螺旋齒005的高度，隨著越接近凸起的第一筋003和第二筋004就呈現(xiàn)出了減少的趨勢。
[0053]所述成型軋輥的外圓周面為圓錐型面，且所述成型軋輥的外圓周面沿著軸線方向朝著外側(cè)外徑逐漸縮小。
[0054]在步驟三中涉及一種連續(xù)式輥式成型機:
[0055]如圖10、圖11、圖12所示，一種連續(xù)式輥式成型機，其包括至少兩架水平輥(本實例以四架水平輥，第一架水平輥501、第二架水平輥502、第三架水平輥503、第四架水平輥504、第五架水平輥505)，第一架水平輥501中心至最后一架水平輥(也就是第五架水平輥505)中心的距離稱為變形區(qū)長度L。確定變形區(qū)長度L的原則是:必須保證金屬帶料101邊緣在成型過程中不產(chǎn)生塑性變形，以防止邊緣鼓包和波浪等缺陷的產(chǎn)生。最佳的變形區(qū)長度L是在保證這個原則的前提下最小的變形區(qū)長度L。一般變形區(qū)長度L為最大升起高度的50倍左右。
[0056]對于冷彎型材生產(chǎn)機組所需要的變形區(qū)長度L，與冷彎形材的總變形量變形形狀的復(fù)雜程度有關(guān)。目前尚沒有通用的變形區(qū)長度L計算方法。都是理論與實踐經(jīng)驗結(jié)合的產(chǎn)物。
[0057]第一架水平輥501至最后一架水平輥(也就是第五架水平輥505)，各架下成型輥孔型的最低點的連線稱為成型底線。成型底線的分布大致有4種:a、上山法；b、底線水平法；c、下山法；d、邊緣線水平法；e、綜合成型法。
[0058]a、上山法；底線在成型過程中逐漸上升。
[0059]b、底線水平法；底線在成型過程中是一條水平線。
[0060]C、下山法；底線在成型過程中逐漸下降。
[0061]d、邊緣線水平法；邊緣線(各架邊緣點的連接)在成型過程中保持水平。
[0062]e、綜合成型發(fā)；結(jié)合上述成型法的兩種或三種方法進(jìn)行成型。
[0063]本發(fā)明采用綜合成型法，因為上山法、底線水平法和下山法的綜合應(yīng)用，目的是保證金屬帶料在成型變形過程中，保證金屬帶料邊緣的穩(wěn)定性，同時還最大程度地減小了金屬帶料橫斷面上縱向延伸的不均勻性。
[0064]成型機架間距的確定要考慮到金屬帶料邊緣的塑性變形、機架的結(jié)構(gòu)設(shè)計，以及導(dǎo)向裝置的安裝等多方面的要求。在同一機組里，機架間距可以相同，也可以不同。對于連續(xù)式高頻焊管機組，其水平輥機架間距a可由所生產(chǎn)的最大管徑Dmax確定:
[0065]a = kDmax = (5.7 ?10) Dmax
[0066]從而水平輥機架數(shù)量η為:
[0067]n = L/a+1
[0068]當(dāng)L = (40 ?57)Dmax, a = (5.7 ?10)Dmax 時，可得 η = 7 ?10 架。
[0069]當(dāng)采用高頻焊管機組生產(chǎn)冷彎型材時，每架成型機允許的最大彎曲角在10°?30°之間，平均值可認(rèn)為約等于20°，因而所需要的成型機組的水平輥機架數(shù)量可按其所生產(chǎn)的最復(fù)雜產(chǎn)品的單邊彎曲角總和計算，為:
[0070]η = 0.05 Σ Δ a i+1。
[0071]滾壓成形的有益效果:
[0072]1、適合于無限長的等斷面制件的大批量生產(chǎn)，由于金屬帶料是軋輥逐次送進(jìn)的，所以就可以與沖孔、復(fù)雜斷面的成形、高頻焊接、飛剪落料等其他加工裝置連動進(jìn)而使多種工藝的連續(xù)化生產(chǎn)成為現(xiàn)實。
[0073]2、由于長尺寸制件的沖孔、彎曲需要大型的設(shè)備，因而滾壓無疑是經(jīng)濟的。但是，在制件尺寸不長的多品種中小批量生產(chǎn)的情況下，沖孔、彎曲卻又是經(jīng)濟的。
[0074]3、使用拉拔設(shè)備成形時，容易產(chǎn)生翹曲、扭轉(zhuǎn)、壁厚不均勻、表面光潔度不好等缺陷，但是滾壓成形就可以避免這些弊病的發(fā)生。
[0075]4、由于滾壓成型時在板厚方向沒有壓下量，與扎機相比，滾壓成形對設(shè)備的強度要求較低而且結(jié)構(gòu)簡單。
[0076]5、經(jīng)過各個軋輥孔型的變形量較小，故加工表面光潔度較好，對于涂復(fù)材料也能實現(xiàn)良好加工。
[0077]如圖4所示，對熱交換管的制造工藝進(jìn)行進(jìn)一步說明:
[0078]首先要把一定寬度的整卷金屬帶料101從開卷機102中依次拉出，被拉出的金屬帶料101通過第一組金屬帶料存儲張力裝置103，在經(jīng)過一種齒形成型裝置104的軋制后，如圖1、圖2、圖3所示，形成了凸起的第一筋003和第二筋004、一組或多組相互呈一定角度的螺旋齒005以及螺旋溝槽006。
[0079]金屬帶料101的材質(zhì)可以是銅及銅合金也可以是鋁及鋁合金等金屬材料。
[0080]將經(jīng)過齒形加工的金屬帶料101，如圖4所示；金屬帶料101通過第二組金屬帶料存儲張力裝置105，以及最少四對以上圓管成型輥壓成型輥106，扁平的金屬帶料101逐漸成型為圓管狀；再通過旋轉(zhuǎn)陶瓷導(dǎo)向輪或陶瓷導(dǎo)向條107將兩個待焊接的邊緣控制在以軸線為準(zhǔn)的一定的對稱的范圍內(nèi)；之后通過焊接感應(yīng)圈108迅速加熱待焊接的兩端邊緣部位，再通過一對焊接擠壓輥109對兩端邊緣進(jìn)行擠壓，使加熱過的兩端邊緣部分被結(jié)合、焊接為一體。由于溢出熱交換管外圓周面的融化的材料所形成的凸起的焊縫渣，可以用刮渣裝置110中的刮渣刀具切削此焊渣。
[0081]切削掉焊縫渣的熱交換管通過冷卻槽111進(jìn)行強制冷卻，再經(jīng)過三對或三對以上排列的精密整形軋輥112，將外徑逐漸整形到產(chǎn)品所要求的外徑尺寸。之后用盤管機113盤繞上述焊接整徑后的合格熱交換管。根據(jù)裝置的結(jié)構(gòu)組成也可進(jìn)行變形為更好的裝置。
[0082]如圖5所示，一般內(nèi)螺紋熱交換管的制造方法，金屬帶料101的兩側(cè)邊緣部位114在滾齒過程中不是形成直線狀，而是發(fā)現(xiàn)變成了波浪狀的。這樣一來在焊接工位將金屬帶料101兩邊緣部位114對接焊接時就要出現(xiàn)間隙，有可能造成焊接缺陷和焊接質(zhì)量的不穩(wěn)定性。如果金屬帶料101的邊緣114明顯的變成了如圖5中的波浪狀，為了提高焊接質(zhì)量就必須將金屬帶料101的邊緣114的部分加工成直線狀。
[0083]根據(jù)研究得知，隨著內(nèi)螺紋熱交換管中的螺旋齒005的齒高的增加，以及螺旋齒005斷面形狀在齒寬方向上的變窄，可以提高熱交換管的換熱性能；而隨著齒形成型過程中前述齒高的增加和齒寬的變窄，金屬帶料101的邊緣114的波浪現(xiàn)象將會變得更加突出。因此本發(fā)明對齒形成型過程中，金屬帶料101的邊緣114出現(xiàn)波浪型的狀況做了詳細(xì)深入的研究。即在強制滾壓齒形成型的過程中，即將形成螺旋溝槽006的部分比即將形成螺旋齒005的部分材料的軋制率更大，這樣就會產(chǎn)生從螺旋溝槽006的末端到無齒金屬帶料101的邊緣114的材料的流動。
[0084]本發(fā)明基于前述的缺陷產(chǎn)生現(xiàn)狀，防止金屬帶料101的邊緣114在齒形強制滾壓成型的過程中出現(xiàn)波浪形的現(xiàn)象，進(jìn)而提高內(nèi)螺紋管的可靠性和品質(zhì)來研究的制造方法。
[0085]為解決上述缺陷，本發(fā)明相應(yīng)的內(nèi)螺紋熱交換管中具備了沿此金屬管軸線方向上一根焊接焊縫，以及在焊接焊縫左右相鄰一個距離的分別與焊縫平行的凸起的筋，還有這些凸起的筋之間但不包含焊接焊縫區(qū)域的多條凸起的螺旋狀的螺旋齒005。前述的螺旋齒005與前述的金屬管的軸線方向有一定的相交角度，且螺旋齒005的末端與筋相連接的特征。用金屬帶料101加工的凸起的螺旋齒005以及由螺旋齒005之間所形成的螺旋溝槽006時，即使發(fā)生材料從螺旋溝槽006的末端向無凸起的齒部位傾流，也可以靠在螺旋溝槽006與無凸起的齒部位之間形成的凸起的第一筋003和第二筋004來攔截材料的流動傾向，防止金屬帶料的兩端邊緣形成波浪形狀。因此，由于發(fā)生波浪形狀而產(chǎn)生的焊接部位的缺陷是可以防止的，也可以提高內(nèi)螺紋熱交換管的品質(zhì)和可靠性。
[0086]此外，根據(jù)此內(nèi)螺紋熱交換管，由于焊接時的金屬再結(jié)晶，焊縫區(qū)(是指焊接焊縫002的附近)的金相組織比母材略小，這是在高溫焊接后急速水冷造成的。這決定了焊縫區(qū)比母材的硬度大，所以做爆破試驗時，首先破壞的部位是母材而不是焊縫。但在焊接焊縫002的兩側(cè)附近，由于分別有一個通過擠壓加工硬化的凸起的第一筋003和第二筋004可以彌補軟化的焊接焊縫002的附近，也具有防止焊接焊縫002附近相對強度低下的優(yōu)點。
[0087]而且，在內(nèi)螺紋熱交換管中，由于螺旋溝槽006內(nèi)的管壁厚度朝著焊接焊縫002逐漸變厚，即使是對熱交換管進(jìn)行擴管處理沒有螺旋齒005的部分和螺旋溝槽006的邊界也難發(fā)生龜裂，可以提高熱交換管的可靠性。
[0088]本發(fā)明用于制造一般外徑在3?35mm的熱交換管，齒形成型前的金屬帶料的厚度最好在0.20?3.5mm、且在金屬帶料中形成的螺旋溝槽006的深度(也就是螺旋齒005的齒高)最好是金屬帶料厚度的(20?65)%范圍內(nèi)。特別是在本發(fā)明中，由于做了防止金屬帶料的兩端邊緣產(chǎn)生波浪變形的措施，使得螺旋齒005的高度尺寸能比以前的產(chǎn)品得到更進(jìn)一步的提高。在這種情況下，能夠改善螺旋齒005的齒頂端的排液性能使得液體冷媒在管內(nèi)流動產(chǎn)生渦流效應(yīng)，和紊流發(fā)生的效果，具有以往普通齒形內(nèi)螺紋管所不具備的高的熱交換性能。
[0089]第二實施例:
[0090]本實例主要是針對于另一種新型熱交換管，這種新型熱交換管與第一實施例中的熱交換管的區(qū)別體現(xiàn)在內(nèi)部的紋路不同。下面對于新型熱交換管的加工方法具體說明。
[0091]如上所述的第一實施例中，根據(jù)一種齒形成型裝置只進(jìn)行了一個階段的齒形滾壓成型造型，本實施例與第一實施例的滾壓成齒工藝有區(qū)別，別的都采用第一實施例中的工藝方法。本實施例使用兩個或兩個以上的齒形成型裝置進(jìn)行二次或二次以上的齒形滾壓成形造型，就可以在第一次的齒形造型的基礎(chǔ)上加工出與第一次交叉的交叉齒形來。
[0092]如圖8所示:按照第二實施例的工藝所獲得的新型熱交換管的內(nèi)圓周面展開圖。這個熱交換管是涉及了已形成的全部的凸起的齒301 (相對于第一實施例中的螺旋齒005)，凸起的齒301之間設(shè)有齒間槽302 (相對于第一實施例中的螺旋溝槽006)，與凸起的齒301交錯形成了橫斷面V字狀的溝槽303 ；由這些溝槽303將凸起的齒分段變短的同時，又出現(xiàn)了新的特征既溝槽303的兩側(cè)形成了凸起部位304。如果形成這樣的凸起部位304，會在這些凸起部位304的下側(cè)形成溝槽303，那么這個狹窄的溝槽303就可以得到提高冷媒沸騰(湍流)的促進(jìn)效果，也使得沸騰的效率得到提高。同時也獲得了與第一實施形態(tài)同樣的效果。
[0093]第三實施例:
[0094]本實例主要是針對于另一種新型熱交換管，這種新型熱交換管與第一實施例中的熱交換管的區(qū)別體現(xiàn)在內(nèi)部的紋路不同。下面對于新型熱交換管的加工方法具體說明。
[0095]在第一實施例中，雖然凸起的螺旋齒005形成了單一的螺旋狀，而在本發(fā)明中單一螺旋狀以外的凸起的齒所組成的螺旋形式也有很多。例如，如圖9所示中:第三實施的形態(tài)是被視為平面的W字形狀螺旋齒402，這里說的W字形狀不是指截面，而是指熱交換管展開時，凸起部分(相對于第一實施例中螺旋齒005)所呈現(xiàn)的狀態(tài);W字形狀螺旋齒402設(shè)置在W字形狀局域401內(nèi)(W字形狀局域401相對于第一實施例中螺旋區(qū)域)，W字形狀螺旋齒402之間設(shè)有W字形狀凹槽403。W字形狀螺旋齒402就是由單一螺旋齒(是指第一實施例中的螺旋齒005)分組排列起來所形成的。根據(jù)這樣單一螺旋齒組成的W字形狀排列，使得在熱交換管中流動的冷媒的紊流作用得到加強，熱交換率能夠得到進(jìn)一步的提升。當(dāng)然，凸起的齒所形成的形狀不局限于W字形狀，也有可能成為VVV字、S字等其他各種形式的形狀。
[0096]此外上述的各個實施形態(tài)不僅在熱交換管的內(nèi)表面形成凸起(005 ；301 ；402)和溝槽(006 ；302 ；403);本發(fā)明也可以在熱交換管的外表面形成凸起以及溝槽。另外在本發(fā)明中，將較長的齒分割成比較短的凸起的齒，可以按照千鳥狀或螺旋線狀也能夠?qū)嵤┰S多構(gòu)成。無論是那種場合都可以得到上述所講的基本效果。
[0097]接下來列舉實例來證明本發(fā)明的效果。
[0098]將本發(fā)明的熱交換管與普通的熱交換管(比較實例)進(jìn)行比較，各制造15米，進(jìn)行擴管處理，在發(fā)生龜裂之間測定口徑的擴大率。
[0099]各種熱交換管的尺寸如下:
[0100]本發(fā)明和比較實例的相同數(shù)據(jù):熱交換管的外徑:9.52mm ;材質(zhì):高磷脫氧銅；原始金屬帶料厚度:0.45mm ;凸起的齒兩側(cè)面夾角:50度；螺旋溝槽的底寬:0.24mm。
[0101]本發(fā)明的數(shù)據(jù):螺旋齒的最高值:0.22mm ;螺旋齒的最低值:0.07mm ;第二區(qū)域內(nèi)螺旋溝槽內(nèi)的壁厚:0.29mm ;第一區(qū)域和第三區(qū)域內(nèi)螺旋溝槽內(nèi)的最大壁厚:0.34mm ;在第一溝槽和第一內(nèi)溝槽的壁厚:0.36mm;凸起的筋的總高度(筋頂?shù)酵獗诤?:0.39mm;焊接焊縫處的總高度(焊縫頂端到外壁厚):0.48mm ;第一筋與第二筋的中心線間的距離0.98mm。
[0102]比較例的數(shù)據(jù):螺旋齒的高度:0.18mm ;焊接焊縫的總高度:0.46mm。
[0103]另外的擴管條件如下:擴管工具的定點角度60度。
[0104]結(jié)果表明，對于比較例子中，內(nèi)螺紋溝槽的熱交換管發(fā)生龜裂時，口徑的擴展率平均為1.30倍來說，實例中的內(nèi)螺紋熱交換管是1.45倍。在實例確認(rèn)后當(dāng)作擴管處理的時候，不容易發(fā)生龜裂。
[0105]發(fā)明的效果:如上所述，根據(jù)與本發(fā)明有關(guān)的內(nèi)螺紋熱交換管，因為要做到將焊接焊縫左右兩側(cè)相鄰的一個區(qū)域內(nèi)金屬管的壁厚，向著焊縫的方向逐漸增加，在熱交換管擴管的時候，即使厚壁的焊接部位的延展性能不是很好，位于焊接部位附近的螺旋溝槽的地方應(yīng)力很難集中，在哪里可以防止發(fā)生龜裂的發(fā)生。因此，在擴管處理后成品率得以提升，熱交換管的可靠性得以提高。
[0106]另一方面，按照與本發(fā)明有關(guān)的內(nèi)螺紋熱交換管的制造方法，不僅可以得到以上所說的優(yōu)良的內(nèi)螺紋熱交換管，將內(nèi)螺紋齒形進(jìn)行優(yōu)化加工改造后，與金屬帶料原來的齒形的邊緣對照比較，在焊接擠壓時，因為焊縫相鄰兩側(cè)邊緣平直度得到提升，邊緣的波浪現(xiàn)象得到抑制，焊接的穩(wěn)定性和可靠性也得到了提高；而焊縫相鄰兩側(cè)邊緣的厚度會相對變大，管的內(nèi)側(cè)彎曲比較困難。從這一方面來看也可以說內(nèi)螺紋熱交換管的可靠性得到提升。
[0107]以上所述僅為本發(fā)明的較佳實施例，并不用以限制本發(fā)明，凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護范圍之內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種內(nèi)螺紋熱交換管，其特征在于:包括金屬管體，在所述金屬管體的內(nèi)壁上、且沿所述金屬管體的軸線方向設(shè)有焊接焊縫；在所述金屬管體的內(nèi)壁上、且在所述焊接焊縫的兩側(cè)分別設(shè)有筋，所述筋包括第一筋和第二筋，所述第一筋設(shè)置在所述焊接焊縫的一側(cè)，所述第二筋設(shè)置在所述焊接焊縫的另一側(cè)；所述第一筋和第二筋均與所述焊接焊縫相平行；在所述金屬管體的內(nèi)壁上、且在所述第一筋和第二筋之間設(shè)有螺旋區(qū)域，所述螺旋區(qū)域設(shè)有多條螺旋狀的螺旋齒；至少一條所述螺旋齒的一端與所述第一筋相連接，另一端與所述第二筋相連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述一種內(nèi)螺紋熱交換管，其特征在于:所述螺旋區(qū)域包括第一區(qū)域、第二區(qū)域、第三區(qū)域；所述第二區(qū)域設(shè)置于所述第一區(qū)域與所述第三區(qū)域之間；在所述第一區(qū)域內(nèi)的所述螺旋齒的高度均隨著與所述第一筋之間的距離的減少而降低；在所述第三區(qū)域內(nèi)的所述螺旋齒的高度均隨著與所述第二筋之間的距離的減少而降低；在所述第二區(qū)域內(nèi)的所述螺旋齒的高度保持不變。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述一種內(nèi)螺紋熱交換管，其特征在于:在所述螺旋區(qū)域內(nèi)的所述金屬管體的壁厚隨著與所述筋之間的距離的減少而加厚。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述一種內(nèi)螺紋熱交換管，其特征在于:所述焊接焊縫與所述第一筋之間設(shè)有第一溝槽，所述焊接焊縫與所述第二筋之間設(shè)有第二溝槽；在兩條相鄰的所述螺旋齒之間設(shè)有螺旋溝槽，所述螺旋溝槽位于所述螺旋區(qū)域內(nèi)；在所述第一溝槽和第二溝槽處的所述金屬管體的壁厚不小于所述第一區(qū)域和第三區(qū)域內(nèi)的所述金屬管體的最大壁厚。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述一種內(nèi)螺紋熱交換管，其特征在于:所述第一筋和第二筋相對于所述金屬管體的內(nèi)表面凸出的量設(shè)定為第二區(qū)域內(nèi)螺旋齒相對于所述金屬管體的內(nèi)表面凸出的量的10%至80%比較適宜。
6.一種內(nèi)螺紋熱交換管的生產(chǎn)方法，其特征在于:包括下述處理工序， 步驟一:開卷展開，將成卷的金屬帶料連續(xù)展開； 步驟二:齒形滾壓成形，將步驟一中展開的所述金屬帶料的一側(cè)表面碾壓出螺旋齒、筋； 步驟三:多輥卷制成圓管，所述多輥卷制成圓管用于將步驟二中碾壓過的所述金屬帶料卷制成金屬待焊接圓管； 步驟四:高頻導(dǎo)向擠壓焊接，將所述金屬待焊接圓管形成焊接角，高頻加熱兩邊緣后通過擠壓縫隙焊接到一起。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述一種內(nèi)螺紋熱交換管的生產(chǎn)方法，其特征在于:還包括步驟五:刮疤去焊瘤，將所述步驟四中所述金屬圓管焊接擠壓后，擠出的焊瘤用刮刀剔除。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述一種內(nèi)螺紋熱交換管的生產(chǎn)方法，其特征在于:還包括步驟六:精密整形，將所述步驟五中刮疤后的所述金屬圓管的外形尺寸精密整形到產(chǎn)品要求的外形尺寸。
9.根據(jù)權(quán)利要求6至8任一所述一種內(nèi)螺紋熱交換管的生產(chǎn)方法，其特征在于:在所述步驟二中包括用于將金屬帶料齒形滾壓成形的一種齒形成型裝置；該裝置包括框架、齒形成型軋輥、平滑軋輥，所述齒形成型軋輥通過傳動轉(zhuǎn)軸與所述框架轉(zhuǎn)動連接，所述平滑軋輥通過傳動轉(zhuǎn)軸與所述框架轉(zhuǎn)動連接；所述齒形成型軋輥設(shè)置于所述平滑軋輥的上方，且所述齒形成型軋輥的中心軸與所述平滑軋輥中心軸之間連接的平面與所述金屬帶料相垂直。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述一種內(nèi)螺紋熱交換管的生產(chǎn)方法，其特征在于:所述齒形成型軋輥包括齒形成型軋輥本體和設(shè)置于所述齒形成型軋輥本體兩側(cè)的側(cè)面軋輥；所述齒形成型軋輥本體的圓周面上設(shè)有多條螺旋形狀的螺旋槽，所述螺旋槽之間設(shè)有凸臺；所述齒形成型軋輥本體的兩端、與所述側(cè)面軋輥的連接處設(shè)有環(huán)繞著外圓周面的環(huán)形溝槽。
【文檔編號】F28F1/40GK104154796SQ201410368145
【公開日】2014年11月19日 申請日期:2014年7月29日 優(yōu)先權(quán)日:2014年7月29日
【發(fā)明者】解劍英, 袁新華 申請人:袁新華, 解劍英