專利名稱：內(nèi)面有凹槽的傳熱管的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及用于空調(diào)裝置或制冷裝置的熱交換器中的內(nèi)面有凹槽的傳熱管。
這種內(nèi)面有凹槽的傳熱管主要用于空調(diào)或制冷裝置的熱交換器等中作為蒸發(fā)管或冷凝管，近年來，在整個內(nèi)表面上形成螺旋狀的散熱片的傳熱管到處都有銷售。
目前大多數(shù)傳熱管是通過在遍及整個金屬管的內(nèi)周面上進行滾壓成形散熱片的方法制造的，所述的散熱片是使在外周面上形成有螺旋槽的移動芯柱通過經(jīng)拉制或擠壓加工獲得的無縫(無焊縫)管內(nèi)部而形成的。一般使用的外徑為10mm左右的傳熱管其散熱片高度為0.15至0.20mm左右，散熱片的間距(相鄰兩頂點間的距離)為0.45至0.55mm左右，在散熱片間形成的凹槽的底寬為0.20-0.30mm左右。
在加工有這種螺旋狀散熱片的內(nèi)面帶凹槽的傳熱管中，存積在傳熱管內(nèi)部下側(cè)的熱媒液體被吹向流過管內(nèi)的蒸氣流，并沿螺施狀散熱片卷揚，在管內(nèi)周的整個表面上擴展。借助這種作用，在整個管內(nèi)周面大體全部均勻潤濕后，在用作使熱媒液體氣化的蒸發(fā)管時，由于增加了產(chǎn)生沸騰的區(qū)域面積，因此可以提高沸騰效率。而在用作使熱媒氣體液化的冷凝管時，通過使散熱片前端從液面露出，可以提高金屬面與熱媒氣體的接觸效率，從而可以提高冷凝效率。
可是，業(yè)已發(fā)現(xiàn)，用螺旋狀散熱片提高傳熱效率還有進一步改善的余地。為此，本發(fā)明的發(fā)明人對傳熱管的凹槽的展開形狀作出了各種改變并制成多種內(nèi)面帶凹槽的傳熱管，對這些傳熱管的性能進行比較試驗，結(jié)果，在將傳熱管內(nèi)面形成的散熱片的傾斜角度沿傳熱管的圓周方向或軸線方向交替變更的情況下，找出與其它凹槽形狀相比能獲得熱交換性能良好的凹形槽形狀。
本發(fā)明把獲得高的熱交換性能作為第一目的，為了達到這個目的，本發(fā)明的內(nèi)面有凹槽的傳熱管在金屬管內(nèi)周面上形成在圓周方向上連續(xù)的散熱片，該金屬管內(nèi)周面的圓周方向上分成兩個以上的區(qū)域，在從任一區(qū)域開始數(shù)的奇數(shù)序號區(qū)域中，散熱片相對于傳熱管軸線的傾斜角為10°-25°，在從上述區(qū)域開始數(shù)的偶數(shù)序號區(qū)域中，上述散熱片相對于傳熱管軸線的傾斜角為-10°～-25°。
按照本發(fā)明的內(nèi)面有凹槽的傳熱管，由于在內(nèi)面形成的散熱片構(gòu)成了開口朝向熱媒質(zhì)流的上游的一對以上的V字形，因此，沿各散熱片側(cè)面流動的熱媒流體在V字形對接部分相碰合流，越過這些對接部分后繼續(xù)流動。在這個過程中，由于熱媒質(zhì)被攪動，產(chǎn)生不規(guī)則的紊流，因此，可防止熱媒質(zhì)流中產(chǎn)生溫度梯度，促進熱媒與金屬面間的熱交換，故而提高了傳熱效率。
本發(fā)明的第二個目的是在獲得高熱交換效率的同時可以降低流過內(nèi)面有凹槽的傳熱管內(nèi)的熱媒體的壓力損失。為了達到這個目的，在本發(fā)明的第二種內(nèi)面有凹槽的傳熱管中，在曲折形狀的各彎曲部之間設(shè)有間隙。
按照本發(fā)明這樣的內(nèi)面有凹槽的傳熱管，由于在散熱片相互之間設(shè)有間隙，所以可以通過間隙防止熱媒體旁路，不僅提高了傳熱效率，還可將壓力損失限制到最小的程度。
按照本發(fā)明的第三種內(nèi)面有凹槽的傳熱管，在金屬管的內(nèi)周面上形成若干相對于金屬管的軸線方向傾斜的散熱片，在形成上述散熱片時，使相對于上述軸線的傾斜角度的正負每隔上述軸線方向的一定間隔改變一次。
按照這種內(nèi)面有凹槽的傳熱管，流過傳熱管的熱媒質(zhì)沿散熱片向前進方向傾斜，在該過程中，不僅使熱媒質(zhì)攪動而促進內(nèi)面有凹槽的傳熱管與熱媒的熱交換，而且在攪動過程中，即使熱媒集中在內(nèi)面有凹槽的傳熱管內(nèi)的一定部位上，熱媒流在散熱片傾斜角度相反的下一個區(qū)域上通過散熱片時再次改變進行方向，因此，在該過程中又一次使熱媒攪動。由于這樣每隔一定距離重復(fù)強制地改變熱媒方向的攪動作用，可以提高熱交換效率。
本發(fā)明的第四個目的是對內(nèi)面有凹槽的傳熱管進行彎曲加工時，防止內(nèi)面有凹槽的傳熱管的壁面上出現(xiàn)局部壁變薄的問題。為了達到這個目的，本發(fā)明的第四種內(nèi)面有凹槽的傳熱管在金屬管的內(nèi)周面上形成沿圓周方向連續(xù)的散熱片的同時，將金屬管的內(nèi)周面在圓周方向分成兩個以上的區(qū)域，在從任何一個區(qū)域開始數(shù)的奇數(shù)序號區(qū)域中，上述散熱片相對傳熱管軸線的傾斜角度為正值，在從上述該區(qū)域開始數(shù)的偶數(shù)序號區(qū)域中，散熱片相對傳熱管軸線的傾斜角度為負值，還形成連接金屬管軸線方向鄰接的上述散熱片的曲折點之間的肋。
按照這種內(nèi)面有凹槽的傳熱管，由于形成有連接曲折延伸的散熱片的曲折點之間的肋，所以即使對內(nèi)面有凹槽的傳熱管進行彎曲加工，借助于肋的耐張力作用，可防止散熱片彎曲部分之間的間隔與其它部分相比異常擴展。因而不會由于散熱片尖端部分附近從內(nèi)面有凹槽的傳熱管外周面突出而形成突起，這樣可防止由于形成突起而影響美觀和由于突起部厚度變薄而造成內(nèi)面有凹槽的傳熱管的可靠性降低。
本發(fā)明的第五個目的是即使進行彎曲加工，也能簡單地制造出內(nèi)面有凹槽的傳熱管，而且壁面上不出現(xiàn)局部壁厚變薄的情況。
為了達到這個目的，加工本發(fā)明的內(nèi)面有凹槽的傳熱管所用的壓輥，使在外周面上形成相對圓周方向傾斜的多個凹槽的輥構(gòu)成部件在軸線方向上層疊兩個以上，在互相鄰接的各輥構(gòu)成部件的外周面上形成的凹槽相對輥圓周方向的角度正負相反，并對各輥構(gòu)成部件的軸線方向的兩端進行倒棱加工。


圖1為本發(fā)明的內(nèi)面有凹槽的傳熱管的一個實施例的管內(nèi)面一部分展開的平面圖；圖2是沿圖1中II-II線剖開的剖視圖；圖3至9是本發(fā)明另一實施例的管內(nèi)面局部展開的平面圖；圖10是本發(fā)明的內(nèi)面有凹槽的傳熱管的另一實施例的內(nèi)面展開圖；圖11是將圖10的實施例的散熱片的邊界部分放大后的斜視圖；圖12至14是將各散熱片的邊界部分改型所顯示的實施例放大的斜視圖；圖15至22是本發(fā)明的又一實施例的內(nèi)面展開圖；圖23是本發(fā)明的又一實施例的傳熱管內(nèi)面一部分的展開圖；圖24是圖23所示實施例的管內(nèi)面的放大圖；圖25是沿圖24中的XXV-XXV線剖開的剖視圖；圖26和27是本發(fā)明再一實施例的內(nèi)面展開圖；圖28是傳熱管制造裝置的整體圖；圖29是用于制造圖23所示的實施例的傳熱管的壓輥實施例的剖面圖；圖30是圖29所示壓輥主要部分的放大正面圖；圖31是圖29的壓輥主要部分的放大斜視圖；圖32是表示圖23所示的實施例要解決問題的平面圖；圖33是表示圖23所示實施例要解決問題的管內(nèi)面放大圖34是表示內(nèi)面有凹槽的傳熱管的蒸發(fā)性能測定裝置的示意圖；圖35是表示內(nèi)面有凹槽的傳熱管的冷凝性能測定裝置的示意圖；圖36是表示試驗1結(jié)果(蒸發(fā)性能)的曲線；圖37是表示試驗1結(jié)果(冷凝性能)的曲線；圖38是表示試驗2結(jié)果(蒸發(fā)性能和蒸發(fā)時的壓力損失)的曲線；圖39是表示試驗2結(jié)果(冷凝性能和冷凝時的壓力損失)的曲線；圖40是表示試驗3結(jié)果(蒸發(fā)性能和蒸發(fā)時的壓力損失)的曲線；圖41是表示試驗3結(jié)果(冷凝性能和冷凝時的壓力損失)的曲線。圖1是表示本發(fā)明的內(nèi)面有凹槽的傳熱管的第一實施例的局部展開圖。在該內(nèi)面有凹槽的傳熱管1的內(nèi)周面上朝其圓周方向形成若干平行的曲折延伸的散熱片2，各散熱片2之間為凹槽部3。在內(nèi)面有凹槽的傳熱管1的內(nèi)表面形成一根沿管軸線方向延伸的焊接線4，散熱片2通過該焊接線4被切開。最好使焊接線4成為突出量小于散熱片2突出量的突條。
本發(fā)明的內(nèi)面有凹槽的傳熱管1在散熱片2的配置上具有重要的特點，即傳熱管1的圓周面按每隔90°分成四個區(qū)R1至R4，在從任一個區(qū)(此處為R1)開始數(shù)的奇數(shù)序號區(qū)R1，R3中，使散熱片2相對于傳熱管軸線形成正的角度α，該α角最好為10°至25°，從上述區(qū)開始數(shù)的偶數(shù)序號區(qū)R2，R4中，散熱片2相對于傳熱管軸線成負角β，β角最好為-10°至-25°。當(dāng)散熱片2的傾斜角α，β的絕對值超過25°時，散熱片2相對于流動方向大致垂直，由于擋住流體流動，使壓力損失增大，因此不可取。另外，當(dāng)散熱片2的傾斜角α，β的絕對值小于10°時，散熱片2相對于流體流動方向近似平行，導(dǎo)致散熱片2產(chǎn)生紊流的效果降低。
傾斜角α，β的正負也可以反過來，要點是為了使散熱片2作為整體形成曲折形狀，應(yīng)使散熱片2按每隔一定長度相對傳熱管軸線交替地向相反方向傾斜。在圖1的實例中，雖然在同一區(qū)內(nèi)散熱片2互相平行，但是，這些散熱片也可以不平行，還可以在上述角度范圍內(nèi)每隔一個散熱片傾斜不同的角度。
雖然對散熱片2的斷面形狀和尺寸沒有限定，但最好象圖2所示那樣，同一區(qū)域內(nèi)的散熱片2的間距P為0.3至0.4mm，最好為0.34至0.37mm，散熱片2離開金屬管內(nèi)周面的高度H為0.15至0.30mm，最好為0.21至0.26mm。這樣在采用比現(xiàn)有的產(chǎn)品脊高的散熱片形狀的情況下，產(chǎn)生紊流的效果較好，加上將散熱片配置成曲折狀所產(chǎn)生的效果，可以進一步提高傳熱管1的熱交換效率。
此時，如果采用細而長的散熱片2，在金屬管1的內(nèi)面被熱媒液體覆蓋的情況下，因為在散熱片2的前端的排液性能良好，在作為冷凝管使用的情況下，使散熱片的前端容易與熱媒氣體直接接觸，也能獲得良好的冷凝性能。
雖然對散熱片2兩側(cè)面的夾角γ(頂角)沒有限定，可取的是γ角為10°至25°，更可取的是為15°至20°。在散熱片2的頂角小的情況下，因為散熱片2的側(cè)面幾乎從管內(nèi)周面上垂直立起，所以在至少從散熱片2的熱媒流動方向上游側(cè)看去成為V型谷部分以外的部分上，借助于流過傳熱管1內(nèi)的熱媒氣體的風(fēng)壓只能將少量熱媒液體吹到散熱片2上。因此，不僅由于散熱片2限制了熱媒液體的流動而增加產(chǎn)生紊流的效果，還在將傳熱管1用作冷凝管時，使每個散熱片2的前端部露出的傾向增加，使熱媒氣體與金屬面間的接觸面積增加，從而可獲得高的冷凝效率。另外，雖然在圖示的例中，散熱片2的頂點為半圓形斷面，但本發(fā)明也可制成梯形斷面、三角形斷面。
對傳熱管1的外徑、壁厚、長度等都沒有限制，以往使用過的傳熱管的任何尺寸在本發(fā)明中均適用。制作傳熱管1的材料雖然一般可使用銅或銅合金，但本發(fā)明不受此限制，也可使用以鋁為首的各種金屬。雖然在本實施例中傳熱管1的截面為圓形，但本發(fā)明并不限于圓形截面，根據(jù)需要也可以制成橢圓形截面或扁平管等。另外，作為傳熱管的本體使用也是有效的。
可以采用下述方法制造上述內(nèi)面有凹槽的傳熱管。首先準備帶狀金屬板條材料，使板條通過具有散熱片2和凹槽部3彼此成為相輔形狀截面的輥壓輪與承壓輥輪的間隙進行輥壓，借此在板條材料表面上同時形成散熱片2和凹槽部3。也可使用形成散熱片2和凹槽部3的帶螺旋凹槽的輥壓輪和螺旋方向交替地反向重疊的疊層滾輪作為上述輥壓輪，在這種情況下，通過交換疊層的各壓輥，可以任意設(shè)定各部分的形狀。
接著將形成有散熱片2和凹槽部3的金屬板條材料在其凹槽形成面朝內(nèi)的狀態(tài)下裝在電焊裝置上，然后使該金屬板成多臺階狀通過成形輥之間，并將板條材料在寬的方向上成圓形，最后焊接對接的兩側(cè)緣部4，形成圓管形，制成內(nèi)面有凹槽的傳熱管。這時，在對應(yīng)兩側(cè)邊緣部的管內(nèi)面上形成焊接縫4，可以使用普通電焊裝置，電焊時的條件也與通常的加工條件相同。然后在傳熱管的外周面上對焊接部分進行整形，使傳熱管卷曲成輥狀，最后在一定長度上切斷。
按照由上述結(jié)構(gòu)形成的內(nèi)面有凹槽的傳熱管1，配置有在內(nèi)面形成的散熱片2，不管對朝哪個方向流動的流體都能構(gòu)成開口朝向流體流的上游的兩對V字，因此，使從各散熱片2的側(cè)面集中的熱媒與V字的對接部分相碰后合流，越過對接部分再繼續(xù)流動。在該過程中，由于熱媒質(zhì)被攪動而產(chǎn)生無規(guī)則的紊流，可以防止在熱媒質(zhì)流中產(chǎn)生溫度梯度，從而促進了熱媒與傳熱管金屬面間的熱交換，從而提高了傳熱效率。特別是在使用混合熱媒體(把幾種熱媒混合)的情況下，可以防止熱媒組分的分離，可以得出混合熱媒的固有特性。圖3示出了本發(fā)明的第二實施例。在第一實施例中，把傳熱管1的內(nèi)面沿圓周方向分成四個區(qū)R1至R4，本實施例的特征在于沿圓周方向只分成兩個區(qū)R1至R2。因此，如果兩例中的傳熱管外徑相同，與上述實施例相比，本例中的散熱片的長度約為前者的兩倍，至于其它結(jié)構(gòu)可以與上述實施例相同。
按照上述第二實施例，在內(nèi)面配置形成的散熱片2對于朝向任何方向流動的熱媒質(zhì)都能構(gòu)成開口朝向流體流的上游的單一的V字，散熱片2還具有使熱媒質(zhì)集中在相當(dāng)于V字的谷中間部分中的特性，為了產(chǎn)生這種特性，在此第二實施例中，最好根據(jù)使用方式設(shè)定傳熱管1的上下。
例如，若將傳熱管用作冷凝管，最好使金屬面與熱媒氣體直接接觸，使相應(yīng)于谷之中的部分相對蒸氣流向下配置。于是，因為積存在傳熱管1內(nèi)流動的熱媒液體難于沿散熱片2擴展到傳熱管1的內(nèi)面上側(cè)，所以隨著上述效果可以提高冷凝效率。
圖4示出了本發(fā)明的第三實施例。這個實施例的特征在于把傳熱管1的內(nèi)周面沿圓周方向分成六個區(qū)R1至R6。在這六個區(qū)R1至R6的每個區(qū)中，并排在傳熱管1的軸線方向互相平行地形成若干散熱片。因為其它結(jié)構(gòu)與第一實施例相同，所以附圖上用相同符號表示相同部件并省略說明。利用由這種結(jié)構(gòu)組成的內(nèi)面有凹槽的傳熱管1，也可以獲得與第一實施例同樣的良好效果。
本發(fā)明的內(nèi)面有凹槽的傳熱管不只限于上述各實施例中的傳熱管，還可以有其它各種結(jié)構(gòu)。例如，在傳熱管外徑大的情況下，可以將傳熱管的內(nèi)周面分成八個以上的區(qū)，在必要的情況下，還可以使各散熱片成圓弧狀。還可以用別的方法在各散熱片2的中央部分分成凹部或切槽。圖5是顯示本發(fā)明的內(nèi)面有凹槽的傳熱管的第四實施例的一部分展開的平面圖。該內(nèi)面有凹槽的傳熱管1的內(nèi)周面按圓周方向每隔90°角分成區(qū)R1至R4。在R1至R4中的每個區(qū)上與傳熱管1的軸線方向并排地互相平行地形成若干散熱片2，平行的散熱片2彼此間成為凹部3。
在這種內(nèi)面有凹槽的傳熱管1中包括從任何一個區(qū)(此處為R1)開始數(shù)的奇數(shù)序號區(qū)R1、R3內(nèi)按照相對于傳熱管軸線構(gòu)成上述相同的角度α形成的散熱片2和偶數(shù)序號區(qū)R2，R4內(nèi)按相對于傳熱管軸線構(gòu)成上述相同的角度β形成的散熱片2。
傾斜角α，β的正負也可以倒過來，要點是為了使散熱片2作為全體排列成曲折狀，可以使向圓周方向鄰近的散熱片2對于傳熱管軸線交替地向相反方向傾斜。在這個實施例中，鄰近的散熱片2的端部在圓周方向?qū)R。雖然在圖5中同一區(qū)內(nèi)的散熱片2是互相平行的，但也可以不平行，也可以使在上述區(qū)內(nèi)每隔一個散熱片傾斜角度不同。
在各區(qū)R1-R4的邊界上形成在傳熱管1的軸線方向上連續(xù)的凹槽5，借此，在圓周方向相鄰的散熱片2彼此之間分別形成一定的間隙5A。凹槽5的底面可以與凹槽部3的底面的高度對齊，也可以比凹部3高一些。在外徑1cm左右的通用傳熱管中，間隙5A的寬度C1為0.05至0.5mm，最好為0.1至0.3mm。當(dāng)寬度C1在0.05至0.5mm范圍內(nèi)時，壓力損失與熱交換效率之間的折衷是理想的。但是本發(fā)明不只限于上述范圍，顯然還可以選用其它值。
雖然散熱片2的斷面形狀也不一定受上述限定，但最好與第一實施例相同。這樣，在采用比現(xiàn)有的脊高的散熱片形狀的情況下，能獲得更好的紊流效果。隨著特殊的散熱片的配置產(chǎn)生的效果，可以進一步提高傳熱管1的熱交換效率。這樣，如果采用細而長的散熱片，則在金屬管1的內(nèi)面被熱媒液體覆蓋住時，在散熱片2的前端部排液性能仍然良好，因此，在用作冷凝管時，容易使散熱片2前端金屬面直接與熱媒氣體接觸，可以獲得良好的冷凝性能。
雖然對散熱片2的兩側(cè)面的夾角γ(頂角)沒有限制，但是最好與第一實施例相同。雖然在圖示的例中散熱片2的頂點為半圓形截面，但是本發(fā)明也可以采用梯形截面，或三角形截面。
另外，雖然在本實施例中，傳熱管1的截面形狀是圓形的，但本發(fā)明不限于此，也可根據(jù)需要采用橢圓形截面或扁平管等。作為傳熱管本體使用也更加有效。
也可以用與第一實施例相同的方法制造這種有凹槽的傳熱管?？梢园延糜谛纬缮崞?和凹槽3的螺旋槽輥壓輪和用于形成凹部5的圓盤狀輪交錯重疊成層疊輪以用作在金屬條上形成散熱片2等的輥壓輪。在這種情況下，通過交換層疊的各壓輪便可以任意設(shè)定各部分的形狀。
如果采用上述構(gòu)成的內(nèi)面有凹槽的傳熱管，不僅可獲得與第一實施例相同的效果，而且，由于在散熱片2彼此的端部之間形成間隙5A，熱媒流體可流過這些間隙5A，因此，不僅進一步提高了傳熱效率，還可以減少流經(jīng)傳熱管1內(nèi)的流體壓力損失，這樣，本發(fā)明借助于將傳熱效率的提高和壓力損失的降低結(jié)合起來可獲得顯著的效果。圖6示出了本發(fā)明的第五實施例。在上述第四實施例中，使在圓周方向鄰近的散熱片2的端部齊平，而在該第五實施例的特征是使鄰近區(qū)的散熱片2錯開半個間距，其它的構(gòu)成可與實施例四相同。
這樣，通過使散熱片2在各區(qū)R1至R4錯開半個間距，即使不改變凹槽部5的寬度，也可以使在圓周方向鄰近的散熱片2彼此的間隙5A大致增加。另外，如圖中箭頭所示，使熱流體蛇行趨勢增加。圖7示出了本發(fā)明的第六實施例。在第四實施例中，將傳熱管1的內(nèi)面沿圓周方向分成四個區(qū)R1至R4，本例的特征是沿圓周方向只分成兩個區(qū)R1至R2。因此，如果傳熱管的外徑相同，與上述各實施例相比，散熱片2的長度大致變長2倍，至于其它結(jié)構(gòu)，可與上述各實施例相同。
如果采用上述第六個實施例，則在內(nèi)面上形成的散熱片2應(yīng)按照下述方式配置使相對流向任何方向的熱媒體都能構(gòu)成開口朝向流體流上游的單一的V字形，這樣配置的散熱片2具有將熱媒體集中在相當(dāng)該V字谷中間的側(cè)凹槽部4中的特性。為了得到此特性，在此實施例中，最好采用與圖3實施例同樣的使用方式設(shè)定傳熱管1的上下。另外，在本實施例中，也可使相鄰區(qū)的散熱片的間距錯開。圖8示出了本發(fā)明的第七實施例。該實施例的特征是把傳熱管1的內(nèi)周面沿圓周方向分成六個區(qū)R1至R6。在區(qū)R1至R6中的任一區(qū)中，沿傳熱管1的軸線方向并排地形成若干相互平行的散熱片2，因為其它結(jié)構(gòu)與第四實施例相同，相同部件用相同標號代表，此處不再贅述。圖9示出了本發(fā)明的第八實施例，在本例中，雖然將傳熱管1的內(nèi)周面沿圓周方向分成四個區(qū)(這點與第四實施例相同)，但是，在各區(qū)的邊界部分上沒有形成凹槽部5，取而代之的是使散熱片2在各區(qū)R1至R4中錯開半個間距，在相互之間形成間隙6，這就是本例的特征。對于外徑為1cm左右的通用傳熱管，在傳熱管軸線方向的間隙6的寬度C2為0.05-0.5mm，最好是在0.1至0.3mm范圍內(nèi)。當(dāng)寬度C2在0.05至0.5mm范圍內(nèi)時，壓力損失與熱交換效率的折衷可達到良好的效果。但是本發(fā)明不限于上述范圍，當(dāng)然也可采用其它值。
通過這樣的結(jié)構(gòu)，把在傳熱管內(nèi)面上形成的散熱片配置成對任何方向流動的熱媒體都能形成開口朝向流體流上游的兩對V字(Y字)，借此使從各散熱片2的側(cè)面集中的熱媒體在V字的對接部分相遇合流，然后穿過散熱片2相互間的間隙6。在此過程中，由于熱媒流體被攪動形成無規(guī)則的紊流，從而可以防止在熱媒液體流中產(chǎn)生溫度梯度，通過促進熱媒與傳熱管金屬面的熱交換，可以提高傳熱效率。另外，因為在散熱片2彼此的端部之間形成間隙6，所以熱媒體通過這些間隙流過去，從而產(chǎn)生了不僅能提高傳熱效率還能降低傳熱管1內(nèi)的流體壓力損失的良好效果。
另外，本發(fā)明的內(nèi)部凹槽的傳熱管不限于上述各實施的結(jié)構(gòu)，還可能有其它各種不同結(jié)構(gòu)。例如，對于外徑大的傳熱管，可以將其內(nèi)圓周面分成八個以上的區(qū)域，根據(jù)需要也可以使各散熱片成圓弧狀?？梢杂闷渌椒ㄔ诟魃崞闹醒氩糠中纬砂疾糠只蚯胁?。圖10是本發(fā)明的內(nèi)面有凹槽的傳熱管的第九實施例的展開圖。
該內(nèi)面有凹槽的傳熱管1是在金屬管的內(nèi)周面上加工有向圓周方向延伸的曲折形狀的若干散熱片的金屬管，使這些散熱片2按照相對軸線的各傾斜角α，β的正負每隔軸線方向的一定間隔L反向(α→α′→α→α′……，β→β′→β→β′……)。相鄰的散熱片2彼此的間隙形成一定寬度的凹部3，在散熱片2的方向改變的邊界部分上形成朝向內(nèi)圓周的圓周方向幾乎遍及整個圓周延伸的一定寬度的突條7。
在這種內(nèi)面有凹槽的傳熱管1的內(nèi)圓周面的一部分上遍及全長形成向軸線方向延伸的一定寬度。無散熱片部分8沿?zé)o散熱片部分8的中心遍及全長形成焊接線(參照圖1中焊接線4)。借助于這些無散熱片部分8和焊接線將散熱片2切斷。雖然，焊接線也可以是向內(nèi)面有凹槽的傳熱管1的內(nèi)周側(cè)突出的突條，但為了在把擴徑芯柱插入到內(nèi)面有凹槽的傳熱管1的內(nèi)徑中進行擴管時使擴管芯柱與焊接線相接觸，最好使焊接線的突出量比散熱片2的突出量小。
該實施例的傳熱管1的內(nèi)圓周面象圖10所示那樣，幾乎分成四個每隔圓周方向90°的區(qū)R1至R4，在從任一區(qū)(在此為R1)開始數(shù)第奇數(shù)序號區(qū)R1至R3與第偶數(shù)序號區(qū)R2和R4中，散熱片2與軸線形成的傾斜角度(α和β，α′和β′)正負交替改變。傾斜角(α，β，α′，β′)的絕對值最好都在10°至25°范圍內(nèi)。當(dāng)傾斜角大于25°時，散熱片2與流體流近似垂直，由于擋住流體流動而使壓力損失增大，因此是不可取的。另外，如果傾斜角度絕對值小于10°，散熱片2與流體流的方向近似平行，使散熱片2產(chǎn)生的紊流效果降低。
可使傾斜角α和β的絕對值分別與傾斜角α′和β′相等，只要在上述范圍內(nèi)選擇不同的角度就可以。同樣，傾斜角度α和α′的值與傾斜角β和β′的絕對值也可以分別相等，只要在上述范圍內(nèi)選擇不同的角度就可以。另外，雖然在圖10的實施例中，在同一區(qū)內(nèi)的散熱片2是互相平行排列的，但這些散熱片2也可以不平行排列，只要在上述角度范圍內(nèi)可以使每一散熱片2的傾斜角度不同。
雖然對散熱片2的角度反轉(zhuǎn)的間隔L沒有限定，但優(yōu)選為100至500mm，最好在200至400mm范圍。若取100至500mm范圍，既能發(fā)揮由散熱片2引起的熱媒攪動的效果，又能獲得使散熱片2引起的熱媒偏轉(zhuǎn)合適的效果。使兩者的折中恰到好處。
如圖11所示，突條7的斷面形成平緩變化的凸曲面形狀，其最大突出量小于散熱片2的突出量。通過形成這樣的突條7，使散熱片2的反轉(zhuǎn)邊界部分的內(nèi)面有凹槽的傳熱管1的平均厚度與其它部分大致相同，從而可防止散熱片2的折回邊界部分上的強度降低。
當(dāng)然，在散熱片2的邊界部分上也不一定形成圖11所示那樣的突條7，也可以象圖12所示那樣，使散熱片2彼此間逐個重疊一定長度，形成一定寬度的交叉部分9。也可以如圖13所示那樣，使散熱片2的端部對接形成對接部分10。還可以象圖14所示那樣，使散熱片2彼此間連續(xù)。在這些情況下，都能防止散熱片2邊界部分的抗變形強度降低。
如果用圖2說明散熱片2的斷面形狀，相同區(qū)內(nèi)的散熱片2的間距P的值優(yōu)選為0.3至0.45mm，最好為0.33至0.38mm，離開散熱片2的金屬管內(nèi)周面的高度H優(yōu)選為0.15至0.30mm，最好為0.22至0.26mm，這樣，在采用比現(xiàn)有的散熱片脊高的散熱片形狀的情況下，具有良好的紊流效果，由于特殊散熱片的配置所產(chǎn)生的效果，可進一步提高傳熱管1的熱交換效率。另外，如果采用這種細而長的散熱片2，因為在金屬管1內(nèi)面被熱媒液體覆蓋時，散熱片2的前端仍保持良好的排液性，所以在作為冷凝管使用的情況下，散熱片2的前端金屬面與熱媒氣體容易直接接觸，從而可以獲得良好的冷凝性能。
散熱片2的兩側(cè)面形成的角度γ(頂角)優(yōu)選值為10°至25°，更最好為15°至20°，其理由與第一實施例相同。
如果采用上述構(gòu)成的內(nèi)面有凹槽的傳熱管1，則流過內(nèi)面有凹槽的傳熱管1內(nèi)的熱媒沿著散熱片2向前進方向傾斜，由于在該過程中，熱媒產(chǎn)生攪動促進了內(nèi)面有凹槽的傳熱管1與熱媒的熱交換，即使在該過程中，熱媒集中在內(nèi)面有凹槽的傳熱管1的內(nèi)面一定部位上，熱媒在散熱片2傾斜角度反轉(zhuǎn)的下一個區(qū)中通過散熱片2又傾斜到前進方向，在該過程中進行熱媒攪動。這樣，由于每隔一定距離L重復(fù)強制改變熱媒流的方向產(chǎn)生攪動作用而可以提高熱交換效率。
在本實施例中，特別是因為在內(nèi)面有凹槽的傳熱管1內(nèi)面上的散熱片2配置成開口朝向熱媒流上側(cè)的兩對V字結(jié)構(gòu)，熱媒在V字的對接部分相遇合流，繞過這些對接部分流動。在該過程中，由于攪動熱媒產(chǎn)生不規(guī)則的紊流，隨著上述效果又進一步提高了攪動效果，從而防止了熱媒流中產(chǎn)生溫度梯度，并由于促進熱媒與金屬面的熱交換而提高了傳熱效率。圖15是表示本發(fā)明的內(nèi)面有凹槽的傳熱管的第十實施例的內(nèi)面展開圖。在這個實施例中，散熱片2彎曲成曲折狀，形成簡單的螺旋狀，這點與第九實施例不同，其它結(jié)構(gòu)可以與第九實施例相同。
如果采用這樣的內(nèi)面有凹槽的傳熱管1，因為流過管內(nèi)的熱媒通過每隔一定距離L反轉(zhuǎn)的螺旋狀的散熱片2交替地向反向回轉(zhuǎn)，所以與形成簡單的螺旋狀散熱片的傳熱管不同，使熱媒不集中流經(jīng)固定位置，獲得高攪動效果，從而可以提高熱交換效率。
圖16表示本發(fā)明的內(nèi)面有凹槽傳熱管的第十一實施例的內(nèi)面展開圖。在這個實施例中，散熱片2成為V字形這點與第九實施例不同，即，在此實施例中，將管內(nèi)圓周面向圓周方向分成兩個區(qū)R1，R2，在這兩個區(qū)R1，R2中，散熱片2與軸線分別形成的角度α，β的正負交替反向。另外，在各區(qū)R1，R2內(nèi)的傾斜角度α，β按照每隔管軸線方向一定的間隔L正負顛倒(α→α′→α……，β→β′→β→……)，其它結(jié)構(gòu)可以與第九實施例相同。
如果采用這樣的內(nèi)面有凹槽的傳熱管1，流經(jīng)管內(nèi)部的熱媒具有向形成V形的散熱片2的谷部集中的傾向，使熱媒流在V形谷部相遇匯流，由于下一個散熱片2的方向相反，通過散熱片2把熱媒流左右分開，又朝向位于圓周方向相反側(cè)的谷部集中。通過每隔一定距離L重復(fù)這樣的循環(huán)，提高了熱媒與內(nèi)面有凹槽的傳熱管1的熱交換效率，從而可獲得高傳熱性能。圖17表示本發(fā)明的內(nèi)面有凹槽的傳熱管的第十二實施例的內(nèi)面展開圖。在這個實施例中，將散熱片2的展開形狀加工成朝向管內(nèi)圓周面方向折回6次的″VVV″形狀，這點與第九實施例不同。即，在這個實施例中，把管內(nèi)圓周面朝向圓周方向分成6個區(qū)R1至R6，在區(qū)R1至R6中的每一個區(qū)中，散熱片2與軸線形成的角度α，β的正負互相反向。另外，在各區(qū)R1、R2中的傾斜角度α，β每隔管軸線方向一定距離L就正負相反(α→α′→α……，β→β′→β……)地形成，其它結(jié)構(gòu)可以與第九實施例相同。通過這樣的內(nèi)面有凹槽的傳熱管1也可以獲得與第九實施例相同的效果。
此外，因為當(dāng)區(qū)域分割的數(shù)目太多時，使散熱片2對流體的阻力變大，所以對于外徑為10mm左右以下的傳熱管1，最好分成2至6個區(qū)。另外，區(qū)的分割數(shù)不限于偶數(shù)，分成奇數(shù)區(qū)也不影響效果。圖18是表示本發(fā)明的內(nèi)面有凹槽的傳熱管的第十三實施例的內(nèi)面展開圖，在該實施例中，以在圖16所示的V字形散熱片2的中央部分形成間隙11為新的特征。即，在該內(nèi)面有凹槽的傳熱管1中，向管內(nèi)面的圓周方向傾斜的兩條散熱片2互相空出間隔排列。關(guān)于傾斜角和其它構(gòu)成可以與圖16的實施例相同。
雖然間隙11寬度C3沒有限定，對于一般外徑為10mm左右的傳熱管，最好取0.05至0.5mm。這個范圍也適合于后面的實施例。如果在這個范圍內(nèi)，不僅能獲得優(yōu)良的熱交換性能，還可以使降低熱媒液阻力的效果顯著。雖然使間隙11的深度與凹槽3具有相同深度可以獲得優(yōu)良的減低流液阻力的效果，但是根據(jù)需要也可以比凹槽3淺，例如也可以制成坡度小的凹部。
如果采用上述結(jié)構(gòu)的第十三實施例則可以使被各散熱片2側(cè)面集中的熱媒體在V字形對接部分相遇匯流，然后通過間隙11，在該過程中使熱媒進行攪動。因而大體上不會損害散熱片2對熱媒的攪動效果，可以使流經(jīng)傳熱管1內(nèi)的熱媒的壓力損失減小。這樣，便可以使傳熱效率提高和減少壓力損失這兩個相反的效果合理地折衷，這是本實施例的重要的效果。當(dāng)然，在本實施例中，因為使散熱片2的傾斜角每隔沿管軸線一定間隔L反向，所以可以獲得使熱媒流相互擴散和集中的作用。圖19是表示本發(fā)明的內(nèi)面有凹槽的傳熱管的第十四實施例的內(nèi)面展開圖，在這個實施例中，以在圖10所示的W字形散熱片2的各曲折點上形成間隙11為新的特征。如果采用這樣的實施例，則不會損害圖10的實施例的效果，通過間隙11可以減小熱媒體的流體阻力，使流經(jīng)傳熱管1內(nèi)的熱媒壓力損失減小。圖20是表示本發(fā)明的內(nèi)部有凹槽的傳熱管的第十五實施例的內(nèi)面展開圖，在該實施例中，以在每隔圖15所示的螺旋狀散熱片2長邊方向一定間隔形成間隙20為新的特征。在這種情況下，不僅能獲得圖15的實施例的效果，還可以通過間隙20適當(dāng)流過熱媒，使流經(jīng)傳熱管1內(nèi)的熱媒壓力損失減少。圖21是表示本發(fā)明的內(nèi)部有凹槽的傳熱管的第十六實施例的內(nèi)面展開圖。在本實施例中以在圖17所示的″VVV″字形散熱片2的曲折點的一個位置上形成間隙11為新的特征。在這種情況下，不僅能獲得圖17的實施例的效果，通過間隙11可以適當(dāng)流過熱媒，從而可以使流經(jīng)傳熱管1內(nèi)的熱媒壓力損失減少。圖22是表示本發(fā)明第十七實施例內(nèi)面展開圖，在該實施例中，以使各區(qū)內(nèi)的散熱片2的傾斜方向反向的間隙在相隔各區(qū)中不同為新的特征。即在反向邊界上形成的突條7A、7B的位置向管軸方向互相錯開。在這種情況下，邊界部分的形狀也可以采用圖11、圖12、圖13和圖14所示的結(jié)構(gòu)。
另外，本發(fā)明的內(nèi)面有凹槽的傳熱管不受上述各實施例的限定，還可以有各種其它的結(jié)構(gòu)。例如，對于外徑大的傳熱管也可以把傳熱管的內(nèi)圓周面分成7個以上的區(qū)，根據(jù)需要，也可以不把各散熱片2形成為展開時為直線的形狀、展開時為圓弧狀。還可以增加下述改變只使偶數(shù)序號區(qū)或奇數(shù)序號區(qū)的散熱片沿管軸方向反向錯開間距。也可以在各散熱片2的適當(dāng)位置上用其它方法形成凹部或切槽等。本發(fā)明人在加工具有象圖1所示那樣的曲折形狀的散熱片的內(nèi)面有凹槽的傳熱管的過程中，在把該內(nèi)面有凹槽傳熱管加工成U字形時，發(fā)現(xiàn)在該U字形部分的外周側(cè)的表面上產(chǎn)生了象圖32所示那樣成虛線狀的并排突起72的特殊問題。
本發(fā)明人對上述現(xiàn)象進行了仔細研究，認為其原因如下象圖33所示那樣，由于散熱片73間的薄壁結(jié)構(gòu)的凹槽部74相比具有剛性，因而在彎曲加工過程中，由于形成曲折狀的散熱片73的曲折部的尖端部分的剛性而引起鄰近該前端部分的薄壁部分74產(chǎn)生局部拉伸形成突起72。這種突起72不僅影響外觀，還對提高傳熱管的可靠性不利，因為同原來一樣薄的壁厚部分74又被變薄。
下面的實施例可解決上述問題。
圖23表示本發(fā)明的內(nèi)面有凹槽的傳熱管的第十八實施例的局部展開平面圖。在該內(nèi)面有凹槽的傳熱管1的內(nèi)周面上平行地形成多個朝向該圓周方向延伸成曲折狀的散熱片2，散熱片2彼此的間隔成為凹部3。在內(nèi)面有凹槽傳熱管1的內(nèi)圓周面上遍及全長形成朝向突出在管內(nèi)側(cè)的管軸方向的一條焊接線4。借助該焊接線4把散熱片2切剖開。最好使突條的突出量比散熱片2的突出量小。
把內(nèi)部有凹槽的傳熱管1的內(nèi)周面每隔圓周方向約90°分成四個區(qū)R1至R4，與第一實施例相同，在從任何一個區(qū)開始數(shù)第奇數(shù)序號區(qū)R1，R3中，散熱片2相對傳熱管軸線形成正角度α，而在第偶數(shù)序號區(qū)R2，R4中，散熱片2相對傳熱管軸線形成負角度β，也可以把傾斜角度α，β的正負顛倒過來，只要散熱片2作為整體形成曲折狀，每隔一定長度相對傳熱管軸線交替地向反向傾斜就可以。雖然，在圖中所示的例中是在相同的區(qū)內(nèi)使散熱片2平行排列，但平行不是必要的，也可以不平行，也可以在上述范圍內(nèi)每隔一個散熱片改變一個傾斜角度。另外，區(qū)域R1至R4的寬度可以不相等，也可以互相不同。
本實施例的主要特征在于沿各區(qū)R1至R4的邊界形成連接在傳熱管軸線方向鄰接的散熱片2的曲折點之間的直線形肋14，這些肋14象圖24和圖25所示那樣與內(nèi)面有凹槽的傳熱管1的內(nèi)周面和散熱片2彼此相對地形成一體，散熱片的斷面形狀為近似三角形或半圓形等。為了防止應(yīng)力集中，最好對肋14與內(nèi)面有凹槽的傳熱管1內(nèi)周面的邊界進行倒棱加工。雖然在本實施例中，肋14遍及內(nèi)面有凹槽的傳熱管1的全長，但也可以只形成在內(nèi)面有凹槽的傳熱管1進行彎曲加工的那部分上。
在內(nèi)面有凹槽的傳熱管1的內(nèi)面上，在焊接線4的兩側(cè)象圖23所示那樣形成與焊接線4平行延伸的一定寬度的無槽部分16。在上述無槽部分16與各散熱片端部的邊界上形成連接各散熱片2末端之間的肋18。無槽部分16是用電焊將板條材料加工成管狀時為使板條端部上產(chǎn)生的焊接電流密度均勻所必要的部分，肋18既可防止在對應(yīng)的散熱片2的末端部分出現(xiàn)內(nèi)面有凹槽的傳熱管1的壁變薄的現(xiàn)象，又能在對散熱片2進行壓延加工過程中對完成修正無槽部分16的端部起作用的部分。
肋14的內(nèi)周面的高度H2比散熱片2內(nèi)周面的高度H1低，優(yōu)選值是低5％至90％，最好低10％至70％。若肋14比散熱片2還高，就不能在內(nèi)面有凹槽的傳熱管1均勻擴管。另外，若H2比H1所低的值大于90％，肋14的剛性則太高，因而在對內(nèi)面有凹槽的傳熱管進行彎曲加工時，難于把彎曲加工部分的斷面形狀變成漂亮的橢圓形。一般對于外徑為10mm以下的內(nèi)面有凹槽的傳熱管，肋14的內(nèi)周面的高度最好為例如0.05至0.15mm，對于助18，也可具有相同的高度。
散熱片2的斷面形狀和散熱片2兩側(cè)面形成的角度γ(頂角)最好與第一實施例相同。
如果采用上述結(jié)構(gòu)的內(nèi)面有凹槽的傳熱管1，由于形成有連接彎曲延伸的散熱片2的曲折點之間的肋14，所以在把內(nèi)面有凹槽的傳熱管1彎曲成U字型的情況下能借助這些肋14的抗張力性能防止散熱片2的曲折部分之間的間隔比其它部分變得異常寬，因此，象圖33所示那樣，不會使散熱片2的尖端部分附近向內(nèi)面有凹槽傳熱管1的外周面突出形成突起，從而可以防止因形成凸起使美觀性降低和因突起部分的壁變薄引起內(nèi)面有凹槽的傳熱管1的可靠性降低。
另外，在本實施例中，在內(nèi)面上形成的散熱片2相對朝任何方向流動的熱流體因為配置成開口朝向流體流的上游的兩對V字形結(jié)構(gòu)，使從各散熱片2的側(cè)面集中的熱媒體在V字的對接部分相遇匯流，并且繞過對接部分流動。在該過程中，由于熱媒體被攪動產(chǎn)生不規(guī)則的紊流而可以防止在熱媒體流中產(chǎn)生溫度梯度，從而促進熱媒與傳熱管金屬面間的熱交換，提高了傳熱效率。特別是在使用混合熱媒(若干種熱媒的混合物)的情況下，可以防止熱媒成分的分解，可以利用混合熱媒固有性能。
另外，上述實施例不僅獲得優(yōu)良攪動效果，還由于在散熱片2的對接部分形成肋14，而可以使熱媒體比較容易地繞過散熱片2的對接部分，使流路阻力基本上不增大。
圖26示出了本發(fā)明的第十九實施例，雖然在第十八實施例中是把內(nèi)面凹槽的傳熱管1的內(nèi)面在圓周方向分成四個區(qū)R1至R4，但在本例中以在圓周方向只分成兩個區(qū)R1，R2為特征。為此，在相同外徑的傳熱管的情況下，與上述各實施例相比散熱片2的長度變成上述長度的約2倍。至于其它結(jié)構(gòu)可與上述實施例相同。
采用上述的第十九實施例，由于肋14的抗張力性能，不會使散熱片2的尖端部附近從內(nèi)面有凹槽的傳熱管1的外周面突出形成突起，從而可防止由于形成突起引起美觀下降和由于突起部的壁變薄引起內(nèi)面有凹槽的傳熱管1的可靠性降低。圖27示出了本發(fā)明的第二十實施例。在這個實施例中，以把內(nèi)面有凹槽的傳熱管1的內(nèi)周面在圓周方向分成六個區(qū)R1至R6為特征，在區(qū)R1至R6中的每個區(qū)中互相平行地形成并排在內(nèi)面有凹槽的傳熱管1軸線方向上的若干散熱片2。因為其它結(jié)構(gòu)與第十八實施例相同，所以用同一標號代表相同部件，并省略其說明。采用這種結(jié)構(gòu)的內(nèi)面有凹槽的傳熱管1也可以獲得與第十八實施例相同的優(yōu)良效果。
另外，在這種類型的內(nèi)面有凹槽的傳熱管中，對于外徑大的傳熱管，可以把傳熱管的內(nèi)周面分成八個以上的區(qū)，還可以根據(jù)需要使散熱片2成圓弧狀，還可在各散熱片2的曲折部上端形成槽，可以使槽的底面高度與肋14的高度齊平。在對槽進行加工時，應(yīng)能使熱媒體沿著這些槽流動，因此不僅能進一步降低流經(jīng)內(nèi)面有凹槽的傳熱管1的熱媒體流液的阻力，還可以降低因散熱片2曲折部分尖端的剛性減少形成突起的危險。下面說明為了制造本發(fā)明內(nèi)部有凹槽的傳熱管而使用的壓輥的一個實施例。
圖28示出了第十八實施例的內(nèi)面有凹槽的傳熱管的制造裝置，首先說明該裝置的簡單構(gòu)成。圖中標號21是可連續(xù)拉出具有一定寬度的金屬板條材T的料卷，被拉出的板條帶材T經(jīng)一對擠壓輥22通過成對的帶凹槽的輥24和光滑輥26之間，利用帶凹槽輥24形成散熱片2和凹槽13。帶凹槽輥24和光滑輥26可以與板條材料的傳送同步驅(qū)動，在不驅(qū)動時也可以從動轉(zhuǎn)動。帶凹槽的輥24是制造本發(fā)明的內(nèi)面有凹槽的傳熱管用的輥。
被帶凹槽的輥24和光滑輥26加工成有凹槽的板條材T經(jīng)一對壓輥28再通過一系列成形輥30逐步彎成管狀，在保持由軋制分離裝置31對接的兩端邊緣之間的間隙量一定的同時，通過感應(yīng)加熱線圈32對兩側(cè)端部加熱，使形成管狀的加熱板條材料T通過一對擠壓輥34，借助于從兩側(cè)方壓住對接已被加熱的兩側(cè)邊緣部分，然后進行焊接。在這樣焊接過的內(nèi)面有凹槽的傳熱管1的外周面上由突出的焊接材料形成焊縫，因此，設(shè)置了用于切削該焊縫的焊縫切削器36。
經(jīng)切削焊縫的內(nèi)面有凹槽的傳熱管1通過冷卻槽38強制冷卻后，通過若干對排列的定徑輥40，使外徑縮小到確定的外徑。將這種縮徑過的傳熱管卷繞在曲卷上。
圖29是沿本發(fā)明的帶凹槽的輥24的軸線的剖視圖。帶凹槽的輥24具有由成圓柱形的細徑部50B和在該細徑部分50B的軸線方向的一端部上同軸形成的圓環(huán)狀凸緣部分50A組成的輥本體50。形成同一尺寸的環(huán)狀的輥構(gòu)成部件52四個并排地通到輥本體50的細徑部分50B的外周上，并且通過擠壓環(huán)54。貫通凸緣部分50A、四個輥構(gòu)成部件52和擠壓環(huán)54的螺栓56每隔凸緣部分50A圓周方向一定間隔固定，以便使這些部件牢固地成為一體。在擠壓環(huán)54的內(nèi)周與細徑部分50B的外周之間安裝鎖定鎖60，以便防止環(huán)54松動。另外，在凸緣部50A和擠壓環(huán)54的外周面上鄰近輥構(gòu)成部件52形成用于軋制無凹槽部分16的圓環(huán)形的輥面58。
對于第十八實施例的內(nèi)面有凹槽的傳熱管，為了把其內(nèi)周面分成四個區(qū)R1至R4，雖然在該帶凹槽輥24上也使用四個輥構(gòu)成部件52，但是在區(qū)的數(shù)目不同的情況下，應(yīng)根據(jù)該情況適當(dāng)改變輥構(gòu)成部件52的寬度和個數(shù)。
在輥構(gòu)成部件52的外周面上，如圖30所示那樣，為了在板條材料T的表面上形成上述散熱片2的成形凹槽60形成為以輥構(gòu)成部件52的軸線為中心軸的螺旋狀，在鄰接的各輥構(gòu)成部件52之間，相對圓周方向的散熱片成形凹槽60的傾斜角正負相反地改變。使散熱片成形凹槽60的斷面形狀為與散熱片2互補的形成。散熱片成形凹槽60的開口邊緣60A，根據(jù)需要，可以進行表面倒棱加工，但是如果沒有必要，也可以不對這些開口邊緣60A進行加工。
本發(fā)明的帶凹槽輥24的主圓柱的特征是對構(gòu)成輥部件52的軸線方向的兩端外周邊緣遍及整個圓周進行倒棱加工，形成各個面的倒棱部分62。現(xiàn)有的裝置由于沒有必要必須在這樣的輥接縫上進行倒棱加工，當(dāng)然，以往也沒有進行倒棱加工的輥。通過形成這樣的倒棱部分62，在層疊的輥構(gòu)成部件52的邊界上，使一對倒棱部分62對合形成凹槽，借助這些凹槽，在板條材料T上形成肋14。
圖31是倒棱部分62的放大斜視圖。倒棱部分62只形成在輥構(gòu)成部件52的端面52A和外周面的邊界上，對散熱片的成形凹槽60的內(nèi)面和輥構(gòu)成部件52的端面52A之間的邊緣62B的內(nèi)周側(cè)部分不進行倒棱。對這部分倒棱是為了使散熱片2的高度局部增高。
對倒棱部分62的斷面形狀沒有特殊限制，若斷面形狀是例如圓弧狀、直線狀、橢圓弧狀等可用一般的倒棱加工方法加工而成，也可以為任何斷面形狀。雖然倒棱量應(yīng)根據(jù)需要形成的肋片14的高度來確定，但通常合適的例子是倒棱部分62的曲率半徑R在0.05至0.1mm范圍。
這時，散熱片成形凹槽60的內(nèi)面與端面52A之間的邊緣60B的輥外周側(cè)部分最好是在散熱片成形凹槽60與端面52形成鈍角交叉的那側(cè)62A中，倒棱曲率半徑R為0.05至0.1mm范圍，而在散熱片成形凹槽60與端面52A相交為銳角的那側(cè)62B中，倒棱比鈍角側(cè)大，其曲率半徑R為0.05至0.2mm范圍。這樣通過使在散熱片成形凹槽60與端面52A相交成銳角側(cè)62B中倒棱比鈍角側(cè)62A大，可以獲得防止在凹槽滾壓成形加工中銳角前端62B破碎。
形成倒棱部分62的方法例如有用拋光輪等研磨體研磨、利用噴射鐵砂、砂子、珠子等噴砂法等，在利用噴砂法的情況下，由于可以使倒棱部分62硬化，所以是合適的。
如果采用以上構(gòu)成的內(nèi)面有凹槽的傳熱管的制造用輥24，則可以方便地制造具有上述效果的傳熱管。另外，通過對散熱片的成形凹槽60與端面52A相交成銳角那側(cè)62B進行倒棱加工，可以獲得防止在滾壓成形加工凹槽的過程中銳角前端62B破碎的效果。
此外，用于使輥構(gòu)成部件52相互固定的結(jié)構(gòu)不限于圖中所示的結(jié)構(gòu)，可以進行適當(dāng)?shù)母淖儭?br> 上面雖然對本發(fā)明的很多實施例進行了說明，但本發(fā)明不只限于上述實施例，而且還可以對上述各實施例進行合適的組合。
實驗例[實驗1]把圖1，圖3和圖4所示內(nèi)面有凹槽的傳熱管(電焊縫管)與現(xiàn)有的某個內(nèi)面具有簡單螺旋槽型的傳熱管(電焊縫管)的性能進行比較。
首先分別制成散熱片的平面形狀和斷面形狀的組合不同的七種傳熱管A1至A3，B1至B4，然后比較這些散熱管的傳熱效率。傳熱管的外徑均為9.52mm，其平均壁厚也相同。
散熱片的形狀制成螺旋型(已有的制品)，V字型(區(qū)數(shù)2，相當(dāng)圖3的實施例)，W字型(區(qū)數(shù)4，相當(dāng)圖1的實施例)和VVV型(區(qū)數(shù)6，相當(dāng)圖4的實施例)四種。相對傳熱管軸線散熱片的傾斜角度，對于螺旋型的傳熱管為15°，對于其它類型為α＝15°，β＝-15°。
散熱片的斷面形狀制成散熱片高、寬度窄的細高型和散熱片矮寬度寬的矮寬型(已有技術(shù)型)兩種。這兩種散熱片尺寸示在表1中，另外，制成的內(nèi)面有凹槽的傳熱管A1至A3，B1至B4的結(jié)構(gòu)示在表2中。
表1
表2
接著利用圖34和圖35所示的裝置測定所獲得的各傳熱管A1至A3、B1至B4的傳熱性能(蒸發(fā)性能，冷凝性能)。在測定時，把各傳熱管安裝在圖中所示的″測定單元″部位上，根據(jù)下述評價方法測定蒸發(fā)性能和冷凝性能。評價條件如下[評價方法]反向流兩重管方式 水流速1.5m/s傳熱管全長 3.5m蒸發(fā)時飽和溫度 5℃，過熱度3℃蒸發(fā)時飽和溫度 45℃，過冷度5℃熱媒 氟利昂″R-22″(商品名)圖36和圖37表示出根據(jù)上述實驗測得的蒸發(fā)性能、壓縮性能和壓力損失與A1型傳熱管進行比較的結(jié)果。從這些曲線明顯看出，與形成簡單的螺旋型散熱片的A1相比，V字型的A2和B2，W型的A3和B3、VVV型的B4特別是在熱媒流量多的情況下顯示出優(yōu)良的蒸發(fā)性能和冷凝性能。
使用細高型散熱片的B2、B3和B4即使在熱媒流量比較小的情況下，仍能表現(xiàn)出良好的蒸發(fā)性能和冷凝性能。把圖1、圖3、圖4、圖5、圖8、圖9等各實施例的傳熱管與現(xiàn)有的簡單螺旋凹槽型的傳熱管的傳熱效率進行比較。
分別形成僅散熱片形狀不同的八種傳熱管，然后對這些傳熱管的傳熱效率和壓力損失進行比較，傳熱管的外徑均為9.52mm，其平均厚度相同。
a1型在內(nèi)面上形成螺旋形凹槽的傳熱管(現(xiàn)有的傳熱管產(chǎn)品)。
b1型在內(nèi)面上形成兩列單一V字型散熱片，但在鄰近圓周方向的散熱片之間不形成間隙的傳熱管(圖3的實施例)。
c1型在內(nèi)面上形成四列兩對V字形散熱片，但在鄰近圓周方向散熱片之間不形成間隙的散熱管(圖1的實施例)。
d1型在內(nèi)面上形成六列三對V字形散熱片，但在鄰近圓周方向的散熱片之間不形成間隙的六列散熱片(圖4的實施例)。
c2型在內(nèi)面上形成四列兩對V字形散熱片，并在鄰近圓周方向的散熱片之間形成間隙(圖5的實施例)。
d2型在內(nèi)面上形成六列三對V字形散熱片，并在鄰近圓周方向的散熱片之間形成間隙(圖8的實施例)。
c3型在內(nèi)面上形成四列兩對V形散熱片，并使鄰近圓周方向的散熱片互相錯開半個間距形成間隙的傳熱管(圖9的實施例)。
d3型在內(nèi)面上形成六列三對V形散熱片，并使鄰近圓周方向的散熱片互相錯開半個間距形成間隙的傳熱管。
以下的尺寸，對于任何一個傳熱管都是相同的散熱片間距P＝0.36mm散熱片高度H＝0.24mm散熱片的兩側(cè)面的夾角γ＝17°(相對管軸在直角的斷面上的散熱片斷面角度＝20°)散熱片間的凹槽寬度3的寬度＝0.22mm(在管軸方向的凹槽寬度＝0.85mm)相對傳熱管軸線的散熱片的傾斜角度，對a1型的傳熱管為15°，對于其它的傳熱管均為α＝15°，β＝-15°。c2型和d2型的傳熱管的間隙c1為0.2mm，c3型和d3型的傳熱管的錯開量c2也為0.2mm。
接著對所獲得的各傳熱管利用圖34和圖35所示的裝置測定了傳熱性能(蒸發(fā)性能，冷凝性能)。在測定時，將各傳熱管放在圖中所示的″測定單元″部位，并用下述評價方法測定蒸發(fā)性能和冷凝性能，并測定出此時的壓力損失。評價條件如下[評價方法]
相反流動二重管方式 水流速1.5m/s傳熱管全長 3.5m蒸發(fā)時飽和溫度 5℃，過熱度3℃蒸發(fā)時飽和溫度 45℃，過冷度5℃熱媒 氟利昂[R-22]圖38和圖39示出了把由上述實驗所獲得的蒸發(fā)性能、冷凝性能和壓力損失與a1型傳熱管進行比較所得的結(jié)果。從這些曲線中可以看出，c2型、c3型、d2型和d3型的各傳熱管雖然壓力損失與a1型簡單凹槽管是相同的，但它的傳熱性能高。把圖10和圖15至圖17的各實施例的傳熱管與現(xiàn)有的簡單螺旋凹槽型傳熱管的傳熱效率進行比較。
首先分別形成僅散熱片的平面形狀不同的五種傳熱管E1至E5。各傳熱管的散熱片的平面形狀如下。
E1散熱片角度不反轉(zhuǎn)的簡單螺旋型(已有的產(chǎn)品)。
E2散熱片角度每隔軸線方向300mm反轉(zhuǎn)的螺旋型(圖15)。
E3V字型散熱片每隔軸線方向300mm反轉(zhuǎn)的V字型(圖16)。
E4W字型散熱片每隔軸線方向300mm反轉(zhuǎn)的W字型(圖10)。
E5VVV字型散熱片每隔軸線方向300mm反轉(zhuǎn)的VVV字型(圖17)。
相對傳熱管軸線的散熱片傾斜角度α＝15°，β＝-15°，散熱片2的尺寸比已有的產(chǎn)品細而高，其尺寸如下散熱片間距P0.36mm散熱片高度H0.24mm散熱片的兩側(cè)面的夾角γ17°散熱片間的凹槽3寬度0.22mm另外內(nèi)面有凹槽的傳熱管1的外徑為8.0mm，平均壁厚0.35mm，材料為銅。
接著，利用圖34和圖35所示的裝置對所獲得的各傳熱管E1至E5進行傳熱性能(蒸發(fā)性能和冷凝性能)測定。測定時，將各傳熱管安裝在圖中所示的″測定單元″部位，利用下述評價方法測定蒸發(fā)性能和冷凝性能。評價條件如下[評價方法]反向流二重管方式 水流速1.5m/s傳熱管的全長 3.5m蒸發(fā)時飽和溫度5℃，過熱3℃蒸發(fā)時飽和溫度45℃，過冷5℃熱媒 氟利昂″R-22″(商品名)圖40和圖41示出了由上述實驗獲得的蒸發(fā)性能、冷凝性能和壓力損失與E1型傳熱管進行比較的結(jié)果。從這些曲線中可以看出，與形成簡單螺旋型散熱片的E1相比較，每隔軸線方向一定間隔的散熱片傾斜角度反轉(zhuǎn)的E2至E5，雖然壓力損失稍大，但彌補這個缺點越多，蒸發(fā)性能和冷凝性能提高得越多，另外，在使散熱片角度反轉(zhuǎn)的傳熱管中，E3，E4，E5的傳熱管還表現(xiàn)出特別優(yōu)良的冷凝性能。
權(quán)利要求
1.一種內(nèi)面帶凹槽的傳熱管，其特征在于在金屬管的內(nèi)周面上形成在圓周方向連續(xù)的散熱片的同時，將金屬管1的內(nèi)周面在圓周方向分成兩個以上的區(qū)，在從任何一個區(qū)開始數(shù)第奇數(shù)序號區(qū)內(nèi)使上述散熱片2相對于傳熱管軸線的傾斜角度為10°至25°，在從上述區(qū)開始數(shù)第偶數(shù)序號區(qū)中上述散熱片相對于傳熱管軸線的傾斜角度為-10°至-25°。
2.如權(quán)利要求1所述的內(nèi)面帶凹槽的傳熱管，其特征在于上述散熱片在上述內(nèi)周面上的一個位置上被焊接線切開。
3.如權(quán)利要求1所述的內(nèi)面帶凹槽的傳熱管，其特征在于上述散熱片的間距為0.3至0.4mm，上述散熱片離開金屬管內(nèi)周面的高度為0.15至0.30mm，上述散熱片的兩側(cè)面的夾角為10°至25°。
4.如權(quán)利要求1所述的內(nèi)面帶凹槽的傳熱管，其特征在于上述區(qū)數(shù)目可為2，4，或6中任一個數(shù)。
5.一種內(nèi)面帶凹槽的傳熱管，其特征在于把金屬管的內(nèi)周面在其內(nèi)周方向分成兩個以上的區(qū)，在這些區(qū)上分別形成并排在傳熱管的軸線方向的散熱片，使從任何一個區(qū)開始數(shù)包含在第奇數(shù)序號區(qū)內(nèi)的散熱片相對傳熱管的軸線傾斜10°至25°，并且使從上述區(qū)開始數(shù)包含在偶數(shù)序號區(qū)中的散熱片相對傳熱管的軸線傾斜10°至-25°，在圓周方向的鄰近上述各散熱片的端部之間還形成間隙。
6.一種如權(quán)利要求5所述的內(nèi)面帶凹槽的傳熱管，其特征在于包含在同一區(qū)的散熱管互相平行。
7.如權(quán)利要求5所述的內(nèi)面帶凹槽的傳熱管，其特征在于對稱地形成作為界限線的這些區(qū)的邊界線，使上述間隙的寬度為0.05至0.5mm。
8.如權(quán)利要求5所述的內(nèi)面帶凹槽的傳熱管，其特征在于使包含在互相鄰接區(qū)內(nèi)的散熱片沿傳熱管軸線方向間距互相錯開，上述間隙的寬度為0.05至0.5mm。
9.一種內(nèi)面帶凹槽的傳熱管，在金屬管的內(nèi)周面上形成相對該金屬管的軸線方向傾斜的多個散熱片的帶凹槽的傳熱管，其特征在于上述散熱片相對上述軸線的傾斜角度的正負每隔上述軸線方向的一定間隔倒過來。
10.如權(quán)利要求9所述的內(nèi)面帶凹槽的傳熱管，其特征在于上述散熱片相對于軸線的傾斜角的絕對值為10°至25°角。
11.如權(quán)利要求9所述的內(nèi)面帶凹槽的傳熱管，其特征在于在上述金屬管的內(nèi)周面的圓周方向分別形成的散熱片為連續(xù)的曲折形狀。
12.如權(quán)利要求9所述的內(nèi)面帶凹槽的傳熱管，其特征在于在上述金屬管內(nèi)周面的圓周方向分別形成若干散熱片，在圓周方向互相鄰接的散熱片相對上述傳熱管軸線的角度正負相反。
13.如權(quán)利要求9所述的內(nèi)面帶凹槽的傳熱管，其特征在于在上述金屬管內(nèi)周面的圓周方向分別形成若干散熱片，在圓周方向互相鄰接的散熱片相對于上述傳熱管軸線的角度彼此相等。
14.如權(quán)利要求12所述的內(nèi)面帶凹槽的傳熱管，其特征在于在上述散熱片彼此的端部之間形成間隙。
15.一種內(nèi)面帶凹槽的傳熱管，其特征在于在金屬管的內(nèi)周面上形成在圓周方向連續(xù)的散熱片，將金屬管的內(nèi)周面在其圓周方向分成兩個以上的區(qū)，在從任何一個區(qū)開始數(shù)第奇數(shù)序號區(qū)中，上述散熱片相對傳熱管軸線的傾斜角度為正值，在從上述區(qū)開始數(shù)第偶數(shù)序號區(qū)中，上述散熱片相對傳熱管軸線的傾斜角度為負值，還形成連接沿金屬管軸線方向鄰接的上述各曲折點的肋。
16.如權(quán)利要求15所述的內(nèi)面帶凹槽的傳熱管，其特征在于上述金屬管是電焊縫管，上述散熱片在上述內(nèi)周面的一個位置上被焊接線剖切。
17.如權(quán)利要求15所述的內(nèi)面帶凹槽的傳熱管，其特征在于上述肋從上述金屬管內(nèi)面的突出量為上述散熱片從上述金屬管內(nèi)面上的突出量的5％至90％。
18.一種制造內(nèi)面帶凹槽的傳熱管的輥，其特征在于使在外周面上形成的相對圓周方向傾斜的多個凹槽的輥構(gòu)成部件在軸線方向上層疊兩個以上，在互相鄰接的各輥構(gòu)成部件的外周面上形成的凹槽相對輥圓周方向的角度正負相反，并且對各輥的構(gòu)成部件的軸線方向兩端進行倒棱加工。
全文摘要
本發(fā)明為提高內(nèi)面帶凹槽的傳熱管的熱交換性能在金屬管的內(nèi)周面上形成在圓周方向連續(xù)的散熱片(2)，并將金屬管的內(nèi)周面在圓周方向分成四個區(qū)R1至R4，從任一個區(qū)開始數(shù)在第奇數(shù)序號區(qū)內(nèi)，散熱片(2)相對于傳熱管軸線的傾斜角α為10°至25°，從上述區(qū)數(shù)第偶數(shù)序號區(qū)內(nèi)，散熱片(2)相對傳熱管軸線的傾斜角β為-10°至-25°，散熱片的間距為0.3至0.4mm，散熱片離開金屬管內(nèi)周面的高度為0.15至0.30mm，散熱片的兩側(cè)面的夾角為10°至25°。
文檔編號B21B27/00GK1150645SQ9611321
公開日1997年5月28日 申請日期1996年7月13日 優(yōu)先權(quán)日1995年7月14日
發(fā)明者瀧浦正義, 桝川清慥, 幸野晴夫, 粠田俊綠 申請人:三菱伸銅株式會社