相關(guān)申請(qǐng)的交叉引用

本申請(qǐng)要求于2015年10月5日提交的美國(guó)專利申請(qǐng)no.14/874,708的優(yōu)先權(quán)，并且本申請(qǐng)還要求于2014年10月6日提交的美國(guó)臨時(shí)申請(qǐng)no.62/060,051的權(quán)益。以上申請(qǐng)的全部公開(kāi)內(nèi)容通過(guò)參引并入本文中。

本公開(kāi)涉及其中包括軸向凹槽和非軸向凹槽的熱傳遞管。

背景技術(shù)：

本部分提供與本公開(kāi)相關(guān)的背景信息，這些背景信息不一定是現(xiàn)有技術(shù)。

銅管通常用于例如空調(diào)、冰箱或熱泵中的冷凝器管。雖然銅提供優(yōu)良的熱傳遞，但銅是昂貴的材料。因此，目前使用諸如鋁之類的材料來(lái)形成冷凝器管。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本部分提供本公開(kāi)的總體概述，并且本部分不是本公開(kāi)的全部范圍或所有特征的全面公開(kāi)。

本公開(kāi)提供一種熱傳遞管。該熱傳遞管包括具有多個(gè)凹槽的內(nèi)表面。所述多個(gè)凹槽至少包括第一凹槽和第二凹槽，其中，第一凹槽沿著管的長(zhǎng)度延伸，并且第二凹槽與第一凹槽相交。

該熱傳遞管可以包括成螺旋形地形成的第二凹槽。

該熱傳遞管還可以包括至少與第一凹槽相交的第三凹槽。

第三凹槽可以與第二凹槽相交。

第三凹槽可以成螺旋形地形成。

熱傳遞管可以包括鋁。

本公開(kāi)還提供一種形成熱傳遞管的方法。該方法包括擠壓管，從而在管的內(nèi)表面上包括多個(gè)軸向的第一凹槽；以及利用第一成形工具在所述內(nèi)表面上形成多個(gè)第二凹槽，其中，第二凹槽與第一凹槽相交。在成形過(guò)程中，位于第一凹槽之間的脊部可以變形成部分或完全地阻塞第一凹槽。

第一成形工具可以包括具有第一螺距和第一高度的多個(gè)螺紋。替代性地，第一成形工具可以包括將第二凹槽壓入到管中的擴(kuò)張工具或凸輪。

第一成形工具可以形成螺旋定向的第二凹槽，所述第二凹槽可以是連續(xù)的或不連續(xù)的，從而形成離散的環(huán)或其他路徑。

根據(jù)該方法，還可以利用第二成形工具在所述內(nèi)表面上形成多個(gè)第三凹槽。

第三凹槽可以與第一凹槽相交。

第三凹槽可以與第二凹槽相交。

第二成形工具可以包括具有第二螺距和第二高度的多個(gè)螺紋，以及/或者與第一成形工具相比具有不同的形狀。

第二凹槽和第三凹槽可以各自成螺旋形地形成。

該方法還可以包括從擠壓的管切割出一定長(zhǎng)度的管的步驟。

所述一定長(zhǎng)度的管可以在形成第二凹槽之前從擠壓的管切割。

替代性地，所述一定長(zhǎng)度的管可以在形成第二凹槽之后從擠壓的管切割。

該方法還可以包括使熱傳遞管彎折成發(fā)夾狀管。

根據(jù)該方法，熱傳遞管可以包括鋁。

其他應(yīng)用領(lǐng)域?qū)⑼ㄟ^(guò)文中提供的描述變得清楚。本發(fā)明內(nèi)容部分中的描述和具體示例僅意在說(shuō)明的目的而非意在限制本公開(kāi)的范圍。

附圖說(shuō)明

本文中所描述的附圖僅出于對(duì)選定的實(shí)施方式進(jìn)行說(shuō)明而不是對(duì)所有可能的實(shí)施方式進(jìn)行說(shuō)明的目的，并且不意在限制本公開(kāi)的范圍。

圖1是根據(jù)本公開(kāi)的原理的示例性熱傳遞管的截面圖；

圖2是根據(jù)本公開(kāi)的原理的示例性熱傳遞管的一部分的立體圖；

圖3是根據(jù)本公開(kāi)的原理的用于在熱傳遞管中形成凹槽的成形工具的立體圖；

圖4是根據(jù)本公開(kāi)的原理的另一示例性熱傳遞管的一部分的立體圖；

圖5是根據(jù)本公開(kāi)的原理的示例性熱傳遞管的一部分的顯微圖，其中，在形成第二凹槽的過(guò)程中，第一凹槽被由位于第一凹槽之間的脊部變形的材料完全阻塞；

圖6是根據(jù)本公開(kāi)的原理的示例性熱傳遞管的一部分的顯微圖，其中，在形成第二凹槽的過(guò)程中，位于第一凹槽之間的脊部變形成突出到第一凹槽中，但沒(méi)有完全阻塞凹槽；

圖7是示出了利用制冷劑410a的7mm管的熱傳遞效果的圖表，其中，第二凹槽與第一凹槽相比具有不同的深度，其中，深度百分比為第二凹槽切入到位于第一凹槽之間的脊部中的百分比(例如，在30％的情況下，第二凹槽切穿脊部的頂部的30％，以及在100％的情況下，第二凹槽完全切穿脊部，使得第一凹槽和第二凹槽兩者具有相同的深度)；

圖8是示出了利用制冷劑410a的7mm管的熱傳遞效果的圖表，其中，將包括第一凹槽的管與包括第一凹槽和第二凹槽的管以及包括第一凹槽、第二凹槽和第三凹槽的管進(jìn)行了比較；以及

圖9是示出了利用制冷劑410a的7mm管的熱傳遞效果的圖表，其中，將包括第一凹槽的管與圖5中示出的管以及圖6中示出的管進(jìn)行了比較。

貫穿附圖中的若干視圖，相應(yīng)的附圖標(biāo)記指示相應(yīng)的部件。

具體實(shí)施方式

現(xiàn)在將參照附圖對(duì)示例性實(shí)施方式進(jìn)行更全面的描述。

圖1示出了管10，管10包括由脊部13隔開(kāi)的多個(gè)第一凹槽12。管10是大致筒形的并且包括限定外徑od的外表面14以及限定內(nèi)徑id的內(nèi)表面16。管10可以由諸如銅、鋁、不銹鋼或本領(lǐng)域技術(shù)人員已知的任何其他材料之類的材料形成。優(yōu)選地，管10用于在空調(diào)冷凝器、蒸發(fā)器或熱泵中運(yùn)載制冷劑。

管10可以被擠壓成包括第一凹槽12。如示出的，第一凹槽12是有助于使管10的內(nèi)表面面積增大的軸向凹槽12。然而，應(yīng)當(dāng)理解的是，在不背離本公開(kāi)的范圍的情況下，第一凹槽12可以成螺旋形地形成。通過(guò)使管10的內(nèi)表面面積增大，則會(huì)在由管10運(yùn)載的制冷劑與管10之間發(fā)生更大量的熱傳遞。凹槽12的數(shù)目和尺寸可以改變。如圖1中所示，管10包括五十八個(gè)第一凹槽12。然而，在不背離本公開(kāi)的范圍的情況下，管10可以包括更多數(shù)目或更少數(shù)目的第一凹槽12。此外，雖然第一凹槽12被示出為包括被倒圓的底部18，但是應(yīng)當(dāng)理解的是，在不背離本公開(kāi)的范圍的情況下，第一凹槽12可以是方形、橢圓形或v形的。管10的厚度t在約三分之一英寸的范圍內(nèi)。然而，管10根據(jù)需要而可以具有更大或更小的厚度。

為了使管10的熱傳遞能力進(jìn)一步提高，管10可以被進(jìn)一步加工成包括第二凹槽20。如圖2中所示，第二凹槽20非軸向地形成以與第一凹槽12相交。第二凹槽20與第一凹槽12一起使用形成了使由管10運(yùn)載的制冷劑與管10之間的熱傳遞最大化的復(fù)雜的內(nèi)表面16。第二凹槽20可以形成為與第一凹槽12正交，或者第二凹槽20可以成螺旋形地形成為與第一凹槽12相交。第二凹槽20可以沿管10的長(zhǎng)度連續(xù)地形成或不連續(xù)地形成。第二凹槽20可以使位于第一凹槽之間的脊部的材料移位，以在實(shí)際上可以是連續(xù)的或不連續(xù)的第二凹槽的任一側(cè)或兩側(cè)上形成脊部來(lái)阻擋或限制第一凹槽中的流動(dòng)流體。

圖3示出了可用于形成第二凹槽20的成形工具22。成形工具22包括由旋轉(zhuǎn)工具(未示出)驅(qū)動(dòng)的近端部分24，并且成形工具22包括遠(yuǎn)端部分26。成形工具22的遠(yuǎn)端部分26還包括螺紋部28，螺紋部28在成形工具22旋轉(zhuǎn)時(shí)將在管10中形成第二凹槽20。可以根據(jù)需要改變螺紋30之間的螺距或間距s。此外，可以根據(jù)需要調(diào)節(jié)螺紋30的高度h。就這一點(diǎn)而言，螺紋30的高度h可以形成為大于、等于或小于第一凹槽12的深度d，使得第二凹槽20具有與第一凹槽12的深度相比而不同的深度(例如，更大或更小)。使第二凹槽20的深度不同會(huì)影響制冷劑與管10之間的熱交換。如圖7中最佳地所示，當(dāng)?shù)诙疾?0的深度為第一凹槽12的深度的30％時(shí)，熱傳遞增加。圖7還示出了第二凹槽20的深度為第一凹槽12的深度的50％或100％的情況也使制冷劑與管10之間的熱交換增加。

另外，可以根據(jù)需要對(duì)螺紋30相對(duì)于成形工具22的軸線a設(shè)置的角度α進(jìn)行調(diào)整。無(wú)論如何，應(yīng)當(dāng)理解的是，間距s、高度h和角度α中的每一者均可以基于管10的內(nèi)徑id和管10中的制冷劑的期望流量來(lái)選擇和調(diào)整。還應(yīng)當(dāng)理解的是，第二凹槽20也可以通過(guò)下述各種工具來(lái)形成，所述工具可以布置在管中以使第一凹槽變形從而產(chǎn)生第二凹槽20。

現(xiàn)在參照?qǐng)D4，可以觀察到的是，管10可以包括第一凹槽12、第二凹槽20和第三凹槽32。與第二凹槽20類似，第三凹槽32非軸向地形成以與第一凹槽12相交。第三凹槽32也可以與第二凹槽20相交。第三凹槽32與第一凹槽12和第二凹槽20一起使用形成了使由管10運(yùn)載的制冷劑與管10之間的熱傳遞最大化的復(fù)雜的內(nèi)表面16。第三凹槽32可以形成為與第一凹槽12正交，或者第三凹槽32可以成螺旋形地形成為與第一凹槽12相交。此外，第三凹槽32可以通過(guò)與用于形成第二凹槽20的成形工具22類似的成形工具22來(lái)形成，其中，間距s、高度h和角度α不同。第三凹槽32可以具有與第一凹槽12和第二凹槽20完全不同的形狀，或者第三凹槽32可以沿著與第一凹槽12和第二凹槽20完全不同的路徑行進(jìn)，并且第三凹槽32可以連續(xù)地形成或者不連續(xù)地形成。

現(xiàn)在參照?qǐng)D5和圖6，可以觀察到的是，第一凹槽12(其在圖5和圖6中從左向右行進(jìn))會(huì)由于第二凹槽20和/或第三凹槽32的形成而被完全阻塞(圖5)或部分阻塞(圖6)。在這方面，用于形成第二凹槽20和/或第三凹槽32的工具22在第二凹槽20和/或第三凹槽32的形成期間會(huì)使位于第一凹槽12之間的脊部13變形，使得脊部13的部分變形或被迫進(jìn)入到第一凹槽12中。通過(guò)迫使脊部13進(jìn)入到第一凹槽12中，制冷劑與管10之間的熱傳遞由于第一凹槽12中的流動(dòng)的限制而增加，其中，第一凹槽12中的流動(dòng)的限制使管10中的制冷劑的流動(dòng)的紊流增加。當(dāng)?shù)谝话疾?2之間的脊部13變形成完全阻塞或限制第一凹槽12中的流動(dòng)時(shí)，熱傳遞效果最為顯著。然而，應(yīng)當(dāng)理解的是，第一凹槽12被變形部分部分地阻塞也實(shí)現(xiàn)了管10與制冷劑之間的熱傳遞的增加(圖9)。

與僅包括軸向凹槽的管10相比，第二凹槽20和/或第三凹槽32的使用有助于將管10的熱傳遞性能提高多達(dá)30％(圖8)。在這方面，在僅包括軸向凹槽的常規(guī)管中，制冷劑流往往沉積到軸向凹槽中并沿著軸向凹槽行進(jìn)，這在管內(nèi)形成了阻止以及/或者限制制冷劑與管之間的熱傳遞的制冷劑邊界層。第二凹槽20和/或第三凹槽32的使用擾亂了制冷劑穿過(guò)第一凹槽12的流動(dòng)，從而防止制冷劑邊界層的形成。在這方面，制冷劑的流動(dòng)由于第一凹槽12與第二凹槽20和/或第三凹槽32中的每一者的相交而被擾亂，這使得制冷劑流動(dòng)從第一凹槽20中斷并且還在制冷劑流中產(chǎn)生使熱傳遞增加的紊流。

為了形成管10，一定長(zhǎng)度(例如，500英尺)的管被擠壓成包括第一凹槽12。選擇期望長(zhǎng)度的管10，并且從一定長(zhǎng)度的管切割出期望的長(zhǎng)度。然后進(jìn)行二次處理以形成第二凹槽20和/或第三凹槽32。具體地，選擇下述成形工具22，該成形工具22的螺紋30具有期望的間距s、高度h和角度α。成形工具22插入管10中并旋轉(zhuǎn)以形成第二凹槽20和/或第三凹槽32。可以通過(guò)進(jìn)行多個(gè)成形工具22的單次操作或多個(gè)成形工具22的多次操作來(lái)形成第二凹槽20和/或第三凹槽32。因此，應(yīng)當(dāng)理解的是，管10還可以包括任意數(shù)目的凹槽(未示出)等。

在至少形成第二凹槽20之后，管10隨后可以彎折成期望的構(gòu)型(例如，發(fā)夾狀構(gòu)型)。替代性地，管10可以在形成第二凹槽20和/或第三凹槽32之前彎折成期望的構(gòu)型。另外，應(yīng)當(dāng)理解的是，二次處理可以在從一定長(zhǎng)度的管切割出管10之前或之后進(jìn)行，并且還可以在向管10施加在管10的膨脹期間使用的潤(rùn)滑劑之前或之后進(jìn)行。

替代性地，第二凹槽20可以在將管10切割至最終長(zhǎng)度之前以連續(xù)的方式(例如，延伸)形成。成形工具可以設(shè)計(jì)成使得該工具在連續(xù)處理中自轉(zhuǎn)，從而使該處理簡(jiǎn)化。該連續(xù)處理可以結(jié)合其他現(xiàn)有工藝比如擠壓或切割來(lái)進(jìn)行，或者該連續(xù)處理可以作為單獨(dú)的圈到圈的操作來(lái)進(jìn)行。

出于說(shuō)明和描述的目的，已經(jīng)提供了對(duì)實(shí)施方式的以上描述。以上描述并不意在窮舉或限定本公開(kāi)。特定實(shí)施方式的各個(gè)元件或特征通常并不限于該特定實(shí)施方式，而是即使并未具體示出或描述，所述各個(gè)元件或特征仍能夠在適用的情況下進(jìn)行互換并且能夠用于選定的實(shí)施方式。特定實(shí)施方式的各個(gè)元件或特征也可以以許多方式改變。這種改變不應(yīng)當(dāng)被視為背離本公開(kāi)，并且所有這種修改意在被包括在本公開(kāi)的范圍內(nèi)。