專利名稱：帶翅片的管及其制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及帶翅片的管及制造帶翅片的管的方法，帶翅片的管已廣泛用在汽車或結(jié)構(gòu)部件上以冷卻潤滑油、已用在冰箱/冷凍機(jī)上以保持食物的新鮮，或用在化工廠的反應(yīng)柱中。
至今帶翅片的管已廣泛用于汽車或結(jié)構(gòu)部件以冷卻潤滑油， 已廣泛用在冰箱/冷凍機(jī)上以保持食物的新鮮，或用在化工廠的反應(yīng)柱上。通常使用滾壓法使成螺旋的翅片整體成形在金屬管的外周面上?；蛘呃美@卷裝置將翅片直接繞在金屬管上，然后將金屬管浸在釬焊浴中，由此將翅片焊接在金屬管上?；蛘邔⒙菪蔚某崞B續(xù)地釬焊或熔焊在金屬管的外周面上，形成帶翅片的管。
當(dāng)加的流體流過金屬管時，熱量從加熱的流體傳輸?shù)浇饘俟苌?。因此帶翅片的管可以有效地使熱量從金屬管耗散到外部，防止熱量聚集在金屬管中?br> 然而制造這種帶翅片的管需要大量時間。而且，熱量不能從加熱的流體中以足夠高的速度傳輸?shù)浇饘俟苌?。因此在這些方面需待改進(jìn)。
本發(fā)明的目的是克服上述問題，提供強(qiáng)度高的帶翅片的管和制造帶翅片管的方法，這種方法減少了制造這種帶翅片管所需要的時間。
在進(jìn)行深入研究之后，本發(fā)明人通過下面將詳細(xì)說明的簡單方法達(dá)到了此目的。
按照本發(fā)明的一個方面，帶翅片的管包括金屬管和繞在金屬管上的金屬條。在金屬管的外表面上形成螺旋槽以固定金屬條的內(nèi)邊緣。
在金屬管的內(nèi)表面上相應(yīng)于螺旋槽的位置最好形成螺旋形凸出部。金屬條最好具有波紋形的內(nèi)邊緣，該波紋的寬度大體等于螺紋槽的寬度。
按照本發(fā)明，至少金屬條的縱向端部被固定在金屬管上。通過塑性形變而形成螺旋槽。
螺旋槽具有凹凸不平的底部。
按照本發(fā)明的另一個方面，制造翅片管的方法包括以下步驟在金屬管的外表面上形成螺旋槽；然后將金屬條繞在金屬上，使金屬條的內(nèi)邊緣嵌入到螺旋槽中。
最好在金屬管的外表面上形成螺旋槽的同時，在金屬管的內(nèi)表面上形成螺旋凸出部。最好在金屬條的內(nèi)邊緣或整個金屬條上形成波紋形。該波紋的寬度基本上等于螺紋槽的寬度。波紋形的金屬條嵌入螺旋槽中。
按照本發(fā)明，至少金屬條的縱向端部可以固定在金屬管上。在對應(yīng)金屬管外表面上形成螺旋槽的位置在金屬管的內(nèi)表面上形成螺旋突出部?；蛘咴诮饘俟苻D(zhuǎn)動時使金屬條嵌入到螺旋槽中。另外，在金屬管的外表面上形成螺旋槽時，使螺旋槽具有凹凸不平的底部。
按照本發(fā)明的優(yōu)選實施例，制造翅片管的方法包括以下步驟將金屬條以螺旋狀方式繞在金屬管上，使得金屬條的側(cè)面與金屬管的內(nèi)表面形成直角；使金屬條的內(nèi)邊緣緊靠金屬管的外表面；然后，對著金屬管的中心軸線徑向向金屬條的外邊緣施加壓力，由此在金屬管外表面和內(nèi)表面上分別形成螺旋槽和相應(yīng)的螺旋凸出部，在此同時使金屬條的內(nèi)邊緣嵌入螺旋槽中。
金屬條最好在金屬管轉(zhuǎn)動期間對金屬管的外表面施加壓力，從而在金屬管的壁上產(chǎn)生塑性形變，形成螺旋槽。與此同時，在將金屬條繞在金屬管上時，金屬條便嵌入螺旋槽中。
至少金屬條的縱向端部在金屬條繞在金屬管上之后可以固定在金屬管上。
按照本發(fā)明，螺旋槽被成形在金屬管的外表面上。當(dāng)使金屬條繞在金屬管上時便使金屬條的內(nèi)邊緣嵌入螺旋槽中。金屬條的縱向端部最好用釬焊·溶焊、壓接或其它方法固定在金屬管上?；蛘呤菇饘贄l的內(nèi)邊緣釬焊或熔焊在螺旋槽中，形成帶翅片的管。在金屬管的內(nèi)表面上形成螺旋凸出部。采用這種配置便可在流過金屬管的流體中產(chǎn)生渦流。這種渦流增加了熱量從流體傳輸?shù)浇饘俟艿乃俣?。這樣，該帶翅片的管可以更有效地耗散熱量。
當(dāng)在金屬管的外表面上從螺旋形繞金屬條時，對金屬條的外邊緣徑向施加壓力，即在金屬管轉(zhuǎn)動期間對著金屬管的外表面施加壓力，如果需要，可以沿相反于在金屬管上繞金屬條的方向的方向?qū)饘贄l施加拉力。這樣便通過塑性形變而在金屬管的壁上形成螺旋槽。最好在繞金屬條時便使金屬條嵌入螺旋槽中。
按照這種方式，本發(fā)明使翅片管的制造時間比利用先有技術(shù)的制造時間縮短很多。


圖1(a)和1(b)分別是本發(fā)明一個實施例的翅片管的側(cè)面圖和前視圖；圖2是圖1所示翅片管的側(cè)視截面圖；圖3(a)和3(b)是側(cè)面和前視圖，示出如何制造翅片管；圖4是沿螺旋槽延伸的另一種形式的金屬條的部分截面圖；圖5(a)是按本發(fā)明另一實施例制造的翅片管一部分的側(cè)面圖，圖5(b)是沿圖5(a)的V-V線截取的截面圖；圖6(a)～6(c)是沿圖5(b)的A-A線、B-B線和C-C線截取的放大截面圖，分別示出制造步驟的順序；圖7(a)是按照本發(fā)明另一個實施例制造的翅片管一部分的截面透視圖，其中金屬條的一個邊緣是波紋形的，圖7(b)是按照本發(fā)明又一個實施例制造的翅片管一部分的截面透視圖，其中金屬帶的兩個邊緣是波紋形的；圖8是透視圖，示出金屬條的一個端部與另一個金屬條的一側(cè)疊合的方式，該疊合的部分被截開，形成許多向外彎的舌部；圖9是透視圖，示出金屬條的一個端部被彎到平行于金屬管子軸線，然后將一個金屬卡子套在金屬管上夾住金屬條，并使金屬條的彎曲端部點焊在金屬卡子上。
參照圖1～圖9，標(biāo)號1表示用鐵、不銹鋼、銅、黃銅、鋁或其它金屬作的金屬管。2表示在金屬管1外表面上形成的螺旋槽。3表示用與金屬管1相同的材料作的金屬條，該金屬嵌入螺旋槽2中。4表示金屬條3的內(nèi)邊緣。5(a)、5(b)表示金屬條3的相對端部。6表示在金屬管1內(nèi)表面上形成的螺旋形凸出部。
為制造帶翅片的管，如圖3所示，在使金屬管1轉(zhuǎn)動的同時使金屬條3繞在金屬管1并嵌入螺旋槽2中。最好在金屬管1的內(nèi)表面上形成螺旋形凸出部?；蛘呷鐖D5和6所示，在使金屬管1轉(zhuǎn)動的同時使用至少兩個加壓滾輪7(在圖5中示出兩個加壓滾輪7和一個導(dǎo)向滾輪7′，但在圖6中均省去所有這些滾輪)沿徑向(沿α示出的方向)對金屬條3的外邊緣施加強(qiáng)壓力，施壓方向?qū)χ饘俟艿闹行妮S線。如果需要，可以在金屬管1轉(zhuǎn)動時沿切向方向(沿β示出的方向)強(qiáng)力牽引金屬條3，牽引方向與金屬條3纏繞的方向相反。這樣便使得金屬管1的壁經(jīng)受塑性形變。在發(fā)生塑性形變時，在金屬管1的外表面上形成螺旋槽2，與此同時，在對應(yīng)于螺旋槽2的位置，在金屬管1的內(nèi)表面上形成螺旋形凸出部6。金屬條3緊緊地嵌入在螺旋槽2中。
因為金屬條3的內(nèi)邊緣4緊緊地嵌入在螺旋槽2中，所以金屬條3不會相對于金屬管1位移。但是，為了更牢固地固定金屬條3，可以將金屬條3的相對端部5(a)、5(b)釬焊或熔焊在金屬管1上?；蛘呷鐖D所示，可以將金屬條3的端部5(a)、5(b)疊合在相鄰金屬條的一個側(cè)面上。然后將疊合部分8在例如8a處切開形成許多舌部8b。使舌部8b從其遠(yuǎn)端交替地向外彎曲。雖然圖中未示出，但疊合部分8可以用點焊熔焊在一起。如圖9所示，金屬條3的端部5a、5b可以被彎曲，形成彎曲部分5c。彎曲部分5c平行于金屬管1的軸線延伸。將金屬卡子9套在金屬管1上，使其將彎曲部分5c夾在中間。然后將金屬卡子9在例如9b處點焊在彎曲部分5c上。另外，使金屬卡子9在例如9a處壓接在金屬管子1。金屬條3的內(nèi)邊緣4如果需要可以沿整個螺旋槽2的長度釬焊或熔焊在金屬管1上。
螺旋槽2的底部最好沿軸向形成脊?fàn)罨虬櫦y狀，從而防止金屬條3位移，如圖4所示。如圖7(a)所示，當(dāng)螺旋式繞金屬條3時，其外邊緣作成平的，而其內(nèi)邊緣被作成波紋形。另外，在金屬條的整個寬度(在繞上金屬條時為高度方向)上被作成波紋形，如圖7b所示。此時，使波紋的寬度基本上等于螺紋槽2的寬度，從而可以保證金屬條嵌入到螺旋槽2。這種配置有利地增大了傳熱面積，從而可以更有效地消散熱量。
應(yīng)注意到，在金屬條3壓靠在金屬管1上之前，便使傳動裝置部分地或整個地沿其寬度壓在金屬條3上，如果需要按前述方法用力牽引金屬條，從而形成螺旋槽2，并在形成螺旋槽2的同時使金屬條3嵌入螺旋槽2。即，受到傳動裝置施壓的部分金屬條3經(jīng)受塑性形變，并因為纏繞金屬條時產(chǎn)生的拉伸率差別而形成波紋形。
例1金屬管1為鋼管，外直徑為12.7mm，厚度1.0mm，長度4m。在金屬管1的外表面上形成螺旋槽2。螺旋槽2的螺距為4mm，深度為0.3mm，寬度為0.55mm。金屬條3為鋼條，厚度0.5mm，寬度6mm。在轉(zhuǎn)動金屬管1的同時將金屬條3繞在金屬管1上，使其內(nèi)邊緣4嵌入到螺旋槽2中。金屬條3的縱向端部5a和5b當(dāng)其嵌入金屬管1的螺旋槽2中時，使其熔焊在相鄰金屬條3的側(cè)面上，從而形成帶翅片的管。由此制造的翅片管強(qiáng)度高，散熱效果令人滿意。
例2金屬管1為鋼管，外直徑6.4mm，厚度0.5mm，長度6m。采用滾輪或其它裝置來形成金屬管1外表面上的螺旋槽2。螺旋槽的螺距為3mm，深度0.5mm，寬度0.55mm。與此同時，在金屬管1的內(nèi)表面上通過塑性形變形成對應(yīng)的螺旋形凸出部6。該凸出部的高度0.5mm。金屬條3是鋼條，厚度為0.5mm，寬度7mm。將金屬條3繞在金屬管1上，使得它的內(nèi)邊緣4嵌入到螺旋槽2中。金屬條3的縱向端部5a，5b按圖8所示的方法固定在金屬管1上，由此形成帶翅片的管。其它的制造步驟與例1的步驟相同。這種方法減少了制造翅片管所要求的時間。散熱效果也令人滿意。
例3如圖4所示，在金屬管1外表面上形成的螺旋槽2具有許多軸向脊部。每個脊部的頂端和底部之間的高度差為0.1mm。金屬條3繞在金屬管1上，使其內(nèi)邊緣嵌入螺旋槽2中。使繞在金屬管上的金屬條3的縱向端部5a、5b按圖9所示方式固定在金屬管1上。其它的制造步驟與例1的步驟相同。由此法制出的帶翅片的管強(qiáng)度高，散熱效果令人滿意。
例4
金屬管1用STKM11A材料制作，外直徑15mm，厚度0.9mm。金屬條3用SPHC材料制作，寬度9mm，厚度0.9mm。金屬條3與金屬管1的外表面成直角，而金屬管1轉(zhuǎn)動。金屬條3繞在金屬管1的外表面上，螺距4.0mm。此時，使用兩個滾輪沿徑向?qū)χ饘俟?對金屬條3的外邊緣8施加高壓，而在同時，使金屬條3的內(nèi)邊緣4與金屬管1的外表面緊緊接觸，如圖5所示。這樣便使金屬管1的壁產(chǎn)生塑性形變，由此在金屬管1的外表面和內(nèi)表面上分別形成螺旋槽2和螺旋形的突出部6。使金屬條3的內(nèi)邊緣4在形成螺旋槽2和凸出部6的同時嵌入到螺旋槽2中。隨后，將金屬條3的縱向端部5a、5b熔焊在金屬管1上，形成帶翅片的管。本方法顯著減少了制造帶翅片管所需的時間，而且散熱效果也令人滿意。
例5金屬管1用SUS304L材料制作，外直徑27.0mm，厚度0.7mm，長度3m。金屬條3用SUS304材料制作，厚度1.0mm，寬度10mm。金屬條3繞在金屬管1上，螺距6.0mm，在繞之前便沿寬度方向使傳動裝置壓靠在十分之八的金屬條3上。如在圖4中那樣，應(yīng)用兩個滾輪7沿徑向(箭頭α的方向)對金屬條施加壓力，使其緊壓金屬管1，同時沿切線方向(箭頭β的方向)牽引金屬3，牽引方向與為使金屬條3繞在金屬管上而使管子轉(zhuǎn)動的方向相反。這種過程使金屬管1的壁發(fā)生塑性形變，從而在金屬管1的外表面和內(nèi)表面上分別形成螺旋槽2和螺旋凸出部6。與此同時，使金屬條3的內(nèi)邊緣4嵌入螺旋槽2，而且受傳動裝置壓靠的金屬條的內(nèi)邊緣由于拉伸率的差別而形成波紋，如圖7a所示。波的寬度基本上等于螺旋槽2的寬度。隨后，至少暫時使金屬條3的縱向端部5a和5b熔接在金屬管1上，最后使金屬條3的內(nèi)邊緣用Ni釬焊整個地焊接在金屬管1上，由此形成帶翅片的管。這種方法減少了制造帶翅片的管所需的時間，可以防止金屬條相對于金屬管位移。而且散熱效果也是滿意的。
因此，按照如上所述的本發(fā)明，螺旋槽形成在金屬管的外表面上。金屬條嵌入該螺旋槽中，使得金屬管與金屬條結(jié)合成一體。這種配置使得螺旋金屬條的螺距是固定的。另外，在金屬管的內(nèi)表面上形成螺旋凸出部。當(dāng)流體流過金屬管時，該凸出部使流體旋轉(zhuǎn)。結(jié)果形成渦流，減少了金屬管內(nèi)表面上的邊界層厚度，由此改進(jìn)了散熱效應(yīng)。
最好至少將金屬帶的縱向端部固定在金屬管上。這種方法使得制造帶翅片管的時間顯著地短于先有方法所用的時間。另外，這種帶翅片的管具有較高強(qiáng)度，散熱效果令人滿意。
權(quán)利要求
1.一種帶翅片的管，包括金屬管和繞在金屬管上的金屬條，上述金屬管的外表面上具有螺旋槽，上述金屬條的內(nèi)邊緣嵌入上述螺旋槽中。
2.如權(quán)利要求1所述的翅片管，其特征在于，上述金屬管的內(nèi)表面上在對應(yīng)于上述螺旋槽的位置具有螺旋形凸出部。
3.如權(quán)利要求1或2所述的帶翅片的管，其特征在于，至少上述金屬條的內(nèi)邊緣是波紋形的，上述波紋的寬度基本上等于上述螺旋槽的寬度。
4.如權(quán)利要求1所述的帶翅片的管，其特征在于，上述金屬條具有縱向端部，至少上述金屬條的上述縱向端部被固定在上述金屬管上。
5.如權(quán)利要求1或2所述的帶翅片的管，其特征在于，上述螺旋槽通過塑性形變而形成。
6.如權(quán)利要求1～3中任一項所述的帶翅片的管，其特征在于，上述螺旋槽具有凹凸不平的底部。
7.一種制造帶翅片的管的方法，上述帶翅片的管包括金屬管和繞在金屬管上的金屬條，上述方法包括下列步驟在上述金屬管的外表面上形成螺旋槽；將上述金屬條繞在金屬管上，使其內(nèi)邊緣嵌入上述螺旋槽中。
8.如權(quán)利要求7所述的方法，其特征在于，在上述金屬管的外表面上形成上述螺旋槽的同時在上述金屬管的內(nèi)表面上形成螺旋形凸出部。
9.如權(quán)利要求7或8所述的方法，其特征在于，至少上述金屬條的內(nèi)邊緣表面是波紋形的，上述螺旋槽的寬度基本上等于波紋的寬度，上述金屬條的上述波紋形內(nèi)邊緣嵌入到上述螺旋槽中。
10.如權(quán)利要求7所述的方法，其特征在于，在將上述金屬條繞在上述金屬管上的同時使金屬條嵌入到上述螺旋槽中，至少上述金屬條的縱向端部被固定在上述金屬管上。
11.如權(quán)利要求7或8所述的方法，其特征在于，在轉(zhuǎn)動上述金屬管的同時將上述金屬條嵌入上述螺旋槽。
12.如權(quán)利要求7至11中任一項所述的方法，其特征在于，還包括下列步驟在上述金屬管的內(nèi)表面上形成螺旋形凸出部，凸出部的位置對應(yīng)于在上述金屬管的外表面上形成的螺旋槽的位置。
13.如權(quán)利要求7或8所述的方法，其特征在于，還包括下列步驟使上述螺旋槽的底部作成凹凸不平的形狀。
14.一種制造帶翅片的管的方法，包括下列步驟將金屬條以螺旋方式繞在金屬管上，使金屬條的側(cè)面垂直于上述金屬管的外表面；使上述金屬條的內(nèi)邊緣與上述金屬管的外表面緊緊接觸；沿徑向?qū)χ鲜鼋饘俟艿闹行妮S線對上述金屬條的外邊緣施加壓力，由此在上述金屬管的外表面和內(nèi)表面上分別形成螺旋槽和相應(yīng)的螺旋凸出部，在此同時，使上述金屬條的內(nèi)邊緣嵌入上述螺旋槽中。
15.如權(quán)利要求14所述的方法，其特征在于，在將金屬條繞在上述金屬管的外表面上時，在上述金屬管轉(zhuǎn)動期間使上述金屬條對上述金屬管的外表面施加壓力，使得在上述金屬管的壁上由于發(fā)生塑性形變而形成螺旋槽，并在形成槽的同時使金屬條嵌入上述螺旋槽。
16.如權(quán)利要求14所述的方法，其特征在于，當(dāng)上述金屬條螺旋式繞在上述金屬管上時，至少將其縱向端部固定在上述金屬管上。
全文摘要
帶翅片的管包括金屬管和繞在金屬管上的金屬條。在金屬管的外表面上形成螺旋槽。金屬條的內(nèi)邊緣嵌入到該螺旋槽中。在金屬管的內(nèi)表面上在對應(yīng)于上述螺旋槽的位置形成螺旋形突出部。金屬條的縱向端部被固定在金屬管上，通過塑性形變而形成螺旋槽，該槽具有凹凸不平的底部。
文檔編號F16L9/16GK1147612SQ96110699
公開日1997年4月16日 申請日期1996年7月24日 優(yōu)先權(quán)日1995年7月24日
發(fā)明者杉山剛士, 荻島明, 原正純 申請人:臼井國際產(chǎn)業(yè)株式會社