專利名稱：旋弧形換熱管及其加工工藝的制作方法
技術領域：
本發明涉及金屬管加工技術領域，尤其涉及一種用于換熱器等換熱設備的旋弧形換熱管。本發明還涉及前述旋弧形換熱管的加工工藝。
背景技術：
換熱管是換熱設備的關鍵部件，換熱管的換熱效率直接影響到換熱設備的工作效率。因此，本領域的技術人員一直致力于采用多種多樣的方式，提高換熱管的換熱效率。如圖1所示，CN201780028U公開了一種“螺旋式換熱管”，所述的換熱管1為采用銅管彎曲成型制成的螺旋式換熱管，該換熱管1兩個連接頭2的方向與換熱管1彎曲繞制的軸線方向一致。該技術方案結構簡單、體積小、換熱性能比高，安裝方便，省時省力。但這種彎曲結構只是在有限的空間里增加了換熱管的長度，并未提高換熱管單位長度上的換熱效率，比較適用于無縫的直光管(例如無縫不銹鋼管等)。對焊管而言，這種彎曲極易破壞其焊縫處的牢固程度。如圖2所示，CN201867111U公開了一種“內置強化擾流片式換熱管”，它具有管體 1，管體1內中心處沿軸線全長布置有擾流片，所述擾流片具有長條平板基片2，基片上沖制有多個上、下交錯翻折的擾流花瓣4，擾流花瓣4的外端呈圓弧面或圓弧倒角面，其圓弧段面與管體1緊密貼合，且在擾流花瓣4上開有液流孔3。該技術方案具有強化管內換熱面積和對流體擾流、防止擾流片振動的作用；可提高換熱管的換熱系數，主要應用于石油化工、 船舶、冶金、艦艇、電力等行業高性能要求的液體換熱器、氣體換熱器。但同樣地，這種換熱管加工工藝復雜，并且容易結污難以清除。尤其是，不適用于管直較小的換熱管。如圖3所示，CN201811631U公開了一種“外齒內螺旋換熱管”，包括管體1，管體1 外壁周面上軋制齒牙2，所述管體1內壁軋制螺旋翅片4 ；所述齒牙2呈長條形，其方向與管體1軸線平行，所述齒牙2截面呈梯形，相鄰齒牙2之間形成“V”字形溝槽3。該技術方案一定程度上改善了管的傳熱性能，管體外壁長條形齒牙的設置，具有疏導作用，管體內壁螺旋翅片的設置，增大換熱面積，強化換熱效果。但這種換熱管加工工藝復雜，對原材料損耗較大。現有技術中的上述各種換熱管在做熱交換時，水、油、氣等換熱介質在換熱管內流通，借助于換熱管壁實現與換熱管外的其他介質之間交換熱量的技術目的。在熱交換過程中，靠近換熱管管壁區域的換熱介質所進行的熱交換比較充分，換熱效率較高；而遠離換熱管管壁、位于換熱管中心區域的換熱介質的熱交換并不充分，因此現有技術中的上述換熱管雖經過一定改進，但各有缺點。因此，本領域的技術人員致力于開發一種結構簡單、加工方便、換熱效率高的換熱管。
發明內容
有鑒于現有技術的上述缺陷，本發明所要解決的技術問題是提供一種換熱效率高的旋弧形換熱管。為實現上述目的，本發明提供了一種旋弧形換熱管，至少包括管體，所述管體合圍形成一介質通道；所述管體為一異形管段；所述異形管段的管壁上形成有弧形延伸的凹槽，所述凹槽與所述管體的軸線形成一旋轉夾角；所述凹槽在所述管體的內壁相應地形成有凸起的弧形紋路。較佳地，所述凹槽為一條或多條。較佳地，所述凹槽的橫截面為弧形或三角形或等腰梯形。較佳地，所述旋轉夾角為1°至75°。較佳地，所述凹槽相對所述管體為順時針方向或逆時針方向延伸。較佳地，所述管體還包括分別位于所述異形管段兩端的第一直管段、第二直管段， 兩者與所述異形管段為一體構成。較佳地，所述第一直管段與所述第二直管段為不等長。較佳地，所述第一直管段與所述第二直管段為等長。較佳地，所述管體為U型或S型。較佳地，所述管體為圓形或橢圓形或不規則扁圓形。較佳地，所述管體為焊管或無縫鋼管。本發明的旋弧形換熱管由于采用了上述結構設計的異形管段，換熱介質通道的內壁具有弧形波紋，換熱介質在介質通道內流動時，在轉動的同時，還受到弧形波紋的擾流影響，擾流效果明顯，因而換熱介質在管內與管外的熱交換效果充分，提高了管體的熱交換效率。 并且，上述結構的管體具有結污少、清洗容易的有益效果。由于在異形管段的兩端增設了一體結構的不等長的第一直管段、第二直管段，在制作換熱設備時，便于借位安裝，改善了換熱設備的組裝條件。與現有技術中的直光管相比，直光管內的介質通道，在靠近管壁的部分流速慢，靠近中心的部分流速快，因此，管內介質通道不同部分的溫差大，在管內壁上容易形成污垢。 而本發明的換熱管，由于管內形成有渦流，因此管內介質通道不同部分的溫差小，結垢相對就少。與現有技術中的星形換熱管相比，雖然星形換熱管縮短了介質通道的中心部分與管壁之間的距離，改善了中心部分的熱交換效率，但星形換熱管內各部分相互之間并不形成渦流。而本發明在介質通道內的各部分之間形成渦流，提高了管體的換熱效率。與現有技術中的螺旋橢圓形換熱管相比，雖然螺旋橢圓形換熱管在內壁同樣具有弧形波紋，形成了擾流，提高了換熱效率。但現有的螺旋橢圓形換熱管是通過對直的管體扭轉加工實現的，在扭轉中管體的焊縫受到較大的外力作用。雖然這種外力在強度上未超過管體的承受范圍，但還是會在一定程度上對管體尤其是焊縫部件的強度造成破壞。而本發明的旋弧形換熱管在加工工程中，未對管體做扭轉，因此，焊縫部分未受任何外力作用，極大地穩固了其強度。因此，與現有技術中的各種換熱管相比，本發明的旋弧形換熱管都具有顯著的有益效果，可廣泛應用于各種工業、家電、汽車等行業的換熱設備。本發明還提供了上述任一旋弧形換熱管的加工工藝，包括以下步驟步驟一，獲得一金屬圓管；步驟二，將所述金屬圓管放置入輥機，保持所述金屬圓管不動，通過在移動模具的同時轉動模具，在所述金屬圓管的管壁上加工形成弧形延伸的凹槽。本發明還提供了又一種上述任一旋弧形換熱管的加工工藝，包括以下步驟步驟一，獲得一金屬圓管；步驟二，將所述金屬圓管放置入輥機，保持模具不動，通過在移動所述金屬圓管的同時轉動所述金屬圓管，在所述金屬圓管的管壁上加工形成弧形延伸的凹槽。本發明還提供了再一種上述任一旋弧形換熱管的加工工藝，包括以下步驟步驟一，獲得一金屬圓管；步驟二，將所述金屬圓管放置入輥機，在直線移動所述金屬圓管的同時，轉動模具，在所述金屬圓管的管壁上加工形成弧形延伸的凹槽。作為對上述各加工工藝的改進或優化較佳地，將步驟二獲得的所述金屬圓管的中間段壓扁，使旋弧形換熱管的中間部分為橢圓形或不規則扁圓形。較佳地，將所述金屬圓管彎曲成U型或S型。較佳地，所述金屬圓管為焊管或無縫鋼管。較佳地，對獲得的所述旋弧形換熱管做進一步熱處理。本發明的旋弧形換熱管的加工工藝，其主要改進之處在于，沒有對金屬圓管做扭轉操作就在管體上形成了弧形紋路。因此，尤其適用于以金屬焊管作為原材料的換熱管。上述加工工藝，焊管的焊縫處不會受力，因此不會破壞焊管的焊縫處。顯然，本發明的上述加工工藝，也同樣適用于各種不銹鋼管、銅管、鋁管等原材料。
圖1是現有技術中一種換熱管的結構示意圖。圖2是現有技術中又一種換熱管的結構示意圖。圖3是現有技術中再一種換熱管的結構示意圖。圖4是本發明一具體實施例的整體結構示意圖。圖5是圖4中A部局部放大結構示意圖。圖6是本發明又一具體實施例的整體結構示意圖。
具體實施例方式以下將結合附圖對本發明的構思、具體結構及產生的技術效果作進一步說明，以充分地了解本發明的目的、特征和效果。實施例1 如圖4、圖5所示，本發明的一種旋弧形換熱管，其主體是一金屬的管體1，尤其是， 本實施例中為金屬焊管。管體1合圍形成一供換熱介質在其中流通的介質通道2，以實現管體1內外介質的換熱。本實施例中，管體1整體為一異形管段。該異形管段的管壁上形成有弧形延伸的三條凹槽31，三條凹槽31相互平行并與管體1的軸線形成一旋轉夾角。三條凹槽31在管體1的內壁上相應地形成有三條凸起的弧形紋路32。本實施例中，凹槽31為并排的三條。在其他不同實施例中，凹槽可以有一條、兩條或多條。
本實施例中，凹槽31的橫截面為弧形。由于在弧形加工形成時，模具對管體1的施力比較均勻，對管體1的破壞最小，也最容易在管體1的內壁形成相對應的凸起紋路32， 因此，凹槽31的橫截面以弧形為最佳。但在其他不同實施例中，凹槽的橫截面還可以為三角形或等腰梯形等。具體地，在不同實施例中，凹槽31相對管體1可以為順時針方向延伸，或逆時針方向延伸。旋轉夾角可以在1°至75°中根據實際情況選取。一般而言，旋轉夾角的大小與管體的長度相關，管體的長度越長，可以采取的旋轉夾角也就越大。上述各種旋轉夾角的選用，還與換熱介質的流體力學屬性有關，并不是對本發明的限制。另外，本發明的旋弧形換熱管也可以根據具體應用需要，做成U型或S型。實施例2 如圖6所示，本發明的又一種旋弧形換熱管，與實施例1的結構基本相同，所不同之處在于，旋弧形換熱管的管體1還包括位于兩端的第一直管段11和第二直管段12。本實施例中，第一直管段11與第二直管段12為不等長。其有益效果在于，本發明的旋弧形換熱管在用于裝配換熱設備時，由于管板的間距空間有限，采用兩端不等長的直管段，在裝配時就可以往一端借尺寸，以充分利用管板之間的空間，提高了換熱設備安裝的便利性。當然，在一般情況下，也可以采用第一直管段11與第二直管段12為等長。根據不同的應用需要，管體1的橫截面整體形狀，可以為圓形或橢圓形，或不規則的扁圓形，均可。本發明的上述技術方案，可適用于不銹鋼直光管(無縫鋼管)，尤其適用于金屬焊管。實施例3 本發明還提供了一種上述旋弧形換熱管的加工工藝，包括以下步驟步驟一，獲得一金屬圓管，具體地，本實施例中為金屬焊管。步驟二，將金屬圓管放置入輥機，保持金屬圓管不動，通過在移動模具的同時轉動模具，在金屬圓管的管壁上加工形成一條或多條弧形延伸的凹槽，以在管體內壁相應地形成弧形紋路。作為對上述加工工藝的改進或優化，還可以增加以下加工步驟將步驟二獲得的金屬圓管的中間段壓扁，使旋弧形換熱管的中間部分為橢圓形， 再將橢圓形的金屬圓管彎曲成U型或S型。金屬圓管的兩端預留不等長的第一直管段和第二直管段。上述各種加工工藝中，進一步地，對獲得的旋弧形換熱管做進一步熱處理，以改善其力學性能。實施例4 本發明還提供了又一種上述任一旋弧形換熱管的加工工藝，包括以下步驟步驟， 獲得一金屬圓管；步驟二，將所述金屬圓管放置入輥機，保持模具不動，通過在移動所述金屬圓管的同時轉動所述金屬圓管，在所述金屬圓管的管壁上加工形成弧形延伸的凹槽。作為改進，還可以增加以下加工步驟將具有弧形紋路的金屬圓管彎曲成U型或S型。
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實施例5 本發明還提供了再一種上述任一旋弧形換熱管的加工工藝，包括以下步驟步驟一，獲得一金屬圓管；步驟二，將所述金屬圓管放置入輥機，在直線移動所述金屬圓管的同時，轉動模具，在所述金屬圓管的管壁上加工形成弧形延伸的凹槽。本發明的旋弧形換熱管的加工工藝，其主要改進之處在于，沒有對金屬圓管做扭轉操作就在管體上形成了弧形紋路。因此，尤其適用于以金屬焊管作為原材料的換熱管。上述加工工藝，焊管的焊縫處不會受力，因此不會破壞焊管的焊縫處。綜上所述，本說明書中所述的只是本發明的幾種較佳具體實施例，以上實施例僅用以說明本發明的技術方案而非限制。凡本技術領域中技術人員依本發明的構思在現有技術的基礎上通過邏輯分析、推理或者有限的實驗可以得到的技術方案，皆應在本發明的權利要求保護范圍之內。
權利要求
1.一種旋弧形換熱管，至少包括管體，所述管體合圍形成一介質通道；其特征在于所述管體為一異形管段；所述異形管段的管壁上形成有弧形延伸的凹槽，所述凹槽與所述管體的軸線形成一旋轉夾角；所述凹槽在所述管體的內壁相應地形成有凸起的弧形紋路。
2.如權利要求1所述的旋弧形換熱管，其特征在于所述凹槽為一條或多條。
3.如權利要求1所述的旋弧形換熱管，其特征在于所述凹槽的橫截面為弧形或三角形或等腰梯形。
4.如權利要求1所述的旋弧形換熱管，其特征在于所述旋轉夾角為1°至75°。
5.如權利要求1所述的旋弧形換熱管，其特征在于所述凹槽相對所述管體為順時針方向或逆時針方向延伸。
6.如權利要求1所述的旋弧形換熱管，其特征在于所述管體還包括分別位于所述異形管段兩端的第一直管段、第二直管段，兩者與所述異形管段為一體構成。
7.如權利要求6所述的旋弧形換熱管，其特征在于所述第一直管段與所述第二直管段為不等長。
8.如權利要求6所述的旋弧形換熱管，其特征在于所述第一直管段與所述第二直管段為等長。
9.如權利要求1所述的旋弧形換熱管，其特征在于所述管體為U型或S型。
10.如權利要求1所述的旋弧形換熱管，其特征在于所述管體為圓形或橢圓形或不規則扁圓形。
11.如權利要求1所述的旋弧形換熱管，其特征在于所述管體為焊管或無縫鋼管。
12.—種權利要求1至11任一所述旋弧形換熱管的加工工藝，包括以下步驟步驟一，獲得一金屬圓管；步驟二，將所述金屬圓管放置入輥機，保持所述金屬圓管不動，通過在移動模具的同時轉動模具，在所述金屬圓管的管壁上加工形成弧形延伸的凹槽。
13.如權利要求12所述的加工工藝，其特征在于將步驟二獲得的所述金屬圓管的中間段壓扁，使旋弧形換熱管的中間部分為橢圓形。
14.如權利要求12或13所述的加工工藝，其特征在于將所述金屬圓管彎曲成U型或S型。
15.一種權利要求1至11任一所述旋弧形換熱管的加工工藝，包括以下步驟步驟一，獲得一金屬圓管；步驟二，將所述金屬圓管放置入輥機，保持模具不動，通過在移動所述金屬圓管的同時轉動所述金屬圓管，在所述金屬圓管的管壁上加工形成凹槽。
16.如權利要求15所述的加工工藝，其特征在于將步驟二獲得的所述金屬圓管的中間段壓扁，使旋弧形換熱管的中間部分為橢圓形。
17.如權利要求15或16所述的加工工藝，其特征在于將所述金屬圓管彎曲成U型或S型。
18.—種權利要求1至11任一所述旋弧形換熱管的加工工藝，包括以下步驟步驟一，獲得一金屬圓管；步驟二，將所述金屬圓管放置入輥機，在直線移動所述金屬圓管的同時，轉動模具，在所述金屬圓管的管壁上加工形成凹槽。
19.如權利要求18所述的加工工藝，其特征在于將步驟二獲得的所述金屬圓管的中間段壓扁，使旋弧形換熱管的中間部分為橢圓形或不規則扁圓形。
20.如權利要求18或19所述的加工工藝，其特征在于將所述金屬圓管彎曲成U型或 S型。
21.如權利要求18所述的加工工藝，其特征在于所述金屬圓管為焊管或無縫鋼管。
22.如權利要求18所述的加工工藝，其特征在于對獲得的所述旋弧形換熱管做進一步熱處理。
全文摘要
本發明公開了一種旋弧形換熱管，至少包括管體，管體合圍形成一介質通道；管體為一異形管段；異形管段的管壁上形成有弧形延伸的凹槽，凹槽與管體的軸線形成一旋轉夾角；凹槽在管體的內壁相應地形成有凸起的弧形紋路。本發明還公開了上述旋弧形換熱管的幾種加工工藝。本發明的旋弧形換熱管由于采用了上述結構設計的異形管段，換熱介質通道的內壁具有弧形波紋，換熱介質在介質通道內流動時，在轉動的同時，還受到弧形波紋的擾流影響，擾流效果明顯，因而換熱介質在管內與管外的熱交換效果充分，提高了管體的熱交換效率，還具有結垢少清洗容易等有益效果，可廣泛應用于各種工業、家電、汽車等行業的換熱設備。
文檔編號B21D53/06GK102331207SQ20111019214
公開日2012年1月25日 申請日期2011年7月11日 優先權日2011年7月11日
發明者孔詳鋒 申請人:上海科米鋼管有限公司