專利名稱：具有溝槽內表面的傳熱管及其制造方法
技術領域：
本發明涉及在金屬管的內表面上具有肋片的內槽表面傳熱管及其制造方法。
這類具有內槽表面的傳熱管主要用作空調器或冷卻裝置換熱器中的蒸發管或冷凝管。最近，在整個內表面上具有螺旋槽并在這些槽之間具有螺旋肋的傳熱管已廣泛上市。
目前通用的傳熱管其制造是將在外周面上具有螺旋槽的浮塞通過由拉伸或擠壓制成的無縫管的內部，由此在金屬管的整個內周面上滾出螺旋槽。然而用這種方法制成的管中肋的高度和形狀被浮塞的特性所限制，因此在一定程度限制了通過改善肋來提高熱交換效率。
因此，本發明研究“電有縫焊接方法”的應用以獲得傳熱用金屬管，取代使用無縫管，其中一個長金屬板材在橫向被卷起，相接觸的側邊被焊接在一起。使用電有縫焊接方法，在傳熱管內表面上形成的肋可在金屬板材仍為平板時滾壓其上，因此增加了肋形設計的自由度。
使用電有縫焊接方法生產的內槽表面傳熱管的例子示于
圖13。傳熱管1是一圓斷面金屬管，具有多個相互平行的、與管軸線成定角的、以螺旋形遍及整個內表面的肋片2。在相鄰的肋片2之間相應地形成螺旋溝槽3。另外，焊接部分4在傳熱管內表面一定位置處軸向延伸，軸向延伸的槽形無肋部分5位于焊接部分4的兩側。因此，肋片2由這些無肋部分5分開。
然而，人們找到了使用常規的內槽表面傳熱管生產方法，圖14的板材B的側邊不能形成直線5A。而形成略微呈波紋狀5B。當出現波紋狀5B時，焊接時在接觸表面會形成間隙，這樣焊接部分的質量就不均勻。因此，當波紋形5B的波紋較大時，需要切削掉板材側邊，使其成為直線形的增加焊接部分的可靠性。
本發明的最新研究揭示，增加內槽表面傳熱管中肋片凸起的數量。使肋片為較薄斷面形可以改善冷凝和蒸發過程。然而，用這種方法增加肋片凸起數量會使波紋形5B更加明顯，因此制造較高的肋有困難。
所以，本發明人對圖14中出現的波紋形5B的機理進行詳細的研究，得出如下結論。因為形成螺旋槽3部分的材料受到的壓力比形成肋片2部分的大，因此，材料從螺旋槽3的端部流向無肋部分5。由于這個原因，相應于螺旋槽3端部的區域向外膨脹形成波紋形5B。
另外，當用電有縫焊接生產內槽表面傳熱管時出現的第二個問題如下。當內槽表面傳熱管安裝在熱交換器內，穿過換熱器的流道是波形折返時，需將傳熱管布置成平行管并將其端部用U型管連接。在這種情況下，通常的辦法是使用如圖15所示的具有尖頂的錐形管擴張器P將傳熱管1的端部擴成錐形，之后將U形管的端部插入這些擴張部分并焊接。
然而，對于常規的內槽表面傳熱管，管子膨脹時，在鄰近焊接區4的螺旋槽3處有時形成裂縫，因此減少了合格率。
通常應注意使螺旋槽3處的金屬管的厚度在每個螺旋槽3的所有部分是定值。同時，在焊接區每側螺旋槽3處的金屬管強度不應過低。
因此，本發明者深入研究了這種現象，最后發現裂縫出現在這些區域是因為在擴管時較厚的焊接區4的材料的擴張性較差，所以應力集中在靠近焊接區4螺旋槽3部分，它們受到環向的強大拉力，更容易形成裂縫。
本發明的第一目的是提供一種具有內槽表面的傳熱管及其制造方法，能防止板材邊沿形成波紋形同時具有高可靠性。
為達到上述目的，根據本發明的具有內槽表面的傳熱管包括具有內周面的金屬管；形成在金屬管內周面上并在其軸向延伸的焊接區；形成在金屬管內周面上、平行于焊接區并由其分開的一對凸條區；和在成對凸條區之間不包括焊接區的區域上的若干肋片。
另外，生產根據本發明的具有內槽表面的傳熱管的方法包括滾壓步驟，使金屬板材在至少一對肋成形滾子之間通過，使在金屬板材表面上滾出一對平行于板材兩個側邊并各自從側邊分開的焊接區，和布置于焊接區之間區域中的若干肋片；管子成形步驟，使具有焊接區和肋片的板材穿過若干成形滾子，使板材成為內表面上具有焊接區和肋片的管子；和焊接步驟，加熱已成為管子的板材的兩個側邊并將側邊連接。
對于上述的內槽表面傳熱管和制造方法，即使當在板材上滾壓肋片時材料從溝槽端部流向無肋區，這種材料流動被溝槽與無肋區之間形成的凸條區所限制，這樣避免了板材側邊波紋形的形成。因此避免了由于波紋形而出現的焊接區裂縫，增加了內槽表面傳熱管的可靠性。
另外，對于這樣的內槽表面傳熱管，在焊接區的兩側形成一對平行的凸條區，焊接區周圍的區域被補強，從這一觀點出發也增加了內槽表面傳熱管的可靠性。
本發明的第二個目的是提供一種內槽表面傳熱管及其制造方法，它能避免在脹管時在靠近焊接區的溝槽內產生裂紋。
為達到這一目的，根據本發明的具有內槽表面的第二傳熱管包括具有內周面的金屬管；在金屬管內周面上形成的并從內周面上凸起的若干肋片；和在金屬管內周面上形成的并在其軸向延伸的焊接區；其中在焊接區中心兩側、中心角為30-90°范圍內的焊接區周圍區域中的肋片之間所形成溝槽處的金屬管壁在接近焊接區的地方厚度增加。
對于這種內槽表面傳熱管，在焊接區周圍區域內的溝槽內金屬管壁厚從外部區域接近焊接區時逐漸增加。這樣在脹管時，即使厚的焊接區的擴張性較差，在位于靠近焊接區的螺旋槽底部也不會產生應力集中，因此可避免在此處產生裂紋。其結果是，脹管后成品率增加，能提高傳熱管可靠性。
根據本發明生產具有內槽表面傳熱管的第二種方法包括滾壓階段使金屬管材通過至少一對肋成形滾柱，以在板材表面滾壓出若干從表面凸起的肋片，使在板材寬度的10-30％的邊沿附近區域內肋片間溝槽處板材的厚度在接近板材邊沿時而增加；管子成形階段，使已形成的肋的板材通過若干成形滾子使板材形成肋位于其內部的管狀；和焊接階段；加熱已形成管狀的板材的兩個側邊并將其連接。
使用這種內槽表面傳熱管的生產方法，使側邊壁厚相對較大，這樣當已滾壓上肋的板材的側邊被連接且焊接在一起時，邊沿將不會向管內彎曲，因此防止了由于側邊下沿而引起的焊接區間內突出。從這一觀點出發也提高了內槽表面傳熱管的可靠性。
為達到上述第二目的，根據本發明的第三個具有內槽表面的傳熱管包括一具有內周面的金屬管，在金屬管內周面上形成并從內周面上突起的若干肋；和有金屬管內周面上形成并在金屬管軸向延伸的焊接區；其中在焊接區中心兩側，中心角為30-90°范圍內的焊接區周圍區域中的肋片之間所形成的溝槽寬度在接近焊接區的地方逐漸增加。
對于這類內槽表面傳熱管，在焊接區周圍區域中的溝槽底寬從外部區域朝向焊接區逐漸增加。這樣在脹管時即使厚的焊接區的擴張性較差，右焊接區周圍區域中的溝槽內的擴散性是好的，所以由于緩沖效果，在位于焊接區附近的螺旋槽底部不會產生應力集中，因此避免了裂紋的形成。其結果是，可提高脹管工藝后的成品率，也可提高傳熱管的可靠性。
根據本發明生產第三種具有內槽表面傳熱管的方法包括使金屬管材通過至少一對肋成形滾柱，以在板材表面滾壓出若干從表面凸起的肋片，使在板材寬度的10-30％的邊沿附近區域內肋片之間的溝槽寬度在接近板材邊沿的地方增加的滾壓階段；使已形成肋的板材通過若干成形滾柱，使板材形成肋位于其內部的管狀的管子成形階段；和加熱已形成管狀的板材的兩個側邊并將其連接的焊接階段。
圖1是根據本發明的內槽表面傳熱管的一個實施例的斷面圖。
圖2是展示同一個內槽表面傳熱管內表面的展開圖。
圖3是顯示同一個內槽表面傳熱管焊接區周圍區域的放大斷面圖。
圖4是顯示同一個內槽表面傳熱管焊接區周圍區域的放大斷面圖。
圖5是顯示用于同一個內槽表面傳熱管的生產裝置的一個例子的側面圖。
圖6是顯示同一生產裝置的形成肋的滾子的側面圖。
圖7是顯示同一形成肋的滾子的正面圖。
圖8是顯示同一形成肋的滾子在板材上滾壓肋的放大圖。
圖9是顯示剛滾壓后板材端部的放大斷面圖。
圖10是顯示剛滾壓后板材端部的平面圖。
圖11是顯示根據本發明的內槽表面傳熱管第二個實施例的內表面展開圖。
圖12是顯示根據本發明的內槽表面傳熱管第三個實施例的內表面展開圖。
圖13是顯示普的槽表面傳熱管的一個例子的斷面圖。
圖14是顯示根據普通技術在板材端部出現的第一個問題的放大圖。
圖15是顯示根據普通技術在板材端部出現的第二個問題的放大圖。
圖1是顯示根據本發明的內槽表面傳熱管的一個實施例的斷面圖，該內槽表面傳熱管10包括具有內周面的金屬管，內周面上具有在該金屬管軸向延伸的焊接區16；一對從焊接區16分開并平行于焊接區的凸條區18；和形成在成對凸條區18之間不包含焊接區16那一側的若干肋片12。
在這個實施例中，如圖2所示，肋12形成與軸相交的固定角(螺旋角)α，并形成中心環繞管軸的螺旋形。螺旋角α的值由傳熱管10所需持性而定，但是在本發明中沒有特別限定。
在這個實施例中，每個肋12的端部都各自與凸條區18相連。通過形成凸條區18和將肋12端部連至這些凸條區18才有可能在用以下解釋的方法將肋12滾壓在板材B的表面上時使板材B的邊沿不易出現波狀變形。另一方面，也可具有這樣的結構，即肋12的端部不與凸條區18相連。
本發明沒有特別限定凸條區18中心線之間的距離，但較好是在金屬管內表面整個周長的1-7％之間，更好的是2-5％，最好為3-4.5％。如果距離D在1-7％的范圍內，這樣不僅在滾壓肋12期間抑制了板材B邊沿產生波狀變形，并且由凸條區18造成的焊接區周圍區域的增強效果也將提高。
凸條區18從金屬管內表面凸起的高度是在外部區域A1上的肋12凸起高度的10-80％，更好的是15-70％。在10-80％范圍內，在脹管期間，凸條區18幾乎沒有接觸脹管器塞的危險，而同時也獲得了來自凸條區18的足夠的增強強度。
另外，在這一實施例中，在距凸條區18一定距離內的區域A2上的肋12，其距金屬管內表面的高度H在接近凸條區18時逐漸減小，如圖3所示。在與凸條區18的連接部分，高度近似等于凸條區18的高度，所以如圖2所示肋12的隆起線與凸條區18的隆起線是連續的。另外，在區域A2以外的A1中，肋12的高度是不變的。當然在本發明中，區域A1中肋的高度并不一定是不變的，它可在不同區域中變化。
如圖1所示，焊接區周圍區域A2最好延伸至焊接區16的中心兩側中心角β＝30-90°的范圍內。另外，如圖3所示，在焊接區周圍區域A2內的螺旋槽14處的金屬管厚度(圖中標以t1-t6)最好在接近焊接區16的地方逐漸增加。
在其它區域A1，螺旋槽處金屬管的厚度(標號tn)最好在允許的誤差內恒定。圖中的雙點畫線指示區域A1內的管子內表面的假想表面。在焊接區16和凸條區18之間的溝槽區20內的金屬管壁厚(標號t0)比焊接區周圍區域螺旋槽14處金屬管壁厚的最大值還要大。上述關系可由下述公式表示t0＞t1＞t2＞t3＞t4＞t5＞t6＞…＞tn如果中心角β在上述區域內，當傳熱管10如圖15在被膨擴至錐形時，在焊接區周圍整個區域A2上的螺旋槽14處的材料擴張近似為均勻的，因此，應力不會集中在鄰近焊接區16的溝槽14的底部，從而避免在金屬管中形成裂紋。另一方面，如果中心角β超出這一范圍，就不能很好地抑制金屬管在焊接區周圍區域A2處產生裂紋。即如中心角β小于30°，底厚度可變化的區域太小，所以在擴管時不能很好地避免鄰近焊接區的應力集中。如果中心角β大于90°，則厚度變化的區域太大，擴管時材料的擴張變差，在焊接區16周圍區有應力集中，中心角β的值最好為50-80°。然而，本發明沒有限制到這個數值，并且金屬管壁厚在整個表面上可以是恒定的。
在焊接區周圍區域A2的螺旋槽14處的金屬管的最大壁厚t1最好為外圍區域A1的螺旋槽14處的金屬管壁厚的103-125％。小于103％，本發明的效果不能充分體現，并且通常不需大于125％，厚度在105-115％的范圍內為更好。
另外，金屬管在溝槽區20的厚度t0最好是金屬管在外圍區域A1中螺旋槽處壁厚tn的105-135％，小于105％時，就有在金屬管溝槽區20內產生裂紋的可能性。然而通常又不需壁厚大于135％。壁厚在110-125％范圍內為更好。
金屬管在焊接區16的壁厚(包括焊接區16的高度)稍小于金屬管在區域A1內的厚度(包括肋高)。因此，焊接區16的頂端比肋12的頂端在徑向上稍微靠后一些。如果焊接區16的頂端比肋12的頂端向前突起，當為在傳熱管10的外周面上增加熱輻射肋而進行脹管時，在焊接區16和脹管器塞子之間會產生摩擦。另外，如果焊接區16的頂端比肋12的頂端向后較多，脹管時，對應于焊接區處的管子外周面上形成壓力，這樣減少了傳熱管10的柱形度，破壞熱輻射肋的穩定性。
另外，在這個實施例中，在焊接區16周圍區域A2中螺旋槽14的底寬W(圖4中標號為W1-W5)在接近焊接區16的地方逐漸增加。在外部區域A1中，螺旋槽的底寬(標號Wn)在允許誤差范圍內為恒定。底寬具有下列關系式W1＞W2＞W3＞W4＞W5＞…＞Wn用這種方法，即使改變螺旋槽14的底寬W，也可避免金屬管在焊接區附近出現裂紋。因此，即使金屬管在螺旋槽14處的壁厚在接近焊接區16時不是逐漸增加的，只要低寬W在接近焊接區16時逐漸增加，還可在一定程度上防止金屬管裂縫。反之即使底寬W在接近焊接區16時不是逐漸增加的，只要金屬管在螺旋槽14處的壁厚r1-t6在接近焊接區16時逐漸增加，也可在一定程度上防止金屬管裂縫。本實施例由于具有這兩個特點，所以防裂縫效果更加改善，另外，在脹管時，在沒有形成凸條區18情況下，仍可獲得防裂紋效果。
在焊接區周圍區域A2中螺旋槽14處的最大底寬W最好為外部區域A1中螺旋槽14處寬度的102-130％。小于102％，不能充分獲得本發明的效果。一般也不需大于130％，寬度在108-120％范圍內為更好。
更進一步，如果焊接區周圍區域A2的中心角β為30-90°，當將傳熱管10膨脹成如圖15所示的錐形時，在焊接區周圍區域A2螺旋槽14處的金屬管壁的膨脹得以改善。因此，焊接區16的低膨脹目的是產生緩沖效果以防止鄰近焊接區16的螺旋槽低部的應力集中，這樣避免在金屬管中產生裂紋。另一方面，如中心角小于30°，不能獲得適合的緩沖效果，這樣在擴管期間，消弱了防止焊接區16附近應力集中的效果，然而，如果中心角大于90°，脹管平衡惡化，使焊接區16附近應力集中，這樣就不能夠避免在金屬管中產生裂紋。中心角β的值最好在50-80°范圍。
在這一實施例中，為改變焊接區周圍區域A2中螺旋槽14的底寬W，在整個區域中肋12的間距保持恒定，在接近焊接區16的地方，肋12的高度逐漸減少，以此來調節底寬W。在這里，底寬W被定義為肋12的側面假想延伸線與螺旋槽14的底面假想延伸線之間的圓周距離。
另外，在這個實施例中，外部區域A1中肋12側面和螺旋槽14底面之間的邊沿為曲線(圓弧)。另一方面，在焊接區周圍區域A2中肋的側面與螺旋槽14的底面之間的邊沿基本上不是弧線或者說其弧線的曲率半徑在凸條區18的方向上逐漸減少。結果，在外部區域A1中的螺旋槽14底面的膨脹被抑制。也就是說，當傳熱管10脹管時，螺旋槽14的整個底表面在螺旋槽14中無弧的部分膨脹，雖然只有弧形部分中大體上受到膨脹的螺旋槽曲面之間的大致平的部分膨脹，因此，有效減少了螺旋槽14的底寬。
然而，本發明不限于這種結構，只要金屬管和螺旋槽底部處的壁厚是恒定的，肋12的高度H也可是恒定的。在這種情況下，通過改變肋12的間距或在肋12的底部制出弧度來有效調整螺旋槽14的寬度。
圖5是顯示用于上述實施例中的傳熱管10的生產裝置的一個例子的側面圖。標號30指示一展卷機用于連續地展開具有定寬的金屬板材B。展開的板材B通過一對支撐滾柱32，然后通過形成一對的槽滾柱34和平滾柱36(合起來稱這為壓槽滾柱)。槽滾柱34形成如圖8-10所示的凸條段18、肋12和螺旋槽14。在本實施例中，肋12只形成在板材B的正面，而背面為平板。
圖6-8是槽滾柱34和平滾柱36的詳圖。這些滾柱34，36分別由框架58支撐使其能繞軸54，56轉動。如圖7和8所示，槽滾柱34包括外周面上具有傳輸槽62的主槽滾柱34A和一對附加在其兩側的側滾柱34B。傳輸槽62形成板材B上的肋12，在傳輸槽62之間的凸條區64形成螺旋槽14。
主槽滾柱34A中心部分的外周面(凸條區64的頂端)形成精確的柱面。另一方面，在主槽滾柱34的軸的兩側部分的外周面是外徑沿側滾柱34B方向減小的錐面。結果，在螺旋槽14的區域A2中的板材B的厚度沿凸條區18的方向逐漸增加。另外，在同一部分，傳輸槽62的深度在主槽滾柱34A端部方向上逐漸減小，所以板材B在焊接區附近區域A2中形成的肋12在接近凸條區18的地方變小。在槽滾柱34的傳輸槽12和凸條區64之間形成邊界的沿可以被倒角也可不被倒角。
如圖8所示，形成凸條區的槽60在槽滾柱34A和側滾柱34B之間邊界的整個周面附近形成。這些形成凸條區的槽60形成了在板材B長度方向并沿其整個長度延伸的凸條區18，該區由板材B兩側的固定距離分開。在本實施例中，形成凸條區的槽60的斷面形狀為弧形，它們也可由三角形斷面代替。
經槽滾柱34和平滾柱36處理以形成溝槽的板材B穿過一對如圖5所示的滾柱38，通過若干成對布置的成形滾柱40逐漸卷成管狀。當將被連接的邊沿之間的間隙由于滾子分離器41而均勻后，兩個邊沿部分通過一感應加熱線圈42被加熱。已形成管子并被加熱的板材B穿過一對擠壓滾子44，使其從兩側被壓，將加熱的邊沿部分推靠在一起并焊接。用這種方法焊接，由于被擠壓的焊材在傳熱管10的外表面上形成焊道，因此需要焊道切除機來去除這些焊道。
焊道被去除后，傳熱管10通過冷卻槽48強制冷卻。然后通過若干成對布置的定徑滾柱50將其收縮成設計的外徑。接下來，已收縮的傳熱管10由一個簡單的盤管機52卷起。
下面將詳述使用上述裝置生產內槽表面傳熱管的生產方法的實施例。
在這個實施例的方法中，首先將寬度恒定的板材B連續地從展卷機30上展開。然后，展開的板材B穿過一對支撐滾柱32，并在槽滾柱34和接收滾柱36之間通過，由如圖8-10所示的槽滾柱34形成凸條區18。肋12和螺旋槽14。
板材B可以是任何材料，比如可以是銅或銅合金，而不僅僅使用通常用作換熱管材料的脫氧磷銅(例如JIS 1220合金)可獲得相似效果，使用脫氧銅，銅合金、鋁、鋁合金和銅也可獲得相似效果。
當將本發明應用于常見的外徑為3-15mm的傳熱管生產時，形成溝槽之前的板材B的厚度最好為0.3-1.2mm，在板材B上形成的螺旋槽14的深度(＝肋12的高度)最好為板材B厚度的30-60％。而且，在本發明中，可制造比普通產品高的肋12而同時能防止板材B邊沿形成波紋狀，這樣，肋12頂部的排水能力和擾動效果增強，因此，比普通無縫管具有更好的熱交換特性。
接著，形成溝槽的板材B通過如圖5所示的一對滾柱38和若干成對布置的成形滾柱40漸漸卷成管狀。此后將被連接在一起的邊沿間的距離由滾動分離器41保持恒定。然后讓邊沿通過感應加熱線圈42而使其被加熱，之后通過一對擠壓滾柱44將兩邊連接并焊接。由于被擠壓在傳熱管外周面上的焊材形成焊道，所以利用焊道切割機46將其去除。
將焊道去除后的傳熱管10通過冷卻槽48被冷卻。并通過若干成對布置的定徑滾柱50收縮到指定的外徑。用此方法收縮后的傳熱管10由盤管機52卷起。然而這些步驟是針對圖5設備使用的，并且當然可以根據設備的結構變化。
根據上述實施例的內槽表面傳熱管和制造方法，即使在將肋12和螺旋槽14滾壓在板材B上時材料從螺旋槽14端部流向無肋部分66，這種材料流動也被形成在螺旋槽14和無肋部分66之間的凸條區18所限制，這樣可防止板材B邊沿形成波紋狀。因此可避免由于這種波紋形而導致焊接區16的缺陷，增加了內槽表面傳熱管10的可靠性。
另外，對于該內槽表面傳熱管來說，焊接后由于再結晶而軟化的焊接區16，由一對滾壓后硬化的平行凸條區18圍住其兩側邊，這樣使焊接區16周圍區域得到強化并可防止焊接區附近相對強度降低。
另外，根據這一實施例的內槽表面傳熱管10，在焊拉區周圍區域A2中螺旋槽處的金屬管壁厚在從外部區域A1至凸條區18的方向上逐漸增加。因此，當傳熱管10由圖15所示的脹管器P脹管時，即使焊接區16壁的擴張性較差，還是能夠防止在焊接區16周圍的螺旋槽底部產生應力集中，以避免在此處形成裂紋，因此，脹管成品率增加，傳熱管10的可靠性提高。
另外，根據以上實施例的內槽表面傳熱管10，在焊接區周圍區域A2處的螺旋槽14的底寬W從外部區域A1側至凸條區18側逐漸增加，因此，當由脹管器P擴張傳熱管10時，即使位于焊接區周圍的螺旋槽的擴張性較差，在焊接區周圍區域A2中螺旋槽內的擴張性提高了，這樣由于它們的緩沖效果，防止了位于焊接區16附近螺旋槽底部的應力集中，從而防止在此處產生裂縫。因此脫管后成品率提高，傳熱管10的可靠性提高。
更進一步，根據本實施例的制造方法，不僅能獲得如上所述性能優越的內槽表面傳熱管，而且使相對較厚的無肋區66對接并做電有縫焊接，這樣當將無肋區66壓至一起時，它們不會向內翻卷因此防止由于無肋區66下沉而使焊接區向內突起的效果增強。從這一觀點出發，也可生產具有高可靠性的內槽表面傳熱管。第二實施例在上述第一實施例中實現了由槽滾柱14滾壓單級肋。也可使用至少兩個槽滾柱實現至少兩級滾壓以在一次滾壓肋之上形成二次滾壓肋，這樣形成交叉肋。
圖11是用這種方法獲得的內槽表面傳熱管內表面的展開圖。其中與圖2相對應的部分給予同一標號并省略其解釋。在這種傳熱管10中，在肋12形成的整個表面上形成與肋12交叉的橫斷面為V形的槽70，這樣通過這些槽70將這些肋12分開并截短，一個新特征是在槽70兩側形成凸肩。通過用這種方法形成凸肩部分72，在這些凸肩部分72的下面形成薄槽。這些薄槽具有促進熱介質核態沸騰的效果，這樣提高了蒸發效率，同時也可獲得與第一實施例相同的效果。第三實施例在第一實施例中，肋12為簡單螺旋形，但是在本發明中，肋還能形成除螺旋形外的其它形狀。例如，圖12所示的第三實施例，其肋12在平面展開時在周向上布置成V形或W形。具有這種V形肋12，使熱介質流過傳熱管10時的湍流效果加強，所以提高了熱交換效率。當然，肋的平面形狀不僅可為V形或W形，還可為各種變形，例如也可為C形。
另外，在上述實施例中，肋和螺旋槽只在傳熱管1的內表面上形成。而本發明也可應用于肋和螺旋槽在傳熱管外和/或內表面上形成的情況。再者， 利用本發明的方法，也可具有這種布置，即在長度方向被分開的若干短肋交錯布置或沿螺旋線布置。無論用哪種方法，均可獲得基本效果。
另外，也可具有這種布置，即在僅獲得防裂縫效果時，不用形成凸條區18。在這種情況下，肋12的端部與焊接區16連接，或在肋12的端部和焊接區16之間形成溝槽區20。在各種情況下，金屬管在螺旋槽14底部的壁厚在接近焊接區16的地方增加這一持性是相同的。
更進一步，在本發明中，可這樣布置，即使若干短肋交錯排列或沿螺旋線排列，在各種情況下，均能獲得上述的基本效果。(實驗舉例1)使用具有圖8所示斷面形狀的槽滾柱14生產內槽表面傳熱管(本發明的方法)和使用與圖8的形狀和尺寸相同只是沒有凸條區成型溝槽60的槽滾柱生產內槽表面傳熱管。對它們滾壓后的板材端面形狀進行比較。
滾壓條件如下板材B初始厚度 0.44mm板材B的材料 脫氧磷銅肋12最大高度0.20mm肋12最小高度0.08mm肋12的間距 0.44mm肋12的側面角(頂角) 53°螺旋槽底寬 0.20mm區域A1內螺旋槽處板材B的厚度 0.30mm區域A2內螺旋槽處板材B的最大厚度 0.33mm凸條成型溝槽60的深度0.50mm從凸條成型溝槽60的中心線至板材端面的距離0.60mm其結果是由本發明的方法獲得的板材B的端面絕對沒有出現波紋形，而由不具有凸條成型溝槽60的可比例子的方法所獲板材B的端面具有明顯的波紋形。(實驗2)生產斷面如圖1所示的內槽表面傳熱管(實施例)和斷面形狀如圖13所示的內槽表面傳熱管(比較例)各15個，然后實現如圖15所示的脹管程序，測量其上部膨脹率直到出現裂縫。傳熱管的測量如下(共同參數)傳熱管外徑 9.52mm傳熱管材料 脫氧磷銅肋間距 0.44mm肋的側角(頂角) 53°螺旋槽底寬 0.20mm螺旋角 18°板材初始厚度0.44mm(實施例)肋12最大高度0.2mm肋12最小高度0.08mm區域A1中的螺旋槽厚度0.30mm區域A2中螺旋槽處最大厚度0.33mm溝槽區20內的厚度0.37mm凸條區18的高度 0.40mm焊接區16的高度 0.48mm凸條區18中心線之間的距離0.95mm區域A1中的螺旋槽14底寬 0.20mm區域A2中的螺旋槽14最大底寬 0.23mm(比較例)肋12高度0.20mm焊接區16高度0.48mm螺旋槽底寬 0.20mm脹管條件如下脹管器錐角 60°其結果是在比較例所用的內槽表面傳熱管中形成裂紋時的口部膨脹率為平均值的1.30倍，而此估在實施例所用的內槽表面傳熱管中為1.45倍。因此可證實在該實施例情況下，脹管時更不易產生裂紋。
權利要求
1.一種具有內槽表面的傳熱管，包括具有內周面的金屬管；在所述金屬管的所述內周面上形成的、從所述內周面上凸起的若干肋片；和在所述金屬管內周面上形成的、并在所述金屬管軸向延伸的焊接區；其中在所述焊接區中心兩側、中心角為30-90°范圍內的所述焊接區周圍區域中的所述肋片之間形成的溝槽區處的所述金屬管壁厚在接近所述焊接區的地方增加。
2.根據權利要求10所述的具有內槽表面的傳熱管，其中在所述焊接區周圍區域中的肋片從所述內周面上凸起的高度在接近所述焊接區的地方減小。
3.根據權利要求10所述的具有內槽表面的傳熱管，其中在金屬管內表面上除去所述焊接區周圍區域的外部區域中的所述溝槽區處的金屬管壁厚保持恒定，在所述焊接區周圍區域內的金屬管最大壁厚是在所述外部區域中所述溝槽區處的所述金屬管壁厚的103-125％。
4.一種生產只有內槽表面傳熱管的方法，包括滾壓步驟，使金屬板材通過至少一對肋成形滾柱，以在所述板材表面上滾壓出若干從所述表面凸起的肋片，使在所述板材寬度的10-30％的邊沿附近區域內所述肋片間的溝槽處的所述板材厚度在接近所述板材邊沿的地方增加；管子成形步驟，使已形成所述肋的板材通過若干成形滾柱，使所述板材形成所述肋位于其內部的管狀；和焊接步驟，加熱已形成管狀的所述板的兩個側邊并使所述側邊連接。
5.一種具有內槽表面的傳熱管，包括具有內周面的金屬管；在所述金屬管的所述內周面上形成的、從所述內周面上凸起的若干肋片；和在所述金屬管內周面上形成的，并在所述金屬管軸向延伸的的焊接區；其中在所述焊接區中心兩側、中心角為30-90°范圍內的所述焊接區周圍區域中的所述肋片之間形成的溝槽區底寬在接近所述焊接區的地方逐漸增加。
6.根據權利要求14所述的具有內槽表面的傳熱管，其中在所述焊接區周圍區域中的肋片從所述內周面上凸起的高度在接近所述焊接區的地方減小。
7.根據權利要求14所述的具有內槽表面的傳熱管，其中在金屬管內表面上除去所述焊接區周圍區域的外部區域中的所述溝槽區底寬保持恒定，在所述焊接區周圍區域內的所述溝槽區的最大底寬是在所述外部區域中所述溝槽區底寬的102-130％。
8.一種生產具有內槽表面傳熱管的方法，包括滾壓步驟，使金屬板材通過至少一對肋成形滾柱，以在所述板材表面上滾壓出若干從所述表面凸起的肋片，使在所述板材寬度的10-30％的邊沿附近區域內的所述肋片間的溝槽底寬，在接近所述板材邊沿的地方增加；管子成形步驟，使已形成所述肋的板材通過若干成形滾柱，使所述板材形成所述肋位于其內部的管狀；和焊接步驟，加熱已形成管狀的所述板材的兩個側邊并使所述側邊連接。
全文摘要
本發明目的是提供一種具有內槽表面的傳熱管,其中板材邊沿不會形成波紋狀,脹管時不產生裂縫。為達到這一目的,本發明的內槽表面傳熱管包括具有內周面的金屬管,內周面上具有在金屬管軸向延伸的焊接區,平行且與焊接區分開的一對凸條區和凸條區之間區域中的若干肋。肋與管子軸線成定角,肋的端部與凸條區相連。在焊接區中心兩側,中心角為30－90°范圍內的焊接區周圍區域中的肋間形成的溝槽處的金屬管壁厚在接近焊接區的地方增加。
文檔編號B21C37/20GK1388353SQ0210697
公開日2003年1月1日 申請日期2002年3月8日 優先權日1995年10月19日
發明者幸野晴夫, 風間隆, 宮內淳, 荒山義克, 永原孝太郎, 粠田俊綠 申請人:三菱伸銅株式會社