專利名稱：內螺旋槽雙層卷焊管及其制造方法
技術領域：
本發明屬于壓力加工技術領域。
雙層卷焊管是用雙面鍍有釬料---銅的精密冷軋低碳鋼帶為原材料，經過軋邊輥、一系列輥式成型組將帶鋼沿寬度方向卷曲720°(兩圈)成為雙層卷焊管管筒，通過外有定徑輥內有芯棒的定徑機架定徑后獲得層間緊密貼合、尺寸精確的未焊合的雙層卷焊管管筒，然后將管筒通過特殊的加熱爐加熱至釬料---銅的熔化溫度后保溫、冷卻，利用銅作為粘結劑將雙層卷焊管的兩層間牢固地焊合在一起成為一個完整的雙層卷焊管。
由于這種管材具有一系列獨特的優點，在汽車、拖拉機工業，制冷(如電冰箱)工業，空氣壓縮機等行業中得到了廣泛的應用。
目前在電冰箱和空氣壓縮機的散熱器中所使用的雙層卷焊管都是內外表面光滑的雙層卷焊管。為了提高換熱效果不得不增加所用管材的直徑或是增加散熱管的根數(總長度)，甚至使用造價昂貴的鋼管來制造散熱器。這樣不僅造成了材料的浪費，同時也增大了設備的體積。而在空調器生產中，為了保證換熱效果同時盡量減少空調器的體積，目前空調器中的換熱器都是用造價昂貴的銅管制造，僅在空調器的生產中每年要使用大量的有色金屬---銅。因此如何提高用雙層卷焊管所制造的換熱器的換熱效率，甚至用其替代銅管來制造換熱器，是一個重要的研究課題。
在雙層卷焊管的使用中有一個共同的特點，就是管內都有流體通過。根據傳熱學原理可知，熱交換器的換熱效果除了與所使用的換熱管的材質有關外，還與管內流體的流動狀態---流場有直接的關系。當管內流動的流體處于層流狀態時，動量和能量的輸運是通過分子從一個流層運到另一個流層，同時攜帶著同流動速度相對應的動量，動量交換的速率取決于橫越流層的分子的速度。當管內的流體處于湍流狀態時，此時的流體就好象是在任意地被攪動，使其各部分在各個方向上來回地運動，動量和能量的輸運是通過宏觀的流體團來完成的，這代替了層流狀態時單個分子的微觀輸運。宏觀的流體團具有較大的質量，要比單個的分子可輸運更多的能量和動量。在湍流狀態時，總的導熱量是分子導熱和宏觀渦流導熱之和，因此其導熱系數要比層流狀態時大得多。
對于流體在管內的流動，作為區分層流和湍流的判據是雷諾數RedRed＝Um.d/v式中v---流體的運動粘度；d---管材的內徑；Um---流體的平均流動速度。
當雷諾數Red＞2300時，通常觀察到的是湍流流動狀態。通過實驗可以觀察到，由層流狀態到湍流狀態，這個過渡區的雷諾數有一個范圍，即2000＜Red＜4000就是說在這個區間都可能出現流動狀態的轉捩。轉捩出現時所對應的具體雷諾數取決于所用管材內表面的粗糙度和流體流動的平順性。當管內流體在流動中存在著強烈的擾動時，在雷諾數較低時就可出現層流到湍流的轉捩，換句話說，管內的流體很容易達到湍流狀態。
本發明的目的在于設計一種具有內螺旋槽的雙層卷焊管及生產該產品的制造方法。該發明的內螺旋槽雙層卷焊管的換熱效率高。只需更換目前普通雙層卷焊管生產線中的一個軋邊輥和定徑用的芯棒即可生產這種管材，因此設備投資低。該發明不僅可以節省大量的有色金屬管材，也可以大大降低應用該產品的設備的生產成本。
這種內螺旋槽雙層卷焊管及其制造方法，其制造方法包括有軋邊輥1、3，定徑輥5、7，芯棒6及一系列輥式成型組等組成。其要點是a.內螺旋槽雙層卷焊管的內表面加工有螺旋溝槽，螺旋升角β為0°～90°(見
圖1和圖2)；b.軋邊輥1的部分輥面上加工有螺旋線，長度ι及其在軋邊輥1輥面上的位置與所制造的內螺旋槽雙層卷焊管的內表面相對應；c.用于制造內螺旋槽雙層卷焊管的原材料---雙面鍍銅的帶鋼2通過軋邊輥1、3軋制后在對應于管材內表面的部分帶鋼表面上加工有斜角β的斜溝槽(見圖4)，斜角β(0°～90°)取決于所制造的管材尺寸規格及管材在使用中管內所通過的流體的性質和流速；d.帶鋼經過軋邊輥1、3軋制后，再經過一系列的輥式成型組將其沿寬度方向卷曲720°(兩圈)成為管筒，由于帶鋼表面的特定位置加工了斜溝槽(見圖4)，因此卷成的管筒在其內表面形成了螺旋升角為β的螺旋溝槽；e.將上述管筒通過外有定徑輥5、7，內有芯棒6的定徑機架(見圖5)定徑后，即可得到內外層間緊密貼合、尺寸精確的未焊合的內螺旋槽雙層卷焊管，然后將其再通過特殊的焊接爐加熱至釬料---銅的熔化溫度后保溫、冷卻，由于母體鋼的熔點遠遠高于銅的熔點，因此利用銅作為粘結劑將管筒的兩層間牢固地焊合在一起，成為一個完整的內螺旋槽雙層卷焊管。
該發明通過內螺旋槽雙層卷焊管的內表面的螺旋溝槽，使管內的流體在縱向流動的同時，產生定向的旋轉運動---定向擾動，從而降低流體從層流到湍流轉捩點所對應的雷諾數，以使流體在管內處于湍流狀態，從而大大提高換熱器的換熱效果。這樣，對于現在已應用內外表面光滑的普通雙層卷焊管制造的設備而言，在不改變原使用的管材的尺寸規格的情況下，使用本發明的內螺旋槽雙層卷焊管可大大提高換熱器的換熱效果；如果要保持原有的換熱水平不變，使用本發明的內螺旋槽雙層卷焊管，或可減小管材的尺寸規格，或可減少所用管材的總長度，從而不僅可節省材料降低成本，也可使設備制造得小巧靈龍。對于目前要求換熱效率高不得不使用銅管來制造換熱器的設備(如空調器)而言，由于本發明的內螺旋槽雙層卷焊管的換熱效率高，可用其替代銅管制造換熱器，這樣不僅可以節省大量的有色金屬，同時也可大大降低設備的成本。
附圖及實施例圖1.內螺旋槽雙層卷焊管橫斷面示意2.內螺旋槽雙層卷焊管縱斷面示意3.帶鋼軋邊、軋槽示意4.帶鋼軋邊、軋槽后其一側表面狀態示意5.管筒在定徑機架示意圖實施例本發明的一個公開實施例的具體參數是內螺旋槽雙層卷焊管的規格φ12×0.71mm；鍍銅帶鋼的參數材質08F，單面鍍銅層厚度0.004mm，寬度72.5mm，厚度0.35mm；螺旋溝槽參數t＝1mm，h＝0.2mm，s＝0.5mm，β＝72°；軋邊輥1外徑φ114mm，材質T10，ι＝31.8mm；定徑輥5、7外徑φ134mm，材質T10；芯棒6直徑φ10.62mm，表面鍍硬鉻并拋光；采用7架大水平輥和5組小水平輥(立輥)組的輥式成型。
權利要求
1.一種內螺旋槽雙層卷焊管及其制造方法。其特征在于a.這種管材的內表面加工有螺旋溝槽，螺旋升角β為0°～90°，其制造方法包括有軋邊輥1、3，定徑輥5、7，芯棒6及一系列輥式成型組等組成；b.用于制造內螺旋槽雙層卷焊管的原材料---雙面鍍銅的帶鋼2通過軋邊輥1、3軋制；c.雙面鍍銅的帶鋼2經過軋邊輥1、3軋制后，由一系列輥式成型組卷曲成內螺旋槽雙層卷焊管管筒4；d.管筒4通過定徑輥5、7及芯棒6組成的定徑機架定徑后，用特殊的加熱爐加熱焊接成內螺旋槽雙層卷焊管。
2.根據權利要求1所述的內螺旋槽雙層卷焊管及其制造方法，其特征在于在軋邊輥1的部分輥面上加工有螺旋線，長度ι及其在軋邊輥1輥面上的位置與所制造的內螺旋槽雙層卷焊管的內表面相對應，螺紋的螺距t、螺紋深度h及螺旋升角取決于所制造的管材的尺寸規格及管材在使用時管內所通過的流體的性質及流速；
3.根據權利要求1和2所述的內螺旋槽雙層卷焊管及其制造方法，其特征在于芯棒6的尺寸取決于所制造的管材的尺寸及管內表面上螺旋溝槽的參數。
全文摘要
本發明屬于壓力加工領域。其要點是:內螺旋槽雙層卷焊管的內表面具有螺旋溝槽。用于制造這種管材的原材料——雙面鍍銅的帶鋼2通過軋邊輥1和軋邊輥3軋制,軋邊輥1在長度l的輥面上加工有螺旋線,長度l及其在軋邊輥1上的位置對應于所制造的內螺旋槽雙層卷焊管的內表面。軋邊輥1上螺紋的螺距t、螺紋深度h及螺旋升角取決于管材的尺寸規格及管材在使用時管內流體的性質和流速。本發明可以大大提高雙層卷焊管的換熱效率。
文檔編號B21C37/06GK1170642SQ96107088
公開日1998年1月21日 申請日期1996年7月17日 優先權日1996年7月17日
發明者于恩林, 賴明道, 吳堅 申請人:東北重型機械學院南校