金屬熱交換管的制作方法

專利名稱：金屬熱交換管的制作方法
技術領域：
本發明涉及一種根據權利要求1前序部分的金屬熱交換管，具有在管外側呈螺 旋形繞行的、整體且連續成形的撐筋。
這種類型的金屬熱交換管特別用于在管外側汽化高純物質或混合物中液體。
背景技術：
汽化出現在冷卻和空調技術的許多領域以及工藝能量技術中。通常采用管束熱 交換器，在管外側汽化高純物質或混合物中液體并在管外側冷卻鹽水或水。這種設 備稱作溢出汽化器。
通過在管外側和管內側增加熱傳導，明顯減小汽化器的尺寸。由此，降低這種 設備的制造成本。此外，降低冷卻齊啲填充量，在目前主要采用的無氯可靠制冷劑 中，不能忽略占整個設備成本的制冷齊喊本。對于有毒的或可燃的制冷劑，通過降 低填充量進一步降低危險性。目前通常的高效管大約比相同直徑的平滑管的效率要
高4倍。
在現有技術中由整體軋帝啲撐筋管制造這種效率的管。整體軋制的撐筋管理解 為帶撐筋的管，撐筋由光管的壁材料加工出。對此公開了不同的方法，在相鄰撐筋 之間的通道這樣閉合，在其通道與外界之間保留孔或縫隙形式的連通。特別是基本 封閉的通道M彎曲或翻轉撐筋(US 3,696,,861; US 5,054,548 ; US 7,178,361 B2)， 通過縱割和頂鍛撐筋(DE 2 758 526 C2; US 4,577,381)以及通^^J1掌筋開缺口和頂 鍛(US 4,660,630; EP0 713 072 Bl; US4,216,826)形成。
用于溢出式汽化器的高效商業用的撐筋管在管外側上具有撐筋結構，其撐筋密 度為每英寸55-60個撐筋(US 5,669,441; US 5,697,430; DE 197 57 526 Cl )。其對應的 撐筋距約為0.45-0.40mmo從原理可會^M高密度的撐筋或小的撐筋距改善這種管的 效率，因為提高了氣泡滋生的密度。小撐筋距需要完全相同的精密工具。然而，精 密工具存在較高的斷裂危險并很快被磨損。所提供的工具能夠可靠加工具有最多每 英寸60個撐筋的撐筋密度的撐筋管。另外，隨著撐筋距減小，力口工管的速度越小， 使得制造成本增加。
此外，公知的是，通過在撐筋之間槽底區域形成附力啲結構件，在保持管外側的撐筋密度不變時獲得效率高的汽化結構。由于在槽底區域的撐筋溫度高于撐筋尖 部區域的溫度，這些結構件對于在該區域增加氣泡的形成特別重要。例如，對此，
EP0222100B1;US5,186^252; JP04039596A以及US2007/0151715Al進行了公開。 這些發明的共同點是，在槽底上的結構件沒有凹陷結構，因此，不能充分提高氣泡 的產生。在EP 1223 400 Bl建議，在撐筋之間的槽底上形成凹陷的次級槽，他們沿 初始槽連續延伸。其次級槽的橫截面保持不變或以規則的間隔改變。

發明內容
本發明目的在于提供一種高效的熱交換管，在管側的熱傳導和壓力降直定下用 于在管夕剛汽化液體。
本發明通過權利要求1的特征實5見。其它回引的權利要求涉及本發明的有利結
構和技術方案。
本發明包括金屬熱交換管，它具有在管夕Ki呈螺旋形繞行的、整體成形且連續 成形的撐筋，其撐筋基底基本從管壁徑向伸出，還具有在相應兩相鄰撐筋之間的初 始槽，其中在初始槽的槽底區域設置至少一凹陷的次級槽，次級槽相對于初始槽通 過由相鄰撐筋基底的材料形成的一對彼此相對的材料突出部限定，該材料突出部沿 初始槽連續延伸，次級槽的橫截面在規定的間隔下改變，不影響撐筋的形狀，并在 相對的材料突出部之間形成間隔，其中其間隔以規定的間隔改變，由此局部形成空 化區域。
本發明構思在于，為了提高在汽化時的熱傳導，提高氣泡汽化的過程。氣泡的 產生在滋生區開始。這些滋生位置多是小的氣體或蒸汽封閉區。在變大的氣泡達到 一定尺寸時，他們從表面離開。隨著氣泡離開，滋生區涌進液體，滋生區去活化。 其表面這樣構成，在氣泡離開時保留小的氣泡，他們用于滋生區產生新循環氣泡。 這借助在表面設置具有開口的空化區域實現。空化區域的開口相對于位于開口下的 空腔變小。通過其開口實現液體和蒸汽的交換。
在本發明中，通過相)^才料突出部之間的間隔實現初始槽和次級槽之間的魏， 能夠使得初始槽和次級槽之間的液體和蒸汽進行交換。本發明的特別優點在于，在 相對材料突出部之間的間隔按本發明規定的間隔變化時，凹陷次級槽產生氣泡的作 用是特別大的。由此，根據目的控制液體和蒸汽的交換并防止弄濕空化區域的氣泡 滋生區。空化區域的位置靠近初始槽底對于汽化過程特別有利，因為在槽底大多是 超溫加熱并因此提供對產生氣泡的最大的工作溫差。在本發明的特別,的技術方案中，其在相對的材料突出部之間的間隔以規定
的間隔取值為零。由此，次級槽在一定的區域相對于初始槽封閉。在該區鋭目X^才
料突出部^觸，而沒有材料的終結。氣泡反復通過向著初始槽中部敞開的空化區域
擴散，液體tti^人誕初級槽封閉區域的側面流入空化區域。擴散的氣泡不會穀iJ 流入液態的工作介質阻礙并無阻礙ifei4A初始槽。液態和蒸汽的相應流動區域在空 間上彼此分開。對此，在初級槽的封閉區域，形成空化區域之間的小通道，它與初 始槽不連通，但可以通過其通道例如平衡彼此相鄰空化區域之間的壓力差。
的是在材料突出部之間的間隔值為零的區 本閉合次級槽。在該技術方 案中，通過次級槽的一部分不再與空化區域彼ifciiii。
在本發明的,實施方式中，在相對的材料突出部之間的最大間隔為0.03 mm 至0.1mm。對此優選的是在相對的材料突出部之間的最大間隔為0.06mm至0.09mm。
在一優選實施方式中，在相)^指斗突出部之間的間隔值不為零的區域在循環方 向觀時尋的長度在0.2腿至0.5,之間。由此，獲，雜續空化區鄉B之間區域的最佳協調。
在本發明的另一,實施方式中，撐筋尖部這樣成形，它在徑向蓋住初始槽并 局部封閉并由此形成螺旋形循環、局部it閉的空腔。撐筋尖部例如具有基本呈T形 的橫截面，它具有能夠擴散蒸汽泡的孔形的凹口。
專利文獻EP 1223 400 Bl旨巨夠引入本說明書，構成與本發明的技術方案進一步 進行有意的組合。
下面參照示意性附圖進一步描述本發明的實施例。其中


圖1是本發明一段管外側的局部視圖； 圖2是圖1一段管的前視圖3是具有局部封閉次級槽的本發明一段管的夕卜側局部視圖； 圖4是圖3—段管的前視圖5是具有在空化區域之間完^^"閉初始槽的本發明一段管的夕卜側視圖； 圖6是圖5—段管的前視圖。
彼此相應的部件在所有附圖中采用相同的附圖標記。
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具體實施例方式
圖1示出了本發明一段管外側的視圖。辦軋制的撐筋管1具有在管外側呈螺 旋線繞行的撐筋2，在其之間形成初始槽6。撐筋2不間斷地沿延遲線在管外側連續 延伸。撐筋基底3基本從管壁5徑向伸出。所建議的撐筋管1在相應兩相鄰撐筋2 之間的初始槽6延伸的槽底7區:l^^成凹陷的次級槽8。次級槽8相對于初始槽6 通過由相鄰撐筋基底3的材料形成的一對彼此相對的材料突出部9限定。該材料突 出部9沿初始槽6連續延伸，其中在相對的材料突出部9之間形成間隔S，它在規定 的間隔下改變。在改變次級槽8的橫截面時，不影響撐筋2的皿。通過與間隔S 相關的改變其橫截面局部形成空化區域(Kavi但ten) 10，它特別有利于形成氣泡滋 生(Blasenkeimbildung)。
M在相對的材料突出部9之間的間隔S形成初始槽6和次級槽8之間的 ， 能夠使f射刀始槽6和次級槽8之間的液體和蒸汽進行交換。在材料突出部9之間的 小間隔S區域，液體tM從初始槽6 iSA次級槽8。液體在次級槽8中汽化。在這里 形成的蒸汽 從在材料突出部9之間具有的較大間隔次級槽8即空化區域10排出。 排出的氣泡形成在初始槽6中進一步汽{七液體的滋生區(Keimstellen)。為了在初始 槽6中進一步汽化液體，雌的是，撐筋2連續在管外側沿初始槽6延伸。通過所 示的次級槽8的開口寬度的變化，借助iJA的液體和排出的蒸汽在彼此分開的區域產生，調節初始槽6和次級槽8之間的液體和蒸汽的交換。這些有利的特點沒有揭 示例如根據EP1223 400 Bl加工的現有技術的管，因為次級槽8的開口寬度是變化
的，而TO在分別用于液體ax忽然蒸汽排出的開口寬度并因此沒有雌的區域。
從槽底7測量在材料突出部9之間的大間隔區域的次級槽8在徑向的延伸量最大為 撐筋2高度的15%。在加工的帶撐筋管1上的撐筋高度為從槽底7的最深位置測量 到旨成形帶撐筋管的尖部4。
圖2示出了圖1一段管的前視圖。在該局部視圖中，在管夕卜側呈螺旋線繞行的 撐筋2分布在圖面中。在兩撐筋2之間形成初始槽6。撐筋基底3基本從管壁5徑向 伸出。在相應兩相鄰撐筋2之間的初始槽6延伸的槽底7區il!^成凹陷的次級槽8。 次級槽8相對于初始槽6通過相對的材料突出部9限定。
材料突出部9垂直于圖面沿初始槽6連續延伸，其中在相對的材料突出部9之 間形成間隔S，它在規定的間隔下改變。在不同的面，在空化區域10之間的S取最 小值S油，在空化區域10的最高位置取值為S咖。通過改變橫截面局部形成空化區 域10的開口寬度，它特別有利于形成氣泡滋生。
圖3示出了具有局部封閉次級槽8的本發明一段管1的夕卜側視圖。次級槽8以 規定的間隔相對于初始槽6完全Mi寸閉。對應于這種情況，在確定區域豐才料突出部9 之間的間隔減為零。次級槽8相對于初始槽6在之間的區域具有開口，其中在相應 邊緣開口的寬度逐漸減小。
圖4示出了圖3 —段管的前視圖。材料突出部9垂直于圖面沿初始槽6基續延 伸，其中在相對的材料突出部9之間形成間隔S，它在規定的間隔下改變。在空化區 驢高位置區域不改變圖2中值S皿的時，在空化區域10之間的S取值為Sn^ 0 。 在該區嫩目對的材料突出部9接觸，而、沒有材料的終結。氣泡反復通過向著初始槽6 中部敞開的空化區域10擴散。液條開口的纖流入空化區域。在初級槽8的封閉 區域，形成空化區域10之間的小通道，它與初始槽6不連通，但可以通過其通道例 如平衡彼此相鄰空化區域10之間的壓力差。不封閉初級槽區域的長度L 在 0.2mm至0.5mm之間。
圖5示出了具有在空化區域之間完^tf閉初始槽8的本發明一段管1的外側視 圖。如圖所示，皿一步表明在材料突出部9之間的間隔值減為零的區域這樣形成 材料突出部9是有利的，其材料突出部9 一直移到次級槽8的底部并因此在該區域 閉合次級槽8。由此，在之間的區郷成局部的完全在管周圍方向限定延伸的空化區 域IO，作為初始槽6底部的凹陷空腔。這種空化區域10作為較遠的形成氣泡晶核使用，因為在這種結構中倉^g制液體的尾流并不排出特別小的氣泡。這鵬泡頓
過朝著初始槽6中部敞開的空化區域10擴散。液條開口的ii^^A空化區域。不 封閉初級槽區域的長度L ,在0.2mm至0.5mm之間。
圖6示出了圖5—段管的前視圖。如圖所示，在材料突出部9之間的間隔值減 為零的區i^^^推斗突出部9。其材料突出部一直移到次級槽8的底部并因此在該區 域閉合次級槽8。
在相對的材料突出部9之間的間隔S在0 mm至O.lmm之間變化。在其間隔取 值為最大值S皿的區域,其值特別在0.03 mm至0.lmm優選為0.06 mm至0.09 mm 。
除了在初始槽6的槽底7上形成凹陷的次級槽8夕卜，適^樣形成l掌^^尖部作 為撐筋2的遠側區域4，它在徑向局部封閉了初始槽6并形成局部封閉的空腔。初始 槽6與外界的魏采用孔11或縫隙的形式，排出來自于初始槽6的蒸汽泡。撐筋尖 部4采用現有技術中的方法。初始槽6本身也是凹陷的槽。
本發明的空化區域10與涉及孔11或縫隙的初始槽6組合獲得結構的進一步特 征在于，該結構通過很寬的工作條件范圍對于汽化液體具有很高的效率。特別是在 熱流密度或工作MM變化時能使得結構的放熱系數基本保持在較高的水平。
本發明的技術方案涉及結構性的管，提高了管外偵啲放熱系數。為了不改z頓 內側的主要部分的熱傳導阻力，對內側的放熱系數同樣通,合的內結構提高。
管束熱交換器的熱交換管通常至少具有結構性的部分以及平的端頭和平的隔離 件。平的端頭或隔離件限定了結構性部件。因此，管可以無問題地安裝在管束熱交 換器中，結構性部件的外徑不會大于平的端頭或隔離件的外徑。
權利要求
1. 金屬熱交換管(1)，具有在管外側呈螺旋形繞行的、整體成形且連續成形的撐筋(2)，其撐筋基底(3)基本從管壁(5)徑向伸出，還具有在相應兩相鄰撐筋(2)之間的初始槽(6)，其中在初始槽(6)的槽底(7)區域設置至少一凹陷的次級槽(8)，次級槽(8)相對于初始槽(6)通過由相鄰撐筋基底(3)的材料形成的一對彼此相對的材料突出部(9)限定，該材料突出部(9)沿初始槽(6)連續延伸，次級槽(8)的橫截面在規定的間隔下改變，不影響撐筋(2)的形狀，并在相對的材料突出部(9)之間形成間隔(S)，其特征在于其間隔(S)以規定的間隔改變，由此局部形成空化區域(10)。
2、 如權利要求1的金屬熱交換管，其特征在于其在相對的材料突出部(9) 之間的間隔(S)以夫見定的間隔取f直為零。
3、 如權利要求2的金屬熱交換管，其特征在于在材料突出部(9)之間的間 隔值為零的區域基本閉合次級槽(8)。
4、 如權禾腰求1-3之一的金屬熱交換管，其特征在于在相對的材料突出部(9) 之間的最大間隔(S鵬)為0.03mm至0.1mm。
5、 如權禾腰求4的金屬熱交換管，其特征在于在相對的材料突出部(9)之 間的最大間隔(S鵬)為0.06mm至0.09mm。
6、 如權利要求2-5之一的金屬熱交換管，其特征在于在相對材料突出部(9) 之間的間隔值不為零的區域在循環方向測得的長度L在0.2mm至0.5mm之間。
7、 如權利要求1一6之一的金屬熱交換管，其特征在于撐筋尖部(4)這樣成 形，它在徑向蓋住初始槽(6)并局部封閉并由此形成螺旋欣盾環、局部封閉的空腔。
全文摘要
本發明涉及一種金屬熱交換管，它具有在管外側呈螺旋形繞行的、整體成形且連續成形的撐筋，其撐筋基底基本從管壁徑向伸出，還具有在相應兩相鄰撐筋之間的初始槽，其中在初始槽的槽底區域設置至少一凹陷的次級槽，次級槽相對于初始槽通過由相鄰撐筋基底的材料形成的一對彼此相對的材料突出部限定，該材料突出部沿初始槽連續延伸，次級槽的橫截面在規定的間隔下改變，不影響撐筋的形狀，并在相對的材料突出部之間形成間隔，其中其間隔以規定的間隔改變，由此局部形成空化區域。
文檔編號F28F1/36GK101532795SQ200910001510
公開日2009年9月16日 申請日期2009年1月5日 優先權日2008年3月12日
發明者吉恩·埃爾·海約爾, 安德烈亞斯·比特勒, 安德烈亞斯·舒維特拉, 安德烈亞斯·諾普菲勒, 羅那爾德·盧茨 申請人:威蘭德-沃克公開股份有限公司