具有带凹槽的内表面的改进传热管制造技术

一种管（１０）的内表面具有一组基本翅片（１２）和一组中间翅片（２６），该中间翅片位于该基本翅片（１２）之间的区域（２４）中并相对于该基本翅片（１２）成一角度。在内表面管图案的优选实施例中，该中间翅片（２６）相对于该基本翅片（１２）定位，以形成栅格状外观。第一组辊子在板的至少一侧形成该基本翅片（１２）和中间翅片（２６）的图案。可以使用第二组辊子以进一步提高其性能。在所需图案通过辊子压印到该板上之后，该板成型并焊接成管，以使所获得的管的内表面图样至少包含本发明专利技术构想的该中间翅片。（*该技术在2022年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种传热管，其可用在空调器、制冷器和其它类似装置中的热交换器和其它部件中。本专利技术更特别地涉及一种具有带凹槽的内表面的传热管，沿管的内表面形成翅片以提高传热性能。
技术介绍
具有带凹槽的内表面的传热管首先用作空调器和制冷器的热交换器中的蒸发器管和冷凝器管。在其内表面上设置具有凹槽和交替式的翅片的传热管是公知的。凹槽和翅片共同作用，以提高在管中传送的例如制冷剂等的流动的传热介质的紊流。这种紊流将提高传热性能。凹槽和翅片还为附加热交换提供了额外的表面区域和毛细管作用。这种基本的前提已经在Withers，Jr.等人的美国专利第3847212号中给出了。在本领域中由不同方法(即无缝管和焊接管)提供内部强化热交换的管是进一步已知的。无缝管可以包含内部翅片和凹槽，它是使一圆形槽件通过无缝管的内部而制造的，以在管的内表面上形成翅片。然而，所形成的翅片的形状和高度由圆形件的轮廓和成型的方法所限定。因此，这样管的传热潜力也受到了限制。然而，焊接管是通过使平的工件形成圆形形状然后焊接其边缘以形成管而制造的。由于工件在其成型之前还处于平的状态时可以被加工，翅片高度、形状和各种其它参数的变化潜力将增加。因此，这样管的传热潜力也有所增加。在Kohn等人的美国专利第5704424号中公开了这种管成型的方法。Kohn等人公开了具有带凹槽的内表面的焊接传热管。在所描述的和请求保护的制造方法中，平的金属板材料沿横向方向卷绕，直到其侧边彼此相接触。此时，板材料的两个边缘用电滚焊焊接在一起以形成完整的管。这种情况，这种方法的优点是当金属板还是平的时，任何内部翅片或凹槽都可以被压制到管的一侧上，因此可提高设计特性的自由度。这种设计自由度在传热管设计中是一关键因素。通常的目的是通过改变管中凹槽和翅片的图样、形状和尺寸来提高热交换性能。为了达到这个目的，管制造者花费了大量的费用来实验可选择的设计。例如，Takima等人的美国专利第5791405号披露了一种具有带凹槽的内表面的管，其翅片连续地形成在管内表面的圆周方向上。在不同的附图中示出了多种结构。Chiang等人的美国专利第5332034号和第5458191号以及Gaffaney等人的美国专利第5975196号都披露了关于这种应用的该设计的变化，如横切设计。翅片是使用第一压制辊形成在管内表面上的。然后，第二辊压制出交叉地越过和穿过该翅片的切口和凹口。这种方法由于需要至少两个压制辊以形成横切设计因此是昂贵的。此外，在这些专利的所有设计中所披露的翅片是由空槽或凹槽分割开的。没有一种设计利用在这个空的区域以提高管的传热特性。尽管这些内表面管的设计的目的在于改进管的传热性能，但是在工业中继续存在这样一个需求，即，通过改变现有的设计和专利技术新的设计，以提高传热性能。此外，也存在创新图样和图案的需求，其可以被更快捷地且节省成本地压印到管上。如下文所述，本申请人开发了用于传热管的新几何图形，其结果显著地提高了传热性能。
技术实现思路
通常地说，本专利技术包含一种改进了的传热管及其形成方法。在本专利技术的图样压制在一金属板上并且该板成形且焊接在管的内部之后，管的内表面将具有一组基本翅片和一组位于该基本翅片之间区域中并相对于该基本翅片成一角度的中间翅片。当中间翅片与以各种图案设置的基本翅片一起使用时，在内表面管图样的优选实施例中，中间翅片相对于基本翅片而定位，以形成栅格状的外观。实验显示出具有本专利技术的中间翅片图样的管的性能有显著的提高。本专利技术的方法包括滚压在第一组辊子之间的一平的金属板，以在该板的至少一侧上形成基本翅片和中间翅片的图样。当具有类似性能的早先图样使用附加辊子设备时，本专利技术的基本图样可以压印到使用单一辊子组的该板上，由此降低制造成本。然而此后可以使用辊子组以将附加图样特征压印到该板上。当所希望的图案通过辊子压印到该板上之后，使该板成形且焊接成管，以使所成形的管的内表面图样至少包括由本专利技术构想的中间翅片。因此，本专利技术的一个目的是提供一种改进了的传热管。本专利技术的另一个目的是提供一种制造改进了的传热管的新方法。本专利技术的另一个目的是提供一种具有中间翅片的改进了的传热管。本专利技术的另一个目的是提供一种制造具有中间翅片的改进了的传热管的方法。本专利技术的另一个目的是提供一种具有中间翅片的改进了的传热管，其包括不同高度、形状、间距、和角度的基本翅片和中间翅片。本专利技术的另一个目的是提供一种在一个滚压操作中成形两组翅片的改进了的传热管。本专利技术的另一个目的是提供一种改进了的传热管，其具有至少两组切口，该切口交叉地切入翅片并至少部分地穿过翅片。本专利技术的另一个目的是提供一种具有在某种程度上由中间翅片的壁形成的腔的改进了的传热管，以增加泡核沸腾。本专利技术的这些和其它特征、目的和优点将通过结合附图、阅读下面优选实施例的详细描述而呈现出来。附图说明图1是本专利技术的管的一个实施例的内表面的透视图。图2是图1中沿插入圆弧2处的放大视图。图3是本专利技术的管的一实施例展开的管内表面的断片平面图。图4是沿图3中4-4线的剖视图，其展示了基本翅片的一个实施例。图5是沿图3中5-5线的剖视图，其展示了中间翅片的一个实施例。图6是类似于图4和图5的剖视图，其展示了基本翅片和/或中间翅片的形状的可选择的实施例。图7是类似于图4和图5的剖视图，其展示了基本翅片和/或中间翅片的形状的另一个可选择的实施例。图8是类似于图4和图5的剖视图，其展示了基本翅片和/或中间翅片的形状的另一个可选择的实施例。图9是类似于图4和图5的剖视图，其展示了基本翅片和/或中间翅片的形状的另一个可选择的实施例。图10是类似于图4和图5的剖视图，其展示了基本翅片和/或中间翅片的形状的另一个可选择的实施例。图11是类似于图4和图5的剖视图，其展示了基本翅片和/或中间翅片的形状的另一个可选择的实施例。图12是类似于图5的剖视图，其展示了中间翅片的另一个可选择的图13是本专利技术的管的可选择的实施例展开以展示管的内表面的断片平面图。图14是本专利技术的管的可选择的实施例展开以展示管的内表面的断片平面图。图15是本专利技术的管的可选择的实施例展开以展示管的内表面的断片平面图。图16是本专利技术的管的可选择的实施例展开以展示管的内表面的断片平面图。图17是本专利技术的管的可选择的实施例的内表面的断片透视图。图18是本专利技术的管的可选择的实施例的内表面的断片透视图。图19是用于制造本专利技术的管的一实施例的翅片成型辊的透视图。图20展示了本专利技术的管的一种剖面形状。图21展示了本专利技术的管的可选择的剖面形状。图22展示了本专利技术的管的可选择的剖面形状。图23展示了本专利技术的管的可选择的剖面形状。图24展示了本专利技术的管的可选择的剖面形状。图25展示了本专利技术的管的可选择的剖面形状。图26是一图表，其中展示了使用具有R-22制冷剂的本专利技术的管的实施例的冷凝传热状况。图27是一图表，其中展示了使用具有R-22制冷剂的本专利技术的管的一实施例的冷凝压降状况。图28是一图表，其中展示了使用具有R-407c制冷剂的本专利技术的管的一实施例的冷凝传热状况。图29是一图表，其中展示了使用具有R-407c制冷剂的本专利技术的管的一实施例的冷凝压降状况。图30是一图表，其中展示了具有R-407c制冷剂的本专利技术的管的一实施例的效率状况。图31是一图表，其中展本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种包括内表面和外表面的管，其中，该内表面包括多个基本翅片、多个中间翅片、和由相邻的基本翅片限定的多个凹槽，其中该多个中间翅片位于所述多个凹槽中的至少一些凹槽中。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：诺尔曼R克莱文杰，P托尔斯，R纳拉亚纳穆尔蒂，
申请(专利权)人：沃尔弗林管子公司，诺尔曼R克莱文杰，
类型：发明
国别省市：US[美国]