CN101004336A - 内螺纹传热管 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种内螺纹传热管，尤其涉及一种空调制冷用铝及铝基合金无缝内螺纹传热管。本发明通过在传热管的内表面设置多条平行布置的齿肋，所述齿肋包括间隔设置的高齿和低齿，不但使传热管内表面的面积尽可能增大，提高了传热管的换热系数，而且在胀管工序中，通过各个高齿支撑芯棒，由于各高齿之间均等的间隔，使高齿与芯棒之间的保持均衡的挤压力，虽然高齿在强力挤压下，齿形遭到破坏，但能够保护低齿完好无损，保持良好的换热效果。此外，本发明传热管采用铝或铝合金材料制成，大大节约了制造成本，而且采用了铝制的传热管的制冷设备，整机的重量也将极大地降低，有利于产品轻量化的发展，若采用与铝箔相同的材料则更方便材料回收再利用。
Description
技术领域
本发明涉及一种内螺纹传热管，尤其涉及一种空调制冷用铝及铝基合金无缝内螺纹传热管。
背景技术
广泛应用于中小型氟里昂制冷和空调装置的空气冷却式冷凝器和蒸发器，多是翅片式的管簇结构，其结构常为铜管铝片、铜管铜片或钢管铜片。其中铜管铝片因其换热效果好、易于加工，使用的最为广泛，加工铜管铝翅片管簇最常用的铜管是内螺纹铜管。近两年铜价的飞涨导致的空调、冰箱等制冷设备的制造成本增加，已几乎成为各中小型氟里昂制冷和空调装置生产厂家的不能承受之重，而且由于铜材料的自身密度大、加工工艺复杂，不利于成品的轻量化和小型化。
因此，价格比较低廉的铝及铝合金传热管应运而生，而对于现有的一些铝合金传热管，使用光内面铝管由于换热效果有限，对制冷设备本身的整机能效有较大的负面影响。现有的传热管的内表面设置有多条均匀分布的，形状、大小相同的齿肋，传热管通过所述齿肋加大了内表面积，减少管内制冷剂流动过程中的层流、增加紊流，使换热系数增大，大大提高换热量，使传热管发挥最佳的传热性能。然而，普通的内螺纹铝管在换热器加工过程中的胀管工序中，需要通过芯棒、胀头***传热管中胀管，使内螺纹铝管与铝箔翅片形成过盈配合，因此在这一工序中，由于芯棒与传热管各个齿肋之间的强力挤压，导致齿肋的齿形受到严重破坏，因此不但减少了有效的换热面积，而且阻碍制冷剂在各齿肋间的流动，不利于格里古里希效应的形成，从而使传热管换热性能明显降低。
发明内容
本发明要解决的技术问题在于提供一种成本低廉、加工性能好、换热效率高的铝制内螺纹传热管。
为解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：一种内螺纹传热管，其内表面设置有多条相互平行的齿肋，所述齿肋包括间隔设置的高齿和低齿。
所述两相邻的高齿之间间隔的低齿个数可为1～5个。
所述高齿的齿高可以是低齿齿高的1.2～4倍，较佳值可为1.5～2倍。
所述高齿或和低齿的齿根宽度可大于齿顶的宽度，齿顶的截面可为圆弧或直线。
所述低齿的齿根宽度可小于齿顶的宽度，两相邻齿肋的齿根间可为圆弧面过渡，齿顶的截面可为圆弧或直线。
所述低齿的齿顶角可为10～60°，齿顶圆弧半径可为0.02～0.1毫米，齿高可为0.05～1毫米。
所述高齿的齿顶角可为10～100°，齿顶圆弧半径可为0.03～0.2毫米，齿高可为0.10～1.5毫米。
所述传热管可采用铝或铝合金材料制成。
所述传热管可采用包括1050、1070、1100、1200的纯铝系，或添加0.2～1.8％锰的3000系铝合金。
所述齿肋可在所述传热管内表面螺旋环绕，螺旋角可为0～40度。
与现有技术相比，本发明具有如下优点：通过在传热管的内表面设置多条平行布置的齿肋，不但使传热管内表面的面积尽可能增大，提高了传热管的换热系数，而且在胀管工序中，通过各个高齿支撑芯棒，由于各高齿之间均等的间隔，使高齿与芯棒之间的保持均衡的挤压力，虽然高齿在强力挤压下，齿形遭到破坏，但能够保护低齿完好无损，保持良好的换热效果，减少了传热过程中冷媒的压力损失。此外，本发明传热管采用铝或铝合金材料制成，大大节约了制造成本，而且采用了铝制的传热管的制冷设备，整机的重量也将极大地降低，有利于产品轻量化的发展，若采用与铝箔相同的材料则更方便材料回收再利用。
附图说明
图1为本发明实施例一的结构示意图；
图2为图1的局部放大图；
图3为本发明实施例二的局部结构放大图；
图4为本发明实施例三的局部结构放大图。
具体实施方式
本发明的一种优选实施例的结构如图1、2中所示，采用铝或铝合金材料制成的内螺纹传热管1，外径D为10毫米(以下简写为mm)，为配合不同的使用和生产需要，考虑到挤压成型工艺与旋压成型工艺的特点不同，所述传热管外径D也可以为3～16毫米，挤压成型较佳值为4～10毫米，旋压成型较佳值为5～16毫米。内螺纹传热管1的内表面设置有多条相互平行的齿肋，所述齿肋包括间隔设置的高齿2和低齿3，所述两相邻高齿2之间间隔有1～5个低齿3，本实施例中为3个。所述高齿为胀管工序中用于在传热管1和芯棒(图中未标示)间实现支撑的胀管用齿，低齿为与冷媒实现热交换的放热齿，为保证高齿产生足够的支撑，在胀管工序中较好地保护低齿不首破坏，所述高齿的齿高是低齿齿高的1.2～4倍，较佳值为1.5～2倍，本实施例中采用1.5倍，因此在所述低齿的齿高Hf0为0.5mm时，高齿的齿高Hf为0.75mm，所述高齿和低齿的形状相似，都是齿根的宽度大于齿顶的宽度，齿顶的截面为圆弧，其中，所述低齿的齿顶角α0为10～60°，齿顶圆弧半径R0为0.02～0.1mm；所述高齿的齿顶角α为10～100°，齿顶圆弧半径R为0.03～0.2mm，而从高齿或低齿的齿根到传热管1外表面之间的距离，即管底壁厚Tw为0.3～2mm。所述各齿肋在所述传热管内表面沿传热管1的轴线方向平行排列，或与所述轴线方向成一夹角螺旋环绕排列，螺旋角为0～40度，本实施例中采用30度。所述传热管的材制可以为1050、1070、1100、1200等的纯铝系，或添加0.2～1.8％锰的3000系铝合金，例如锰系3003，考虑到材料的再利用，采用和铝箔材质相近的铝或铝合金更好。
本实施例中通过在传热管1的内表面设置多条平行布置的齿肋，不但使传热管1内表面的面积尽可能增大，提高了传热管1的换热系数，而且在胀管工序中，通过各个高齿2支撑芯棒，由于各高齿2之间均等的间隔，使高齿2与芯棒之间的保持均衡的挤压力，虽然高齿2在强力挤压下，齿形遭到破坏，但能够保护低齿3完好无损，保持良好的换热效果，在满足了传热管的挤压或旋压加工性、强度的同时，减少了传热过程中冷媒的压力损失。所述高齿2的间隔，在尽量增大表面积的同时，也考虑到了传热管1的加工性、冷媒流动性等，两个相邻高齿2之间的低齿3以1～5条为好，如果间隔的低齿3过多，则不但加工性难度大，冷媒流动性差，而且可能导致高齿2数量少，支撑力差，在胀管时使低齿3受到破坏。低齿3为了尽量增大管内表面积，可以尽可能采用高且细的形状，其形状以突条形为好，如果低齿太细则加工难度大，如果太高则在胀管时容易受压损坏，因此本实施例中，齿顶角α0选定为30°，齿高为高齿齿高的1/1.5。
本发明的另一种优选实施例如图3中所示，采用铝或铝合金材料制成的内螺纹传热管1，外径为8毫米，内螺纹传热管1的内表面设置有多条相互平行的齿肋，所述各齿肋在所述传热管内表面沿传热管1的轴线方向平行排列，或与所述轴线方向成一夹角螺旋环绕排列，所述齿肋包括间隔设置的高齿2和低齿3，所述两相邻高齿2之间间隔有3个低齿3。所述低齿3的形状与实施例一中的低齿形状相同，都是齿根的宽度大于齿顶的宽度，齿顶的截面为圆弧，所述低齿的齿顶角α0为20°，齿顶圆弧半径R0为0.05mm。与实施例一的区别在于，所述高齿2齿顶的截面为直线，由于高齿2采用这用齿形，使得承受压力的能力更强，因此在本实施例中高齿2的齿高为低齿3的1.2倍，当所述低齿3的高度Hf0为0.5mm时，所述高齿2的高度Hf为0.6mm，所述高齿的齿顶角α为30°。
本实施例中，由于所述高齿2的齿顶界面为直线，则高齿在胀管工序中能够承受更强的压力，但同时，与所述芯棒之间接触的面积也随之增大，导致高齿2齿顶与芯棒外壁的摩擦力增大，使得在胀管加工过程中所需的外力加大。
本发明的第三种优选实施例如图4中所示，采用铝或铝合金材料制成的内螺纹传热管1，外径为12毫米，内螺纹传热管1的内表面设置有多条相互平行的齿肋，所述各齿肋在所述传热管内表面沿传热管1的轴线方向平行排列，或与所述轴线方向成一夹角螺旋环绕排列，所述齿肋包括间隔设置的高齿2和低齿3，所述两相邻高齿2之间间隔有4个低齿3。所述高齿3的形状与实施例一中的高齿形状相同，都是齿根的宽度大于齿顶的宽度，齿顶的截面为圆弧。与实施例一的区别在于，所述低齿3的齿根宽度小于齿顶的宽度，为保证齿根部位与传热管1的连接强度，两相邻齿肋的齿根间为圆弧过渡。在本实施例中高齿2的齿高为低齿3的1.5倍，当所述低齿3的高度Hf0为0.8mm时，所述高齿2的高度Hf为1.2mm。
本实施例中，所述低齿3采用齿根宽度小于齿顶的宽度的齿形，能够进一步增加传热管1内表面的传热面积，所述两相邻齿肋的齿根间的圆弧过渡，不但保证了齿肋的齿根强度，还增加了相邻齿肋之间的供冷媒流动的空间，进一步促进了传热管内的热交换，但同时也增加了加工的难度。
以上所述的本发明实施方式，并不构成对本发明保护范围的限定。任何在本发明的精神和原则之内所作的修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的权利要求保护范围之内。
Claims (10)
1、一种内螺纹传热管，其内表面设置有多条相互平行的齿肋，其特征在于：所述齿肋包括间隔设置的高齿和低齿。
2、如权利要求1所述的内螺纹传热管，其特征在于：所述两相邻的高齿之间间隔的低齿个数为1～5个。
3、如权利要求1所述的内螺纹传热管，其特征在于：所述高齿的齿高是低齿齿高的1.2～4倍，较佳值为1.5～2倍。
4、如权利要求1或2或3所述的内螺纹传热管，其特征在于：所述高齿或/和低齿的齿根宽度大于齿顶的宽度，齿顶的截面为圆弧或直线。
5、如权利要求1或2或3所述的内螺纹传热管，其特征在于：所述低齿的齿根宽度小于齿顶的宽度，两相邻齿肋的齿根间为圆弧面过渡，齿顶的截面可为圆弧或直线。
6、如权利要求4所述的内螺纹传热管，其特征在于：所述低齿的齿顶角为10～60°，齿顶圆弧半径为0.02～0.1毫米，齿高为0.05～1毫米。
7、如权利要求4所述的内螺纹传热管，其特征在于：所述高齿的齿顶角为10～100°，齿顶圆弧半径为0.03～0.2毫米，齿高为0.10～1.5毫米。
8、如权利要求1所述的内螺纹传热管，其特征在于：所述传热管采用铝或铝合金材料制成。
9、如权利要求8所述的内螺纹传热管，其特征在于：所述传热管采用包括1050、1070、1100、1200的纯铝系，或添加有0.2～1.8％锰的3000系铝合金。
10、如权利要求1或2或3或8或9所述的内螺纹传热管，其特征在于：所述齿肋在所述传热管内表面螺旋环绕，螺旋角为0～40度。
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