CN106736328A - 多纽带式扰流件加工工艺 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及换热器设备技术领域，公开了一种多纽带式扰流件加工工艺，采用金属片材作为加工原料，包括如下步骤：热处理、切边处理、焊口、扭转成型、冷却、组装，制成多纽带式扰流件。上述技术方案加工的扰流件和现有普通纽带相比，扰流效果增强，换热效率提高，和现有的异性纽带相比，纽带之间呈现较大间隙，对水流造成阻力小，故而综合性能更强。

Description

多纽带式扰流件加工工艺
技术领域
本发明涉及换热器设备技术领域。
背景技术
管式换热器，它是最典型的间壁式换热器，它在工业上的应用有着悠久的历史，而且至今仍在所有换热器中占据主导地位。管式换热器主要有壳体、管束、管板和封头等部分组成，壳体多呈圆形，内部装有平行的管束，管束两端固定于端板上。管束内转动连接有螺旋纽带（又称麻花铁、纽带、螺旋扁钢等），螺旋纽带主要用于提高热交换效率。当流体进入换热管内时，螺旋纽带使得使得流体进入紊流状态，打破管壁滞留层，增大了流体与换热管管壁的接触面积（即提高了换热效率），且紊乱的流体可对管壁污垢进行冲刷。
现有螺旋纽带的加工设备包括压辊机、切边机、固定辊、烘烤装置、旋转拉伸装置、自动切割机、风冷装置等，薄钢片材从压辊机输送至切边机，切边机将薄钢切成符合规定宽度的片材，片材经过固定辊后进入烘烤装置，对片材进行热处理，经过热处理的片材再经过旋转拉伸装置拉伸旋转，旋转拉伸装置固定住片材的两端，旋转片材的一端或者两端同时相反方向旋转使片材扭转，形成螺旋纽带，再经过自动切割机切断（即切成规定长度的螺旋纽带）后经风冷装置定型冷却。
国内外学者针对内置纽带管内流体流动及强化传热开展了诸多研究，主要是针对在普通纽带的基础上改进而成的异形纽带，如边缘开口纽带、锯齿纽带、中心开孔纽带、双纽带、折边纽带、交错纽带等。相比于普通纽带，虽然异形纽带的强化效果有了一定的提升，但所产生的流体流动阻力也相应加大，综合性能有待进一步提高。
发明内容
本发明意在提供一种多纽带式扰流件加工工艺，采用该加工工艺能够有效提高纽带的换热效率，降低对水流的阻力。
本方案中的一种多纽带式扰流件加工工艺，采用金属片材作为加工原料，包括如下步骤：
S1、热处理：将片材通过高温压辊进行加热压薄处理；
S2、切边处理：沿片材长度方向切割片材侧边的多余材料；
S3、钻焊口：在片材的两侧边钻去用于焊接的弧形开口；
S4、扭转成型：沿片材两侧边的弧形开口并绕片材的中心线进行旋转成型，制成纽带；
S5、冷却：采用风冷的方式对纽带进行冷却；
S6、组装：将三个纽带以步骤S3所述的弧形开口作为焊点进行焊接组装，使三个纽带的弧形开口重合，相邻纽带之间的夹角为120°，制成多纽带式扰流件。
工作原理：高温压辊在对片材进行加热和压薄处理的同时还能够运输片材，将片材运输到下一个工序；切边处理能够切除片材边缘不规则的材料，便于加工；在片材的侧边钻取弧形开口，能够增加焊接面积，提高焊接强度，同时弧形开口相互支撑，相比单独的焊接连接强度更高，使该扰流件连接更加牢固；沿弧形开口进行旋转变形，使纽带呈现间歇式的侧边翻转，使纽带的整体扰流呈现无规律性，扰流效果更佳；由于该多纽带扰流件有多个纽带焊接组合而成，即多个纽带同时作用于管束内，有效提高了扰流效率，换热效果好。
有益效果：上述技术方案加工的扰流件和现有普通纽带相比，扰流效果增强，换热效率提高，和现有的异性纽带相比，纽带之间呈现较大间隙，对水流造成阻力小，故而综合性能更强。
进一步，所述步骤S2切边处理后保证片材长度为宽度的12倍。由于采用三个纽带组装而成，故而纽带的长宽比例需要进行相应的调整。
进一步，所述步骤S1中的压薄处理保证片材的厚度为片材宽度的25～30倍。当厚度低于片材宽度的25倍时，即厚度过薄，纽带的强度无法保证；当厚度高于宽度的30倍时，即厚度过厚，即纽带的横截面积多大，给水流造成的阻碍较大。
进一步，所述步骤S4中的扭转角度为75°，在该角度下纽带的紊流效果好，同时不至于扭转过度使片材断裂，即综合性能最强。
进一步，所述步骤S3中片材的同一侧边上，相邻弧形开口之间的距离为片材宽度的1.5倍。即片材被扭转部位的距离为片材宽度的1.5倍，距离越短，紊流系数越高，但片材容易折裂；距离越长，虽然能保证不被折裂，但是紊流系数低，故而保证在该距离条件下纽带的综合性能最佳。
附图说明
图1为本发明多纽带式扰流件加工工艺实施例的配套设备结构示意图；
图2为本发明加工的单个纽带的结构示意图；
图3为本发明加工的多纽带式扰流件的结构示意图；
图4为本发明加工的多纽带式扰流件的侧视结构示意图。
具体实施方式
下面通过具体实施方式对本发明作进一步详细的说明：
说明书附图中的附图标记包括：底板1、竖向柱11、横梁12、安装架2、压辊21、钻台3、步进电机31、滑块32、钻杆33、扭转机构4、左支架411、右支架412、左转动环421、右转动环422、主动齿轮43、从动齿轮44、旋转电机45、焊点5。
本发明配套的加工设备如图1所示：底座安装在地面上，以提高支撑面的强度，热压辊机构、钻孔机构和扭转机构4依次安装在底座上，该底座包括底板1、以及焊接在底板1上的四根竖向柱11，以及焊接在竖向柱11顶端的横梁12。
热压辊机构包括安装在底板1上安装架2，安装架2安装有上下布置的两个高温的压辊21，压辊21之间留有间隙，该间隙为加工片材的标准厚度，热压辊机构对片材进行加热，使片材受热并挤压变形，同时保证片材具有一定的柔性，便于后期钻孔机构和扭转机构4的加工，同时热压辊机构还实现了片材的运输功能。
横梁12上开有条形孔，条形孔内配合有滑块32，滑块32的一端沿滑动方向安装有步进电机31，步进电机31的输出杆和滑块32螺栓连接，横梁12上向外延伸的布置有安装步进电机31的安装台。滑块32的下端安装有钻杆33，底板1上安装有钻台3，钻台3位于钻杆33的正下方，钻台3上开有两个圆形凹槽，分别位于片材的两个钻孔工位处，防止钻杆33钻孔过度和钻台3接触，损坏钻杆33和钻台3。
扭转机构4包括焊接在底板1上的左支架411、右支架412，左支架411开有左圆孔，左圆孔内通过滚珠轴承安装有左转动环421，右支架412上开有与左圆孔相对的右圆孔，右圆孔内通过滚珠轴承安装有右转动环422，左转动环421的环口与右裁剪部相对。左转动环421与右转动环422之间通过螺栓固定有两个平行的夹持块，夹持块的内侧开有凹槽，该凹槽槽宽与片材厚度相同。横梁12在左转动环421与右转动环422之间焊接有安装板，该安装板上安装有主动齿轮43，该主动齿轮43与横梁12上安装的电机输出轴键连接。该主动齿轮43与一半圆形的从动齿轮44啮合，该从动齿轮44的非齿轮面两端与两个夹持块焊接。主动齿轮43转动带动从动齿轮44转动，从动齿轮44则带动与其焊接的夹持块转动，与夹持块螺栓连接的左转动环421和右转动环422则同步转动。
本发明的加工流程为：
1、将片材进行热处理，片材沿压辊21之间加热缝隙穿过，片材被加热并且被压薄。
2、片材运输时依次沿热压辊机构、钻孔机构和扭转机构4前进；在这之前片材应进行切边处理，沿片材长度方向切割片材，形成符合规定宽度的片材。
3、片材再经过钻孔机构，步进电机31驱动滑块32滑动以移动钻杆33，钻杆33移动到相应的工位时，即启动钻杆33进行钻孔，在片材的两边沿分别钻取弧形开口。
4、片材穿入夹持块内侧凹槽（此时凹槽与片材运输方向平行），当弧形开口处位于夹持块内侧凹槽内时，电机驱动主动齿轮43转动则带动从动齿轮44转动，从动齿轮44则带动夹持块转动，夹持块带动片材扭转75°（即此时凹槽与片材运输方向呈75°夹角），片材的弧形开口处扭转后即单个纽带成型；打开夹持块，片材被热压辊机构驱动继续前进，进行下一个弧形开口工位的加工。
5、纽带经过冷却，一般采用风冷风方式，单个纽带成品如图2所示。
6、将三个纽带沿弧形开口进行焊接，焊点5如图3和图4所示，相邻纽带之间的夹角为120°，即加工成这种多纽带式扰流件。
以上所述的仅是本发明的实施例，方案中公知的具体方案及特性等常识在此未作过多描述。应当指出，对于本领域的技术人员来说，在不脱离本发明方案的前提下，还可以作出若干变形和改进，这些也应该视为本发明的保护范围，这些都不会影响本发明实施的效果和专利的实用性。本申请要求的保护范围应当以其权利要求的内容为准，说明书中的具体实施方式等记载可以用于解释权利要求的内容。

Claims (5)

1.一种多纽带式扰流件加工工艺，采用金属片材作为加工原料，其特征在于包括如下步骤：
S1、热处理：将片材通过高温压辊进行加热压薄处理；
S2、切边处理：沿片材长度方向切割片材侧边的多余材料；
S3、钻焊口：在片材的两侧边钻去用于焊接的弧形开口；
S4、扭转成型：沿片材两侧边的弧形开口并绕片材的中心线进行旋转成型，制成纽带；
S5、冷却：采用风冷的方式对纽带进行冷却；
S6、组装：将三个纽带以步骤S3所述的弧形开口作为焊点进行焊接组装，使三个纽带的弧形开口重合，相邻纽带之间的夹角为120°，制成多纽带式扰流件。
2.根据权利要求1所述的多纽带式扰流件加工工艺，其特征在于：所述步骤S2切边处理后保证片材长度为片材宽度的12倍。
3.根据权利要求2所述的多纽带式扰流件加工工艺，其特征在于：所述步骤S1中的压薄处理保证片材厚度为片材宽度的25～30倍。
4.根据权利要求3所述的多纽带式扰流件加工工艺，其特征在于：所述步骤S4中的扭转角度为75°。
5.根据权利要求4所述的多纽带式扰流件加工工艺，其特征在于：所述步骤S3中片材的同一侧边上，相邻弧形开口之间的距离为片材宽度的1.5倍。
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