TWI288038B - Tool for marking enhanced heat transfer surfaces - Google Patents

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TWI288038B
TWI288038B TW95110596A TW95110596A TWI288038B TW I288038 B TWI288038 B TW I288038B TW 95110596 A TW95110596 A TW 95110596A TW 95110596 A TW95110596 A TW 95110596A TW I288038 B TWI288038 B TW I288038B
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Petur Thors
Nikolai Zoubkov
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Wolverine Tube Inc
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Description

1288038 九、發明說明: 【發明所屬之技術領域】 本申請案依鳩年3月25日提出申請的美國申請案序號第6_,528主 張優先權,該案以其整體合併於此作為參考。 本發明是關於一種用於加強熱轉移表面的工具和方法。 【先前技術】
本發明係_強減轉移表面,例如_移崎絲面(制是内側表 面),可促使熱自絲面的-邊轉移至另一邊。熱轉移細管普遍應用於各式 設備,糊來說,如舰絲發器、_絲㈣、噴誠發器、吸收式 冰水機、冷凝器、直接蒸發式冷卻器、單相冷卻器和加熱器,用於冷卻、 化學、石化和食品加4娜。有許多鋪轉移介質可這魏用物品, 包括C不限於·純水、水和乙二醇的混合物、任何種類之冷細(如n R-134a、R-123等等)、氨、石化流體和其它混合物。 理想的熱轉移細管可讓熱自細管内部完全不受拘束地流至細管外部, 反之亦然。_,當缝自由流_崎時,通常會被熱轉阻所妨礙。埶 轉移細管的_触,是將崎外部至__有齡域料算,反之 亦然。為充分触細管之熱齡,崎觀商竭力找城少細管總體熱阻 、”中種方式疋加強細官外部表面,如在外部表面形成散熱片。 近來加強撕抽官表自域的縣(參見如翻專鄉,號和第 5,996,686 號),佶古_ ,如、 、 、、 邛刀之總體細管熱阻係歸因於細管外部。舉例來 、用在滿料冰水機上,具有強化外部表面但平滑_表面的典型墓發 器細管,其内部熱阻與外部熱阻的比例大概為阳。就理想而言,所要追 5 Dt\PbT\#mmiJ申請書·現行版20040701\發明專利說明誊 1288038 求的是讓内部熱阻:外部熱阻為1:1。因此,更重要的是要能發展出細管内侧 表面的強化特徵’可明顯降低細管側向熱阻且增進細管之總體熱轉移性能。 ‘已知可在熱轉移崎義表面具有交㈣現的凹槽紐域。該凹槽 、及***緣可共同作用而加強細管中傳送的液態熱轉移介質之擾動,例如 •水。該擾動可增進接近細管内側表面處的流體混合,以降低或幾乎消除接 近、&内側表面處液悲介質所累積的邊界層。藉著增加細管的熱阻,此邊 界層熱阻明顯地滅損熱轉移作用。該凹槽及***緣亦提供額外表面區域可 籲供額外熱交換。此基本前提可見於發給獅⑽,Jr·等人的美國專利編號 3,847,212 〇 細管内側表面的凹槽及***緣的樣式、形狀及大小可經調整,以進一 •步增加熱交換作用。為達成此效果,細管製造商花了巨大費絲實驗這些 •可仏替換的设计,包含揭見於發給Takima等人之美國專利編號第5,791,4〇5 號、發給CWang等人之美國專利編號第5,332,〇34號和第5,458,⑼號,以 及發給Gaffaney等人之美國專利編號第 5,975,196 號。 鲁 此外’某些樣態之熱轉移表面的作用是藉由運用液體的相變來吸熱。 因此’熱轉絲面通常結合—可增進沸騰或蒸發的表面。可想而知,可藉 著在沸騰表面上增加成核位置而提高表面之熱轉移作用,包括單相熱轉移 ‘· #近表面的攪拌作用、或者增加凝結表面的面積及表面張力效應。-種增 進'冑騰或蒸發的方対丨7^藉由燒結、H射^^(mdiatiGn.melting)或磨邊法使 熱轉移表面變得粗縫,或在其上形成多孔層。已知,具有這麼一個多孔層 的熱轉移表面可展現出優於平滑表面的熱轉移特性。然而,藉由上述所提 6 ^T\miAm^W-mf7m20〇4O701\mmmmmPU069\PU.069-0M3.TsueUoc 1288038 到的方法所形成之空隙或氣室是小的,且可能被沸騰液體中所含有的雜質 堵塞,使得表面之熱轉移作用受到損害。此外,因為所形成的空隙或氣室 * 其大小或尺寸不均勻,此熱轉移作用在該表面上並不一均勻。而且,目前 、 已知結合沸騰或蒸發表面的熱轉移細管,通常需要數個步驟或過程(passes) 跟工具產生最終表面。 細管製造商花了巨大費用來實驗這些可替換的設計,包含揭見於發給 Nakajima專人之美國專利編號第4,561,497號、發給Daikoku等人之美國專 眷利編旎第4,602,681號 '發給Nakayama等人之美國專利編號第4,606,405 號、發給Kuwahara等人之美國專利編號第4,563,163號,以及發給Sasaki 等人之美國專利編號第4,678,029號、發給Lin之美國專利編號第4,794,984 • 號和發給Angeli之美國專利編號第5,351,397號。 • 雖"兒有這麼多表面設計力求強化該表面之熱轉移作用,在產業界依然 有而要藉由變更現存(物)及創造新設計(品)持續強化細管設計,來提高熱轉 移作用。此外,亦需要創造出多種圖案與圖樣,可更快速且更具成本效益 修《用於熱轉移表面。如以下所述,本發明之熱轉移表面的(幾何)體形,以 及形成這钱何體形的卫具,可顯著地改善熱轉移作用。 【發明内容】 本U係關於種可用來強化熱轉移表面的工具組合,譬如可在細管 [上成型’並藉此提高細管之讎移_而至少能用於前文提及的所有應用 品上(也就是:滿溢式蒸發器、降膜式蒸發器、喷霧蒸發器、吸收式冰水機、 冷心直接蒸發式冷卻器、單相冷部器和加熱器,用於冷練業、化學業、 石化業和食品加工業彡。 7 称專利申請書現行版20040701\發明專利說明_\PiJ069\PlJ.069-0003.Tsuei.(loc 1288038 此工具組合包含多個桿子,其尖端依所需形成的表面製作成形,且位 在工具翻。該工餘合之配置似便使㈣,該尖端自工具座伸出來切 割該細管表面’但當切割工作完成時尖端則會縮回該工具座内。以此特色, 該尖端受到保護以免不使用時碎裂或變純。該桿子最好是以碳化物所製。 最強的碳化她轉对麵,,晴_爛,該尖端 可以採用可取得的最_材料製成。桿子尖端可具構造(體 形),以便創造出不同的表面。然而,不管桿子尖端的幾何構造(體形)為何, 在必須換新桿子前,可將桿子重新_數次。這方式顯著降低工具準備和 材料成本。此外,該桿子可從該工具組合中移開。因此,當某一尖端碎裂 或變鈍時’可侧轉子將其线重難戦魏雜新的桿子。 該工具組合可在細管表面上形成數個突㈣造,其·降低細管侧向 熱阻並強繼_魏。酬觀梅嘯_流體流動的 額外路控,並藉此提高細管内流通之熱轉移介f的擾動。此方式增進流體 混合,降低該流體介質在魏該細管内側表面的邊界層堆積,這些堆積的 邊界層會增加齡顧而妨礙熱轉移。此料構造亦提供額外表面區域以 供更多的敝換。依照本發_形成的突崎造,相較於僅具有簡易*** 緣的細管内部,可在細管内部形成多達五倍的表面區域。 該工具組合亦可时舰㈣空腔,細顯降低從-單姆至下一單 相的轉移時間,舉例來說,從單相移動至蒸發。空腔可導致空腔内形成較 薄的膜輯騰,而已知熱轉移係數與彿騰轉度成反比,因此可強化熱轉 移。突出所造㈣空腔亦可提出額外表面區域以供額外的熱交換。 〇娜7\專称專利申請書·現行版20〇4〇7〇1\發明專利說明餅咖仰.。的咖丁—加 !288038 本發月之方法包含使用該X具組合,其可㈣地附加在現有的製造設 ' 備上切触端切過細管表面之***緣韓切斷,或直接切入細管 薄層並舉升該薄層以形成此突出構造。以此方式,可形成此突出 構造麵需自崎_表錄去金屬,藉此,減少使肋料會損害該設 肴的碎屑。最後’該方法亦包含把突出構造之尖端弄平或彎曲。在細管表 面上之凹漕、突出構造和壓扁线可在同一次操作中形成,或經多次操作 形成。 # 社频何絲強化浦移崎之内部或外縣面,或平坦的 '、’、轉移表面上’例如用來冷卻微電子的表面。那樣的表面_於許多種應 用W例如可包含:冷暖空調、冷;東、化學的、石化的和食品加工產業。 .該卽構造之實賴何構造(卿)可經敎叫對娜制品及流體介質 . 疋製適合的細管。 【實施方式】 —可想而知,賴本發·細料遍適(但不僅限於)需將熱量從 Φ、細管-邊轉移至另-邊的任何應用品,例如多相(純液體或氣體或液/氣混合 物)蒸發器和冷凝器。雖說以下討論會提出本發明之細管的理想尺寸,本發 月之細官亦無須魏於這些尺寸。賴,該崎之理钱何構造獅)依很 ,翔素而定,其中流過細管的流體性質相當重要。熟悉本技藝人士應能明 自如何料崎表面的幾何構造(獅),以便財各種顧品還有配合各種 流體的熱轉移可達最大效能。此外,雖_圖顯示的是該表面在細管之内 側表面上應呈現的樣貌,可想而知,絲面也翻在細管之外部表面或平 坦的表面,比如用在微電子(儀器)上。 9 0’λΡΐιΤ\專称專利申請書·現行版以 00407〇1^^fmWmPU〇69\PU-069-00〇3-TsueUoc 1288038 第- a-e圖顯示本發明-具體實施例之該、細管⑼部分形成的内侧表面 (18)。内側表面(18)包含數個犬出構造(2) 〇突出構造(2)是由在内側表面上(18) ‘所形成的***緣(1)所構成。首先在内侧表面(18)形成***緣(1),例如(但 > 不僅限於)藉由變形、切削、拉削或擠壓。接著將該***緣⑴切削形成隆 起緣層⑷’隨後被舉升起來形成突出構造(2)(見第一 a和一 b圖最為明白)。 此切削和舉升可以(但不必須)使用第六a_d圖和第七a_d圖所示之工具 (13) ’或第25·34 ®所不之具組合⑸〇)來完成,以下將對此兩者做說明。 # 内側表面(18)上所形成的***緣⑴與細管的s軸呈螺旋角α(見第一 a 圖和- e圖)。螺旋“可為〇度到9〇度之任一角度,但最好不要超過7〇 度。熟知本技藝人士應能立即了解該較佳螺旋角α通常,至少大部分,視 .所使關流體介質喊。流經細管(21)的液體越黏,***緣⑴的高度&應 越大。舉例來說’與低溫時黏度頗大之液體合用時,細管樣本的高度认 於零(最好是但並麵要的,至少_w)而最高達25%的細管⑽内徑。 在此申請書中,Di是指從細管⑼之内側表面⑽侧量細管(21)的内徑。隆 #起緣⑴的軸向節距Pa,r視許多因素而定,包括螺旋角α、在細管⑼之内側 表面(18)上形成***緣⑴的數目,和細管⑼内徑^。雖說可使用任何節 距,Ver的比率最好至少為_2,且咖的比率最好介於〇 〇〇1到〇 25 •間。然而,同前述,熟悉本技藝之人士應能立即了解這些較佳比值通常, - 至^大。卩”’視所使關缝介質和操娜境(例如流體介質的溫度)而定。 ’子s軸以0角切削***緣層(4),此角度最好介於約度到%度角, 更佳角度、力為30度。犬出構造⑺的軸向節距b可為任何大於零的值, 10 D.\P&T\專称專利申請書.現行版2〇〇4〇7〇1、發明專利說明卿麵刺跡細nd〇c 1288038 ^其他因素之外,可依製造期間該工具(以下將會討論)和細管之間的每 刀里:對轉數,製造_工具和細管的相對軸向饋送率,和製造期間為形 、、出構w而由工具所提供之尖端的數量而定。雖說所得突出構造(2)可 :林任-厚度Sp,該厚度Sp最好約為2__距~。該突起構造⑺ 之同度eP取決於在切削深度t(見第一㈣、第八a圖和八_叫皮切削的 :起緣層上之0角。突出構造的高度⑺值%最好至少和切削深度t —樣大, 最^達切削深度t的三倍。最好(但並非必要)以高紅形成***緣⑴, •且°又疋切削角^值使得突出構造⑺的高度%為***緣⑴高度&約兩倍。因 此,該ep/Di的比率最好約_2至〇·5(也就是_約為咖比率範圍麵 至0.25的兩倍)。 • 帛—a圖和—b _示切削深度t等於***緣⑴的高度er,以便該突出 .構造(21)的底座⑽之可放在細管⑼内側表面⑽上。然而,該切削深度t 不J等於***緣同度該***緣⑴可能僅有部分***緣⑴被切斷 (見第/\a圖),或越過***緣⑴的高度且切進細管壁⑶裡(見第Μ圖)。在 _第八a圖中’该***緣⑴並未切穿其整個高度er,以便該突出構造(2)之基 座(40)可較***緣(1)的基座(42)置於細管(21)内側表面(18)的更裡邊,其中該 ***緣(1)疋置於内側表面(18)位置上。相反地,第八b圖說明切削深度^ 於***緣高度er,以便突出構造(2)至少有一壁延伸至細管壁(3)裡,切入該 内側表面(18)和***緣基座(42)。 當***緣(4)被舉起時,在鄰近的突出構造(2)間形成凹槽(2〇)。***緣 層(4)切斷並舉起的方式,是要讓凹槽在内侧表面(18)與細管(21)之s軸呈現 11 D:\P&T\專称專利申請書·現行版2004070η發明專利說明^PUOeWPU-t^.OCm-Tsuei.doc 1288038 角度τ·(見第一 e圖、十一 a圖和十一 b圖),其中最好是介於約8〇度至励 度,但非必須得如此。 ’ 此突出構造⑺的形狀視***緣(1)的形狀而定,且***緣⑴的方向與工 、具(13)的移動方向有關。在第一 a_e圖之具體實施例中,突出構造(2)有四個 ^ 邊侧表面(25)、一頂部傾斜表面(26)(有助降低熱阻),和相當尖銳的尖端 (28)。然而,本發明之突出構造(2)並不限於此圖示具體實施例,但卻可以形 成任何形狀。此外,細管(21)内突出構造(2)並不須形狀相同或有相同的幾何 φ 體形。 該突出構造的方向是直的(見第十a圖)或彎曲或扭曲的(見第十b圖), 而視***緣(1)及工具(13)的移動方向g所形成的沒角而定。假設沒角小於 • 度日守如第十a圖所示,突出構造(2)有一相當直的方向。假設尽角大於 • 90度,如第+b圖所示,突出構造(2)則有較彎曲及/或扭曲的方向。 用工具(13)切穿***緣(1)且舉升其產生的***緣層(4),形成突出構造 (2)。然而’可能使用其它形成突出構造⑺的裝置和方式。工具⑽可用任 _何有結構完整性的材料製成,以便抵抗金屬切削⑽如鋼、礙化物、陶製品 等等),但由碳化物所製是最好的。第六a_d圖和第七a_d圖具體實施例之工 具⑴)通常有工具軸,兩個基座壁⑼和功及一個或更多個側壁⑼。開口 •通透整個工具(13)。在工具(13)的側壁(34)形成尖端(12)。然而,該尖端可形 、$成或*裝在能支撐尖端而與細管(21)呈現出所需減的任何結構上,且這 樣的、、、α構並不文限於第六a_d圖和第七W圖所揭示的結構。此外,此尖端 "、%回_支撐結構内,以便於_過程巾可輕纽敎端的數量。 12 D:\PbT\專称專利申請書·現行版20040701\發明專利說明mnj〇69\PU-069.0〇〇3.Tsuetd(}<: 1288038 第六a_d圖說明有單一尖端(12)之工具(13)的具體實施例。第七a_d圖說 明有四個尖端(12)之工具⑽的另-具體實施例。熟悉本技藝人士應能了解 ' 此王具可裝有任一數量的尖端,其數量視突出構造(2)的節距Pap而定。此 外,單一工具(13)之各尖端的幾何體形不須相同。反倒是,工具(13)上可能 有不同幾何體形的尖端(12),以便形成具有不同形狀、方向和其它幾何體形 的突出構造。 各尖端(12)由平面A、B和C的交點所形成。平面a和B的交點形成 • 刀刃(14) ’其刀穿***緣⑴形成***緣層⑷。平面B相對於與工具軸q垂 直之平面呈現<;〇角(見第六b圖)1角即為9〇。4角。因此,㈣最好是大 致介於40。-70。間,使得刀刀⑼依所f介於2〇。_5〇。的0角切過***緣⑴。 . 平面入和C的交界形成舉升緣(15),將***緣層(4)自突出構造(2)向上 .舉升。平面c相對於與工具軸q垂直的平面呈現⑴角,就決定突出構造(2) 被舉升緣⑽所舉升的傾斜角度〇(此角位於與細管(21)縱向轴s垂直的平面 以及突出構造(2)之縱向軸(見第一 c圖)之間)。…角^角,因此可調整工 鲁綱切,角,直接影響突出構造(2)之傾斜角。的角度。該傾斜角咖 ^角)相對於與細管(21)縱向軸s垂直的平面,最好是介於約-必。到45。間任 :角度。以此方式,突出構造可平行於與細管(21)之縱向輛s垂直的平面(見 卜弟—b圖)’或相對於與細管(21)之縱向軸s垂直的平面或左或右傾斜(見第 /圖)。此外’可形成具有不同幾何體_尖端(21)(也就是^在不同尖 端上就會不同),因此細管⑼内的突出構造(2)相對於與細管⑼之縱向轴& 垂直的平面可以不同角度(或毫無角度)傾斜,且有不同的方向。 〇·ΛΡ爾聊申請昏現行版2崎〇1、發明專麵明獅的、⑽一-丁祕〔 1288038 犬出構之實際尺寸的較佳範_被確鱗’麟本技藝人士應能 理解此工具(13)實際尺寸可經改良,_化該突出構造(2)之實際尺寸。舉例 來說”刀刃(14)在***緣⑴内切入的深度t以及p角影響該突出構造(2) 的高度4。因此,該突出構造⑺之高度eP可用以下數學式表示: ep = t/sin(9O-0) 或,已知φ = (9〇4) eP = t/si_ 其中,t =切削深度 Φ疋平面B相對於與工具軸q垂直的平面所呈現之角度;且 0是***緣層(4)相對於細管之縱向軸s所被切削的 突出構造(2)的厚度Sp視突出構造(2)及角0的節距Pa’p而定。因此,厚度Sp 可用該數學式調整.W如(9〇々或,已知知_, ? SP = Pa,p · sin(^) /、中Pa,p疋犬出構造(2)的軸向節距; 是平面B相對於與工具軸q垂直之平面所呈現的角度;且 ^是***緣層(4)相對於細管之縱向軸s被切削的角度。 第四圖和第五圖說明-種可行的製作裝置,用來強化細管⑼的表面。 這些圖示料是要侷隨本發_作崎的難,關是可_運用任一 適當裝備或裝備配置的細管製作過程。本發明的細管由具有合適物理特性 的各種材料所f,上述物理雜包含結構完紐、展性和_,舉例來說, 々銅和銅合金、紹和紹合金、黃鋼、敛、鋼和不鏽鋼。第四圖和第五圖說 明在細管⑼上有三個心軸⑽運作,肋強化細管⑼的外部表面。注意 14 D^&^m9mmw-mf?m2〇〇4〇7〇i\^Bmmmmpu〇69\pu-〇69-〇〇〇3^5ueu〇c 1288038 在第四圖中有-個心轴被省略並未畫出。各心轴⑽包含具備多個鰭狀圓盤 (7)的工具組合,其軸向所擠壓出的凸起外部鰭狀物(6)之間具有軸向節距 • Pa,°。該工具組合可包含額外的圓盤,如刻痕圓盤或扁平化圓盤,進一步強 〜化細官(21)的外部表面。此外,雖然圖中只有顯示三個心轴(1〇),可依所需 • 的外部表面加強作用使用較少或較多的心轴。然而,所用心軸的數量依細 官應用品而定,在細管的外部表面並非一定要具有強化作用。 強化細管(21)内側表面(18)的一個例子裡,可讓心轴(9)旋轉安裝於其上 • 的心軸柄(11)延展伸入細管⑼。工具⑽經開孔⑽安裝在柄(11)上。螺釘 (24)將工具(13)固定在位置上。工具(13)用任何適當方式用與柄(11)鎖緊而隨 之轉動。第六d圖和第七(1圖說明工具(13)可能具備接槽(17),肖來扣住柄 (H)上的突出構造(未圖示),將工具(13)相對於柄(n)固定住。 • 操作時,細管(21)在製造過程中移動時通常會做旋轉。細管壁(3)在心轴 (9)和鰭狀圓盤(7)間移動,此圓盤會在細管壁(3)上施加壓力。在壓力下,金 屬之細管壁(3)流進鰭狀圓盤(7)間凹槽處,在細管(21)的外部表面形成鰭狀 • 物⑹。 在心軸(9)上具有所需之内側表面圖案的鏡像,以便當細管(21)和心軸⑼ 嚙合時,會形成細管(21)内側表面(18)上的所需圖案。理想的内側表面圖案 包含***緣(1) ’如第一 a圖和第四圖所示。在細管(21)内側表面(18)上形成 瓤 ***緣(1)後,細管(21)與位在鄰近之工具(13)以及順游處的心軸(9)相遇。如 先前所解釋,工具(13)的刀刃(14)切過***緣(1)形成***緣層(4)。細管(13) 之舉升緣(15)接著舉升***緣層(4)形成突出構造(2)。 15 〇:\?泊\專称專利申請書·現行版20040701\發明專利說明^PU069\PU.069-0003-了suei.doc 1288038 …田:具(u)同時形成突出構造(2)與外部鳍狀物和時,是固定不動的(也 就疋不旋她謝向軸),細綱自觸I且有-㈣運動。在這 個例子中’該突出構造恤㈣距Pa,p可由T列公式計算/控制: P ^α,ο * Ζ〇 α,ρ〜~~~;- 乙i 其中:
Pa,〇為外部鰭狀物(6)的軸向節距; Z。為在細管(21)外徑上突起鰭狀物的數量;及 Zi為工具(13)上尖端(12)的數量。 為獲得某個特定的突出構造軸向節距pa,。,也可以旋轉卫具⑽。細管 (21)和工具⑽能以相同方向旋轉,或能以滅方向旋轉。為獲得預定的轴 向犬出構4距pa,。’此卫具⑼之必要轉數後分鐘轉速胸以下公式 來計算: RPMt00l =——^^(Ρα,ο ·Ζ〇-Ρα>ρ -Zj)
Zi · Pa,p 其中: RPMtube為細管(21)的旋轉頻率;
Pa,o為外部鰭狀物(6)的軸向節距; Z。為在細管(21)外徑上凸起鰭狀物的數量;
Pa,p為突出構造(2)的所需軸向節距;及 zi為工具(13)上尖端(12)的數量。 假設計算結果為負值,則工具(13)應以細管(21)之相同方旋轉來獲得所 需要的Pa,。值。或者,假設結果為正值,則工具(13)應以細管(21)之相反方 16 0:\[>&1\專称專利申請書現行版2(Χ)4〇7〇八發明專利說明書\PU069\PU-069-O003-Tsuei .doc 1288038 旋轉來獲得所需要的pa,。值。 可知,雖然此例顯示可在一次操作中形成突出構造(2)與***緣⑴,也 可使用預先形成内部***緣⑴的細f,在與之不_另—次操作中製作突 出構造(2)。這通常會需要_裝置讓工具⑽或細管⑼旋轉,越此細管轴 移動工具(I3)或細管⑼。此外,最好能有一支撐將工具⑽對準細管表面 (18)。 & 在這情形下,該突出構造(2)之軸向節距Pa,p用以下公式來計算: pa,p = Xa/(RPM · Zi) 其中:
Xa為細管(21)和工具(13)間的相對軸向速度(距離/時間); RMP為工具(13)和細管(21)間的旋轉相對頻率;
Pa,p為所需要的突出構造(2)軸向節距;及 Zi為工具(13)上尖端(丨2)的數量。 此公式適用以下條件:(丨)此細管僅沿軸向移動(也就是不旋轉)而且工具 僅旋轉(也就是不軸向移動);(2)細管僅旋轉且工具僅軸向移動;(习工具旋 轉且軸向移動’但細管不旋轉且軸向狀不動;(4)崎旋轉且軸向移動, 但工具不旋轉且軸向固定不動;及(5)上述任一組合。 配有本發明之細管内側表面,創造出流體流動之額外路徑(介於突出構 造(2)流經凹槽(2〇)處),以便讓熱轉移和熱壓力降幅最大。第九a圖說明上 述可讓流體流經細管(21)的額外路徑(22)。這些路徑(22)是除了***緣⑴之 間所造的流體路徑(23)以外的額外路徑。這些額外路徑相對該細管軸s呈現 17 心&1\專称專利申誚書.現行版2〇〇4〇7〇,、發明專利說明歡U〇69\PU 〇69 〇〇Q3-Tsuei d〇c 1288038 螺旋角α!。角A是突出構造(2)與鄰近***緣〇)間的夾角。第九b圖清楚 地顯示這些由突出構造(2)所形成的額外路徑(22)。螺旋角αι,以及流經細 管(21)之路徑(22)的方向,可藉由調整突出構造(2)的節距Pa,p以下列數學式 調整: 尸 _ _________pa,r · tan(〇L) · TTDj _ α,Ρ τΏί * (tan^ tanM) ± Pa,r · (tan(a)^ ίαη(αΊ) · Z, 其中:
Pa,r為***緣(1)的軸向節距; 以為***緣⑴到細管軸S的角度; 0¾為突出構造(2)間的所需螺旋角度;
Zi為工具(13)上尖端(12)的數量;及
Di為自細管(21)内側表面(18)測量的細管内徑。 假設***緣螺旋^和凹槽的角r均為左旋或右旋(見第十―圖),則在 上述數學式使用減號[_]。或者,假設***緣螺旋角α和凹槽的角r為反向 螺旋(見第十- a圖),則在上述數學式使用加號。 具有上述表面的細管表現優於現有的細管。第十二圖和十三圖以圖示 說明兩例像這樣的細管(崎編號25和細管編號14 _騰細管)之強化作 用’证明1^些細官間加強作用因素的差異。此加強作用因素是新細管(細 &、扁5虎25和細官編號14)熱轉移係數(細管側向熱轉移係數(第十二圖)和 總體熱轉移絲(第十三目》增純過現有細管(漏…肺 、TurboB Π ® 和TurboBBI®)的因素。然而,再次強調,細管編號25和i4僅不過是依本 ^月的例子。依照本發明製造的其它細管態樣優於各種應用品内現存的細
18 D:\P&T\專称專利申請昏現行版2〇〇407〇n發明專利說明g\pU069\P(J-069-0QQ3.TsueiM<K 1288038 管0
Turbo-B®、TurboBn⑧和TurboBH®細管的物理特徵,描述於發給讥⑽ 等人的類專綱麟5,697,43G f蚊件喊_絲二。Twb〇_B(g^參照細 管Π ;細管-ΒΠ®是參照細管Π ;及細管B_m⑧是參照細管。細管編號 25和細管編號14的内側表面符合本發明且包含以下物理特徵: 表一細管和***緣尺寸 細管編號25 細管編號14 細管外徑(忖) 0J50 0.750~ 細管内徑(吋) 0.645 0.650~~~— 内部***緣數量 85 34 ~— 内部***緣的螺旋角度(度) 20 49 ' 内部***緣高度er(忖) - 0.0085 0.016 内部***緣軸向節距Par(忖) P--------- 0.065 0.052 '~' Pa,r/er -------- 7.65 3.25 ' —— 0.0132 0.025 表二突出構造尺寸 〜_________ 細管編號25 細管編號14 夂出構造高度(对) 0.014 0.030 突出構造軸向截距(吋) 0.0167 0.0144 &出構造厚度(吋) --—_ 0.0083 0.007 19 D:\P&T\專称專利申請書·現行版20040701\發明専利說明書dQ<: 1288038
切進***緣的深度t (吋) 0.007 0.015 此外,形成細管編號25和μ號之突出構造所使用的卫具,有以下特徵: __I二工具尺寸 細管編號25 細管編號14 切削尖端的數量Zi 3^^ 1 Φ角(度) 60。 60。 ω角(度) 2。 2° 7Γ角(度) 89.5° 89.6° β角(度) 69.5° 40.6° 外徑突出鰭狀物數 3 N/A @ 工具每分鐘轉數 0 1014 每分鐘細管轉數 1924 0 Xa(忖/分鐘) 96.2 14.7 號第十一圖顯示細管編號14之細管側熱轉移係數為約1.8倍,且細管編 管,的係數約為TurboBni_ u倍,此為目前最常使用在蒸發器中的細 _ *十〜圖和第十三圖中視為基準線。同樣地,第十三圖顯示細管編 唬25的整轉
'、、轉移係數是約I·25倍,且細管編號14的係數約為TurboBH ⑧化倍。 如苐十四 圖所示,本發明之其它具體實施例包含在細管(100)内側表面 20 D:\P&T\専称專利申請書.現行版2〇〇4〇7〇1\發明專利說明書 1288038 (104)有主要凹槽(108)的熱轉移表面,也有一外部表面(106)和細管壁(ι〇2)。 熟悉本技藝人士可瞭解,主要凹槽(108)的數量的變更,取決於該熱轉移表 Λ 面所屬的應用品,以及所使用之流體介質。主要凹槽(108)可用任何方式形 ' 成,包括但不僅限於:切削、變形、拉削或擠壓。主要凹槽(1〇8)是在内侧 • 表面(104)上與細管之軸s形成螺旋角度α(未圖示)。螺旋角α可介於〇。到 90°,但以不超過70。為佳。熟悉本技藝人士可迅速瞭解該較佳螺旋角α常 常,至少部分是,取決於所使用的流體介質。 • 主要凹槽⑽)的軸向節距依許多因素決定,包括螺旋角α、細管(1〇〇) 内壁(1〇4)上所形成之主要凹槽的數目,以及細管⑽)内徑。在本申請書中, 内徑是由細管⑽)的内側表面測得。較佳的軸向節距可由〇〇卜摘無限大 (若主要凹槽與細管軸s平行延伸)。 • 本發明某些频實施例也包括突出構造或翼片⑽)。突出構造⑽)可 由内側表面⑽)切削並抬升而成,如第十五Α到十五c圖所示。突出構造 (110)取好與細官⑽)呈Θ角切削(如第十五c圖)。突出構造_的高度 • eP是依内側表面的切削深度t和切削角射而定。突出構造(⑽的高度% 、,心疋大於糊讀t。切舰度t最好播主要凹槽()的深度。不過,切 削/未度t也可能小於或等於主要凹槽的深度。 • 大出構4(110)的軸向節距Pap可以是大於零的任何數值,而且,除了其 、素L吊疋依用來形成此突出構造(110)之工具在製作時與細管之間 的母刀鐘相對轉數(如前文所討論的工具⑽或如下討論的改良工具 (彻,325綱,射_的增合),蝴辦瓣罐罐(_ 21 D:^P&T\^f/J[^f/^^0.^fj^2〇〇4〇7O1\^^^if//^^0\PUO69\PU-O69-O〇〇3-Tsuei.doc 1288038 之工具所具有的切削尖端數目。突出構造(110)的軸向節距Pap最好是介 於.00197到.197吋。軸向節距Pa,p和高度通常依突出構造的數目而定,其中 高度ep隨Pap減少。 突出構造(110)的形狀是依内部表面(1〇4)形狀,以及主要凹槽(1〇8)被用 來形成突出構造(110)的工具相對移動所切削之後該内部表面(1〇4)的走向而 定。第十五A圖到十五C圖的實施例中,突出構造(11〇)具有四個侧面(12〇)、 一傾斜頂面(122)以及一相當銳利的尖端(124)。 魯犬出構造(110)的尖端(124)可選擇性地壓扁,以製作沸騰空腔(114),如 第十六A到十六D圖所示。或者,突出構造(11〇)的尖端(124)可彎曲以製造 /弗騰二月工(1M) ’如第十七A到十圖戶斤示。在別的實施例中,突出構造 (110)的尖端(124)可增厚以製造沸騰空腔(114),如第二十三A到二十三B圖 所示。在另外的實施例中,突出構造(110)可彼此相對傾斜以製造沸騰空腔 (114) ’如第十人A到第十人c圖所示。熟悉本技藝的人士應能了解,若要 製作的是冷凝表面,突出構造(11_尖端_)可保持大致直線(並未彎曲 鲁或爲平)’並且與細管(!〇〇)内侧表面(104)大致垂直。然而,如果要製作的 疋彿騰或蒸發表面’彿騰空腔(114)的出現可顯著增加此沸騰表面的效能。 箱空腔(m)的製作創造出液體流動的路徑,並能增進液態轉變成汽態。 不過’本發明的突出構造(110)並不僅限於以上所列舉的實施例,反而 可形成任何形狀。此外,細管(100)的各個突出構造(11〇)並*需要是相同形 狀或具有相同幾何形體。 如第十五A圖所示,可在相鄰的突出構造(110)之間有個第二凹槽 22 D:\P&T\專利^專利申請書·現行版20040701\發明專利說明書\Ρυ〇69\Ρυ·069-0003·Τ5Μί.άκ 1288038 (112)。第二凹槽(112)與細管軸向s呈現一角度τ (圖中未顯示角度τ可 以是介於約為80°和1〇〇。之間的任意角度。最好,角度r約為9〇。。 _ 本發明有些實施例也包括在一細管上製造沸騰表面的方法與工具。在 ' 形成第一凹槽(108)時,如第十九圖所示的起槽刀具(200)特別有用。起槽刀 具(200)的外徑比細管(1〇〇)的内徑大,所以當它拉過或推過細管(1〇〇)時,就 形成主要凹槽(108)。起槽刀具(200)也包括一穿孔(2〇2)以便與一柄相連(參 見苐二十一圖)。 • 可依上述方式運用如第六入-D圖和第七八-D圖中的工具⑽,形成 突出構造(110)和第二凹槽。如果已知突出構造⑽)之實際尺寸的較佳範 圍,熟悉本技藝的人士應能了解可藉由改良工具(13)的實際尺寸影響所製出 的大出構造(110)之實際尺寸。譬如說,刀刃(14)切入内側表面的深度t和角 度0會影響到突出構造(110)的高度ep。因此,突出構造⑽)的高度ep可依 下列式子調整: eP = t/sin(9O-0)或已知 φ=9〇_$, • ep - t/sin(^) 9 其中: t為切削深度; Φ為平面B和與工具軸q垂直的平面之間的角度;且 0為該層與細管(100)之縱向車由s相關的切削角度。 —大出構造(110)的厚度SP視突出構造(110)的軸向節距pa,p和角度Φ而 疋因此,厚度SP可依下式調整: SP$,P· sin(9〇_0)或 ⑽, 23 D’.\PbT\專称專利申請昏現行版2〇〇4〇7〇1\發明專利說明辦㈤卿㈣如 1288038
Sp 〜pa,P · sin(0) 其中: ~為突出構造⑽)的軸向節距; 為平面B和與工具軸q垂直的平面之間的角度;且 。、:、十於、、、田&(100)之縱向軸s的内側表面(1〇4)切削角度。 〆 ’、()可、、里改良以製造各種不同表面。如前文所說,每-個工 d幾⑽形不同的兩組尖端⑽,挪),以製作具有傾斜突出構造(n_ 彿騰表面,如第+八Δ 山 U十八c圖所示。為了製作這樣的表面,相鄰的尖 M318’32G)具有不同缝〜(此角度決定了突出構造(110)被抬升的傾斜角 :)。改變突出構造(11_頃斜角ω,可能會在沸騰空腔_開口處陶 仔到大出構k(12〇)之間的特定間隔這又會影響沿著表面_的液體流 量s曲線。 因此,犬出構造的間距g可用以下公式表示: g = Ml-sir#))-W〇_仍1 _ sm^ 、Ύ)} 其中: ρ為突出構造(110)的軸向節距; φ為平面Β和與工具軸q垂直的平面之間的角度;且 φι為工具(300)介於平面c與工具轴q垂直的平面間的角度;及 t為切削深度。 本發明一些實施例中,突出構造(11〇)的尖端(124)可用如第二十一圖的 24 〇:\9&1\斯办專利申請昏現行版20〇φ7〇η發明專利說明書仍d〇c 1288038 扁平化工具(400)弄扁或彎曲(如第十六A到十六D圖所示)。此扁平化工具 (400)最好具有比内側表面上的突出構造(11〇)具有更大直徑。因此,若將扁 平化工具(400)推進或拉出細管(1〇〇),突出構造的尖端(124)就變彎曲或扁 平。扁平化工具(4〇〇)包括一穿孔(402)以供與柄(130)連結。
另外的實施例中,突出構造(110)的尖端(124)不需使用到扁平化工具 (_)’就可以達成與第十六a到十六㈣類似的爲平或彎曲形狀。譬如, 可將工具(13)改良,除了切削並抬升突出構造的尖端(124),還納入-個多個 炎端以便弄平突出構造⑽)的尖端。譬如,第二十A圖中顯示的改良工具 (325) ’具有與卫具(13)相同的幾何體形,另包括_扁平化尖端⑽)可在突 出構造形成後將之彎曲或弄平。改良工具⑽可用來製作沸騰表面,如第 十七A到十七B圖以及第二十B到二十c圖。 用在熱轉換表面的沸騰表面也可藉由增厚的尖端⑽)製造出突出構造 (10)如第一十一 A和第二十三B圖,具有增厚尖端_的熱轉換表面可 用來製作沸騰缝⑽)。第二十四c到二十四d醜示的是工具⑽的改 良實施例(350),可用來製作具有增厚尖端(124)的突出構造。 、言實Ο中改良工具(350)的尖端(302)包含兩個刀刃(36〇,370), 第刀刃(360)和與工具轴q垂直的平面呈現角度石2,第二刀刃⑽)和與工 具軸^垂直的平面呈現角度仏(角度仏和&類同於第六b圖中的角度 ίΟ周整角度;32和;33就調整***緣⑴或細管表面(购)被切削的角度$, 也就應所付大出構造的形狀。藉由以兩不同角度切入***緣⑴或細管表 面(1〇4) 了$成具有較細柄和較厚尖端的突出構造,如第二十三Α到二十 25 〇,仰7\專称專利申請昏現行版2〇〇顿^翻專利說明歡叫⑽利⑽⑽⑼㈣教 1288038 三B圖以及第二十四a和二十四B圖所示。 四A到二十四b圖 具有加厚尖端(丨24)的突出構造(110),可參照第二十 用以下公式求出: —> ~ ψ2)' cos 其中: Ψ3為 t為切削的全深;且 鹃第-據點之刀刃切削的深度,接著該突出構造尖端(124)如第_ 所示,該空隙的計算方式如下: 尽=Ml - sin(rp2)) ~ ' sin(^3 ^ Ψι) sin〇3) 如果下述正確: —,sin(供3 ~ ¢0 · sin % 卜’1 cos^2 則忒犬出尖端(124)就如第24B圖所示,且空隙g計算方式如下· g-p · cos〇3i2) · (1_sin((^-C〇s(^2) •㈣〜⑹)。 第二十一圖顯示用於強化細管(1〇〇)表面的可能製造設備。這些圖樣並 不疋要侷限依本發明製作細管(闕的程序,倒是可用任何製作程序、適合 工具或設備的配置。本發_細管(_可❹種具有適#物理性質的材料 製成’上述物理特性包含結構完整性、展性和塑性,舉例來說,如鋼和銅 26 讀爾赌鮮辦.卿2咖灿辦撕__〇6啊⑽咖 1288038 合金、鋁和鋁合金、黃銅、鈦、鋼和不鏽鋼。 強化細管_内側表面的方法中,扁平化工具(4〇〇)穿過開孔_裝在 -一柄(13〇)上,此柄又延伸入細管中。工具(13)穿過開孔(16)裝在柄(13〇)上。 ' 熟悉本技藝人士應能了解,可用改良工具(3〇〇,325減350)取代工具⑽並且 .(或者)將扁平化工具_)移去,依所需要形成的表面而定。起槽刀具(2〇〇) 穿過開孔㈣可旋轉地裝在柄(13〇)上。螺釘㈣把全部三個工具 (2〇〇,擊_定在柄_±。卫具⑴綱最好是細顿t方式鎖緊而與 鲁柄(130)起轉動。第” B圖與第七B ®顯示的工具⑽上可能帶有接槽 (17) ’以便與柄上的突出構造(未顯示)彼此相扣而將工具⑼相對固定於 柄(130)上不動。 較錢心若依本發_方法罐)工具聽製條管_側表面, 製造裝置可包括多個心軸以便用於強化細管的外部表面,如前文的討論以 及第五圖所表不每個心轴基本上都包括一組具有籍狀圓盤⑺的工具組 合,其中由鰭狀圓盤轴向擠壓出的凸起外部鰭狀物之間具有轴向節距匕。 籲此工具組合也可包含額外的圓盤,像是刻痕圓盤或扁平化圓盤,以便更進 -步強化細管的外側表面。可知,依細管的應用,細管外側表面可能並不 需要有強化構造。在操作時,崎壁在心轴之間移動,心細會施加壓力 於細管壁。 (槽刀/、(2〇0)上具有所需内側表面圖樣的鏡像,如此可讓細管(1〇〇)與 起槽刀/、(2〇0)嗤口時’由起槽刀具(2〇〇)在細管(娜)内侧表面(刚)形成所需 要的圖樣。所而之内側表面(104)有一例是包含了主要凹槽(刚),如第十四 27 D:\P&1\專称專利申請昏現行版2〇〇4〇7〇扒發明專利說明^ρυ〇69ψυ·〇69〇〇〇3τ$υβ1ά^ 1288038 圖所示。待細管⑽)内側表面_)形成主要凹槽(ι〇8)之後,細管(100)又遇 到緊鄰起槽刀具(200)下游位置的工具(13)。工具⑽的刀刃(14)切過内絲 面(104)。接著工具(13)的舉升緣剝開内側表面(_以形成突出構造⑴〇)。 右突出構造(110)是與外部鰭狀物⑽同時形成,而且工具⑽也固定不 動(也並無轉動或軸向移㈤,細管_)自練轉而有—軸向運動。 在此例中,突出構造⑽)的軸向節距Pa,p依下列方程式決定: 其中:
Pa,0為外部鰭狀物(6)的轴向節距; Z。為在細管(21)外徑上鰭狀凸起的數量;及 zi為工具(13)上尖端(12)的數量。 若要得到某個特定的突罐軸向節距~,可旋轉工綱。細管_ 和工具⑽响糊_,㈣⑽)㈣_她是反向旋
轉.付預定的麵節距Pap 4具(13)所必須的旋轉(以每分鐘的轉數 表示(RPM))可由下述公式算出: RPMtooi 為細管(1〇〇)的旋轉頻率; μ為外部鰭狀物(6)的轴向節距; Z。為在細管外徑上鰭狀凸起的數量; %為突出構造⑽)的所需軸向節距;及 mAm^^m2^407〇nmMWWmmmPU〇69\PU.〇69.〇M3-TsUeUoc 1288038
Zi為工具(13)上尖端(12)的數量。 假設計算結果為負值,則工具(13)應以細管(100)之相同方旋轉來獲得所 需要的節距Pa,。值。或者,假設結果為正值,則工具(13)應以細管(1〇〇)之相 反方旋轉來獲得所需要的節距pa,。值。 可知’雖然此例顯示可在一次操作中形成突出構造(110)與主要凹槽 (108),也可使用預先形成主要凹槽(108)的細管(100),在與之不同的另一次 操作中製作突出構造(110)。這通常會需要有一裝置讓工具(13)或細管(1〇〇) # 旋轉,且沿此細管軸移動工具(13)或細管(100)。此外,最好能有一支撐(未 顯示)將工具(13)對準細管表面(1〇8)。 在這情形下,該突出構造(2)之軸向節距Pap用以下公式來計算:
Pa,p - Xa / (RPM · Zi) 其中: xa為細管(100)和工具(13)間的相對軸向速度(距離/時間); RMP為工具(13)和細管(1〇〇)間旋轉的相對頻率; Φ Pa,p為突出構造(11〇)的所需軸向節距;及
Zi為工具(13)上尖端(12)的數量。 此公式適用以下條件:(1)此細管(1〇〇)僅沿軸向移動(也就是不旋轉)而 且工具(13)僅旋轉(也就是不軸向移動);(2)細管(1〇〇)僅旋轉且工具(13)僅軸 向移動;(3)工具(13)旋轉且軸向移動,但細管(1〇〇)既不旋轉且軸向固定不 動;⑷細管(100)旋轉且軸向移動,但工具(13)既不旋轉且軸向固定不動· 以及(5)上述任一組合。 _綱瓣卿__购軸一•一 1288038 配有本發明之細管_表面(_,可創造出流黯動之額外路徑穿過 第二凹槽(112),以便讓熱轉移和熱壓力降幅最大。第十五入圖說明上述流 體流經細管_的額外路徑㈤。這些路徑是除了主要凹槽(1〇8)之間所造 的流體路徑(23)以外的額外路徑。這些額外路#相對該細管轴s呈現螺旋角 A。角%是突出構造⑽)與鄰近之主要凹槽(陶間的央角。螺旋細, 以及流經細管⑽)之額外路徑的方向,可藉由調整突出構造剛的節距~ 以下列數學式調整:
Pap = __Pa,r ' tan(〇l) · τρ. 其中: 1
Pa,r為主要凹槽(108)的軸向節距; α為主要凹槽(108)到細管軸s的角度; 叫為突出構造(110)間的所需螺旋角度;
Zi為工具(13)上尖端(12)的數量;及 為自細管⑽)内側表面⑽)測量的細管(1〇〇)内徑。 弟-十五圖到第三十四圖顯示的是可用來形成上述熱轉移表面的另一 工具組合_。此卫具組合包括具有尖端(514)的桿㈣(參見第二十七 圖)’可在-熱轉移細管的表面(特別是内側表面)形成突出構造。桿子⑽ 可用任何有結構完整性的材料製成(例如鋼、碳化物、陶製品等等),但由 碳化物所製是最_ (像是侧冑)。尖端(514)最好(但非必要)是位於桿 子(512)末端-體成形。尖端(514)的幾何體形最好(但非必要)和工具(η) 的尖端(12_,如第六a圖到六d圖以及其相關描述。 ’、 30 _摩靖瓣働獅7〇n___ 9\PU-069-0〇〇3.Tsuei.doc 1288038 桿子(512)可滑入具有一前端(518)與一後端(52〇)以及一井狀通道(522) 的桿子導管(516)(參見第二十八圖至二十九圖),此井狀通道(522)的尺寸可 谷納桿子(512)(參見第三十至三十一圖)。井狀通道(522)最好是延伸穿過桿 子導官(516),以致在桿子導管(516)上的前端(518)以及後端(520)或其鄰近位 置均有開口。尖端(514)由桿子導管(516)前端(518)的井狀通道(522)開口延伸 出。待桿子(512)滑入桿子導管(516)之後,可在此桿子導管(516)後端(52〇) 的井狀通道(522)開口處旋入一螺絲釘(524)(如第二十五圖至二十六圖所 • 示)。調整螺絲釘(524),就能調整尖端(514)由桿子導管(516)前端(518)的井 狀通道(522)開口所延伸出去的距離。接下來,尖端(514)的延伸量可決定此 尖端(514)在細管内側表面(14〇)上切入***緣的深度。第二螺絲釘(528)可旋 入在桿子導管(516)長邊上所具有的螺釘孔(53〇)(在第三十圖至三十一圖中 疋位於桿子導管(516)的前端(518))。此第二螺絲釘(528)可將桿子(512)固定 在桿子導管(516)上(也就固定了尖端(514)的延伸量)。 桿子導管(516)的前端(518)最好具有定心平面(532)。使用時,定心平面 • (532)接觸到***緣(丨)的頂端,或是此切削尖端(514)所要切削的細管内側表 面(104)。經由如此接觸方式,定心平面(532)可讓工具組合(51〇)在強化細管 内侧表面時保持對準於細管内。 接著再把桿子導管(516)***一工具座(534),如第三十二圖至三十三 圖。此工具座(534)包括頭部(536)和定出工具座縱軸(未顯示)的尾部(544)。 頭部(536)具有一外壁(542)(圖中顯示為圓柱狀,不過可以是任意適當形 狀)’還有一空心井狀通道(546)基本上延伸貫串頭部(536)的全長。每個井狀 31 D:\P抓專称專利申請昏現行版20040701\發明專麵明靜膽利⑽麵^咖教 1288038 通道(546)最好在頭部(536)的頂面(54〇)或其附近有—開口,而且在頭部⑽) 的底面(538)或其附近有—開卜各絲通道(546)的軸與卫具座⑼)的縱轴 最好能呈現出0。到9〇。的角度。井狀通道(546)的尺寸是要簡容納桿子導 管(516)(内含有桿子(512)),如第三十四圖所示,滑入工具座(別)上的井 狀通道(546)之中。 依據特定制财職闕的尖端⑺4)數目,工碰(534)可具有任意 數目的空心井狀通道_。依據所需的***突出構造之節距⑸,並不是 所有空心井_都得插上桿子導管_及桿子⑽)。此外,同—個工具座 (534)上所有桿子㈣的尖端(5順何體形顯麵。不過,為了形成有不 同形狀、方向或其他幾何體形的突出構造,可在工具座(534)上提供且有不 同幾何體形的尖端㈣。例如,如之前與第权A至十八C圖以及第二十 二圖的,糊(14财侧“,纽_構姆不同傾斜 角ω。如此—來’工具組合(51_來製作具有傾斜突出構造的沸騰表面, 如第十八Α圖到十八C圖所顯示。 此外,如敎第二十三A 二十三B _及第二十四A圖至二 p D _,若尖端⑽)具有多重㈣,可形成具有增厚尖端⑽)的 犬出構造,並製造出核化沸騰空腔。 接著參照第二十五圖到二十六圖,顯示的是-塾_)和-心軸(550) 凝上工具座_桿部(544)。墊圏(548)包括—底座⑽,由此延伸出多個 又齒叫瓣懒叉齒_位置是面對著工具座(534)頭部(Μ6贼 (5聲工碰(53辆等36)___有—敎孔_,雜鎖上 32 D.'Pft7A娜赫申雜現施2〇〇侧⑽辦纖娜卿卿⑽$侧⑽你 1288038 -桿子⑽。有一整形隔卿)(褒在桿子(558)上)緊鄰工具座㈣的頭 部(536)配置,還有一偏向元件(此例中是彈菁⑽,也裝在桿子(夠上) 置於緊鄰整形隔片_處。偏向元件可以是任意的構造(包括但不限於: —彈簧,包含板片彈簧、圓盤彈簧、螺旋彈簧、線圈彈簧、曲折彈菁,等 等)’並可任何能夠壓縮和伸展的材料製成(包括但秘於:橡膠、金 屬、塑膠等等)。桿子_後端鎖上一鉚钉,以便把彈菁⑽和整形隔卿) 都固定紅具組合_。可知具有頭部和桿部的螺絲钉(未顯示)可輕易 φ 取代桿子(558)和螺帽(564)。 -旦組合起來’每個桿子導管(516)的頭部(518)就與整形__接 觸,而各個桿子導管㈣的後端(522)則與墊圈(548)的底座(552)接觸。工具 座(534)桿狀部分(⑷)的遠端具有螺紋(566),因此工具組合(sl〇)可旋上軒 導管的末端(可能固定不動或可旋轉),結合上如第二十五圖到二十六圖的 組合’延伸穿入一細管的内部以便強化細管的表面。 在平衡狀態τ (如第二十五醜示),尖端_)(固定在桿子導管(5⑹ •上)並不會延伸超出工具座(534)頭部(536)的外壁(542),也就因此被保護 著。使用時,心軸(550)在細管内側表面形成***緣,接下來再被尖端(514) 切削並舉升而形成所需的突出構造。熟悉本技藝人士應能了解心軸(55〇)可 用一起槽刀具(200)取代(如第十九圖顯示),以便在細管表面形成凹槽(1〇8) (而不是***緣(1))(當然,必須有一外力施於工具組合(51〇)以便將尖端 (514)由工具套(534)中有效露出)。然後尖端(514)將切入細管壁(1〇4)(而不 是***緣(1))形成突出構造,如第十五A圖顯示。 33 ΟΛΡ&Ί\專称專卿請書.現行版2(χΗ〇7〇'、發明専利說明餅咖则齡⑽了⑽'獻 1288038 在此過程中,心軸(550)(或起槽刀具(200))對墊圈施壓,墊圈又接著 對桿子導管(516)施壓。受此壓力,桿子導管(516)沿著各自的空心井狀通道 • (546)往整形隔片(560)滑動。尤其是,墊圈(548)的底座(552)對桿子導管(516) ·- 的後端(520)施加一力,將他們順著井狀通道(546)推動。如此一來,尖端(514) 就被推出工具座(534)頭部(536)的外壁(542)(如第二十六圖顯示),暴露出 來以便切削並舉升***緣(1)或細管内側表面(1〇4)以形成突出構造,如前文 關於第la圖至lc圖以及第十五a圖至十五c圖的討論。桿子導管⑽)對 • 整形隔片(560)施壓,又接著壓縮彈簧(562)。墊圈(5,上的又齒(Μ4)和工具 座(534)頭部(536)底面⑽)彼此接觸,避免桿子導管⑽)進一步移動。因 此’墊圈叉齒(554)的而度控制了桿子導管(516)相對於工具座⑼)(以及尖 端(514))被推動的距離,並因而影響线(514)暴露出來的分量,以及尖端 (51侧而切人細縣面_度⑴。卫具組合⑽)可更換財刊又節⑷ 高度的塾圈(548),用以精確控制尖端(514)伸出工具座㈣頭部 (542)的多寡,以及尖端(514)的切入深度⑴。 • 以尖端(514)切削並舉升之後,新形成的突出構造接觸到整形隔片 (),後者將規範由尖端(514)所切出之突出構造的高度。太高的突出構造 會被整形㈣⑽则’直高度成摘敎的高。工具組合中可更換 不同直徑的整形隔片(560),輕易調整突出構造的高度。整形隔片(夠也可 用來屋扁某些或全部的突出構造以形成沸騰空腔,如第十六A圖至十六D ^ Α圖至十七8圖’以及二十Β圖至二十C圖。或者,也可將尖端 ㈣幾何體形為扁平化尖端(316)的桿子(512)插人工具射。如此一來,位 34 〇.仰7\卿轉利申黯·斯版2〇〇4〇7(}1\翻柳麵割娜⑽咖⑼⑽版 1288038 於工具座内的桿子尖端(或尖端)也可同時實施壓扁的功能。 s犬出構造的形成已經完成,也不再有外力施於墊圈(548),壓縮的彈 簧(562)會讓工具組合(510)回復平衡狀態(如第二十五圖顯示),也就是說彈 簧(562)迫使整形隔片(560)推動桿子導管(516)返回,直到整形隔片(56〇)接觸 工具座(534)頭部(536)的頂面(540)。如此一來,桿子導管(516)沿著井狀通道 (546)滑動以便尖端(5Μ)縮進工具座⑺4)的外壁(542)。 已知有力里施於工具組合(51〇)的不同元件,墊圈(548)、工具座(53句、 • 桿子導管(516)、整形隔片(560)均應使用在壓力之下依然能維持其結構的材 料製成。譬如,這些元件可用金屬製成,包括碳化物、鋼,等等。 若要移開工具組合(51〇),只要旋開工具座(534)桿部(54句遠端,就能旋 開桿子導管(未顯示)。不過,往往工具組合(51〇)會變得牢牢固定在桿子導 胃上難以魏、。如果用手’要把工具組合(51G)旋鬆所需的力量可能會損傷 工…且p(51G)。因此,最好在:^具座(534)外壁(抑上具有開孔(568)。可用 一裝置***上述開孔(568),利用力矩把工具組合(51〇)旋鬆。 參 柄明的工具座(510)設計可有許多優點。若桿子(512)上的尖端(51句磨 扣可車工易移開杯子⑽重塑或互換整個桿子⑽)。藉著把螺絲釘(52句或 ⑺娜桿子導管上移職且讓桿子_由桿子導管_滑出,可將含有磨 抽大端(別)的才干子⑸幻從桿子導管⑽)移開。或者,可把整根桿子導管⑽) 紅具座(534)巾移開。不論採„個方法,現有桿子⑽上的練叫可 經重塑再裝回桿子導管⑽,或可將具有新尖端㈣)的新桿子(5聰入桿 子導官(516)。本工具設計的另—優點,那就是必須更換桿子㈣之前可將 35 &ΛΡ&Τ\專称專利申請書·現行版2〇〇4〇7〇1\發明專利說明書的d〇c 1288038 桿子(512)的尖端(514)再塑多次。如此大幅降低工具和材料支出。此外,如 上所述,利用具有不同叉齒(554)高度的墊圈來調整尖端(514)在使用期間由 工具座(534)突出的程度,並(或)能調整尖端(514)由其各自的桿子導管(516) 中所伸出的距離,此工具組合(510)就能輕鬆運用於内壁厚度不同的各種細 管。 以上所提只是用於舉例、說明以及描述本發明的實施例。對於這此實 施例的改良和調整對熟悉本技藝人士來說應是顯然易見,也不會離開本發 # 明的精神或是下述的申請專利範圍。 【圖式簡單說明】 a圖為本發明細管之具體實施例,部分形成内側表面之片段透視 圖0 圖為第一 a圖所示之細管,依箭頭a所指方向之側邊立面圖。 第一 c圖為與第一 b圖相似的側邊立面圖,不過由細管之内側表面突出 的大出構造並非與細管軸s垂直。 第~〇1圖為第一 a圖所示之細管,以箭頭b所指方向之正視立面圖。 第e圖為第—a圖所示之細管的俯視圖。 '圖為本發明細管之具體實施例之關表面的顯微照片。
第四圖為—側邊立面圖 的某個具體實施例。 具體實施例之内側表面的顯微照片。 ’所顯示的是可依本發明製作細管之製造設備 第五圖為第四圖該設備之透視圖。 36 0:\9&1\専称專利申請書-現行版200407ςή\發明専利說明蒈pU069\pU-〇69-0003-TstjeUoc 1288038 第“ a圖為本發明工具之具體實施例的透視圖。 第’、b圖為第;^a圖所示之工具的側邊立面圖。 第’、c圖為第六b圖所示之工具的仰視圖。 第’、d圖為第六b騎示之1具的俯視圖。 第七a圖為本發明工具另一具體實施例的透視圖。 第七6圖為第七a圖所示之丄具的側邊立面圖。 第七c圖為第七b圖所示之工具的仰視圖。 第七(1圖為第所示之卫具的俯視圖。 、第八a圖為本發明細管之另一具體實施例,部分形成内側表面之片段透 視圖其中切過***緣的深度小於該***緣的高度。 、、第八b _本發·管之另—具體實酬,部分形成_表面之片段 透視圖,射城祕起緣的深度大於紐起緣的高度。 第九a圖為依本發明之另_具體實施例,内侧表面的片段俯視圖。 第九b圖為第九a圖所示之細管依箭頭22所指方向的立面圖。 :弟十a _本發明之細管_表面的片段圖示,顯示該卫具以&方向接 近該***緣’用來糊自方向g***緣之突出構造。 第十b圖為本發明之細管另一内側表面的片段圖示,顯示該工具以g α接近為***緣,用來切削自方向g***緣之突出構造。 第十a圖為依本發明之細管内絲面的示意、圖,顯示紐起緣與凹槽 間的角定位,其中該隆絲與凹槽是反向的螺旋線。 楚丄 b圖為依本發明之細管内側表面的示意圖,顯示該***緣與凹 37 D:\PbJ\專称專利申請書·現行版20040701、發明專利說明t^U069\PU-Q69-〇m-Tsuei,doc 1288038 槽間的角定位,其中該***緣與凹槽為同向的螺旋線。 第十二圖為嫌先前技藝之各種崎和本發明之細管的細管側向熱轉 移係數的條狀圖。 第十三圖為比較先馳藝之各種細f和本㈣之崎的碰熱轉移係 數的條狀圖。 第十四圖為本發明熱轉移細管之另一具體實施例,在内徑上部分形成 沸騰表面之片段透視圖。 第十五A圖為第十四圖所示之具體實施例,部分形成彿騰表面之片段 透視圖。 ........〜^第十SA圖所示’部分形成沸騰表面之顯微照片。 (^弟十丑/C^為第十五a圖所示,部分形成轉表面之截面圖。 >十’、A ®為依本發明另—具體實施例之熱轉移細管,其内徑上沸騰 表面之片段透視圖。 第十Μ圖為第十六A_示之細管的截面圖。 ' 第十’、A圖之该彿騰表面俯視圖的顯微照片 第十六D圖為第十六A圖之該彿騰表面截面的顯微照片。 其内徑上沸騰 第十七A圖為依本發明另—親實施例之熱轉移細管, 表面之片段透視圖。 第十七B圖為第十七A_示之細管的截面圖。 第十八A圖為依本發 表面之片段透觸。 ”體_例之熱轉移崎,其峨上沸騰 ㈣專称昏現簡200侧\翻糊翻獅瞻麵·了㈣板 1288038 第十八3圖為第十八A圖之該沸騰表面截面的顯微照片。 第十八C圖為第十八A圖之該沸騰表面的截面圖。 第十九圖為凹槽工具的透視圖。 第二十A圖為依本發明之另一具體實施例之工具的透視圖。 第二十B圖為第二十A圖之工具所形成的沸騰表面之透視圖。 第二十C圖為第二十B圖沸騰表面之顯微相片。 第二十H具體實施之製造設備的透視圖,可_來生產符合本 B 發明的熱轉移細管。 第二十二圖為依本發明工具之另一具體實施例的透視圖。 第二十三A圖為符合本發明之熱轉移細管另_具體實施例内徑上沸騰 表面的截面圖。 第二十三B圖為第二十三A圖之沸騰表面的顯微照片。 第二十四A圖之截面圖所顯示的沸騰表面,是用符合本發明工具之具 體實施例所形成。 • 第二十四B圖之截面圖所顯示的沸騰表面,是用符合本發明工具之另 一具體實施例所形成。 第二十四C圖為符合本發明某具體實施例之刀尖的透視圖,用來形成 第二十四A及二十四B之沸騰表面。 第二十四D圖為第二十四c圖所示刀尖的另一透視圖。 第一十五圖為本發明工具又一具體實施例一之退縮尖端的透視圖。 第—十六圖為第二十五圖之具體實施例將尖端暴露出的透視圖。 39 &\9&7\專称專利申請書·現行版2004070叭發明專利說明昏PU069\PU-069.0003.Tsuei.doc i288〇38 第二 十七圖為第二十五圖和第二十六圖所 示之實施例中桿子的透視 第二十八 祝_ 圖為第二十五圖和第二十六圖之具體實施例之桿子導管的透 圖為第二十七圖的桿子用螺 第三+ 十九圖之棹子導管内的透視圖 十九圖之桿子導管的透 絲固定且置於第二十八圖和第二 第三, 的工具座 圖的透視圖顯示 丁的疋第一十五圖和第二十六圖之具體實施例 第二十二圖為第三十准嫩另—透視圖。 7十四_透簡是第三十圖和第三十—圖之桿子/桿子導管組合 置於弟二十二圖和第三十三圖駐具座中。 【主要元件符號說明】
protrusion 突出構造 細管壁
Tube wall Ridge layer ***緣層 6
Fin 鑛狀物 7
Finning disks 鰭狀圓盤 40 D.\Pbl\卿專卿觸·贿版2〇〇4〇7Qi\發卿麵日娜•⑽.咖心㈣叙 1288038
9 Mandrel 心軸 10 arbor 心軸 11 Mandrel shfat 心轴柄 13 Tool 工具 14 Cutting edge 刀刃 15 Lifting edge 舉升緣 16 aperture 開孔 17 Key groove 接槽 18 Inner surface 内侧表面 20 Groove 凹槽 21 tube 細管 22 Additional path 額外路徑 24 bolt 螺釘 25 Side surface 邊側表面 26 Tilted surface 傾斜表面 28 Pointed tip 尖銳的尖端 30 Base wall 基座壁 32 Base wall 基座壁 34 Side wall 側壁 40 Base 底座 42 Ridge base ***緣基座 41 0:\卩&7\專称專利申請書·現行版20040701\發明專利說明mPU069\PU-069-0(X^-Tsuei ,chc 1288038
100 Tube 細管 102 Tube wall 細管壁 104 Inner surface 内側表面 106 Outer surface 外部表面 108 Primary Groove 主要凹槽 110 protrusion 突出構造 112 Second groove 第二凹槽 114 Boiling cavity 沸騰空腔 116 Opening 開口 120 Protrusion 突出構造 124 Tip 尖端 130 Shaft 柄 132 Bolt 螺釘 200 Grooving tool 起槽刀具 202 aperture 開孔 300 Tool 工具 302 Tip 尖端 316 Flattening tip 扁平化尖端 318 Tip 尖端 320 Tip 尖端 320 1 Tip 尖端 42 D:\P&T\專利< 專利申請書-現行版10040701\發明專利說明^P{J069\PU-069-0003-Tsuei .doc 1288038
325 Modified tool 改良工具 350 Modified tool 改良工具 360 Cuting edge 刀刃 370 Cuting edge 刀刃 400 Flattening tool 扁平化工具 402 Aperture 開孔 510 Tool assembly 工具組合 512 Rod 桿 514 Tip 尖端 516 Rod guide 桿子導管 518 Head end 前端 520 Tail end 後端 522 Shaft 井狀通道 524 Screw 螺絲釘 528 Second screw 第二螺絲釘 530 Screw hole 螺釘孔 532 Centering plane 定心平面 534 Tool holder 工具座 536 Head portion 頭部 538 Bottom wall 底面 540 Bottom wall 底面 43 D:\P(tT\專称專利申請書-現行版20040701\發明專利說明昏PU069\PU-069-0003-Tsuei.doc 1288038
542 Outer wall 外壁 544 Rod portion 桿部 546 Hollow shaft 空心井狀通道 550 Mandrel 心轴 552 Base 底座 554 Prong 叉齒 556 Threaded hole 螺紋孔 558 Rod 桿子 560 Sizing spacer 整形隔片 562 Spring 彈簧 564 Nut 螺帽 566 thread 螺紋
44 D:\P&T\專利^專利申請書·現行版2004070η發明專利說明mPU069\PU-069-0003-Tsuei.doc

Claims (1)

1288038 十、申請專利範圍: L 一種切削金屬的工具組合,其包含: a•一個工具座,包括一縱軸、一外部頂面、一外部底面、一外部外 壁和至少一個大致為空的井狀通道,其中至少一個井狀通道貫穿 此工具座而包含第一開口以及第二開口; b•至少一個桿子組合,其包含: (I) 一桿子導管,具有前端和後端;
(II) -桿子,具有形塑成尖端幾何體形的尖端,置於桿子導管 中,其中上述尖端由桿子導管的頭部伸出, 其中至少-個桿子組合是置於至少一個工具座的井狀通道 内而且其中桿子導管的前端能夠由至少一個井狀通道的第 開口伸出’而域中桿子導管的後端能夠由至少_個井狀 通道的第二開口伸出; 個塾圈’實際上緊鄰工具座外部底面配置,而且可施慶力予 曰導嘗的後知’以便若一外力施力口到墊圈上就可使得至少一個 3、、、〜口著至夕一個井狀通道移動一段距離,上述尖端伸出工 具座的外壁; 整开肩片’實際上是緊鄰卫具座外部頂面配置,可施加盧力予 知子導官的前端,使得至少—個桿子組合沿著至少—個井狀通道 的至少^分滑動,把尖端縮回到工具座外壁之内;以及 偏白元件,只際緊鄰上述整形隔片配置。 2·如中請專利範圍第 1項之工具組合,其中至少一井狀通道以0。-90。 45 〇沖&7\專称專利串請昏現行版2卿7〇1、發明專利說明mpV(mPU-〇69-0〇〇3-TsiieUoc 1288038 (匕各邊界值)相對社述卫祕之縱向延伸。 3.如申請專利範圍第丨項之工具組合,其中桿子在桿子 可以調整的 導管内的位置是 4. W⑽糊之場合,物何 5·如㈣__4項之工餅,其 ^移開。 重新置入捍子導管中。 ^子的為可再經塑形然後 6.如申請專利範圍第i項之工具組合,射此尖端適; 面藉切削和舉升金屬形成突出構造 如申請專利範圍第6項之工具組合,其中該尖端的 刀刀組成。 8·如申請專利範圍第7項之卫具組合, 刀刀組成。 ί於在細管之内側表 7. f幾何體形至少由一 其中該尖端幾何體形至少由 •種 ^專利補弟6項之工具組合,其中該尖端的幾何體形至 種舉升緣組成。 ^桃爾丨項之从岭,射至少―桿子組 組合組成。 什丁 申4勸爾10項之卫具組合,其中多個捍子組合内至少有兩 個桿子尖蘭料幾何_㈣。 移開 12·如申請專利_1項之工具組合,其中至少-桿子組合可從工具座 其中所稱之墊圈包含一底座以及 13.如申請專利範圍項之工具組合, 46 D:mn^WmM»-mffm20040701\^mmmmmPU069\PU-069-0003-TsueUoc 1288038 其中#子導官的後端能夠由至少_個井狀通道的第二開口 伸出; 〇幻-個細,實際上緊駐具座外部絲配置,而且可麵力 予桿子導管的後端’以便若—外力施加到塾圈上就可使得至 少-個桿子組合沿著至少-個井狀通道移動^距離,上述 尖端伸出工具座的外壁; w -整形則,實際上«私具座外部頂面配置,可施加壓
力予桿子導管的前端,使得至少—個桿子組合沿著至少一個 井狀通道的至少-部分滑動,把尖端縮回到工具座外壁之 内;以及 (V) -偏向元件,實際緊鄰上述整形隔片配置; b·把上述工具組合對準該細管;
C.促使上述細管紅具組合之_對觸並且姆軸向飾以及 d.運用上述尖端在該細管的内側表面上形成突出構造。 組合沿至少一井狀通道移動一段距離 外壁。 20.如申__19項之方法,進—步包含在墊圈上施加力量,其 中該力量造成此墊圈會對桿子導管之後端施加壓力,造成至少一桿子 且延伸該尖端伸出此工具座的 21·如申請專利範圍第19項之方法, '万法進一步包含將此突出構造扁平化、 彎曲此突峨’或使___造彼此娜斜,以便形成核 化沸騰空腔。 48 〇ΛΡ&Τ\專称專利申請書.現行版20040701、發明專利說明mPU〇69\PU-〇69.〇〇〇3.Ts⑽心 1288038 22.如申請專利範圍第19項之方法,進一步包含自工具座處移開該桿子, 重塑該尖端,後後將此桿子再度置入工具座内。
49 0:\9&1\專称專利申請書·現行版20040701\發明專利說明^PU069\PU-069-0003-Tsuei.doc
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