專(zhuān)利名稱(chēng)：翅片管式換熱器及其制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種翅片管式換熱器及其制作方法。
背景技術(shù)：
為了提升換熱器的性能，降低換熱器的制作成本，縮小換熱器的體積，以及采用管 徑較小的傳熱管均是目前換熱器的研究重點(diǎn)。另外，小管徑的傳熱管具有較好的耐壓性能， 可以進(jìn)一步降低管壁厚，降低材料成本。參見(jiàn)附圖7-附圖9，傳統(tǒng)空調(diào)用翅片管式換熱器包含多枚平行排布的翅片8、翅片 8上設(shè)置供傳熱管1垂直穿過(guò)的插管孔9。傳熱管1的外徑dl與插管孔9的內(nèi)徑d2之間 留有間隙s8。當(dāng)傳熱管1穿過(guò)插管孔9后，利用漲頭11脹大傳熱管1使得傳熱管1與翅片 8之間的間隙s8近似為零，傳熱管1和翅片8緊密相接形成如附圖9所示的換熱器。一般 情況下，傳熱管1在脹大后的外徑比脹大前的外徑大5%左右。若脹大過(guò)度，會(huì)導(dǎo)致傳熱管 1和翅片8破損；反之，會(huì)導(dǎo)致傳熱管1和翅片8之間接觸不緊密。因此，一般情況下，間隙 s8 小于 d2X5% /2。當(dāng)傳熱管的管徑，也就是指外徑，縮小以后，間隙s8也相應(yīng)縮小，特別是當(dāng)傳熱管 的管徑小于4mm時(shí)，間隙s8將減小為1mm。在實(shí)際生產(chǎn)過(guò)程中，傳熱管1穿入多枚翅片8時(shí) 將變得相當(dāng)艱難，并容易導(dǎo)致傳熱管1和翅片8變形。另外，當(dāng)傳熱管1的管徑變小以后， 脹大傳熱管1需要克服更大的阻力，且與漲頭11相接的脹桿10也要相應(yīng)變細(xì)，會(huì)導(dǎo)致脹桿 11由于強(qiáng)度不足而變形。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的旨在提供一種結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單合理、操作靈活、不需要脹管、換熱能力強(qiáng)、 加工工藝簡(jiǎn)單、體積小的翅片管式換熱器及其制作方法，以克服現(xiàn)有技術(shù)中的不足之處。按此目的設(shè)計(jì)的一種翅片管式換熱器，包括翅片和傳熱管，其結(jié)構(gòu)特征是翅片包 括設(shè)置在翅片基帶上的二個(gè)以上的翅片本體，相鄰的二個(gè)翅片本體之間相互分開(kāi)，翅片基 帶和翅片本體之間設(shè)置有折角，翅片基帶緊貼并呈螺旋狀纏繞在傳熱管的表面。所述翅片基帶每纏繞傳熱管一周的步長(zhǎng)>翅片基帶的寬度，該寬度介于0.5mm到 3mm之間ο所述翅片本體的高度與傳熱管的外徑的比值介于0. 5 2之間；翅片基帶每纏繞 傳熱管一周時(shí)，翅片本體的個(gè)數(shù)> 10個(gè)。所述翅片本體與傳熱管的軸線方向之間的夾角<90°。所述翅片的表面涂布有親水涂層；翅片本體為平直片或翅片本體上設(shè)置有切起。所述傳熱管的外徑彡5mm。一種翅片管式換熱器的制作方法，其特征是首先選取厚度為0. 08mm至0. 15mm的 平直的翅片基材，沿該翅片基材的長(zhǎng)度方向，將翅片基材的一邊按寬度進(jìn)行90度折彎后形 成翅片基帶，接著沿垂直于翅片基材的長(zhǎng)度方向，將翅片基材的另一邊按高度、寬度依序切開(kāi)形成為翅片本體，翅片本體的基部與翅片基帶相接，最后得到翅片；或者，首先選取厚度為0. 08mm至0. 15mm的平直的翅片基材，沿垂直于該翅片基材 的長(zhǎng)度方向，將翅片基材的另一邊按高度、寬度的尺寸依序切開(kāi)形成翅片本體，接著將翅片 基材的一邊按寬度進(jìn)行90度折彎后形成翅片基帶，翅片本體的基部與翅片基帶相接，最后 得到翅片。在翅片本體沖壓出切起，沖壓既可以在折彎前完成，也可以在折彎后完成。將翅片中的翅片基帶的一端緊貼在傳熱管的表面并焊接固定，然后以傳熱管的軸 線方向?yàn)橹行陌唇撬俣葀3進(jìn)行轉(zhuǎn)動(dòng)，與此同時(shí)將傳熱管沿其軸線方向按Vl勻速移動(dòng)，翅片 基帶沿著垂直于傳熱管的軸線方向按v2 = (v3Xdl)/2的速度進(jìn)給，翅片基帶緊貼并呈螺 旋狀纏繞在傳熱管的表面，最后將翅片基帶的另一端焊接在傳熱管的表面。本發(fā)明中的翅片由翅片基帶和相互分離的翅片本體組成，翅片本體通過(guò)翅片基帶 相連，且與傳熱管的管壁表面略成直角。由于纏繞著傳熱管的翅片基帶緊密包裹著傳熱管， 故不需要再脹大傳熱管，克服小管徑傳熱管的脹管難題。同時(shí)，翅片本體與翅片基帶和傳熱 管壁面成近似直角，均勻分布于傳熱管四周。本發(fā)明中的翅片基帶緊貼著傳熱管，每繞一周的步長(zhǎng)等于或略大于翅片根部的帶 環(huán)寬度，目的在于讓在傳熱管的壁面上完全覆蓋翅片，增大導(dǎo)熱面積。同時(shí)在將翅片緊密纏 繞在傳熱管上，減小翅片與傳熱管之間的間隙，減小導(dǎo)熱熱阻。本發(fā)明中的翅片本體的高度與傳熱管的外徑比介于0. 5 2之間，每纏繞一周的 翅片本體的個(gè)數(shù)> 10個(gè)；翅片本體的高度越高，每周的翅片本體個(gè)數(shù)也就越多，將可以增 大翅片側(cè)的換熱面積，但是，同時(shí)也增大加工難度，翅片更容易變形，因此需要兼顧性能和 加工性，選取上述合適的范圍。本發(fā)明中的翅片表面涂布親水涂層后，可以促進(jìn)冷凝水流出，并增強(qiáng)翅片的耐污 染性和耐腐蝕性。翅片本體均勻分離于傳熱管周?chē)?，可以較好的擾動(dòng)空氣流動(dòng)，利用空氣的 入口邊界效率，促進(jìn)空氣側(cè)換熱。為了進(jìn)一步提升換熱能力，還可以在翅片本體上設(shè)置橋形 切起或百葉窗形切起。本發(fā)明中的傳熱管采用平行方式排布，管內(nèi)流體沿著傳熱管的軸線方向流動(dòng)，管 外流體沿著垂直于傳熱管的軸線方向流動(dòng)，從而實(shí)現(xiàn)管內(nèi)流體和管外流體間的換熱，以提 高熱交換率。本發(fā)明具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單合理、操作靈活、不需要脹管、換熱能力強(qiáng)、加工工藝簡(jiǎn)單、換 熱器的體積小的特點(diǎn)。


圖1為本發(fā)明第一實(shí)施例結(jié)構(gòu)示意圖。圖2為圖1中的A-A向局部剖視結(jié)構(gòu)示意圖。圖3為本發(fā)明中的翅片的主視結(jié)構(gòu)示意圖。圖4為圖3中的B-B向局部剖視結(jié)構(gòu)示意圖。圖5為本發(fā)明第一實(shí)施例中的翅片纏繞傳熱管的制作過(guò)程示意圖。圖6為本發(fā)明第一實(shí)施例中的翅片管式換熱器組裝后的結(jié)構(gòu)示意圖。圖7為傳統(tǒng)翅片管式換熱器的局部剖視結(jié)構(gòu)示意圖。
圖8為傳統(tǒng)翅片管式換熱器脹大傳熱管時(shí)的局部剖視結(jié)構(gòu)示意圖。圖9為傳統(tǒng)翅片管式換熱器的立體結(jié)構(gòu)示意圖。圖10為本發(fā)明第二實(shí)施例結(jié)構(gòu)示意圖。圖中1為傳熱管，2為翅片基帶，3為翅片本體，5為翅片本體之間的沖切縫，6為 切起，8為傳統(tǒng)翅片，9為傳統(tǒng)翅片上的插管孔，10為脹桿，11為漲頭，12為扁平管，13為翅 片纏繞起點(diǎn)，si為翅片本體的高度，s2為翅片本體的寬度，s3為翅片基帶的寬度，s4為翅 片厚度，s5 s7為相鄰傳熱管之間的管心距，s8為插管孔和傳熱管之間的間隙，dl為傳熱 管的外徑，d2為插管孔的內(nèi)徑。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合附圖及實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步描述。第一實(shí)施例參見(jiàn)圖1-圖2，本翅片管式換熱器，在外徑dl小于或等于5mm的傳熱管1的外側(cè) 連續(xù)的以螺旋形緊密纏繞著翅片。翅片包括設(shè)置在翅片基帶2上的二個(gè)以上的翅片本體3，相鄰的二個(gè)翅片本體3之 間相互分開(kāi)，翅片基帶2和翅片本體3之間設(shè)置有折角α，該折角α —般情況下為90度。 翅片基帶2緊貼并呈螺旋狀纏繞在傳熱管1的表面。翅片本體3通過(guò)翅片基帶2相連，且 與傳熱管1的壁面略成直角。一般情況下，翅片本體3與傳熱管1的軸線方向之間的夾角^ 90°。翅片基帶2緊貼著傳熱管1，翅片基帶2每纏繞傳熱管1 一周的步長(zhǎng)>翅片基帶2 的寬度s3，該寬度s3介于0. 5mm到3mm之間。翅片本體3均勻的突起在傳熱管1的周?chē)?翅片本體3的高度si與傳熱管1的外徑dl的比值介于0. 5 2之間；翅片基帶2每纏繞 傳熱管1 一周時(shí)，翅片本體3的個(gè)數(shù)> 10個(gè)。翅片表面涂布親水涂層，翅片本體3的表面可采用平片，也可設(shè)置橋形或百葉窗 形的切起6。切起6用于強(qiáng)化空氣側(cè)換熱能力。纏繞有翅片的傳熱管1采用平行方式排布，傳熱管1的管內(nèi)流體沿著傳熱管1的 軸線方向流動(dòng)，傳熱管1的管外流體沿著垂直于傳熱管1的軸線方向流動(dòng)。由于寬度s2決定于每周內(nèi)的翅片本體的個(gè)數(shù)N以及傳熱管1的外徑dl，s2 = dl X/N，而每周內(nèi)的翅片本體的個(gè)數(shù)N彡10。參見(jiàn)圖3-圖6，對(duì)上述翅片管式換熱器的制作方法進(jìn)行說(shuō)明。首先選取厚度s4為0. 08mm至0. 15mm的平直的翅片基材，沿該翅片基材的長(zhǎng)度方 向，將翅片基材的一邊按寬度s3進(jìn)行90度折彎后形成翅片基帶2，接著沿垂直于翅片基材 的長(zhǎng)度方向，將翅片基材的另一邊按高度si、寬度s2依序切開(kāi)形成為翅片本體3，翅片本體 3的基部與翅片基帶2相接，最后得到翅片；或者，首先選取厚度s4為0. 08mm至0. 15mm的平直的翅片基材，沿垂直于該翅片 基材的長(zhǎng)度方向，將翅片基材的另一邊按高度si、寬度s2的尺寸依序切開(kāi)形成翅片本體3， 接著將翅片基材的一邊按寬度s3進(jìn)行90度折彎后形成翅片基帶2，翅片本體3的基部與翅 片基帶2相接，最后得到翅片。在本實(shí)施中，翅片基材的厚度s4為0. 08mm至0. 12mm時(shí)，能取得較佳的效果。
在本實(shí)施例中，沒(méi)有考慮折板系數(shù)，因折板多出的尺寸歸入到后序工藝中，即折板 成形的對(duì)應(yīng)邊的寬度S3或高度si中；相當(dāng)于設(shè)計(jì)公差。但是，由于翅片基材的自身厚度s4 比較小，因折板帶來(lái)的尺寸影響也比較小，因此可以不用考慮。在翅片本體3上沖壓出切起6，沖壓既可以在上述的折彎前完成，也可以在上述的 折彎后完成。將通過(guò)上述方法制得的具有一定長(zhǎng)度的翅片中的翅片基帶2的一端緊貼在傳熱 管1的表面并焊接固定，然后以傳熱管1的軸線方向?yàn)橹行陌唇撬俣萔3進(jìn)行轉(zhuǎn)動(dòng)，與此同 時(shí)將傳熱管1沿其軸線方向按Vl勻速移動(dòng)，見(jiàn)圖5，此時(shí)的傳熱管1的軸線方向垂直于紙 面；翅片基帶2沿著垂直于傳熱管1的軸線方向按v2 = (v3Xdl)/2的速度進(jìn)給，翅片基帶 2緊貼并呈螺旋狀纏繞在傳熱管1的表面，最后將翅片基帶2的另一端焊接在傳熱管1的表如果經(jīng)繞制后，翅片的長(zhǎng)度過(guò)長(zhǎng)，可以將翅片切斷，在傳熱管1的終點(diǎn)處將翅片和 傳熱管1焊接固定即可。位于中間部分的翅片基帶2與傳熱管1不用焊接固定，僅僅將其 壓緊即可。其中，vl彡(s3Xv3)/(2X π ), v2 = (v3Xdl)/2。通過(guò)這樣的纏繞制作方法，傳熱管1每旋轉(zhuǎn)一周的時(shí)間為OX JO/V3，在這段時(shí) 間內(nèi)，傳熱管1沿著其軸線方向前進(jìn)大于等于翅片基帶2的寬度距離S3。因此，可以保證每 繞一周的步長(zhǎng)大于等于翅片基帶2的寬度。制作換熱器時(shí)，首先將所定根數(shù)的纏繞有翅片的傳熱管1進(jìn)行平行排列，接著和 制作普通換熱器的方法一樣，利用U形管等其它類(lèi)型的連接管將相鄰傳熱管的端部連接即 可?？梢造`活按照需要排布傳熱管，例如可以采用如圖6所示的傳熱管的管心呈正三 角形的排布方式，即相鄰傳熱管之間的管心距s5 = s6 = s7。第二實(shí)施例參見(jiàn)圖10，說(shuō)明本發(fā)明的第二實(shí)施例。對(duì)于采用扁平管12的翅片管式換熱器，脹 管也比較困難。而采用本發(fā)明的外繞翅片的方法可以很好的解決該脹管問(wèn)題。類(lèi)似第一實(shí) 施例，將帶有翅片基帶2和翅片本體3的翅片從翅片纏繞起點(diǎn)13處以螺旋的方式一圈挨著 一圈的緊密纏繞在扁平管12的表面上，最后將翅片基帶2的另一端焊接在扁平管12的表 面。為了防止在扁平管12的四個(gè)拐角處進(jìn)行纏繞翅片時(shí)，由于拐角處的角度變化比較大而 造成翅片破裂，應(yīng)采用在如圖10所示的邊角處具有一定圓角的扁平管。該圓角的半徑R的 大小>翅片本體的寬度s2。其他未述事項(xiàng)與本發(fā)明的第一實(shí)施例相同。
權(quán)利要求
1.一種翅片管式換熱器，包括翅片和傳熱管(1)，其特征是翅片包括設(shè)置在翅片基帶(2)上的二個(gè)以上的翅片本體(3)，相鄰的二個(gè)翅片本體(3)之間相互分開(kāi)，翅片基帶(2) 和翅片本體(3)之間設(shè)置有折角(α)，翅片基帶(2)緊貼并呈螺旋狀纏繞在傳熱管(1)的表面。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的翅片管式換熱器，其特征是所述翅片基帶(2)每纏繞傳熱管(1)一周的步長(zhǎng)彡翅片基帶(2)的寬度(s3)，該寬度(s3)介于O. 5mm到3mm之間。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的翅片管式換熱器，其特征是所述翅片本體(3)的高度(si)與 傳熱管(1)的外徑(dl)的比值介于0.5 2之間；翅片基帶(2)每纏繞傳熱管⑴一周 時(shí)，翅片本體(3)的個(gè)數(shù)彡10個(gè)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的翅片管式換熱器，其特征是所述翅片本體(3)與傳熱管(1) 的軸線方向之間的夾角<90°。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的翅片管式換熱器，其特征是所述翅片的表面涂布有親水涂 層；翅片本體(3)為平直片或翅片本體(3)上設(shè)置有切起(6)。
6.根據(jù)權(quán)利要求1至5任一所述的翅片管式換熱器，其特征是所述傳熱管(1)的外徑 (dl) ^ 5mm。
7.—種如權(quán)利要求1所述的翅片管式換熱器的制作方法，其特征是首先選取厚度(s4) 為0. 08mm至0. 15mm的平直的翅片基材，沿該翅片基材的長(zhǎng)度方向，將翅片基材的一邊按寬 度(s3)進(jìn)行90度折彎后形成翅片基帶(2)，接著沿垂直于翅片基材的長(zhǎng)度方向，將翅片基 材的另一邊按高度(Si)、寬度(s2)依序切開(kāi)形成為翅片本體(3)，翅片本體(3)的基部與 翅片基帶(2)相接，最后得到翅片；或者，首先選取厚度(s4)為0. 08mm至0. 15mm的平直的翅片基材，沿垂直于該翅片基 材的長(zhǎng)度方向，將翅片基材的另一邊按高度(si)、寬度(s2)的尺寸依序切開(kāi)形成翅片本體(3)，接著將翅片基材的一邊按寬度(s3)進(jìn)行90度折彎后形成翅片基帶(2)，翅片本體(3) 的基部與翅片基帶(2)相接，最后得到翅片。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的翅片管式換熱器的制作方法，其特征是在翅片本體(3)沖壓 出切起(6)，沖壓既可以在折彎前完成，也可以在折彎后完成。
9.根據(jù)權(quán)利要求7或8所述的翅片管式換熱器的制作方法，其特征是將翅片中的翅片 基帶(2)的一端緊貼在傳熱管(1)的表面并焊接固定，然后以傳熱管(1)的軸線方向?yàn)橹?心按角速度v3進(jìn)行轉(zhuǎn)動(dòng)，與此同時(shí)將傳熱管(1)沿其軸線方向按Vl勻速移動(dòng)，翅片基帶(2)沿著垂直于傳熱管(1)的軸線方向按v2= (v3Xdl)/2的速度進(jìn)給，翅片基帶(2)緊貼 并呈螺旋狀纏繞在傳熱管(1)的表面，最后將翅片基帶(2)的另一端焊接在傳熱管(1)的 表面。
全文摘要
一種翅片管式換熱器及其制作方法，翅片管式換熱器，包括翅片和傳熱管，翅片包括設(shè)置在翅片基帶上的二個(gè)以上的翅片本體，相鄰的二個(gè)翅片本體之間相互分開(kāi)，翅片基帶和翅片本體之間設(shè)置有折角，翅片基帶緊貼并呈螺旋狀纏繞在傳熱管的表面。翅片基帶每纏繞傳熱管一周的步長(zhǎng)≥翅片基帶的寬度，該寬度介于0.5mm到3mm之間。翅片本體的高度與傳熱管的外徑的比值介于0.5～2之間；翅片基帶每纏繞傳熱管一周時(shí)，翅片本體的個(gè)數(shù)≥10個(gè)。翅片本體與傳熱管的軸線方向之間的夾角≤90°。翅片的表面涂布有親水涂層。本發(fā)明具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單合理、操作靈活、不需要脹管、換熱能力強(qiáng)、加工工藝簡(jiǎn)單、換熱器的體積小的特點(diǎn)。
文檔編號(hào)F28F1/36GK102052866SQ20101059365
公開(kāi)日2011年5月11日 申請(qǐng)日期2010年12月17日 優(yōu)先權(quán)日2010年12月17日
發(fā)明者伍光輝, 岳寶, 張智, 曾昭順, 賈慶賢, 趙夫峰 申請(qǐng)人:廣東美的電器股份有限公司