專利名稱：橢圓形換熱管的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及金屬管加工技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種用于換熱器等換熱設(shè)備的橢圓形換熱管。
背景技術(shù)：
按GB/TM590-2009《高效換熱器用特型管》標(biāo)準(zhǔn)，我國(guó)現(xiàn)行的換熱器用高效特型管共分為四大類型，分別為T形槽管、波紋管、內(nèi)波外螺紋管、內(nèi)槽管。它們最大的共同點(diǎn)在于都是通過(guò)冷加工工藝在金屬基管(直光管)上制造加工出來(lái)的換熱管。如圖1所示，現(xiàn)有技術(shù)中的T形槽管，在金屬基管1的外壁上通過(guò)冷加工形成密集的螺旋狀T形凹槽11。T形槽管按結(jié)構(gòu)形式可分為I型，管外壁呈T形槽道，管內(nèi)壁表面光滑；II型，管外壁呈T形槽道，管內(nèi)壁表面呈波紋狀。如圖2所示，現(xiàn)有技術(shù)中的波紋管，在金屬基管1上通過(guò)冷加工形成管內(nèi)、外表面均呈波紋狀11的換熱管。如圖3所示，現(xiàn)有技術(shù)中的內(nèi)波外螺紋管，在金屬基管1上通過(guò)冷加工形成管外壁呈螺紋11、管內(nèi)壁呈波紋狀12的換熱管。如圖4所示，現(xiàn)有技術(shù)中的內(nèi)槽管，在金屬基管1的內(nèi)壁通過(guò)冷加工形成凹槽11 的換熱管。內(nèi)槽管按結(jié)構(gòu)形式可分為I型，軸向凹槽；II型，螺旋狀凹槽。上述四大類換熱管與未經(jīng)冷加工直接用作換熱管的金屬直光管相比，因?yàn)樵诮饘倩苌暇哂欣浼庸に纬傻牟坌?、波形等，?qiáng)化了傳熱效果，因此有效地提高了換熱管的換熱面積和換熱效率，故被稱為換熱器用“高效”換熱管。上述這四大類換熱管都是以無(wú)縫金屬直光管作為基管通過(guò)冷加工成型的，其冷加工工藝主要是對(duì)無(wú)縫金屬直光管做形狀的變化。進(jìn)一步地，這四大類換熱管都是在無(wú)縫金屬直光管的內(nèi)、外壁上進(jìn)行冷加工，加工幅度受管壁厚度所限，因此難以再大幅度地提高換熱面積?，F(xiàn)有技術(shù)中的換熱管在做熱交換時(shí)，水、油、氣等換熱介質(zhì)在換熱管內(nèi)流通，借助于換熱管壁實(shí)現(xiàn)與換熱管外的其他介質(zhì)之間交換熱量的技術(shù)目的。在熱交換過(guò)程中，靠近換熱管管壁區(qū)域的換熱介質(zhì)所進(jìn)行的熱交換比較充分，換熱效率較高；而遠(yuǎn)離換熱管管壁、 位于換熱管中心區(qū)域的換熱介質(zhì)的熱交換并不充分，因此現(xiàn)有技術(shù)中的上述換熱管雖經(jīng)過(guò)一定改進(jìn)，但整體換熱效率仍較低。并且，現(xiàn)有技術(shù)中的換熱管在生產(chǎn)、使用過(guò)程中還存在以下幾點(diǎn)明顯的不足1、受制于冷加工設(shè)備的規(guī)格限制，換熱管成品在規(guī)格、長(zhǎng)度等方面均受到很大的局限；2、由于有冷加工步驟，原材料的損耗較大；3、由于冷加工過(guò)程復(fù)雜，導(dǎo)致產(chǎn)品的加工精度參差不齊；4、冷加工工藝的檢驗(yàn)方法和檢驗(yàn)手段難以保證成品質(zhì)量；5、受加工工藝限制，制管效率不高；[0016]6、這四大類換熱管大多具有特殊的外型，給換熱器設(shè)備的制作諸如對(duì)波紋管、外槽管的折流板的處置帶來(lái)許多不便；7、這四大類換熱管都經(jīng)過(guò)冷加工，管體上存有殘余應(yīng)力，在介質(zhì)通過(guò)時(shí)會(huì)形成湍流，強(qiáng)化了換熱管的局部腐蝕，因此對(duì)換熱器設(shè)備的使用壽命造成了一定的負(fù)面影響?，F(xiàn)有技術(shù)中的換熱管由于上述原因，進(jìn)入了一個(gè)技術(shù)瓶頸，換熱面積、換熱效率難以再大幅度提高，制約了換熱器的發(fā)展，難以滿足市場(chǎng)的需求。因此，本領(lǐng)域的技術(shù)人員一直致力于開(kāi)發(fā)一種換熱效率高、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單的換熱管。
實(shí)用新型內(nèi)容有鑒于現(xiàn)有技術(shù)的上述缺陷，本實(shí)用新型所要解決的技術(shù)問(wèn)題是提供一種換熱效率高的橢圓形換熱管。為實(shí)現(xiàn)上述目的，本實(shí)用新型提供了一種橢圓形換熱管，至少包括管體，所述管體合圍形成一介質(zhì)通道；所述管體具有橢圓形橫截面。較佳地，所述橢圓形橫截面由內(nèi)、外兩個(gè)橢圓表面形成。較佳地，所述橢圓形橫截面為所述管體經(jīng)過(guò)壓制加工獲得的連續(xù)的冷軋加工面。較佳地，所述管體的兩端分別具有直管段。較佳地，所述管體為金屬焊管。較佳地，所述介質(zhì)通道為橢圓形。本實(shí)用新型的橢圓形換熱管采用橢圓形的橫截面，將現(xiàn)有技術(shù)中橫截面積比較大的中間換熱區(qū)縮小，與周邊換熱區(qū)的橫截面積接近或相同，改善了介質(zhì)通道內(nèi)中間換熱區(qū)的換熱效率，從而提高了整個(gè)橢圓形換熱管的換熱效率。因此本實(shí)用新型的橢圓形換熱管在整體換熱效率上大致為現(xiàn)有換熱管的數(shù)倍，要大大高于現(xiàn)有的換熱管。本實(shí)用新型還首次采用焊管為原材料，而焊管的成本比現(xiàn)有技術(shù)中用作換熱管原材料的無(wú)縫管的成本至少低20%左右，因而本實(shí)用新型大幅度地降低了換熱管的制造成本。本實(shí)用新型的橢圓形換熱管，具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，成本低，制造便利等有益效果，適用于石油、化工、化肥、鍋爐、制藥、食品、電力、核能、環(huán)保、供熱等多種行業(yè)中用作高效換熱器或換熱設(shè)備的用管。本實(shí)用新型還提供了上述任一橢圓形換熱管的在線制管加工工藝，至少包括以下步驟步驟一，獲得一金屬圓管；步驟二，將所述金屬圓管放置入輥機(jī)；步驟三，受一系列的橢圓形壓模擠壓后，所述金屬圓管形成橢圓橫截面，獲得所述橢圓形換熱管。較佳地，所述步驟一中，所述金屬圓管為焊管。較佳地，所述橢圓形橫截面由內(nèi)、外兩個(gè)橢圓表面形成。較佳地，所述橢圓形橫截面為所述金屬圓管經(jīng)過(guò)壓制加工獲得的連續(xù)的冷軋加工本實(shí)用新型中的橢圓形模具在設(shè)計(jì)時(shí)必須考慮一下因素1、橢圓形模具的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中不應(yīng)留有尖銳角的存在，以防止換熱管在使用時(shí)所存在的應(yīng)力集中造成的管壁裂紋。[0037]2、橢圓形管壁要與換熱管的直徑與壁厚相匹配。3、橢圓形要與換熱設(shè)備的設(shè)計(jì)與使用要求相適應(yīng)。4、增加換熱管的最佳換熱面積和換熱效率是橢圓形螺旋模具設(shè)計(jì)的出發(fā)點(diǎn)。本實(shí)用新型的橢圓形換熱管，其在線壓制工藝應(yīng)遵循以下要求1、橢圓形換熱管的產(chǎn)品質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)嚴(yán)格按相關(guān)熱交換器用焊管質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)要求實(shí)施；2、橢圓形換熱管的焊縫必須100%渦流檢測(cè)合格，100%水壓試驗(yàn)合格；3、橢圓形換熱管應(yīng)進(jìn)行高溫回火定型，嚴(yán)防產(chǎn)品形狀回彈；4、橢圓形換熱管應(yīng)通過(guò)在線熱處理，消除熱處理擠壓殘余應(yīng)力；5、橢圓形換熱管的在線壓制模具應(yīng)具有開(kāi)啟閉合功能，可根據(jù)顧客需求在焊管兩端留有足夠長(zhǎng)的圓光管段，以利換熱管制造；6、橢圓形換熱管的內(nèi)外表面異形位置均無(wú)尖銳角或棱角存在。本實(shí)用新型與現(xiàn)有技術(shù)中換熱管加工工藝相比，由于沒(méi)有大量的冷加工作業(yè)，無(wú)需大量冷加工作業(yè)場(chǎng)地、專門冷加工設(shè)備和專業(yè)技術(shù)工人，節(jié)省了一次投資費(fèi)用和生產(chǎn)制造成本，因而大幅地降低了換熱管的生產(chǎn)成本，提高了制造效率，具有穩(wěn)定的加工質(zhì)量。由于沒(méi)有冷加工，本實(shí)用新型的橢圓形換熱管大幅降低了原材料的消耗，還由于沒(méi)有大量冷加工的殘余應(yīng)力和較光滑的內(nèi)外表，本實(shí)用新型的橢圓形換熱管抗腐蝕能力和抗結(jié)垢能力明顯優(yōu)于現(xiàn)有工藝所生產(chǎn)的產(chǎn)品。由于大量使用焊管作為橢圓形管的原材料，焊管的生產(chǎn)成本本身就比無(wú)縫管低達(dá) 20%。還由于焊管固有特性的有效發(fā)揮，其換熱管橢圓形尺寸可以數(shù)倍于用無(wú)縫管生產(chǎn)出來(lái)的特型管，其換熱面積和換熱效率大大高于“高效換熱管用特型管”。與熱套制管加工工藝比較，本實(shí)用新型減少了焊管的二次加工流程，省卻了熱套加工的線外熱處理設(shè)備，由于在線連續(xù)生產(chǎn)作業(yè)，其生產(chǎn)效率大約為現(xiàn)有工藝近十倍，使制管成本更加低廉，制管效率更快。并且，在線制管在成品的長(zhǎng)度方面還具有不可比擬的優(yōu)勢(shì)。由于在線制管為連續(xù)加工，理論上，只要輔以一個(gè)后續(xù)的切割工步，在線制管所生產(chǎn)獲得的本實(shí)用新型的橢圓形換熱管可以滿足客戶的各種長(zhǎng)度要求。由于在線作業(yè)生產(chǎn)的自動(dòng)控制、產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定、加工尺寸精度高于現(xiàn)有工藝產(chǎn)品質(zhì)量水平。本實(shí)用新型與現(xiàn)有高效換熱器用特型管加工技術(shù)從制管設(shè)備成本上比較，現(xiàn)有的換熱管生產(chǎn)必須要有的專門機(jī)加工、冷加工設(shè)備。而本實(shí)用新型只需要在現(xiàn)有制管設(shè)備上對(duì)模具等做簡(jiǎn)單改造，增加多組橢圓形壓模，就可以在線壓制形成所期望的各種橢圓形管。 通過(guò)在線熱處理機(jī)構(gòu)，消除橢圓形換熱管在線加工殘留的應(yīng)力，以增加對(duì)抗應(yīng)力腐蝕的能力；同時(shí)通過(guò)在線熱處理機(jī)構(gòu)，消除橢圓形換熱管的變形回彈，獲得形狀穩(wěn)定，幾何尺寸符合規(guī)定要求的橢圓形換熱管。因此，本實(shí)用新型減少了廠房和場(chǎng)地的投資，具有投資省、場(chǎng)地占用面積不需擴(kuò)大，見(jiàn)效快，生產(chǎn)效率高等有益效果，其生產(chǎn)效率大約為現(xiàn)有工藝的數(shù)倍，大大高于現(xiàn)有的換熱管的加工工藝。

圖1是現(xiàn)有技術(shù)中一種T形槽管的結(jié)構(gòu)示意圖；圖2是現(xiàn)有技術(shù)中一種波紋管的結(jié)構(gòu)示意圖；[0051]圖3是現(xiàn)有技術(shù)中一種內(nèi)波外螺紋管的結(jié)構(gòu)示意圖；圖4是現(xiàn)有技術(shù)中一種內(nèi)槽管的結(jié)構(gòu)示意圖；圖5是本實(shí)用新型的橢圓形換熱管的實(shí)施例1的橫截面結(jié)構(gòu)示意圖；圖6是本實(shí)用新型中管體的壓制流程設(shè)備示意圖。
具體實(shí)施方式
以下將結(jié)合附圖對(duì)本實(shí)用新型的構(gòu)思、具體結(jié)構(gòu)及產(chǎn)生的技術(shù)效果作進(jìn)一步說(shuō)明，以充分地了解本實(shí)用新型的目的、特征和效果。實(shí)施例1 如圖5所示，本實(shí)用新型的橢圓形換熱管1為一具有一定長(zhǎng)度的金屬焊管，如奧氏體不銹鋼焊管、碳素鋼焊管、鈦及鈦合金焊管、鎳及鎳合金焊管，或奧氏體一鐵素體雙相鋼
焊管等。圖5所示為其橫截面形狀。管體2的內(nèi)、外表面為光滑表面，由兩個(gè)橢圓表面連接形成。管體2的內(nèi)部形成換熱介質(zhì)流通的介質(zhì)通道3。管體2具有橢圓形橫截面，將介質(zhì)通道3劃分為兩個(gè)側(cè)邊換熱區(qū)31及一中間換熱區(qū)32。兩個(gè)側(cè)邊換熱區(qū)31的橫截面積分別與中間換熱區(qū)32的橫截面積大致相同。本文中，所述的“大致相同”并不要求嚴(yán)格的相同。只要使中間換熱區(qū)32的橫截面積不大于側(cè)邊換熱區(qū)31的橫截面積的3倍，或不小于側(cè)邊換熱區(qū)31的橫截面積的1/3 即可。具體地，本實(shí)施例中的管體2是由一圓形的金屬焊管采用壓制加工工藝形成，兩個(gè)平行的面與兩個(gè)圓弧過(guò)渡面為管體2經(jīng)過(guò)壓制加工獲得的連續(xù)的冷軋加工面。圓弧的轉(zhuǎn)角要有一定弧度，根據(jù)管體2直徑的不同，優(yōu)選地采用轉(zhuǎn)角半徑為2-10 毫米。這樣避免了尖銳角的存在。從橫截面形狀上看，本實(shí)施例中管體2的內(nèi)表面是由兩個(gè)橢圓表面形成，這樣的橢圓形換熱管1在做熱交換時(shí)，兩個(gè)端部周邊換熱區(qū)31和一個(gè)中間換熱區(qū)32的換熱效率都比較高，特別是中間換熱區(qū)32內(nèi)的換熱介質(zhì)也充分地參與到換熱過(guò)程里，大大地提高了橢圓形換熱管1的換熱效率。如本實(shí)施例中的管體2，其有益效果在于，不僅可以大幅度地提高橢圓形換熱管1 的換熱面積，提高了橢圓形換熱管1的換熱效率；還可以加大中間換熱區(qū)32內(nèi)換熱介質(zhì)的流量和流速，也提高了橢圓形換熱管1的換熱效率。本實(shí)用新型的橢圓形換熱管還由于制管成型后沒(méi)有冷加工，因此內(nèi)部結(jié)構(gòu)應(yīng)力基本消除，抗結(jié)垢性、耐蝕性更好。根據(jù)客戶需要，本實(shí)用新型的橢圓形換熱管的整體長(zhǎng)度可以在0米至十?dāng)?shù)米之間選取。當(dāng)然，如果合理配置熱處理爐，本實(shí)用新型的橢圓形換熱管的整體長(zhǎng)度還可以在任意長(zhǎng)度，而不受限于冷加工設(shè)備的規(guī)格。實(shí)施例2 本實(shí)施例的橢圓形換熱管與上述實(shí)施例的結(jié)構(gòu)基本相同，都包括一管體，所不同之處在于，本實(shí)施例中，在管體的兩端，還分別具有直管段。直管段與橢圓段應(yīng)圓滑過(guò)渡，不能急劇變形。具有直管段得橢圓形換熱管在換熱設(shè)備的裝配加工中具有更好的裝配性及密封性能。本實(shí)用新型的橢圓形換熱管1，其在線制管加工工藝，至少包括步驟一，獲得管體2。本實(shí)施例中，管體2為金屬焊管，其橫截面由兩個(gè)橢圓表面形成。結(jié)合圖6所示， 管體2通過(guò)壓制加工工藝獲得。壓制設(shè)備主要包括一系列的支架401、402、403，各支架上分別設(shè)置有上輥411、 412、413及下輥421、422、423，在管體2的兩側(cè)還分別設(shè)置有一系列的左輥、右輥(圖中未示出)。各錕上都設(shè)置或形成有一系列逐步變形的橢圓形壓模。通過(guò)四側(cè)擠壓逐步變形，獲得橢圓形的螺旋管體2。在管體2壓弧成形的過(guò)程中，轉(zhuǎn)角避免了尖銳角的存在。在其他實(shí)施例中，還可以通過(guò)少量的冷加工，使橢圓形換熱管的兩端端面與其軸線垂直，并清除切口毛刺。在其他實(shí)施例中，還可以將管體的兩端部預(yù)留為直管段。在線加工設(shè)備的主體為現(xiàn)有技術(shù)，只是根據(jù)橢圓形換熱管的形狀需要，按照常規(guī)方法設(shè)計(jì)了一系列的橢圓形壓模。因此本實(shí)用新型可以用于加工本實(shí)用新型中任一實(shí)施例中的橢圓形換熱管，均具有相同的有益效果。綜上所述，本說(shuō)明書中所述的只是本實(shí)用新型的幾種較佳具體實(shí)施例，以上實(shí)施例僅用以說(shuō)明本實(shí)用新型的技術(shù)方案而非限制。凡本技術(shù)領(lǐng)域中技術(shù)人員依本實(shí)用新型的構(gòu)思在現(xiàn)有技術(shù)的基礎(chǔ)上通過(guò)邏輯分析、推理或者有限的實(shí)驗(yàn)可以得到的技術(shù)方案，皆應(yīng)在本實(shí)用新型的權(quán)利要求保護(hù)范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求1.一種橢圓形換熱管，至少包括管體，所述管體合圍形成一介質(zhì)通道；其特征在于所述管體具有橢圓形橫截面。
2.如權(quán)利要求1所述的橢圓形換熱管，其特征在于所述橢圓形橫截面由內(nèi)、外兩個(gè)橢圓表面形成。
3.如權(quán)利要求2所述的橢圓形換熱管，其特征在于所述橢圓形橫截面為所述管體經(jīng)過(guò)壓制加工獲得的連續(xù)的冷軋加工面。
4.如權(quán)利要求1所述的橢圓形換熱管，其特征在于所述管體的兩端分別具有直管段。
5.如權(quán)利要求1至4任一所述的橢圓形換熱管，其特征在于所述管體為金屬焊管。
6.如權(quán)利要求1至4任一所述的橢圓形換熱管，其特征在于所述介質(zhì)通道為橢圓形。
專利摘要本實(shí)用新型公開(kāi)了一種橢圓形換熱管，至少包括管體，所述管體合圍形成一介質(zhì)通道；所述管體具有橢圓形橫截面。本實(shí)用新型成本低，制造便利，適用于石油、化工、化肥、鍋爐、制藥、食品、電力、核能、環(huán)保、供熱等多種行業(yè)中用作高效換熱器或換熱設(shè)備的用管。
文檔編號(hào)F28F1/02GK202109804SQ20112019174
公開(kāi)日2012年1月11日 申請(qǐng)日期2011年6月8日 優(yōu)先權(quán)日2011年6月8日
發(fā)明者孔祥鋒 申請(qǐng)人:上?？泼卒摴苡邢薰?br>