[发明专利]具有沟槽内表面的传热管及其制造方法

说明书

本发明涉及在金属管的内表面上具有肋片的内槽表面传热管及其制造方法。

这类具有内槽表面的传热管主要用作空调器或冷却装置换热器中的蒸发管或冷凝管。最近，在整个内表面上具有螺旋槽并在这些槽之间具有螺旋肋的传热管已广泛上市。

目前通用的传热管其制造是将在外周面上具有螺旋槽的浮塞通过由拉伸或挤压制成的无缝管的内部，由此在金属管的整个内周面上滚出螺旋槽。然而用这种方法制成的管中肋的高度和形状被浮塞的特性所限制，因此在一定程度限制了通过改善肋来提高热交换效率。

因此，本发明研究“电有缝焊接方法”的应用以获得传热用金属管，取代使用无缝管，其中一个长金属板材在横向被卷起，相接触的侧边被焊接在一起。使用电有缝焊接方法，在传热管内表面上形成的肋可在金属板材仍为平板时滚压其上，因此增加了肋形设计的自由度。

使用电有缝焊接方法生产的内槽表面传热管的例子示于图13。传热管1是一圆断面金属管，具有多个相互平行的、与管轴线成定角的、以螺旋形遍及整个内表面的肋片2。在相邻的肋片2之间相应地形成螺旋沟槽3。另外，焊接部分4在传热管内表面一定位置处轴向延伸，轴向延伸的槽形无肋部分5位于焊接部分4的两侧。因此，肋片2由这些无肋部分5分开。

然而，人们找到了使用常规的内槽表面传热管生产方法，图14的板材B的侧边不能形成直线5A。而形成略微呈波纹状5B。当出现波纹状5B时，焊接时在接触表面会形成间隙，这样焊接部分的质量就不均匀。因此，当波纹形5B的波纹较大时，需要切削掉板材侧边，使其成为直线形的增加焊接部分的可靠性。

本发明的最新研究揭示，增加内槽表面传热管中肋片凸起的数量。使肋片为较薄断面形可以改善冷凝和蒸发过程。然而，用这种方法增加肋片凸起数量会使波纹形5B更加明显，因此制造较高的肋有困难。

所以，本发明人对图14中出现的波纹形5B的机理进行详细的研究，得出如下结论。因为形成螺旋槽3部分的材料受到的压力比形成肋片2部分的大，因此，材料从螺旋槽3的端部流向无肋部分5。由于这个原因，相应于螺旋槽3端部的区域向外膨胀形成波纹形5B。

另外，当用电有缝焊接生产内槽表面传热管时出现的第二个问题如下。当内槽表面传热管安装在热交换器内，穿过换热器的流道是波形折返时，需将传热管布置成平行管并将其端部用U型管连接。在这种情况下，通常的办法是使用如图15所示的具有尖顶的锥形管扩张器P将传热管1的端部扩成锥形，之后将U形管的端部插入这些扩张部分并焊接。

然而，对于常规的内槽表面传热管，管子膨胀时，在邻近焊接区4的螺旋槽3处有时形成裂缝，因此减少了合格率。

通常应注意使螺旋槽3处的金属管的厚度在每个螺旋槽3的所有部分是定值。同时，在焊接区每侧螺旋槽3处的金属管强度不应过低。

因此，本发明者深入研究了这种现象，最后发现裂缝出现在这些区域是因为在扩管时较厚的焊接区4的材料的扩张性较差，所以应力集中在靠近焊接区4螺旋槽3部分，它们受到环向的强大拉力，更容易形成裂缝。

本发明的第一目的是提供一种具有内槽表面的传热管及其制造方法，能防止板材边沿形成波纹形同时具有高可靠性。

为达到上述目的，根据本发明的具有内槽表面的传热管包括：具有内周面的金属管；形成在金属管内周面上并在其轴向延伸的焊接区；形成在金属管内周面上、平行于焊接区并由其分开的一对凸条区；和在成对凸条区之间不包括焊接区的区域上的若干肋片。

另外，生产根据本发明的具有内槽表面的传热管的方法包括：滚压步骤，使金属板材在至少一对肋成形滚子之间通过，使在金属板材表面上滚出一对平行于板材两个侧边并各自从侧边分开的焊接区，和布置于焊接区之间区域中的若干肋片；管子成形步骤，使具有焊接区和肋片的板材穿过若干成形滚子，使板材成为内表面上具有焊接区和肋片的管子；和焊接步骤，加热已成为管子的板材的两个侧边并将侧边连接。

对于上述的内槽表面传热管和制造方法，即使当在板材上滚压肋片时材料从沟槽端部流向无肋区，这种材料流动被沟槽与无肋区之间形成的凸条区所限制，这样避免了板材侧边波纹形的形成。因此避免了由于波纹形而出现的焊接区裂缝，增加了内槽表面传热管的可靠性。

另外，对于这样的内槽表面传热管，在焊接区的两侧形成一对平行的凸条区，焊接区周围的区域被补强，从这一观点出发也增加了内槽表面传热管的可靠性。

本发明的第二个目的是提供一种内槽表面传热管及其制造方法，它能避免在胀管时在靠近焊接区的沟槽内产生裂纹。