一種翅片管及其生產裝置和方法以及翅片軋制機構與流程

2023-06-18 21:24:46

本發明涉及翅片管領域，尤其為一種翅片管及其生產裝置和方法以及翅片軋制機構。

背景技術：

翅片管，是為了提高換熱效率在換熱管即通常所說的基管表面通過增加翅片來增大換熱管的外表面積，從而達到提高換熱效率的目的。現有技術只能通過增大翅片管上翅片的密度來增加換熱面積，使得生產成本大幅上升，並且翅片管翅片的片距會影響通過翅片之間的換熱介質的流量，從而不可能為了增加翅片管的換熱面積而無限制縮小片距，因此，現有技術的翅片管的換熱性能在一定片距的基礎上達到了換熱性能的極限，對於部分換熱要求較高的應用場合，現有的翅片管不能滿足換熱需求。

技術實現要素：

本發明目的在於解決上述問題，提供了一種在翅片用材保持基本不變的情況下能夠有效增加換熱面積並且能夠使得換熱介質在翅片之間形成紊流從而增強換熱效果的翅片管及其生產裝置和方法以及翅片軋制機構，具體由以下技術方案實現：

一種翅片管，包括基管以及連接於基管上的翅片，所述翅片的側面具有若干向外凸起的突楞部或向內凹陷的凹槽部。

所述的翅片管，其進一步設計在於，所述突楞部或凹槽部等距離分布於翅片上。

所述的翅片管，其進一步設計在於，所述突楞部或凹槽部沿翅片管橫斷面的徑向延伸於翅片上。

所述的翅片管，其進一步設計在於，所述突楞部或凹槽部沿翅片管橫斷面中與翅片管同軸的圓弧向延伸於翅片上。

所述的翅片管，其進一步設計在於，若干突楞部或凹槽部沿翅片管橫斷面中的徑向分布於翅片上。

所述的翅片管，其進一步設計在於，所述突楞部或凹槽部的形狀為直線形或者曲線形。

一種翅片管的翅片軋制機構，將金屬帶軋製成翅片管上的翅片，包括分別可轉動設置於機架上的軋盤和軋頭，所述軋頭與軋盤相對的一側面為第一軋制面，軋盤與第一軋制面相對的側面為第二軋制面，第一軋制面與第二軋制面之間存留有軋制間隙，所述軋制間隙的厚度小於金屬帶的厚度，並且第一軋制面與第二軋制面互相對應的部分同步轉動；其中，第一軋制面上均勻設置有凹槽或突楞，或者第二軋制面上均勻設置有凹槽或突楞；所述金屬帶被餵入軋制間隙內，第一軋制面與第二軋制面擠壓金屬帶使之發生延展形變，在金屬帶受擠壓處遭遇凹槽時，金屬帶不發生延展形變保持原先的厚度或者金屬帶發生較淺的延展形變從而在翅片中形成突楞部；或者金屬帶受擠壓處遭遇突楞時，金屬帶發生較深的延展形變從而在翅片中部形成凹槽部。

所述的翅片管的翅片軋制機構，其進一步設計在於，所述軋頭呈圓柱狀，其側面為所述第一軋制面，軋頭的軸線為其轉動中心線；所述軋盤可轉動地設置於所述軋頭的一側，軋盤的周側面與所述第一軋制面相對從而形成所述第二軋制面。

所述的翅片管的翅片軋制機構，其進一步設計在於，所述軋頭呈圓柱狀，其側面為所述第一軋制面，軋頭的軸線為其轉動中心線；所述軋盤可轉動地設置於所述軋頭的一側，軋盤的盤面的邊側部與所述第第一軋制面相對從而形成所述第二軋制面。

所述的翅片管的翅片軋制機構，其進一步設計在於，所述凹槽或者突楞的形狀為直線形或者曲線形。

一種翅片管生產裝置，包括機架、送料架、軋盤以及軋頭；所述送料架可直線往復運動地設置於機架上軋盤以及軋頭的一側，用於驅使基管自轉的同時向軋盤以及軋頭方向移動；所述軋頭與軋盤相對的一側面為第一軋制面，軋盤與第一軋制面相對的側面為第二軋制面，第一軋制面與第二軋制面之間存留有軋制間隙，所述軋制間隙的厚度小於金屬帶的厚度，並且第一軋制面與第二軋制面互相對應的部分同步轉動；其中，第一軋制面上均勻設置有凹槽或突楞，或者第二軋制面上均勻設置有凹槽或突楞；所述金屬帶被餵入軋制間隙內，第一軋制面與第二軋制面擠壓金屬帶使之發生延展形變並連接於軸向移動的基管上形成翅片管，在金屬帶受擠壓處遭遇凹槽時，金屬帶不發生延展形變保持原先的厚度或者金屬帶發生較淺的延展形變從而在翅片中形成突楞部；或者金屬帶受擠壓處遭遇突楞時，金屬帶發生較深的延展形變從而在翅片中部形成凹槽部。

所述的翅片管生產裝置，其進一步設計在於，所述基管自轉一圈的同時，其軸向進給量等於翅片管的片距。

所述的翅片管生產裝置，其進一步設計在於，還包括第一電機、第二電機，所述第一電機驅動連接送料架的同時驅動連接所述軋盤，所述第二電機驅動連接所述軋頭並且使得所述第一軋制面與所述第二軋制面相對的部分線速度相同。

所述的翅片管生產裝置，其進一步設計在於，所述第一電機的輸出軸通過絲槓螺母機構與所述送料架驅動連接的同時經由減速器與軋盤驅動連接。

所述的翅片管生產裝置，其進一步設計在於，所述第一電機為變頻電機，所述第二電機為伺服電機，第一電機與第二電機之間連接有伺服電機反饋器，所述伺服電機反饋器依據第一電機轉動信號生成控制第二電機的伺服信號控制所述第二電機，使得所述第一軋制面與所述第二軋制面相對的部分線速度相同。

一種翅片管生產方法，該方法利用前述翅片管的翅片軋制機構進行，具體包括如下步驟：將基管從軋盤和軋頭的一側向軋盤和軋頭所在方向移動並且基管保持自轉；將金屬帶餵入第一軋制面與第二軋制面之間的軋制間隙中，第一軋制面與第二軋制面擠壓金屬帶使之發生延展形變，在金屬帶受擠壓處遭遇凹槽時，金屬帶不發生延展形變保持原先的厚度或者金屬帶發生較淺的延展形變從而在翅片中形成突楞部；或者金屬帶受擠壓處遭遇突楞時，金屬帶發生較深的延展形變從而在翅片中部形成凹槽部；隨著基管的不斷進給，延展成型的翅片螺旋狀纏繞於基管上，形成所述翅片管，翅片管上的翅片側面具有向外凸起的突楞部或者向內凹陷的凹槽部。

本發明的有益效果在於：

由於在翅片上設置了突楞部或者凹槽部使得翅片的外表面積大幅增加，從而在不增加翅片用材的前提下大幅增加了翅片管的換熱面積，並且這種換熱面積的增加不以縮小翅片的片距為前提，不會減少流經翅片之間的換熱介質流量，確保在不增加生產成本的前提下具有較好的換熱性能；現有技術的翅片管在使用時，換熱介質進入翅片之間初始受翅片的導流作用規制，使得換熱介質以近乎恆定的方向掠過翅片的中部表面，而本發明在使用時，由於突楞部或者凹槽部的存在，從而在翅片之間換熱介質產生紊流，換熱介質分子多次與翅片表面發生碰撞後進行較為充分熱交換，進一步提高了換熱性能；翅片軋制機構通過將軋頭與軋盤設置為同步轉動，使得金屬帶（通常為鋁帶）在遭遇軋盤或者軋頭上的凹槽或者突楞時，其兩側面的摩擦力保持平衡，使得軋制過程順利，不會出現由於摩擦力不對稱導致金屬帶卡死或者繞制密度發生波動等現象；翅片管生產裝置利用伺服電機反饋器確保軋盤與軋頭的轉速匹配，確保翅片管生產過程平穩，並且第一電機驅動送料架的同時驅動軋盤轉動，從而確保翅片的成型以及纏繞速度與基管的進給量保持匹配，進而確保翅片管上翅片的片距保持恆定。

附圖說明

圖1是一種翅片管實施例的斷面結構示意圖。

圖2是第二種翅片管實施例的斷面結構示意圖。

圖3是第三種翅片管實施例的斷面結構示意圖。

圖4是翅片軋制機構的結構示意圖。

圖5是一種軋頭與軋盤的結構關係示意圖。

圖6是圖5中軋頭與軋盤的結構關係側視示意圖。

圖7是另一種軋頭與軋盤的結構關係示意圖。

圖8是翅片管生產裝置實施例結構示意圖。

圖9是現有技術翅片管傳熱性能試驗報告數據表。

圖10是與本發明翅片管的傳熱性能試驗報告數據表。

具體實施方式

以下結合說明書附圖以及實施例對本發明進行進一步說明：

如圖1-圖3所示的翅片管，包括基管1以及連接於基管上的翅片2，翅片的側面具有若干向外凸起的突楞部21或向內凹陷的凹槽部。突楞部或者凹陷部只是翅片表面發生形變的方向不同，因此示意圖圖1至圖3中的橫斷面展示的突楞部21與凹槽部圖形相同，在示意圖中沒有區別對待突楞部與凹槽部。

突楞部或凹槽部等距離分布於翅片上，如圖1、圖2所示，突楞部或凹槽部沿翅片管橫斷面的徑向延伸於翅片上，並且突楞部或凹槽部的形狀為直線形或者曲線形。

另外，結合圖3所示，突楞部或凹槽部也可以沿翅片管橫斷面中與翅片管同軸的圓弧向延伸於翅片上。

為了證實本發明翅片管的傳熱性能得到大幅提升，發明人進行了一組比對試驗，將一定溫度的蒸汽注入基管，並且從翅片管的一側向另一側送入流經翅片表面的空氣作為換熱介質，採集相關數據。對比試驗採用的現有翅片管的基本參數如下：翅片外徑70.55mm、翅片根徑38.00mm、翅厚0.3mm、翅片間距2.42mm、基管外徑38.00mm、基管壁厚2.2mm、翅化比20.2、換熱面積0.0597㎡。其試驗數據如圖9表格所示，換算到空氣品質流速為6kg/（㎡s）時的傳熱係數為：495.72。

本發明實施例翅片管的基本參數如下：翅片外徑69.6mm、翅片根徑38.00mm、翅厚0.34（mm）、翅片間距2.31（mm）、基管外徑38.00（mm）、基管壁厚2.2（mm）、翅化比20.4、換熱面積0.0597（㎡）；本組數據中的翅厚、翅片間距數據以翅片主體為準，非翅片中突楞部對應的翅厚以及翅片間距。其試驗數據如圖10表格所示，換算到空氣品質流速為6kg/（㎡s）時的傳熱係數為：601.39。

本次比對試驗所採用的兩組翅片管的材質相同、用量相同，規格參數的細微差別只是加工工藝所帶來的影響，本發明實施例翅片管採用圖1所示的直線型的突楞部，試驗結果顯示，本發明實施例的傳熱係數較現有技術提升了20%，證實了：由於在翅片上設置了突楞部或者凹槽部使得翅片的外表面積大幅增加，從而在不增加翅片用材的前提下大幅增加了翅片管的換熱面積，並且這種換熱面積的增加不以縮小翅片的片距為前提，不會減少流經翅片之間的換熱介質流量，確保在不增加生產成本的前提下具有較好的換熱性能；現有技術的翅片管在使用時，換熱介質進入翅片之間初始受翅片的導流作用規制，使得換熱介質以近乎恆定的方向掠過翅片的中部表面，而本發明在使用時，由於突楞部或者凹槽部的存在，從而在翅片之間換熱介質產生紊流，換熱介質分子多次與翅片表面發生碰撞後進行較為充分熱交換，進一步提高了換熱性能

如圖4所示的一種翅片管的翅片軋制機構，將金屬帶軋製成翅片管上的翅片，包括分別可轉動設置於機架上的軋盤3和軋頭4，軋頭與軋盤相對的一側面為第一軋制面41，軋盤與第一軋制面相對的側面為第二軋制面31，第一軋制面與第二軋制面之間存留有軋制間隙，軋制間隙的厚度小於金屬帶a的厚度，並且第一軋制面與第二軋制面互相對應的部分同步轉動；其中，第一軋制面上均勻設置有凹槽42或突楞，或者第二軋制面上均勻設置有凹槽或突楞（圖中未畫出在第二軋制面上的凹槽或突楞，其結構與設置在第一軋制面上類似）；金屬帶被餵入軋制間隙內，第一軋制面與第二軋制面擠壓金屬帶使之發生延展形變，在金屬帶受擠壓處遭遇凹槽時，金屬帶不發生延展形變保持原先的厚度或者金屬帶發生較淺的延展形變從而在翅片中形成突楞部；或者金屬帶受擠壓處遭遇突楞時，金屬帶發生較深的延展形變從而在翅片中部形成凹槽部。

如圖5-圖6示意性地所示，軋頭呈圓柱狀，其側面為第一軋制面，軋頭的軸線為其轉動中心線；軋盤可轉動地設置於軋頭的一側，軋盤的盤面的邊側部與第第一軋制面相對從而形成第二軋制面。

當然，也可以如圖7示意性地所示，軋頭4呈圓柱狀，其側面為第一軋制面，軋頭的軸線為其轉動中心線；軋盤可轉動地設置於軋頭的一側，軋盤的周側面與第一軋制面相對從而形成第二軋制面。

凹槽或者突楞的形狀為直線形或者曲線形，相應地，翅片上形成的凹槽部或者突楞部也是直線形或者曲線形的。

如圖8所示的一種翅片管生產裝置，包括機架、送料架5、軋盤3以及軋頭4；送料架可直線往復運動地設置於機架上軋盤以及軋頭的一側，用於驅使基管b自轉的同時向軋盤以及軋頭方向移動；軋頭與軋盤相對的一側面為第一軋制面，軋盤與第一軋制面相對的側面為第二軋制面，第一軋制面與第二軋制面之間存留有軋制間隙，軋制間隙的厚度小於金屬帶的厚度，並且第一軋制面與第二軋制面互相對應的部分同步轉動；其中，第一軋制面上均勻設置有凹槽或突楞，或者第二軋制面上均勻設置有凹槽或突楞；金屬帶被餵入軋制間隙內，第一軋制面與第二軋制面擠壓金屬帶使之發生延展形變並連接於軸向移動的基管上形成翅片管，在金屬帶受擠壓處遭遇凹槽時，金屬帶不發生延展形變保持原先的厚度或者金屬帶發生較淺的延展形變從而在翅片中形成突楞部；或者金屬帶受擠壓處遭遇突楞時，金屬帶發生較深的延展形變從而在翅片中部形成凹槽部。其中，基管自轉一圈的同時，其軸向進給量等於翅片管的片距。

翅片管生產裝置還包括作為驅動機構的第一電機6、第二電機7，第一電機驅動連接送料架的同時驅動連接軋盤，第二電機驅動連接軋頭並且使得第一軋制面與第二軋制面相對的部分線速度相同。第一電機的輸出軸通過絲槓螺母機構8與送料架驅動連接的同時經由減速器9與軋盤驅動連接。第一電機為變頻電機，第二電機為伺服電機，第一電機與第二電機之間連接有伺服電機反饋器10，伺服電機反饋器依據第一電機轉動信號生成控制第二電機的伺服信號控制第二電機，使得第一軋制面與第二軋制面相對的部分線速度相同。

而基管的自轉無論通過在機架上還是送料架上設置三個為一組的對稱設置的夾輥夾持基管後，其中任一夾輥轉動即可驅動基管實現自轉，該種結構為常見機構，不在此贅述。

翅片管生產裝置利用伺服電機反饋器確保軋盤與軋頭的轉速匹配，確保翅片管生產過程平穩，並且第一電機驅動送料架的同時驅動軋盤轉動，從而確保翅片的成型以及纏繞速度與基管的進給量保持匹配，進而確保翅片管上翅片的片距保持恆定。

結合前文可知一種翅片管生產方法，該方法利用前述翅片管的翅片軋制機構進行，具體包括如下步驟：將基管從軋盤和軋頭的一側向軋盤和軋頭所在方向移動並且基管保持自轉；將金屬帶餵入第一軋制面與第二軋制面之間的軋制間隙中，第一軋制面與第二軋制面擠壓金屬帶使之發生延展形變，在金屬帶受擠壓處遭遇凹槽時，金屬帶不發生延展形變保持原先的厚度或者金屬帶發生較淺的延展形變從而在翅片中形成突楞部；或者金屬帶受擠壓處遭遇突楞時，金屬帶發生較深的延展形變從而在翅片中部形成凹槽部；隨著基管的不斷進給，延展成型的翅片螺旋狀纏繞於基管上，形成翅片管，該翅片管上的翅片側面具有向外凸起的突楞部或者向內凹陷的凹槽部。