散熱圓管及換熱器的製作方法

2023-06-10 12:22:16

專利名稱：散熱圓管及換熱器的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種換熱裝置及其部件，尤其涉及一種散熱圓管及一種具有該散熱圓管的換熱器。
背景技術：
換熱器，也稱熱交換器，現有技術中，翅片管式換熱器和微通道換熱器是常見的兩種換熱器。翅片管式換熱器通常由散熱圓管及裝設散熱圓管的翅片組構成，在翅片組的安裝孔中安裝相應的散熱圓管。 上述的散熱圓管如圖I所示，散熱圓管是一個單純的圓管，包括管壁I和由管壁I所圍成的通孔2，流經換熱器的冷媒從通孔2中流過，依次通過換熱器內的各個散熱圓管後從出口流出。因此，現有技術中，冷媒內在一個散熱圓管內部只有唯一的一條通路，因而只是容易在管壁的內表面形成湍流層，從而影響換熱效果。並且，現有技術的散熱圓管進行熱傳導的有效面積(或稱散熱面積)也較小，不能達到對散熱圓管的充分利用。另外，現有的散熱圓管在安裝於換熱器時，其管壁結構也不合適於通過脹管而過盈配合的連接於翅片組，使得散熱圓管與翅片組接觸不夠緊密，影響換熱能力。現有的常用於家用及商用空調系統中的蒸發器及冷凝器，其基本結構即為上述的翅片管式換熱器，其使用多根U型銅管穿過多組翅片，脹管後形成過盈配合，根據管路冷媒分配，自行設計焊接不同的流路。套裝翅片工藝是上述的翅片管式換熱器的一種加工工藝，套裝翅片工藝是預先用衝床加工出一批單個的翅片，然後用人工或機械方法，按一定的距高(翅距)，靠過盈將翅片套裝在U型銅管的外表面上。由於套裝工藝簡單，技術要求不高，所用設備價格低廉，又易於維修，所以，至今仍有不少工廠在採用。此工藝是一種勞動密集型工藝方案，適合於一般小廠或鄉鎮企業的資金和技術條件。上述的套裝工藝，用人工方法套裝的稱為手工套裝。手工套裝是藉助工具，依靠人的力量將翅片一個個壓入的。這種方法因為翅片的壓入力有限，故套裝的過盈量小，翅片容易產生鬆動現象。機械套裝翅片是在翅片套裝機上進行的。由於翅片壓入是靠機械衝擊力或液體壓力，壓入力大，所以，可以有較大的過盈量。翅片和管子之間的結合強度高，不易鬆動。機械傳動的套裝機生產率高，但噪音大，安全性差，工人的勞動條件欠佳。液壓傳動的套裝機雖然不存在上述問題，但設備價格較貴，對使用維修人員的技術要求較高，其生產率也低些。但現在大部分企業的翅片套裝方法採用的是脹管方式，相比現有技術的微通道換熱器的連接方式要節省很多成本。因此，綜合上述，翅片管式換熱器的優點是成本低，但換熱效果差，散熱面積小。現有技術的微通道換熱器，鋁質的扁管內有平行的多孔微通道，內傳熱面積大，承壓能力強，但其翅片是在兩管間安裝、連接，區別於整體套裝的翅片，多根平行的扁管與集液管相連，翅片與扁管、集液管裝配好後，統一進入氮氣保護爐中進行焊接，此方法加工的微通道換熱器連接強度大，但所需生產設備投資高，生產效率低，而且空氣側的翅片換熱效果略小於翅片管式換熱器，翅片的設計也不便利。因此，現有技術中並不能將上述兩種換熱器的優點集於一體。

發明內容
本發明的目的為提供一種熱傳導的有效面積大換熱效率高的散熱圓管，以解決現有技術散熱圓管紊流狀態少、熱傳導的有效面積小和換熱效率不高的技術問題。
本發明的另一目的為提供一種能夠綜合現有技術的兩種換熱器優點的具有本發明散熱圓管的換熱器。為實現上述目的，本發明的技術方案如下一種散熱圓管，包括管壁和所述管壁圍成的中心通孔，所述管壁中均勻分布有與所述中心通孔平行的多個外圍孔，所述外圍孔的直徑小於所述中心通孔的直徑。本發明的散熱圓管，優選的，所述外圍孔橫截面的圓心與所述管壁內表面的距離等於與所述管壁外表面的距離。所述中心通孔的直徑為所述散熱圓管直徑的40%到85%。本發明的散熱圓管，更優選的，所述外圍孔的直徑為所述中心通孔直徑的五分之
一至三分之一。本發明的散熱圓管，優選的，所述外圍孔有12個。本發明的散熱圓管，優選的，所述外圍孔的直徑等於所述中心通孔直徑的四分之
O本發明的散熱圓管，優選的，所述管壁的材質為銅或鋁。本發明的散熱圓管，優選的，所述散熱圓管通過拉拔一次成型。本發明的換熱器，具有本發明的散熱圓管。本發明的換熱器，優選的，所述換熱器包括兩排散熱圓管和連接於所述兩排散熱圓管的翅片組，在換熱通道上前後相連的兩排所述散熱圓管之間通過回流管相連接，所述散熱圓管通過過盈配合連接於所述翅片組。本發明的有益效果在於，本發明的散熱圓管及使用該散熱圓管的換熱器，從散熱圓管中流過的冷媒同時從中心通孔和外圍孔中通過，這樣的流路會使冷媒發生紊流的機率大大增加。同時，由於冷媒可與管壁相接觸的接觸面積加大，因而加大了熱傳導的有效面積，因而也增加了冷媒與管壁之間的換熱效率。並且，上述的結構也使得散熱圓管能夠更緊密的結合於翅片組，而提高換熱能力。同時，本發明的散熱圓管的管壁的厚度變大，可以承受換熱要求所需更大的冷媒壓力。而本發明的換熱器，將現有技術的翅片管式換熱器和微通道換熱器的優點集於一身，既便於製造，成本低，也具有很強的換熱效果。


圖I為現有技術的散熱圓管的示意圖。圖2為本發明實施例的散熱圓管的立體圖。圖3為本發明實施例的散熱圓管的截面示意圖。
圖4為本發明實施例的換熱器的示意圖。圖5為本發明實施例的換熱器的回流管示意圖。
具體實施例方式體現本發明特徵與優點的典型實施例將在以下的說明中詳細敘述。應理解的是本發明能夠在不同的實施例上具有各種的變化，其皆不脫離本發明權利要求的保護範圍，且其中的說明及所附附圖在本質上是當作說明之用，而非用以限制本發明。本發明實施例的換熱器，可使用本發明各個實施例的散熱圓管。但本發明實施例的散熱圓管並不局限於用於本發明實施例的換熱器，也可以適用於其他的需要增加散熱裝置湍流狀態、需要增加散熱裝置的熱傳導的有效面積、需要提高散熱裝置的換熱效率的場 口 ο本發明的換熱器及其散熱圓管，可以適用於需要使用換熱器的各種各類電子裝置、電子設備及電器設備中，包括但不限於應用於家用空調、商用空調及車用空調等場合。下面分別介紹本發明兩個具體實施例的散熱圓管。第一實施例參照圖2，圖2為本發明第一實施例的散熱圓管的軸二側立體圖，如圖2所示，本發明第一實施例的散熱圓管，包括管壁102、中心通孔101和外圍孔103，其中，中心通孔101由管壁102圍成，管壁102要比現有技術的散熱圓管的管壁要厚，在加厚的管壁102的圓周上均勻分布有多個外圍孔103，各外圍孔103與中心通孔101—樣，均可為圓柱形通孔，各外圍孔103均與中心通孔101平行，各外圍孔103之間也相互平行，這裡所說的平行，是指外圍孔103的中軸線與中心通孔101的中軸線平行。再參照圖3，圖3為本發明實施例的散熱圓管的截面示意圖。如圖3所示，本發明第一實施例的散熱圓管，外圍孔103環繞中心通孔101設置，外圍孔103的直徑小於中心通孔101的直徑，因此，中心通孔101可稱為「大孔」，而外圍孔103可稱為「微孔」、「微通道孔」和「小直徑孔」。優選的，外圍孔103橫截面的圓心與管壁102內表面的距離等於與管壁102外表面的距離。如圖2和圖3所示，本發明第一實施例的散熱圓管，外圍孔103的個數總計為11個。以7mm的散熱圓管為例,7mm的散熱圓管是指散熱圓管的管壁102的外徑為7mm,此時，散熱圓管的管壁102的內徑為4mm，也即散熱圓管的中心通孔101的直徑為4mm，由此計算可知散熱圓管的管壁102的厚度為I. 5mm。而現有技術的7mm的散熱圓管，其如圖I所示的通孔2的直徑通常為6. 7_左右，也即現有技術的散熱圓管的如圖I所示的管壁I的厚度通常為O. 3mm左右，因此，本發明第一實施例的散熱圓管，其管壁102的厚度相比現有技術的散熱圓管的管壁I的厚度的5倍，因此管壁厚度大大增加。如圖3所示，在I. 5mm的管壁102中，外圍孔103的直徑為1mm。但本發明第一實施例的散熱圓管，上述的中心通孔101的直徑、管壁102的內徑、外徑以及外圍孔103直徑等的尺寸並不受上述的限制，例如外圍孔103的直徑可為中心通孔101直徑的十二分之一至二分之一，更優選的為五分之一至三分之一，以中心通孔直徑為4mm為例，外圍孔103的直徑包括並不限於為O. 8mm、0. 9mm、1mm、I. 1mm、I. 2mm和I. 3mm等不同取值。另夕卜，中心通孔101的直徑為散熱圓管的直徑的40% -85%均可，例如散熱圓管的直徑為7mm時，中心通孔的直徑可為5. 5mm,此時外圍孔103的直徑可為O. 6mm或O. 8mm等；散熱圓管的直徑為7mm時，中心通孔的直徑還可為3mm,此時外圍孔103的直徑可為Imm或I. 5mm。本發明第一實施例的散熱圓管，在具有11個外圍孔103的情況下，冷媒不僅可以從中心通孔101通過，還可以從11個外圍孔103通過，在散熱圓管內形成了多條流路，因此本發明第一實施例的散熱圓管的散熱面積，既包括中心通孔101的表面積，也包括各個外圍孔103的表面積之和，因此相比現有技術的散熱圓管，大大的增加了散熱面積。仍以直徑為7_的散熱圓管為例，在具有一個直徑為4_的中心通孔和11個Imm的外圍孔的情況下，與現有技術的同是直徑7mm(其中通孔2的直徑為6. 7mm)的散熱圓管相比，在假設散熱圓管的長度均為IOOmm的情況下，本發明散熱圓管的換熱面積約為4710平方毫米，比現有技術的散熱圓管的散熱面積2104平方毫米增加到約2. 24倍。因而本發明散熱圓管的結構能夠有效的增加換熱面積，提高換熱效率。 並且，本發明第一實施例的散熱圓管，由於管壁102的加厚，也能夠有效的增加所能承受的冷媒壓力。即使是外圍孔103，其表面與中心通孔102之間最薄的地方，也就是中心通孔101的截面圓的圓心與外圍孔103的截面圓的圓心連線所經過的位置，也有O. 5mm的厚度，也比現有技術的散熱圓管的O. 3mm的管壁厚度有所增加，而外圍孔103與散熱圓管外表面之間最薄的地方，也有O. 5mm的厚度，也比現有技術的散熱圓管的管壁厚度有所增加。如圖2所示，本發明的散熱圓管，管壁102的材質優選的為金屬銅，可通過拉拔工藝將中心通孔101和外圍孔103 —次拉拔成型，因此並沒有增加製造工藝的複雜度。並且金屬管材的拉拔工藝還具有尺寸精確、表面光潔、設備簡單及維護方便等優點。在一些對換熱器要求較低的場合，管壁102也可選用較為便宜的金屬鋁或塑料等材質，以降低散熱圓管的成本，進而降低換熱器的成本。第二實施例本發明第二實施例的散熱圓管，仍包括管壁、中心通孔和外圍孔，其中，中心通孔由管壁圍成，在管壁的圓周上均勻分布有多個外圍孔，與第一實施例的散熱圓管不同的是，本發明第二實施例的散熱圓管，其外圍孔的個數為12個。其他的形狀、結構及特性，均可與第一實施例的散熱圓管相同，不再贅述。仍以外徑7mm、中心通孔的直徑為4mm以及外圍孔103的直徑為Imm為例，在具有一個直徑為4mm的中心通孔和12個Imm的外圍孔的情況下，與同是直徑7mm(通孔直徑6. 70mm)的現有技術散熱圓管相比，本發明散熱圓管的換熱面積是現有技術散熱圓管的
2.39倍，因而本發明第二實施例的散熱圓管，也能夠有效的增加換熱面積，提高換熱效率。並且，管壁102的加厚，也能夠有效的增加所能承受的冷媒壓力。且在外圍孔的個數為12個的情況下，本發明第二實施例的散熱圓管，其兩個外圍孔之間的最薄處，也明顯厚於現有技術的散熱圓管的管壁I的O. 3mm的厚度，因此，仍然能夠增加所能承受的冷媒壓力。以上介紹了本發明兩個實施例的散熱圓管，但是本發明並不以上述兩個實施例為限制，其外圍孔的個數也不局限於11個和12個，也可為8-18個中的任意取值。以下介紹本發明實施例的換熱器。再參照圖4和圖5，圖4為本發明實施例的換熱器的示意圖，圖5為本發明實施例的換熱器的回流管示意圖。如圖4所示，本發明實施例的換熱器，包括兩排本發明的散熱圓管和連接於所述兩排本發明的散熱圓管的翅片組120，在換熱通道上前後相連的兩所述散熱圓管之間通過回流管130相連接，如圖5所示，回流管130的端部131、132分別通過焊接而連接兩所述散熱圓管。而每一散熱圓管是通過過盈配合而裝設於翅片組120上的相應安裝孔中，翅片組120包括多個平行翅片，先將本發明的散熱圓管穿設在所述安裝孔中，再對所述散熱圓管進行脹管，使散熱圓管與安裝孔接觸緊密，提高換熱能力。綜上，本發明實施例的散熱圓管及使用本發明散熱圓管的本發明實施例的換熱器，將現有技術散熱圓管的單純圓管結構進行了改進。將管壁102加厚，在管壁102內增設多個外圍孔103，中間是比外圍孔103稍大的中心通孔101。從換熱器中流過的冷媒同時從中心通孔101和外圍孔103中通過，這樣的流路會使冷媒發生紊流的機率大大增加。同時，由於冷媒可與管壁相接觸的接觸面積加大，因而加大了熱傳導的有效面積，因而也增加了冷媒與流路側壁之間的換熱效率。並且，上述的結構也使得散熱圓管能夠更緊密的結合於翅片組，而提聞換熱能力。
同時，本發明實施例的散熱圓管可以承受換熱要求所需更大的冷媒壓力。雖然管壁加厚會增加所用材料的成本，但如果換做較為便宜的金屬或塑料為製作材料，在達到相同換熱效果的情況下所需的成本也會降低。本發明的換熱器，將現有技術的翅片管式換熱器和微通道換熱器的優點集於一身，既便於製造，成本低，也具有很強的換熱效果。本發明的技術方案已由優選實施例揭示如上。本領域技術人員應當意識到在不脫離本發明所附的權利要求所揭示的本發明的範圍和精神的情況下所作的更動與潤飾，均屬本發明的權利要求的保護範圍之內。
權利要求
1.一種散熱圓管，其特徵在於，所述散熱圓管包括管壁和所述管壁圍成的中心通孔，所述管壁中均勻分布有與所述中心通孔平行的多個外圍孔，所述外圍孔的直徑小於所述中心通孔的直徑。
2.如權利要求I所述的散熱圓管，其特徵在於，所述外圍孔橫截面的圓心與所述管壁內表面的距離等於與所述管壁外表面的距離。
3.如權利要求I所述的散熱圓管，其特徵在於，所述中心通孔的直徑為所述散熱圓管直徑的40%到85%。
4.如權利要求3所述的散熱圓管，其特徵在於，所述外圍孔的直徑為所述中心通孔直徑的五分之一至三分之一。
5.如權利要求2所述的散熱圓管，其特徵在於，所述外圍孔有8-18個。
6.如權利要求4所述的散熱圓管，其特徵在於，所述外圍孔的直徑等於所述中心通孔直徑的四分之一。
7.如權利要求I所述的散熱圓管，其特徵在於，所述管壁的材質為銅或鋁。
8.如權利要求6所述的散熱圓管，其特徵在於，所述散熱圓管通過拉拔一次成型。
9.一種換熱器，其特徵在於，所述換熱器具有權利要求1-8任一所述的散熱圓管。
10.如權利要求9所述的換熱器，其特徵在於，所述換熱器包括兩排散熱圓管和連接於所述兩排散熱圓管的翅片組，在換熱通道上前後相連的兩排所述散熱圓管之間通過回流管相連接，所述散熱圓管通過過盈配合連接於所述翅片組。
全文摘要
本發明公開了一種散熱圓管及具有該散熱圓管的換熱器，所述散熱圓管包括管壁和所述管壁圍成的中心通孔，所述管壁中均勻分布有與所述中心通孔平行的多個外圍孔，所述外圍孔的直徑小於所述中心通孔的直徑。本發明能夠有效增加湍流、增加熱傳導的有益面積與提高換熱效率。
文檔編號F28F1/00GK102840784SQ20111017274
公開日2012年12月26日 申請日期2011年6月24日 優先權日2011年6月24日
發明者許文斌, 崔靜, 盧雄偉, 車金峰 申請人:樂金電子(天津)電器有限公司