一種金屬扁管的製作方法

2023-05-11 02:16:36

專利名稱：一種金屬扁管的製作方法
技術領域：
本發明涉及金屬換熱管領域，特別涉及一種金屬扁管，適於空調、製冷 行業中的冷凝器和蒸發器或其他熱交換設備中使用，特別適於汽車空調中使 用。
背景技術：
冷凝器及蒸發器，簡稱兩器，是空調器、制冷機中的重要部件，佔據了 空調器、制冷機的大部分體積。為適應空調器、制冷機高效化、小型化、輕 量化的發展趨勢，必需對兩器的主要換熱元件即換熱管進行技術更新。通常， 兩器換熱管常採用銅、鋁等金屬材料製作，並通過增大傳熱面積或改變內外 表面形狀，改善其傳熱效率。
目前，市場上的換熱管常採用一種金屬扁管，在管的長度方向上加工有 多個兩端面開口的腔體。該種換熱管由於增大了傳熱面積，傳熱係數有所提
高，其傳熱效果得到一定程度的改善。但是，這種扁管的厚度均在1.8mm以 上，絕大多數超過2.0mm，其不能滿足小型化的要求。而且，這種扁管的內、 外表面形狀較為簡單，其傳熱係數及換熱效率的提高幅度不大，也不能滿足 高效化的要求。
此外，該種金屬扁管常用鋁或銅製成採用鋁為基材，因扁管的表面直 接暴露於空氣之中，其易腐蝕，易老化，使用壽命較短；採用銅作為基材， 扁管因銅的密度大而難於加工，相對於鋁製扁管而言，其厚度更難以減小。 而且，銅的價格高，大量採用銅為基材製作換熱管，將會大幅度增加生產使 用成本。

發明內容
針對現有技術中的缺陷，本發明提供一種小型化、高效化的金屬扁管， 其厚度小，傳熱係數高，能夠增加製冷劑與換熱管之間傳熱效率。
為解決以上技術問題，本發明提供的金屬扁管，在扁管內部由管壁和豎 向加強筋分隔出多個沿扁管長度方向上的腔體，每個腔體在扁管的兩端面處 開口；在扁管的橫截面上，扁管的寬度為4~30mm，扁管的厚度為0.8 ~ 1.8mm,扁管寬度與扁管厚度之比大於3。
優選地，扁管的管壁厚度為0.1-0.6 mm,所述豎向加強筋的厚度為0.1 1mm。
優選地，所述腔體為2 30個。
優選地，在扁管的橫截面上，所述腔體沿扁管寬度方向上成線性均勻排列。
優選地，所述腔體的^f黃截面為長方形、圓形或橢圓形。 優選地，所述腔體內有多條凸起的內齒。
優選地，所述內齒的橫截面為三角形或梯形，所述內齒的齒頂角為5~ 130。。
優選地，所述內齒的橫截面為半圓形。
優選地，管的外表面有防腐蝕層。
優選地，所述的防腐蝕層的厚度為1 ~20戶。
為了製作本發明的金屬扁管，還設計了專門的加工工藝將實芯的金屬 條，經過清洗、去除表面氧化皮等表面處理後直接進入連續擠壓，使其通過 事先設計好的模具，形成特定形狀的扁管，然後直接在扁管的外表面噴塗抗 腐蝕層，最後由精密軋機軋制出符合客戶要求的尺寸。
與現有技術相比，本發明的金屬扁管，在扁管內部由管壁和豎向加強筋 分隔出多個沿扁管長度方向上的開口腔體，扁管的寬度^f義為4~30mm,扁管 的厚度僅為0.8-1.8 mm,相對普通金屬扁管，其厚度可降低60%以上。本 發明的金屬扁管，在具有較大的換熱面積的同時佔有較小的空間，從而為兩 器的小型化、輕量化提供了便利。本發明還改善了腔體的結構與形狀，從而 使得扁管的傳熱面積增加，整體熱傳導性提高。相對普通金屬扁管，本發明 的金屬扁管的傳熱速率提高了 20%以上。在單位時間內換熱量相同的情況下， 使用較少的扁管就可以達到預定的傳熱目標，減少資源耗費。
本發明的優選方案中，在扁管的外表面噴塗防腐蝕層，隔絕扁管外表面 與空氣等物質的直接接觸，提高其抗腐蝕、抗老化的性能，延長扁管使用壽 命，從而節約生產使用成本。
本發明的金屬扁管，適用於當前製冷行業的熱門製冷劑二氧化碳，也適用於現有的有機製冷劑，可在空調、製冷及其它領域的熱交換設備中使用， 特別是適於在汽車空調中使用。 -


圖l是本發明第一實施例的橫截面示意圖2是本發明第二實施例的橫截面示意圖3是圖2中腔體的局部放大示意圖4是本發明第三實施例中腔體的局部放大示意圖。
有關符號及含義如下
扁管的寬度；
:扁管的厚度；
ZV扁管管壁的厚度；
A :豎向加強筋的厚度;
A:防腐蝕層的厚度；
a:腔體的長度；
6:腔體的寬度；
0:腔體的直徑；
/ :內齒的高度；
內齒的齒頂角；
內齒的半徑。
具體實施例方式
下面結合附圖及具體實施方式
對本發明進一步進行說明。
其中扁管的長度方向，是扁管在尺寸上最長的方向，其與製冷劑的流 動方向一致；扁管的寬度方向，是在扁管橫截面上其尺寸較大的方向；扁管 的厚度方向，筒稱豎向，是在扁管橫截面上其尺寸較小的方向。
請參見圖1,該圖是本發明第一實施例的橫截面示意圖。如圖1所示， 扁管100由管壁1和豎向加強筋2分隔出9個長度方向上的腔體3，所述腔 體3在寬度方向上線性均勻排列成一行。所述扁管100的管寬S為4 30mm, 管厚i/為0.8-1.8mm;管壁1的厚度A為0.1 ~ 0.6mm，豎向加強筋2的厚度 1)2為0.1 ~lmm。由於在扁管100內部由管壁1和豎向加強筋2分隔出多個沿扁管長度方向上的開口腔體3，其換熱面積增加，由此提高扁管100的換 熱效率。而且，管的寬度S僅為4~30mm,管的厚度i/僅為0.8 ~ 1.8 mm, 其尺寸大為縮小，相對普通扁管，本發明的扁管100的厚度可降低60%以上， 其在具有較大的換熱面積的同時佔有較小的空間，從而為兩器的小型化、輕 量化提供了便利。此外，在單位時間內換熱量相同的情況下，使用較少的扁 管100就可以達到預定的傳熱目標，從而減少資源的消耗。
如圖1所示，所述腔體3近似為長方形，其寬度6約為管厚/7的一半， 其中，扁管100中部7個腔體3的長寬比a/6約為1.5，外圍2個腔體的長寬 比W6約為2 (當腔體3多層排列時，中部、外圍腔體3的數量相應變化)。 上述腔體3的配置方式，不僅保證熱交換面積增加，而且有利於降低扁管100 的中部腔體3和外圍腔體3中製冷劑的流速差，使得製冷劑在扁管100中各 個部位的流速均勾 一致。
如圖l所示，所述扁管100的外表面上還噴塗有防腐蝕層4，所述防腐 蝕層4的厚度A為1~20戶。由於噴塗了防腐蝕層4，扁管100的外表面不 能與空氣或其他物質直接接觸，從而提高其抗腐蝕、抗老化的性能，延長扁 管100使用壽命，節約生產使用成本。
本實施例中，扁管100的材質為銅、鋁、其它金屬或合金，防腐蝕層4 的材質為鋅。具體製作方法是將實芯的金屬條，經過清洗、去除金屬條表 面氧化皮等表面處理後直接進入連續擠壓，使其通過模具形成如圖l所示形 狀的扁管100,然後直接在其表面噴塗抗腐蝕的鋅層，最後精密軋機軋制出 符合客戶要求的尺寸。
上述實施例中，扁管100中腔體3的內表面為光滑面，為了進一步提高 的換熱效率，本發明進一步提出改進方案。即，在每個腔體3內設置多條凸 起的內齒，使管內製冷劑在扁管100內易形成紊流，強化腔體3內製冷劑的 對流，增加製冷劑之間的熱交換，提高熱傳導率。
參見圖2,該圖是本發明第二實施例的橫截面示意圖。如圖2所示，扁 管IOO採用純鋁系1050鋁製成，其左右兩個端頭為半圓形，管寬S為20mm， 管厚i/為1.8mm,防腐蝕層4為鍍鋅塗層，其厚度為10"。扁管100由管 壁l和豎向加強筋2在長度方向上分隔出12個腔體3，每個腔體3在管的兩端面處開口，供製冷劑流入和流出。在扁管100橫截面的寬度方向上，所述
—腔體3排列成一行，且各個腔體3之間成均勻線性分布。
請同時參見圖3，該圖是圖2中腔體的局部放大示意圖。所述腔體3的 橫截面為圓形，直徑-為0.6mm。每個腔體3內沿圓周均勻分布12條凸起 的內齒5，內齒5的截面為三角形或梯形等尖角形狀，齒高/z為0.08mm，齒 頂角P為5 130°,
本實施例中，改善了腔體3的結構與形狀，即在腔體3內設置凸起的內 齒5,使得扁管100的熱交換效率進一步提高。其原因是製冷劑在流動過 程中，其與扁管IOO的接觸面積增加，由此增加換熱量；內齒5的存在，使 得製冷劑在扁管100內形成紊流，扁管100的中部腔體3和外圍腔體3中的 製冷劑不斷進行對流，從而增加製冷劑之間的熱交換，提高製冷劑有效利用 程度及熱傳導效率。對於空調換熱器用鋁質扁管，在相同外型的條件下，利 用8根本實施例的扁管IOO就可以滿足IO根無齒鋁質扁管的換熱要求，換言 之，本實施例中扁管100的換熱效率提高20%。
該扁管的製作方法為用鋼刷刷去除鋁杆表面的氧化皮後用清洗劑清洗 實心鋁杆一次，用工業純水漂洗一次，再用壓縮空氣吹乾鋁杆表面的水分， 然後將鋁杆進行連續擠壓，通過事先設計好的的才莫具擠壓出上述形狀的鋁質 扁管100,最後對鋁質扁管IOO表面噴塗鋅粉，利用擠壓後的餘熱使鋅固化 在其外表面上。
本實施例中，鋁管的材質還可以為1070、 1100、 1200等的純鋁系，或添 加0.2~1.8%錳的3000系鋁合金，例如錳系3003，考慮到材料的再利用， 採用和鋁箔材質相近的鋁或鋁合金將更好。
參見圖4,該圖是本發明第三實施例中腔體的局部放大示意圖。如圖4 所示，採用錳系3003鋁合金製成的扁管100，寬度S為22mm,厚度/f為 0.8mm，左右兩個端頭為半圓形，防腐蝕層4為鍍鋅塗層，其厚度為IO戶。 沿管的長度方向有12個腔體3,此12個腔體3按照圖2的方式沿扁管100 的寬度方向上成均勻線性分布，每個腔體3在扁管IOO的兩端面處開口，所 述腔體3的橫截面為橢圓形，長軸為"為lmm,短軸6為0.25mm;沿每個 腔體3內周邊均勻分布20條凸起的內齒5，所述內齒5的橫截面為半圓形，內齒半徑r為0.2mm。由於改善腔體3、內齒5的結構與形狀，不僅增加扁管 IOO的換熱面積，還加速腔體3之間的製冷劑的對流，由此提高扁管100的 熱交換效率。
該扁管的製作方法為用鋼刷去除錳系3003鋁合金杆表面的氧化皮後 用清洗劑清洗實心錳系3003鋁合金杆一次，用工業純水漂洗一次，用壓縮空 氣吹乾錳系3003鋁合金杆表面的水分，然後將錳系3003鋁合金杆進行連續 擠壓，通過與上述形狀相配合的模具擠壓出上述形狀的錳系3003鋁合金扁 管，然後對錳系3003鋁合金扁管表面噴塗鋅粉，利用擠壓後的餘熱使鋅固化 在扁管100的表面上。
上述實施方式中，均須將處理後的金屬杆進行連續擠壓，通過事先設計 好的模具，擠壓形成與模具形狀相配合的產品。因此，根據產品要求，應綜 合考慮腔體數量、腔體的大小、腔體的形狀，及內齒的個數、內齒的形狀等 因素設計不同的模具。
一般地，增加腔體、內齒的數量，可增加製冷劑與扁管的接觸面積，促 進位冷劑與金屬扁管的熱交換，並節省材料，降低生產成本。因此，在一定 場合下可適當增加腔體、內齒的數量，但也不能無限制地增加，否則，將增 加扁管的成型加工難度及費用。本發明的金屬扁管，優選地，腔體個數為2~30 個，內齒的條數為2 60條。
改變腔體、內齒的形狀，也可提高扁管的換熱效率。 一般地，腔體的橫 截面選取三角形、長方形、圓形、橢圓形等形狀，內齒的橫截面選取半圓形、 扇形、矩形、梯形、三角形等。至於選擇哪一種形狀，應綜合考慮換熱性能 要求、扁管的尺寸、工藝可行性的影響、加工成本費用等因素後確定。
本發明的上述具體實施方式
中，扁管採用鍍鋅塗層為防腐蝕層。^^在一 定的場合，也可採用非金屬保護層，如環氧樹脂等；化學保護層；其他金 屬保護鍍層，如鍍錫等。防腐蝕層的厚度，則應視不同產品具體設定。
以上所述僅是本發明的優選實施方式，應當指出，對於本技術領域的普 通技術人員來說，在不脫離本發明原理的前提下，還可以做出若干改進和潤 飾，這些改進和潤飾也應^L為本發明的保護範圍。
權利要求
1、一種金屬扁管，在扁管內部由管壁和豎向加強筋分隔出多個沿扁管長度方向上的腔體，每個腔體在扁管的兩端面處開口，其特徵在於，在扁管的橫截面上，扁管的寬度為4～30mm，扁管的厚度為0.8～1.8mm，扁管寬度與扁管厚度之比大於3。
2、 根據權利要求1所述的金屬扁管，其特徵在於，扁管的管壁厚度為 0.1~0.6mm,所述豎向加強筋的厚度為0.1~1 mm。
3、 根據權利要求1所述的金屬扁管，其特徵在於，所述腔體為2 30個。
4、 根據權利要求1所述的金屬扁管，其特徵在於，在扁管的橫截面上， 所述腔體沿扁管寬度方向上成線性均勻排列。
5、 根據權利要求1所述的金屬扁管，其特徵在於，所述腔體的橫截面為 長方形、圓形或橢圓形。
6、 根據權利要求1所述的金屬扁管，其特徵在於，所述腔體內有多條凸 起的內齒。
7、 根據權利要求6所述的金屬扁管，其特徵在於所述內齒的橫截面為 三角形或梯形，所述內齒的齒頂角為5~ 130°。
8、 根據權利要求6所述的金屬扁管，其特徵在於所述內齒的橫截面為 半圓形。
9、 根據權利要求1-8任一項所述的金屬扁管，其特徵在於管的外表面 有防腐蝕層。
10、 根據權利要求9所述的金屬扁管，其特徵在於所述的防腐蝕層的厚 度為1 ~20戶。
全文摘要
本發明公開一種金屬扁管，在扁管內部由管壁和豎向加強筋分隔出多個沿扁管長度方向上的腔體，每個腔體在扁管的兩端面處開口；在扁管的橫截面上，扁管的寬度為4～30mm，扁管的厚度為0.8～1.8mm，扁管寬度與扁管厚度之比大於3。本發明的金屬扁管，厚度小，傳熱係數高，特別適於在汽車空調中使用。
文檔編號F16L9/19GK101532589SQ20081008552
公開日2009年9月16日 申請日期2008年3月10日 優先權日2008年3月10日
發明者王學印, 王建國, 光 蘇 申請人:金龍精密銅管集團股份有限公司