专利名称：刺凸式换热管及其制造工艺的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种适用于各类流动介质换热器的刺凸式换热管及其制造工艺，尤其适用于汽车发动机废气冷却再循环装置中。
背景技术：
汽车发动机废气冷却再循环装置中，为了提高换热效果，通常安装设有螺旋凹槽的扁管或U型扁管，此类换热管管体内部虽然形成气体紊流效果，换热效率高，但存在如下问题1、其短轴处也存在螺纹变形，应力非常集中，影响管体的使用寿命；2、其制造工艺为先在焊接成型的管坯上形成螺纹凹槽，然后再将其压制成扁管，或将扁管再弯曲成U型，形成U型扁管。这种先焊、后压，或先焊、后压、再弯的制造工艺使管体焊接处在使用过程中容易开裂，使用寿命短；3、由于受到焊接处的制约，螺纹凹槽的深度也受到限制，换热效果有待提闻。 CN 101701779 A中公开了一种“多排凹坑换热管”，包括不锈钢管体，在不锈钢管体表面沿其轴向设有多排凹坑，相邻的两排凹坑位置相错。在同等管径条件下，该换热管上凹坑的制作深度较螺纹凹槽扁管或U型扁管上的螺纹凹槽的制作深度要深，换热效果更好，但凹坑在管体弧面内壁上的分布和制作深度仍会受到制约，其原因是在弧面内壁上设置凹坑同样会造成应力集中，影响管体的使用寿命。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种换热性能强、使用寿命长的刺凸式换热管及其制造工艺。本发明的技术方案是该刺凸式换热管，包括管体，管体横截面为扁平状，其特殊之处是所述管体的长轴所对应的直面内壁沿管体轴向均匀设有多个刺凸，两个直面上相对的刺凸交错排列，管体的短轴所对应的弧面为光滑表面，所述刺凸的高度与管体短轴长度之比为e，1/6 ^ e < I。同一个直面上相邻的两个刺凸的间距为s，s彡3. 5mm。所述刺凸的高度与管体短轴长度之比为e，1/2 ^ e < 1，在刺凸应用数量减少的情况下也能达到完全的气体紊流效果，显著提高换热效率。所述管体的纵截面为U型，所述纵截面为沿管体长轴方向的截面。所述管体的纵截面为U型，所述纵截面为沿管体短轴方向的截面。该刺凸式换热管的制造工艺，其特殊之处是，包括如下步骤
1、根据单个换热管所需的管体坏料面积，在不锈钢板带上量定多个换热管管体坏料位置，然后在每个管体坏料位置量定预形成扁管的两个直面和两个弧面位置；
2、在每个管体坏料的两个直面位置上分别锻造形成多个刺凸，同一个直面上的刺凸呈一排多列分布，两个直面上相对的刺凸交错布置，刺凸的高度满足以下条件刺凸的高度h与预形成的管体短轴长度d之比为e，1/6 ^ e < I ；3、将不锈钢板带上的多个管体坏料分割成单个；
4、定型卷曲，将单个管体坏料卷曲成横截面为长圆形的扁管；
5、焊接管缝，形成扁管状的换热管。焊接管缝后，将扁管状的换热管弯曲成U型，形成U型扁管状的换热管。本发明的有益效果是
I、换热性能强。由于管体内壁设有刺凸，管体的热交换面积增大，且交错排列的刺凸可使通过换热管的气体完全发生紊流现象，大幅度提高换热系数，增强换热效果。2、由于在直面内壁上设置刺凸，大大降低应力集中程度，所以该换热管上刺凸的制作深度(高度)可比螺纹凹槽扁管上的凹槽的制作深度更深，换热系数可提高20%左右。
3、由于管体的短轴所对应的弧面为光滑表面，无螺纹凹槽或刺凸，减少了应力集中，在温度交替变换的热交换器中，光滑的短轴对应弧面具有良好的热应力释放性能，有效的延长了扁管的使用寿命。4、由于制造工艺采用先锻造刺凸和定型卷曲、后焊接的方式，所以焊缝不易开裂，延长了使用寿命。
图I是本发明的结构示意图(对应实施例I)；
图2是图I中A-A的剖视 图3是图I中B-B的剖视 图4是刺凸的横截面视图(对应实施例2)；
图5是刺凸沿轴向排列的结构示意图(对应实施例2)；
图6是本发明的结构示意图(对应实施例3)；
图7是图6中C-C的剖视 图8是图6中D-D的剖视 图9是本发明的结构示意图(对应实施例4)。图中管体1，直面101、弧面102、刺凸2。
具体实施例方式实施例I :
如图I-图3所示，该刺凸式换热管，包括不锈钢管体1，管体I横截面为扁平状。管体I的长轴所对应的两个直面101内壁沿管体I轴向均匀设有多个刺凸2，本实施例中每个直面101内壁分别设有一排多列刺凸2，刺凸2为长圆形。刺凸2的高度h与不锈钢管体I短轴长度d之比为e，1/6彡e < 1，同一个直面101上相邻的两个刺凸2的间距为S，s彡3. 5mm，本实施例中管体的短轴长度=5. 7mm、长轴长度=12. 4mm、e=l/6、刺凸2的高度h=
O.95mm、s=3. 5mm。两直面101上相对的刺凸2交错排列，管体I的短轴所对应的弧面102为光滑表面，较相同规格的螺纹凹槽换热管，其换热系数提高15%。该刺凸式换热管的制造工艺，包括如下步骤
I、根据单个换热管所需的管体坏料面积，在不锈钢板带上量定多个换热管管体坏料位置，然后在每个管体坏料位置量定预形成扁管的两个直面101和两个弧面102位置；2、在每个管体坏料的两个直面101位置上分别锻造形成多个刺凸2，同一个直面101上的刺凸2呈一排多列分布，两个直面101上相对的刺凸2交错布置，刺凸2的高度满足以下条件刺凸2的高度h与预形成的管体I短轴长度d之比为e，e=l/6 ；
3、将不锈钢板带上的多个管体坏料分割成单个；
4、定型卷曲，将单个管体坏料卷曲成横截面为长圆形的扁管；
5、焊接管缝，形成扁管状的换热管。实施例2
如图4、图5所示，该刺凸式换热管，刺凸2的高度h大于等于短轴长度d的一半，小于短轴长度山即1/2彡e < 1，同一个直面101上相邻的两个刺凸2的间距s > 3. 5mm。本实施例中管体的短轴长度=5. 7_、长轴长度=12. 4mm、e=0. 5、刺凸2的高度h=2. 85mm、s=5mm。 其他同实施例I。在同等尺寸的管体上，螺纹凹槽的制作深度最深为O. 8mm ;该刺凸式换热管与其相比，换热系数提高20%。实施例3:
如图6-图8所示，该刺凸式换热管，管体I的横截面为高度大于宽度的扁平状，纵截面是沿管体I短轴方向的截面，呈U型。管体I的长轴所对应的两个直面101内壁沿管体I轴向均匀设有多个刺凸2，本实施例中每个直面101内壁分别设有一排多列刺凸2，刺凸2为长圆形。刺凸2的高度h与不锈钢管体I的短轴长度d之比为e，1/6彡e<l，同一直面101上的相邻的两个刺凸2的间距为s，s > 3. 5mm，本实施例中管体的短轴长度=5. 7mm、长轴长度=12. 4mm、e=2/3、刺凸2的高度h=3. 8mm、s=9mm。两直面101上相对且相邻的两个刺凸2交错排列，管体I的短轴所对应的弧面102为光滑表面，较相同规格的螺纹凹槽换热管，其换热系数提高25%。其制造工艺包括如下步骤
1、根据单个换热管所需的管体坏料面积，在不锈钢板带上量定多个换热管管体坏料位置，然后在每个管体坏料位置量定预形成扁管的两个直面101和两个弧面102位置；
2、在每个管体坏料的两个直面101位置上分别锻造形成多个刺凸2，同一个直面101上的刺凸2呈一排多列分布，两个直面101上相对的刺凸2交错布置，刺凸2的高度满足以下条件刺凸2的高度h与预形成的管体短轴长度d之比为e=2/3 ；
3、将不锈钢板带上的多个管体坏料分割成单个；
4、定型卷曲，将单个管体坏料卷曲成横截面为长圆形的扁管；
5、焊接管缝，形成扁管状的换热管；
6、将扁管状的换热管弯曲成U型，形成U型扁管状的换热管。实施例4
如图9所示，该刺凸式换热管，包括一个不锈钢管体1，管体I的横截面为宽度大于高度的扁平状，纵截面是沿管体I长轴方向的截面，呈U型。本实施例中管体的短轴长度=5. 7mm、长轴长度=12. 4mm、e=0. 9、刺凸2的高度h=5. 1mm、s=10mm。其他同实施例3。较相同规格的螺纹凹槽换热管，其换热系数提高25%。本发明实施例I (e=l/6、s=3. 5_)、实施例 2 (e=0. 5、s=5 mm)、实施例 3 (e=2/3、s=9 mm)和实施例4 (e=0.9、s=10 mm)中刺凸2深度依次递增、增强了对流体的阻碍、增加了换热面积，刺凸2间距逐渐增大，则在同等长度的管体上，刺凸2的制作数量可逐渐减少，但仍能实现完全的气体紊流现象，既满足了减少管体上应力集中分布、延长管体使用寿命 的要求，又显著增强了换热效果，较比螺纹凹槽换热管，综合换热性能可提高20%以上。
权利要求
1.一种刺凸式换热管，包括管体，管体横截面为扁平状，其特征是所述管体的长轴所对应的直面内壁沿管体轴向均匀设有多个刺凸，两个直面上相対的刺凸交错排列，管体的短轴所对应的弧面为光滑表面，所述刺凸的高度与管体短轴长度之比为Θ，1/6 ^ e < I。
2.根据权利要求I所述的刺凸式换热管，其特征是同一个直面上相邻的两个刺凸的间距为 s, s > 3. 5mm。
3.根据权利要求I所述的刺凸式换热管，其特征是所述刺凸的高度与管体短轴长度之比为e，1/2彡e < I。
4.根据权利要求I所述的刺凸式换热管，其特征是所述管体的纵截面为U型，所述纵截面为沿管体长轴方向的截面。
5.根据权利要求I所述的刺凸式换热管，其特征是所述管体的纵截面为U型，所述纵截面为沿管体短轴方向的截面。
6.一种如权利要求I所述的刺凸式换热管的制造エ艺，其特征是，包括如下步骤 1)、根据单个换热管所需的管体坏料面积，在不锈钢板带上量定多个换热管管体坏料位置，然后在每个管体坏料位置量定预形成扁管的两个直面和两个弧面位置； 2)、在每个管体坏料的两个直面位置上分别锻造形成多个刺凸，同一个直面上的刺凸呈ー排多列分布，两个直面上相対的刺凸交错布置，刺凸的高度满足以下条件刺凸的高度h与预形成的管体短轴长度d之比为e，1/6 ^ e < I ； 3)、将不锈钢板带上的多个管体坏料分割成单个； 4)、定型卷曲，将单个管体坏料卷曲成横截面为长圆形的扁管； 5)、焊接管缝，形成扁管状的换热管。
7.根据权利要求6所述的刺凸式换热管的制造エ艺，其特征是焊接管缝后，将扁管状的换热管弯曲成U型，形成U型扁管状的换热管。
全文摘要
一种刺凸式换热管及其制造工艺，包括管体，管体横截面为扁平状，其特殊之处是管体的长轴所对应的直面内壁沿管体轴向均匀设有多个刺凸，两个直面上相对的刺凸交错排列，管体的短轴所对应的弧面为光滑表面，刺凸的高度与管体短轴长度之比为e，1/6≤e＜1。本发明换热效率高，使用寿命长，适用于各类流动介质换热器中。
文档编号F28F1/02GK102706199SQ20121016552
公开日2012年10月3日 申请日期2012年5月25日 优先权日2012年5月25日
发明者代峰, 张彪, 李冰冰, 李绮霞, 杨少先, 郭淼 申请人:锦州秀亭制管有限公司