一种套片烧结一体式外翅片换热管的制作方法
【专利摘要】本实用新型涉及一种套片烧结一体式外翅片换热管，包括基管和多个具有一定厚度的外翅片单元；外翅片单元包括环状部分和若干延伸部分，延伸部分的一端与环状部分的外围相接；外翅片单元沿着轴向依次套接在基管外。本实用新型利用外翅片单元逐次螺旋层叠烧结的方式制得换热管，该一体式换热管传热性能上大大优于传统外翅片管，同时，生产效率高，利于推广、便于维护，此外翅片换热管具有结构紧凑、翅片面积大、翅片管外形多样等优势，可在能源、化工、制冷、电子散热等高传热领域推广应用。
【专利说明】一种套片烧结一体式外翅片换热管
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及强化换热【技术领域】，尤其涉及一种套片烧结一体式外翅片换热管。
【背景技术】
[0002]翅片管散热器是气体与液体热交换器中使用最为广泛的一种换热设备。它主要通过在换热管的表面添加翅片，增大换热管的外表面积(或内表面积)和促进湍流，从而达到提高换热效率的目的。为了提高其传热性能，常用的方法是增大翅片管的传热面积、强化槽道、减小翅片与基管的接触热阻。
[0003]目前，对于外翅片管的加工方法来说，一类是翅片与基管分离加工，然后利用一些工艺使两者结合在一起，如冷轧嵌入翅片管、高频焊接翅片管等；另一类是翅片与基管作为整体式加工，如热轧翅片管等。然而，分离式翅片管存在翅片结构不紧凑、翅片布局单一以及接触热阻大的难题；整体式翅片管则面临工艺复杂、加工成本高、翅片增加面积有限的缺点。这些都将不利于翅片换热管换热效率的提高，甚至难以满足使用要求。
[0004]目前尚未存在一种既能使工艺简单、加工成本低、加工效率高，又能翅片形状多样且翅片结构紧凑，具有高的换热效率的制造方法。
实用新型内容
[0005]针对现有技术中存在的技术问题，本实用新型的目的是:提供一种工艺简单、使翅片形状多样且具有较高换热效率的一种套片烧结一体式外翅片换热管。本实用新型同时具有内外翅片结构，能显著提高强化换热性能。
[0006]为了达到上述目的，本实用新型采用如下技术方案:
[0007]—种套片烧结一体式外翅片换热管，包括基管和多个具有一定厚度的外翅片单元；外翅片单元包括环状部分和若干延伸部分，延伸部分的一端与环状部分的外围相接；外翅片单元沿着轴向依次套接在基管外。采用这种结构后，由于延伸部分的形状、数量均可灵活选择，且外翅片单元在基管上放置的位置、角度均可灵活选择，因此翅片形状多样。
[0008]延伸部分在环状部分外沿着圆周均匀分布；延伸部分的朝向轴向的表面为平板状或弯曲状。采用这种结构后，有效增大翅片表面的传热面积，提高传热效率。
[0009]多个外翅片单元的形状一致，相邻外翅片单元的延伸部分周向错开一个角度，所有外翅片单元的延伸部分构成多条平行的具有45-90度螺旋角的槽道；槽道的数量与单个外翅片单元的延伸部分的个数相同。采用这种结构后，有效增强换热管外表的紊流，提高传热效率。
[0010]外翅片单元的环状部分的厚度大于延伸部分的厚度，环状部分凸出于延伸部分形成翻边。采用这种结构后，翻边使得外翅片单元与基管之间的接触面增大，安装更牢固；翻边可使相邻外翅片单元的延伸部分之间留有间隔，增大传热面积，增强液体紊流，提高传热效率。[0011]翻边位于延伸部分的一侧；相邻外翅片单元的摆放方向一致且彼此紧贴。采用这种结构后，结构紧凑。
[0012]外翅片单元与基管之间过盈配合。采用这种结构后，结构更紧凑、连接更紧密。
[0013]基管的材料为铜、钢或铝；外翅片单元的材料为铜、钢或铝。采用这种结构后，有效提升传热效率。
[0014]一种套片烧结一体式外翅片换热管的制造方法，依次包括如下步骤:a.制造基管，基管的内表面可为光滑内表面或带翅槽内表面；通过冲压的方式制得外翅片单元；b.将外翅片单元依次套接在基管外；c.当基管的内表面为光滑内表面时，对基管采取机械胀管或者液压胀管处理，使得外翅片单元和基管过盈紧密接触；当基管的内表面为带翅槽内表面时，对基管采取液压胀管处理，使得外翅片单元和基管过盈紧密接触；d.保温烧结处理，外翅片单元之间、外翅片单元和基管之间相互联结成一整体，得到套片烧结一体式外翅片换热管。采用这种方法后，利用外翅片单元逐次螺旋层叠烧结的方式制得换热管，加工成本低、加工效率高、制作工艺简单、适合于大批量生产，制备所得换热管具有紧凑的翅片结构、大的翅片面积，能显著提高强化换热性能。
[0015]步骤a中，基管通过轧制、热挤压、冷挤压或压铸方法制造；步骤b中，相邻外翅片单元错开一个角度依次螺旋层叠布置；步骤d中，保温烧结采用的设备是真空烧结炉或气氛保护炉。
[0016]步骤d中，烧结温度为外翅片单元材料熔点温度的0.7至0.8倍，保温时间为30至90分钟。
[0017]总的说来，本实用新型具有如下优点:
[0018]1、本实用新型的套片烧结一体式外翅片换热管具有沿基管外圆周均匀分布的厚度、大小、形状可调的外翅片，外翅片单元与基管之间、相邻外翅片单元间通过烧结相连，不存在接触热阻。
[0019]2、本实用新型的套片烧结一体式外翅片换热管比常规翅片管具有更大的比表面积(延伸部分轴向和周向均有间隙)，因此传热速度更快，传热效率更高，能广泛应用于能源、化工、制冷等领域。
[0020]3、本实用新型制造方法加工效率高、且加工成本低、制造工艺简单，便于推广。
【专利附图】
【附图说明】
[0021]图1为套片烧结一体式外翅片换热管的立体图。
[0022]图2为外翅片单元的立体图。
[0023]图3为外翅片单元套片和基管的装配示意图。
[0024]其中，I为延伸部分，2为环状部分，3为基管。
【具体实施方式】
[0025]下面将结合附图和【具体实施方式】来对本实用新型做进一步详细的说明。
[0026]参照图1-图3，一种套片烧结一体式外翅片换热管的制造方法，包括如下步骤:
[0027]a.通过轧制、热挤压、冷挤压或其他压铸方法制造基管，本实例基管内表面为光滑内表面；[0028]根据外翅片单元的设计参数制作出冲压模具，利用冲压设备在基板上制得外翅片单元；
[0029]b.将制备好的外翅片单元逐次层叠在基管上，可按45-90度螺旋角纵向排布；
[0030]c.将装配好的换热管采用机械胀管、液压胀管等方式进行胀管，使外翅片单元与基管过盈紧密接触；
[0031]d.将胀管完成的换热管放入真空烧结炉或者气氛保护炉中，进行保温烧结，保温烧结完成后，随炉冷却至室温，即可得套片烧结一体式外翅片换热管。
[0032]本实施例中，如图2所示，外翅片单元包括环状部分和与环状部分相接的多个延伸部分。外翅片单元材料为铜。延伸部分截面为矩形，延伸部分高度5mm、宽度2mm、厚度1mm，环状部分凸出于延伸部分的翻边的高度为2mm，所制备的换热管总长200mm。
[0033]首先，如图2所示，利用具有相同截面参数的冲压模具冲压制得外翅片单元，其成型精度可控，加工效率高。接着，将外翅片单元去油污，清洗干净并烘干。下一步，如图3所示，将外翅片单元逐次层叠在基管3上，注意外翅片单元可以按一定螺旋角排布，这样形成的槽道即呈现相应的螺旋角，有利于造成气体或者液体紊流，提高传热性能。然后，对基管进行胀管，可采用机械胀管或液压胀管的方式。再将胀管完成后的换热管放入真空烧结炉，设定烧结温度750°C，烧结时间90min，烧结完成随炉冷却至室温，即可得套片烧结一体式外翅片换热管。
[0034]除了本实施例提及的方式外，延伸部分的截面形状可为梯形、V形或扇形等；延伸部分的数量和位置可以自由选取；同一换热管采用的外翅片单元的形状可为相同或不同的，相邻外翅片单元之间可紧靠或相隔一段距离。这些变换方式均在本实用新型的保护范围内。
[0035]上述实施例为本实用新型较佳的实施方式，但本实用新型的实施方式并不受上述实施例的限制，其他的任何未背离本实用新型的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本实用新型的保护范围之内。
【权利要求】
1.一种套片烧结一体式外翅片换热管，其特征在于:包括基管和多个具有一定厚度的外翅片单元；外翅片单元包括环状部分和若干延伸部分，延伸部分的一端与环状部分的外围相接；外翅片单元沿着轴向依次套接在基管外。
2.按照权利要求1所述的一种套片烧结一体式外翅片换热管，其特征在于:所述延伸部分在环状部分外沿着圆周均匀分布；延伸部分的朝向轴向的表面为平板状或弯曲状。
3.按照权利要求2所述的一种套片烧结一体式外翅片换热管，其特征在于:所述多个外翅片单元的形状一致，相邻外翅片单元的延伸部分周向错开一个角度，所有外翅片单元的延伸部分构成多条平行的具有45-90度螺旋角的槽道；槽道的数量与单个外翅片单元的延伸部分的个数相同。
4.按照权利要求1所述的一种套片烧结一体式外翅片换热管，其特征在于:所述外翅片单元的环状部分的厚度大于延伸部分的厚度，环状部分凸出于延伸部分形成翻边。
5.按照权利要求4所述的一种套片烧结一体式外翅片换热管，其特征在于:所述翻边位于延伸部分的一侧；相邻外翅片单元的摆放方向一致且彼此紧贴。
6.按照权利要求1所述的一种套片烧结一体式外翅片换热管，其特征在于:所述外翅片单元与基管之间过盈配合。
7.按照权利要求1所述的一种套片烧结一体式外翅片换热管，其特征在于:所述基管的材料为铜、钢或铝；外翅片单元的材料为铜、钢或铝。
【文档编号】F28F1/42GK203586907SQ201320723123
【公开日】2014年5月7日 申请日期:2013年11月15日 优先权日:2013年11月15日
【发明者】汤勇, 张仕伟, 唐陶, 申众孚, 万珍平 申请人:华南理工大学