一种钢带轧齿焊接式降膜式蒸发管和水平横管降膜式蒸发器的制作方法

1.本实用新型属于具有强化传热表面的管型结构技术领域，具体涉及一种钢带轧齿焊接式降膜式蒸发管和水平横管降膜式蒸发器。


背景技术：

2.降膜式蒸发器为空调行业中常用的蒸发器，降膜式蒸发器中起换热作用的金属管称为降膜式蒸发管，可在其表面与液体制冷剂接触，通过液体制冷剂的蒸发，将热量从金属管表面带走，从而实现换热作用，简称降膜管。降膜式蒸发器根据降膜管工作时的排布方向，可分为竖管降膜式蒸发器和水平横管降膜式蒸发器。水平横管降膜式蒸发器的工作原理为：温度较高的降膜管水平方向放置，将液体制冷剂喷淋或滴落在堆叠排列的降膜管外壁上，与降膜管外壁接触的液体制冷剂吸收管壁的热量，然后将热量通过管壁液膜的对流传热传递给管壁液膜外的表层液膜；表层液膜吸热后迅速汽化，带走降膜管热量，使降膜管管壁温度降低。
3.现有的降膜管主要材质为紫铜或镍白铜，该类降膜管由于材质硬度相对柔软，现有的加工方法为使用三辊斜轧机在紫铜或镍白铜光管表面轧齿，从而得到外部具一定齿形的降膜管。但近年来由于铜价的上涨，导致以铜金属为主要材质的降膜管成本大幅增加，亟需其他金属材质的降膜管来替代铜金属以降低成本。现有的可替代材料为不锈钢或钛合金，但由于不锈钢和钛合金相比铜具有更高的硬度，在使用三辊斜轧机在该材料制成的管材表面轧齿时，三辊斜轧机的刀具磨损严重，产生了刀具寿命严重缩短的问题；解决该问题的方法之一为将刀具加厚加宽，但该方法会使得加工的齿间距过大，齿深不足，从而导致液体制冷剂的液体在降膜管外壁的铺展速度和均匀度受影响；同时降膜管锁住液体制冷剂的能力也不足。
4.对于上述问题，另一种解决方案为针对硬度较高的金属材料研发新的制备降膜管的方法，现有的方法为：先用轧齿机在钢带表面轧齿，得到轧齿的钢带，然后将轧齿钢带卷制并焊接成金属管，如申请公布号为cn112845663a的中国发明专利公开了一种直缝焊管成型装置及其成型方法。但是使用轧齿机在钢带表面硬压上齿，压齿深度通常不深(一般轧齿深度不高于0.25mm)，业内公知，齿深度不深可能会造成管材表面的毛细力较低，从而影响对液体制冷剂的浸润性，不利于液体制冷剂的在降膜管表面铺展的速度和均匀性；而且由于上述方法是将轧齿钢带卷制并焊接成齿面向外的金属管，该金属管整段都是有齿的，无法进行密封，一旦其中一段的金属管发生泄漏，会导致整段报废，维修成本高；另外，传统的降膜管为螺旋形齿，如申请公布号为cn102564195a的中国发明专利公开了一种降膜式蒸发管，其齿形即为螺旋形齿，螺旋形齿不利于液体制冷剂在降膜管的纵向铺展速度，从而导致液体制冷剂在降膜管上分布不均匀，在降膜管上停留时间短。因此，亟需设计一种新型降膜管来克服现有钢带轧齿焊接制备降膜管压齿深度浅、维修成本高及现有降膜管螺旋形齿纵向铺展速度的不足的问题。


技术实现要素：

5.鉴于现有技术存在的上述问题，本实用新型的目的在于提供一种钢带轧齿焊接式降膜式蒸发管，以解决现有技术的上述不足之处，本发明的另一目的是提供含有该降膜式蒸发管的降膜式蒸发器。
6.为了实现上述目的，本实用新型提供了以下技术方案：
7.一种钢带轧齿焊接式降膜式蒸发管，包括第一光管、第二光管和轧齿管，所述第一光管和第二光管分别设置在沿轧齿管轴向的两端，并分别与轧齿管的一端固定连接；所述轧齿管由轧齿后的矩形钢带卷成管状并焊接制得，沿轧齿管轴向设有焊缝，所述轧齿管外部还设有沿其轴向平行排布的多个直槽齿组，相邻直槽齿组间设有导液槽，直槽齿组的齿顶上设有滚花形成的多个直槽齿，直槽齿被向内凹陷的滚花纹分割，所述直槽齿其齿密度为300-600齿/cm2。
8.本实用新型通过在轧齿管轴向的两端分别固定第一光管和第二光管，利用光管的易密封性来使得本降膜式蒸发管容易密封，同时，两端连接光管的轧齿管方便在损坏泄露时更换，易于维修；本新型中轧齿管包含多个沿其轴向平行排布的多个直槽齿组和导液槽，可以提高液体制冷剂在降膜管的纵向铺展速度，并在直槽齿组顶部滚花，兼顾降膜管在其他各方向的铺展速度，通过增加齿密度来提高本降膜式蒸发管表面的毛细力，从而增加降膜管对液体制冷剂的浸润性，克服钢带轧齿深度低的不足，提高液体制冷剂的在降膜管表面铺展的速度和均匀性。
9.进一步地，所述滚花为在直槽齿组的齿顶交错网文滚花，所述滚花纹在直槽齿组上所呈角度为45
°
。
10.滚花纹在直槽齿组上所呈角度为45
°
，所述交错网文滚花可在直槽齿组的上部形成四棱锥，四棱锥的底面为内角分别是45度和135度的平行四边形，四棱锥以及四棱锥底部形成互相连通的导液槽，使得滴在轧齿管表面的液体制冷剂可以沿各个方向迅速铺展均匀。
11.进一步地，所述滚花纹其向内凹陷的深度为0.1-0.15mm。
12.凹陷深度对滴落在轧齿管表面的液体制冷剂的液滴流动状态有较大影响，如果凹陷深度过大，会导致液滴向下方低落速度过快，液体来不及充分蒸发就流下来不利于换热；如果过小，会导致滴落在轧齿管表面的液体制冷剂的液滴流动不均匀，导致轧齿管表面局部液膜过厚和过薄，均不利于换热。
13.进一步地，所述焊缝包括用于将轧齿管外部固定的外焊缝和用于将轧齿管内部固定的内焊缝，所述外焊缝设置在轧齿管的外部，所述内焊缝设置在轧齿管的内部。
14.进一步地，所述直槽齿其齿深度为0.1-0.25mm。
15.由于钢带表面轧齿工艺的限制，齿深度小于0.25mm。齿深度过小，会造成管材表面的毛细力较低，从而影响对液体制冷剂的浸润性，不利于液体制冷剂的在降膜管表面铺展的速度和均匀性。
16.进一步地，所述直槽齿其齿顶角为15-45
°
。
17.齿顶角影响换热效果和轧齿刀具寿命，齿顶角过小，会导致刀具寿命过短，齿顶角过大，会导致换热效果不佳。
18.进一步地，所述直槽齿其齿间距为0.4-0.6mm。
19.齿间距影响加工难度和换热效果，齿间距过小，会导致换热效果不佳，齿间距过大，会导致加工难度过大。
20.进一步地，所述导液槽其宽度为0.2-0.3mm。
21.导液槽的宽度影响液体制冷剂的输送能力，导液槽的宽度过宽或过窄都会影响液体输送速度。
22.进一步地，所述导液槽向内凹陷，其深度为0.2-0.4mm。
23.导液槽的深度影响液体输送速度，深度过小会导致液体输送速度慢，间接导致换热效果变差，深度过大，会导致加工难度增加。
24.本实用新型还提供了一种水平横管降膜式蒸发器，该降膜式蒸发器包含上述降膜式蒸发管，所述降膜式蒸发管横向堆叠排布于降膜式蒸发器的内部。
25.在上述技术方案中，本实用新型提供的一种钢带轧齿焊接式降膜式蒸发管，具备以下有益效果：
26.(1)本实用新型提供的钢带轧齿焊接式降膜式蒸发管齿密度高，且液体制冷剂在降膜管的纵向铺展速度快，提高了降膜管对液体制冷剂的浸润性，及液体制冷剂在降膜管表面铺展的速度和均匀性，热交换速率高。
27.(2)本实用新型提供的钢带轧齿焊接式降膜式蒸发管易于密封、更换和维修，克服了钢带轧齿深度低热交换效率低的不足，适用高硬度、成本低金属材料的降膜式蒸发管的生产。
附图说明
28.为了更清楚地说明本技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型中记载的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，还可以根据这些附图获得其他的附图。
29.图1为本实用新型钢带轧齿焊接式降膜式蒸发管的正视图。
30.图2为本实用新型钢带轧齿焊接式降膜式蒸发管的局部放大图。
31.图3为本实用新型钢带轧齿焊接式降膜式蒸发管的立体示意图。
32.图4为本实用新型钢带轧齿焊接式降膜式蒸发管的的轧齿管立体示意图的局部放大图。
33.图5为本实用新型钢带轧齿焊接式降膜式蒸发管沿其径向的剖视图。
34.图6为本实用新型钢带轧齿焊接式降膜式蒸发管的轧齿管沿其径向剖视图的局部放大图。
35.图中标注：1为第一光管；2为第二光管；3为轧齿管；31为焊缝；311为外焊缝；312为内焊缝；32为直槽齿组；321为直槽齿；33为导液槽；4为滚花纹；a为轧齿管正视图的局部放大；b为轧齿管立体示意图的局部放大；c为轧齿管沿其径向剖视的局部放大。
具体实施方式
36.为了使本技术领域的人员更好地理解本实用新型方案，下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分的实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实
施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本实用新型保护的范围。
37.在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“深度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”、“轴向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。
38.此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本实用新型的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。
39.本实用新型中部分名词的含义如下：
[0040]“光管”表示：表面未轧齿的金属管。
[0041]“齿顶”表示：齿的最高点。
[0042]“齿顶角”表示：齿尖部的锥形角度，通常表示齿的尖锐程度。
[0043]“齿深度”表示：从齿根部到齿尖的高度差。
[0044]“齿间距”表示：一个齿顶到周围最近的一个齿的齿顶的最小距离。
[0045]“滚花纹”表示：经滚花工艺后得到的纹路，又称辊纹。
[0046]“交错网文滚花”表示：滚花是使用一个表面开有螺旋形凹槽的模具在齿顶滚压，通常螺旋角为顺时针45度角(与沿待滚花管道的轴向方向所呈角度)，交错网纹滚花指的是使用顺时针45度滚花模具滚压之后再用螺旋角为逆时针45度角(或顺时针135度角)滚花模具再压一次，形成纵横交错的格子型花纹。
[0047]
实施例1
[0048]
为了便于理解，请参阅图1～图5，为了实现上述目的，本实用新型提供的一种钢带轧齿焊接式降膜式蒸发管，包括第一光管1、第二光管2和轧齿管3，所述第一光管1和第二光管2分别设置在沿轧齿管3轴向的两端，并分别与轧齿管3的一端固定连接；优选地，第一光管1的一端与轧齿管3的一端焊接，第二光管2的一端与轧齿管3的另一端焊接；所述轧齿管3由轧齿后的矩形钢带卷成管状并焊接制得，沿轧齿管3轴向设有焊缝31，由轧齿管正视图的局部放大a和轧齿管立体示意图的局部放大b，可以看到所述轧齿管3外部还设有沿其轴向平行排布的多个直槽齿组32，相邻直槽齿组32间设有导液槽33，直槽齿组32的齿顶上设有滚花形成的多个直槽齿321，直槽齿321被向内凹陷的滚花纹4分割，所述直槽齿321其齿密度为300-600齿/cm2，优选地，齿密度为500齿/cm2，齿密度远远高于同成本传统降膜压花的齿密度。
[0049]
本实用新型通过在轧齿管3轴向的两端分别固定第一光管1和第二光管2，利用光管的易密封性来使得本降膜式蒸发管容易密封，同时，两端连接光管的轧齿管3方便在损坏泄露时更换，易于维修；本新型轧齿管3中包含多个沿其轴向平行排布的多个直槽齿组32和导液槽33，可以提高液体制冷剂在降膜管的纵向铺展速度，并在直槽齿组32顶部滚花，兼顾降膜管的在其他各方向的铺展速度，通过增加齿密度来提高本降膜式蒸发管表面的毛细力，从而增加降膜管对液体制冷剂的浸润性，克服轧齿深度低的不足，提高液体制冷剂的在
降膜管表面铺展的速度和均匀性。同时，轧齿管3由轧齿后的矩形钢带卷成管状并焊接制得，沿轧齿管3轴向设有焊缝31，可以适用高硬度金属材料的降膜式蒸发管的生产。
[0050]
实施例2
[0051]
本实用新型提供了另一种钢带轧齿焊接式降膜式蒸发管，如图1～图5所示。技术特征同实施例1，区别仅为所述滚花为在直槽齿组32的齿顶交错网文滚花，所述滚花纹4在直槽齿组32上所呈角度为45
°
。所述滚花纹4其向内凹陷的深度为0.1-0.15mm，优选为0.12mm。在此滚花纹4深度和45
°
角度下，可以使液体制冷剂快速在降膜管沿着多个方向均匀铺展。
[0052]
实施例3
[0053]
本实用新型提供了另一种钢带轧齿焊接式降膜式蒸发管，如图1～图6所示。技术特征同实施例2，区别仅为：焊缝31包括用于将轧齿管3外部固定的外焊缝311和用于将轧齿管3内部固定的内焊缝312，详见轧齿管沿其径向剖视的局部放大c，所述外焊缝311设置在轧齿管3的外部，所述内焊缝312设置在轧齿管3的内部。采用内焊缝312和外焊缝311分别将轧齿管3外部和内部固定，由于本新型的轧齿管3是由轧齿后的矩形钢带卷成管状并焊接制得，通过外焊缝311和内焊缝312可以使得矩形钢带卷成管状后不易变形，轧齿管3结构更为稳固，优选的，外焊缝311和内焊缝312沿轧齿管3径向焊接。
[0054]
实施例4
[0055]
本实用新型提供了另一种钢带轧齿焊接式降膜式蒸发管，如图1～图5所示。技术特征同实施例2，区别仅为：直槽齿321其齿深度为0.1-0.25mm。直槽齿321其齿顶角为15-45
°
。齿间距为0.4-0.6mm。所述导液槽33其宽度为0.2-0.3mm。导液槽33向内凹陷，其深度为0.2-0.4mm。
[0056]
本钢带轧齿焊接式降膜式蒸发管的换热效率可以达到4000kj/(m2℃)，远高于现在市场上使用的三辊斜轧加工的不锈钢或钛降膜式蒸发管的换热效率2500kj/(m2℃)。
[0057]
实施例5
[0058]
本实用新型提供了一种水平横管降膜式蒸发器，包含实施例4中所述的降膜式蒸发管，其中所述的降膜式蒸发管横向堆叠排布于降膜式蒸发器的内部。
[0059]
在具体的实施过程中，液体制冷剂从水平横管降膜式蒸发器的内部上端淋在横向堆叠排布的上部降膜式蒸发管上，由于本新型实施例4中降膜式蒸发管的特定结构，液体制冷剂快速在降膜管的纵向均匀铺展，降膜式蒸发管的热量被蒸发的液体制冷剂带走，多余的液体制冷剂均匀滴落在堆叠排布的下部降膜式蒸发管上，带走下部降膜式蒸发管的热量，由于根据降膜式蒸发管来生产水平横管降膜式蒸发器是业内公知技术，在此不再赘述，业内技术人员可以容易利用本实用新型提供的降膜式蒸发管制备水平横管降膜式蒸发器。
[0060]
以上只是通过说明的方式描述了本实用新型的某些示范性实施例，为本实用新型较佳的实施方式，毋庸置疑，对于本领域的普通技术人员，在不偏离本实用新型的精神和范围的情况下，可以用各种不同的方式对所描述的实施例进行修正。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结构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，都应包含在本实用新型的保护范围之内。

技术特征：
1.一种钢带轧齿焊接式降膜式蒸发管，其特征在于，包括第一光管(1)、第二光管(2)和轧齿管(3)，所述第一光管(1)和第二光管(2)分别设置在沿轧齿管(3)轴向的两端，并分别与轧齿管(3)的一端固定连接；所述轧齿管(3)由轧齿后的矩形钢带卷成管状并焊接制得，沿轧齿管(3)轴向设有焊缝(31)，所述轧齿管(3)外部还设有沿其轴向平行排布的多个直槽齿组(32)，相邻直槽齿组(32)间设有导液槽(33)，直槽齿组(32)的齿顶上设有滚花形成的多个直槽齿(321)，直槽齿(321)被向内凹陷的滚花纹(4)分割，所述直槽齿(321)其齿密度为300-600齿/cm2。2.根据权利要求1所述钢带轧齿焊接式降膜式蒸发管，其特征在于，所述滚花为在直槽齿组(32)的齿顶交错网文滚花，所述滚花纹(4)在直槽齿组(32)上所呈角度为45
°
。3.根据权利要求2所述钢带轧齿焊接式降膜式蒸发管，其特征在于，所述滚花纹(4)其向内凹陷的深度为0.1-0.15mm。4.根据权利要求1所述钢带轧齿焊接式降膜式蒸发管，其特征在于，所述焊缝(31)包括用于将轧齿管(3)外部固定的外焊缝(311)和用于将轧齿管(3)内部固定的内焊缝(312)，所述外焊缝(311)设置在轧齿管(3)的外部，所述内焊缝(312)设置在轧齿管(3)的内部。5.根据权利要求1-4任一所述钢带轧齿焊接式降膜式蒸发管，其特征在于，所述直槽齿(321)其齿深度为0.1-0.25mm。6.根据权利要求1-4任一所述钢带轧齿焊接式降膜式蒸发管，其特征在于，所述直槽齿(321)其齿顶角为15-45
°
。7.根据权利要求1-4任一所述钢带轧齿焊接式降膜式蒸发管，其特征在于，所述直槽齿(321)其齿间距为0.4-0.6mm。8.根据权利要求1-4任一所述钢带轧齿焊接式降膜式蒸发管，其特征在于，所述导液槽(33)其宽度为0.2-0.3mm。9.根据权利要求1-4任一所述钢带轧齿焊接式降膜式蒸发管，其特征在于，所述导液槽(33)向内凹陷，其深度为0.2-0.4mm。10.一种水平横管降膜式蒸发器，其特征在于，包含权利要求1-9任一所述降膜式蒸发管，所述降膜式蒸发管横向堆叠排布于降膜式蒸发器的内部。

技术总结
本实用新型公开了一种钢带轧齿焊接式降膜式蒸发管和水平横管降膜式蒸发器，本降膜式蒸发管包括第一光管、第二光管和轧齿管，所述第一光管和第二光管分别设置在沿轧齿管轴向的两端，并分别与轧齿管的一端固定连接，沿轧齿管轴向设有焊缝，所述轧齿管外部还设有沿其轴向平行排布的多个直槽齿组，相邻直槽齿组间设有导液槽，直槽齿组的齿顶上设有多个直槽齿，直槽齿被向内凹陷的滚花纹分割，所述直槽齿其齿密度为300-600齿/cm2。本实用新型降膜式蒸发管易于密封，且在部分损坏泄露时方便更换及维修；本降膜式蒸发管表面的毛细力大，液体制冷剂在降膜式蒸发管表面的浸润性高、纵向铺展的速度快和均匀性高，是适用高硬度金属材料的降膜式蒸发管的设计。料的降膜式蒸发管的设计。料的降膜式蒸发管的设计。


技术研发人员：胡省宪 徐勇 沈凌锋 沈春锋
受保护的技术使用者：江苏钰程钛和新材料科技有限公司
技术研发日：2023.02.21
技术公布日：2023/9/1