[发明专利]用于空调和冷却设备的换热器的槽管及相应的换热器

说明书

本发明涉及的范围是用于制造空调和冷却设备的或用于任何其它加热和冷却的换热器的管，这类管子的作用是保证管内流动的液体与所述换热器中流动的空气之间的热交换。

本发明还涉及所述的换热器，它一般包含一个组件，该组件含有一般为夹形(直管部分和弯管部分)的铜管、铝管或钢管及称为散热片的铜或铝片，散热片与所述管进行热接触，且一般垂直于所述管的直管部分并提供一个很大的与所述空气换热的交换表面。

现有的管的类型很多，一般都是铜与铜合金管加上改善管中的流动液体与外部空气换热的手段。

可引用描述内槽管的US4480684号专利和欧洲EP-A-148609号专利申请来说明上述类型的管。

在US4480684号专利中，槽的特征通过如下手段综合而成：

-螺旋槽，其螺旋角相对于管的轴线在16°至35°之间；

-槽的深度在0．1毫米至0．6毫米之间；

-槽距在0．2毫米至0．6毫米之间；

-槽的截面为“V”型，角度在50°至100°之间。

该专利的图2和图6所示的分别是一个换热器和一段管的沿垂直于管的轴线的剖面图，示出由具有相同的角(称为顶角α)的“V”形肋分开的“V”形槽。

欧洲EP-A-148609号专利申请描述的也是槽管，其螺旋形槽的截面为梯形，肋的截面为三角形，管的特征通过下述手段综合而成：

-槽的深度H或肋的高度H与管内径Di之比在0．02至0．03之间；

-槽的螺旋角在7°至30°之间；

-槽的横截面S与深度H之比在0．15毫米至0．40毫米之间；

-肋的顶角在30°至60°之间。

专业人员早就了解槽管在改善管中流动的液体和管本身之间的换热方面的好处。

人们知道，外径为9．52毫米的典型铜管最好具有足够数量的(45至65个)螺旋形肋／槽(螺旋角在10°至30°之间)。

不过，如果这些特性似乎是内行人从现有技术的分析中得出的，那么，对于与肋和槽的准确形状有关的其他特性，现有技术无法提供能引导专业人员获得高性能的换热器管的统一的形象及一致的信息。

此外，申请人在实施具有已改进的管与散热片的热接触的紧凑管组的工作过程中，使用了显而易见的手段来弯曲现有技术的带槽的管，并借助典型的在管内流动的心轴将管与散热片镶装在一起，使管轻微膨胀地与散热片口的边缘接触，这样无需借助耗费大的焊接或钎焊技术便可获得良好的热接触。

申请人通过检查镶装管(具有60个“V”形肋的标准管)的剖面发现肋被压扁了，它表现为槽的深度H和截面S的大的缩减：     镶装前                镶装后H    0．20毫米             0．13毫米S    0．060平方毫米        0．024平方毫米(-60％)

至于管内流动的液体与管本身之间的热交换问题，镶装前和镶装后在管段上进行的比较性测量证实了镶装后由于截面S减小60％，因而换热性能降低。

这样，本发明申请人得出结论：如果不同时考虑管与散热片组装时可能产生的肋／槽变形，只考虑管本身的性能及性能的最优化是没有太大作用的。

因此，本发明申请人试图寻找考虑了镶装的槽／肋的最佳形状，从而可限制镶装造成的有害影响。此外，镶装对于管与散热片之间的换热具有有利的作用，是一种经济的组装技术。

本发明的第一主题为外径De在3毫米至30毫米之间，用于与散热片镶装制造换热器的管，通过n个(n为35至90)螺旋角为5°至50°、顶角(α)为30°至60°的螺旋肋构成管的内槽，其特征是：所述肋形成至少含有两个肋的周期性变化的形状，两个肋高度不同，一个高度为Hh的称为“高”肋，另一个高度为Hb的称为“低”肋，Hb／Hh之比在0．40和0．97之间，每一个“高”肋都夹在两个平底槽之间。

在每个间距P处，规则地重复形成的肋和散热片的序列称为周期性变化的形状。

申请人进行的试验表明Hb／Hh之比即使只稍小于1已足以获得明显的效果。但是，该Hb／Hh之比最好在0．6和0．95之间，因为在该限度之外，管的换热量在散热片镶装之后会降低，如果在0．40-0．97这个限度以外，会降低得更多。

解决的方案一般来说包括两种基本手段，一方面是通过至少含有两个不同高度(Hh和Hb)的肋的周期性变化的形状，另一方面是每个“高”肋均夹在两个截面面积为S的平底槽之间。