[发明专利]多头螺旋沟槽管和轴向沟槽管的旋轧装置及旋轧技术

说明书

本发明涉及传热强化技术领域，具体地说属于多头螺旋沟槽管和轴向沟槽管的旋轧技术及其用于实现该技术的旋轧装置。

目前，螺旋槽管多数是在普通车床上轧制的。通常普通机床最大的轧制导程为200mm左右，轧制头数在1～4头之间，并且在此范围内也不能任意改变螺旋槽的导程和头数，因此不能适应立式冷凝大导程有利于冷凝液排除的强化机理。纵槽管一般在机床上拉制，由于制造工艺上的局限，一般只能加工铜、铝材质管。对于化工、石油化工、冶金等行业中大量使用耐腐蚀、高强度的碳钢、不锈钢、钛等材质的换热管尚未能普遍推广应用。综上所述，现有的加工技术在传热管的螺旋头数、导程、传热管的加工长度和材质等方面都受到限制。因此，迄今，在化工、石油化工、轻工、冶金、制冷等行业中量大面广的立式蒸发器(重沸器)和立式冷凝器中，除了少量已开发应用螺旋槽管、纵槽管等作为换热元件之外，绝大多数仍然沿袭使用普通光滑管，尤其是在化工、石油化工、冶金行业中更是如此。为了适应垂直管内升膜沸腾和垂直管外的降膜冷凝传热强化机理的多头螺旋沟槽管和轴向沟槽管的开发应用，急需创造一种目前多头螺旋沟槽管轧制工艺未能解决的大导程、多头数的制造方法，以及现有纵槽管拉制工艺未能解决的碳钢、不锈钢、钛等材质的制造方法。

本发明的目的在于克服背景技术的不足之处，解决目前化工、石油化工、冶金、轻工、制冷等行业强化传热技术推广应用中的强化传热管的加工问题，为创造出一种轧制工艺简单、操作容易，既可旋轧多头螺旋沟槽管，又可旋轧轴向沟槽管，特别是大导程多头螺旋沟槽管的旋轧技术。该旋轧技术可根据强化传热机理确定各结构参数，任意改变螺旋沟槽管的头数和导程，并且加工长度和材质均不受限制。本发明还提供一种实现多头螺旋沟槽管和轴向沟槽管的旋轧技术的装置。

本发明的目的是通过以下措施来达到的：

一种由驱动部分，减速部分和旋轧部分组成的多头螺旋沟槽管和轴向沟槽管的旋轧装置，其特征在于，旋轧部分的三根刀模具传动轴均匀分布互成120°，传动轴轴线与被旋轧管件工位的轴线互成旋压角ω；三根刀模具传动轴的外周装有一次成型刀模具，刀模具的形状有双曲形或圆柱形，它的肋形有弧形肋、三角形肋或Cos形肋。

一种多头螺旋沟槽管和轴向沟槽管的旋轧技术，其特征在于包括以下几方面：

(1)根据被旋轧的多头螺旋沟槽管或轴向沟槽管的管径Φ_t，确定螺旋沟槽或轴向沟槽管旋轧刀模具的直径Φ_m，它们的倍率关系为Φ_m＝(2～10)Φ_t；

(2)根据被旋轧的多头螺旋沟槽管或轴向沟槽管所需的沟槽头数n_t，选定不同肋数N_m的多头螺旋沟槽管和轴向沟槽管的刀模具，它们的倍率关系为N_m＝(2～10)n_t；

(3)根据被旋轧的多头螺旋沟槽管所需的沟槽与管轴线的夹角β和旋压角ω之间关系，选取刀模具的肋形螺旋升角α_m；即α_m＝90°-(β±ω)；

(4)根据多头螺旋沟槽管刀模具的螺旋肋的螺旋升角α_m和选用的旋压角ω，选取多头螺旋沟槽管沟槽与轴线夹角β，它们的关系式(左旋时)β＝90°-(α_m+ω)，右旋时β＝90°-(α_m-ω)；

(5)根据多头螺旋沟槽管与轴向沟槽管刀模具肋形的螺旋升角α_m，确定旋压角ω，ω的取值范围0＜ω≤β；

(6)根据被旋压管件所需的沟槽截面结构，选定多头螺旋沟槽管或轴向沟槽管刀模具的肋形以及模具的形状，肋形可以为弧形肋、三角形肋或Cos形肋，模具的形状，可以是双曲形或圆柱形；

(7)当旋轧右旋多头螺旋沟槽管时选左旋刀模具；当旋轧左旋多头螺旋沟槽管时选右旋刀模具；当旋轧轴向沟槽管时选用左旋刀模具。

本发明的多头螺旋沟槽管和轴向沟槽管的旋轧工艺，其特征还在于当Φ_m、N_m、α_m确定的条件下也可通过调节刀模具轴线与被旋轧管件的轴线交角，即旋压角ω，来改变被旋轧管件的头数n_t和螺旋沟槽管的导程L_t，n_t＝(1～3)n：L_t＝tg(α_m±ω)πΦ_t。

图1为多头螺旋沟槽管和轴向沟槽管的旋轧装置中旋轧部分结构示意图；