技术领域
[0001] 本实用新型涉及
地源热泵技术领域，具体是一种地源热泵高效换热器及螺旋铜管加工设备。
背景技术
[0002] 地源热泵是我国近年来兴起的一种全新的
可再生能源，为
建筑物提供制冷、供热及供热
水的技术系统。它的特点是运行成本低、无污染、零排放，是国家“十三五”规划重点推广的新兴产业。目前，国内应用主要是以大型机组为建筑供热（冷）；采用一台大机组控制运行。这样的设计存在以下问题：大机组不能分户控制；而用小机组又存在小机组结构复杂，制造难度大，
传热效率低。加上大机组集中控制维修不便，不能分户控制和分户计量，不利于降低用户运行
费用。
发明内容
[0003] 本实用新型目的是为了解决上述技术中存在的不足，提供一种地源热泵高效换热器及换热器内螺旋铜管的制造工艺设备，提高地源热泵传热效率，便于在独立小型机组上应用。
[0004] 本实用新型是采用如下技术方案实现的：
[0005] 一种应用于高效地源热泵换热器中螺旋铜管加工设备，包括底座，所述底座左端固定设有夹头座、其右端活动设有
支撑座，所述夹头座上安装夹头，所述夹头内设有撑芯；所述底座内安装纵向
丝杠，所述纵向丝杠由安装于底座内滑动
电机驱动；所述纵向丝杠上的
螺纹套上安装有旋转器滑座和支撑滑座；所述旋转器滑座固定于旋转座底面，所述旋转座上安装旋转器，所述旋转器内安装旋转体，所述旋转体右端通过传动机构由位于旋转座上的旋转电机驱动，所述旋转体左端通过卡槽安装有多个顶杆座（即顶杆座处于可以同时向中心用
力顶紧铜管的滑动卡槽内），所述顶杆座上安装顶杆，多根顶杆沿周向以一定的
螺距均布；所述旋转体中心穿过待加工铜管，所述待加工铜管左端插入夹头的撑芯上并用夹头夹紧固定，所述待加工铜管右端插入支撑芯杆，所述支撑芯杆固定于支撑座上（支撑芯杆与支撑座为一体结构，加工过程中支撑芯杆随支撑座运动），所述支撑芯杆的端部呈台阶状，所述支撑芯杆的外径与待加工铜管的内径相同。
[0006] 工作时，首先将待加工铜管一端固定于夹头处，铜管另一端内穿入一定长度的支撑芯杆，然后将支撑座固定于支撑滑座上。调节旋转体左端多个顶杆座
位置，使顶杆用力顶紧铜管并使其
变形，即此时顶杆正好位于支撑芯杆端部的台阶端（细端），对铜管起到支撑作用，而且支撑芯杆端部台阶端直径即是铜管被顶杆
挤压变形后的内螺旋直径。控制顶杆头部直径，即螺旋底径尺寸在标准范围内，然后旋转电机带动旋转体转动，并同步根据计算好速度的滑动电机驱动旋转器和支撑座同步向右运动，保证支撑芯杆的台阶端面始终位于顶杆区域，顶杆在旋转的同时向右运动，在两个方向的共同作用下，顶杆一边顶紧铜管旋转、一边直线运动，铜管表面就随着变形，将铜管表面加工出多头
螺旋槽。而在加工过程中，铜管中间有一支撑芯杆随动，保证铜管内螺旋内径保持一定的尺寸，并起到支撑作用。
[0007] 优选的，为防止顶杆在加工铜管时对铜管产生损坏，减少顶杆对铜管的摩擦，顶杆头部可装上滚轮或滚珠，旋转体同时在其电机的驱动下，以缓慢的速度旋转有利于顶杆在铜管表面加工出螺旋状。
[0008] 一种高效地源热泵换热器，包括外
钢管，所述外钢管内套装内铜管；所述内铜管表面加工有螺旋槽（即该内铜管的内表面具有内螺旋）。
[0009]
套管换热器中，钢管内液体介质和铜管内液体介质，在流动过程中均沿螺旋方向相
对流动，由于介质在做螺旋运动时液体质点
接触机会增加，传热面积增加，形成紊流强度增大，所以传热效率提高，因而提高了换热器的热效率。
[0010] 本实用新型具有如下优点：
[0011] 1、本实用新型主要适用于地源热泵小机组的套管换热器，同时也可应用于其它冷热交换的设备中。
[0012] 2、本实用新型制造的地源热泵小机组用换热器，由于传热效率的提高，有利于实现分户安装，分户控制、分户计量，使小机组更节能，运行费用更低。
[0013] 3、采用本实用新型所述螺旋铜管制作的高效地源热泵换热器，已经成功应用于小区单元楼和集中居住小区，效果良好，达到了设计要求。
[0014] 本实用新型设计合理，具有很好的实际应用价值。
附图说明
[0015] 图1表示螺旋铜管加工设备示意图。
[0016] 图2表示套管换热器侧视图。
[0017] 图3表示套管换热器正视图。
[0018] 图4表示套管换热器截面图。
[0019] 图中：1-底座，2-夹头座，3-夹头，4-撑芯，5-滑动支撑座，6-支撑芯杆，7-纵向丝杠，8-滑动电机，9-旋转器滑座，10-旋转底座，11-旋转电机，12-旋转器，13-旋转体，14-传动机构，15-顶杆座，16-顶杆，17-支撑滑座，19-待加工铜管；20-外钢管，21-内铜管，22-
法兰，23-钢管内液体介质，24-铜管内液体介质。
具体实施方式
[0020] 下面结合附图对本实用新型的具体
实施例进行详细说明。
[0021] 地源热泵系统包括埋设于地表以下的地耦管，安装于地上的地源
能量聚集系统以及若干台热泵小机组。系统工作时要进行3次热交换，以冬天取暖为例，一是地热与地
下管网中的介质进行交换，将地热传导给管网中的介质；第二次换热是经过套管换热器将管网内的热传导给压缩的冷媒；第三次是冷媒吸热后通过与房间空气交换，达到房间取热效果；而要达到这一目标，经过深入研究传热原理，一是地下管网传热，当井孔打好后，不会再有变化；二是冷媒与空气交换的
空调技术已经非常成熟，改进与提升的空间很小；所以要想提高传热效率，只有在地热介质与压缩的冷媒交换过程中，提高套管换热器的传热效率，才能实现这一目标。
[0022] 根据套管换热器的传热原理分析，套管传热器由外层钢管（又称壳管）和内管（铜管）组成，介质在壳管中流动，其流动距离称壳程；另一介质在内管（根据用途不同有的是单管，有的是
管束）中流动，流动的距离称管程；两种介质在没有外力的情况下平行运动叫
层流，当有外力干扰时介质流动时形成
旋涡，叫紊流（
湍流）。影响传热效率的主要因素是传热面积和紊流的强度，传热面积越大，紊流强度越强，传热效率越大。而本发明就是将换热器中的铜管加工成螺旋形结构，该螺旋结构，使铜管既有外螺旋，又有内螺旋，螺旋铜管内流动的是从地下取回的带热介质（一般为水），钢管与铜管之间流动的是冷媒。由于管子结构独特使管程与壳程同时处于螺旋运动，提高了紊流强度。该换热器
传热系数较常规换热器高30 40%，而压力降几乎相等，大幅改进了传热，铜管内外形成真正的逆流，无振动，无折流~元件，节省了空间，降低了成本，提高了传热效率，形成了本高效换热器。
[0023] 而要制作换热器螺旋铜管的技术工艺，必须制造一台专用设备，这台设备将铜管加工成螺旋形状，根据铜管直径不同，螺旋可设计为3螺旋、4螺旋和6螺旋；螺距可按铜管直径大小进行调整；专机在工作时要保持铜管不动或者缓慢旋转，而旋转器既做纵向运动，又做旋转运动；具体如下：
[0024] 一种应用于高效地源热泵换热器中螺旋铜管加工设备，包括底座1，底座1左端固定设有夹头座2、其右端活动设有支撑座5，夹头座2上安装夹头3，夹头3内设有撑芯4；底座1内安装纵向丝杠7，纵向丝杠7由安装于底座1内滑动电机8驱动；纵向丝杠7上螺纹安装旋转器滑座9和支撑滑座17；旋转器滑座9固定于旋转座10底面，旋转座10上安装旋转器12，旋转器12内安装旋转体13（旋转体13可以通过
轴承或者支撑轮等多种方式安装于旋转器12内），旋转体13右端通过传动机构14由位于旋转座10上的旋转电机11驱动，具体为旋转体13右端位于旋转器12外部，通过皮带、
齿条或链条等方式与旋转电机进行动力连接。旋转体13左端通过卡槽安装有四个顶杆座15，四个顶杆座对称位于互相垂直的四个方向，每个顶杆座15上安装顶杆16，并通过顶丝进一步固定，则四根顶杆16沿周向以一定的螺距均布，则通过调整顶杆座在卡槽内的安装位置，进而调整四根顶杆向中心用力顶紧铜管。旋转体13中心穿过待加工铜管19，待加工铜管19左端插入夹头3的撑芯4上并用夹头3夹紧固定，待加工铜管19右端插入支撑芯杆6，支撑芯杆6固定于滑动支撑座5上，支撑芯杆6的端部呈台阶状，即当四根顶杆同时顶紧待加工铜管（铜管壁厚1mm左右）后，铜管表面即发生变形，即挤压至支撑芯杆端部的台阶端（此时顶杆将不能进一步在挤压铜管），支撑芯杆6的外径与待加工铜管
17的内径相同（注：支撑芯杆端部的台阶端外径小于支撑芯杆的外径），对铜管起到支撑作用，保持铜管内径不变。
[0025] 工作时，首先将待加工铜管19一端固定于夹头3处，铜管另一端内穿入支撑芯杆6。调节旋转体13左端4个顶杆座15位置，使顶杆16用力顶紧铜管并使其变形，即此时顶杆16正好位于支撑芯杆6端部的台阶端（细端），对铜管起到支撑作用，而且支撑芯杆6端部台阶端直径即是铜管被顶杆挤压变形后的内螺旋直径。控制4个顶杆头部直径，即螺旋底径尺寸在标准范围内，然后旋转电机11带动旋转体13转动，并同步根据计算好的速度滑动电机8驱动旋转器12和支撑座同步向右运动，保证支撑芯杆6的台阶端面始终位于顶杆16区域，顶杆16在旋转的同时向右运动，在两个方向的共同作用下，顶杆16一边顶紧铜管旋转、一边直线运动，铜管表面就随着变形，将铜管表面加工成螺旋状。而在加工过程中，铜管中间有一支撑芯杆随动，保证铜管内螺旋内径保持一定的尺寸，并起到支撑作用。
[0026] 一种高效地源热泵换热器，包括外钢管20，外钢管20内套装上述加工后的内铜管21，该内铜管21具有内螺旋（即其表面加工出螺旋槽），外钢管20的两端设有连接法兰22。如图2、3所示，套管换热器可以再次整体构成螺旋状或其他现有结构。如图4所示，钢管内液体介质23和铜管内液体介质24做反向流动，在流动过程中均沿螺旋方向相对流动，由于介质在做螺旋运动时液体质点接触机会增加，传热面积增加，形成紊流强度增大，所以传热效率提高，因而提高了换热器的热效率。
[0027] 最后所应说明的是，以上实施例仅用以说明本实用新型的技术方案而非限制，尽管参照本实用新型实施例进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，对本实用新型的技术方案进行
修改或者等同替换，都不脱离本实用新型的技术方案的精神和范围，其均应涵盖于本
权利要求书的保护范围中。
