CN100516748C - 换热器 - Google Patents

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Abstract

一类用于在第一流体和第二流体之间进行热交换的换热器，该类换热器达到了不同寻常的强度，包括多个壳体(2)，这些壳体基本上为扁平形状并且具有预定宽度(L)，以叠层(2a)排列，在该叠层的相邻壳体之间设有气隙(3)，每一个壳体由沿着外围条带(6a)焊接的两个半壳(6)形成，所述壳体(2)经通向所述气隙(3)的相应孔口(7)而相互流通，并且在所述气隙(3)中包括至少一个基本上为袖套型的隔板(8)，它在顶端围绕通向所述气隙(3)的相应孔口(7)与所述相邻的壳体整合。

Description

换热器
技术领域
按最一般的方面来说，本发明涉及用于在第一和第二流体之间进行热交换的换热器。
本发明尤其，但不仅仅涉及一类用于在加压流体之间进行热交换的换热器，这类换热器包括多个壳体，这些壳体具有基本上扁平形状并且具有预定宽度，以叠层排列，在该叠层的相邻壳体之间设有气隙，每一个壳体由沿着外围条带焊接的两个半壳形成，这些壳体经通向所述气隙的相应孔口而相互流通。
背景技术
包括多个壳体或扁平管的这类用于在两种流体之间热交换的换热器是已知的。
每一个壳体由两个半壳形成，在半壳上的相应位置有相应的开孔，在这些位置，相邻的壳体通过集合管(collector)连接。
在这种配置中，每一对相邻壳体确定了一个气隙，通过该气隙运输第一液流，而不同温度的第二液流穿过多个壳体。
以这种方式，这些液流进行热交换。通过分别在腔体内和在壳体内部装配小的波纹板或湍流器使液流的运动呈高度湍流状态，通常可以使热交换变得更有效。
根据现有技术，在相邻壳体之间的上述连接集合管是与这些半壳通过界面连接并且通过塑料变形沿着相应锥形边缘的周围施加压力的管件，这些锥形边缘可通过壳体上的开孔看见。
这样制成的换热器虽然是有利的，但仍然存在缺陷，主要的缺陷是它们的机械抗性低，这损害了它们的应用，尤其在液流的热交换在高压下进行的情况下。
这种低机械抗性在相邻壳体之间的连接处和在半壳处是明显的，这是因为在所述连接处，塑料变形没有确保充分的密封，而在半壳处，液流之间的有效热交换必须用小的厚度实现。
由此可以得出，如果热交换在至少一种液流处于高压的液流之间进行的话，这样制作的换热器不能采用，或者无论如何都具有很小的工业价值。这里所述的高压是指高于10-13巴的压力值。
现有技术US 4,379,486公开了一种上述类型的换热器，该换热器具有设有一个或多个开口并且在其侧面上包括突出的集合管(4a，4b)。
文件DE 71 15 268U公开了一种换热器，其中，壳体(21)通过牵引装置(47)固定在终端元件(29，36)之间，其中集合管(27)包括延长的开口。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是设计一类用于在第一流体和第二流体之间进行热交换的换热器，这类换热器包括多个壳体，这些壳体基本上为扁平形状并且具有预定宽度，以叠层排列，在该叠层的相邻壳体之间设有气隙，每一个壳体由沿着外围条带焊接的两个半壳形成，其中上述壳体经通向所述气隙的相应孔口而相互流通。本发明的换热器的结构和功能特性足以克服上述缺陷，换句话说，可以确保不同寻常的强度和机械抗性。
根据本发明，上述问题通过上述类型的换热器来解决，所述换热器在上述气隙中包括至少一个基本上为袖套型的隔板，它紧靠在顶端，并且围绕通向所述气隙的相应孔口与所述相邻的壳体整合。
有利地，该换热器包括与上述至少一个隔板连接的不规则结构，它在气隙中延伸，从而固定所述半壳。
优选地，上述不规则结构是从所述至少一个隔板径向延伸的径向辐条。
有利地，上述径向辐条以基本上相等的角度间隔。
优选地，上述径向辐条与所述隔板一体形成，更优选，径向辐条和隔板是一件挤塑型材。
有利地，上述挤塑型材由选自铝、铝合金、铜、铜合金和类似金属材料中的金属材料制成。
结合附图阅读以下详细说明可以更清楚地了解本发明的换热器的特性和其它有点。所述附图仅用于举例说明，不构成限制。
附图说明
在这些附图中：
图1示出了根据本发明的换热器的沿线I-I剖取的示意性正面剖视图；
图2示出了根据箭头II俯视的图1的换热器的平面图；
图3示出了图1的换热器的一个细部的放大图；
图4示出了根据图3的线IV-IV剖取的图1的换热器的一个细部的剖视图；
图5示出了图1的换热器的一部分的立体部件分解图；
图6示出了根据本发明的一个变型的换热器的对应于图5的部分；
图7示出了根据本发明的又一个变型的对应于图5部分的细部；
图8示出了根据本发明的又一个变型的对应于图4的细部。
具体实施方式
参考上述附图，根据本发明的用于在第一流体(例如油)和第二流体(例如空气)之间热交换的换热器总体上用1表示。
换热器1主要包括形状基本扁平、按叠层2a以预定距离关系连接在一起的多个壳体2，在壳体之间设有相应的腔隙3。
预定宽度L的壳体2按已知方式夹在第一面板4和第二面板5之间，第二面板设有接头5a，例如用于供上述第一流体通过。
在实施例中，所述换热器具有1”(1英寸，2.54cm)的接头5a。
每一个壳体2由沿外围条带6a焊接的两个半壳6形成，所述每一个半壳6在相应位置设有相应的孔口7。
应该注意的是，上述外围条带6a具有包括修边(trim)6c直角弯头(bent square)的外缘6b，并且半壳6用0.1-0.4mm，优选0.3mm的小厚度的铝板制成。
在叠层2a中排列的这些相应孔口7使上述壳体2相互流通。
在这些壳体2中，使上述第一液流流动，而第二液流在上述腔隙3中流动，全部按本身已知的方式。
根据本发明的第一个特征，换热器1在所述腔隙3的每一个中包括基本为袖套型的隔板8，其紧靠在顶端，并且围绕半壳6的相应孔口7的每一个与上述相邻的壳体整合，实现在相邻壳体之间的牢固机械连接。
例如通过铜焊或焊接与所述壳体2整合的这种隔板8在相应的孔口7处构成了上述第一流体的通过集合管，与壳体2的内部连通。
根据本发明的第二个特征，换热器1包括与每一个隔板8连接的不规则结构9，它在每一个气隙3中延伸，构成半壳6的固定元件。
具体参考图4和5的实例，可以注意到，这些不规则结构为径向辐条9的形式，向所述隔板8的外部径向伸出，并且在这种隔板8上以基本上相等的角度间隔。
有利地，根据本发明的又一个特征，预定数目的延伸到隔板8的外部的这种径向辐条9(在实例中，数目等于7个辐条，用9a表示)延伸到上述外围条带6a。
尤其，这种预定数目的径向辐条9a延伸至并倚靠在上述修边6c直角弯头上。
还有利地，相同隔板8的剩余径向辐条9(在实例中，用9b表示的三个辐条)按照用T表示的横截面剪切(shear)，该横截面构成了总体上用11表示的波纹板的参考支撑面，所述波纹板布置在每一个腔隙3内，本领域技术人员称之为“湍流器”。
关于这一点，还应该说明的是，第二波纹板和湍流器11a设置在每一个壳体2的内部。
上述波纹板11、11a的目的是提高换热器1的热交换效率，利用它们的波纹表面增强用于热交换的液流的湍流。
优选地，上述径向辐条9与由它们伸出的隔板8一体形成，更优选地，径向辐条和隔板是一件挤塑型材，由选自铝、铜、铝合金、铜合金和类似金属材料中的金属材料制备。
应该指出的是，隔板8的厚度和径向辐条9的厚度值为2-4mm，优选3.5mm。
优选地，上述每一个半壳6的每一个相应孔口7设有对中边缘12，在气隙3的方向上从半壳6伸出，用于调准隔板8。
根据本发明的换热器的主要优点在于它的非同寻常的强度。
的确，由于在壳体的顶端焊接和一体制成的隔板，为壳体叠层本身提供了特别牢固的结构。
这样，在相邻的壳体之间实现了牢固的机械连接，形成了密封，能够耐受强烈的应力。
尤其，根据现有技术最容易遭受爆炸的换热器部分在根据本发明的换热器中通过与壳体一体形成的隔板和通过从每一个隔板伸出的径向辐条而被加强，所述径向辐条构成了每一个半壳的固定元件。
这样，根据本发明的换热器尤其适合于在加压液流之间的热交换，还适合于高达35巴或更高的压力。
此外，换热器的机械抗性通过隔板的径向辐条被改进，该径向辐条构成了设置在腔隙中的每一个波纹板的支撑元件。
这样，波纹板被径向辐条牢固地固定在最佳位置，使得极好地增强了穿过腔隙的液流的湍流，尤其，在这种液流的高压力值下实现了最佳的热交换。
换句话说，由于上述特殊结构，根据本发明的换热器允许在壳体内部输送的第一液流和输送到相邻壳体之间的腔隙中的第二液流之间进行热交换，尤其和至多在这些液流均处于高压力值的时候。
根据本发明的换热器实现了这种不同寻常的强度，有利地，凭借有效热交换只需小厚度的半壳，同时保持了换热器的密实结构。
由于其密封优于迄今由现有技术所提供的密封的上述机械连接，根据本发明的换热器所实现的另一个优点在于流体在热交换期间具有最小或可忽略的压降。
此外，应该说明的是，延伸到外围条带的修边的径向辐条(最好是直角弯头)为根据本发明的换热器提供了对抗意外碰撞的有效机械抗性，使换热器不产生凹痕以及由这种碰撞产生的类似不希望有的破坏。
现在，具体参考图6的实例，该图描述了本发明的一个变型。在该图中，结构和操作与先前实施方案相同的细部和联动部件用相同的附图标记和符号表示。
在这个变型中，换热器包括隔板8，它的形状基本上为袖套状，在相邻壳体2的顶端整合，包括向隔板8的内部伸出的径向辐条90。
向隔板内部伸出的上述径向辐条90在其游离端被剪切，以便围绕相应孔口7的对中外缘12。
再次具体参考图6的实例，应该注意到，隔板8包括具有曲线轮廓的第一部分80a，以及具有方形轮廓的第二部分80b，该方形轮廓构成了湍流器11的参考平面。
在这种变型中，应该指出的是，有利地，由于穿过壳体的流体、从内部作用于隔板的压力完全被由于穿过腔隙的流体、从外部作用于隔板的压力所抵消。
图7的实例代表了根据本发明的换热器的另一个变型。
在这种变型中，换热器包括隔板8，它具有基本上袖套形状，各自设有用90a表示的、向隔板的内部伸出的径向辐条，以及用90b表示的、向隔板的外部伸出的径向辐条。
可以看出，向隔板8的外部伸出的上述径向辐条90b是向隔板的内部延伸的径向辐条90a的延长部分。
重要的是，根据参考图8的实例示出的又一个变型，壳体2的半壳6上的开孔7是椭圆形的。
在换热器的宽度很大的情况下，横向延伸的孔口是特别有利的，预计会耐受在换热器本身的半壳中循环的高流速流体。
为了满足具体的要求，本领域普通技术人员可以对上述换热器的四个变型的每一个做出许多改造，所有这些改造均被由权利要求书所确定的本发明的保护范围所覆盖。

Claims (27)

1.一类用于在第一流体和第二流体之间进行热交换的换热器，该类换热器包括多个壳体(2)，这些壳体基本上为扁平形状并且具有预定宽度(L)，以叠层(2a)排列，在该叠层的相邻壳体之间设有气隙(3)，每一个壳体由沿着外围条带(6a)焊接的两个半壳(6)形成，所述壳体(2)经通向所述气隙(3)的相应孔口(7)而相互流通，在所述气隙(3)中还包括至少一个袖套型的隔板(8)，所述至少一个隔板(8)在顶端围绕通向所述气隙(3)的相应孔口(7)与所述相邻的壳体(2)整合，其特征在于：所述换热器包括由径向辐条(9a、9b、90、90a、90b)组成的不规则结构(9)，所述径向辐条与所述至少一个隔板(8)连接并且在所述气隙(3)中径向延伸，从而固定半壳(6)。
2.根据权利要求1所述的换热器，其特征在于，所述径向辐条(9a、9b、90b)向外延伸。
3.根据权利要求1所述的换热器，其特征在于，所述径向辐条(90，90a)向内延伸。
4.根据权利要求1所述的换热器，其特征在于，所述径向辐条是向外延伸的径向辐条(90b)和向内延伸的径向辐条(90a)。
5.根据权利要求4所述的换热器，其特征在于，所述向外延伸的径向辐条(90b)是所述向内延伸的径向辐条(90a)的延长部分。
6.根据权利要求2或4所述的换热器，其特征在于，预定数目的向所述至少一个隔板(8)的外部延伸的所述径向辐条(9a)至少延伸到所述外围条带(6a)。
7.根据权利要求6所述的换热器，其特征在于，每一个半壳(6)在所述外围条带(6a)的外缘(6b)处包括修边(6c)直角弯头，以及所述预定数目的在外部延伸的径向辐条(9a)延伸到所述修边(6c)。
8.根据前述权利要求1-5和7中的任一项所述的换热器，其特征在于，所述径向辐条(9a、9b、90、90a、90b)与所述至少一个隔板(8)一体形成。
9.根据权利要求6所述的换热器，其特征在于，所述径向辐条(9a、9b、90、90a、90b)与所述至少一个隔板(8)一体形成。
10.根据前述权利要求1-5和7中的任一项所述的换热器，其特征在于，所述至少一个隔板(8)和所述径向辐条(9a、9b、90、90a、90b)是一件挤塑型材。
11.根据权利要求8所述的换热器，其特征在于，所述至少一个隔板(8)和所述径向辐条(9a、9b、90、90a、90b)是一件挤塑型材。
12.根据权利要求9所述的换热器，其特征在于，所述至少一个隔板(8)和所述径向辐条(9a、9b、90、90a、90b)是一件挤塑型材。
13.根据权利要求10所述的换热器，其特征在于，所述挤塑型材由选自铝、铝合金、铜和铜合金中的金属材料制备。
14.根据权利要求11所述的换热器，其特征在于，所述挤塑型材由选自铝、铝合金、铜和铜合金中的金属材料制备。
15.根据权利要求12所述的换热器，其特征在于，所述挤塑型材由选自铝、铝合金、铜和铜合金中的金属材料制备。
16.根据权利要求1所述的换热器，其特征在于，所述径向辐条(9a、9b、90、90a、90b)以相等的角度间隔。
17.根据权利要求1所述的换热器，其特征在于，预定数目的所述径向辐条(9b)根据平面(T)剪切，构成在所述气隙(3)中设置的波纹板(11)的参考支撑面。
18.根据前述权利要求1-5和7中的任一项所述的换热器，其特征在于，所述通向气隙(3)的相应孔口(7)的至少一个设有对中边缘(12)，用于调准所述至少一个隔板(8)。
19.根据权利要求15所述的换热器，其特征在于，所述通向气隙(3)的相应孔口(7)的至少一个设有对中边缘(12)，用于调准所述至少一个隔板(8)。
20.根据前述权利要求1-5和7中的任一项所述的换热器，其特征在于，所述相应孔口(7)是椭圆形的。
21.根据权利要求19所述的换热器，其特征在于，所述相应孔口(7)是椭圆形的。
22.根据权利要求20所述的换热器，其特征在于，所述相应孔口(7)在所述壳体(2)的宽度(L)方向上是椭圆形的。
23.根据权利要求21所述的换热器，其特征在于，所述相应孔口(7)在所述壳体(2)的宽度(L)方向上是椭圆形的。
24.根据前述权利要求1-5和7中的任一项所述的换热器，其特征在于所述至少一个隔板(8)具有2-4mm的预定厚度。
25.根据权利要求23所述的换热器，其特征在于所述至少一个隔板(8)具有2-4mm的预定厚度。
26.根据权利要求24所述的换热器，其特征在于所述预定厚度为3.5mm。
27.根据权利要求25所述的换热器，其特征在于所述预定厚度为3.5mm。
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