CN100585319C - 热交换器 - Google Patents

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Abstract

传热板片(2)带有定位机构(8)并适合于堆垛成板片垛，而热交换器包括若干上述板片(2)。板片(2)包括有花纹的传热表面、边缘部分、若干出入口、定位机构(8)和容纳机构(14)。定位机构(8)取突出部(8)形式，所述突出部(8)位于板片的传热表面上。突出部(8)在位于传热表面花纹上方的两个平面(10和12)之间。在板片垛中，两个相互毗邻的板片(2)之间，各突出部(8)装配到相邻的板片(2)上的容纳机构(14)中，上述容纳机构(14)设置在相邻的板片的传热表面中。板片垛中两个相互毗邻的板片(2)一起包括两个突出部(8)和两个容纳机构(14)，它们相互装配在对方中，并因而使各板片(2)彼此相对固定，因此各板片不彼此相对剪切或旋转。这意味着各板片(2)不需要有任何所谓的定位凸缘来将它们定位在板片垛中。

Description

热交换器
发明领域
本发明涉及热交换器。
永久连接的热交换器按传统是用许多传热板片形成板片垛制成。焊接法包括将板片垛放置在炉中，因而焊料使各板片相互连接。在涉及焊接的处理操作期间，可能很容易发生相互一个平放在另一个上的无凸缘的板片变成相互位移。为了防止这点，在热交换器制造期间通常使用固定装置。常用的这种方法是把各板片放置在所谓的支撑销内，因此防止各板片朝侧向上移动。
发明背景
日本专利申请JP 09-113170涉及一种带定位机构的传热板片，所述定位机构取若干压制的凸脊形式，这些压制的凸脊位于板片的边缘部分中。在板片堆垛期间，定位机构用机械方法与相邻板片的定位机构接合，因而防止各板片之间的相互位移。有定位机构位于边缘部分中的缺点是边缘比较大。因为边缘构成所谓的死表面(由于在边缘部分中不发生传热)，所以从材料的观点来看，理想的情况是能使边缘尺可能减小。决定边缘尺寸的是从板片的外边缘到传热表面测得的边缘宽度。因为边缘部分必需焊接到相邻板片的相应边缘上，所以边缘部分必需足够宽，以便能满足热交换器的气密性和压力需求。在目前的制造和装配技术情况下，边缘宽度从外边缘到传热表面必需至少是约2mm。
按照日本专利申请JP 09-113170所述的发明的另一个缺点是，定位机构只防止各板片横过边缘部分的方向的运动。两个相互贴着的板片不能防止板片在边缘部分的纵向方向上的移动。在焊接板片期间的结果是后板片可能在纵向方向上彼此相对移动，同时使热交换器变得不能使用。
发明提要
带有定位机构的传热板片包括边缘部分和传热表面，上述边缘部分围绕板片的周边延伸，而上述传热表面被边缘部分包围。传热表面通常显示若干凸脊和凹谷的花纹。凸脊和凹谷位于第一(上面)平面和第二(下面)平面内。传热表面的侧向中间部分处在一法向面中，所述法向面位于第一和第二平面之间。传热板片堆垛在一板片的顶部上，所述板片类似但在热交换器的板片垛中方向不同。容纳不同介质的流体通道在板片垛中的各板片之间形成。在工作期间，在相互毗邻的流体通道中的各介质之间有温度交换。
本发明的目的是提供一种用于永久连接的热交换器的传热板片，上述热交换器包括一无凸缘的板片垛，所述板片垛可以在制造期间装配，而板片垛不必由壁或导向元件在外部支承，以防在涉及焊接过程的处理期间各堆垛的板片相互位移。
本发明的目的是提供永久连接式热交换器用的传热板片，上述热交换器包括一无凸缘的板片垛，因而在制造过程中板片垛中的各板片不能彼此相对旋转。
本发明的目的是提供一种热交换器，所述热交换器用若干传热板片制成，所述若干传热板片相互一个堆垛在另一个上，并永久相互连接。
本发明的另一目的是提供一种设计，所述设计能减少制造热交换器板片垛所需的时间，因此制造过程快速和经济效益好。
上述目的和其它目的按照本发明是通过本发明提供的传热板片达到，所述传热板片带有定位机构和容纳机构，并适合于堆垛成永久连接的板片垛，上述传热板片包括边缘部分以及具有出入口的出入口区域和传热表面，上述边缘部分围绕板片的周边延伸，而上述出入口区域和上述传热表面位于板片的周边内，上述传热表面呈现出凸脊和凹谷构成的花纹，且传热表面是在第一平面和第二平面之内，上述第一平面和第二平面在侧向上与传热板片的法向面平行，其中，定位机构包括，设置在传热表面的第一平面和第三平面之间的第一定位机构，所述第三平面侧向上平行位于第一平面的上方，以及设置在传热表面的第二平面和第四平面之间的第二定位机构，所述第四平面在侧向上平行位于第二平面的下方。特别地，在本发明中，容纳机构设置在第一平面和第二平面之间，包括朝向所述第一平面张开的第一容纳机构，以及朝向所述第二平面张开的第二容纳机构；传热板片中的定位机构适于装配到被设置在类似的相邻板片上用于所述定位机构的容纳机构中，其中定位机构被设置成位于离出入口区域一距离处并且设置在传热表面上。
本发明的带定位机构和无凸缘式传热板片所提供的优点是可以把许多板片一个堆垛在另一个顶部上，以便形成板片垛，所述板片垛在焊接期间不需要在侧向或纵向方向上支承。
另一个优点是，因为各边缘不包括定位机构，所以各边缘的宽度和厚度可以尽量减小，其结果是在制造板片时只需用较少的材料。
另一个优点是各边缘的宽度减小导致用于将板片的边缘接合在一起比例如传统板片的情况有较少的焊料消耗，因为板片的边缘的一部分宽度用来形成倾斜的定位凸缘。
另一个优点是不需要有定位凸缘围绕板片的周边，因为由定位机构对无凸缘式板片所实施的功能相当于这种定位凸缘在给板片垛中板片定位方面的功能。
进一步地，第一板片上的第一定位机构适合于装配到第一容纳机构中，所述第一容纳机构设置在相邻的第二板片上，用于所述第一定位机构。
进一步地，第二板片上的第二定位机构适合于装配到第二容纳机构中，所述第二容纳机构设置在板片垛中相邻的第一板片上，用于所述第二定位机构，其结果是各板片在侧向方向上相对彼此固定。
进一步地，传热板片与相邻传热板片一起，在它们之间提供至少两个定位机构。
进一步地，定位机构取若干尖突形式。
进一步地，定位机构取若干沟槽的形式。
进一步地，定位机构紧靠边缘部分的附近。
按照本发明所述的传热板片的实施例，在传热表面的第二平面和第四平面之间设置第二定位机构，上述第四平面在侧向上平行放置在第二平面的下方。实际上第二定位机构设置在传热表面上，这样使板片旋转式固定，因此防止各板片之间相互旋转。相反，在两个板片之间仅有一个定位机构的情况下，各板片可以绕定位机构旋转。
按照本发明所述传热板片的另一实施例，定位机构设置在传热表面上。有利的是，定位机构放置在不经受高压的区域上。实际上局部减少定位机构所在区域中的接触点总数导致相互毗邻的板片之间的局部变弱。有利的是，定位机构因此不位于出入口区域中，在所述出入口区域处相互毗邻的板片的接触点和焊接点经受热交换器中的高压。而定位机构是位于距传热表面上出入口区域一定距离处，因此不影响热交换器的总压力阻力。
按照本发明所述的传热板片的另一实施例，第一板片上的定位机构适合于装配到第一容纳装置中，所述第一容纳装置预定用于定位机构并设置在相邻的第二板片上。同时，在相邻的第二板片上的第二定位机构适合于装配到第二容纳装置中，所述第二容纳装置预定用于定位机构并设置在板片垛中相邻的第一板片上，因而使各板片在它们的侧向方向上彼此相对固定。实际上每个板片上的定位机构装配到相邻板片的容纳装置中导致各板片相互牢牢锁紧，因而抵消了各板片之间的剪切和旋转二者。
按照本发明所述传热板片的另一实施例，传热板片邻近第二传热板片，其结果是它们一起包括至少两个定位机构，因而由于两个点使各板片相互固定而有效地抵消了两个相互毗邻的板片之间的旋转。
按照本发明所述的传热板片的另一实施例，定位机构取若干尖突的形式。在优选实施例中，各尖突用作定位机构。压制的传热表面导致在其中产生一些隆起和凹陷部分以便形成尖突。各尖突位于第一和第三平面之间的区域中及第二和第四平面之间的区域中。若用这些尖突作为定位机构则减少了这些尖突必需使用的传热表面的量。这是由于理想的情况是有尽可能大的传热表面(具有最大传热)。
按照本发明所述的传热板片的另一实施例，定位机构采取若干沟槽的形式。倘若定位机构取沟槽的形式，则使带有这些板片的热交换器能经受高压。这是由于定位机构也用作热交换器的加固元件。因此，热交换器是紧固的，并可以经受高压应力。
按照本发明所述的传热板片的另一实施例，定位机构位于边缘部分上或是位于直接靠近边缘部分的区域中。在边缘区域的各个不同部分中将边缘局部放大，使定位机构能位于边缘部分上或是位于直接靠近边缘部分的区域中。用于定位机构的区域的局部放大通过焊接该区域中的边缘，以使定位机构可以位于该处来达到目的。
另一方面，本发明还提供了一种包括板片垛的热交换器，所述板片垛包括若干本发明的传热板片，上述若干传热板片相互永久连接。
附图简介
下面，参照所附示意图更详细说明按照本发明所述的装置的优选实施例，所述附图仅示出为理解本发明所必需的项目。
图1示出用于热交换器的板片垛。
图2示出按照本发明所述的传热板片的视图。
图3示出板片垛中按照本发明所述的许多传热板片的侧面局部剖视图。
本发明各种不同实施例的详细说明
图1示出具有板片垛(1)的热交换器，所述板片垛(1)包括若干无凸缘的一个叠加在另一个上的传热板片。在下文中，措辞“传热板片”与“板片”同义。图2示出板片(2)。板片(2)包括边缘部分(3)，所述边缘部分(3)围绕板片(2)的周边延伸。传热表面(4)位于边缘部分(3)内。在板片的每个拐角处，各设置一出入口(5a-d)用于介质的流入和流出。在优选实施例中，传热板片具有花纹(6)用于优化热交换器中的传热。花纹(6)包括凸脊和凹谷，所述这些凸脊和凹谷在相互毗邻的板片上彼此局部紧贴以便构成接触点，这些接触点在将热交换器焊接在一起期间按已知的方式用来使各板片相互连接。流运通道(7，见图3)在板片垛(1)中相互毗邻的板片(2)之间形成，上述板片垛(1)包括许多相互叠加的板片(2)。相互毗邻的流动通道(7)容纳不同的介质，在所述不同的介质之间有穿过各板片的传热表面(4)的温度交换。
按照图2所述的板片在传热表面上有许多尖突(8a-d)。尖突(8a-d)的功能是装配到相邻的板片的容纳机构中，以便由此防止板片(2)能在侧向上彼此相对移动。各含有容纳机构的板片在板片上与尖突(8a-d)相对应的位置中有上述容纳机构。这在附图中未示出。
图3示出带若干尖突(8)的板片(2)在板片垛(1)中如何相互固定。第一板片(2a)的传热表面包括一法向面(9)，所述法向面(9)位于板片的侧向“中平面”中。在法向面(9)的上方，有第一平面(10)。在法向面(9)的下方，有第二平面(11)。带有其凸脊和凹谷的传热表面(4)设置在第一平面(10)和第二平面(11)之间。在第一平面(10)的上方有第三平面(12)，在第二平面(11)的下方有第四平面(13)。所有平面(9-13)都相互平行。为了使附图中各平面如何与板片有关更清楚，在图中用粗体黑线条绘出上述带有相关平面的板片。在第一平面(10)和第三平面(12)之间的区域中设置有尖突(8)。在第二平面(11)和第四平面(13)之间的区域中也相应地设置有尖突(8)。容纳机构(14)设置在第一和第二平面(10和11)之间的区域中。容纳机构(14)适合于容纳相邻板片(2)的尖突(8)，并因而将各板片(2)必定彼此相对的固定在侧向平面中。
板片垛(1，见图1)中的各板片(2)通过将每隔一个的板片转动180°相互叠加。这意味着每个板片(2)的第一平面(10)都贴紧相邻板片的第一平面(10)，每个板片(2)的第二平面(11)都相应地贴紧相邻板片(2)的第二平面(11)。
在按照本发明所述的优选实施例中，第一板片和第四板片(2a，d，见图1)都具有一尖突(8)，所述尖突(8)位于传热表面(4，见图2)上第二平面(11)和第四平面(13)之间的区域中。3个容纳机构(14)设置在第一平面(10)和第二平面(11)之间的区域中。这在附图中未示出。其中两个容纳机构朝向第一平面(10)张开，而第三容纳机构朝向第二平面(11)张开。
在按照本发明所述的优选实施例中，第二板片和第三板片(2b，c，见图1)有两个位于第一平面(10)和第三平面(12)之间的区域中的尖突(8)。一个位于第二平面(11)和第四平面(13)之间的区域中的尖突(8)。一个容纳机构(14)设置在第一平面(10)和第二平面(11)之间，并朝向第二平面(11)张开。
第二板片(2b，见图1)这样放置在第一板片(2a，见图1)上，以使各个板片(2a，b)上的第一平面(10)相互贴紧。在第二板片(2b)的第一和第三平面(10，12)之间的区域中的两个尖突(8)都装配到位于第一板片(2a)第一和第二平面(10，11)之间并朝向第一平面(10)张开的两个容纳机构(14)中。这在附图中未示出。
第三板片(2c，见图3)这样放置在第二板片(2b见图3)上，以使各自板片(2b，c)上的第二平面(11)相互贴紧。位于第二板片(2b)上第二和第四平面(11，13)之间区域中的一个尖突(8)装配到第三板片(2c)上朝向第二平面张开的容纳机构(14)中。同时，位于第三板片(3c)的第二和第四平面(11，13)之间区域中的一个尖突(8)装配到第二板片(2b)上朝向第二平面张开的容纳机构(14)中。这在附图中未示出。
第四板片(2d，见图3)这样放置在第三板片(2c，见图1)上，以使各个板片(2c，d)上的第一平面(10)相互贴紧。在第三板片(2c)的第一和第三平面(10，12)之间的区域中的两个尖突(8)装配到第四板片(2d)上位于第一和第二平面(10，11)之间并朝向第一平面(10)张开的容纳机构(14)中。这在附图中未示出。
第一板片(2a，见图3)这样放置在第四板片(2d，见图3)上，以使各个板片(2d，a)上的第二平面(11)相互贴紧。位于第四板片(2d)上第二和第四平面(11，13)之间区域中的的一个尖突(8)装配到第一板片(2a)上的容纳机构(14)中，该容纳机构朝向第二平面张开。同时，位于第二和第四平面(11，13)之间区域中的第一板片(2a)上的尖突(8)装配到第四板片(2d)上的容纳机构(14)中，该容纳机构朝向第二平面张开。
当各尖突(8)和容纳机构(14)相互装配到对方之中时，各板片(2)在它们的侧向平面中彼此相对固定。通过两相邻的板片(2)之间的至少两个点固定还防止各板片(2)彼此相对旋转。
若用按照优选实施例所述的定位机构，则在焊接期间不需要任何固定装置来支承板片垛(1)，以便抵制各板片(2)之间的移动。这是由于(2)防止各板片通过板片上的定位机构(8)和容纳机构(14)在侧向上移动。
当各板片(2)堆叠成垛且定位机构(8)已装配在容纳机构(14)中时，如果在焊接期间将一重物搁在板片组(1)上(这在附图中未示出)，则是有利的。这是由于中间焊料可能使板片组(1)稍微不稳定。随着各个板片(2)之间有焊料，重物将抵消各板片(2)未相互焊接的区域存在，因为各板片(2)是例如稍微弯曲。
按照本发明所述的可供选择的实施例是用定位机构代替尖突，所述定位机构取梁的形式，或者它们有X、Y、Z的形状或某种其它构造，所述其它构造防止在两个板片之间的侧向平面中运动。这种可供选择的定位机构的优点是，只需要一个定位机构来将各板片彼此相对固定。缺点是这种定位机构需要造得比尖突更大。因此可用于传热的表面将较小，同时导致低劣的传热能力。
本发明不限于上述实施例，而是在后面权利要求范围内可以改变和修改，所述权利要求的范围上面已有部分说明。

Claims (8)

1.一种传热板片(2)，带有定位机构(8)和容纳机构(14)，并适合于堆垛成永久连接的板片垛(1)，上述传热板片(2)包括边缘部分(3)以及具有出入口的出入口区域和传热表面(4)，上述边缘部分(3)围绕板片(2)的周边延伸，而上述出入口区域和上述传热表面(4)位于板片(2)的周边内，上述传热表面(4)呈现出凸脊和凹谷构成的花纹(6)，且传热表面(4)是在第一平面(10)和第二平面(11)之内，上述第一平面(10)和第二平面(11)在侧向上与传热板片(2)的法向面(9)平行，
其中，定位机构(8)包括，设置在传热表面(4)的第一平面(10)和第三平面(12)之间的第一定位机构，所述第三平面(12)侧向上平行位于第一平面(10)的上方，以及设置在传热表面(4)的第二平面(11)和第四平面(13)之间的第二定位机构，所述第四平面(13)在侧向上平行位于第二平面(11)的下方，
其特征在于：
容纳机构(14)设置在第一平面(10)和第二平面(11)之间，包括朝向所述第一平面(10)张开的第一容纳机构，以及朝向所述第二平面(11)张开的第二容纳机构；
传热板片(2)中的定位机构(8)适于装配到被设置在类似的相邻板片上用于所述定位机构(8)的容纳机构(14)中，其中定位机构(8)被设置成位于离出入口区域一距离处并且设置在传热表面(4)上。
2.按照权利要求1所述的传热板片(2)，其特征在于，第一板片(2a)上的第一定位机构适合于装配到第一容纳机构中，所述第一容纳机构设置在相邻的第二板片(2b)上，用于所述第一定位机构。
3.按照权利要求2所述的传热板片(2)，其特征在于，第二板片(2b)上的第二定位机构(8)适合于装配到第二容纳机构中，所述第二容纳机构设置在板片垛(1)中相邻的第一板片(2a)上，用于所述第二定位机构，其结果是各板片(2)在侧向方向上相对彼此固定。
4.按照权利要求1所述的传热板片(2)，其特征在于，传热板片与相邻传热板片一起，在它们之间提供至少两个定位机构(8)。
5.按照权利要求1所述的传热板片(2)，其特征在于，定位机构(8)取若干尖突形式。
6.按照权利要求1所述的传热板片(2)，其特征在于，定位机构(8)取若干沟槽的形式。
7.按照权利要求1所述的传热板片(2)，其特征在于，定位机构(8)紧靠边缘部分(3)的附近。
8.一种包括板片垛(1)的热交换器，所述板片垛(1)包括若干按照上述权利要求其中之一所述的传热板片(2)，上述若干传热板片(2)相互永久连接。
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