CN101097120A - 板式热交换器 - Google Patents

Abstract

一种热交换器包括壳体和具有罩壳的芯体。所述罩壳可具有上壁、下壁和一对相对的侧壁，所述侧壁与所述上壁和下壁相连以限定出至少一部分封闭空间，流体可被接收在所述封闭空间中。所述壳体可具有邻近所述上壁的上板、邻近所述下壁的下板以及分别邻近单独的一个所述侧壁的一对侧板。所述上板可被连接到所述下板上且所述侧板可被连接在一起以支承所述罩壳的所述上壁、下壁和侧壁。在至少一些应用中，由所述壳体提供的支承可允许利用强度更低且不那么昂贵的罩壳。

Description

板式热交换器

技术领域

本发明主要涉及热交换器，且特别涉及板式热交换器。

背景技术

至少一些常规的热交换器可被分成两类，即管式交换器和板式交换器。常规的板式热交换器是通过叠置多块板制造而成的，所述多块板被构造以使得一种相对较热的和另一种相对较冷的两种流体可在由所述板限定出的交替通道之间流动通过。

板式热交换器可被分成两类，即含垫圈的热交换器和焊接而成的热交换器。带垫圈的交换器可使得易于对板进行清洗，且降低了热应力和单位面积的成本。然而，垫圈应用在温度、压力以及与所使用流体的相容性方面可能存在一些局限性。现有的焊接热交换器单元遇到的一个问题是存在可能导致设备寿命变短的高热应力。另一个潜在的不利之处在于：通过普通焊接工序使相对较热的流体与相对较冷的流体分隔开所耗费的制造成本较高。

发明内容

一种热交换器可包括壳体和具有罩壳的芯体。所述罩壳可具有上壁、下壁和一对相对的侧壁，所述侧壁与所述上壁和下壁相连以限定出至少一部分封闭空间，流体可被接收在所述封闭空间中。所述壳体可具有邻近所述上壁的上板、邻近所述下壁的下板以及一对分别邻近所述侧壁中的单个侧壁的侧板。所述上板可被连接至所述下板且所述侧板可被连接在一起以支承所述罩壳的所述上壁、下壁和侧壁。至少在一些应用中，由所述壳体提供的支承可允许使用强度更低且不那么昂贵的罩壳。

在一种目前优选的实施方式中，所述热交换器芯体包括上壁和下壁以及与所述上壁和下壁相连的一对侧壁，且所述壳体围绕所述顶壁和底壁以及所述侧壁中的每个壁部的至少一部分。所述壳体可由多块板构成，根据需要，所述多块板被可释放地连接在一起以允许接近所述芯体。该种实施方式允许通过火焰切割代替传统的机加工方式制造壁部。当然，根据特定应用的需要可采用其它实施方式、变型和/或替代方式。

附图说明

通过下面对优选实施例和最佳模式进行的详细描述、所附权利要求书以及附图将易于理解本发明的这些和其它目的、特征和优点，在所述附图中：

图1是热交换器的一个目前优选的实施例的透视图；

图2是图1所示的热交换器的俯视图；

图3是图1所示的热交换器的侧视图；

图4是热交换器的端视图；

图5是可用于图1所示的组件中的焊接好的板式热交换器芯体的透视图；和

图6是图5所示的芯体的局部剖切透视图，图中示出了位于芯体内部的板的一部分。

具体实施方式

更详细地参见附图，图1-图4示出了热交换器10的一个典型实施例，所述热交换器包括外部支承壳体12和内部芯体14。热交换器10在图中被示作具有基本上呈矩形的芯体14的板式热交换器，尽管也有可能采用其它形状和构型。附图和该描述旨在对本发明的典型实施例进行说明且绝不是旨在限制体现本发明的构造、布置或方法。

如图5最佳所示，该芯体14包括外部罩壳16，所述外部罩壳包括第一入口集管18、第一出口集管20、形成罩壳16的一个侧壁24的一部分或全部的第二入口集管22、形成罩壳的另一个侧壁28的一部分或全部的第二出口集管26、顶壁30和底壁32。集管18、20、22、26和壁部30、32相连以封罩住板组件31，图6示出了所述板组件的一部分。集管18、20、22、26和壁部30、32可被焊接在一起以限定出至少大体上完整的封闭空间。第二入口和出口集管22和26以及壁部30、32可以是大体上平的板，所述大体上平的板提供了大体上箱形或长方体形的罩壳16。

如图6最佳所示，包括板组件31的芯体14的内部布置和构造可大体上如美国专利No.6,516,874中披露地那样，所述专利的披露内容在此作为参考被整体引用。通常情况下，分别由附图标记34表示的多个卡匣(cassette)位于罩壳1 6内，所述卡匣形成了板堆组件31的一部分。每个卡匣34由两块矩形热传递板36和36a构成，每块所述矩形热传递板的中心本体部分被形成具有多个平行且成一定角度的波纹部或凹陷部。在形成卡匣34的过程中，热传递板36、36a中的一块板旋转180度且被翻转以便使一块板叠置在另一块板上。如图6所示，这导致热传递板36、36a中的每块板上的波纹部以固定角度彼此交叉且为热传递板33、33a中的每块板提供了多条平行且成一定角度的外脊38和内脊40。

如图5和图6所示，热交换器10的芯体内的卡匣34提供了用于第一流体流的第一通道42和用于第二流体流的第二通道44。第一流体通过被刚性地连接到拱形入口集管18上的第一入口喷嘴45进入热交换器10。第一流体通过被刚性地连接到拱形出口集管20上的第一出口喷嘴46排出。因此，通过第一入口喷嘴45进入热交换器10的第一流体流动通过第一通道42且通过第一出口喷嘴46排出热交换器10。第二流体通过第二入口喷嘴4 7进入热交换器10、流动通过第二通道44并且通过第二出口喷嘴48排出。应该意识到，入口喷嘴47和出口喷嘴48分别被刚性地连接到第二入口集管22和第二出口集管26上。

如图1-图4所示，支承壳体12包括相对的上板52和下板54以及一对相对的侧板56、58，所有板被布置在紧邻芯体14的罩壳16的外表面的位置处。所述板52-58优选被连接在一起且是刚性的以使得支承壳体12是刚性的并且耐受组件中的变形且可支承至少部分罩壳16以防止其产生过度膨胀。壳体12优选支承罩壳16的三个侧部的至少一部分，且优选支承罩壳16的三个或更多侧部的相当大的部分(例如超过表面积的一半)。这可允许芯体的罩壳16由更薄或不那么坚固的材料形成。在至少一些实施例中，这可降低热交换器组件的成本，原因例如在于与流体相接触的罩壳材料通常由相对昂贵的材料如不锈钢形成，且可能需要更少的这种材料。另一方面，支承壳体12不与流体相接触且可由不那么昂贵的碳钢形成。此外，可实现减少机加工和焊接的目的，且可对支承板52-58进行火焰切割(或其它方式)且使其处于相对未完工的状态，由此进一步降低了制造和组装热交换器10的成本。

相对的成对上板52和下板54以及相对的成对侧板56、58可被连接在一起以限定出至少大体上完整的封闭空间，芯体14被接收在所述封闭空间中。在一种目前优选的实施方式中，利用多个连接功能部件60将相邻的板可释放地连接在一起，从而使得壳体12可被拆开且芯体14可被移除以便进行修理或更换新的芯体。在图中所示的实施方式中，连接功能部件60包括沿板52-58隔开的指部和将相邻板的指部连接在一起的连接器64。由于如图所示的特定实施例中存在相对较高数量的指部和连接器，因此图中并未标出所有这些部件。代替的方式是，为了有利于对图的观察和理解，图中仅标出了代表性数量的这种部件。

特别是，如图1-图3最佳所示，上板52和下板54可具有相同的构造。板52、54可与间隔开来且从每块板52、54的相对侧向外延伸出的指部66大体上处于同一平面中。位于板的一侧上的指部66延伸远离位于该板的另一侧上的指部66，且板52、54优选可被布置以使得上板52上的指部66与下板54的指部66对齐。每个指部66优选具有通过其中的至少一个开口68。位于上板52和下板54的对齐指部66中的开口68被对齐以便接收从其中穿过的连接器64，从而使得对齐的指部66可被连接在一起。如图中所示，连接器64可包括具有带螺纹的端部72的杆70，且螺母74可被紧固在杆70的每端72上。

侧板56、58可以是相同的且优选与上板52和下板54相似地进行布置，但位于邻近芯体14的侧壁24、28的位置处。侧板56、58包括向外延伸的指部76，且一块侧板56上的指部76与另一块侧板58上的指部76对齐。侧板56、58的指部76还优选包括通过其中的至少一个开口 78，且一块侧板56的指部76中的开口78与另一侧板58的相应指部76中的开口78对齐从而有利于将侧板56、58的指部76连接在一起。侧板56、58的指部76优选被接收在位于上板52和下板54的相邻指部66之间且夹杂(intersperse)着所述相邻指部的间隙中。侧板56、58的指部76可相对于上板52和下板54的指部66呈直角进行延伸。杆70可延伸穿过侧板56、58的对齐指部76的开口78且螺母74优选被紧固在杆70的每端72上。

按照这种方式，连接器64将上板52和下板54的对齐指部66夹持在一起并且贴靠在芯体的相关联壁部或表面上。同样地，连接器64将侧板56、58的对齐指部76夹持在一起并且贴靠在芯体的相关联壁部上。在一种目前优选的实施方式中，侧板56、58不与上板52和下板54接触。可在所有板与板之间的界面处提供四分之一英寸的公差以使得夹持力被施加到罩壳而不是被施加到相邻的面板上。在另一可选实例中，板52、54、56和58可彼此接合且以紧邻芯体的方式被接收以便防止芯体产生过度膨胀或在芯体中形成过度应力。

这样就使得所有板52-58被连接在一起，且可通过拆卸螺母74而脱开连接从而允许接近芯体14。将侧板56、58连接在一起的杆70可以平行于上板52和下板54且位于所述板外侧的方式进行延伸。将上板52和下板54连接在一起的杆70可以平行于侧板56、58且位于所述板外侧的方式进行延伸。壳体12的端部80、82可以是开口的以允许一个或多个入口45和出46延伸通过其中从而被连接到适当的导管或类似装置上。其它方式是，端部80、82中的一个或所有端部可被单独的板或被在邻近端部的位置处进行延伸的上板、下板或侧板的多个部分覆盖并支承。因此，在如图所示的实施方式中，支承壳体12为芯体14的四个侧部提供了刚性支承。根据特定应用的需要，可为更多或更少的侧部提供支承，且可为入口和出口或根据需要以其它方式提供例如穿过支承壳体的一块或多块板的开口。

支承壳体12可被接收在一个或多个托架90上以有利于将热交换器10连接到另一结构上并使热交换器与所述结构隔开。托架90可包括向外延伸的脚部92且优选沿热交换器10的长度隔开。

上面对本发明的特定实施例进行的描述本质上仅是示例性的，且因此所述实施例的改变、变型和/或替代方式不被视为偏离了本发明的精神和范围。通过实例而并非限制的方式，尽管在如图所示且进行描述的典型实施例中，支承壳体12可被拆开并从芯体14中被移除，但支承壳体12可被焊接或要不然或多或少永久地进行组装，从而使得对芯体14的接近是有限的或使得无法接近所述芯体。此外，尽管根据如图所示和所述的情况，支承壳体12的一部分或全部是包括金属板的，但根据特定应用的需要，所述支承壳体的一部分或全部可由其它材料制成。实施本发明的设备或组件可不具有、具有一些或具有全部所提到的功能部件和/或优点。在此所述的目前优选的实施例中包括特定功能部件不应被理解为意味着本发明的所有实施例必须具有这些功能部件。

Claims (19)

1、一种热交换器，所述热交换器包括：

包括具有多个侧部的罩壳和至少一条流体通道的芯体，流体在所述至少一条流体通道中进行循环；

壳体，所述壳体与所述罩壳的至少三个侧部中的每个侧部的至少一部分分开且围绕所述至少一部分，从而支承所述罩壳的所述至少三个侧部以耐受其中的流体压力，所述壳体包括一对相对的板，所述成对的相对板中的每块板包括多个指部，且所述成对的相对板中的一块板的指部与所述成对的相对板中的另一块板的指部对齐且被连接到所述另一块板的所述指部上。

2、根据权利要求1所述的热交换器，其中所述壳体包括相对的两对板，且所述相对的两对板中的一对板中的板的指部被连接在一起，且所述相对的两对板中的另一对板的板的指部被连接在一起。

3、根据权利要求2所述的热交换器，其中所述相对的两对板中的所述一对板的所述板被连接在一起且与所述相对的两对板中的所述另一对板的所述板接合，且所述相对的两对板中的所述另一对板的所述板也被连接在一起且与所述相对的两对板中的所述一对板的所述板接合。

4、根据权利要求2所述的热交换器，其中所述相对的两对板中的一对板中的板的至少一个指部被设置在所述相对的两对板中的另一对板中的板的两个指部之间。

5、根据权利要求4所述的热交换器，其中每块板的多个指部被设置在相邻板的相邻指部之间。

6、根据权利要求1所述的热交换器，其中每块所述板包括至少一个开口，连接器延伸穿过所述至少一个开口以将所述板连接在一起。

7、根据权利要求3所述的热交换器，其中所述连接器包括带螺纹的部分和被可拆卸地接收在所述带螺纹的部分上的螺母。

8、根据权利要求7所述的热交换器，其中所述连接器包括具有带螺纹的端部的杆和被接收在所述杆的每端上的螺母。

9、根据权利要求3所述的热交换器，其中每对相对的板在另一对相对的板的外侧的位置处被连接在一起。

10、根据权利要求9所述的热交换器，其中每对对齐的板的指部向外延伸超出另一对相对的板的相邻部分。

11、根据权利要求9所述的热交换器，其中多个指部分别包括通过其中的开口，且每对相对的板的对齐指部的所述开口被设置在另一对相对的板的外侧且适于接收被设置在所述另一对相对的板的外侧的连接器。

12、根据权利要求11所述的热交换器，其中所述成对的板被可拆卸地连接在一起。

13、一种热交换器，所述热交换器包括：

具有罩壳的芯体，所述罩壳具有上壁、下壁和一对相对的侧壁，所述侧壁与所述上壁和下壁相连以限定出至少一部分封闭空间，流体可被接收在所述封闭空间中；

壳体，所述壳体具有邻近所述上壁的上板、邻近所述下壁的下板以及一对分别邻近所述侧壁中的单个侧壁的侧板，所述上板被连接到所述下板上且所述侧板被连接在一起以支承所述罩壳的所述上壁、下壁和侧壁。

14、根据权利要求13所述的热交换器，其中所述罩壳由适于与在所述芯体中循环的流体接触的材料形成且所述壳体由碳钢形成。

15、根据权利要求13所述的热交换器，其中所述壳体的所述板被可释放地连接在一起。

16、根据权利要求15所述的热交换器，其中所述板通过带螺纹的紧固件被连接在一起。

17、根据权利要求13所述的热交换器，其中所述壳体的所述板包括夹杂的指部，且所述侧板的指部被接收在所述上板和下板的指部之间。

18、根据权利要求17所述的热交换器，其中所述侧板被夹持在一起并且贴靠在所述芯体上，且所述上板和下板被夹持在一起并且贴靠在所述芯体上。

19、根据权利要求18所述的热交换器，其中所述夹持力由多个连接器提供。

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