CN101541522A - 用于制造热交换器的方法 - Google Patents

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Abstract

用于由塑料材料制造热交换器的方法包括：供给至少两个板材元件(3、4)，并通过成形装置使所述板材元件成形以形成换热板(7)。所述成形装置还能够部分地沿着边缘(11)连接所述板材元件从而形成流体入口(12)和流体出口(13)，其中，所述板材元件被压在一起。所述换热板(7)被堆叠并连接成热交换器。焊接换热板(7)堆叠(34)使得各个换热板的流体入口和流体出口组合以形成共同的流体入口和共同的流体出口，且换热板的侧面被焊接到一起，从而用塑料板材作为唯一的原材料制造出功能完全的热交换器。

Description

用于制造热交换器的方法
技术领域
本发明涉及一种用于由塑料材料制造热交换器的方法，所述方法包括以下步骤：
供给由所述塑料材料制成的至少两个板材元件；
通过成形装置使所述板材元件成形以形成多个换热板，其中，所述成形装置还能够部分地沿着边缘连接所述板材元件从而形成流体入口和流体出口，其中，所述板材元件被压在一起；和
将两个或更多换热板相互堆叠。
背景技术
热交换设备已经广泛用于改变或者保持机器、建筑、部件及类似物的温度。基本上，这种设备通过将热能从一个地方输送到另一个地方来工作，或者通过将热量从待冷却的物体移除或将热量传递到待加热的物体来工作。
日常生活中的热交换设备例如散热器和冰箱，它们通过使一种或多种流体循环通过管道装置来传递热能。
大部分热交换器的基本原理是在两种或多种流体流之间传递热量。一种流体可以是环境大气。热传递首先是由于温度梯度而发生的，因为相应的流体一直朝着热平衡的方向运动。热传递的大小与流体和环境之间的接触面成比例，这意味着如果使接触面最大化，则热交换器会更有效率。其次，如果流体中的热对流增强，则热量会更快地迁移到接触面和自接触面迁移。由于对流高度地取决于湍流，因此一种增强流体内的对流的方法是将热交换器设计成使流体流动处于湍流状态。
湍流会增加热交换器中的压力损失，这会增加使流体循环所需的能量总量。因此，为了维持热交换器的低成本，设计必须平衡湍流的需要和维持较小压力损失的需要。现有技术中是通过相当复杂的热交换器设计来寻求这种平衡的。
制造热交换器的另一个要求是使它们尽可能密封来确保高效热传递。此外，对于一些应用来说相关的是，要防止危险流体例如制冷剂泄漏到周围环境中，这可能会造成有害污染和系统故障。
制造方法必须保证热交换器具有一定的强度以能够承受来自流体流的压力。热交换器能够承受的压力越高，其应用就越广泛。因此，要求能够制造强度尽可能大的热交换器。
热交换器经常需要输送两种或更多流体。对于两种或更多种流体流的类型来说，制造方法必须能够生产带有两组或更多组流体入口和出口的热交换器。此外，这些入口和出口应当被设置和设计成能够容易且密封地与其它部件连接。
热交换器必须由能够高程度热传递的材料制成。该材料还必须很稳定并且不会与其需要输送的流体发生化学反应，它必须具有足够强度和密封性，并且不能大昂贵。
总之，有竞争力的热交换器设计必须保证低的压力损失、流体之间大的接触面、和流体中高的对流速度以提供高效的热交换。此外，热交换器优选是尽可能密封的并能够承受尽可能高的压力。为了符合这些要求，大部分目前的热交换器设计成复杂的结构，例如包括一些管道、凹槽和层。此外，在一些情况中，目前的热交换器还由本身很昂贵或者严重地影响制造成本的材料制成。
要使热交换器具有所要求的一系列属性所需的复杂设计对制造方法提出了特定的要求，因为如果要保持热交换器高效，关键的产品属性例如低压力损失、大的接触面、高对流、密封性、强度等无法折衷。
由于现有技术公开的热交换器结构复杂，因此制造它们也很复杂，具有很多步骤和人工干预。这些很多步骤和人工干预使人员安全承受很多危险，并严重影响了制造成本。
最新的热交换器是应用于高度系列化制造的产品中的大规模生产的部件。热交换器的成本会占总产品成本的相当大的份额。因此，对任何一个热交换器供应商来说，具有制造低成本的热交换器且不丧失换热器自身的特征属性的能力是势在必行的。同样，由于热交换器通常是大规模生产的，因此即使是每个热交换器很小的节省对热交换器供应商来说也意味着相当大的累积节省。制造成本受到例如所需的机械投资、每个产品的工时、每个产品的工艺时间、每个产品的废料量等因素的影响。如果要生产的产品的设计非常复杂，则由于复杂的设计需要高的机械投资、高的工具投资、长的工艺时间、高的废品率等，因此制造成本相当大。此外，对于热交换器将成为其中的部件的产品来说，该产品的制造成本可能在热交换器安装到组件中的合适程度方面受到很大影响。
现有技术公开的热交换器具有这样的缺点，即由于一个或多个成本影响因素不是最佳所造成的制成成本相当高。同样，现有技术公开了一些制造方法，这些方法如果应用于热交换器的制造，则要求在热交换器设计的特征属性之间做出相当大的妥协。其中一个妥协是将所制造的热交换器安装到组件中变得非常复杂。
因此，需要提供一种用于低成本地制造能够容易地安装到组件中的高效热交换器的方法。
WO 02/27257A1(Dantherm HMS A/S)描述了一种热交换器，该热交换器包括板元件堆叠，每个板元件由上部和下部构成，在该上部和下部之间形成纵向延伸槽。所述下部和上部可以例如通过焊接或者粘接的方式连接。所述热交换器如本领域已知的其它热交换器那样封装和密封。
WO 98/31529描述了一种用于膜式热交换器的热交换元件。所述元件由通过热以及膜的不同侧之间的压差拉伸而成且彼此直接粘合的两个热交换膜构成。
US 6336987B1公开了一种由挠性垫构成的热交换装置。生产线可包括两卷垫材料，可提供用于将垫推进至位于垫压花位置上的相对模具之间的装置，其中，底膜被设置在垫之间，以及提供用于使经过压花的垫运动到垫连接工具之间的位置中的装置。
发明内容
本发明的目的是提供一种由塑料材料生产热交换器的更高效的方法。
鉴于此目的，所述方法的特征在于，堆叠的换热板被连接以将它们组装成热交换器，其中，焊接换热板堆叠从而使各个换热板的流体入口和流体出口组合以形成共同的流体入口和共同的流体出口，以及换热板的侧面被焊接到一起，使得用塑料板材作为唯一的原材料制造功能完全的热交换器。
因此，高效的热交换器可以快速地由换热板组装而成。连接操作不需要任何附加的部件，并且连接好的换热板堆叠是稳定结构。同样，堆叠和连接步骤能够对热交换器的尺寸进而其能力简单地加以改变，因为这仅仅需要改变每个堆叠中的换热板数目。与已知的热交换器相反，不需要在热交换板周围进行封装，这种封装不得不与热交换器中采用的换热板数目相适应。如果需要大的改变，这也可以通过改变板材的厚度、板材材料或者在成形步骤中使用的模具类型的方法来实现。因此，本发明公开一种用于以便宜、快速和通用的方式生产热交换器的方法。
在一种实施方式中，在所述板材元件的成形过程中，通过将板材放置在模具中来形成预定的构造，在模具和单块板材之间形成真空以在模具和板材之间建立紧密接触，接着向板材的与模具相反的表面施加压力，由此在板材上形成预定的构造。
在一种实施方式中，在所述板材元件的成形过程中，两个板材元件被放置到两个相对的真空成型模具之间，其中，将所述真空成型模具压向彼此，由于板材元件被真空成型模具压到一起，使两个板材元件同时真空成型，并且与此同时沿着正在形成的换热板的边缘的一部分将两个板材元件连接在一起。通过使板材元件同时真空成型并与此同时沿着正在形成的换热板的边缘的一部分将它们连接，在板材元件之间形成了非常牢固的密封。因此，在生产的热交换器的运行中，可以确保在各个换热板的板材之间流动的第一流体与在相邻的换热板的板材之间流动的第二流体可靠地密封。
在一种实施方式中，由于板材元件被真空成型模具压在一起，两个板材元件还在正在形成的换热板中正在形成的纵向通道之间被连接起来。因此，可以更好地控制热交换器中的流体流动的方向。
在一种实施方式中，在使两个相应的板材元件的边缘彼此接触之前，可以在两个相应的板材的边缘之间引入至少一个喷嘴，并且，在使边缘彼此接触之后，通过喷嘴在板材元件之间引入压缩气体。因此，板材元件更有效地成型。
在一种实施方式中，通过成形装置沿着正在形成的换热板的边缘的一部分连接所述板材元件，使得板材的凸缘延伸超出接合处，且堆叠的换热板通过将板材的边缘焊接在一起而被连接。伸出的凸缘极大地便利了沿着接合处的焊接过程，因为凸缘的外边缘可以被放到一起并被加热，而不影响已经形成的换热板接合处。
在一种实施方式中，在堆叠换热板之前，从板材自由切割出换热板，在焊接片材的边缘之前，由切割过程造成的可能沿着它们的部分长度粘到一起的板材边缘通过机械分离元件被彼此分离。因此，换热板可被形成为仍然构成板材(例如连续长度的板材)的一部分，由此可以通过推进所述板材元件来沿着生产线推进换热板。机械分离元件的采用使得对切割操作的要求更低，由此简单的刀刃可以直接切穿板材的凸缘。通过此切割操作，板材的凸缘可能紧贴到一起，但随后将通过机械分离元件分离。
在一种有利实施方式中，机械分离元件包括足够大以覆盖待分离板材的边缘的相应长度的至少一个垫状元件，换热板沿着垂直于它们的总平面的方向相对于所述垫状元件移动，从而板材边缘擦过垫状元件的表面，由此使板材的边缘至少部分地彼此分离。因此，边缘可以经过适当准备，以便由后面的装置进行最终全部分离。
在一种有利实施方式中，机械分离元件包括至少一个滑动件，该滑动件沿着换热板的边缘的至少一部分移动，由此使得板材的边缘至少部分地彼此分离。
在一种有利实施方式中，所述滑动件包括沿着板材的边缘摩擦的刷状元件。
在一种实施方式中，在所述板材元件的成形过程中，形成正在成型的换热板的角部，使得由于切割过程造成的在角部处粘到一起的板材边缘被预加载，从而使它们在切割过程之后就又自动地分离。因此，在角部处设置位于紧贴在一起的板材边缘之间的开口，从而有利于接下来的通过分离装置沿着边缘的整个长度的分离，所述分离装置可以进入所述角部开口处的边缘之间的区域。
在一种实施方式中，在所述板材元件的成形过程中，沿着换热板的边缘形成带有锯齿形状或者波浪形状的焊缝，使得由切割过程造成的沿着所述边缘粘到一起的板材的凸缘被预加载，从而使它们在切割过程之后就至少部分地再次自动地分离。因此，与上面解释的情形类似，沿着所述边缘设置位于紧贴在一起的板材凸缘之间的开口，从而有利于接下来的通过分离装置沿着边缘的整个长度的分离，所述分离装置可以进入所述开口处的凸缘之间的区域。
在一种实施方式中，每个由塑料材料制成的板材元件从作为连续长度的板材的材料卷供给，其中，在所述板材元件成形之后，它们在除了多个铰链之外的已成型换热板的周边处被切割，这些多个铰链保持换热板由连续长度的板材承载，接着推进连续长度的板材，从而将换热板放置到机械分离元件上方，随后使换热板沿向下方向移动，由此将换热板从连续长度的板材冲出，其中，铰链折断，以及由此使换热板沿着机械分离元件通过。因此，可以便利换热板在机械分离元件上方的定位。通过折断铰链，仅需要有限的力来将换热板与连续长度的板材最终分离，因此可以精确地进行定位。
在一种实施方式中，通过将第一换热板放置到堆叠中以及接着将每个随后的换热板放置到之前放置到堆叠中的换热板的下方，将换热板一个接一个放置到堆叠中，其中，在换热板的放置过程中，堆叠由第一支撑臂承载，换热板在放置到堆叠下方之后通过第二支撑臂被向上抬起，以及第一支撑臂从堆叠横向缩回，从而第二支撑臂承载堆叠本身。因此，当第二支撑臂承载换热板的整个堆叠时，最下面的最近引入的换热板与上方相邻的换热板紧密接触，因而极大地便利了在正确的相互位置上将这两块换热板焊接在一起。
在一种实施方式中，第一支撑臂具有支撑在水平位置上并围绕纵向轴线铰接的翻板形式，从而在通过第二支撑臂抬起堆叠的过程中，由于堆叠从翻板之间通过，翻板向上方摆动并远离彼此。由此，第一支撑臂不需要任何致动器而自动地工作。
在一种实施方式中，通过加热的颚夹将凸缘相互紧靠地夹紧，将堆叠中相邻换热板的板材边缘沿着换热板的流体入口和流体出口焊接在一起。因此，可以产生没有毛刺的平滑焊缝，否则毛刺会危及通过最终生产的热交换器中的换热板的流体出口和流体入口的流体流动。
在一种实施方式中，所述边缘在两个连续步骤中被焊接，在第一步骤中，边缘通过颚夹加热，在第二步骤中，边缘通过颚夹焊接在一起。因此，板材的边缘可以更精细地被加热，由此可以降低焊接过程中由熔化造成的边缘退化的风险。
在一种实施方式中，堆叠中的两个相邻换热板的边缘在第一支撑臂从堆叠中的所述两个相邻换热板中的上面一个横向地缩回之后被焊接，从而第二支撑臂在焊接过程中承载堆叠。因此，两个相邻换热板在焊接过程中通过堆叠的重量压在一起，从而确保焊接过程中的良好接触。
在一种实施方式中，换热板被部分地沿着它们边缘焊接，从而在换热板之间形成用于流体通道的流体入口和流体出口，其中，通过借助于使换热板堆叠的侧面与加热的板接触将板材的凸缘焊接到一起，将堆叠的换热板沿着没有形成入口也没有形成出口的边缘连接起来，由此同时将堆叠中的所有换热板焊接在一起。由于堆叠中的所有换热板被同时焊接，因此可以非常高效地进行焊接操作。
此外，本发明还涉及如上面所述生产的热交换器。
有利地，所述方法包括所述塑料材料从料卷或者作为板材供给。所述塑料材料可以是任何塑料材料，例如，聚苯乙烯、聚丙烯、聚氯乙烯、聚乙烯、丙烯酸塑料、橡胶、聚酰胺、聚碳酸酯等。应用领域通常限定了最适合的塑料类型。对于热交换器来说，所述塑料材料优选是含有阻火添加剂的聚丙烯，以提供具有相对较高强度的耐火材料。此外，聚丙烯的使用使热交换器能够吸湿并提供高程度的耐化学性。
优选地，所述方法还包括将所述换热板从所述板材元件取下的步骤，所述取下步骤优选通过冲压或者切割执行。
有利地，所述方法还包括以下步骤：将所述板材元件加热到成型温度，将所述板材元件放置成与模具接触，在所述板材元件和所述模具之间施加真空，向所述板材元件的与真空相反的表面上施加压力，由此使所述板材元件成型根据由所述模具确定的构造成形，并最终将板材元件连接起来。
在板材成形之前对板材的加热减小了执行所述成形所需的力，这使得可以更加便宜且更加快速地成形。使用真空和压力的结合在模具中连接预热的板材并使之成形是一种足够通用以形成具有竞争力的热交换能力的热交换器的成形工艺，同时又便宜且快速，足以实现低成本的大量生产。所施加的真空优选尽可能地接近完全真空，但是原则上也可以在部分真空下工作。利用本方法可以实现每块换热板不到5秒钟的制造速度。
附图说明
现在将参考示意图借助于实施方式的示例对本发明进行更详细的描述，其中：
图1是根据本发明制造的换热板沿着图2中的线I-I的截面图；
图2是图1中的换热板从箭头II的方向看的侧视图；
图3是图1中的换热板从箭头III的方向看的端视图；
图4是焊接到一起的换热板堆叠沿着图10a中的线IV-IV的截面图；
图5是图10a中的换热板堆叠的一部分从图4中的箭头V的方向看的侧视图；
图6是图10a中的换热板堆叠的一部分从图4中的箭头VI的方向看的端视图；
图7是用于制造换热板的生产线的侧视图，包括换热板的初步边缘分离过程；
图8是图7中的初步边缘分离工位处于初步边缘分离过程的另一阶段的侧视图；
图9是换热板的最终边缘分离过程的俯视图；
图10a到10e示出了换热板的堆叠和颚夹焊接过程的不同阶段；
图11示出了换热板的颚夹焊接过程的沿图10d中的线XI-XI的截面图；
图12示出了换热板堆叠的板焊过程的端视图；
图13示出了板焊过程的沿图12中的线XIII-XIII的截面图；
图14示出了换热板的一种不同实施方式；和
图15至17示出了换热板的不同实施方式的流体流动。
具体实施方式
图7示出了用于根据本发明由塑料材料制造换热板7的生产线1。塑料材料的上板材元件3和下板材元件4被供给到生产线。塑料材料从两个材料卷2供给，有助于简单但自动的供料。供料也可以以单块板材的形式完成。此外，所述板材可以有利地以两层被供给到传送带(未示出)从而以有利的方式为随后的成形做准备。从材料卷供给两层板材的另一个好处在于供料可以自动地进行。另外，以此方式可以以非常高的速度完成材料供给。
供给的板材元件3、4随后在生产线1的加热工位5中被加热到成型温度。所述加热优选是在加热装置中完成的，板材能够利用未示出的传送带运动通过该加热装置。还可以通过用热辊滚压板材或者通过与热物体接触的其它类型完成对所述板材元件的加热。所述加热可以有利地结合随后的成型步骤来完成以使两个步骤之间的热损失最小并减少所消耗的时间。优选地，所述板材元件被加热到接近它们的熔点温度以使将它们成形所需的力最小化。可以省去该加热步骤，但是在随后的成形步骤中所需的力就要高得多。
在加热工位5之后，在成形工位6中将塑料板材3、4形成为预定的构造。该预定的构造高度地影响换热板7的属性。所述预定的构造通过以下步骤成形：将板材3、4放置到模具8中、在模具8和单块板材3、4之间形成真空以在模具和板材之间建立紧密接触，接着向着板材的与模具相反的表面施加压力，由此在板材上形成预定的构造。优选地，模具也适于将板材冷却至固化温度以实现尽可能快地成形。
模具8包括上模具部分9和下模具部分10。上模具部分9被构造成使上板材元件3成型，下模具部分10被构造成使下板材元件4成型。为了形成换热板7，模具部分9、10如箭头所示的压向彼此，由此将板材3、4夹在模具部分9、10之间。当模具型腔中提供真空时，加热的板材具有由所述型腔预定的构造。在板材元件3、4的成型或者成形过程中，由于模具部分9、10被压到一起，结果板材元件也部分地沿着待形成的换热板7的边缘11连接，从而形成流体入口12和流体出口13，见图1。板材元件也可以沿着纵向线14连接，以提供用于在热交换器的运行过程中引导换热流体的通道15。所述连接优选如此完成，即通过将板材元件3、4压在一起达到使所产生的应力超过板材的屈服强度的程度，由此形成永久连接。压力可以有利地由机械或液压压力装置或者任何其它种类的压力装置来施加，由此获得焊接等。在使两个相应的板材元件3、4的边缘彼此接触之前，可以在两个相应板材的边缘之间引入多个喷嘴45(图中仅示出了一个)，从而使得在使所述边缘彼此接触后，可以通过喷嘴在板材元件之间引入压缩气体，以增加在板材的成型或者成形中的真空效应。
在离开成形工位6之后，换热板7仍然沿着它们的边缘11与板材元件3、4相连。一种将换热板从板材元件取下的有利方法是用机械或者液压冲压装置将它们冲出。在一种实施方式中，切割工位16中的切割装置将切割除了多个铰链之外的换热板7的周边，之后，冲压工位17中的冲压装置将最终将换热板7从板材元件3、4冲出。所述切割装置可以仅仅是在垂直于板材元件的方向上往复运动的刀18，或者可以是用于切割塑料板材的任意其它种类的合适装置。所述冲压装置可以类似地是一种类型的刀或者冲压机，或者它可以仅仅地是在垂直于板材元件的方向上往复运动的活塞19。切割装置和冲压装置的这种组合保证了对取下的换热板的位置进行更好的控制。这是由这样的事实引起的，即因为当换热板7仍通过铰链与板材元件连接时，换热板可以随着板材元件运动到精确的位置，并在该位置处被精细地冲出，因为切断铰链所需的力将是很有限的。
图1示出了形成换热板7的两个板材元件3、4之间的截面图，其中，换热板7已经在冲压工位17中被冲出。在换热板7的下端，板材元件3、4并不连接，因此形成上面提及的入口12。类似地，在换热板的右侧上部形成出口13。当然，如果需要，入口和出口的位置可以颠倒。板材元件3、4通过焊缝连接，由于焊缝是在成形工位6的模具中形成的，因此在下文中焊缝将被称作模具焊缝。在换热板7的左侧下部可看到宽的模具焊缝20，在换热板的左侧上部可看到距换热板7的边缘11一定间隔的窄的模具焊缝21。类似地，在顶部可看到宽的模具焊缝22，在右侧下部可看到距边缘11一定间隔的窄的模具焊缝23。沿着所述窄的模具焊缝21、23，形成板材的凸缘24、25；如将在下面解释的那样，这些凸缘24、25能够与换热板堆叠中的相邻换热板7的相应凸缘焊接到一起。类似地，在入口12和出口13处的板材的自由边缘11与所述换热板堆叠中的相邻换热板7的相应自由边缘焊接到一起。但是，当在切割工位16中从板材元件3、4切割出换热板7时，凸缘24、25以及在入口12和出口13处的板材的自由边缘11可能容易在冲压工位17处粘到一起，如图7所示。
为了保证凸缘24、25或者板材的自由边缘11不会粘到一起，当所述堆叠中的换热板7被焊接在一起时，使换热板7通过初步边缘分离工位26(见图7和图8)和最终边缘分离工位27(见图9)。初步边缘分离工位26包括在一定距离处设置的多个竖直布置的垫28，所述距离使得在换热板7沿着向下的方向移动时，换热板7的凸缘24、25和自由边缘11可以与垫磨擦。在冲压工位17中，当换热板7被放置到活塞19下方且仍悬挂在板材元件3、4中时，活塞19向下移动并通过设置在活塞19的下面上的真空注射器或者吸盘29连接到换热板7上。换热板7由此从板材元件3、4冲出并由吸盘29承载，它向下移动通过初步边缘分离工位26的垫28，见图8。因此，板材的凸缘24、25和自由边缘11至少部分地被分离。
为了确保板材的凸缘24、25和自由边缘11完全分离，通过未示出的传送带将换热板7从初步边缘分离工位26传送到在图9中从上方所示的最终边缘分离工位27。最终边缘分离工位27包括设有刷子31的三个滑动件30。滑动件30能够沿着与换热板7的侧面平行设置的轨道32移动，使得所述刷子可以与换热板7的板材的凸缘24、25和自由边缘11磨擦，从而确保所述凸缘和边缘完全分离。
为了便于板材的凸缘24、25和自由边缘11的分离，可以以迫使所述凸缘和自由边缘彼此远离的方式将形成换热板7的板材元件3、4焊接到一起，从而使板材元件在由切割工位16中的切割过程而造成的可能粘到一起之后可以容易地自动分离。这可以例如通过设计在垂直于换热板7的方向上具有相当大的截面的模具焊接区域来完成，从而自由边缘将必须弯曲更多才能粘到一起。替代地，窄的模具焊缝21、23(见图1)可以被设计成带有锯齿形状或者波浪形状，由此迫使凸缘24、25彼此远离。如果凸缘或者自由边缘在一些位置处自动地分离，则有利于分离工位26、27中的分离过程，因为垫28和/或刷子31可以更容易地夹在凸缘或者自由边缘之间并由此分离它们的剩余部分。
通过未示出的传送带，换热板7可以被一个接一个地从最终边缘分离工位27传送到图10a至10e中所示的堆叠和焊接工位33。在图10a中，三块换热板7组成的堆叠在其边缘处由形式为两个翻板35的第一支撑臂承载，所述翻板35围绕相对于换热板7纵向延伸的水平轴线36铰接并由支座37支撑在水平位置上。在图10b中，另一换热板7被横向地引入到堆叠34的下方并被放置到第二支撑臂上，该第二支撑臂的形式为可竖直移动的活塞38。在图10c中，承载最近引入的换热板7的活塞38向上移动，由此两个翻板35被换热板7的边缘抬起并向上摆动，并且堆叠34相应地向上移动。在图10d中，活塞38已经在向上的方向上移动得更远，使两个翻板35已经脱离与堆叠34的接合并借助于重力或者弹簧力回到它们的水平位置，首先形成堆叠34一部分的所述三块换热板7由最近引入的换热板7承载，最近引入的换热板7又由活塞38承载。因此，最近引入的换热板7的上边缘11可接触良好地焊接到首先形成堆叠34一部分的所述三块换热板7的最下面的换热板7的相应下边缘上。但是，最初，当堆叠34中只有很少的换热板7时，可以将一保持元件压靠在堆叠的上面以按压待焊接在一起的边缘。首先，在入口12和出口13处的边缘11现在通过加热的颚夹39将凸缘相互紧靠地夹紧而被焊接，也见图11。加热的颚夹39从图中的左侧被横向地引入，如箭头所示。在焊接后，颚夹39从堆叠34缩回，活塞38被再次降下，从而使翻板35承载堆叠34，如图10e中可以看到的那样。颚夹焊接过程可以分成两个步骤，在第一步骤中，凸缘仅仅由颚夹加热，在第二步骤中，凸缘被最终焊接。这可以提供更加精细的过程，由此可以降低凸缘被热量损坏的风险。重复从图10b至10e的堆叠和颚夹焊接过程，直至堆叠34包含期望数量的换热板7。每个堆叠中的换热板数量取决于热交换器的应用。堆叠装置可以优先能够形成具有变化数量的换热板堆叠。也可以手工完成堆叠。由所制造的换热板组装成的热交换器的尺寸进而其能力可以通过改变每个堆叠中的换热板数目来修改。
在所述堆叠和颚夹焊接过程之后，堆叠34借助于活塞38被向上抬起至比之前更远，并离开堆叠和焊接工位33到达板焊工位42(也称作热镜焊接工位)，在该板焊工位中，堆叠被放置在两个相对的、竖直设置的加热的焊接板40、41之间；见图12。所述抬起过程可以通过横向地设置的传送带或诸如此类来辅助。当堆叠34处于加热的焊接板40、41之间的位置时，焊接板沿着箭头的方向横向地移动与所有换热板7的凸缘24、25接触，所有换热板由此并排地焊到一起；还见图13。在板焊过程后，缩回加热的焊接板40、41，从生产线上卸下堆叠34形式的完成的热交换器。
图4示出了完成的热交换器的两个相邻换热板7之间的截面。换热板7部分地沿着其边缘11被焊接到一起，从而在换热板7之间形成用于流体通道的流体入口43和流体出口44。如上所述，凸缘24、25被板焊连接，且边缘11在换热板7的入口12和出口13处被颚夹焊接。
尽管上面参照由如图1至6所示设计的换热板7的堆叠34构成的热交换器对根据本发明的方法进行了解释，但对本领域的普通技术人员很明显的是，根据本发明，热交换器也可以类似地由具有其它设计的换热板构成。图14中示出了具有不同设计的换热板的例子。所示的换热板包括带有在流体层流和湍流之间提供高效关系的螺旋线47的管道46、用于引导流体流动的引导肋48、流体入口49和流体出口50。图15示出了由图14中所示的设计的换热板构成的热交换器中的主要流体流向和次要流体流向。类似地，图16示出了由图1至图6中所示的设计的换热板构成的换热器中的主要流体流向和次要流体流向。图17示出了由另一种设计的换热板构成的热交换器中的主要流体流向和次要流体流向。本领域的普通技术人员将会理解，用于制造换热板7的生产线1以及分离工位26、27、堆叠和焊接工位33和板焊工位42可以通过简单的调整来修改，以制造不同设计的热交换器，例如由在图14至17中所示的换热板构成的热交换器。
尽管上面已经结合本发明的实施方式对本发明进行了描述，但在不脱离由后附的权利要求书限定的本发明的前提下，本领域的技术人员可以想到一些改变，这将是显然的。

Claims (20)

1.一种用于由塑料材料制造热交换器的方法，所述方法包括以下步骤：
供给由所述塑料材料制成的至少两个板材元件(3、4)；
通过成形装置(6)使所述板材元件(3、4)成形以形成多个换热板(7)，其中，所述成形装置还能够部分地沿着边缘连接所述板材元件，从而形成流体入口(12)和流体出口(13)，其中，所述板材元件被压在一起；和
将两个或更多换热板(7)相互堆叠，其特征在于，
连接所述堆叠的换热板(7)以将它们组装成热交换器，其中，焊接换热板(7)的堆叠(34)，使得各个换热板(7)的流体入口(12)和流体出口(13)组合以形成共同的流体入口和共同的流体出口，将所述换热板(7)的侧面焊接在一起，从而用塑料板材(3、4)作为唯一的原料制造出功能完全的热交换器。
2.根据权利要求1所述的方法，其中，在所述板材元件(3、4)的成形过程中，通过如下步骤形成预定的构造：将所述板材放置到模具(9、10)中，在模具和单块板材之间形成真空以在模具和板材之间建立紧密接触，接着向所述板材的与模具相反的表面上施加压力，从而在所述板材上形成预定的构造。
3.根据权利要求1所述的方法，其中，在所述板材元件(3、4)的成形过程中，将两个板材元件放置在两个相对的真空成型模具(9、10)之间，将两个真空成型模具压向彼此，由于用真空成型模具将板材元件压在一起，使两个板材元件同时被真空成型，与此同时将两个板材元件至少沿着所述换热板(7)的边缘(11)的一部分连接在一起。
4.根据权利要求3所述的方法，其中，由于用真空成型模具(9、10)将板材元件压在一起，两个板材元件(3、4)在正在形成的换热板(7)中的正在形成的纵向通道(15)之间被进一步连接在一起。
5.根据前述任一项权利要求所述的方法，其中，在使两个相应的板材元件(3、4)的边缘彼此接触之前，将至少一个喷嘴(45)引入到所述两个相应的板材元件的边缘之间，并且，在使所述边缘彼此接触后，通过所述喷嘴将压缩气体引入到所述板材元件之间。
6.根据前述任一项权利要求所述的方法，其中，通过所述成形装置沿着正在形成的所述换热板(7)的边缘(11)的一部分连接所述板材元件(3、4)，由此使板材的凸缘(24、25)延伸超出接合处(21、23)，且堆叠的所述换热板通过将板材的边缘(11)焊接在一起而被连接。
7.根据权利要求6所述的方法，其中，在堆叠所述换热板之前，从板材自由切割出换热板(7)，在将板材的边缘(11)焊接到一起之前，通过机械分离元件(26、27)将由切割过程造成的可能沿它们的长度的一部分粘到一起的板材边缘(11)彼此分离。
8.根据权利要求7所述的方法，其中，所述机械分离元件(26、27)包括至少一个垫状元件(28)，该垫状元件足够大以覆盖待分离的板材边缘的相应长度，所述换热板(7)在垂直于它们的总平面的方向上相对于所述垫状元件移动，从而板材的边缘擦过垫状元件的表面，使板材的边缘至少部分地彼此分离。
9.根据权利要求7或8所述的方法，其中，所述机械分离元件(26、27)包括至少一个滑动件(30)，所述滑动件沿着换热板(7)的边缘的至少一部分移动，由此使板材的边缘(11)至少部分地彼此分离。
10.根据权利要求9所述的方法，其中，所述滑动件(30)包括沿着板材的边缘(11)摩擦的刷状元件(31)。
11.根据权利要求7至10任一项所述的方法，其中，在所述板材元件(3、4)的成形过程中，形成正在形成的所述换热板(7)的角部，使得由切割过程造成的在角部处粘到一起的板材边缘(11)被预加载，从而使所述板材边缘在切割过程之后就再次自动地分离。
12.根据权利要求7至11任一项所述的方法，其中，在所述板材元件的成形过程中，沿着所述换热板(7)的边缘(11)形成具有锯齿形状或者波浪形状的焊缝(21，23)，从而由切割过程造成的沿所述边缘粘到一起的板材凸缘(24、25)被预加载，从而使所述板材凸缘在切割过程之后就至少部分地再次自动地分离。
13.根据权利要求7至12任一项所述的方法，其中，每个由塑料材料制成的板材元件(3、4)由作为连续长度的板材的材料卷(2)供给，在所述板材元件成形之后，它们在除了多个铰链之外的所述换热板(7)的周边处被切割，所述多个铰链保持所述换热板由连续长度的板材承载，接着推进连续长度的板材从而将所述换热板放置到所述机械分离元件(26)上方，随后所述换热板沿向下方向移动，由此将所述换热板从连续长度的板材冲出，折断铰链，由此使所述换热板沿着所述机械分离元件(26)通过。
14.根据前述任一项权利要求所述的方法，其中，通过如下方式将所述换热板(7)一个接一个放置到堆叠(34)中：将第一换热板放置到堆叠中，接着将每个随后的换热板放置到之前放置到堆叠中的换热板下方，其中，在所述换热板的放置过程中，所述堆叠由第一支撑臂(35)承载，在放置到堆叠下方之后，所述换热板通过第二支撑臂(38)被向上抬起，所述第一支撑臂从所述堆叠横向缩回，从而使所述第二支撑臂承载所述堆叠本身。
15.根据权利要求14所述的方法，其中，所述第一支撑臂(35)具有被支撑在水平位置上并围绕纵向轴线(36)铰接的翻板形式，从而在通过所述第二支撑臂(38)抬起所述堆叠(34)的过程中，所述翻板由于所述堆叠(34)从它们之间通过而向上方摆动并远离彼此。
16.根据前述任一项权利要求所述的方法，其中，通过加热的颚夹(39)将所述凸缘(24、25)相互紧靠地夹紧，将所述堆叠(34)中相邻换热板(7)的沿着换热板的流体入口(12)和流体出口(13)的板材边缘(11)焊接在一起。
17.根据权利要求16所述的方法，其中，所述边缘(11)在两个连续步骤中被焊接，在第一步骤中，所述边缘通过颚夹(39)被加热，在第二步骤中，所述边缘通过颚夹(39)被焊接在一起。
18.根据权利要求16或17所述的方法，其中，所述堆叠(34)中的两个相邻换热板(7)的所述边缘(11)在所述第一支撑臂(35)已经从所述堆叠中的所述两个相邻换热板中的上面一个横向地缩回之后被焊接，从而所述第二支撑臂(38)在焊接过程中承载所述堆叠。
19.根据前述任一项权利要求所述的方法，其中，所述换热板(7)被部分地沿着它们的边缘(11)被焊接在一起，从而在所述换热板之间形成用于流体通道的流体入口(43)和流体出口(44)，其中，通过使换热板堆叠(34)的侧面与加热的板(40、41)接触将板材的凸缘(24、25)焊接到一起，使堆叠的换热板沿着没有形成入口也没有形成出口的边缘被连接，由此同时将所述堆叠中的所有换热板焊接在一起。
20.根据前述任一项权利要求生产的热交换器。
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