CN102138053A - 板式换热器 - Google Patents

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CN102138053A CN2009801333606A CN200980133360A CN102138053A CN 102138053 A CN102138053 A CN 102138053A CN 2009801333606 A CN2009801333606 A CN 2009801333606A CN 200980133360 A CN200980133360 A CN 200980133360A CN 102138053 A CN102138053 A CN 102138053A
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Abstract

本发明涉及一种板式换热器(1)，其包括至少一个由板叠(10)中的一对相邻板(3a、b)形成的盒子(2a-c)。内传热管(4)在盒子(2a-c)内在相邻板(3a、b)之间延伸。隔热管(6、12)沿盒子(2a-c)的至少一个边缘部分邻近内传热管(4)布置。隔热管(6、12)设置成在横向于穿过盒子(2a-c)的板(3a、b)的主传热方向(7)的方向上，将板式换热器的传热管(4、11)内部与板式换热器(1)外的环境隔热并分开，从而减小从板式换热器(1)散发到周围环境的温度损失。

Description

板式换热器
技术领域
本发明涉及一种用于减小散发到周围环境中的温度损失的板式换热器。
背景技术
现有技术在努力确保换热器中介质之间的热传递达到尽可能高的效率。已知的是，通过在换热器周围放置隔热材料的外壳可以提高换热器的效率，因为由此可通过隔热额外材料减小散发到换热器外周围环境中的温度损失。应用这种外壳带来的问题是它使制造工序成本更高，且该外壳会受磨损，结果，换热器中隔热材料受磨损或破坏的部分会发生温度损失。
发明内容
本发明的一个目的是设计一种板式换热器，其中散发到板式换热器外面周围环境中的温度损失较小。
本发明的另一个目的是提供一种板式换热器，其和传统技术相比成本更划算，且易于构造，能够优化成本和时间。
本发明上述的目的和其他目的通过具有权利要求1所述的特征的在前言中描述的板式换热器来实现。
权利要求1中板式换热器的一个优势在于板式换热器中不需要围绕板叠的外部材料来减小散发到周围环境的温度损失。
本发明的板式换热器的优选实施例进一步具有从属权利要求2-15中的特征。
根据本发明的一个实施例，每个板具有内侧和外侧，板在板叠中一个摞一个叠放，且在板叠中，每隔一个板倒置，由此两个相邻板的内侧面对彼此以形成所述盒子，和/或两个相邻板的外侧面对彼此以在两者之间形成外传热管。因此，可以使用单一类型的板来构造板式换热器中的板叠。因为在板生产中用到的工具和冲压设备数量可以减小，所以制造成本可以降低。
根据本发明的一个实施例，为了把外传热管和板式换热器外的环境分开，在横向于传热方向的方向上设置隔热管。内传热管设置成具有流经其的第一介质。外传热管在盒子外、在盒子和邻接的第三板之间形成，该外传热管设置成具有流经其的第二介质。因此，通过盒子中的各自板进行两种介质之间的热传递。
传热方向是指通过带有堆叠板的板式换热器进行热传递的主方向。因此，主热传递沿基本上垂直于板的各自传热表面的方向进行。
根据本发明的另一个实施例，板叠中的板形成相邻的盒子，由此外传热管布置在盒子之间。通过堆叠中每隔一个板相对于相邻板倒置而在板叠中形成盒子。结果，板叠包括一个摞一个叠放的若干盒子。
根据本发明的另一个实施例，第二隔热管沿着和第一边缘部分相对的第二边缘部分布置，由此内传热管位于第一和第二边缘部分之间。隔热管和内传热管与第一和第二端口凹槽相通。第一端口设置成接收一种介质的流入，并将其通过内传热管和隔热管引入盒子。端口凹槽设置成和相邻盒子的一对对应的端口凹槽相通。
根据本发明的另一个实施例，第三和相对的第四隔热管沿着盒子的外围沿盒子的第三和相对的第四边缘部分布置，所述隔热管布置成使得它们一起包围内传热管并形成绕着所述外围延伸的连续/相连的隔热管。结果，横向于传热方向的板式换热器外部部分绕着整个板式换热器进行隔热，由此为减小散发到外部环境的温度损失而将板式换热器的内部与外部环境隔热。
根据本发明的另一个实施例，形成盒子的所述板的每一个包括：所述边缘部分；端口凹槽；带有具有内部图案的内传热表面的板内侧；带有具有外部图案的外传热表面的板外侧；因此，板的内部图案布置在中间平面和内部平面之间，板的外部图案布置在中间平面和外部平面之间，其中，该中间平面在垂直于穿过板的传热方向的方向上在板中延伸，内部平面平行于板的中间平面延伸，外部平面平行于板延伸，且内部平面和中间平面之间的内部图案的高度小于中间平面和外部平面之间的外部图案的高度。这意味着内部图案从中间平面在一个方向上在板的一侧延伸，而外部图案从中间平面在相反方向上在相同板的另一侧延伸。板设置成形成板式换热器中的各自盒子，并采用单一原始类型板的形式。
根据本发明的另一个实施例，外密封表面在和隔热管的区域相对的侧面上、沿着盒子的板的各自外侧的边缘部分布置在盒子的各自板的外部平面中。内密封表面在隔热管外侧、在横向于传热方向的方向上、在每个板的相邻内侧之间、沿着盒子内侧上的边缘部分布置在盒子的各自板中的内部平面中。每个板的内密封表面在横向于传热方向的方向上布置在各自板边缘部分上外密封表面的外侧。在形成盒子的一对板中的各自板通过各自相邻板的内密封表面彼此相连。通过两个相邻板的内密封表面彼此对接且相连，产生隔热管的壁部分，其也是板式换热器的外侧，该侧与传热方向基本上平行。通过两个相邻外密封表面彼此对接，使各自的隔热管彼此相邻，并绕着板式换热器形成隔热层，该隔热层在横向于传热方向的方向上延伸并减小从板式换热器散发到板式换热器外的环境的温度损失。
根据本发明的另一个实施例，两个相邻的盒子通过各自板的外密封表面彼此相连，外传热管布置在盒子之间且界定在外密封表面之间。内传热管邻近外传热管，且各自的隔热管彼此相邻。如前文所述，板式换热器的各自内传热管和隔热管通过各自盒子中各自第一对端口凹槽彼此相通。盒子之间形成的各自外传热管通过各自盒子的第二对端口凹槽彼此相通。这些第二对端口凹槽的一种变型是它们在两个相对的边缘部分处由隔热管构成，该隔热管在平行于传热方向的宽度上稍微更小些。由于隔热管的宽度减小会产生用于盒子之间通流的孔，这使一种介质可以改为流入各自的外传热管并经由相对的边缘部分穿过板式换热器。
根据本发明的另一个实施例，端部板抵靠板叠的各自最外板放置，由此在板和端部板之间提供端部管，端部管与板式换热器中的至少一个隔热管相通，且端部管设置成在板式换热器的传热方向上将板式换热器的内部和板式换热器外的环境隔热地分开。通过端部板抵靠板叠中第一/最后板放置，也使板式换热器变结实，且进一步使得向内和向外管道元件可以连接到至少一个端部板，以将介质引入和引出板式换热器。
根据本发明的另一个实施例，板式换热器中的相邻板彼此永久连接。板彼此永久连接获得了对温度不敏感的耐压板式换热器。板可通过比如钎焊、焊接、胶接等方式彼此相连。
附图说明
以下通过参考所附的附图更详细地描述本发明的设备的一个优选实施例，附图只显示理解本发明所需的部件。
图1以穿过板式换热器的截面形式示出板式换热器的一部分的视图。
图2a示出板的一侧，图2b示出相同板的另一侧。
图3示出板在其中彼此分开的板式换热器的截面。
图4示出由介于其间的平面彼此分开的两个相邻板。
具体实施方式
图1以截面形式示出板式换热器(1)的一部分，该板式换热器(1)包括在板叠(10)中一个摞一个堆叠的若干盒子(2a-c)。上部和下部端部板(28a、b)靠着板叠(10)的最上方和最下方板(3a、b)布置。在板叠(10)内，在板式换热器(1)的内部(30)，相邻的板(3a、b)在两者之间形成以下结构：隔热管(6、12、14、15，参见图2a、b)、内传热管(4)、外传热管(11)、在各端部板(28a、b)与板叠(10)的最上方和最下方板(3a、b)之间的端部管(29a、b)。
板叠(10)中各板(3a、b)来自单一板类型。在制造工序中为了便于将板(3a、b)一个摞一个堆叠，它们可以在各自的相邻边缘部分(5、13、16、17，参见图2a、b)具有位于边缘部分(5、13、16、17)中的凸/凹压花。在所述板式换热器(1)中除端部板外的所有板(3a、b)属于单一类型在本文中是指，所述板叠(10)中的板(3a、b)在端口凹槽(18a-d)上、在传热表面(19、21，参见图2a、b)上、在传热表面(19、21)的图案(20、22，参见图2a、b)上、不考虑任何前文所述的压花时在边缘部分(5、13、16、17)上、以及在隔热管(6、12、14、15)的设置上是同样的。
图1、图2a和图2b所示的所述端口凹槽(18a-d)尺寸相同。需要注意的是，该尺寸根据板式换热器(1)即将使用的应用类型可以进行变化和改动。举例来说，如果一种介质采用气体形式而另一种介质采用液体形式，则一个端口对、或至少一个端口的直径可以例如比其他端口大。然而这在附图中并未显示。
图2a和图2b示出相同的板(3a、b)，图2a显示板(3a、b)的内侧(8)，而图2b显示板的另一侧，称为板外侧(9)。如前文所述，边缘部分(5、13、16、17)绕板(3a、b)的外围延伸。边缘部分(5、13、16、17)被压制成包括若干不同的水平，也称为平面(23-25，参见图4)，这些平面在本文中将结合图4进行更详细地描述。图2a中板内侧(8)在边缘部分(5、13、16、17)上包括内密封表面(27)，该内密封表面(27)沿板(3a、b)的外围布置在边缘部分(5、13、16、17)上最外处。内密封表面(27)设置成用于对接相邻板(3a、b)上的相应内密封表面(27)。内传热表面(19)包括端口凹槽(18a-d)和内部图案(20，参见图4)，且布置在边缘部分(5、13、16、17)内。图2b中板外侧(9)在边缘部分(5、13、16、17)上包括外密封表面(26)，该外密封表面(26)布置在板(3a、b)上的内密封表面(27)内。外密封表面(26)布置在和内密封表面(27)不同的水平上。所述外密封表面(26)设置成对接相邻板(3a、b)的外侧(9)。外传热表面(21)包括外部图案(22，参见图4)，且布置在板外侧(9)。围绕板(3a、b)的边缘部分(5、13、16、17)布置成使得在两个相邻板(3a、b)的两个内侧(8)彼此对接时，在板(3a、b)之间，边缘部分(5、13、16、17)形成隔热管(6、12、14、15)。这在图2a中得到了说明，在图2a中，边缘部分(5、13、16、17)的三个内部部分在内密封表面(27)后括在一起显示，并代表沿各边缘部分(5、13、16、17)的隔热管(6、12、14、15)。在板式换热器(1)中，图案(20、22)的设置既增大了传热表面，又在横跨两个相邻板(3a、b)通过、及在两个相邻板(3a、b)之间通过的介质流中产生湍流。布置在板内侧的端口凹槽(18a-d)穿过板(3a、b)到达板外侧(9)。
图2a和2b所示的板(3a、b)在图1所示板叠(10)中一个摞一个堆叠成使得每隔一个板(3b)倒置，由此每个板(3a)的内侧(8)邻近相邻板(3b)的相应内侧(8)，且板(3a)的外侧(9)邻近相邻板(3b)的相应外侧(9)。通过两个相邻的板(3a、b)形成如上的盒子(2a-c)，由此每个盒子(2a-c)的板(3a、b)具有面对彼此的内侧(8)。在板叠(10)中，内传热管(4)在每个盒子(2a-c)内在两个相邻板(3a、b)的内侧(8)之间延伸。外传热管(11)在两个相邻的盒子(2a-c)之间延伸。这对应于在两个相邻板(3a、b)的外侧(9)之间延伸的外传热管(11)。
内传热管(4)设置成具有流经其的第一介质。该第一介质也在与内传热管(4)相通的隔热管(6、12、14、15)中流动。外传热管(11)设置成具有流经其的第二介质。由于一种介质在板(3a、b)的一侧流动，而另一种介质在相同板(3a、b)的另一侧流动，因此两种介质之间具有通过各自板(3a、b)进行的相互热交换。
在板式换热器(1)中，内传热管(4)在与通过板(3a、b)的传热方向(7)一致的方向上邻近外传热管(11)。沿着板式换热器(1)的边缘部分(5、13、16、17)，板式交换器(1)的堆叠侧部在传热方向(7)上采用一个摞一个叠放的相邻隔热管(6、12、14、15)的形式。在隔热管(6、12、14、15)中流动的介质优选地具有比板式换热器(1)内的外传热管(11)中流动的介质低的温度。因此，隔热管(6、12、14、15)将使板式换热器(1)隔热，从而减小散发到周围环境的热损失。根据一种变型，介质的温度可以相反设置，在这种情况下，在内传热管(4)和隔热管(6、12、14、15)中流动的介质将比在外传热管(11)中流动的介质更热。
如前文所述，每个板(3a、b)包括端口凹槽(18a-d)，所述端口凹槽(18a-d)设置成用作穿过板式换热器(1)的介质流的入口和/或出口。端口凹槽(18a-d)布置在端部板(28a)中，以使得其可连接到管道元件(在附图中未显示)，以将所述介质引入板式换热器(1)中和从其引出。根据一个变型，也可将至少一个端口凹槽(18a-d)布置在板式换热器(1)的第二端部板(28b)上。
图3示出穿过本发明的板式换热器(1)的若干板(3a、b)的截面，所述板(3a、b)通过中间空间彼此分开以清楚显示它们的构造和相互关系。内传热管(4)在两个相邻板(3a、b)的互相面对的内侧(8)之间延伸。内密封表面(27)绕着各自板(3a、b)的外围在它们的内侧(8)沿着边缘部分(5、13、16、17，参见图2和4)布置。相邻的内密封表面(27)彼此对接，并通过比如钎焊或一些其他已知的连接方式彼此连接。隔热管(6、12、14、15)布置在内密封表面(27)和内传热管(4)之间。内传热管(4)由隔热管(6、12、14、15)包围，所述隔热管(6、12、14、15)在每个盒子(2a-c)中绕所述内传热管(4)延伸(参见图2a、2b)。外密封表面(26)布置在板(3a、b)的外侧(9)。这个外密封表面(26)沿板(3a、b)的边缘部分(5、13、16、17)在板的外侧(9)上延伸，位于与布置隔热管(6、12、14、15)的板内侧(8)相反的相对侧上。内密封表面(27)设置成用于对接相邻板(3a、b)的外侧(9)，该外侧(9)包括相应的内密封表面(27)。两个相对板(3a、b)上的两个外密封表面(26)彼此对接而在板式换热器(1)内在该密封表面(26)的内部产生外传热管(11)。图3示出最上方和最下方端部板(28a、b)，其设置成用于对接板叠(10)中的最上方和最下方板(3a、b)。因此，在最上方和最下方板(3a、b)和各自的端部板之间形成称为端部管(29a、b)的管。板式换热器(1)的每个侧面上的这个端部管(29a、b)和隔热管(6、12、14、15)的作用相同，即用作隔热层以在穿过板(3a、b)的传热方向(7)上防止散发到板式换热器(1)外的周围环境的温度损失。
图4示出面对彼此的两个板(3a、b)，该板带有示出的平面水平(23-25)以说明它们的位置和相互关系。在图4中，上部板(3a)具有在图中朝下的内侧(8，参见图2a)和朝上的外侧(9，参见图2b)。下部板(3b)具有向上朝向上部板(3a)的内侧(8)和朝下的外侧(9)。
上部板(3a)包括内部平面(24)、外部平面(25)以及布置在两个平面(24、25)之间的中间平面(23)。在图4的上部板(3a)中，内部平面(24)布置在中间平面(23)下方，外部平面(25)布置在中间平面(23)上方。上部板(3a)具有第一边缘部分(5)和与第一边缘部分(5)相对的第二边缘部分(13)。在两个边缘部分(5、13)之间，内部图案(20)布置在板(3a)的内侧(8)，外部图案(22)布置在板(3a)的外侧(9)。图4只说明了边缘部分5和13如何彼此联系，但是需要注意的是，前文所述的相对的边缘部分16和17(参见图2a、b)在位置和作用上对应于图4中的边缘部分。外密封表面(26)布置在板外侧(9)上各自的边缘部分(5、13)处。隔热管(6、12)和内密封表面(27)布置在板内侧(8)上各自的边缘部分(5、13)处。
内密封表面(27)布置在内部平面(24)，外密封表面(26)布置在外部平面(25)。
图4中的下部板(3b)是依照上部板(3a)的板(3b)，但该下部板(3b)的朝向方向使其组件和平面(23-25)与前文所述的上部板(3a)的所述组件和平面(23-25)互成镜像。
图4中的板(3a、b)在板(3a、b)的共同内部平面(24)中彼此对接和彼此连接而形成盒子(2a-c)。内部图案(20)包括相邻板(3a、b)中的彼此对接和连接的较小脊状物。外部图案(22)包括较大脊状物，所述较大脊状物对接到并连接到相邻板(3a、b)的外侧(9)上外部图案(22)的较大脊状物。
本发明不限于所描述的实施例，而是可在如前文部分描述的下文所列权利要求的范围内进行变化和改动。

Claims (15)

1.一种板式换热器(1)，其包括至少一个由一对相邻板(3a、b)形成的盒子(2a-c)，由此内传热管(4)和沿所述盒子(2a-c)的至少一个边缘部分(5、13、16、17)邻近所述内传热管(4)的隔热管(6、12、14、15)在所述盒子(2a-c)内的所述板(3a、b)之间延伸，由此隔热管(6、12、14、15)设置成在横向于穿过所述盒子(2a-c)的所述板(3a、b)的主传热方向(7)的方向上将所述内传热管(4)与所述板式换热器(1)外的环境分开。
2.根据权利要求1所述的板式换热器(1)，其特征在于所述板(3a、b)各包括内侧(8)和外侧(9)，所述板(3a、b)在板叠(10)中一个摞一个叠放，在所述板叠(10)中，每隔一个板(3a、b)倒置，由此两个相邻板(3a、b)的所述内侧(8)面对彼此以形成所述盒子(2a-c)，和/或两个相邻板(3a、b)的所述外侧(9)面对彼此以在两者之间形成外传热管(11)。
3.根据权利要求2所述的板式换热器(1)，其特征在于隔热管(6、12、14、15)设置成在横向于所述传热方向(7)的方向上将所述外传热管(11)与所述板式换热器(1)外的环境分开。
4.根据权利要求2所述的板式换热器(1)，其特征在于所述板叠(10)中的所述板(3a、b)形成相邻的盒子(2a-c)，由此所述外传热管(11)在所述盒子(2a-c)之间延伸。
5.根据权利要求1至4中任一权利要求所述的板式换热器(1)，其特征在于第二隔热管(12)沿着和所述第一边缘部分(5)相对的第二边缘部分(13)布置，由此所述内传热管(4)布置在所述第一和第二边缘部分(5、13)之间。
6.根据权利要求1至5中任一权利要求所述的板式换热器(1)，其特征在于第三和相对的第四隔热管(14、15)沿着所述盒子(2a-c)的外围、沿所述盒子(2a-c)的第三和相对的第四边缘部分(16、17)布置，且所述隔热管(6、12、14、15)布置成使得它们一起包围所述内传热管(4)，并形成绕所述外围延伸的隔热管(6、12、14、15)。
7.根据权利要求1至6中任一权利要求所述的板式换热器(1)，其特征在于形成盒子(2a-c)的每个所述板(3a、b)包括：所述边缘部分(5、13、16、17)；端口凹槽(18)；带有具有内部图案(20)的内部传热表面(19)的板内侧(8)；带有具有外部图案(22)的外传热表面(21)的板外侧(9)；由此所述板(3a、b)的所述内部图案(20)布置在中间平面(23)和内部平面(24)之间，所述中间平面在垂直于穿过所述板(3a、b)的传热方向(7)的方向上在所述板(3a、b)中延伸，所述内部平面(24)平行于所述板(3a、b)的所述中间平面(23)延伸；所述板(3a、b)的所述外部图案(22)布置在所述中间平面(23)和平行于所述板(3a、b)延伸的外部平面(25)之间；且在所述内部平面(24)和所述中间平面(23)之间的所述内部图案(20)的高度小于在所述中间平面(23)和所述外部平面(25)之间的所述外部图案(22)的高度。
8.根据权利要求1至7中任一权利要求所述的板式换热器(1)，其特征在于外密封表面(26)在和所述隔热管(6、12、14、15)的区域相对的侧面上、沿着所述盒子(2a-c)的所述板(3a、b)的各自外侧(9)的边缘部分(5、13、16、17)设置在所述盒子(2a-c)的每个板(3a、b)的外部平面(25)中。
9.根据权利要求1至8中任一权利要求所述的板式换热器(1)，其特征在于内密封表面(27)在所述隔热管(6、12、14、15)的外侧、在横向于所述传热方向(7)的方向上、在各自板(3a、b)的相邻板侧(8)之间、沿着所述盒子(2a-c)上的边缘部分(5、13、16、17)布置在所述盒子(2a-c)的每个板(3a、b)中的内部平面(24)中。
10.根据权利要求9所述的板式换热器(1)，其特征在于在每个板(3a、b)中横向于传热方向(7)布置的所述内密封表面(27)在各自板(3a、b)的边缘部分(5、13、16、17)上位于所述外密封表面(26)的外侧。
11.根据权利要求9或10所述的板式换热器(1)，其特征在于形成盒子(2a-c)的一对板中的各自板(3a、b)通过各自相邻的板(3a、b)的所述内密封表面(27)彼此相连。
12.根据权利要求9至11中任一权利要求所述的板式换热器(1)，其特征在于两个相邻的盒子(2a-c)通过各自板(3a、b)的所述外密封表面(26)彼此相连，由此所述外传热管(11)在所述盒子(2a-c)之间延伸，且界定在所述外密封表面(26)之间。
13.根据权利要求2至12中任一权利要求所述的板式换热器(1)，其特征在于所述内传热管(4)邻近所述外传热管(11)，且各自的隔热管(6、12、14、15)彼此相邻。
14.根据权利要求2至13中任一权利要求所述的板式换热器(1)，其特征在于端部板(28a、b)抵靠所述板叠(10)的最外板(3a、b)布置，由此端部管(29a、b)在所述板(3a、b)和所述端部板(28a、b)之间延伸，所述端部管(29a、b)与所述板式换热器(1)中的至少一个隔热管(6、12、14、15)相通，且所述端部管(29a、b)设置成在所述板式换热器(1)的所述传热方向(7)上将所述板式换热器(1)的内部(30)与所述板式换热器(1)外的环境隔热地分开。
15.根据权利要求1至14中任一权利要求所述的板式换热器(1)，其特征在于所述板式换热器(1)中的相邻板(3a、b)彼此永久连接。
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