CN103217032A - 热交换器、热交换器板以及制造热交换器的方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及热交换器、热交换器板以及制造热交换器的方法。提供热交换器，所述热交换器包括多对热交换器板（la,lb,lc）的叠堆，所述热交换器板由具有三维结构图案的金属板形成，在所述多对热交换器板内限定第一流路，并在所述多对热交换器板之间限定第二流路，每个板具有至少一个贯通开口。本发明的目的是在相邻热交换器板之间具有稳固连接。为此，在所述板（la,lb,lc）中设置有至少一个辅助开口，所述辅助开口具有形成凸缘（11,13,14）的升高边缘（10），所述凸缘（11,13,14）被插入到相邻板的对应辅助开口中。

Description

热交换器、热交换器板以及制造热交换器的方法

技术领域

本发明涉及热交换器，所述热交换器包括多对热交换器板的叠堆，所述热交换器板由具有三维结构图案的金属板形成，在所述多对热交换器板内限定第一流路，并且在所述多对热交换器板之间限定第二流路，每个板具有至少一个贯通开口。

此外，本发明涉及热交换器板，所述热交换器板由具有三维结构图案的金属板形成。

本发明还涉及制造热交换器的方法，所述热交换器形成热交换器板的叠堆，所述热交换器板由具有三维结构图案的金属板形成。

背景技术

从US 2007/0261829 A1已知上述类型的热交换器。该热交换器的热交换器板具有三维结构图案，包括凸起部和中空部。凸起部和中空部被设置在相邻热交换器板的相应中空部和凸起部上，以形成热交换器的主侧和次侧上的流路。

能改变热交换器板的图案的具体形状。作为替代，可使用包括箭尾形图案类型的热交换器板。

热交换器用于将热量从主侧上的流体（即流经第一流路的流体）传递到次侧上的流体（即，流经第二流路的流体）上。在许多情况下，这些流体中的至少一种具有升高的压力。两个相邻板之间的连接必须足够牢固以耐受该压力。在存在足够凸起部和中空部的区域中这通常不存在问题。但是在板的一些区域中，有必要设置附加连接。

本发明蕴含的任务在于实现相邻热交换器板之间的稳固连接。

发明内容

该任务被这样解决：在所述板中设置有至少一个辅助开口，所述辅助开口具有形成为凸缘的升高边缘，所述凸缘被插入到相邻板的相应辅助开口中。

这些凸缘与板一体形成。通过在辅助开口的区域中将金属板冲压成凸缘，而可容易地形成这些凸缘。这种冲压可与形成三维结构图案同时地进行。术语“金属板”涵盖具有良好导热性并且可在压机或冲模中形成的全部材料。还可将塑性材料用作金属板。

在优选的实施方式中，一个板的辅助开口的凸缘被连接到相邻板的辅助开口的凸缘。通过焊接或钎焊可实现这种连接。当凸缘以这种方式连接时，两个相邻板不仅被紧固而防止剪切力，还防止由升高的压力施加的力。这种压力通常趋于增加两个相邻板之间的距离。由于凸缘可承受张力，因此可能确保该距离不会增加。

优选地，多个辅助开口的凸缘形成筒体，并且稳定元件被插入所述筒体中。由此，可能的是连接热交换器板叠堆的多个板或甚至全部板。稳定元件防止两个相邻板之间的压力作用会径向挤压所述凸缘，所述径向挤压会导致两个相邻板之间的连接变弱。

优选地，至少最外面凸缘被连接到所述稳定元件。然而，全部凸缘也可被连接到所述稳定元件。该稳定元件可承受更大的张力，使得板叠堆可承受其内部的较高压力。

优选地，至少一个辅助开口定位在所述贯通开口附近。在所述贯通开口附近，通常在两个相邻板之间不存在足够的连接。辅助开口的凸缘用作两个相邻或邻近板之间的连接。

优选地，所述凸缘和所述板之间的过渡区域是倒圆的，并且板的凸缘越过所述过渡区域接触相邻板的凸缘。这意味着，在其中凸缘已经具有筒体形状的部位完成两个相邻凸缘之间的连接。这使得连接简单。在接触区域或重叠区域中，两个凸缘彼此平行，使得可实现可靠连接。在接触区域中，两个凸缘可彼此平行。

优选地，设置有端板，所述端板具有凸起部，所述凸起部适于接收与所述端板相邻的至少热交换器板的凸缘。在具有热交换器板叠堆的系统中，所述热交换器板具有形成为凸缘的升高边缘，在底板（这里无相邻板）处会存在问题。一种解决方案是向所述端板提供凸起部，所述凸起部适于接收相邻于所述端板的至少热交换器板的凸缘。在该情况下，相邻于所述端板的热交换器板可具有与热交换器的全部其他热交换器板相同的形状。优选地，凸起部适于接收不仅相邻于所述端板的热交换器板的凸缘，而且还接收从所述端板计数的至少第二热交换器板的凸缘。

优选地，所述凸起部具有深度，所述深度大于所述凸缘的与相邻于所述端板的所述热交换器板垂直的高度。在该情况下，所述凸缘可保持其直立状态，即，该凸缘不必要变形。在任何情况下，一个或多个凸缘可被连接到凸起部的壁。

在替代实施方式中，邻近于所述端板的所述热交换器板的凸缘至少在其末端处变形以平行于所述端板。这些凸缘变形至少两次，包括几乎垂直于所述热交换器板的平面的第一部分并且还包括平行于所述端板的平面的第二部分。

在该情况下，优选的是，相邻于所述端板形状的至少两个热交换器板的凸缘至少在其末端处在所述端板的内表面上形成成层结构。该成层结构可容易地连接到所述端板。

通过上述类型的热交换器板来解决任务，在于设置有辅助开口，所述辅助开口具有升高边缘，所述升高边缘形成直立凸缘。

如上所述，该凸缘与热交换器板一体地形成。这通过在辅助开口的区域中冲压金属板以形成辅助开口的升高边缘而可容易地形成。该升高边缘形成凸缘，该凸缘可用于将两个相邻的热交换器板彼此连接。

优选地，所述凸缘和所述板之间的过渡区域是倒圆的。倒圆的过渡区域防止金属板在辅助开口周围的区域中变弱。

通过一种制造如上所述热交换器的方法来解决任务，在于在所述板中形成具有升高边缘的辅助开口，所述升高边缘形成凸缘，所述凸缘被插入到相邻板的相应辅助开口中。

所述凸缘可承受相邻或邻近板之间的剪切力。这得到了板叠堆的增加的稳定性。

在优选的实施方式中，所述凸缘彼此连接。这些凸缘在存在真实板之间的升高压力时防止相邻板增加它们之间的距离。在该情况下，凸缘经受张力。然而，由于凸缘与热交换器板一体地形成，因此这些凸缘足够稳固以耐受由两个板之间的压力产生的这些张力。

优选地，稳定元件被插入通过多个辅助开口。该稳定元件从内部支承该凸缘，使得升高的压力不能沿径向方向（相对于辅助开口）挤压该凸缘。这种径向挤压会弱化相邻板的凸缘之间的连接。

优选地，所述稳定元件至少被连接到所述热交换器板叠堆的最外面板的凸缘。当在热交换器板的叠堆内部存在升高的压力时，该压力不可能“爆开”热交换器板的叠堆，这是因为最外面板借助稳定元件被保持在一起。在优选的实施方式中，全部凸缘被连接到稳定元件，使得甚至可能防止在热交换器板的叠堆内部由升高的压力引起的爆开。

附图说明

现将参考附图更详细地描述本发明的优选实施方式，在附图中：

图1是热交换器板的平面图；

图2是图1的热交换器板的上直角部的放大图；

图3是辅助开口的透视图；

图4是在辅助开口的区域中的多个热交换器板的布置的视图；

图5示出了凸缘与底板的连接的示例；以及

图6示出了图5的实施方式的替代方式。

具体实施方式

图1示出了如US 2007/0261829 A1中所示的热交换器板1a。该板1a包括凸起部2，所述凸起部在热交换器板1a的平面上方升高给定高度。此外，热交换器板1a包括中空部3，所述中空部在该热交换器板1a中下沉给定深度。凸起部2用空心圆标记，而中空部3用具有叉的圆标记。如在US 2007/0261829 A1中描述的，两个这种热交换器板1a形成一对板，其中一个热交换器板1a绕其长边4旋转大约180°。多个这种板对被上下叠置。在这些板对内形成第一流路，而在这些板对之间形成第二流路。

热交换器板1a包括四个贯通开口5-8。这些贯通开口5-8被用于形成通道或连接部。例如，贯通开口5、7形成用于第一流路的供应部和返回部，而贯通开口6、8形成用于第二流路的供应部和返回部。

热交换器板1a由金属板形成。术语“金属板”限定具有良好导热性的材料。此外，该材料可在压机或冲模中形成。凸起部2和中空部3形成三维结构型面。该型面在压机或冲模中被制造。

当多个热交换器板1a、1b、1c（图4）被上下堆叠以形成叠堆时，板1b的凸起部2被连接到热交换器板1a的凸起部2上，该热交换器板1a绕边缘4转动180°。板1b的中空部3被连接到热交换器板1c的中空部3，该热交换器板1c也绕边缘4转动180°。这些连接可借助焊接来实现。这些连接足够稳定以耐受分别在两个板1a、1b或者1b、1c之间的流体的压力。

然而，在贯通开口5-8的附近，两个相邻板之间的连接不足够。在例如在US 2007/0261829 A1中公开的热交换器中，两个相邻板被焊接而使得一个板的凸起部2的顶表面被焊接到相邻板的中空部3的顶表面。由于凸起部2和中空部3的密度（意味着，针对板的每平方面积而言这些凸起部和中空部的数量），这形成两个板的良好连接。

然而，在US2007/0261829中公开的热交换器类型或者更常见的箭尾形图案板热交换器的开口区域5-8中，常见的是借助焊接到一起的凸起部和中空部来包围所述开口5-8，这些凸起部和中空部的密度由开口5-8自身限定，并且所述凸起部和中空部的尺寸受限制，这是因为需要流体进入这些板之间的空间中。因此，存在这种问题：这些区域通常是热交换器内的最高压力的区域。

如在图2中看到的，设置多个辅助开口9，并且这些辅助开口包围贯通开口5。类似辅助开口9可围绕贯通开口6-8设置。

辅助开口9可在与用于形成凸起部2和中空部3的同一压机或冲模中形成。辅助开口9具有升高边缘10，该升高边缘形成凸缘11，即围绕该辅助开口9的壁。该凸缘11可由金属板制成，以往该凸缘必须被移除以便形成该辅助开口。凸缘11相对于热交换器板1a的平面12几乎直立地竖立。

图4示出了当数个板1a、1b、1c被堆叠时得到的情形。热交换器板1a的凸缘11被插入到邻近或相邻热交换器板1b的辅助开口9中，从而与热交换器板1b的相应辅助开口9的凸缘13接触。热交换器板1b的凸缘13被插入到热交换器板1c的辅助开口9中，从而接触相邻热交换器板1c的相应凸缘14。凸缘11、13、14可焊接到一起，从而形成达到穿过该辅助开口的某种“筒体”。

螺栓15（或其他稳定元件）被插入到该筒体中，并且可以可选地被固定在该筒体中。在一些情况下，螺栓15连接到最外面热交换器板1a、1c的凸缘11、14就已足够。然而，在大多数情况下，优选的是，螺栓15被连接到全部凸缘11、13、14。

如在图4中看到的，凸缘11、13、14与板1a、1b、1c之间的过渡区域是倒圆的，并且板1a、1b的凸缘11、13越过该过渡区域接触相邻或邻近板1b、1c的凸缘13、14。这具有如下效果，这些凸缘在筒形区域中彼此接触。

类似辅助开口可分布在热交换器板上，以增强强度。

如上所述，辅助开口9能在与凸起部2和中空部3相同的工具中形成。然而清楚的是，辅助开口9以及凸缘11、13、14能在单独的工具中形成。

在本示例中，由凸起部2和中空部3来形成图案。但是清楚的是，可使用其他图案形状，例如箭尾形图案。

具有升高边缘（所述边缘形成围绕贯通开口5-8的凸缘10）的系统在端板处导致问题，所述端板例如是没有相邻板的底板18。

图5示出了对该问题的第一解决方案，其中底板18具有凸起部19，该凸起部19适于接收与端板18相邻的热交换器板1d的凸缘10。可看出，凸起部19的深度大于凸缘10的与端板18相邻的热交换器板1d的平面垂直的高度。在该情况下，可能的是，凸缘10被完全插入到凸起部19中，而不必使得凸缘10变形。

该凸起部19不仅接收与端板18相邻的热交换器板1d的凸缘10，而且还接收从端板18计数的第二热交换器板1e的凸缘。这两个热交换器板1d、1e的凸缘可连接到凸起部19的内壁。然而，可能将甚至更多的凸缘（即，更多热交换器板1d、1e…的凸缘）插入到凸起部19中。

在图7中示出了另一可能性。在该情况下，使用具有平面状内表面21的端板20。与端板20相邻的热交换器板1d、1e的凸缘进一步弯曲，从而形成平行于所述端板20的内表面21延伸的部分22。这些凸缘在所述端板20的内表面21上形成成层结构。

Claims (16)

1.一种热交换器，所述热交换器包括多对热交换器板（la, lb, lc）的叠堆，所述热交换器板由具有三维结构图案的金属板形成，在所述多对热交换器板内限定第一流路，并在所述多对热交换器板之间限定第二流路，每个板具有至少一个贯通开口（5-8），其特征在于，在所述板（la, lb, lc）中设置有至少一个辅助开口（9），所述辅助开口（9）具有形成凸缘（11, 13, 14）的升高边缘（10），所述凸缘（11, 13, 14）被插入到相邻板（lb, lc）的对应辅助开口（9）中。

2.根据权利要求1所述的热交换器，其特征在于，一个板（la, lb）的辅助开口（9）的凸缘（11, 13）被连接到相邻板（lb, lc）的辅助开口（9）的凸缘（13, 14）。

3.根据权利要求1或2所述的热交换器，其特征在于，多个辅助开口（9）的凸缘（11, 13, 14）形成筒体，并且稳定元件（15）被插入所述筒体中。

4.根据权利要求3所述的热交换器，其特征在于，至少最外面凸缘（11, 14）被连接到所述稳定元件（15）。

5.根据权利要求1至4中任一项所述的热交换器，其特征在于，至少一个辅助开口（9）定位在所述贯通开口（5-8）附近。

6.根据权利要求1至5中任一项所述的热交换器，其特征在于，所述凸缘（11, 13, 14）和所述板（la, lb, lc）之间的过渡区域是倒圆的，并且板（la, lb）的凸缘（11, 13）越过所述过渡区域接触相邻板（lb, lc）的凸缘（13, 14）。

7.根据权利要求1至6中任一项所述的热交换器，其特征在于，设置有端板（18），所述端板具有凸起部（19），所述凸起部适于接收与所述端板（18）相邻的至少热交换器板（1d）的凸缘（10）。

8.根据权利要求7所述的热交换器，其特征在于，所述凸起部（19）具有深度，所述深度大于所述凸缘（10）的与相邻于所述端板（18）的所述热交换器板（1d）垂直的高度。

9.根据权利要求1至6中任一项所述的热交换器，其特征在于，相邻于所述端板（20）的热交换器板（1d）的凸缘（10）至少在其末端处变形以平行于所述端板（20）。

10.根据权利要求9所述的热交换器，其特征在于，相邻于所述端板（20）的至少两个热交换器板（1d, le）的凸缘（10）至少在它们末端处在所述端板（20）的内表面（21）上形成成层结构。

11.一种热交换器板（1a），所述热交换器板由具有三维结构图案（2, 3）的金属板形成，其特征在于，设置有辅助开口（9），所述辅助开口具有升高边缘（10），所述升高边缘形成直立凸缘。

12.根据权利要求11所述的热交换器板，其特征在于，所述凸缘（11）和所述板（1a）之间的过渡区域是倒圆的。

13.一种用于制造热交换器的方法，所述热交换器形成热交换器板（la, lb, lc）的叠堆，所述热交换器板由具有三维结构图案（2, 3）的金属板制成，其特征在于，在每个所述板中形成具有升高边缘（10）的辅助开口（9），所述升高边缘形成凸缘，所述凸缘被插入到相邻板（1b）的相应辅助开口（9）中。

14.根据权利要求13所述的方法，其特征在于，所述凸缘（11, 13, 14）彼此连接。

15.根据权利要求13或14所述的方法，其特征在于，稳定元件（15）被插入通过多个辅助开口（9）。

16.根据权利要求15所述的方法，其特征在于，所述稳定元件（15）至少被连接到所述热交换器板叠堆的最外面板（la, lc）的凸缘（11, 13）。

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