CN103292623A - 热交换器 - Google Patents

Abstract

提供一种热交换器，包括：由具有三维结构图案（2，3）的金属片形成的热交换器板（1，1a，1b，1c）的叠堆，每个热交换器板（1，1a，1b，1c）具有沟槽（10），布置在所述沟槽（10）中并抵靠邻近热交换器板（1a）的垫圈（9），所述沟槽（10）具有底部内表面（11），所述底部内表面（11）具有指向所述邻近热交换器板（1a）的至少突起（14，15）。意图是最小化泄漏的风险。为此，在所述突起（14，15）的区域内所述垫圈（9）比在所述突起（14，15）以外的区域内受到更多压缩。

Description

热交换器

技术领域

本发明涉及一种热交换器，包括：由具有三维结构图案的金属片形成的热交换器板叠堆，每个热交换器板具有沟槽，布置在所述沟槽中并抵靠邻近热交换器板的垫圈，所述沟槽具有底部，所述底部具有指向所述邻近热交换器板的至少突起。 

背景技术

这种热交换器由US7490660B2可知。垫圈具有配合突起的凹槽。在面对邻近热交换器板的侧面，垫圈具有配入形成在邻近热交换器板下侧上的凹槽的突起。凹槽是在邻近热交换器板上侧上的突起的反面形状（negative form）。 

在热交换器板与邻近热交换器板之间的空间形成穿过热交换器的主流路的一部分或次流路的一部分。垫圈从外侧密封流路或在其它流路的热交换器板的供应及返回开口的区域内密封流路。 

为了获得从一个流路至另一流路的良好传热，热交换器板相对较薄。这导致流路内流体压力可使热交换器板变形的问题。在分别形成相应流路的供应或返回开口的开口周围区域尤其如此。在这些开口的区域内，在许多情况下在热交换器板与邻近热交换器板之间没有足够连接。 

US7490660B2公开的方案帮助垫圈保持就位，即在热交换器板的沟槽之间并在邻近热交换器板的凹槽内。另外，密封线已被制成长于没有凹槽和突起的情况。然而，当在流路之一中的压力下使热交换器板变形时，仍有泄漏的风险，这时热交换器板被抬离垫圈。在此情况下，在凹槽与垫圈之间可出现开口，从而造成泄漏。 

发明内容

本发明潜在的任务是最小化泄漏的风险。 

这个任务由于在所述突起的区域内所述垫圈比在所述突起以外的区域内受到更多压缩而被解决。 

当垫圈安装在两个热交换器板之间时，即在热交换器板与邻近热交换器板之间时，垫圈受到一点压缩以抵靠沟槽的内表面，例如顶部或底部，以及邻近热交换器板的下侧或上侧。然而，在突起的区域内，突起被压入垫圈，从而比在其它区域更多地压缩垫圈。为获得这更强的压缩，用比在其它区域更大的力将突起压入垫圈。即使在一个或多个热交换器板变形的情况下，该突起能移动一点，但不会脱离与垫圈的接触。它们形成防止泄漏流体的额外屏障。形成垫圈的材料的弹性将正好跟随仍形成流体密封屏障的突起。而且，突起将推着垫圈，从而即使在板的显著变形处仍将垫圈挤压在邻近热交换器板上。 

在优选实施方式中，所述邻近热交换器板包括面对所述热交换器板的下侧，凹槽形成在所述下侧中在所述邻近热交换器板的突起的区域内，所述垫圈变形进入所述凹槽。换句话说，邻近热交换器板下侧上的凹槽是热交换器板上侧的突起的“相对”形状。当两个热交换器板堆叠在彼此之上时，垫圈不仅在热交换器板的侧面上变形，而且还在邻近热交换器板的侧面上变形。在此区域内，垫圈被压入凹槽。即使当邻近热交换器板变形时，垫圈的弹性材料能跟随这变形。 

优选地，所述突起具有所述垫圈的厚度的至少25%的高度。突起被压过相当长的距离进入所述垫圈，使得甚至严重的变形也不会引起泄漏的风险。 

优选地，所述突起具有至少在顶部的三角形。三角形的顶部形成边缘。这边缘应当不要太尖锐，以便不破坏垫圈。然而，这边缘通过相当小的区域被压入垫圈，使得可实现很大的压力。 

在优选实施方式中，所述突起具有三角形。换句话说，整个突起是三角形。 

在优选实施方式中，所述突起沿弯曲路径行进。曲线的弯曲（curvature）平行于热交换器板的平面。这具有加固热交换器板的更多优势。 

在优选实施方式中，所述热交换器板包括至少一个贯通开口，且所述突起沿部分围绕所述贯通开口的沟槽的一部分行进。如上所述，在贯通开口区域内存在热交换器板变形的最大风险。在大多数情况下，仅在这区域内具有突起并在其它区域内使沟槽形式保持简单就足够。 

优选地，所述沟槽包括平行于所述热交换器板的边缘行进的至少线性部，所述突起终止于所述线性部之外。热交换器板通常能够通过焊接或钎焊沿它们的边缘被连接，使得导致泄漏的板变形的风险在此区域相当小。因此，在沿边缘的区域内沟槽的形式可保持简单。 

优选地，所述沟槽包括侧壁，且沟槽的底部在所述侧壁与所述突起之间是平的。沟槽的平区域可用于仅挤压垫圈一点点。在这区域内垫圈上仅有小负载，使得进行板的堆叠无需更大的力。然而，产生有足够长的密封线辅助所述垫圈。 

在优选实施方式中，至少两个突起布置在所述沟槽中，所述沟槽的底部在所述突起之间是平的。原因与前面提及的关于突起与所述侧壁之间的区域是相同的。 

在优选实施方式中，至少辅助突起布置在所述沟槽中，所述辅助突起横越所述沟槽正交于所述突起。可能的是进一步在沟槽的正交方向上加固板。 

优选地，所述突起由热交换器板的金属片压制而成。因此，不需要额外的材料。 

在进一步的优选实施方式中，替代地，沟槽是“向上”的中空部，内表面是顶部。垫圈随后置于这抬升部上，成为下热交换器板的抬升部的顶端，且这下部随后具有伸入形成沟槽的中空部中的突起，从而将垫圈压入如上所述使其变形的中空部。这实施方式也自然地应用于任何所述的其它实施方式。 

附图说明

参考附图，现在将更详细地描述本发明的优选例，其中： 

图1显示了热交换器叠堆的热交换器板，

图2是显示垫圈沟槽区域内热交换器板形式的示意图，

图3显示了图1的细节III的放大图，

图4是图3所示实施方式的替换实施方式，以及

图5是显示根据替代实施方式的垫圈沟槽区域内热交换器板形式的示意图。

具体实施方式

图1显示了热交换器板1。热交换器板1包括凸起部2，其在热交换器板1的平面上升起给定高度。而且，热交换器板1包括在这热交换器板1中沉入给定深度的中空部3。凸起部2以空心圆标示，而中空部3以带叉的圆标示。 

如本领域所知，两个这种热交换器板1堆叠在彼此之上时形成一对板。两个这种相邻板通常将被稍微不同地成型，使得当堆叠它们时，一个板的凸起部2与相邻板的中空部3配合，等等。 

在这些对内以此方式形成流路。通常形成在热交换器板1的一侧上的流路将属于第一流路，且形成在相对侧上的流路将属于与第一流路密封隔开的第二流路。 

热交换器板1由金属片制成。金属片是具有良好导热性的材料，并可以在压机或冲模中形成。也可能使用塑料材料作为金属片。凸起部2和中空部3形成三维结构轮廓或图案。这图案在所述压机或冲模中生产。然而，可使用任何其它适合图案，例如箭尾图案，因为它们在本领域中是熟知的。 

图示的热交换器板1包括四个贯通开口5-8。这些贯通开口5-8用于形成分别到第一和第二流路的通道或连接。例如，贯通开口5，7形成第一流路的供应部和返回部，且贯通开口6，8形成第二流路的供应部和返回部。 

为了将两个流路彼此分离，在两个热交换器板之间引入垫圈9。这在图2a，2b中示出。图2显示了三个热交换器板1a，1b，1c。为简化更多解释，热交换器板1b简称为“热交换器板”或“第一热交换器板”。热交换器板1a简称为“邻近热交换器板”或“第二热交换器板”。 

垫圈9具有的形式是：在垫圈9密封的空间外布置第一组贯通开口5，7，并在该密封内布置第二组贯通开口6，8，从而形成例如第二流路。将相应垫圈设置在第一热交换器板1b与第三热交换器板1c之间，使得开口5，7被密封，且开口6，8与外部相通。以此方式，可能使用贯通开口5，7作为第一流路的供应部和返回部，以及贯通开口6，8作为第二流路的供应部和返回部。 

在沟槽10内布置垫圈9。在图2中更详细地示出这沟槽。 

沟槽10具有内表面11（在当前附图中是底部）以及两个侧壁12，13。第一热交换器板1b的沟槽10的两个突起14，15指向邻近的或第二热交换器板1a。在它的相对侧或下侧，第一热交换器板1b包括两个凹槽16，17，其形状对应于在当前情况下为三角形的突起14，15的形状。然而，可能只有突起的顶端形成为三角形。 

当两个热交换器板1a，1b堆叠在彼此之上时，且垫圈9设置在第一热交换器板1b的沟槽10中时，垫圈9在突起14，15的区域内变形。这变形导致垫圈9在突起14，15的区域内的压缩比在其它区域内强。为此，突起14，15具有保证使垫圈9显著变形的高度，例如垫圈9的厚度的至少10%-25%，或优选地至少20%，或甚至更优选地至少25%。 

垫圈9变形进入第二热交换器板1a的下侧上的凹槽16，17。 

因此，垫圈具有波纹状的形状，带有较强压缩的区域和较弱压缩的区域。 

沟槽10的内表面11在侧壁12，13与突起14，15之间是平的。沟槽10的底部11在突起14，15之间也是平的。在这些平区域内（沟槽10的底部11的下侧在这些区域内也是平的），如本领域所知，效果是垫圈9在这些区域内仅被轻微压缩。 

突起14，15的作用如图2b所示。即使当第一热交换器板1b在热交换器板1a，1b之间的压力下变形时，垫圈9也保证了紧密密封。尽管热交换器板1b已经变形，突起14，15仍然设置在垫圈9内。形成垫圈的材料的弹性将只是跟随仍形成流体密封屏障的突起14，15。突起14，15将推压垫圈9，从而仍将垫圈挤压在第二热交换器板1a上，即使在热交换器板1b的显著变形处。 

图3以没有垫圈9的更大比例显示了图1的细节III。可以看出沟槽10中的突起14，15被限制至部分围绕贯通开口5的沟槽10的部分。因此，突起14，15沿弯曲路径行进，从而加固热交换器板1。沟槽10具有沿热交换器板1边缘行进的至少线性部18，19。突起14，15被限制至所述线性部18，19之外的区域。 

图4示出了稍微变形的实施方式。相同的元件具有相同的附图标记。图4中未示出垫圈。 

辅助突起20设置在沟槽10中。这些辅助突起20横越沟槽10正交于突起14，15。这些辅助突起20用来同样在正交方向上加固热交换器板1。 

图5显示了替换实施方式，其中沟槽10替代地是在壁12，13内的“向上”中空部，形成抬升部，内表面11为顶部。垫圈9随后置于此抬升部上，成为下热交换器板的抬升部的顶部11，且这个下部随后具有伸入形成沟槽10的中空部中的突起14，15，从而按压垫圈9进入如上所述使它变形的中空部。 

图1-4的任意实施方式也应用于图5的这个实施方式。 

Claims (15)

1.一种热交换器，包括：由具有三维结构图案（2，3）的金属片形成的热交换器板（1，1a，1b，1c）的叠堆，每个热交换器板（1，1a，1b，1c）具有沟槽（10），布置在所述沟槽（10）中并抵靠邻近热交换器板（1a）的垫圈（9），所述沟槽（10）具有底部内表面（11），所述底部内表面（11）具有指向所述邻近热交换器板（1a）的至少突起（14，15），其特征在于：在所述突起（14，15）的区域内所述垫圈（9）比在所述突起（14，15）以外的区域内受到更多压缩。

2.根据权利要求1所述的热交换器，其特征在于：所述邻近热交换器板（1a）包括面对所述热交换器板（1b）的下侧，凹槽（16，17）形成在所述下侧中在所述邻近热交换器板（1a）的突起（14，15）的区域内，所述垫圈（9）变形进入所述凹槽（16，17）。

3.根据权利要求1或2所述的热交换器，其特征在于：所述突起（14，15）具有所述垫圈（9）的厚度的至少10%的高度。

4.根据权利要求3所述的热交换器，其特征在于：所述突起（14，15）具有所述垫圈（9）的厚度的至少15%，或更具体地至少25%的高度。

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：所述突起（14，15）具有至少在顶部的三角形。

6.根据权利要求5所述的热交换器，其特征在于：所述突起（14，15）具有三角形。

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：所述突起（14，15）沿曲线路径行进。

8.根据权利要求1至7中任一项所述的热交换器，其特征在于：所述热交换器板（1b）包括至少一个贯通开口（5-8），且所述突起（14，15）沿部分围绕所述贯通开口（5-8）的沟槽（10）的一部分行进。

9.根据权利要求8所述的热交换器，其特征在于：所述沟槽（10）包括平行于所述热交换器板（1）的边缘（4）行进的至少一个线性部（18，19），所述突起（14，15）终止于所述线性部（18，19）之外。

10.根据权利要求1至9中任一项所述的热交换器，其特征在于：所述沟槽（10）包括侧壁（12，13），且沟槽（10）的底部内表面（11）在所述侧壁（12，13）与所述突起（14，15）之间是平的。

11.根据权利要求10所述的热交换器，其特征在于：至少两个突起（14，15）布置在所述沟槽（10）中，所述沟槽的底部内表面（11）在所述突起（14，15）之间是平的。

12.根据权利要求1至11中任一项所述的热交换器，其特征在于：至少辅助突起（20）布置在所述沟槽（10）中，所述辅助突起（20）横越所述沟槽（10）正交于所述突起（14，15）。

13.根据权利要求1至12中任一项所述的热交换器，其特征在于：所述突起（14，15）由热交换器板（1，1a，1b，1c）的金属片压制而成。

14.根据权利要求1-12中任一项所述的热交换器，其特征在于：沟槽（10）形成为中空部，壁（12，13）形成降低部，且内表面（11）是底部。

15.根据权利要求1-12中任一项所述的热交换器，其特征在于：沟槽（10）形成为中空部，壁（12，13）形成抬升部，且内表面（11）是顶部。

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