CN104266514B - 一种整体式换热器及其加工方法 - Google Patents

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    • F28D9/00—Heat-exchange apparatus having stationary plate-like or laminated conduit assemblies for both heat-exchange media, the media being in contact with different sides of a conduit wall
    • F28D9/0031—Heat-exchange apparatus having stationary plate-like or laminated conduit assemblies for both heat-exchange media, the media being in contact with different sides of a conduit wall the conduits for one heat-exchange medium being formed by paired plates touching each other
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Abstract

一种整体式换热器，包括整体式结构的换热芯体，该换热芯体由两个方向的直通孔道组成。按照两个垂直的方向分为若干层，每层并排排列若干相同的孔道，以每层中间的孔道中心位置为圆心，利用深孔加工的方法打通一个圆形孔道。再将线切割车床的切割线穿过这个圆形孔道，按照上述划分的孔道结构对工件进行切割，形成孔道。每层均要打通一个圆形孔道，再利用线切割完成孔道的加工，从而形成整体式的换热器芯体。流体介质A由第一个进口流入经热芯体从第一出口流出。流体介质B经由第二个进口经换热芯体，从第二个出口流出。本发明换热器换热性好，整体式加工，结构紧凑，层与层之间密封性好。

Description

一种整体式换热器及其加工方法
技术领域
本发明属于换热以及强化换热领域，涉及一种换热效率高、结构简单的整体式换热器，可以广泛用于各种换热过程中。特别涉及到通过不同方向孔道的整体式换热芯体。
背景技术
换热器种类繁多，以管式换热和叶片式换热居多。这些换热器在工业中大量使用。其管壁或者叶片之间的接触面积较小，管壁或叶片厚度等限制，结构复杂，换热系数不大，并且其换热的温差多为中低温范围，对于600℃以上的高温换热条件来说，很难达到。
申请号为200580032906.0的专利中公开了一种换热器，通过在换热体中插入扇形折叠的金属板，通过交替安装形成第一和第二层流道，每个第一流道两端被一对梳状构件挡住，将翅片设置在第二流道内。该换热器可以有效的实现换热，但其结构复杂，第一流道为板状结构，对高温条件的换热较难实现。申请号为201110164783.3的专利中公开了一种蜂窝式换热器的铸造方法，该蜂窝式换热器的铸造成型是按照换热器大小制作一个框架，将内径与蜂窝孔大小相同的衬管按照冷管和热管的排列方式在框架内排列成序，衬管的两头固定在管板上；在衬管间填入导热金属粉末；将框架放入加温炉内，升温到导热金属粉末的融点；使导热金属粉末与成型管体融为一体；降温到室温即形成整体式蜂窝式构件。但该换热器的主要问题是接触面积太小。
发明内容
本发明提供了一种高效换热、结构简单，可操作性强的整体式换热器。
本发明的技术方案如下：
一种整体式换热器，包括整体式结构的换热芯体，该芯体由两个方向的直通孔道组成。按照两个垂直的方向划分若干层，每层之间的壁厚为1-5mm；相邻两个层的方向为90度夹角；每层并排排列若干相同的孔道，每个孔道水力直径为1-4mm。孔道之间间壁厚度为1-2mm，最边缘的孔道距离外边沿的距离大于5mm，形成芯体壁厚。
所述的整体式换热芯体的加工方法如下：
第一种方法：以每层中间的孔道中心位置为圆心，以1-3mm为半径，利用深孔加工的方法每层打通一个圆形孔道。再将电火花线切割车床的电火花切割线穿过这个圆形孔道，按照上述划分的孔道结构对工件进行切割，形成孔道。按照这个方法，每层均要打通一个孔，再利用电火花线切割完成孔的加工，从而形成一个整体式的换热器芯体。
第二种方法：从每层的边缘开始从外向内用电火花线切割的方式，割开一个缝隙形成电火花线切割线，再按照上述划分的孔道结构对工件进行切割，形成孔道。按照这个方法，每层均要从边缘由外向内用电火花线切割的方式切割一条缝隙，形成电火花线切割线，再利用电火花线切割完成孔道的加工，利用焊接的方法对每层外壁的面的切割线缝隙进行焊接，从而形成一个整体式的换热器芯体。
所形成的整体式换热芯体，由两个方向的直通孔道组成，两个方向的垂直夹角为90度。上下孔道之间相互隔绝；并排孔道之间有筋板隔离，但筋板与上层孔道的下壁由于电火花线切割的原因而分离，分离厚度不大于切割线的直径大小。该芯体壁与外机壳焊接密封。
流体A与流体B存在温差，流体A从第一个方向经换热芯体流出，同时流体B从第二个方向经换热芯体流出，从而完成两种介质的换热。
所述的堆叠式换热器，芯板的材质可以为金属材料，也可以为塑料、陶瓷非金属材料。
本发明的整体式换热器壁面薄，换热性好，整体式加工，结构紧凑，层与层之间密封性好，市场前景广阔。
附图说明
图1为整体式换热芯以及流体介质流动示意图。
图2为一个完整的堆叠式换热器俯视图。
图3为整体式换热芯以及流体介质流动示意图。
图4为一个完整的堆叠式换热器俯视图。
图中：1孔道；2圆孔；3整体式换热芯体；4电火花线切割线；5机壳；6第一个进口；7第一出口；8第二个进口；9第二个出口；A流体介质；B流体介质。
具体实施方式
下面通过实施例和附图，对本发明的技术方案作进一步具体的说明。
图1和图3所示是本发明的整体式换热芯以及流体介质流动示意图。如图所示，换热芯体3为整体式结构，该换热芯体3由两个方向的直通孔道1组成。按照两个垂直的方向分为若干层，每层之间的壁厚为1-5mm；相邻两个层的方向为90度夹角；每层并排排列若干相同的孔道，每个孔道水力直径为1-4mm。孔道之间间壁厚度为1-2mm，最边缘的孔道距离外边沿的距离大于5mm，形成芯体壁厚。
在加工时，以每层中间的孔道中心位置为圆心，以1-3mm为半径，利用深孔加工的方法打通一个圆形孔道2。再将电火花线切割车床的切割线穿过这个圆形孔道，按照上述划分的孔道结构对工件进行切割，形成孔道1。按照这个方法，每层均要打通一个圆形孔道2，再利用电火花线切割完成孔道1的加工，从而形成整体式的换热器芯体3。
或者从每层的边缘开始从外向内用电火花线切割的方式，割开一个缝隙形成电火花线切割线4，再按照上述划分的孔道结构对工件进行切割，形成孔道1。按照这个方法，每层均要从边缘由外向内用电火花线切割的方式切割一条缝隙，形成电火花线切割线4，再利用电火花线切割完成孔道1的加工，利用焊接的方法对每层外壁的面的切割线4缝隙进行焊接，从而形成一个整体式的换热器芯体。
所形成的整体式换热芯体3，上下相邻孔道之间相互隔绝；并排孔道之间有筋板隔离，但由于电火花线切割的原因，筋板与上部壁面分离，分离厚度不大于切割线的直径大小。流体介质进入两个方向的孔道内流动，两种流体介质分别在相邻的孔道层间流动，互不混合。如图1-4所示，该换热芯体3的外围边缘与机壳5焊接密封，实现两个方向的流体介质流动的独立性。流体介质A由所述机壳5的第一个进口6流入换热芯体3，经第一出口7流出。流体介质B经由第二个进口8流入换热芯体3，经第二个出口9流出。流体介质A与流体介质B之间存在温度差，在流经换热芯体后，完成换热过程。
所述的整体式换热器，孔道1的横截面可以为方型，圆形或者其他形状。孔道1的水力直径尺寸大小为1-4mm之间。
所述的整体式换热器，芯板的材质可以为金属材料，也可以为塑料、陶瓷非金属材料。

Claims (4)

1.一种整体式换热器，其特征如下，该整体式换热器包括，整体式结构的换热芯体(3)，该整体式结构的换热芯体(3)由两个方向的直通孔道(1)组成；按照两个垂直的方向分为若干层，每层之间的壁厚为1-5mm；相邻两个层的方向为90度夹角；每层并排排列若干相同的直通孔道(1)，每个直通孔道(1)水力直径为1-4mm；直通孔道(1)之间间壁厚度为1-2mm，最边缘的直通孔道(1)距离外边沿的距离大于5mm，形成芯体壁厚；
所述的整体式结构的换热芯体(3)，上下相邻直通孔道(1)之间相互隔绝；并排直通孔道(1)之间有筋板隔离，筋板与上部壁面分离，分离厚度不大于电火花切割线的直径；流体介质进入两个方向的直通孔道(1)内流动，两种流体介质分别在相邻的直通孔道(1)层间流动，互不混合；该整体式结构的换热芯体(3)的外围边缘与机壳(5)焊接密封，实现两个方向的流体介质流动的独立性；流体介质A由所述机壳(5)的第一个进口(6)流入整体式结构的换热芯体(3)，经第一出口(7)流出；流体介质B经由第二个进口(8)流入整体式结构的换热芯体(3)，经第二个出口(9)流出；流体介质A与流体介质B之间存在温度差，在流经整体式结构的换热芯体后，完成换热过程。
2.根据权利要求1所述的一种整体式换热器，其特征如下，直通孔道(1)的横截面为方型或圆形。
3.根据权利要求1或2所述的一种整体式换热器，其特征如下，整体式结构的换热芯体的材质为金属材料、塑料或陶瓷。
4.权利要求1-3任一所述的一种整体式换热器的加工方法，其特征如下，所述的整体式结构的换热芯体(3)的加工方法如下：
第一种方法：以每层中间的直通孔道(1)中心位置为圆心，以1-3mm为半径，利用深孔加工的方法打通一个圆形孔道(2)；再将电火花线切割车床的电 火花切割线穿过这个圆形孔道(2)，按照划分的直通孔道(1)结构对工件进行切割，形成直通孔道(1)；按照这个方法，每层均要打通一个圆形孔道(2)，再利用电火花线切割完成直通孔道(1)的加工，从而形成整体式结构的换热芯体(3)；
第二种方法：从每层的边缘开始从外向内用电火花线切割的方式，割开一个缝隙形成电火花线切割线，再按照划分的直通孔道(1)结构对工件进行切割，形成孔道；按照这个方法，每层均要从边缘由外向内用电火花线切割的方式切割一条缝隙，形成电火花线切割线，再利用电火花线切割完成直通孔道(1)的加工，利用焊接的方法对每层外壁的面的切割线缝隙进行焊接，从而形成一个整体式结构的换热芯体。
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