CN104755873B - 制作用于板式热交换器的板组件的方法 - Google Patents

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Abstract

一种制作用于板式热交换器的板组件的方法，使用此类板组件的板式热交换器，以及使用激光工艺、电子束工艺、等离子工艺、冲压工艺或钻孔工艺制作此类板组件的孔制作工艺的使用。本发明还涉及根据该方法制作的板组件(P)，其包括一定数量的第一热交换器板(A)和一定数量的第二热交换器板(B)。各个热交换器板(A,B)具有第一孔道(8)，并且热交换器板(A,B)中的至少一个的所述孔道(8)由周缘(20)包绕。第一热交换器板(A)和第二热交换器板(B)连结于彼此，并且以如下方式并排布置，使得周缘(20)一起限定延伸穿过板组件(P)的入口通道(9)。第一热交换器板(A)和/或第二热交换器板(B)的周缘(20)具有至少一个通孔(25)，形成流体通路(26)，允许入口通道(9)与第一板间隙(3)之间的连通。至少一个通孔(25)在其中第一热交换器板(A)和第二热交换器板(B)连结于彼此以形成板组件(P)的状态中制作。

Description

制作用于板式热交换器的板组件的方法
技术领域
本发明大体上涉及一种用于制作用于板式热交换器的板组件的方法及此类板组件。此外，其涉及包括此类板组件和在此类板组件中制作的孔的板式热交换器。
背景技术
本发明大体上涉及用于制作待在板式热交换器中使用的板组件的方法，特别是呈蒸发器形式的板式热交换器，即，设计用于蒸发制冷系统中的流体的板式热交换器。制冷系统举例来说可为空调系统、冷却系统或热泵系统。通常地，此类制冷系统除蒸发器外包括压缩机、冷凝器和膨胀阀，它们所有都串联联接。不言而喻的是，板组件还可用于分送其它流体，如，蒸汽蒸发器中的蒸汽。
典型的板式热交换器包括板组件，其具有一定数量的第一热交换器板和一定数量的第二热交换器板，它们连结于彼此并且以如下方式并排布置，使得第一板间隙形成在各对相邻第一热交换器板和第二热交换器板之间，并且第二板间隙形成在各对相邻的第二热交换器板与第一热交换器板之间。第一板间隙和第二板间隙与彼此分开，并且以交替顺序并排设在板组件中。基本上，各个热交换器板至少具有第一孔道和第二孔道，其中第一孔道形成至第一板间隙的第一入口通道，并且第二孔道形成从第一板间隙的第一出口通道。
在该类板组件中，板通常硬钎焊、联结或焊接在一起。然而，垫圈还可用作相邻热交换器板之间的密封器件。
流体(即，供应至此类板式热交换器的入口通道用于蒸发的制冷剂)通常以气态和液态两者存在。这称为两相蒸发器。难以以如下方式将流体均匀或最佳地分配到不同板间隙，使得例如均匀或优化量的流体供应并且流过各个板间隙。其一个原因可为流体在穿过膨胀阀之后已经在其进入入口通道时部分地蒸发，并且不在沿入口通道的整个长度的经过期间保持在均一的液体/蒸气混合物的状态中，而是趋于分别部分地分成液流和蒸气流。
流体不均匀地分送至板式热交换器中的不同蒸发流动路径导致了板式热交换器的部分的无效使用。此外，流体可变为不必要地过热。此外，一些通道可充满液体流体，并且还存在一些液体可存在于出口处的风险。由于液体进入压缩机的风险，故应当避免后者。
为了避免上述类型的板式热交换器中的流体的非均匀分布的问题，之前在SE8702608-4中提出了在板式热交换器的入口通道与形成流体的蒸发流动路径的各个板间隙之间的各个通路中布置限制器件。限制器件可为环或垫圈，其设有孔，并且布置在围绕孔道的相邻一对热传递板之间。作为备选，限制器件可为设有多个孔或孔口且布置在板式热交换器的入口通道中的管。作为又一个备选方案，在SE 8702608-4中提出了通过折叠板边缘部分以界定两个相邻热交换器板的入口端口来边缘到边缘邻接抵靠彼此而产生作为热传递板的集成部分的限制器件。然而，在小区域中，入口开口形成为允许流体穿入相邻板之间的流动路径。
设有上文提到类型的限制器件的板式热交换器在其制造期间引起若干困难。单独的环或垫圈的使用导致当组装板式热交换器时将环或垫圈定位在正确位置的问题。呈管形式的限制器件具有以下缺点：其必须具有适于包括在板组件中的一定数量的热交换器板的长度，并且其必须还关于通向热交换器板之间的流动路径中的入口通路正确地定位。折叠板的端口边缘部分也示为不实际的，这取决于难以获得如SE 8702608-4中提出的通向板间隙中的良好限定的入口开口的事实。
WO2010/069872A1涉及设计板式热交换器的问题，其刚性足以经得起在使用二氧化碳作为冷却剂时使用的高冷却剂压力。文献提供了如下事实的解决方案：如果经受高压而硬钎焊的热交换器趋于破坏闭合端口开口，因为撕开力在端口开口周围最高。文献公开了硬钎焊热交换器，其中各个热交换板设有至少部分地包绕端口开口的端口裙部。当热交换器板堆叠时，端口裙部彼此重叠，从而形成管状构造。端口裙部设有预先形成的孔，从而在流体穿过端口开口期间使流体压降最小化。
US2008/0196874中公开了又一个解决方案，其中独立的热交换器板设有包绕孔道的套环。通过套环，当热交换器板堆叠来形成板组件时，形成了光滑的入口通道。两个相邻板中的至少一个中的密封区域可设有至少一个窄凹口或凹槽，其形成允许流体从入口通道流入板间隙中的入口通路。另外，通过硬钎焊，存在凹口或凹槽由焊料堵塞的明显风险，这提供了不受控和不可预计的流型。此外，由于实际和经济的原因，鉴于特定客户的需要来设计和优化板式热交换器的自由在分送流体的通孔的数量和位置方面受限。
发明内容
本发明的目的在于提供一种制作待在板式热交换器中使用的板组件的改进方法，弥补或至少减轻上文提到的问题和缺陷。
制作板组件的方法将为容易且成本有效的。
此外，制作板组件的方法应当允许在设计其时的较大自由度，这取决于尺寸和预计效率，即，板式热交换器对于特定客户的需要的适应。如上文提到的，该工作中的非常重要的参数在于提供流体均匀分送到热交换器板之间的各种蒸发流动路径。
又一个目的在于允许较大程度上使用现成的热交换器板。
该目的通过制作用于板式热交换器的板组件的方法来实现，该方法包括以下步骤：提供一定数量的第一热交换器板和一定数量的第二热交换器板，各个热交换器板具有第一孔道，其中热交换器板中的至少一个的所述孔道由周缘包绕，以交替顺序并排布置第一热交换器板和第二热交换器板，其中周缘一起限定延伸穿过第一热交换器板和第二热交换器板的入口通道，将所述第一热交换器板和第二热交换器板与彼此连结来形成板组件。
该方法特征在于在其中第一热交换器板和第二热交换器板连结于彼此的状态中在第一热交换器板和/或第二热交换器板的周缘中制作至少一个通孔。
遍及该文献，将使用用语周缘。用语周缘应当理解为套环，该套环可为与热交换器板集成地形成的一部分，或与热交换器板永久地连结的单独部分。在后者的情况下，径向厚度或周缘可不同于热交换器板的基础材料的。还不言而喻的是，周缘的材料可不同于热交换器板的基础材料的。
通过在热交换器板连结来形成板组件时制作至少一个通孔，提供了一定数量的重要优点。
热交换器板不必鉴于通孔的数量和它们在独立热交换器板中的位置来定制，而是可为现成产品。这就此而言便于生产板组件。另外，其便于热交换器板的堆叠程序，因为任何独立定制板的特性可被排除。
通过该方法，利用非常高程度的灵活性和准确性，板组件可在使通孔在图案中定位方面适于特定客户的需要，提供了流体在板组件的整个第一间隙中的最佳分布。该优化可基于计算机产生流动模拟。如将在下文论述的，通孔定位成得到优化的流动/操作已知是非常复杂的问题。此外，通过在连结独立的热交换器板之后制作至少一个通孔，由此形成的通孔将总是具有良好限定的截面和良好限定的通路，而没有由于焊料等的任何堵塞。
至少一个通孔可由使用激光束工艺、电子束工艺或等离子工艺的热工艺来制作。此外，至少一个通孔可由使用冲压工艺或钻孔工艺的机械工艺来制作。
这些方法允许孔制作过程基于由先进的模拟得到的数字模型，如，流动模拟和热工艺所需的喷嘴、镜子和光学器件的移动的模拟。此外，该方法允许取决于参数如穿透的材料厚度所需的功率的较高程度的控制，同时仍不影响周围的材料。
根据另一个方面，本发明涉及一种根据该方法制作的用于板式热交换器的板组件，所述板组件包括一定数量的第一热交换器板和一定数量的第二热交换器板，它们连结于彼此并且以如下方式并排布置，使得第一板间隙形成在各对相邻的第一热交换器板与第二热交换器板之间，并且第二板间隙形成在各对相邻的第二热交换器板与第一热交换器板之间，其中第一板间隙和第二板间隙与彼此分开并且在板组件中以交替顺序并排提供，其中各个热交换器板具有第一孔道，其中热交换器板中的至少一个的所述孔道由周缘包绕，第一热交换器和第二热交换器板连结于彼此，并且以如下方式并排布置，使得周缘一起限定延伸穿过板组件的入口通道，并且第一热交换器板和/或第二交换器板的周缘具有至少一个通孔，形成流体通路，允许入口通道与第一板间隙之间的连通。
板组件特征在于至少一个通孔在其中第一热交换器板和第二热交换器板连结于彼此以形成板组件的状态中制作。
周缘可为与热交换器板集成地形成的凸缘部分。周缘因此可在形成热交换器板时或在单独的步骤中形成。如沿入口通道的纵向延伸看到的，凸缘部分的纵向延伸取决于参数，如热交换器板材料的延性和使用的冲压工具的设计。
周缘可为与热交换器板永久地连结的边沿形物件。连结于热交换器板可由任何适合的方法如硬钎焊、焊接、连结或粘合剂来产生。将理解的是，边沿形物件可由其它材料制作，并且就此而言具有相比于热交换器的另一厚度。
板组件中的热交换器板可通过硬钎焊、焊接、粘合剂或联结来连结于彼此。将理解的是，连结可为永久的。在周缘为永久地连结于热交换器板的边沿形物件的情况下，这可在将板组件的热交换器板连结于彼此的同时完成。
各个周缘中的至少一个通孔可布置在具有对应于一个单一热交换器板的材料厚度的材料厚度的其部分中，或在具有对应于两个或更多个热交换器板的材料厚度的材料厚度的其部分中。
周缘可布置成形成搭接接头，其具有与入口通道的纵向延伸基本上平行或基本上垂直于入口通道的纵向延伸的纵向延伸。
在基本上平行的延伸的情况下，可形成具有基本上光滑的包络表面的入口通道。不言而喻的是，具有平行延伸的所得搭接接头壳可形成，其中周缘的凸缘部分的自由边缘以相同方向定向或者定向成面对彼此。
周缘可具有自由边缘部分，并且其中构成一对相邻第一热交换器板和第二热交换器板的第一热交换器板和第二热交换器板可相互连结成使得自由边缘部分沿相同方向布置在至少部分地重叠的状态中；沿相反方向布置在至少部分地重叠的状态中；或沿相反方向布置在邻接状态中。不言而喻的是，同一个板组件内的板可利用搭接接头和抵接接头的混合来连结。
周缘可具有凸缘部分，并且第一对第一热交换器和第二热交换器中的第一热交换器板的凸缘部分可布置成至少部分地重叠第一对第一热交换器板和第二热交换器板中的第二热交换器板的凸缘部分，并且其中第一对第一热交换器板和第二热交换器板中的第二热交换器板的凸缘部分可布置成至少部分地重叠第二相邻对的第一热交换器板和第二热交换器板中的第一热交换器板的凸缘部分。
周缘可具有凸缘部分，并且第一对第一热交换器板和第二热交换器板中的第一热交换器板的凸缘部分可布置成在与第二相邻对的第一热交换器板和第二热交换器板中的第一热交换器板的凸缘部分的至少部分地重叠的状态中。
周缘可具有凸缘部分，并且第一对的第一热交换器板和第二热交换器板中的第一热交换器板的凸缘部分可布置成至少部分地重叠第一对的第一热交换器板和第二热交换器板中的第二热交换器板的凸缘部分。
根据另一方面，本发明涉及一种板式热交换器，其包括根据上文给出的实施例中的任一个的板组件。
根据又一个方面，本发明涉及为了在板组件的入口通道中制作至少一个通孔的目的的激光束工艺、电子束工艺或等离子工艺的使用，至少一个通孔在其中构成板组件的热交换器板与彼此连结的状态中制作。这就此而言提供了先前鉴于发明的板组件论述的一定数量的优点。为了避免任何不适当重复，参照上文论述。
本发明的其它目标、特征、方面和优点将从以下详细描述以及从附图显现。
附图说明
现在将参照示意性附图通过举例描述本发明的实施例，在该示意性附图中：
图1示意性地公开了典型板式热交换器的侧视图。
图2示意性地公开了图1中的板式热交换器的正视图。
图3示意性地公开了板式热交换器的入口或出口通道的截面。
图4高度示意性地公开了典型的第一热交换器板的前侧。
图5高度示意性地公开了典型第二热交换器板的前侧。
图6-9公开了根据本发明的板组件的入口通道的截面的四个不同实施例。
图10-11高度示意性地公开了根据本发明的板组件的入口通道的截面的一部分的两个附加实施例。
图12高度示意性地公开了应用于所谓的半焊接或半联结板组件的本发明。
具体实施方式
图1至3公开了板式热交换器1的典型实例。板式热交换器1包括板组件P，其由与彼此并排提供的一定数量的热交换器板A,B形成。板式热交换器1包括两种不同类型的热交换器板，其在下文中称为第一热交换器板A，见图3和4，以及第二热交换器板B，见图3和5。板组件P包括大致相同数量的第一热交换器板A和第二热交换器板B。如从图3中清楚的，热交换器板A,B以如下方式并排提供，使得第一板间隙3形成在各对相邻的第一热交换器板A和第二热交换器板B之间，并且第二板间隙4形成在各对相邻的第二热交换器板B和第一热交换器板A之间。
每隔一个板间隙因此形成相应的第一板间隙3，并且其余的板间隙形成相应的第二板间隙4，即，第一板间隙3和第二板间隙4以交替顺序设在板组件P中。此外，第一板间隙3和第二板间隙4大致完全与彼此分开。
板式热交换器1可有利地适于作为未公开的冷却剂回路中的蒸发器操作。在此类蒸发器应用中，第一板间隙3可形成用于为制冷剂的第一流体的第一通路，而第二板间隙4可形成用于第二流体的第二通路，其适于由第一流体冷却。
公开的板组件P设有上端板6和下端板7，它们设在板组件P的相应侧上。
在公开的实施例中，热交换器板A,B和端板6,7永久地连结于彼此。此类永久连结可有利地通过硬钎焊、焊接、粘合剂或联结来执行。在借助于硬钎焊连结期间，适合数量的热交换器板典型地利用位于相邻热交换器板A,B之间的呈薄片、盘或糊剂形状的焊料(未示出)堆叠在彼此上，并且随后整个板组件P在烘箱中加热，直到所述焊料熔化。这将导致轴承接触表面之间的永久连结。
如尤其从图2、4和5中出现的，大致各个热交换器板A,B具有四个孔道8。第一孔道8形成至第一板间隙3的第一入口通道9，其大致延伸穿过整个板组件P，即，所有板A,B和上端板6。第二孔道8形成从第一板间隙3的第一出口通道10，其也延伸穿过大致整个板组件P，即，所有板A,B和上端板6。第三孔道8形成至第二板间隙4的第二入口通道11，并且第四孔道8形成从第二板间隙4的第二出口通道12。另外，这两个通道11和12延伸穿过大致整个板组件P，即，所有板A,B和上端板6。第四孔道8在公开的实施例中设在大致矩形热交换器板A,B的相应转角附近。然而，将理解的是，其它位置是可能的，并且本发明不应当限于所示和公开的位置。
在各个热交换器板A,B的中心区域中，存在主动热传递区域18，其以本身已知的方式设有凸脊和谷部的起伏19。热传递区域18当然可具有其它类型的图案或甚至完全没有图案。
现在转到图6，将论述根据本发明的板组件P的第一实施例。更精确地说，图6公开了第一入口通道9中和周围的部分。按照上文所述的现有技术的板式热交换器，多个热交换器板A,B以如下方式并排提供，使得第一板间隙3形成在各对相邻的第一热交换器板A与第二热交换器板B之间，并且第二板间隙4形成在各对相邻的第二热交换器板B与第一热交换器板A之间。每隔一个板间隙因此形成相应的第一板间隙3，并且其余的板间隙形成相应的第二板间隙4。因此，第一板间隙3和第二板间隙4以交替顺序设在板组件P中。此外，第一板间隙3和第二板间隙4大致与彼此完全分离。
各个热交换器板A,B的各个第一孔道8可由呈与相应的热交换器板A,B集成地形成的凸缘部分21形式的周缘20包绕。因此，在如此形成热交换器板的同时形成周缘20。将理解的是，周缘20同样可为边沿形物件，其与热交换器板永久性地连结。可在将热交换器板A,B连结来形成板组件P的同时产生此类连结。连结还可在堆叠热交换器板A,B之前作为单独步骤产生。
第一热交换器板A和第二热交换器板B堆叠成使得第一对P1的第一热交换器板A和第二热交换器板B中的第一热交换器板A的周缘20布置成在与第一对P1的第一热交换器板A和第二热交换器板B中的第二热交换器板B的周缘20至少部分地重叠的状态中。第一对P1的第一热交换器板A和第二热交换器B中的第二热交换器板B的周缘20布置成至少部分地重叠第二相邻对P2的第一热交换器板A和第二热交换器板B中的第一热交换器A的周缘20。因此，重叠关系形成沿入口通道9的周向方向延伸的搭接接头22。此外，搭接接头22具有基本上对应于第一入口通道9的纵向延伸L的纵向延伸。此外，周缘20的自由边缘23所有都基本上朝向与第一入口通道9的纵向延伸L平行的相同方向。因此，产生了入口通道9的基本上光滑的包络表面24。自由边缘可定向成面对穿过入口通道9的预计下游流或预计上游流。
将理解的是，为了允许该类重叠，周缘20的凸缘部分21鉴于第一入口通道9的纵向延伸L形成小角α。通过非限制性实例，角α可在5到25度的范围内，并且更优选在7到12度的范围内。适合的角α取决于参数如压制深度，这继而取决于用于形成入口通道9的基础材料和预切孔(未示出)的设计。不言而喻的是，在周缘为与热交换器板连结的单独物件的情况下，角α可小到0到10度。
如在入口通道9的纵向延伸L中看到的搭接接头22中的重叠距离应当优选大到足以提供紧密接头。紧密接头意思是不应当允许流体经由接头流过入口通道的包络表面24。典型地，作为非限制性实例，接头的重叠距离可在1到3mm的范围中。通过举例，影响参数为压制期间的公差、任何回弹、基础材料中的材料类型，连结方法的类型等。
搭接接头22就此而言在形成和联结板组件P的同时形成。作为优选，其通过使用与联结板组件P时使用的相同的连结方法(即，硬钎焊、焊接、粘合剂或联结)来制作。因此，搭接接头22被认作是永久接头。应当强调的是，接头材料如焊料未在图6中示出。
一定数量的通孔25布置在第一热交换器板A或第二热交换器板B的周缘20的凸缘部分21中。通孔25均形成流体通路26，以允许入口通道9与第一板间隙3之间的连通。
通孔25可在具有对应于一个单一热交换器板A,B的材料厚度的材料厚度的周缘20和其凸缘部分21的一部分中产生。还将理解的是，通孔25可制作成延伸穿过材料的双重厚度，这是如果通孔在搭接接头22的重叠区域中产生的情况。甚至材料的三重厚度可在一些情况下是可能的。将理解的是，在孔制作过程期间穿透材料所需的能量方面优选的是单厚度材料。另外，材料厚度越薄，提供的沿通孔25的纵向延伸的截面越一致。尽管通孔25示为圆孔，但将理解的是，实际上任何截面是可能的。在圆孔的情况下，典型直径在0.2到3mm的范围内。然而，这认作是非限制性实例。
在其中第一热交换器板A和第二热交换器板B连结于彼此来形成板组件P的状态中制作了至少一个通孔25。因此，独立的热交换器板A,B堆叠并且连结来形成板组件P，并且接着产生通孔25。这允许了就通孔25的数量而论时的较大自由度、如在入口通道9的周向和纵向延伸L中看到的它们的位置，以及鉴于搭接接头22的重叠区域的它们的位置。后者基本上按照穿透的材料的厚度。
因此，独立热交换器板A,B就此而言不必按照通孔25的数量和位置来定制。相反，热交换器板A,B可为现成产品。此外，在连结过程期间没有任何预先制作的通孔由焊料、粘合剂、焊接材料等堵塞的风险。
通孔25优选由使用激光束工艺、电子束工艺或等离子方法的热工艺来制作。作为备选，通孔25由使用冲压工艺或钻孔工艺的机械工艺来制作。这些过程将在下文单独论述。
现在转到图7，公开了第二实施例。图7公开了板组件P的第一入口通道9中和周围的部分。板组件P的总体设计就此而言先前已经在上文论述，并且为了避免不适当重复，参照先前的论述。
第一热交换器板A和第二热交换器板B堆叠成使得第一对P1的第一热交换器板A和第二热交换器板B中的第一热交换器板A的周缘20布置成在与相同第一对P1的第一热交换器板A和第二热交换器板B中的第二热交换器板B的周缘20至少部分地重叠的状态中。重叠状态因此形成沿入口通道9的周向方向延伸的搭接接头22。此外，搭接接头22具有基本上对应于入口通道9的纵向延伸L的纵向延伸。周缘20的自由边缘23基本上朝向与第一入口通道9的纵向延伸L平行的相同方向。
在第一对P1热交换器板A,B的搭接接头22与第二相邻对P2热交换器板A,B的搭接接头22之间没有连接。因此，小室27限定在各对热交换器板A,B之间，该室27具有面对入口通道9的一个开口端。然而，通过相邻的第一对P1和第二对P2的热交换器板A,B之间的后接头部分28，在室27与第一向后布置的板间隙3和第二向后布置的板间隙4之间没有连通。
因此，在该实施例中，入口通道9不具有基本上光滑的包络表面24。
一定数量的通孔25布置在第一热交换器板A的凸缘部分21中。通孔25均形成流体通路26，以允许入口通道9与第一板间隙3之间的连通。在其中第一热交换器板A和第二热交换器板B连结于彼此以形成板组件P的状态中制作了至少一个通孔25。
通孔25可在周缘20的凸缘部分21的一部分中产生，该部分具有对应于一个单一热交换器板的材料厚度的材料厚度。
通孔25优选由使用激光束工艺或电子束工艺的热工艺来制作。作为备选，通孔25由使用冲压工艺或钻孔工艺的机械工艺来制作。这些工艺将在下文分开论述。
现在转到图8，公开了第三实施例。图8公开了板组件P的第一入口通道9中和周围的部分。板组件P的总体设计就此而言先前已经在上文论述，并且为了避免不适当重复，参照先前的论述。
第一热交换器板A的周缘20具有基本上与入口通道9的纵向延伸L平行延伸的凸缘部分21。第二热交换器板B的周缘20具有基本上垂直于入口通道9的纵向延伸L延伸的凸缘部分21。
第一热交换器板A和第二热交换器板B堆叠成使得第一对P1的第一热交换器板A和第二热交换器板B中的第一热交换器板A的凸缘部分21布置成在与第二相邻对P2的第一热交换器板A和第二热交换器板B中的第一热交换器板A的对应凸缘部分21至少部分重叠的状态中。因此，两个连续的第一热交换器板A,B的凸缘部分21形成搭接接头22，其基本上平行于第一入口通道9的纵向延伸L延伸。此外，搭接接头22沿入口通道9的周向方向延伸。这导致了第一入口通道9的基本上光滑的包络表面24。
此外，第一对P1的第一热交换器板A和第二热交换器板B中的第二热交换器板B的凸缘部分21布置成与第二相邻对P2的第一热交换器板A和第二热交换器板B中的第一热交换器板A的周缘20的部分28邻接和连结。部分28布置成基本上垂直于入口通道9的纵向延伸L。部分28与搭接接头22一起提供了限定第一板间隙3的紧密接头。
一定数量的通孔25布置在第一热交换器板A的周缘20的凸缘部分21中。通孔25均形成流体通路26，以允许入口通道9与第一板间隙3之间的连通。在其中第一热交换器板A和第二热交换器板B连结于彼此以形成板组件P的状态中制作了至少一个通孔25。
在该实施例中，通孔25在周缘20的凸缘部分21的一部分中产生，该部分具有对应于一个单一热交换器板A,B的材料厚度的材料厚度。
通孔25优选由使用激光束工艺或电子束工艺的热工艺来制作。作为备选，通孔25由使用冲压工艺或钻孔工艺的机械工艺来制作。这些工艺将在下文中分开论述。
现在转到图9，公开了第四实施例。图9公开了板组件P的第一入口通道9中和周围的部分。此外，图9仅公开了第一板间隙3的一部分。板组件P的总体设计就此而言先前已经在上文论述，并且为了避免不适当重复，参照先前论述。
第一热交换器板A和第二热交换器板B的周缘20均具有在基本上垂直于入口通道9的纵向延伸L的平面中延伸的凸缘部分21。两个凸缘部分21布置成邻接和连结彼此，并且形成搭接接头22。
第一热交换器板A和第二热交换器板B堆叠成使得第一对P1的第一热交换器板A和第二热交换器板B中的第一热交换器板A的周缘20的凸缘部分21布置成在与第一对P1的第一热交换器板A和第二热交换器板B中的第二热交换器板B的周缘20的对应凸缘部分21至少部分重叠的状态。因此，形成一对P1的第一热交换器板A和第二热交换器板B的凸缘部分21形成基本上垂直于第一入口通道9的纵向延伸L延伸的搭接接头22。此外，搭接接头22沿入口通道9的周向方向延伸。这导致了第一入口通道9的不均匀的凸缘包络表面24。
一定数量的通孔25布置在第一热交换器板A或第二热交换器板B的周缘20的凸缘部分21中。通孔25均形成流体通路26，以允许入口通道9与第一板间隙3之间的连通。
在该实施例中，通孔25可在第一热交换器板A或第二热交换器板B中产生。此外，通孔25布置在凸缘部分中，其具有对应于一个单一热交换器板A,B的材料厚度的材料厚度。
在其中第一热交换器板A和第二热交换器板B连结于彼此以形成板组件P的状态中制作了至少一个通孔25。
通孔25优选由使用激光束工艺或电子束工艺的热工艺来制作。作为备选，通孔25由使用冲压工艺或钻孔工艺的机械工艺来制作。这些工艺将在下文中分开论述。
现在参照图10和11，将论述本发明的板组件P的两个附加实施例。图10和11仅公开了入口通道的一部分，并且是高度示意性的。举例来说，它们并未示出第一板间隙和第二板间隙。板组件P的总体设计就此而言先前已经在上文论述，并且为了避免不适当重复，参照先前的论述。
在公开的实施例中，第一热交换器板A和第二热交换器板B的周缘20均具有在与入口通道9的纵向延伸L基本上平行的平面中延伸的凸缘部分21。在图10中，凸缘部分21的自由边缘23沿面对彼此的相对方向布置，并且还在至少部分重叠的状态中与彼此连结，形成搭接接头22。在图11中，凸缘部分21的自由边缘23沿面对彼此的相对方向布置，并且以边缘到边缘的邻接关系与彼此连结。因此，它们形成抵接接头。
按照上文所述的实施例，一定数量的通孔25布置在第一热交换器板A或第二热交换器板B的周缘20的凸缘部分21中。通孔25均形成流体通路26，以允许入口通道9与第一板间隙3之间的连通。在其中第一热交换器板A和第二热交换器板B连结于彼此以形成板组件P的状态中制作了至少一个通孔25。通孔25优选由使用激光束工艺或电子束工艺的热工艺来制作。作为备选，通孔25由使用冲压工艺或钻孔工艺的机械工艺来制作。这些过程将在下文分开论述。
现在参照图12，本发明公开为应用于所谓的半焊接或半连结板组件。公开的实施例基于板组件P，其具有对应于先前在图9中公开的总体设计。差异在于包括在板组件中的热交换器板A,B成对地永久连结，其中各对P1,P2形成盒30。此外，垫圈29布置在各个盒30之间。
在下文中，将论述提到的孔制作过程。如上文给出的，通孔25优选由使用激光束工艺或电子束工艺的热工艺来制作。作为备选，通孔25由使用冲压工艺或钻孔工艺的机械工艺来制作。
以激光开始，也称为激光束加工(LBM)的激光束工艺为其中高度相干光束(称为激光束)朝工件引导的加工过程。由于激光束的光线为单色且平行的，故光束可聚焦于非常小的直径，并且在严格限制的区域处产生非常高的能含量。技术人员已知的是，存在一定数量可用的激光器，如，CO2激光器、钕激光器(Nd激光器)和钕钇铝石榴石(Nd-YAG)激光器。
在孔制作过程期间，包括光学器件和镜子(未示出)的数字控制的头100(见图3)插入入口通道内部中并且沿入口通道内部移动，由此多个通孔可通过将激光束引导至待制作的孔的预计位置来产生。孔制作可看作是钻孔或切割操作。有可能使用所谓的脉冲激光器，其中能量的大功率爆发在短时段内提供。假设需要任何冷却，则这可提供。
圆柱形孔的激光钻孔大体上通过经由从激光束的能量吸收的工件材料的熔化和/或气化(也称为烧蚀)而发生。因此，激光束过程提供了基本上没有碎屑形成的孔制作过程，并且因此不存在碎屑集中在板组件内而危害未来操作问题的风险。
作为备选方法，有可能使用电子束加工(EBM)。EBM为其中集中到窄束中的高速电子朝工件引导，产生了熔化和/或气化材料的热的过程。EBM可用于非常准确的切割或钻孔。当电子在非常小体积中将它们的动能转化成热时，由束冲击的材料在非常短时间内蒸发。在孔制作过程期间，包括所需喷嘴(未示出)的数字控制的头100(见图3)插入板组件的入口通道内部中，并且沿该内部移动，从而可以以非常高的准确度制作多个通孔。
等离子切割或等离子钻孔为使用等离子炬的方法。在过程中，惰性气体(在一些单元中是压缩空气)以高速从喷嘴吹出。同时，电弧形成为穿过气体，从喷嘴到切割的表面。这将气体中的一些转变成等离子。等离子足够热，以熔化切割的金属，并且其还足够快地移动来将熔化金属吹离切割部。在孔制作过程期间，包括所需喷嘴(未示出)的数字控制的头100(见图3)插入板组件的入口通道内部中，并且沿该内部移动，从而可以以非常高的准确度制作多个通孔。
在上文给出的实施例中，通孔25的数量、尺寸、几何形状和位置高度示意性地示出。通孔25已经示为圆孔，但将理解的是，其它几何形状是可能的。
由于至少一个通孔25在其中第一热交换器板A和第二热交换器板B连结于彼此以形成板组件P的状态中制作，故提供了极大的灵活性。现成的热交换器板可用于形成板组件P，并且接着所得的板组件P可按照将流体从入口通道9分送至独立的第一板间隙3的通孔25的数量、大小、几何形状和位置来定制。
这提供了新的可能性，允许了非常高的灵活性。举例来说，板组件P可按照热交换器板A,B的数量和热交换器板的类型，取决于热交换器的预计使用并且取决于确定大小的效率来确定大小。在该整个过程中，可使用现成的热交换器板。接着，板组件P可放到一起，并且通过任何期望的方法连结，如，硬钎焊、焊接、粘合剂或连结。所得的板组件P接着经受使用激光束工艺、电子束工艺或等离子工艺的热工艺，其中制作了通孔25的客户特有图案。孔图案可通过使用数字控制的操作来以高准确度制作。孔图案可基于流体流的计算或模拟，基于特定客户需要。
在设计板式热交换器时待解决的问题中的一个在于提供流体在入口通道内和进入独立的第一板间隙的均匀分布，并且还允许独立板间隙内的均匀分布，以便尽可能有效地使用热交换器板的可用热传递表面。分送到第一板间隙中由通孔提供，并且将理解的是，通孔围绕和沿入口通道的周向包络表面的分布可从一个热交换器到另一个不同，这取决于客户需要。还将理解的是，分布甚至可在同一个板组件内变化，如沿入口通道的纵向方向看到的。
因此，遵循通孔的位置和分布的复杂性，一旦板组件形成并且连结就由本发明现在制作通孔的事实在板式热交换器的设计中基于客户特有的需要和效率的优化而提供了全新的可能性。
本发明在该整个文献中示出和公开为具有孔道8，并且从而还具有布置在矩形热交换器板A,B的转角中的第一入口通道9。然而，将理解的是，其它几何形状和位置在保护范围内也是可能的。另外，孔道8已经示为和公开为圆孔。将理解的是，其它几何形状在保护范围内是可能的。
将理解的是，本发明还能够应用于一个类型的板式热交换器(未公开)，其中板组件通过延伸穿过热交换器板和上端板和下端板的系紧螺栓来保持在一起。在后一情况中，垫圈可在热交换器板之间使用。
板式热交换器可设有若干入口通道和出口通道，然而通道的形状和位置可自由选择。例如，板式热交换器可为具有六个端口的用于三种不同流体的双回路热交换器。在后一情况中，不是每个热交换器板或每隔一个热交换器板和其相关边沿设有至少一个通孔，而是每四个热交换器板。
因此，尽管本发明已经在上文例示为各个独立热交换器板或每隔一个热交换器板和它们的相关边沿设有至少一个通孔，但将理解的是，不一定是该情况。相反，将理解的是，通孔应当布置在提供接近板间隙的边沿中，该板间隙旨在接收待通过实际入口通道给送的流体，该实际入口通道由多个相互连结的热交换器板的边沿形成。
尽管孔制作过程已经描述为使用激光、电子束或等离子的热工艺，但将理解的是，还有可能使用具有或没有研磨剂的喷水方法，或甚至机械孔制作工艺，如冲压或钻孔。
在公开的实施例中，板组件呈现沿入口通道的整个范围的同一个接头类型。将理解的是，板组件的入口通道可呈现不同接头类型的组合，即，搭接接头和抵接接头的混合。
从以上描述中理解的是，尽管已经描述和示出了本发明的各种实施例，但本发明不限于此，而是还可在以下权利要求中限定的主题的范围内以其它方式体现。

Claims (16)

1.一种制作用于板式热交换器的板组件(P)的方法，所述方法包括以下步骤：
提供一定数量的第一热交换器板(A)和一定数量的第二热交换器板(B)，各个热交换器板(A,B)具有第一孔道(8)，其中所述热交换器板(A,B)中的至少一个的所述孔道(8)由周缘(20)包绕，
以交替方式并排布置所述第一热交换器板(A)和所述第二热交换器板(B)，其中所述周缘(20)一起限定延伸穿过所述第一热交换器板(A)和所述第二热交换器板(B)的入口通道(9)，
使所述第一热交换器板(A)和所述第二热交换器板(B)与彼此连结来形成所述板组件(P)，其特征在于，
在其中所述第一热交换器板(A)和所述第二热交换器板(B)连结于彼此的状态中在所述第一热交换器板(A)和/或所述第二热交换器板(B)的所述周缘(20)中制作至少一个通孔(25)。
2.根据权利要求1所述的制作板组件的方法，其特征在于，所述至少一个通孔(25)由使用激光束工艺、电子束工艺或等离子工艺的热工艺来制作。
3.根据权利要求1所述的制作板组件的方法，其特征在于，所述至少一个通孔(25)由使用冲压工艺或钻孔工艺的机械工艺来制作。
4.一种根据前述权利要求1至权利要求3中任一项所述的方法制作的用于板式热交换器的板组件(P)，所述板组件包括一定数量的第一热交换器板(A)和一定数量的第二热交换器板(B)，它们连结于彼此并且以如下方式并排布置，使得第一板间隙(3)形成在各对(P1,P2)相邻第一热交换器板(A)和第二热交换器板(B)之间，并且第二板间隙(4)形成在各对(P1,P2)相邻第二热交换器板(B)与第一热交换器板(A)之间，其中所述第一板间隙(3)和所述第二板间隙(4)与彼此分开，并且以交替顺序并排设在所述板组件(P)中，其中
各个热交换器板(A,B)具有第一孔道(8)，其中所述热交换器板(A,B)中的至少一个的所述孔道(8)由周缘(20)包绕，
所述第一热交换器板(A)和所述第二热交换器板(B)连结于彼此并且以如下方式并排布置，使得所述周缘(20)一起限定延伸穿过所述板组件(P)的入口通道(9)，并且
所述第一热交换器板(A)和/或所述第二热交换器板(B)的所述周缘(20)具有至少一个通孔(25)，形成流体通路(26)，允许所述入口通道(9)与所述第一板间隙(3)之间的连通，其特征在于，
所述至少一个通孔(25)在其中所述第一热交换器板(A)和所述第二热交换器板(B)连结于彼此以形成所述板组件(P)的状态中制作。
5.根据权利要求4所述的板组件，其特征在于，所述周缘(20)为与所述热交换器板(A,B)集成地形成的凸缘部分(21)。
6.根据权利要求4所述的板组件，其特征在于，所述周缘(20)为与所述热交换器板(A,B)永久地连结的边沿形物件。
7.根据前述权利要求4至权利要求6中任一项所述的板组件，其特征在于，所述热交换器板(A,B)通过焊接或粘结来连结于彼此。
8.根据权利要求7所述的板组件，其特征在于，所述热交换器板(A,B)通过硬钎焊来连结于彼此。
9.根据前述权利要求4至权利要求6中任一项所述的板组件，其特征在于，各个周缘(20)中的至少一个通孔(25)布置在具有对应于一个单一热交换器板的材料厚度的材料厚度的其部分中，或在具有对应于至少两个热交换器板(A,B)的材料厚度的材料厚度的其部分中。
10.根据前述权利要求4至权利要求6中任一项所述的板组件，其特征在于，所述周缘(20)布置成形成搭接接头(22)，其具有与所述入口通道(9)的纵向延伸(L)平行或垂直于所述入口通道(9)的纵向延伸(L)的纵向延伸。
11.根据前述权利要求4至权利要求6中任一项所述的板组件，其特征在于，所述周缘(20)具有自由边缘部分(23)，并且其中构成一对(P1,P2)相邻第一热交换器板和第二热交换器板的第一热交换器板(A)和第二热交换器板(B)相互连结，使得所述自由边缘部分(23)
沿相同方向布置在至少部分地重叠的状态中；
沿相反方向布置在至少部分地重叠的状态中；或
沿相反方向布置在邻接状态中。
12.根据前述权利要求4至权利要求6中任一项所述的板组件，其特征在于，所述周缘(20)具有凸缘部分(21)，并且其中第一对(P1)的第一热交换器板(A)和第二热交换器板(B)中的所述第一热交换器(A)的所述凸缘部分(21)布置成至少部分地重叠所述第一对(P1)的第一热交换器板(A)和第二热交换器板(B)中的所述第二热交换器板(B)的所述凸缘部分(21)，并且其中所述第一对(P1)的第一热交换器板(A)和第二热交换器板(B)中的所述第二热交换器板(B)的所述凸缘部分(21)布置成至少部分地重叠第二相邻对(P2)的第一热交换器板(A)和第二热交换器板(B)中的第一热交换器板(A)的所述凸缘部分(21)。
13.根据前述权利要求4至权利要求6中任一项所述的板组件，其特征在于，所述周缘(20)具有凸缘部分(21)，并且其中第一对(P1)的第一热交换器板(A)和第二热交换器板(B)中的所述第一热交换器板(A)的所述凸缘部分(21)布置成在与第二相邻对(P2)的第一热交换器板(A)和第二热交换器板(B)中的所述第一热交换器板(A)的所述凸缘部分(21)至少部分地重叠的状态中。
14.根据前述权利要求4至权利要求6中任一项所述的板组件，其特征在于，所述周缘(20)具有凸缘部分(21)，并且其中第一对(P1)的第一热交换器板(A)和第二热交换器板(B)中的所述第一热交换器板(A)的所述凸缘部分(21)布置成至少部分地重叠所述第一对(P1)的第一热交换器板(A)和第二热交换器板(B)中的所述第二热交换器板(B)的所述凸缘部分(21)。
15.一种包括根据权利要求4至权利要求14中任一项所述的板组件(P)的板式热交换器。
16.为了制作板组件(P)的入口通道(9)中的至少一个通孔(25)的目的的激光束工艺、电子束工艺、等离子工艺、冲压工艺或钻孔工艺的使用，所述至少一个通孔(25)在其中构成所述板组件(P)的所述热交换器板(A,B)与彼此连结的状态中制作。
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