CN106323071B - 一种用于换热器芯部的板片组 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种用于换热器芯部的板片组，属于换热设备技术领域。该板片组主要由多个单面和/或双面构造有内凹的微通道的换热板片和/或隔板叠压组成。换热板片分为I型板片和II型板片。I型板片的板面上构造有凹陷的单向式微通道，单向式微通道连通构造于板片中部的流体进口或出口以及构造于板片边缘的流体出口或进口。II型板片的板面上构造有凹陷的多向式微通道。多向式微通道内构造有翅片，并通过翅片构造出的分叉通道连通位于板片同一侧面边缘的流体进口和流体出口。该板片组采用两种不同模式多种规格的板片，适用于多种不同的换热流体进行换热。

Description

一种用于换热器芯部的板片组

技术领域

本发明涉及一种用于换热器芯部的板片组，属于换热设备技术领域。

背景技术

目前，微通道换热器已广泛的应用到船舶、汽车、空调等行业，微通道换热器由于其体积小、重量轻、已经成为了当今换热器研究开发的重要新方向。但是目前，使用简单的换热器芯部结构不能实现多种流体换热。

发明内容

为解决上述技术问题，本发明提供了一种用于换热器芯部的板片组，所采取的技术方案如下：

一种用于换热器芯部的板片组，所述换热板片分为I型板片和II型板片，并以下任一一种方式组成：

1)由多个单面构造有内凹的微通道的换热板片叠压组成；

2)由多个双面构造有内凹的微通道的换热板片与隔板交替叠压组成；

3)有多个单面构造有内凹的微通道的换热板片、多个双面构造有内凹的微通道的换热板片以及隔板交替叠压组成；

所述I型板片，其板面上构造有凹陷的单向式微通道；所述单向式微通道连通构造于板片中部的流体进口或出口以及构造于板片边缘的流体出口或进口；单向式微通道在进口和出口之间没有分叉或分流，流体从进口进入沿通道由出口流出；单向式微通道的形式可一个或多个螺旋通道的形式，也可围绕板片几何中心经过多次弯折后形成。

所述II型板片，其板面上构造有凹陷的多向式微通道；所述多向式微通道内构造有翅片，并通过翅片构造出的分叉通道连通位于板片同一侧面边缘的流体进口和流体出口；多向式微通道在位于II型板片的边缘弧形平台包围的中部凹陷区域内，在凹陷区域内，设有多个翅片，使换热流体进入微通道后经过多次分流后从出口流出。

所述叠压，相邻的两个平面一个为设有内凹微通道的平面，一个为没有微通道的平面。

优选地，所述没有微通道的平面，为隔片的平面或单面构造有内凹微通道换热板片的没有设置微通道的平面。

优选地，相邻换热板片侧面叠压形成流体通道，流通不同换热流体的流体通道的出口和进口在垂直于板片平面上的投影彼此错开，不相互重叠，以便于安装不同换热流体的流入管道和流出管道。

优选地，所述换热板片上构造有供换热流体沿垂直于板片平面方向流通的通孔，以供换热流体流通。

更优选地，所述通孔位于板片的几何中心或以换热板片的几何中心为中心分布。通孔可以是一个位于板片几何中心的圆形、方形或其他形状的孔，也可以是多个围绕换热板片的几何中心为中心对称分布，或者以几何中心为圆心，在其外周沿圆周阵列分布。

优选地，所有板片上的通孔的形状、数量和位置相同，以保证相邻两个都设有微通道的板片能够完全契合，形成流通通道。

更优选地，I型板片的单向式微通道的两端分别连通位于板片边缘的流体进口或入口以及位于板片中间的通孔。

更优选地，通孔连通一条或多条单向式微通道。例如，可以采用一条微通道连接一个通孔的形式、亦可以采用多条微通道连通一个通孔的形式、或者多条微通道连接多个通孔，每个微通道对应一个通孔的形式。

优选地，II型板片的通孔周围设有与板片边缘弧形平台相平齐的凸台。

更优选地，II型板片的相邻边缘弧形平台之间为凹陷的流体进口或出口。

优选地，所述板片是可以是不锈钢、钛合金、铜合金等金属材料，也可以是陶瓷、PVC等非金属材料，厚度为1.5-4.0mm，表面粗糙度为1.6-3.2μm，平面度小于10μm。

优选地，所述板片为圆形、梯形、正多边形等。

更优选地，所述板片的形状为圆形。

上述板片的结构特征本领域普通技术人员均可通过现有方法获得，如铣削、冲压、化学蚀刻、焊接等方式。本发明不对具体获得方法进行限定，凡能通过现有方法获得上述特征的产品均在本发明的保护范围之内。

本发明所说的单向式微通道是指：在进口和出口之间没有分叉或分流，流体从进口进入沿通道由出口流出的微通道。

所述的多向式微通道是指：在进口和出口之间设有导致流体分流或分叉的机构，使流体经过一次或多次分离或分叉后有出口流出的微通道。

所述板片经过叠压组合后的固定方式，可以是焊接固定、也可以是通过螺栓、螺栓、固定板等或其他方式夹紧或压紧。

与现有技术相比，本发明获得的有益效果是：

本发明提供的板片组，通过对换热板的流道的合理布置，实现多种流体同时换热，根据流道进出口位置的不同多种流体可以逆流(顺流)换热，也可以错流换热，根据不同流体的换热特性，换热板片和流道结构可以设计成任意形状、任意尺寸，以满足换热需求。本发明所提供的板片组，采用了两种不同模式多种规格的板片，可适用于多种不同的换热流体进行换热。

附图说明

图1为本发明第一种优选方案中I型换热板片的正视结构示意图。

图2为图1的后视图。

图3为本发明第二种优选方案中I型换热板片的正视结构示意图。

图4为本发明第三种优选方案中I型换热板片的正视结构示意图。

图5为本发明第四种优选方案中I型换热板片的正视结构示意图。

图6为本发明第五种优选方案中I型换热板片的正视结构示意图。

图7为图6的后视图。

图8为本发明第一种优选方案中II型换热板片的正视结构示意图。

图9为图8中II型换热板片有翅片一侧的立体结构示意图。

图10为图8中II型换热板片无翅片一侧的立体结构示意图。

图11为本发明第四种优选方案中II型换热板片的正视结构示意图。

图12为本发明第五种优选方案中II型换热板片的正视结构示意图。

图13为本发明实施例二换热器芯部的装配示意图。

图14为图13装配示意图的另一角度示意图。

图中：1，I型板片；2，II型板片；3，通孔；11，板体；12，单向式微通道；13，出口I；21，弧形平台；22，进口I；23，出口II；24，多向式微通道；25，凸台；26，翅片；91，第一板片；92，第二板片；93，第三板片；94，第四板片；95，第五板片；96，第六板片；97，隔板。

具体实施方式

下面结合附图对本发明做进一步详细说明，但以下详细说明不视为对本发明的限定。

图1为本发明第一种优选方案中I型换热板片的正视结构示意图。图2为图1的后视图。从图1和图2中可知，该I型板片为圆形，一面为平面，另一面设有一条通过化学蚀刻法获得的内凹单向式微通道12。该微通道在板体11的边缘上与出口I 13连通，另一端与位于板体11中间的通孔3连通。该单向式微通道12的中心沿着螺旋线由外向内逐渐收缩直至与通孔3连通。在本优选方案中，该板片的另一面为中心设有通孔3的平面，没有设置任何微通道。但是，该板片的另一面也可以通过化学蚀刻等方式设置相同或者不相同的微通道。在这一优选方案中，可将所有板片叠压后获得由通孔3组成的中间管道作为换热流体的进口，而将出口I 13作为出口。相应地，也可以采用相反的设置方式。

图3为本发明第二种优选方案中I型换热板片的正视结构示意图。从图3中可知，在第二种优选方案中，板片设有两个单向式微通道，两者的出口反向设置，两条微通道沿着螺旋线交替环绕通孔逐圈缩小，直至与通孔3连通。换热流体的设置方式与第一种优选方案相似。

图4为本发明第三种优选方案中I型换热板片的正视结构示意图。从图4可知，这种优选方式采用了三条单向式微通道，同样以并排沿螺旋线内收的方式由出口最终收缩到并与通孔连通。三条单向式微通道的出口等分板体的边缘圆周。这种实施方式有效增加换热流体的进口或出口数量，便于提高换热效率。

图5为本发明第四种优选方案中I型换热板片的正视结构示意图。从图5可知，第四种优选方案中采用的I型板片，在板体的中部设置了两个通孔3和两个单向式微通道，且每个微通道与一个通孔3连通。两个通孔3以板体11的圆心为中心采用中心对称的方式设置。微通道的形状与上述方案中相似，均采用平面螺旋内收的方式。这种设置方式形成了两个换热流通通道。换热时可采用相同或不同的换热介质进行热交换。

图6为本发明第五种优选方案中I型换热板片的正视结构示意图。图7为图6的后视图。从图6和图7可知，该I型板片是单面可有单向式微通道的换热板片。微通道的形状和布置方式与以上方案中相识。不同的是，采用了三个通孔和三条单向式微通道，每条微通道连通一个通孔。三个通孔以板体的圆心为中心，呈等边三角形布置。

图8为本发明第一种优选方案中II型换热板片的正视结构示意图。图9为图8中II型换热板片有翅片一侧的立体结构示意图。图10为图8中II型换热板片无翅片一侧的立体结构示意图。从图8-图10中可知，该II型板片是单面具有多向式微通道24的换热板片。在这种板片设有微通道一侧的板面边缘设有两个弧形平台21，两个弧形平台21的两端形成了换热微通道的进口I 22和出口23 II。在板体的中心处设有一个圆形通孔3，在通孔3的外周设有与弧形平台21平面向平齐的环形凸台25，以便在板片叠压过程中将多向式微通道与通孔隔离开来。在弧形平台21和环形凸台25之间的区域为内凹平面，在内凹平面上固定有大量的S型翅片26。其中，在微通道进出口与环形凸台25之间的S型翅片26沿微通道进出口连线方向设置，在弧形平台21和圆形凸台25之间的S型翅片26沿板体圆周方向设置。

图11为本发明第四种优选方案中II型换热板片的正视结构示意图。从图11可知，在这种优选方案中，多向式微通道、进出口以及弧形平台和凸台的设置方式与第一优选方案中II型板片的设置方式相同。不同的是，凸台25中设有两个通孔3，且这两个通孔3是以板体圆心为中心，采用中心对称的方式设置。通孔的规格与第四种优选方案中I型板片中的通孔规格完全一致。

图12为本发明第五种优选方案中II型换热板片的正视结构示意图。从图5可知，在这种优选方案中，II型板片的设置方式与第一种和第四种优选方案中的设置方式基本相同。不同之处在于，在凸台25内设有三个通孔，这三个通孔成等边三角形分布，该等边三角形的中心即为板体的圆心。这种II型板片的通孔规格与第五种优选方案中I型换热板片的规格完全相同。

实施例一

本实施例所提供的一种优选方案中的板片组中，所有的板片均为单面通过化学蚀刻构造出的内凹微通道，并且所有的板片中心处均构造有一个规格相同的通孔3。该板片组中I型板片和II型板片的数量相同，且采用间隔交替设置的方式叠压组成。其中，I型板片设有内凹微通道的一面与II型板片没有设内凹微通道的一面叠压贴合。I型板片上微通道的设置形式与图1的相同，II型板片微通道设置方式与图8的相同。并且I型板片出口I 13位于II型板片进口I 22和出口II 23连线相垂直。其中，I型板片上流通的换热介质有通孔3进入，有出口I 13流出，II型板片上流通的换热介质有进口I 22进入，由出口II 23流出。I型板片中流通热介质，II型板片上流通冷介质；或者采用相反的方式设置。

实施例二

本实施例所提供的板片组其中组合方式与实施例一相同，不同的是：每个板片上的通孔3的数量为两个，并且在板片的两端各加上三个隔板。该通孔以板片圆心为中心，中心对称设置。I型板片上微通道的形状与图5所示相同。II型板片与图11相同(图13所示)。其中，第一板片91、第三板片93和第五板片95为图11所示的单面II型板片，第二板片92、第四板片94和第6板片96为图5所示的I型板片。隔板97一共6个，每侧各三个。

实施例三

本实施例所提供的一种优选方案的板片组，都是由双面具有内凹微通道的板片和隔板组成。其中，板片和隔板交替叠压组成，板片上的微通道与隔板上的平面形成换热介质的流通通道。I型板片和II型板片上的通孔数量相同，均为两个，且I型板片和II型板片的数量相同(图14所示)，每型板片各3个。I型板片上的微通道的形状与图5相同，II型板片上的微通道的形状与图11相同。板片叠放的顺序为I型板片、隔板、II型板片、隔板、I型板片、隔板、II型板片、隔板、I型板片、隔板、II型板片、隔板，同时在板片组的两端还各设有3个隔板。

实施例四

在本实施例所提供的优选方案中，板片组是由单面板片、双面板片和隔板组成。所有板片上均具有三个通孔3，I型板片上微通道的形状与图6相同，II型板片上的形状与图12相同。叠压后，各个I型板片上的三个流通出口重合，各个II型板片上的进出口也重合，但是，I型板片和II型板片边缘处的换热介质进出口是相互错开的，以方便安装封头或进出介质的管道。板片的组合顺序是：I型板片(单面，微通道面朝向隔板)、隔板、II型板片(双面)、隔板、I型板片(双面)、隔板、II型板片(单面，微通道面朝向隔板)、I型板片(单面，微通道面朝向II型板片平面)。由此，板片的两端分别是两个I型单面板片没有设置微通道的平面。

以上设有多个通孔3的板片组，由于每个通孔3中可单独流通不同的换热流体，形成独立的换热通道。每个换热通道中可流通相同的换热流体，也可以流通不同的换热流通。甚至是可以流通不同温度的换热流通。流体流通的方向可以相同，也可以不同。

除以上实施例方式以外，本领域技术人员可根据本发明的精神，根据具体的使用需求和要求对I型板片、II型板片和隔板进行其他形式的组合。同时，不同流通通道中换热介质的温度、流速、流动方向等，也可依据板片的组合方式、换热介质的性质、换热效率的要求等进行调整。

虽然本发明已以较佳的实施例公开如上，但其并非用以限定本发明，任何熟悉此技术的人，在不脱离本发明的精神和范围内，都可以做各种改动和修饰，因此本发明的保护范围应该以权利要求书所界定的为准。

Claims (10)

1.一种用于换热器芯部的板片组，其特征在于，所述换热板片分为I型板片和II型板片，并以下任一一种方式组成：

1)由多个单面构造有内凹的微通道的换热板片叠压组成；

2)由多个双面构造有内凹的微通道的换热板片与隔板交替叠压组成；

3)有多个单面构造有内凹的微通道的换热板片、多个双面构造有内凹的微通道的换热板片以及隔板交替叠压组成；

所述I型板片，其板面上构造有凹陷的单向式微通道；所述单向式微通道连通构造于板片中部的流体进口或出口以及构造于板片边缘的流体出口或进口；

所述II型板片，其板面上构造有凹陷的多向式微通道；所述多向式微通道内构造有翅片，并通过翅片构造出的分叉通道连通位于板片同一侧面边缘的流体进口和流体出口；

所述叠压，相邻的两个平面一个为设有内凹微通道的平面，一个为没有微通道的平面。

2.权利要求1所述的板片组，其特征在于，所述没有微通道的平面，为隔片的平面或单面构造有内凹微通道换热板片的没有设置微通道的平面。

3.权利要求1所述的板片组，其特征在于，相邻换热板片侧面叠压形成流体通道，流通不同换热流体的流体通道的出口和进口在垂直于板片平面上的投影彼此错开，不相互重叠。

4.权利要求1所述的板片组，其特征在于，所述换热板片上构造有供换热流体沿垂直于板片平面方向流通的通孔。

5.权利要求4所述的板片组，其特征在于，所述通孔位于板片的几何中心或以换热板片的几何中心为中心分布。

6.权利要求4所述的板片组，其特征在于，所有板片上的通孔的形状、数量和位置相同。

7.权利要求4所述的板片组，其特征在于，I型板片的单向式微通道的两端分别连通位于板片边缘的流体进口或入口以及位于板片中间的通孔。

8.权利要求7所述的板片组，其特征在于，通孔连通一条或多条单向式微通道。

9.权利要求4所述的板片组，其特征在于，II型板片的通孔周围设有与板片边缘弧形平台相平齐的凸台。

10.权利要求9所述的板片组，其特征在于，II型板片的相邻边缘弧形平台之间为凹陷的流体进口或出口。