CN106839831B - 一种紧凑高效换热器芯体及其焊接工装 - Google Patents

一种紧凑高效换热器芯体及其焊接工装 Download PDF

Info

Publication number
CN106839831B
CN106839831B CN201710036448.2A CN201710036448A CN106839831B CN 106839831 B CN106839831 B CN 106839831B CN 201710036448 A CN201710036448 A CN 201710036448A CN 106839831 B CN106839831 B CN 106839831B
Authority
CN
China
Prior art keywords
cover board
metal cover
heat exchanger
pore structure
pedestal
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
CN201710036448.2A
Other languages
English (en)
Other versions
CN106839831A (zh
Inventor
蒋文春
葛磊
张玉财
李少华
万娱
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
China University of Petroleum East China
Original Assignee
China University of Petroleum East China
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by China University of Petroleum East China filed Critical China University of Petroleum East China
Priority to CN201710036448.2A priority Critical patent/CN106839831B/zh
Publication of CN106839831A publication Critical patent/CN106839831A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN106839831B publication Critical patent/CN106839831B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F28—HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • F28D—HEAT-EXCHANGE APPARATUS, NOT PROVIDED FOR IN ANOTHER SUBCLASS, IN WHICH THE HEAT-EXCHANGE MEDIA DO NOT COME INTO DIRECT CONTACT
    • 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
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K37/00—Auxiliary devices or processes, not specially adapted to a procedure covered by only one of the preceding main groups
    • B23K37/04—Auxiliary devices or processes, not specially adapted to a procedure covered by only one of the preceding main groups for holding or positioning work
    • B23K37/0426—Fixtures for other work
    • B23K37/0435—Clamps
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F28—HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • F28F—DETAILS OF HEAT-EXCHANGE AND HEAT-TRANSFER APPARATUS, OF GENERAL APPLICATION
    • F28F13/00—Arrangements for modifying heat-transfer, e.g. increasing, decreasing
    • F28F13/02—Arrangements for modifying heat-transfer, e.g. increasing, decreasing by influencing fluid boundary
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K2101/00—Articles made by soldering, welding or cutting
    • B23K2101/04—Tubular or hollow articles
    • B23K2101/14—Heat exchangers

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Thermal Sciences (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Optics & Photonics (AREA)
  • Pressure Welding/Diffusion-Bonding (AREA)
  • Heat-Exchange Devices With Radiators And Conduit Assemblies (AREA)

Abstract

本发明公开了一种紧凑高效换热器芯体，包括上金属盖板、下金属盖板和若干个中间金属板，在上金属盖板的底面、下金属盖板的顶面和中间金属板的顶底两面均纵向蚀刻第一半圆孔结构，横向蚀刻第二半圆孔结构，上金属盖板、若干个中间金属板和下金属盖板上下依次叠放；上下相邻中间金属板之间、最上方中间金属板与上金属盖板之间以及最下方中间金属板与下金属盖板之间的第一半圆孔结构对应组合成第一圆孔，第二半圆孔结构对应组合成第二圆孔。本发明采用横向与纵向均化学蚀刻的半圆孔结构，因而有很强的破坏边界层的能力，可增强流体的扰动，提高换热性能，适合特殊场合下使用。

Description

一种紧凑高效换热器芯体及其焊接工装
技术领域
本发明涉及一种可用于石化、航空航天、燃气轮机等领域的耐高温高压且高换热性能的紧凑换热器芯体及其组装焊接一体化工装。
背景技术
紧凑高效换热器在石油化工、汽车制造等领域广泛使用。在特殊服役环境，如高温气冷堆，换热器服役温度达到了约600℃，压力达到了约7MPa，还需要承受循环热应力，且具有高换热性能、紧凑性，这些要求均限制了紧凑高效换热器在类似恶劣工况下的使用。板翅式换热器由叠加钎焊而成，高温高压服役能力有限，而扩散焊的印刷电路板换热器表现出来优异的耐高温高压特性，由此增加印刷电路板换热器的耐高温高压能力和提高传热系数，有重要意义。
由于所设计的印刷电路板换热器由金属板叠加焊接而成，且其具有的微通道结构对装配精度要求较高，同时在约1120℃的高温下进行扩散焊接，需要提供稳定的压力，以满足焊接要求，这对焊接工装的设计提出了挑战。目前，类似的焊接工装还很少见。板翅式换热器的钎焊工装一般采用弹簧或者螺栓预紧，但对不锈钢扩散焊的印刷电路板换热器，在约1120℃焊接温度下，弹簧或者螺栓会因为应力松弛而释放，不能满足扩散焊的压力需求，严重的会造成换热板错位，降低成品率。
发明内容
基于上述技术问题，本发明提供一种紧凑高效换热器芯体，以及该换热器芯体的焊接工装。
本发明所采用的技术解决方案是：
一种紧凑高效换热器芯体，包括上金属盖板、下金属盖板和若干个中间金属板，在上金属盖板的底面、下金属盖板的顶面和中间金属板的顶底两面均纵向蚀刻第一半圆孔结构，在上金属盖板的底面、下金属盖板的顶面和中间金属板的顶底两面均横向蚀刻第二半圆孔结构，上金属盖板、若干个中间金属板和下金属盖板上下依次叠放；上下相邻中间金属板之间、最上方中间金属板与上金属盖板之间以及最下方中间金属板与下金属盖板之间的第一半圆孔结构对应组合成第一圆孔，第二半圆孔结构对应组合成第二圆孔。
优选的，所述第一半圆孔结构在上金属盖板的底面、下金属盖板的顶面和中间金属板的顶底两面等间隔布设，相邻第一半圆孔结构之间形成分隔脊梁，所述第二半圆孔结构在分隔脊梁上等间隔布设。
一种焊接工装，用于上述紧凑高效换热器芯体的组装焊接，其包括顶盖、底座、装配夹具和控压质量块，所述装配夹具与底座可拆分连接，在装配夹具内叠放换热器芯体部件，底座与顶盖之间采用螺栓连接，在螺栓的顶部设置有用于提供给换热器芯体部件预紧力的紧固螺母，在顶盖的中部设置有控压孔，在控压孔处设置有活动压板，所述控压质量块放置在活动压板的上方。
优选的，所述顶盖和底座之间还设置有定位杆，在顶盖和底座的边缘处设置有与定位杆相适配的定位孔。
优选的，所述装配夹具包括底板，在底板的上方周边竖向设置有若干个限位直板和限位角板，限位直板和限位角板围拢成用于适合放置换热器芯体部件的空间，在底座上设置有与限位直板相适配的直孔，以及与限位角板相适配的角孔，装配夹具与底座采用插接方式连接。
优选的，所述螺栓包括第一柱体和第二柱体，第一柱体的底端与底座固定连接，第一柱体的顶端与第二柱体的底端连接，第二柱体上设置有与螺母相适配的外螺纹，第一柱体的直径大于第二柱体的直径，在第一柱体和第二柱体的连接处形成有限位台。
优选的，所述底座和活动压板均采用镂空设计。
本发明的有益技术效果是：
(1)本发明设计了一种紧凑高效换热器芯体，采用该换热器芯体制成的换热器耐高温高压性能优异，同时具有高传热性能，能满足特殊领域的需求。
(2)本发明针对上述换热器芯体设计了用于扩散焊的组装焊接一体的焊接工装。该工装可以满足装配精度要求，在扩散焊的高温焊接下提供稳定的压力，以满足焊接要求，提高成品率，同时芯体在焊接时能够快速升降温，减小了焊接工装的影响。
附图说明
下面结合附图与具体实施方式对本发明作进一步说明：
图1为本发明换热器芯体中间金属板的结构示意图；
图2为本发明换热器芯体上金属盖板的结构示意图；
图3为本发明换热器芯体下金属盖板的结构示意图；
图4为本发明换热器芯体组合后的结构示意图；
图5为本发明焊接工装的整体结构示意图，图中示出未加入芯体的情形；
图6为本发明焊接工装的整体结构示意图，图中示出加入芯体的情形；
图7为本发明焊接工装中顶盖的结构示意图；
图8为本发明焊接工装中底座的结构示意图；
图9为本发明焊接工装中装配夹具的结构示意图；
图10为本发明焊接工装中控压质量块的结构示意图；
图11为本发明焊接工装中采用的螺栓的结构示意图。
具体实施方式
针对现有印刷电路板换热器的耐高温性能和传热效率还不够高，仍需要提升的问题，以及现有焊接工装不能满足焊接时的装配精度和扩散焊接时所需要的压力要求，芯体升温降温受工装影响较大，以致影响了焊接质量的问题。本发明设计了一种紧凑高效型换热器芯体，采用该换热器芯体制备的换热器具有很高的换热效率和紧凑性，可以在高温高压下服役，适合特殊场合下使用。同时本发明为该换热器芯体设计了一种组装焊接一体化工装，解决了扩散焊时出现的组装精度差、焊接高温下难以获得稳定的压力和芯体受夹具影响较大问题，从而可以很好的满足焊接要求。
下面结合附图对本发明进行详细说明。
如图1-4所示，一种紧凑高效换热器芯体，包括上金属盖板1、下金属盖板2和若干个中间金属板3。在上金属盖板1的底面、下金属盖板2的顶面和中间金属板3的顶底两面均纵向蚀刻第一半圆孔结构4，在上金属盖板1的底面、下金属盖板2的顶面和中间金属板3的顶底两面均横向蚀刻第二半圆孔结构5。上金属盖板1、若干个中间金属板3和下金属盖板2上下依次叠放。叠放组合后，如图4所示，上下相邻中间金属板之间、最上方中间金属板与上金属盖板之间以及最下方中间金属板与下金属盖板之间的第一半圆孔结构对应组合成第一圆孔，第二半圆孔结构对应组合成第二圆孔。第一圆孔的孔径大于第二圆孔的孔径。
上述第一半圆孔结构4在上金属盖板1的底面、下金属盖板2的顶面和中间金属板3的顶底两面等间隔布设，相邻第一半圆孔结构4之间形成分隔脊梁6，所述第二半圆孔结构5在分隔脊梁6上等间隔布设。
本发明所设计的换热器芯体各部件(上金属盖板1、下金属盖板2和中间金属板3)采用横向与纵向均化学蚀刻的半圆孔结构，因而有很强的破坏边界层的能力，可增强流体的扰动，提高换热性能。同时换热器芯体组合后，第一半圆孔结构可组合成第一圆孔孔结构，第二半圆孔结构可组合成第二圆孔孔结构，由于光滑的圆孔孔结构，有利于减小应力集中，因而具有很好的耐高温高压的能力。
由于焊接温度在1120℃左右，只有螺栓预紧或者弹簧预紧不能满足扩散焊中稳定的压力要求，同时由于第二半圆孔结构5等的微通道结构，对装配精度要求较高，因而需要新型的焊接工装。
如图5-11所示，一种焊接工装，用于上述紧凑高效换热器芯体的组装焊接，包括顶盖7、底座8、装配夹具9和控压质量块10。所述装配夹具9与底座8为可拆分连接，在装配夹具9内叠放换热器芯体各部件(从下至上依次放置下金属盖板2、中间金属板3和上金属盖板1)，底座8与顶盖7之间采用螺栓11连接，在螺栓11的顶部设置有用于提供给换热器芯体部件预紧力的紧固螺母。在顶盖7的中部设置有控压孔，在控压孔处设置有活动压板12，用于放置控压质量块10。所述控压质量块10放置在活动压板12的上方。控压质量块10用于调节压力，因为在焊接高温下螺栓的预紧力容易松弛，这时需要利用控压质量块来调节压力，在焊接后期也可以减小控压质量块施加的压力，这样有利于减小芯体变形，提高焊接质量。
作为对本发明的进一步设计，所述顶盖7和底座8之间还设置有定位杆13，在顶盖7和底座8的边缘处设置有与定位杆13相适配的定位孔14。定位杆13从定位孔14中穿过，可以防止顶盖7和底座8在水平方向错位。
更进一步的，上述装配夹具9包括底板901，在底板901的上方周边竖向设置有若干个限位直板902和限位角板903，限位直板902和限位角板903围拢成用于适合放置换热器芯体各部件的空间。在底座8上设置有与限位直板902相适配的直孔801，以及与限位角板903相适配的角孔802。装配夹具与底座采用插接的可拆分方式连接。
进一步的，所述螺栓11包括第一柱体1101和第二柱体1102，第一柱体1101的底端与底座8固定连接，第一柱体1101的顶端与第二柱体1102的底端连接，第二柱体1102上的局部位置设置有与螺母相适配的外螺纹。第一柱体1101的直径大于第二柱体1102的直径，在第一柱体1101和第二柱体1102的连接处形成有限位台。该螺栓11可以给予一定的预紧力，使得组成换热器芯体的各板体紧密连接，同时设置粗细两部分，形成有限位台，可以防止在焊接过程中，组成换热器芯体的各板体在竖直方向的过度变形。
更进一步的，所述底座8和活动压板12均采用镂空设计，在不影响强度的条件下，降低了工装的热容量，提高了升温降温的速度，减少了焊接缺陷。
本发明焊接工装的组装步骤大致如下：
(1)将装配夹具9装入底座8，并且安装螺栓11。
(2)在装配夹具9内从下至上依次叠加下金属盖板2、中间金属板3和上金属盖板1，并且放置定位杆13。
(3)将顶盖7对准定位杆13和螺栓11，运用数显扭力扳手安装螺母，给予装配夹具9一定夹持力。
(4)取出装配夹具9。
(5)放置活动压板12和控压质量块10。
上述方式中未述及的有关技术内容采取或借鉴已有技术即可实现。
需要说明的是，在本说明书的教导下，本领域技术人员所作出的任何等同替代方式，或明显变型方式，均应在本发明的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种紧凑高效换热器芯体，其特征在于：包括上金属盖板、下金属盖板和若干个中间金属板，在上金属盖板的底面、下金属盖板的顶面和中间金属板的顶底两面均纵向蚀刻第一半圆孔结构，在上金属盖板的底面、下金属盖板的顶面和中间金属板的顶底两面均横向蚀刻第二半圆孔结构，上金属盖板、若干个中间金属板和下金属盖板上下依次叠放；上下相邻中间金属板之间、最上方中间金属板与上金属盖板之间以及最下方中间金属板与下金属盖板之间的第一半圆孔结构对应组合成第一圆孔，第二半圆孔结构对应组合成第二圆孔。
2.根据权利要求1所述的一种紧凑高效换热器芯体，其特征在于：所述第一半圆孔结构在上金属盖板的底面、下金属盖板的顶面和中间金属板的顶底两面等间隔布设，相邻第一半圆孔结构之间形成分隔脊梁，所述第二半圆孔结构在分隔脊梁上等间隔布设。
3.一种焊接工装，用于权利要求1或2所述紧凑高效换热器芯体的组装焊接，其特征在于：包括顶盖、底座、装配夹具和控压质量块，所述装配夹具与底座可拆分连接，在装配夹具内叠放换热器芯体部件，底座与顶盖之间采用螺栓连接，在螺栓的顶部设置有用于提供给换热器芯体部件预紧力的紧固螺母，在顶盖的中部设置有控压孔，在控压孔处设置有活动压板，所述控压质量块放置在活动压板的上方。
4.根据权利要求3所述的一种焊接工装，其特征在于：所述顶盖和底座之间还设置有定位杆，在顶盖和底座的边缘处设置有与定位杆相适配的定位孔。
5.根据权利要求3所述的一种焊接工装，其特征在于：所述装配夹具包括底板，在底板的上方周边竖向设置有若干个限位直板和限位角板，限位直板和限位角板围拢成用于适合放置换热器芯体部件的空间，在底座上设置有与限位直板相适配的直孔，以及与限位角板相适配的角孔，装配夹具与底座采用插接方式连接。
6.根据权利要求3所述的一种焊接工装，其特征在于：所述螺栓包括第一柱体和第二柱体，第一柱体的底端与底座固定连接，第一柱体的顶端与第二柱体的底端连接，第二柱体上设置有与螺母相适配的外螺纹，第一柱体的直径大于第二柱体的直径，在第一柱体和第二柱体的连接处形成有限位台。
7.根据权利要求3所述的一种焊接工装，其特征在于：所述底座和活动压板均采用镂空设计。
CN201710036448.2A 2017-01-18 2017-01-18 一种紧凑高效换热器芯体及其焊接工装 Active CN106839831B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201710036448.2A CN106839831B (zh) 2017-01-18 2017-01-18 一种紧凑高效换热器芯体及其焊接工装

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201710036448.2A CN106839831B (zh) 2017-01-18 2017-01-18 一种紧凑高效换热器芯体及其焊接工装

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN106839831A CN106839831A (zh) 2017-06-13
CN106839831B true CN106839831B (zh) 2018-09-21

Family

ID=59123772

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201710036448.2A Active CN106839831B (zh) 2017-01-18 2017-01-18 一种紧凑高效换热器芯体及其焊接工装

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN106839831B (zh)

Families Citing this family (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN109323607B (zh) * 2018-09-28 2021-04-20 西安交通大学 一种蜂窝型超紧凑板式热交换器
CN111375920B (zh) * 2018-12-27 2022-01-04 航天海鹰(哈尔滨)钛业有限公司 一种用于毛细管换热器焊接的工装方法
CN110425915A (zh) * 2019-07-10 2019-11-08 中国船舶重工集团公司第七二五研究所 一种包含组合流道的新型印刷电路板式换热器芯体
CN110434462B (zh) * 2019-08-14 2021-08-27 大族激光科技产业集团股份有限公司 换热板的激光焊接系统
CN111515518B (zh) * 2020-03-30 2022-01-28 中国电子科技集团公司第十四研究所 一种铜合金微通道换热器扩散焊接卡具与方法
CN115971744B (zh) * 2023-03-21 2023-06-27 霍夫曼(北京)工程技术有限公司 一种板式换热器焊接设备

Family Cites Families (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS57188987A (en) * 1981-05-18 1982-11-20 Toshiba Corp Heat accumulator
SE9702420L (sv) * 1997-06-25 1998-12-26 Alfa Laval Ab Plattvärmeväxlare
CN2613738Y (zh) * 2003-05-20 2004-04-28 吴俊云 客车空调用多段式换热器芯
CN2670889Y (zh) * 2003-07-28 2005-01-12 张曼丽 宽通道平板焊接式换热器
CN1837718A (zh) * 2006-03-09 2006-09-27 缪志先 肋板式换热器
CN100498183C (zh) * 2006-05-19 2009-06-10 华东理工大学 板-泡式换热器
JP2008101890A (ja) * 2006-10-19 2008-05-01 Earth Clean Tohoku:Kk 新規間接型気化冷却器
CN101776406B (zh) * 2010-01-14 2012-12-05 天津大学 新风换气机用逆流式换热芯体
CN103175292B (zh) * 2013-03-26 2015-05-20 中南大学 新风换气机用导板膜式全热换热芯体
CN103808190A (zh) * 2014-01-27 2014-05-21 中国船舶重工集团公司第七一一研究所 丁胞型换热芯体及具有丁胞型换热芯体的板壳式换热器
CN104266514B (zh) * 2014-09-23 2017-01-11 大连理工大学 一种整体式换热器及其加工方法

Also Published As

Publication number Publication date
CN106839831A (zh) 2017-06-13

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN106839831B (zh) 一种紧凑高效换热器芯体及其焊接工装
CN106825894B (zh) 一种换热器芯体的扩散焊工艺
US11415381B2 (en) Heat exchanger with aluminum tubes rolled into an aluminum tube support
EP2704190A1 (en) Modular cooling system
US20050217837A1 (en) Compact counterflow heat exchanger
CN102470333A (zh) 用于等温化学反应器的板式热交换器
CN202083266U (zh) 整体式波纹翅片管传热元件
CN111895822A (zh) 一种超临界二氧化碳发电循环用微通道换热器
CN111069759A (zh) 一种铜钢专用扩散连接工装及扩散连接方法
CN101071047A (zh) 热交换器制造方法
US8347503B2 (en) Methods of manufacturing brazed aluminum heat exchangers
CN100535571C (zh) 具有自消应力能防污染的气体低温热交换器
CN103940284A (zh) 换热器及其连接方法
CN108637421A (zh) 一种板翅式换热器钎焊夹具
CN112975046A (zh) 铝制板翅式板束体组合式柔性夹具
CN104748591A (zh) 一种焊接板框式换热器
CN111375920B (zh) 一种用于毛细管换热器焊接的工装方法
CN215864785U (zh) 夹片式换热器
CN110560829A (zh) 一种新型焊接工装
CN203371210U (zh) 一种小型多台装配钎焊装夹装置
CN212931129U (zh) 一种微通道换热器加厚结构
CN209857722U (zh) 一种板翅式散热器用短封条
CN103175431A (zh) 板式换热器用高通量换热板
CN203259048U (zh) 板式换热器用高通量换热板
JP2005246472A (ja) ろう付け装置およびろう付け方法

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant