CN108474631B - 端口孔垫圈和用于换热器的组件 - Google Patents

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Abstract

提供了一种端口孔垫圈(57,57',57'')和用于换热器(31)的组件。端口孔垫圈布置成安装在换热器(31)的波纹状第一板(41)与第二板(33)之间，使得端口孔垫圈的中心延伸平面(e‑e,e'‑e')平行于该第一板和该第二板。端口孔垫圈是环形的，且布置成在端口孔垫圈的内周(58,58')内包围第一板的端口孔区域(43)和第二板的端口孔区域(34)。布置成与第一板接合的端口孔垫圈的第一表面(60)是波纹状的，以便沿端口孔垫圈的纵向延伸(L)限定交替地布置的垫圈脊(62)和垫圈谷(63)。垫圈脊和垫圈谷布置成分别与第一板的板谷(49)和板脊(47)匹配。布置成与包括第二板的板布置接合的端口孔垫圈的第二表面(61)基本上是平面，且布置成接触板布置的基本上平面的表面(38)。在中心延伸平面的法线方向(n)上，垫圈脊突出，且垫圈谷下降。端口孔垫圈的宽度(w1‑w8)平行于中心延伸平面且垂直于端口孔垫圈的纵向延伸而测量。

Description

端口孔垫圈和用于换热器的组件
技术领域
本发明涉及一种端口孔垫圈及其设计。本发明还涉及一种用于换热器的组件，其包括这种端口孔垫圈。
背景技术
板式换热器典型地由两个端板构成，多个传热板以对准的方式布置在两个端板之间。传热板是波纹状的，以便包括在上平面中延伸的脊和在下平面中延伸的谷。在一个类型的公知PHE(所谓带垫圈的板式换热器)中，垫圈布置在传热板之间，更具体是在沿外缘且围绕传热板的端口孔延伸的垫圈凹槽中。垫圈凹槽可在下平面和/或中间平面(也称为半平面)中延伸。端板且因此传热板朝彼此压紧，由此垫圈在传热板之间密封。垫圈限定传热板之间的平行流动通道，最初不同温度的两种流体可交替地流动通过这些通道，用于将热从一种流体传递至另一种流体。
流体经由端口进入和离开通道，端口延伸穿过板式换热器且由传热板中的相应的对准的端口孔而形成。端口分别与板式换热器的入口和出口连通。每种流体的入口和出口可形成在同一端板或不同端板中。如果它们形成在同一端板中，则这意味着流体将在换热器的同一侧进入和离开换热器。如果它们形成在不同端板中，则这意味着流体将在一侧进入换热器，且在相对侧离开换热器。取决于传热板的设计，后一情况可能需要换热器的特殊设计来实现包括出口的端板与最外传热板之间的紧密密封，使得没有流体可在端板与最外传热板之间流动。典型地，与包括在下平面中延伸的垫圈凹槽的传热板有关的是，需要特殊设计。一个这种特殊设计涉及提供用于将垫圈接收在端板中的凹口。这种凹口是劳动密集型的，且制造成本高。下文还参照图1a和1b描述了另一个特殊设计。
图1a和1b示出了已知的板式换热器2，其如上文所述设计(处于未完全张紧的状态)，且具有布置在板式换热器的相对侧上的用于一种流体的入口以及用于同一流体的出口4，出口侧在附图中示出。对于另一流体，入口和出口布置在换热器的同一侧处。图1a和/或图1b示出了两个端板中的一个端板6、多个传热板(其所有都相似且设计为如图4a和4b中所示)中的两个传热板8和20、四个端口中的端口10，端口10与出口4连通、多个端口孔垫圈中的两个端口孔垫圈12、过渡板14、四个环形垫圈中的环形垫圈16，以及套环18。最后三个构件仅存在于板式换热器的出口侧处。环形垫圈布置在相应一个端口(未示出)处，以提供最外一个的传热板20与过渡板14之间的充分支承。套环布置在端口10处。因此，没有套环布置在未与端板6中的出口连通的端口处，即，其它端口处。图1a中还示出了用于保护端板6免于暴露于流体的四个衬套的一个衬套22。通过适当选择用于端板的材料，可省略衬套。
端板、传热板和过渡板所有都包括四个端口孔区域，其分别可打开以便包括相应的端口孔，或闭合。除最外传热板外的所有传热板的所有四个端口孔区域典型地打开，同时最外传热板、过渡板和端板的一些端口孔区域取决于流体入口和出口的布置打开且一些闭合。这里也是如此。图1a和1b分别示出了传热板8和20、过渡板14和端板6的一个端口孔区域24,26,28和30。显然，端口孔区域24,26,28和30所有都打开，以便包括相应的端口孔。过渡板14的端口孔区域大于传热板和端板的端口孔区域。更具体而言，在所有端口孔区域闭合的情况下，过渡板14类似于传热板。然而，当切割过渡板14来打开其一个端口孔区域时，比切开一个传热板的一个端口孔区域时切除了更多材料。因此，过渡板14必须定制化制造。
如从图1a和1b中清楚，过渡板14布置在最外传热板20与端板6之间。环形垫圈16围绕过渡板的打开的端口孔区域28布置在最外传热板20与过渡板14之间。环形垫圈具有沿其延伸的恒定横截面。环形垫圈的环形部分突出超过端口孔的边缘，且套环保持环形垫圈就位。
因此，以上设计需要制造和组装三个类型的特殊构件来确保端板6与最外传热板20之间的紧密密封，这与金钱和时间的大量消耗相关联。此外，端板6与过渡板14之间将不存在流动。最外传热板20与过渡板14之间也不会存在流动。这意味着过渡板将没有传热功能，其仅提供成用于密封目的。
发明内容
本发明的目的在于实现换热器的更简单、不昂贵且更有效的设计，该换热器具有布置在换热器的相对侧上的用于同一流体的入口和出口。本发明的基本构想在于由新型的端口孔垫圈(即，单个构件)来替换上述已知的换热器设计的三个特殊构件。用于实现上述目的的端口孔垫圈和包括这种端口孔垫圈的换热器组件在所附权利要求中限定且在下文中进一步详述论述。
根据本发明的端口孔垫圈用于安装在换热器的波纹状的第一板与第二板之间，使得端口孔垫圈的中心延伸平面平行于第一板和第二板。端口孔垫圈是环形的，且布置成在其内周内包围第一板的端口孔区域和第二板的端口孔区域。端口孔垫圈特征在于布置成与第一板接合的端口孔垫圈的第一表面是波纹状的，以便沿端口孔垫圈的纵向延伸限定交替布置的垫圈脊和垫圈谷。垫圈脊和垫圈谷布置成分别与第一板的板谷和板脊匹配。布置成与包括第二板的板布置接合的端口孔垫圈的第二表面基本上是平面，且布置成接触板布置的基本上平面的表面。在中心延伸平面的法线方向上，垫圈脊突出，且垫圈谷下降。端口孔垫圈的宽度平行于中心延伸平面且垂直于端口孔垫圈的纵向延伸而测量。
第一板和第二板可为不同类型，包括传热板、分隔板和端板。
例如，板布置可包括衬套和第二板，其中端口孔垫圈的第二表面可布置成接触衬套。备选地，板布置可不包括衬套，例如，它可由第二板构成，其中端口孔垫圈的第二表面可布置成接触第二板。
端口孔垫圈的中心延伸平面意思是平行于端口孔垫圈置于其上的平面表面的平面。
表述"平行于第一板和第二板"意思是平行于第一板和第二板的相应的中心或主延伸平面。
第一板和第二板的端口孔区域可打开以便包括相应的端口孔，或闭合。
由于端口孔垫圈的第一表面包括布置成分别与第一板的板谷和板脊接合的垫圈脊和垫圈谷，故可实现第一板与端口孔垫圈之间的紧密且可靠的密封。
由于端口孔垫圈的第二表面基本上是平面且布置成与板布置的基本上平面的表面接合，故可实现板布置与端口孔垫圈之间的紧密且可靠的密封。
端口孔垫圈可使得垫圈脊和垫圈谷限定端口孔垫圈的内周。这种设计意味着垫圈脊和谷尽可能远地布置在端口孔垫圈上，这使得垫圈适用于具有由板谷和脊包绕和限定的端口孔区域的第一板，这典型是这种情况。
端口孔垫圈的第一表面可限定沿端口孔垫圈的纵向延伸来延伸且从垫圈脊和垫圈谷沿中心延伸平面的法线方向突出的第一卷边或肋。这种第一卷边可实现局部增大的垫圈压力，从而获得在端口孔垫圈在第一板与第二板之间受挤压时端口孔垫圈的改善的密封能力。
第一卷边可沿端口孔垫圈的整个纵向延伸来连续地延伸，这可实现沿整个端口孔垫圈的局部增大的垫圈压力，这继而又可实现端口孔垫圈密封能力的优化。
第一卷边可从端口孔垫圈的内周延伸基本上连续的距离。
第一卷边可从垫圈脊的相应顶部突出。垫圈脊的顶部是垫圈脊最高的位置，垫圈脊的高度沿中心延伸平面的法线方向测量。这种第一卷边可实现端口孔垫圈密封能力的优化。
端口孔垫圈可使得垫圈脊的最大宽度小于端口孔垫圈的最大宽度。此实施例意味着端口孔垫圈延伸超过垫圈脊，这实现端口孔垫圈与第一板和第二板之间的增大接触和接合。
沿垫圈脊的端口孔垫圈的宽度可大于垫圈脊的最大宽度。此实施例意味着垫圈脊不会占据端口孔垫圈的整个宽度。这实现端口孔垫圈与第一板和第二板之间的增大的接触和接合，其中典型最需要用于可靠的垫圈固定，即，沿垫圈脊。
沿垫圈脊的端口孔垫圈的宽度可大于沿端口孔垫圈的一部分的沿垫圈谷的端口孔垫圈的宽度。这可意味着端口孔垫圈具有相邻垫圈脊之间的凹部，这可在端口孔垫圈在第一板与第二板之间受挤压时减小端口孔垫圈压碎的风险。
端口孔垫圈可设计成以便其第一表面限定在多个垫圈谷中的每个处的凹口，该凹口沿中心延伸平面的法线方向延伸。这种凹口意味着局部减小的垫圈厚度，其可在端口孔垫圈在第一板与第二板之间受挤压时降低端口孔垫圈压碎的风险。
端口孔垫圈的第一表面可限定沿端口孔垫圈的纵向延伸来延伸且连接多个垫圈脊的第二卷边或肋。第二卷边沿中心延伸平面的法线方向突出，且从端口孔垫圈的内周延伸≠0的距离。第二卷边可沿端口孔垫圈的仅一部分或全部延伸。第二卷边可布置成接收在第一板的凹槽中，该凹槽围绕第一板的端口孔区域部分地或完全地延伸且从其延伸≠0的距离。这种设计可改善第一板与端口孔垫圈之间的接合。
端口孔垫圈可具有布置成与第一板的边缘部分接合的附接器件，以将端口孔垫圈紧固到第一板上，该边缘部分限定第一板的端口孔。附接器件可与端口孔垫圈接合，且从端口孔垫圈的内周延伸。这种附接器件可使得更容易将端口孔垫圈布置和保持在第一板与第二板之间的正确位置。
附接器件可包括与端口孔垫圈间隔开的桥接件、连接桥接件和端口孔垫圈的连接部件，以及与桥接件接合且从桥接件朝端口孔垫圈延伸的第一指和第二指。连接部件可布置成与第一板的后侧接合，且第一指和第二指可布置成与第一板的前侧接合。因此，实现端口孔垫圈与第一板的可靠紧固。
端口孔垫圈可使得端口孔垫圈的外周与第一指和第二指中的每个之间的最短距离短于在连接部件连接到端口孔垫圈处的端口孔垫圈的宽度。这实现将端口孔垫圈定位成接近第一板的端口孔。
连接部件可在第一个垫圈脊处连接到端口孔垫圈上，第一指可至少部分地在第一垫圈脊与相邻的第二垫圈脊之间延伸，且第二指可至少部分地在第一垫圈脊与相邻的第三垫圈脊之间延伸。此外，第一垫圈脊可布置在第二垫圈脊与第三垫圈脊之间。此实施例实现了附接器件不会延伸超过端口孔垫圈的最大高度，这继而又便于端口孔垫圈与第一板和第二板之间的紧密接合。
根据本发明的用于换热器的组件包括波纹状第一板、第二板，以及端口孔垫圈，其如上文所述安装在第一板与第二板之间，使得端口孔垫圈的中心延伸平面平行于第一板和第二板。第一板和第二板均包括由端口孔垫圈包围的端口孔区域。端口孔垫圈的第一表面与第一板的板脊和板谷接合，板脊和板谷围绕第一板的端口孔区域交替地布置。端口孔垫圈的第二表面与包括第二板的板布置的基本上平面的表面接合，该基本上平面的表面围绕第二板的端口孔区域延伸。
第一板可为相互对准的传热板的组中的最外传热板，且第二板可为布置成压缩传热板的组的端板。备选地，第二板可为分隔板。
第一板的端口孔区域可打开以便限定端口孔。因此，实现流体穿过第一板。
第一板和第二板的端口孔区域可打开，以便均限定端口孔。因此，实现流体穿过第一板和第二板，这使得组件适用于具有布置在换热器的相对侧上的用于同一流体的入口和出口的换热器。
第一板可包括包围板脊和板谷的环形堤坝(embankment)。此外，端口孔垫圈可与第一板的堤坝的顶面接合，该顶面平行于端口孔垫圈的中心延伸平面。典型地，它将为沿宽度方向(上文所述)延伸超过垫圈脊的端口孔垫圈的一部分，其将与堤坝的顶面接合来优化垫圈-板的接合。
换热器可包括如上文所述的组件。
根据本发明的端口孔垫圈的不同设计的上述优点典型地可转移到根据本发明的用于换热器的组件，因为它包括端口孔垫圈。
本发明的其它方面从从属权利要求和本说明书中清楚。
附图说明
其它目的、特征和优点将从参照附图的本发明的若干实施例的以下详细描述中清楚，在附图中：
图1a为已知的板式换热器的示意性局部平面视图，
图1b示意性地示出了沿图1a中的线X-X和Y-Y的横截面，
图2a为根据本发明的包括组件的板式换热器的前视图，
图2b为图2a中的板式换热器的侧视图，
图3a为图2a中的部分Q的放大、示意性且简化的平面视图，
图3b示意性地示出了沿图3a中的线X-X和Y-Y的横截面，
图4a为具有垫圈的传热板的平面前视图，
图4b为图4a的传热板的平面后视图，
图4c为图4b的部分P的放大图，
图4d对应于图4c，但示出了具有端口孔垫圈的部分P，
图5a为端口孔垫圈的侧视图，
图5b为图5a的端口孔垫圈的平面视图，
图5c为沿图5b中的线A-A截取的穿过图5a的端口孔垫圈的横截面，
图5d为沿图5b中的线B-B截取的穿过图5a的端口孔垫圈的横截面，
图5e为沿图5b中的线C-C截取的穿过图5a的端口孔垫圈的横截面，
图6a为具有附接器件的端口孔垫圈的平面视图，
图6b为沿图6a中的线A-A截取的横截面，
图6c为沿图6a中的线B-B截取的横截面，
图6d为沿图6a中的线C-C截取的横截面，
图6e为图6a的具有附接器件的端口孔垫圈的一部分的透视图，
图7a为具有附接器件的另一个端口孔垫圈的平面视图，
图7b为沿图7a中的线A-A截取的横截面，
图7c为沿图7a中的线B-B截取的横截面，
图7d为沿图7a中的线C-C截取的横截面，以及
图7e为图7a的带有附接器件的端口孔垫圈的一部分的透视图。
具体实施方式
在图2a,2b,3a和3b中，示出了带垫圈的板式换热器31。它包括第一端板32和第二端板33(权利要求中的"第二板")，其在下文中将分别称为框架板32和压力板33。框架板和压力板由不锈钢制成，且均包括四个端口孔区域，其可闭合或打开，以便限定相应的端口孔。这里，框架板和压力板各包括两个打开和两个闭合的端口孔区域。压力板33的端口孔区域34-37在图2a中示出，闭合的端口孔区域带有虚线圆。压力板33的一个打开的端口孔区域34也在图3b中可见。正如框架板32的内表面48，压力板33的内表面38基本上是平面。
换热器还包括分别布置在框架板32与压力板33之间的相互对准的相似不锈钢传热板40的组39。每个传热板包括四个端口孔区域，其可闭合或打开，以便限定相应的端口孔。传热板的端口孔区域都是一致的，且具有相同尺寸。这里，它们不是圆形，而是为"弯曲三角形"，以便具有变化的"半径"。压力板和框架板的端口孔区域都是一致的，且具有相同尺寸。这里，它们为圆形，具有等于传热板的端口孔区域的最小"半径"的半径。
布置成最接近压力板33的最外传热板41(权利要求中的"第一板")在图4a,4b,4c和4d中进一步详细示出。在图4a中可见的传热板的表面布置成背对压力板33，而图4b,4c和4d中可见的表面布置成面对压力板33。传热板41具有四个端口孔区域42,43,44和45。在板式换热器31中，除最接近框架板32的最外一个41和最外传热板外，所有传热板都使其端口孔区域打开。最外传热板41具有两个打开的端口孔区域43和44，以及两个闭合的端口孔区域42和45，正如最接近框架板43的最外传热板(未示出)。传热板41的打开的端口孔区域43中的一个也在图3b中可见。最外传热板41的打开的端口孔区域43和44的中心点分别与压力板33的打开的端口孔区域34和37的中心点对准。此外，最接近框架板32的最外传热板的打开的端口孔区域的中心点与框架板32的打开的端口孔区域中的相应一个的中心点对准。对准(关于中心点)的打开的端口孔区域产生在板式换热器内侧延伸的端口。因此，板式换热器31包括四个端口，每个均从框架板32和压力板33的相应一个打开的端口孔区域延伸。图3b示出了标为46且从压力板33的端口孔区域34延伸的这些端口中的一个。
传热板均分成不同的区域，其均具有适于区域的主要功能的波纹图案。例如，关于换热板的中心延伸平面c-c(图2b)(平行于图4a-d的图平面)交替布置的板脊和板谷围绕端口孔区域提供。这针对图4b-d的传热板41示出，其中板脊47和板谷49包围端口孔区域43。板脊和板谷具有支承功能。除最外一个外的所有传热板的板脊和板谷布置成抵靠相邻板的板谷和板脊。对于最外传热板，相邻板中的一个为分别具有基本上平面的内表面48和38的框架板32或压力板33。本文将不会进一步描述传热板的不同区域和波纹图案。
传热板均包括围绕每个端口孔区域提供的环形堤坝。这针对图4c中的传热板41的端口孔区域43示出，其中堤坝68包围板脊47和板谷49。堤坝68的内周与传热板41的端口孔区域43一致但更大。堤坝由垫圈凹槽的下侧形成，该垫圈凹槽布置成接收板的相对前侧上的垫圈，这将在下文中进一步论述。
在板组39中，传热板40由垫圈50(图3b)与彼此分离，垫圈50布置在沿纵向外缘且围绕传热板的端口孔区域延伸的传热板的垫圈凹槽中。图4a示出了具有这种垫圈50的最外传热板41。传热板40与垫圈50一起形成平行通道，其布置成接收两种流体，用于将热从一种流体传递至另一种流体。为此，第一流体布置成在每隔一个通道中流动，且第二流体布置成在其余通道中流动。为了通道防泄漏，传热板40必须彼此相靠地压紧，由此垫圈50在传热板之间密封。为此，板式换热器31包括布置成朝彼此分别压紧框架板32和压力板33的多个张紧器件51。
第一流体分别经由布置在板式换热器的相对侧上的入口52和出口53进入和离开板式换热器31。类似地，第二流体分别经由布置在板式换热器的相对侧上的入口54和出口55进入和离开板式换热器31。由于入口52和54以及出口53和55布置在板式换热器31的相对侧上，故第一流体和第二流体将穿过框架板32和压力板33两者。入口和出口的中心点与相应一个端口的中心点对准。例如，如图3b中尤其清楚，第一流体的出口53与端口46对准(关于中心点)。
如前文所述，板式换热器的所有传热板40除关于端口孔区域外都相似，端口孔区域可取决于其在传热板组39中的位置而针对传热板打开或闭合。在组中，每隔一个传热板40关于基准板定向旋转180度。参看图4a，每隔一个传热板围绕延伸穿过板中心的轴线旋转180度，该轴线是板的中心延伸平面c-c的法线，即，正交于图4a的图平面。
在板式换热器31中，最接近框架板32的最外传热板的前侧(图4a)面对框架板，而最接近压力板33的最外传热板41的后侧(图4b)面对压力板。特殊垫圈解决方案存在于框架板32与相邻的最外传热板之间来实现其间适合的密封。该垫圈解决方案对于本发明是不相关的，且因此将不进一步论述。根据本发明的垫圈解决方案存在于最外传热板41与压力板33之间。下文将论述该垫圈解决方案。
图5a-5e示出了用于安装在压力板33与最外传热板41之间来在这些之间密封的环形橡胶端口孔垫圈57，端口孔垫圈、最外传热板和压力板一起形成根据本发明的组件。当端口孔垫圈57类似于这样安装时，延伸端口孔垫圈的最大高度h1(这里h1=6mm)的一半的端口孔垫圈的中心延伸平面e-e将平行于压力板33和最外传热板41。中心延伸平面e-e平行于图5b的图平面。
端口孔垫圈具有与传热板41(更具体是其后侧)接合的第一表面60，以及与压力板33(更具体是其内表面38)接合的第二表面61。第一表面60是波状的，且限定沿端口孔垫圈57的纵向延伸L交替地布置的垫圈脊62和垫圈谷63。垫圈脊在上方突出，且垫圈谷降到下方，中心延伸平面e-e在其法线方向n上。垫圈脊和谷限定端口孔垫圈的内周58，其包围与传热板的端口孔区域一致但更大的区域59。第二表面61基本上是平面，且平行于端口孔垫圈57的中心延伸平面e-e。
第一表面60还限定连续的环形第一卷边或凸起64。第一卷边64具有与端口孔垫圈57的内周58一致的内周，且它沿端口孔垫圈的纵向延伸L与其同心地延伸。第一卷边64从垫圈脊62和垫圈谷63沿中心延伸平面e-e的法线方向n突出，且从端口孔垫圈的内周58延伸基本上恒定的距离w0。如从图5d中清楚，第一卷边从垫圈脊的相应顶部56突出。此外，第一卷边具有沿其纵向延伸的恒定的宽度w1和恒定的高度h2，宽度平行于中心延伸平面且垂直于端口孔垫圈的纵向延伸测得，即，在端口孔垫圈57的"径向"方向上。这里，w0=0.5mm，w1=1.7mm，且h2=0.2mm。
端口孔垫圈57的设计适于最外传热板41和压力板33的设计。例如，为了配合使用上述传热板，由端口孔垫圈57包围的区域59是"弯曲三角形"，正如传热板的端口孔区域。此外，沿端口孔垫圈57的部分Z1(由点划线包围)，第一表面60限定连接部分Z1内的垫圈脊的第二卷边66。第二卷边布置成容纳在传热板41的凹槽70中，该凹槽部分地围绕打开的端口孔区域43延伸。第二卷边66沿中心延伸平面e-e的法线方向n突出，其中高度h5=3.8mm，从端口孔垫圈57的内周58延伸距离w6=2.7mm，且具有宽度w7=6.3mm。
如从图5b清楚，端口孔垫圈57具有沿其纵向延伸L的变化的宽度。沿垫圈脊的端口孔垫圈的宽度w2大于垫圈脊的最大宽度w3。此外，沿垫圈脊的端口孔垫圈的宽度w2大于沿端口孔垫圈的部分Z2(由虚线包围)的沿垫圈谷的端口孔垫圈的宽度w4。结果，沿部分Z2，端口孔垫圈57具有沿宽度方向的凹部67，该凹部提供了用于端口孔垫圈变形的空间，在该处，端口孔垫圈最薄(具有最小高度)，且因此最脆弱。因此，凹部67防止了端口孔垫圈在其在最外传热板41与板式换热器31的压力板33之间挤压时被压碎。这里，w2=10.45mm，w3=9.1mm，且w4=9.2mm。
沿宽度方向延伸超过垫圈脊62的端口孔垫圈57的部分与垫圈谷63的底部齐平延伸，即，在高度h3=1.5mm处。这里的端口孔垫圈的外部尺寸d1等于106.3mm。
沿端口孔垫圈57的部分Z2，第一表面60还限定每个垫圈谷处的凹口65，该凹口沿中心延伸平面e-e的法线方向n延伸。凹口65的中心布置在离端口孔垫圈57的内周58的距离w5=5.6mm处，且给予端口孔垫圈最小高度h4=1.35mm。另外，凹口65提供了端口孔垫圈变形的空间，在该处，端口孔垫圈最脆弱，以便防止端口孔垫圈在其在最外传热板41与板式换热器31的压力板33之间挤压时被压碎。
因此，由于第二卷边66，故端口孔垫圈并非特别易于在部分Z1内压碎。由于第二卷边66并未沿整个端口孔垫圈57延伸，故端口孔垫圈在部分Z2内具有凹部67和凹口65来防止端口孔垫圈压碎。
在板式换热器31中，端口孔垫圈57布置成围绕并包围最外传热板41的打开的端口孔区域43和压力板33的打开的端口孔区域34(图3b,4c-d)。另一个端口孔垫圈布置成围绕并包围最外传热板41的打开的端口孔区域44和压力板33的打开的端口孔区域37。该端口孔垫圈还具有一个波纹表面和一个平面表面(即，其根据本发明设计)，但其具有略微不同于端口孔垫圈57的设计，以配合最外传热板41的设计，且尤其是围绕端口孔区域44的结构。更具体而言，该端口孔垫圈具有沿整个端口孔垫圈延伸的第二卷边，即，连接所有垫圈脊，因为布置成容纳第二卷边的最外传热板41的凹槽完全围绕打开的端口孔区域44延伸。鉴于此，该端口孔垫圈不必如端口孔垫圈57那样具有凹部和凹口。
以下描述聚焦于端口孔垫圈57。端口孔垫圈57的垫圈脊62和垫圈谷63分别与板谷49和板脊47匹配，从而包围最外传热板41的端口孔区域43，同时第二表面61与压力板33的内表面38接合。此外，沿宽度方向延伸超过垫圈脊62的端口孔垫圈57的部分与堤坝68的顶面69(图4c)接合，该顶面平行于端口孔垫圈57的中心延伸平面e-e。类似于此布置，端口孔垫圈57提供了最外传热板41与压力板33(图3b)之间的良好且可靠的密封。
因此，根据本发明的端口孔垫圈替代了最初描述的换热器的已知密封解决方案中所需的三个特殊构件，该换热器具有布置在换热器的相对侧上的用于同一种流体的入口和出口。根据本发明的端口孔垫圈的另一个优点在于，在最接近第二板(以上的压力板)的两个板(以上的两个传热板)之间可存在流动。利用已知的密封解决方案，如上文所述，在最接近端板的两个板(一个传热板和一个过渡板)之间可能不存在流动，这导致了换热器的更差传热能力。
图6a-6e示出了根据本发明的另一个环形橡胶端口孔垫圈57'。端口孔垫圈57'很类似于端口孔垫圈57，且大体上将只描述将端口孔垫圈57'与端口孔垫圈57区分开的特征。端口孔垫圈57'具有多个(这里是两个(但可为更多或更少))的附接器件72和73，以用于将端口孔垫圈紧固到最外传热板41上(图4a-4b)。附接器件72和73是相似的。以下描述将主要聚焦于附接器件72，这在图6e中放大地示出。
附接器件72包括与端口孔垫圈57'间隔开的桥接件74，将桥接件74连接到端口孔垫圈57'上的连接部件75，以及分别连接到桥接件74上且在连接部件75的相对侧上从桥接件朝端口孔垫圈57'延伸的第一指76和第二指77。桥接件74、连接部件75和第一指76和第二指77具有相等高度h6，且在平行于端口孔垫圈57'的中心延伸平面e'-e'的公共平面中延伸。
附接器件72由端口孔垫圈57'包围，且从其内周58'延伸。连接部件75与端口孔垫圈57'的第一垫圈脊78接合，连接部件的顶面与第一垫圈脊78的顶面齐平延伸。连接部件75和第一指76和第二指77的长度使得端口孔垫圈57'的外周79与第一指和第二指中的每个之间的最短距离d2短于沿第一垫圈脊78(即，在其处连接部件75连接到端口孔垫圈57'上)的端口孔垫圈57'的宽度w8(这里=端口孔垫圈57的w2)。更具体而言，第一指76的一部分在端口孔垫圈57'的第一垫圈脊78与相邻的第二垫圈脊80之间延伸，而第二指77的一部分在端口孔垫圈57'的第一垫圈脊78与相邻的第三垫圈脊81之间延伸。因此，第一垫圈脊78分别布置在第二垫圈脊80与第三垫圈脊81之间。此外，这里，第一垫圈脊78、第二垫圈脊80和第三垫圈脊81布置在对应于端口孔垫圈57的部分Z1的端口孔垫圈57'的部分Z1'内。备选地，第一垫圈脊、第二垫圈脊和第三垫圈脊中的一个或多个可布置在部分Z1'外。
除在附接器件72(和73)的区域中外，端口孔垫圈57'与端口孔垫圈57基本上相同。如从图6d中特别清楚，端口孔垫圈57'在第一指76和第二指77下方(即，在第一垫圈脊与第二垫圈脊以及第一垫圈脊与第三垫圈脊之间)切割。更具体而言，端口孔垫圈57'包括从其内周58'延伸的切口，两个切口用于每个附接器件72和73，以便使内周58'部分地成波形，且给予端口孔垫圈57'在部分Z1'内的变化宽度。
附接器件72布置成与最外传热板41(图4a-d)的边缘部分82接合，该边缘部分限定呈打开的端口孔区域43的形式的最外传热板的端口孔83，以将端口孔垫圈57'紧固到最外传热板上。边缘部分是波纹状的，包括如前文所述的脊47和谷49。连接部件75布置成与最外传热板41的后侧(图4b-4d)接合，而第一指和第二指布置成与最外传热板的前侧(图4a)接合。因此，板边缘部分82布置成"夹在"连接部件与附接器件的第一指和第二指之间，以便将端口孔垫圈紧固到最外传热板上。
图7a-7e示出了根据本发明的又一个环形橡胶端口孔垫圈57''。除了端口孔垫圈57''没有在附接器件的第一指和第二指下方的切口外，端口孔垫圈57''与端口孔垫圈57'基本上相同。切口可使端口孔垫圈57'比端口孔垫圈57'略微更容易制造。
本发明的上文所述的实施例仅应当看作是实例。本领域技术人员认识到所述实施例可以以多种方式改变和组合，而不脱离本发明的构想。
举例来说，上文给出的端口孔垫圈的一组尺寸仅为无数可能的不同工作尺寸组的一个实例。自然，端口孔垫圈的尺寸应当适于板式换热器的应用和传热板、框架板和压力板的设计，但端口孔垫圈的不同设计可对于同一应用和一组板较好地工作。
例如，端口孔垫圈的第一卷边和第二卷边的宽度、高度和位置可在一定极限内变化，其中端口孔垫圈的性能不变。作为非限制性实例，对于适于上述板的端口孔垫圈，第一卷边的高度h2可为端口孔垫圈的最大高度h1的2-10%。此外，作为另一个非限制性实例，第一卷边的宽度w1可为端口孔垫圈的最大宽度w2的5-25%。此外，未压缩的端口孔垫圈的第一卷边和第二卷边可为不连续的，由此在板式换热器中的端口孔垫圈的压缩期间可消除不连续性。
作为另一个实例，凹口的位置、形状和/或数目可变化。更具体而言，凹口可布置成离端口孔垫圈的内周更近/更远，且它们可沿端口孔垫圈的部分Z2仅设在一些垫圈谷处。此外，凹部67的形状和/或数目可变化。
上文所述的板式换热器包括两个端口孔垫圈(具有不同设计，但两者都根据本发明)，一个用于最外传热板和压力板的每对打开的端口孔区域。最外传热板与压力板之间不需要端口孔垫圈，在该处，端口孔区域为闭合，甚至未用于支承，这是根据本发明的端口孔垫圈的附加优点。这是因为最外传热板与压力板紧密布置在板式换热器中，使得最外传热板没有变形的风险。然而，如果需要，例如，用于支承，则端口孔垫圈还可围绕最外传热板和压力板的闭合端口孔区域来布置。
端口孔垫圈的内周和传热板的端口孔区域可具有任何形状，如，圆形、椭圆形等。此外，它们不必为一致和/或同心的。相同的推理对于框架板和压力板的端口孔区域也成立，例如，其可为弯曲三角形。
端口孔垫圈可由除橡胶外的另一材料制成。类似地，框架板和压力板可由除不锈钢外的另一材料(如，碳钢)制成。另外，传热板可由除不锈钢外的另一材料(如，钛)制成。
以上，板布置(权利要求中使用的用语)由第二板构成，即，压力板。为了保护框架板和压力板免受可能引起腐蚀的流体暴露，尤其是如果框架板和压力板由不太耐腐蚀的材料如碳钢制成，则框架板和压力板的打开的端口孔区域可具有衬套，例如，由不锈钢制造。在这种情况中，板布置将包括第二板和至少一个衬套，且端口孔垫圈可布置成与衬套接合，而替代与第二板直接接合。
参照图6a-6e和7a-7e所述的端口孔垫圈包括所谓片上夹(clip on tab)的形式的附接器件。自然，端口孔垫圈可具有布置成与最外传热板的内缘和/或外缘接合的(内部和/或外部的)附加/其它类型的附接器件。
板式换热器的传热板不必所有都相似，而是可为两个或多个不同的交替布置的类型。
第一板和第二板不必分别为最外传热板和压力板，而是例如可为传热板和分隔板或最外传热板和框架板。分隔板为分流板，其可布置在传热板组中在两个传热板之间。它典型地为片状金属板，不是波纹状的，且它可包括闭合和打开的端口孔区域两者。
压力板的整个内表面不必是基本上平面的，只要布置成与端口孔垫圈的第二表面接合的内表面的部分基本上是平面。
应当强调的是，已经省略了与本发明无关的细节的描述，且附图中的至少一些仅为示意性的，且未根据比例绘制。还应说明的是一些附图比其它更简化。因此，一些构件在一个图中示出，但在另一个图中漏掉或简化。

Claims (13)

1.一种端口孔垫圈(57, 57', 57'')，用于安装在换热器(31)的呈传热板的形式的波纹状第一板(41)与呈端板的形式的第二板(33)之间，使得所述端口孔垫圈的中心延伸平面(e-e,e'-e')平行于所述第一板和所述第二板，所述端口孔垫圈为环形且布置成在所述端口孔垫圈的内周(58,58')内包围所述第一板的端口孔区域(43)和所述第二板的端口孔区域(34)，其特征在于，布置成与所述第一板接合的所述端口孔垫圈的第一表面(60)为波纹状，以便沿所述端口孔垫圈的纵向延伸(L)限定交替地布置的垫圈脊(62)和垫圈谷(63)，所述垫圈脊和所述垫圈谷布置成分别与所述第一板的板谷(49)和板脊(47)匹配，以及布置成与包括所述第二板的板布置接合的所述端口孔垫圈的第二表面(61)基本上是平面且布置成接触所述板布置的基本上平面的表面(38)，在所述中心延伸平面的法线方向(n)上，所述垫圈脊突出，以及所述垫圈谷降低，所述端口孔垫圈的宽度(w0-w8)平行于所述中心延伸平面且垂直于所述端口孔垫圈的纵向延伸而测量，其中所述端口孔垫圈的第一表面(60)限定第一卷边(64)，其沿所述端口孔垫圈的纵向延伸(L)延伸，且沿所述中心延伸平面(e-e,e'-e')的法线方向(n)从所述垫圈脊(62)和垫圈谷(63)突出，并且其中所述第一表面(60)限定第二卷边(66)，其沿所述端口孔垫圈的纵向延伸(L)延伸且连接多个所述垫圈脊(62)，所述第二卷边沿所述中心延伸平面(e-e,e'-e')的法线方向(n)突出，所述第二卷边从所述端口孔垫圈的内周(58,58')延伸距离(w5)。
2.根据权利要求1所述的端口孔垫圈(57,57',57'')，其特征在于，所述垫圈脊(62)和所述垫圈谷(63)限定所述端口孔垫圈的内周(58,58')。
3.根据权利要求1或2所述的端口孔垫圈(57,57',57'')，其特征在于，所述第一卷边(64)从所述垫圈脊(62)的相应顶部(56)突出。
4.根据权利要求1或2所述的端口孔垫圈(57,57',57'')，其特征在于，沿所述垫圈脊(62)的所述端口孔垫圈的宽度(w2)大于所述垫圈脊的最大宽度(w3)。
5.根据权利要求1或2所述的端口孔垫圈(57,57',57'')，其特征在于，沿所述垫圈脊(62)的所述端口孔垫圈的宽度(w2)大于沿所述端口孔垫圈的一部分(Z2)沿所述垫圈谷(63)的所述端口孔垫圈的宽度(w4)。
6.根据权利要求1或2所述的端口孔垫圈(57,57',57'')，其特征在于，所述第一表面(60)限定在多个所述垫圈谷(63)的每个处的凹口(65)，所述凹口沿所述中心延伸平面(e-e,e'-e')的法线方向(n)延伸。
7.根据权利要求1或2所述的端口孔垫圈(57',57'')，其特征在于，所述端口孔垫圈具有布置成与所述第一板(41)的边缘部分(82)接合的附接器件(72,73)，以用于将所述端口孔垫圈附接到所述第一板上，所述边缘部分限定所述第一板的端口孔(83)，所述附接器件与所述端口孔垫圈接合且从所述端口孔垫圈的内周(58')延伸。
8.根据权利要求7所述的端口孔垫圈(57',57'')，其特征在于，所述附接器件(72,73)包括与所述端口孔垫圈间隔开的桥接件(74)、连接所述桥接件和所述端口孔垫圈的连接部件(75)，以及与所述桥接件接合且从所述桥接件朝所述端口孔垫圈延伸的第一指(76)和第二指(77)，所述连接部件布置成与所述第一板(41)的后侧接合，且所述第一指和所述第二指布置成与所述第一板的前侧接合。
9.根据权利要求8所述的端口孔垫圈(57',57'')，其特征在于，所述端口孔垫圈的外周(79)与所述第一指(76)和所述第二指(77)中的每个之间的最短距离(d2)短于在所述连接部件(75)连接到所述端口孔垫圈上处的所述端口孔垫圈的宽度(w8)。
10.根据权利要求8-9中任一项所述的端口孔垫圈(57',57'')，其特征在于，所述连接部件(75)在所述垫圈脊(62)中的第一垫圈脊(78)处连接到所述端口孔垫圈上，所述第一指(76)至少部分地在所述第一垫圈脊(78)与所述垫圈脊中的相邻的第二垫圈脊(80)之间延伸，以及所述第二指(77)至少部分地在所述第一垫圈脊(78)与所述垫圈脊中的相邻的第三垫圈脊(81)之间延伸，所述第一垫圈脊布置在所述第二垫圈脊与所述第三垫圈脊之间。
11.一种用于换热器(31)的组件，包括呈传热板的形式的波纹状第一板(41)、呈端板的形式的第二板(33)和根据前述权利要求中任一项所述的端口孔垫圈(57,57',57'')，其安装在所述第一板与所述第二板之间，使得所述端口孔垫圈的中心延伸平面(e-e,e'-e')平行于所述第一板和所述第二板，其中所述第一板和所述第二板均包括由所述端口孔垫圈包围的端口孔区域(43,34)、所述端口孔垫圈的第一表面(60)与所述第一板的板脊(62)和板谷(63)接合，所述板脊和所述板谷围绕所述第一板的端口孔区域(43)交替地布置，以及所述端口孔垫圈的第二表面(61)与包括所述第二板的板布置的基本上平面的表面(38)接合，所述基本上平面的表面围绕所述第二板的端口孔区域(34)延伸。
12.根据权利要求11所述的组件，其特征在于，所述第一板(41)为相互对准的传热板(40)的组(39)中的最外传热板，以及所述第二板(33)为布置成压缩所述传热板的组的端板。
13.根据权利要求11-12中任一项所述的组件，其特征在于，所述第一板(41)和所述第二板(33)的端口孔区域(43,34)是打开的。
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