CN109154475A - 板式热交换器 - Google Patents

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Abstract

一种板式热交换器包括第一热交换器板(1)，第二热交换器板(2)，每个均由一个第二热交换器板以及邻近的第一热交换器板的主要对(I)形成的第一板间空间，以及每个均由一个第一热交换器板以及邻近的第二热交换器板的辅助对(II)形成的第二板间空间。每个第一热交换器板都包括包围第一端口孔(11)并限定用于第一流体穿过板式热交换器的入口通道(21)的周边凸缘(15)。每个辅助对都邻近周边凸缘围住入口腔室(30)。入口腔室对第二板间空间封闭，通向入口通道并经由喷嘴构件(31)与其中一个第一板间空间连通，从而允许从入口通道到第一板间空间的第一流体的流。

Description

板式热交换器
技术领域
本发明涉及根据权利要求1的前序部分的用于蒸发的板式热交换器。
背景技术
EP-2 730 878公开了板式热交换器的板组。板组包括第一热交换器板和第二热交换器板，它们并排以这样的方式布置，即第一板间空间形成在每对邻近的第一热交换器板和第二热交换器板之间，而第二板间空间在每对邻近的第二热交换器板和第一热交换器板之间。第一板间空间和第二板间空间彼此隔开并且以交替的顺序并排设置在板组中。第一和第二热交换器板每个都具有被周边凸缘包围的第一端口孔。第一热交换器板和第二热交换器板经由第一和第二热交换器板之间的钎焊材料的接点彼此连接，并且以这样的方式布置，即使得周边凸缘一起限定延伸穿过板组的入口通道。
穿过第一和/或第二热交换器板的周边凸缘设置限制孔并且形成允许入口通道和第一板间空间之间的连通的流体通路。
与现有技术的板式热交换器相关的一个问题是限制孔对于破裂敏感。此敏感性是由于周边凸缘相对低的高度，这意味着限制孔将定位成相对靠近周边凸缘的边缘。因此，在限制孔和周边凸缘的边缘之间将仅有短的距离。当热交换器板的压力深度小的时候特别是这样的情况。
发明内容
本发明的目的是弥补上述问题。特别是，其针对在入口通道处、特别是在形成入口通道的周边凸缘中较少易受破裂影响的板式热交换器。
此目的通过初始限定的板式热交换器实现，其特征在于围住邻近周边凸缘的入口腔室的每个辅助对，以及入口腔室，入口腔室对第二板间空间封闭，通向入口通道并且经由至少一个喷嘴构件与其中一个第一板间空间连通，包括一个或更多限制孔，从而允许从入口通道到第一板间空间的第一流体的流。
通过将用于第一流体的喷嘴定位在入口腔室中并且不穿过周边凸缘，可以避免周边凸缘的破裂。喷嘴构件包括一个或更多限制孔。这样的限制孔可在组装板式热交换器之前预先制成。一个或更多限制孔提供穿过喷嘴构件的第一流体的限制或节流。这样的限制或者节流确保第一流体在第一板间空间中的适当分布。第一流体因此可从入口通道流入入口腔室并且之后穿过喷嘴进入第一板间空间。
根据本发明的一个实施例，喷嘴构件延伸穿过入口腔室和所述其中一个第一板间空间之间的第一热交换器板。喷嘴因此可定位在距周边凸缘一距离处，以便避免对于破裂的风险。
根据本发明的一个实施例，穿过第一热交换器板的限制孔的数量可为一个、两个、三个、四个或者甚至更多。
根据本发明的一个实施例，一个或更多限制孔一起具有1.5 – 2.5 mm2的流面积。
根据本发明的一个实施例，每个入口腔室都与板式热交换器的其他入口腔室分离。
根据本发明的一个实施例，入口腔室包围入口通道。入口腔室因而可以是环形的。入口腔室备选地可沿着入口通道的周长的一部分延伸。
根据本发明的一个实施例，每个第一热交换器板都包括邻近周边凸缘的环形平坦部分。环形平坦部分和周边凸缘可部分地围住入口腔室。环形平坦部分对强化靠近周边凸缘的区域做出贡献。
根据本发明的一个实施例，环形平坦部分大致平行于延伸平面延伸。
根据本发明的一个实施例，环形平坦部分邻接邻近辅助对的第二热交换器板的对应的环形平坦部分。环形平坦部分到对应的环形平坦部分的连接确保了围绕入口通道板式热交换器的高强度。
根据本发明的一个实施例，辅助对的第一热交换器板的周边凸缘包括形成从入口通道延伸开的表面部分的凹陷，其中孔口延伸穿过表面部分并且允许从入口通道到第一板间空间的第一流体的所述流。
通过穿过这样的表面部分设置孔口，该孔口可定位在比如果其直接定位在周边凸缘上距周边凸缘的边缘更大的距离处。该孔口因而较少易受周边凸缘中产生破裂的影响。第一流体因此可从入口通道流入凹陷并且通过穿过表面的孔口，且然后进一步流入第一板间空间。
根据本发明的一个实施例，凹陷从环形表面并从周边凸缘延伸。
根据本发明的一个实施例，表面部分部分地被壁表面包围，壁表面在表面部分和环形平坦部分之间延伸并连接到它们上。
根据本发明的一个实施例，表面部分是大致平面的。
根据本发明的一个实施例，表面部分大致平行于延伸平面延伸。
根据本发明的一个实施例，辅助对的第一热交换器板的周边凸缘包括从周边凸缘的边缘延伸的凹进，并且允许从入口通道到第一板间空间的第一流体的所述流。
定位在周边凸缘的边缘处的这样的凹进与靠近边缘穿过周边凸缘的孔相比较少易受在周边凸缘中产生破裂的影响。第一流体因此可从入口通道穿过该凹进流入入口腔室并且之后进一步流入第一板间空间。
根据本发明的一个实施例，周边凸缘具有垂直于延伸平面从周边凸缘的边缘到根端的凸缘高度，其中周边凸缘在抵达邻近的第一热交换器板之前经过邻近的第二热交换器板。周边凸缘的边缘因此可被连接到邻近辅助对的第一热交换器板的周边凸缘的根端上。
根据本发明的一个实施例，第一和第二热交换器板的每一个都具有包括脊和谷的褶皱的热交换器区域，并且其中在热交换器板的上侧上在脊的上点和谷的下点之间限定压力深度。
根据本发明的一个实施例，压力深度小于3mm，优选地小于2mm。
根据本发明的一个实施例，第一和第二热交换器板的每一个都包括围绕热交换器区域延伸的边缘区域。
根据任一前述权利要求，其中第一热交换器板和第二热交换器板优选地通过钎焊被永久地彼此连接。
附图说明
现在通过不同实施例的描述并且参考在此所附的图形更紧密地解释本发明。
图1示意性地公开了根据本发明的第一实施例的板式热交换器的俯视图。
图2示意性地公开了沿着图1中的线II-II的纵向截面视图。
图3示意性地公开了图1中的板式热交换器的第一热交换器板的俯视图。
图4示意性地公开了图1中的板式热交换器的第二热交换器板的俯视图。
图5示意性地公开了第一热交换器板的入口通道区域的俯视图。
图6示意性地公开了第二热交换器板的入口通道区域的俯视图。
图7示意性地公开了沿着图5中的线VII-VII其中一些热交换器板的入口通道区域的截面视图。
图8示意性地公开了沿着图5中的线VIII-VIII其中一些热交换器板的入口通道区域的截面视图。
图9示意性地公开了根据第二实施例的板式热交换器的第一热交换器板的入口通道区域的俯视图。
图10示意性地公开了第二热交换器板的入口通道区域的截面视图。
图11示意性地公开了从图9中的入口通道所见的热交换器板的辅助对的前视图。
图12示意性地公开了沿着图9中的线XII-XII其中一些热交换器板的入口通道区域的截面视图。
图13示意性地公开了沿着图10中的线XIII-XIII其中一些热交换器板的入口通道区域的截面视图。
具体实施方式
图1和2公开了包括多个热交换器板1,2的板式热交换器。热交换器板1,2包括以交替的顺序在板式热交换器中并列布置的第一热交换器板1和第二热交换器板2。
第一热交换器板1和第二热交换器板2每一个都与延伸平面p平行延伸。
第一和第二热交换器板1,2并排布置成这样的方式，即，形成用于第一流体的第一板间空间3和用于第二介质的第二板间空间4。
板式热交换器构造成作为蒸发器操作，其中第一板间空间3构造成接纳要在其中蒸发的第一流体。第一流体可为任何合适的制冷剂。第二板间空间4构造成接纳第二流体，用于加热要在第一板间空间3中蒸发的第一流体。
板式热交换器也可以反转，并且然后构造成作为冷凝器操作，其中第一流体即制冷剂在第一板间空间3中冷凝，而第二流体被传输通过第二板间空间4用于冷却被传输通过第一板件空间3的第一流体。
每个第一板间空间3都由主要对I形成，主要对I包括其中一个第二热交换器板2和邻近的其中一个第一热交换器板1，见图7和8。
每个第二板间空间4都由辅助对II形成，辅助对II包括其中一个第一热交换器板1和邻近的其中一个第二热交换器板2，见图7和8。
第一板间空间3和第二板间空间4以交替的顺序在板式热交换器中并排设置，如图2中可见。
第一和第二热交换器板1，2每一个都具有热交换器区域5，见图3和4，其平行于延伸平面p延伸，以及边缘区域6，其围绕该热交换器区域5延伸。边缘区域6因此包围热交换器区域5并且形成凸缘，凸缘相对于延伸平面p倾斜，见图2。热交换器板1,2的其中一个的边缘区域6的凸缘以本身已知的方式邻接，并且被连接到邻近的热交换器板1，2的其中一个的边缘区域6的对应的凸缘上。
热交换器区域5包括脊和谷的褶皱7，其示意性地在图3和4，以及图7和8中示出。褶皱7可形成不同的图案，例如对角图案、鱼骨图案等，如板式热交换器领域中已知的那样。
在脊的上点和谷的下点之间在相应的第一和第二热交换器板1,2的上侧上限定压力深度8，见图7。压力深度8小于3mm，优选地小于2mm。压力深度可优选地等于或者大于1mm。
第一热交换器板1和第二热交换器板2的每一个也包括四个端口孔11，12，13，14。
第一热交换器板1的端口孔11-14的第一端口孔11被周边凸缘15包围，见图7和8。周边凸缘15是环形的并且横向地远离热交换器区域5、或者大致横向于延伸平面p延伸。
周边凸缘15具有边缘16和根端17。周边凸缘15具有垂直于延伸平面p从边缘16到根端17的凸缘高度18，见图7。凸缘高度18大于或者稍大于压力深度8的两倍。
如图7和8中可见，周边凸缘15是渐缩或锥形的，或者轻微渐缩或锥形的，并且向着边缘16渐缩，尤其是从根端17向边缘16。
其余的三个端口孔12-14不设有这样的周边凸缘，但是由端口孔边缘限定，如图2中对于端口孔13示意性示出的那样。
在所公开的实施例中，第二热交换器板2的第一端口孔11也没有周边凸缘。第二热交换器板2的第一端口孔11由端口孔边缘19限定，见图7和8。
第一热交换器板1和第二热交换器板2经由第一和第二热交换器板1，2之间钎焊材料(诸如铜或铜合金)的接点永久地彼此连接。
第一和第二热交换器板1，2可由金属或金属合金制成，诸如不锈钢，其延伸至热交换器板1，2的外表面。金属或金属合金的外表面具有这样的性质，即，其在板式热交换器的钎焊期间粘接到钎焊材料上。
热交换器板1，2以这样的方式布置，即第一热交换器板1的周边凸缘15限定延伸穿过板式热交换器的入口通道21，如图7和8中可见的那样。周边凸缘15在抵达邻近的第一热交换器板1之前经过邻近的第二热交换器板2。一个辅助对II的第一热交换器板1的周边凸缘的边缘16因此连接到邻近辅助对II的第一热交换器板1的周边凸缘15的根端17上。
热交换器板1，2的第二端口孔12限定用于第一流体的出口通道22，见图1和2。热交换器板1，2的第三端口孔13限定用于第二流体的入口通道23。热交换器板1，2的第四端口孔14限定用于第二流体的出口通道24。
周边凸缘15具有凸面侧，以及相对的凹面侧。周边凸缘15的凹面侧面向入口通道21。
每个辅助对II都围住邻近周边凸缘15的相应入口腔室30。周边凸缘15的凸面侧面向入口腔室30。
每个入口腔室30都对第二板间空间4封闭，通向入口通道21并与其中一个第一板间空间3经由相应的喷嘴构件31连通，见图5和8。
每个入口腔室30因此与板式热交换器的其他入口腔室30分离或者对其封闭。
允许从入口通道21经由入口腔室30向第一板间空间3的第一流体的流。
喷嘴构件31延伸通过入口腔室30和其中一个第一板间空间3之间的第一热交换器板1。
在所公开的实施例中，喷嘴构件31包括一个限制孔或者由一个限制孔形成。应该注意到喷嘴构件31可包括多于一个限制孔。限制孔提供穿过喷嘴构件的第一流体的限制或节流。这样的限制或者节流确保第一流体在第一板间空间中的适当分布。
限制孔，或者多于一个限制孔，总共具有1.5 – 2.5 mm2的流面积。
限制孔，或者多个限制孔，可以是圆形的。
在公开的实施例中，入口腔室30包围入口通道21。入口腔室30因此是环形的。
每个第一热交换器板1都包括邻近周边凸缘15的环形平坦部分32。环形平坦部分32从周边凸缘15平行于或者大致平行于延伸平面p延伸。
每个第二热交换器板2都包括对应的环形平坦部分33，其从端口孔边缘19平行于或者大致平行于延伸平面p延伸，见图6。
环形平坦部分32和对应的环形平坦部分33彼此平行并且彼此邻接延伸，见图7和8。环形平坦部分32，周边凸缘15，以及对应的环形平坦部分33围住入口腔室30。
如图5中可见，环形平坦部分32具有远离周边凸缘15平行于延伸平面p延伸的第一突起34。在第一突起3处，环形平坦部分32更宽。
如图6中可见，对应的环形平坦部分33具有第二突起35。在第二突起35处，对应的环形平坦部分33更宽，并且因此从端口孔边缘19延伸更远。第二突起35具有比第一突起34更长的周边长度。
在第一突起34旁边，每个辅助对II的第一热交换器板1都具有平坦区域36，见图5，其平行于延伸平面p延伸，见图8。
平坦区域36邻近板环形平坦部分32的凹形部分定位并且向周边凸缘15延伸。
第一突起34和平坦区域36与第二突起35相对定位。如在图5和7中可见，喷嘴构件31延伸穿过平坦区域36。
应该注意的是环形腔室30备选地可仅沿入口通道21的圆周的一部分延伸。例如，入口腔室30可具有对应于第二突起35的长度的圆周长度。
在第一实施例中，辅助对II的第一热交换器板1的周边凸缘15包括凹陷40，其形成远离入口通道21延伸的表面部分41，见图3，5和7。凹陷40从环形平坦部分32并从周边凸缘15延伸。表面部分41由壁表面42部分地包围，壁表面42在表面部分41和环形平坦部分32之间延伸并连接到它们上。
表面部分41是大致平面的并且大致平行于延伸平面p延伸。
在第一实施例中，入口腔室30经由孔口43通向入口通道21，见图5和7。孔口43延伸穿过表面部分41并且允许经由入口腔室30从入口通道21到第一板间空间3的第一流体的流。
尽管在第一实施例中公开了仅一个孔口43，但是应该注意可以设置多于一个孔口43。孔口43或多个孔口具有大于喷嘴构件31的流面积、特别是大于喷嘴构件31的一个或更多限制孔的总流面积的总流面积。
见图9到13，第二实施例不同于第一实施例之处在于入口通道21如何通向入口腔室30。应该注意到在不同实施例中对于对应的元件使用了相同的参考标号。
在第二实施例中，辅助对II的第一热交换器板1的周边凸缘15包括凹进50。凹进50通向周边凸缘15的边缘16并从其延伸，特别见图11和12。
在第二实施例中，入口腔室30因而经由凹进50通向入口通道21，其允许从入口通道21经由入口腔室30和喷嘴构件31向第一板间空间3的第一流体的流，喷嘴构件31延伸穿过第一热交换器板1的平坦区域36。
凹进50与环形平坦部分32的第一突起34相对定位，如图12中可见。
尽管在第二实施例中公开了仅一个凹进50，但是应该注意可以设置多于一个凹进50。凹进50或多个凹进具有大于喷嘴构件31的流面积、特别是大于喷嘴构件31的一个或更多限制孔的总流面积的总流面积。
在第二实施例中，周边凸缘15没有形成表面部分的凹陷。
本发明不限于所公开的实施例，而是可在以下权利要求书的范围内变化和变更。

Claims (15)

1.一种用于蒸发的板式热交换器，包括
以交替顺序并列布置的第一热交换器板(1)和第二热交换器板(2)，
用于要被蒸发的第一流体的第一板间空间(3)，每个第一板间空间(3)都由包括其中一个所述第二热交换器板(2)和邻近的其中一个所述第一热交换器板(1)的主要对(I)形成，以及
用于第二流体的第二板间空间(4)，每个第二板间空间(4)都由包括其中一个所述第一热交换器板(1)和邻近的其中一个所述第二热交换器板(2)的辅助对(II)形成，
其中所述第一和第二板间空间(3,4)以交替的顺序并列布置，
其中所述第一热交换器板(1)和所述第二热交换器板(2)的每一个都平行于延伸平面(p)延伸并且包括多个端口孔(11-14)，
其中每个所述第一热交换器板(1)都包括周边凸缘(15)，所述周边凸缘(15)包围所述多个端口孔(11-14)的第一端口孔(11)并横向于所述延伸平面(p)延伸，
其中所述第一热交换器板(1)的其中一个的所述周边凸缘(15)向所述第一热交换器板(1)的邻近的其中一个延伸，以便所述周边凸缘(15)限定用于所述第一流体穿过所述板式热交换器的入口通道(21),
其特征在于，每个所述辅助对(II)都围住邻近所述周边凸缘(15)的入口腔室(30)，并且所述入口腔室(30)对于所述第二板间空间(4)封闭，通向所述入口通道(21)并且经由喷嘴构件(31)与其中一个所述第一板间空间(3)连通，包括一个或更多限制孔，从而允许从所述入口通道(21)到所述第一板间空间(3)的所述第一流体的流。
2.根据权利要求1所述的板式热交换器，其中所述喷嘴构件(31)延伸穿过所述入口腔室(30)和所述其中一个所述第一板间空间(3)之间的所述第一热交换器板(1)。
3. 根据权利要求1和2的任一项所述的板式热交换器，其中所述一个或更多限制孔一起具有1.5 – 2.5 mm2的流面积。
4.根据任一前述权利要求所述的板式热交换器，其中所述入口腔室(30)包围所述入口通道(21)。
5.根据权利要求4所述的板式热交换器，其中每个所述第一热交换器板(1)都包括邻近所述周边凸缘(15)的环形平坦部分(32)。
6.根据权利要求5所述的板式热交换器，其中所述环形平坦部分(32)大致平行于所述延伸平面(p)延伸。
7.根据任一前述权利要求所述的板式热交换器，其中所述辅助对(II)的所述第一热交换器板(1)的所述周边凸缘(15)包括形成远离所述入口通道(21)延伸的表面部分(41)的凹陷(40)，并且其中孔口(43)延伸穿过所述表面部分(41)并允许从所述入口通道(21)到所述第一板间空间(3)的所述第一流体的所述流。
8.根据权利要求5且根据权利要求7所述的板式热交换器，其中所述凹陷(40)从所述环形平坦部分(32)并从所述周边凸缘(15)延伸。
9.根据权利要求8所述的板式热交换器，其中所述表面部分(41)由壁表面(42)部分地包围，所述壁表面(42)在所述表面部分(41)和所述环形平坦部分(32)之间延伸并连接到它们上。
10.根据权利要求7到9的任一项所述的板式热交换器，其中所述表面部分(41)是大致平面的。
11.根据权利要求7到10的任一项所述的板式热交换器，其中所述表面部分(41)大致平行于所述延伸平面(p)延伸。
12.根据权利要求1到6的任一项所述的板式热交换器，其中所述辅助对(II)的所述第一热交换器板(1)的所述周边凸缘(15)包括从所述周边凸缘(15)的边缘(16)延伸，并允许从所述入口通道(21)到所述第一板间空间(3)的所述第一流体的所述流的凹进(50)。
13.根据任一前述权利要求所述的板式热交换器，其中所述周边凸缘(15)具有垂直于所述延伸平面(p)从所述周边凸缘(15)的边缘(16)到根端(17)的凸缘高度(18)，并且其中所述周边凸缘(15)在抵达邻近的第一热交换器板(1)之前经过邻近的第二热交换器板(2)。
14.根据任一前述权利要求所述的板式热交换器，其中所述第一和第二热交换器板(1,2)的每一个都具有热交换器区域(5)，所述热交换器区域(5)包括脊和谷的褶皱(7)，并且其中在所述脊的上点和所述谷的下点之间在相应的第一和第二热交换器板(1,2)的上侧上限定压力深度(8)。
15.根据权利要求14所述的板式热交换器，其中所述压力深度(8)小于3mm。
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