CN109641297A - 用于制造具有有针对性地施加到特别是翅片和封条上的钎焊材料的板式换热器块的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种用于制造焊接的板式换热器块(11)的方法,所述板式换热器块具有用于至少两种流体之间的间接热交换的多个换热路径(1),其中,所述板式换热器块(11)由作为部件(4,8,3)的隔板(4)、边缘条(8)和换热结构(3)组成,其中,所述换热结构(3)具有波形结构,所述波形结构具有或形式交替布置的波顶(12,14)和波腹(13),并且,所述波顶(12,14)彼此平行地布置。该方法具有以下步骤:通过在将边缘条(8)和导热结构(3)置入到隔板(4)之间的情况下平行布置所述隔板(4),将所述部件(3,4,8)布置成堆叠(11),将堆叠(11)焊接。在将部件(3,4,8)布置成堆叠之前将钎焊材料(L)这样施加到板式换热器块(11)的所述部件(3,4,8)中的一个或多个上,使得边缘条(8)的贴靠面(8a,8b)、导热结构(3)的贴靠面(12b,14a)和/或隔板(4)的贴靠区域(4a,4b)由焊料形成,并且在将所述部件(3,4,8)布置成堆叠(11)之后并将堆叠(11)钎焊之前观察,在各个隔板(4)的一个侧(4.1,4.2)上处于所述贴靠区域(4a,4b)之间和/或所述贴靠面(8a,8b,12b,14a)之间的表面区域(15)没有焊料层(L)或者不与焊料层(L)接触。

Description

用于制造具有有针对性地施加到特别是翅片和封条上的钎焊 材料的板式换热器块的方法
技术领域
本发明涉及一种用于制造板式换热器块的方法。
背景技术
从现有技术中已知板式换热器,其设置为用于将第一流体的热量间接地传递给另一第二流体。板式换热器中的流体在板式换热器块的分开的换热路径中被引导。换热路径各由板式换热器块的两个平行隔板限界,在隔板之间分别布置有导热结构,其也被称为翅片。
这种板式换热器块例如在ALPEMA,第三版,2010年的“The Standards of thebrazed aluminium plate-fin heat exchanger manufacturers association”中被示出和描述。这种板式换热器块具有多个相互平行布置的呈分隔板材形式的隔板,这些隔板为相互要间接传热的流体形成多个换热路径。在此,参与热交换的流体之间的热交换发生在相邻的换热路径之间,其中,换热路径、从而流体通过隔板彼此分隔开。借助通过隔板和布置在隔板之间的导热结构(翅片)的热传递进行热交换。换热路径通过齐平地安装在隔板边缘上的边缘条(例如呈金属板条的形式)对外封闭,边缘条也称为封条。此外,板式换热器块由形成盖板的两个最外侧隔板(例如呈金属盖板的形式)对外限界。因此,两个盖板分别由板式换热器块的一个最外侧隔板形成。
为了导入和导出交换热的流体,在换热路径的入口开口和出口开口的上方在换热器块上安置了带有短接管的收集器,收集器用于连接导入和导出管道。
这种板式换热器优选由铝制成,其中,构件通过硬钎焊相互连接。
例如在Wolfgang Diery博士在Linde Reports on Science and Technology,1984,No.37中的文章“The Manufacture of Plate-Fin Heat Exchangers at Linde”中描述了这种钎焊的板式换热器的制造。
据此,首先以适当的尺寸提供如隔板、翅片和封条的等部件。在随后进行的洗涤过程之后,这些部件以堆叠的方式布置,其中,隔板在中间置入翅片和至少两个封条的情况下彼此平行地布置。
如从本专利申请的图1中可以看到,隔板(除了盖板外)在两侧分别设置有已经施加到芯材料K上的焊料层P。图1还示出了根据所引用的现有技术具有焊料覆层P的隔板4,它们在中间置入翅片3和封条8的情况下上下叠置地堆叠。
根据图1,这种隔板通常的制造方式是,首先由三个块组合成堆叠,这三个块包括覆层材料P、芯材料K和另一种覆层材料P。
然后将这三个块P,K,P通过在边缘处点式焊接连接而彼此固定,在下一步的板辊压工艺中面式地相互连接并辊压到所需的厚度。通常,焊料覆层厚度Y与总厚度X的比率Y/X在10%和18%之间。
该方法的缺点在于,与在图1中的简化表示相反,覆层材料P的厚度Y在芯材料K的表面上通常是变化的,具体说这样变化:使得偶尔可能存在非常薄的覆层区域,这些区域在随后的洗涤过程中又被进一步减薄。
在US 4,053,969(图1,2)中提出,将由焊料粉末和粘合剂组成的混合物喷涂到波纹板和侧边条上,然后将其从表面(例如表面1a)上去除,使得焊料仅处于凹陷部的表面上,即波纹板的沟槽的侧表面1b和底部1c上,以及存在于侧边条的侧表面3b上。
WO 2015/067356A1涉及一种用于熔盐和板式换热器中的热载体之间的间接热交换的方法。其制造方式是,将各个路径3与翅片30(图3)、隔板4和封条8(图2)依次堆叠,设置焊料,并且在炉中硬钎焊。
US 2006/0090820在图2中示出了一种钎焊的板式换热器。其制造方式是,准备所需数量的预成型坯,每个预成型坯分别由一片钎焊材料形成。将预成型坯分别放置在要通过焊接相互连接的相邻翅片2和板1之间。在焊接后,相邻的板1和翅片2之间的接触区域几乎完全设置有钎焊材料4。
发明内容
在此基础上,本发明的目的是,提供一种改进的用于制造板式换热器块的方法。
该目的通过具有权利要求1的特征的方法实现。在相应的从属权利要求中给出了根据本发明的方法的有利构型,在下面进行说明。
据此,提供了一种用于制造焊接的板式换热器块的方法,所述板式换热器块具有用于至少两种流体之间的间接热交换的多个换热路径,其中,所述板式换热器块由作为部件的隔板、边缘条和换热结构组成,其中,所述换热结构具有波形结构,所述波形结构具有或形式交替布置的波顶和波腹,并且,所述波顶彼此平行地布置,本发明方法具有以下步骤:
-通过在将边缘条和导热结构置入到隔板之间的情况下平行布置所述隔板,将所述部件布置成堆叠,其中,各换热路径分别通过至少两个边缘条限界,并且,所述边缘条分别以第一贴靠面贴靠在相邻的隔板的贴靠区域上并且以背离所述第一贴靠面的另一第二贴靠面贴靠在另一相邻的隔板的另一贴靠区域上,并且,对应的导热结构的波顶分别以贴靠面贴靠在相邻的隔板的相配的贴靠区域上,
-将堆叠钎焊。
根据本发明,在将部件布置成堆叠之前将钎焊材料这样施加到板式换热器块的所述部件中的一个或多个上,使得
-各个贴靠面和/或各个贴靠区域由焊料形成,并且
-在将部件布置成堆叠之后并将堆叠钎焊之前观察,在各个隔板的一个侧上处于所述贴靠区域之间之间和/或所述贴靠面之间的表面区域没有焊料层或者不与焊料层接触。
与开头说明的现有技术相比,本发明通过有针对性地施加钎焊材料到板式换热器块部件之间的希望的连接区域上能够减少钎焊材料,在现有技术中,隔板在两侧设置有整面的焊料层。有针对性地施加焊料到连接部位是有利的,因为特别是在翅片高度小、具有窄间距的情况下,所形成的流动通道不会因横截面中的过量焊料而变窄,否则会导致对压力损失和热传递的不可预见的影响。
优选地,在将部件布置成堆叠之前将焊料施加到一个或多个部件上,使得在将部件布置成堆叠之后并且在焊接堆叠之前观察,对应隔板的一侧上的处于贴靠区域和/或贴靠面之间的所有表面区域没有焊料层或者不与焊料层接触。
尤其是,根据本发明的一个实施方式,各个贴靠面彼此分开并且在制造焊接连接之前不具有由钎焊材料组成的彼此连接。同样情况尤其也适用于贴靠区域,只要贴靠区域分别由一个钎焊材料层形成。也就是说,至少在部件焊接之前,尤其是一个隔板的相同侧上的贴靠区域通过没有钎焊材料的区域彼此分开。
根据优选实施方式,在将部件布置成堆叠之前,将钎焊材料施加到边缘条和导热结构上,隔板保持没有焊料层。因此,根据本发明,例如钎焊材料仅能以限定的方式施加到封条和/或翅片上,使得它们得到分界的、相互分开的贴靠面,这些贴靠面分别由分界的钎焊材料层形成,在这种情况下,隔板不得到钎焊材料。
还存在这种可能性:在将部件布置成堆叠之前将对应的钎焊材料施加到隔板上并使边缘条和导热结构保持没有焊料层,即,不设置焊料层。这意味着,不是在封条或翅片上而是在隔板上施加焊料层,使得这些隔板分别具有多个相互分开的贴靠区域,这些贴靠区域分别由分界的钎焊材料层形成。
当然,根据本发明,这两种原则上的做法也可以任意彼此组合,使得原则上各个贴靠面(封条或翅片)和/或相配的贴靠区域(隔板)可以各由一个钎焊材料层形成,在符合规定地布置隔板(以及板式换热器块的其他部件)之后贴靠区域接触贴靠面。例如存在这种可能性:在将部件布置成堆叠之前将钎焊材料施加到隔板、边缘条和导热结构上。
此外,本发明不仅有利地允许将焊料有针对性地施加到需要的部位上,而且允许根据相应的要求设置不同的焊料量。
例如在现有技术的方法中,在特殊应用情况下在封条区域中忍受泄漏,以确保在翅片区域中的可靠连接。通过将钎焊材料施加到封条上可以有针对性地影响层厚度并从而降低泄漏风险。
根据本发明方法的一个优选实施方式规定,在将部件布置成堆叠之前将钎焊材料施加到板式换热器块的部件上,使得至少一个贴靠面的钎焊材料(即相应的钎焊材料层)和/或至少一个贴靠区域的钎焊材料(即相应的钎焊材料层)的厚度不同于另一贴靠面的和/或另一贴靠区域的钎焊材料的厚度。在此,各个厚度的方向垂直于并排或叠置地布置的隔板。例如封条和隔板之间的钎焊材料层可以制成比翅片和隔板之间的钎焊材料层厚。
此外,本发明还允许根据待连接的部件改变钎焊材料组分或改变组分,这显着简化和加速了进展过程。
因此,根据本发明方法的优选实施方式规定,在将部件布置成堆叠之前将钎焊材料施加到板式换热器块的部件上,使得至少一个贴靠面的和/或至少一个贴靠区域的钎焊材料的组分不同于另一贴靠面的和/或另一贴靠区域的钎焊材料的组分。
施加到至少一个部件上的钎焊材料层在施加后优选是固体状态的金属层,该金属层优选不包含非金属成分,特别是不包含助熔剂、糊剂或粘接剂等。
根据本发明的优选实施方式,在将部件布置成堆叠之前将钎焊材料施加到板式换热器块的一个或多个部件上,使得在对应的部件和钎焊材料之间的至少一个边界层中形成钎焊材料和该对应的部件的材料之间的合金化。由此在部件的对应材料与焊料之间建立冶金连接或材料锁合连接,换句话说也就是金属间连接。因此焊料层对损坏或分离不敏感。为了能够在各个部件和焊料之间的边界层中在钎焊材料和对应部件的材料之间形成合金,必须使该边界层中的钎焊材料和对应部件的材料例如通过引入压力和/或温度而熔化并熔合。
根据本发明方法的一个优选实施方式规定,用于形成贴靠面和/或贴靠区域的钎焊材料用3D打印方法打印到相关的部件(例如封条、翅片、隔板)上,具体说尤其是在将板式换热器块的这些部件并排或者上下叠置地布置/堆叠之前。由此存在这样的可能性:产生具有限定的并且在其整个面上保持恒定的厚度的焊料层。此外,与开头提到焊料辊压包覆方法相比,焊料层厚度的尺寸可以相对较小。在此可以实现,例如对于隔板,焊料覆层厚度Y与总厚度X的比率Y/X小于10%,例如5%至7%。
优选地,由部件上的焊料(L)形成的贴靠面和/或贴靠区域具有在对应的贴靠面和/或对应的贴靠区域上保持恒定的厚度。
此外,根据本发明方法的优选实施方式规定,由钎焊材料形成的贴靠面和/或由钎焊材料形成的贴靠区域在将部件布置成堆叠之前分别这样形成,使得在堆叠部件时相应的配对件分别在对应的焊料层的整个面上发生贴靠。
合适的3D打印方法由现有技术已知。在根据本发明的方法中优选使用这样的3D打印方法:在这些方法中,钎焊材料或者说初始材料最初以粉末形式或线材形式存在。在这方面,例如可以使用电子束熔炼作为3D打印方法,其中,初始材料(以粉末或线材形式)有针对性地熔化,在此,逐层地产生要制造的3D结构或钎焊材料层。替换地,例如也可以使用激光烧结。在这里,由粉末状初始材料逐层地产生工件或钎焊材料层,其中借助激光进行粉末颗粒的熔化。
对此替换地或补充地,根据一个实施方式,钎焊材料可以通过钎焊材料的热喷涂施加到所述部件上(也参见上文)。在热喷涂时,钎焊材料熔化并且在气流中以喷射颗粒的形式加速,被甩出到待涂覆的部件的表面上,使得部件得到一个或多个分界的贴靠面(侧边或翅片)或一个或多个分界的贴靠区域(隔板)。带来焊料层
根据本发明方法的一个实施方式规定,隔板、边缘条和导热结构例如在真空焊接炉或热载体浴中加热,使得钎焊材料熔化并且在边缘条和对应的相邻隔板之间以及在导热结构和和对应的相邻隔板之间之间构成钎焊连接。在加热时优选这样设定温度,使得发生板式换热器块部件的硬钎焊。
优选,在布置隔板(中间放置封条和翅片)时,将隔板在中间方式封条和翅片的情况下上下叠置地布置成堆叠,使得隔板分别在水平面中延伸。
此外,根据本发明方法的优选实施方式规定,在将部件布置成堆叠之前将钎焊材料施加到边缘条和导热结构上,使得在边缘条和钎焊材料之间并且在导热结构和钎焊材料之间产生冶金结合,并且仅边缘条和导热结构的贴靠面具有钎焊材料,其中,特别是隔板,特别是隔板的贴靠区域,在所述钎焊连接形成之前没有钎焊材料。换句话说,在该实施方式中,在各个部件焊接之前隔板不具有钎焊材料。
根据本发明方法的优选实施方式,钎焊材料具有下列物质中的至少一种或多种:铝,硅,镁。
通过根据本发明的方法尤其可以制造铝制板式换热器,在这种换热器中,所述部件例如可以由3003铝合金组成。用于这些部件的其他材料列于开头提到的Alpema标准(铝制板式换热器制造商协会标准)的表6-1和6-2中。例如可以使用4004铝合金作为钎焊材料。
然而原则上,根据本发明的方法也可以考虑用于由不锈钢制成的板式换热器。
在制造板式换热器块之后,可以将收集器(也称为集管)焊接到板式换热器块上。通过这种收集器,可以将流体引入板式换热器块的相配的传热通道中或从其中取出。优选在各个收集器上分别连接一个短接管,通过该短接管可以将对应的流体引入到收集器中或从中取出。
以这种方式制造的板式换热器优选对于导入该板式换热器中的每种流体具有两个带有短接管的收集器,其中,流体可以通过一个短接管和收集器引入所属的换热路径中并且通过另一收集器或短接管再引出。
优选地,通过本发明方法制造的板式换热器块具有用于第一流体的第一换热路径,这些第一换热路径分别由两个相邻的隔板限界并且分别与用于引入或取出第一流体的两个收集器流体连通,所述收集器例如焊接到板式换热器块上。此外,板式换热器优选具有用于第二流体的第二换热路径,这些第二换热路径分别由两个相邻的隔板限界并且分别与用于引入或取出第二流体的两个另外的收集器流体连通,所述收集器例如焊接到板式换热器块上。
第一和第二换热路径优选并排交替地布置,使得两种流体可以流过相邻的换热路径并间接地相互交换热量。在换热路径中,即在每两个相邻的隔板之间,优选各布置一个翅片,该翅片尤其具有带有交替布置的谷和峰的波结构,谷和峰通过对应结构的侧面彼此连接,使得每个换热路径在两个分别相配的隔壁之间构成多个平行的通道,对应的流体可以分别流过这些通道。
附图说明
本发明的其他特征和优点在下面参考附图对本发明实施例的附图进行的描述中加以说明。附图示出:
图1在按照现有技术制造时的板式换热器的剖视图,其中,板式换热器的隔板在两侧都具有整面的焊料覆层;
图2用根据本发明的方法制造的板式换热器的立体视图;
图3部件的堆叠视图中的第一实施例,其中,钎焊材料已经施加到封条和翅片上;
图4分解图中的第一实施例;
图5部件堆叠的分解图中的第二实施例,其中,焊料已经施加到隔板上;和
图6部件堆叠的分解图中的第三实施例,其中,在封条和隔板之间的连接区域中焊料仅施加到隔板上而在翅片和隔板之间的连接区域中焊料仅施加到翅片上。
具体实施方式
图2示例性地示出了根据本发明的方法制造的那样的板式换热器10。板式换热器10具有多个相互平行地布置的隔板4(例如呈分隔板材的形式),它们形成用于使流体A,B,C,D,E相互间接传递热的多个换热路径1。
这些隔板4例如由铝合金制成。在此,参与热交换的流体A,B,C,D,E之间的热交换发生在相邻的换热路径1之间,其中,换热路径1、从而这些流体通过隔板4彼此分开。热交换借助通过隔板4以及通过布置在隔板4之间的热面元件(翅片)3的热传递进行,所述热面元件尤其同样可以由铝合金构成。
换热路径1通过齐平安装在隔板4边缘上侧边条对外封闭,侧边条呈金属杆8的形式,在下文中也称为封条8。所述封条8也可以由铝合金构成。在换热路径1内部或者在每两个隔板4之间布置有波形的翅片3,其中,在图2的细节中示出了一个翅片3的横截面。
然后,翅片3分别具有波形结构,该波形结构具有交替的波顶12,14和波腹13,其中,每个下波顶12通过所涉及的翅片3的波腹13与相邻的上波顶14连接,使得产生所述波形结构。
波形结构可以在波顶12,14上具有突显的弯曲区段(弯曲棱边),如图3所示,或者也可以具有梯形造型,如图2所示。还可以想到,波形波顶12,14与波腹13成直角延伸。
通过波形结构与两侧的隔板4一起形成用于引导对应的换热路径1中的对应流体A,B,C,D,E的通道。各个翅片3的波形结构的波顶12,14通过钎焊连接与对应相邻的隔板4连接,如下所述。因此,参与热交换的流体A,B,C,D,E与波形结构3直接热接触,使得通过波顶12,14和隔板4之间的热接触确保热传递。为了优化热传递,根据应用情况来选择波形结构的取向,使得在相邻路径之间能够实现并流、交叉流、逆流或交叉逆流。
板式换热器10还具有通向换热路径1的开口9,例如在板式换热器10的端部处或在中间区段处,通过这些开口可以将流体A,B,C,D,E引入换热路径1中或从换热路径1中取出。在这些开口9的区域中,各个换热路径1可以具有分配器翅片2,分配器翅片将对应的流体分布到所涉及的换热路径1的一个翅片3的通道中。因此,流体A,B,C,D,E可以通过板式换热器块11的一个开口9引入到相配的换热路径1中并通过另一开口9再从所涉及的换热路径1中取出。
隔板4、翅片3和封条8以及必要时其他部件(例如分配器翅片2)通过钎焊、优选硬钎焊相互连接,如下所述。
图3以剖视图示出了根据本发明第一实施方式由隔板4、翅片3和封条8组成的堆叠在该堆叠11钎焊之前的情况。图4以部件堆叠的分解图也示出了该第一实施方式。在该第一实施方式中,在将板式换热器块11的部件3,4和8布置成堆叠11之前,将焊料层L以限定的方式施加到翅片3和封条8上,而部将焊料层施加到隔板4上。这意味着,在形成叠层之前并因此在焊接之前,隔板4不具有焊料层L。
在此,焊料层L的施加以如下方式进行:在封条8上在两侧,即分别在下侧8.1和上侧8.2,施加焊料层L,从而该焊料层形成用于待贴靠的隔板4的、由焊料L构成的上贴靠面8a和由焊料L构成的下贴靠面8b。
在翅片3上在各个下波顶12上和各个上波顶14上也施加焊料层L,焊料层则形成用于待贴靠的隔板4的、由焊料L构成的各个下贴靠面12b和上贴靠面14a。
各个贴靠面8a,8b及14a,12b在此各由一个分界的钎焊材料层L形成。施加到封条8上的钎焊材料层L的细节在图3的下部区域中示出。该钎焊材料层L例如通过3D打印或热喷涂钎焊材料L制成,使得钎焊材料L和封条8的材料M3在边界层G中相互形成合金化。同样情况适用于焊料L和翅片3的材料M1,但是没有详细示出。在边界层G中形成合金化的前提是,焊条材料L以及封条的材料M3和翅片3的材料M1都在边界层G中通过温度和/或压力的作用而发生熔化并从而熔合。
根据图3,封条8的钎焊材料层L具有垂直于隔板4的厚度Y1,而翅片3的钎焊材料层L具有垂直于隔板4的厚度Y2。Z在图3中表示隔板4的厚度。在这里,封条8的钎焊材料层L的厚度Y1可以不同于翅片3的上波顶14和下波顶12的钎焊材料层L的厚度Y2。
焊料层厚度Y1和Y2可以根据对应的应用情况来选择。此外,不同钎焊材料层L的钎焊材料L可以具有不同的组分。在施加焊料层L之后紧接着可以对涂覆焊料后的翅片3和封条8以及尤其在下侧4.1上和上侧4.2上都不具有焊料层的隔板4进行洗涤程序。
随后将部件3,4和8布置在图3所示的堆叠11中。封条8和翅片3(尤其还有图3中未示出的分配器翅片)以这样的方式布置,使得封条8分别以由焊料L构成的上贴靠面8a贴靠在向上相邻的隔板4的下侧4.1上的面向下的贴靠区域4b上,并且以由焊料L构成的面向下的贴靠面8b贴靠在向下相邻的隔板4的上侧4.2上的面向上的贴靠区域4a上,所述下贴靠面背离上贴靠面8a。
此外,在根据图3的布置中,对应的翅片3的上波顶14分别以由焊料L构成的上贴靠面14a贴靠在向上相邻的隔板4的下侧4.1上的所相配的向下指向的贴靠区域4b上,而对应的翅片3的下波顶12分别以由焊料L构成的下贴靠面12b贴靠在向下相邻的隔板4的上侧4.2上的所相配的向上指向的贴靠区域4a上。
在根据图3和图4的第一实施例中,隔板4的贴靠区域4a,4b没有焊料L,而是由对应的隔板4各自的表面形成。
钎焊材料层L优选构成分别具有恒定厚度的平坦贴靠面8a,8b及14a,12b,指向贴靠面用于面式地贴靠在隔板4的所相配的贴靠区域4a和4b上,在此,这些钎焊材料层构造为彼此分开或者说相互间隔开,并且优选分别仅处于区域以后(焊接之后)形成两个部件之间的焊接连接的区域中。因此,在图3的堆叠后的视图中,在同一隔板侧4.1,4.2的贴靠区域4a,4b之间存在无焊料区域15,这些区域不与焊料层L接触。
在根据图3和4的第一示例性实施例中,如上所述,钎焊材料层L仅施加到封条8和翅片3上。当然,与该实施例不同地也存在这种可能性:根据在图5中示出的第二实施例仅在隔板4上设置钎焊材料层L。在这种情况下,由焊料L在隔板4上形成贴靠区域4a和4b,而封条8的相应贴靠面8a,8b和翅片3的贴靠面12b和14a没有焊料。焊料层L在隔板4上的施加如此进行,使得隔板4的材料M2在分界层中与焊料L处形成合金,如在图3中针对封条8详细示出的那样。
此外,可以想到根据图3、图4和图5的实施方式的任何组合,在这些组合中,在部件3,4和8的所计划的连接区域中至少在这些部件3,4和8中的一个上施加焊料层L,或者在两个部件上都施加。
例如,如图6所示,还存在这样的可能性:在封条8和隔板4之间的连接区域中将钎焊材料层L施加到相邻的隔板4上,使得搁板具有由焊料L构成的、分界的贴靠区域4a和4b,分别相配的封条8则以其相应的贴靠面8a和8b贴靠在这些贴靠区域上,这些贴靠面没有焊料L。这也在图3中借助对相应附图标记4a,4b,8a,8b带有虚线引线的隔板4表示出。而在翅片3和隔板4之间的连接区域中钎焊材料层L被施加到翅片3的波顶12,14上,使得波顶具有由焊料构成的、分界的贴靠面12b,14a,分别相邻的隔板4则以其相应的贴靠区域4a,4b贴靠在这些贴靠面上,这些贴靠区域都没有钎焊材料L。
从图3至图6可以看出,在部件3,4和8堆叠之后的视图中,对于各个隔板侧4.1或4.2而言,在相邻的焊料层L之间存在无焊料区域15,这些区域(至少在焊接之前))没有钎焊材料L.
这意味着,例如在根据图3和4的第一实施例中,在封条的由焊料构成的上贴靠面8a和翅片3的由焊料构成的贴靠面14a之间,对于隔板4的下侧4.1而言,在水平方向上存在无焊料区域15。对于对应的隔板的上侧4.2适用同样情况:在封条的由焊料L形成的下贴靠面8b和翅片3的也由焊料L形成的贴靠面12b之间在水平方向上存无焊料区域15。换句话说这意味着,在隔板的贴靠区域4a,4b之间,对于对应的隔板侧4.1,4.2而言存在区域15,这些区域在部件3,4和8堆叠之后不与焊料层L接触或者说没有焊料层(L)。
如果部件8,3,4以这样的方式堆叠(参见图3),使得所有贴靠面8a,8b,14a,12b贴靠在分别相配的贴靠区域4a,4b上,则将彼此相贴地布置的部件8,3,4加热,优选在炉中或在液体热载体浴例如熔盐中,使得钎焊材料L熔化并且在贴靠面8a,8b,14a,12b处产生与隔板4的相应钎焊连接。
在钎焊之后,为了通过开口9导入或导出交换热的流体A,B,C,D,E(参见图2),焊接上例如半圆柱形的收集器7(或集管)。此外可以在每个收集器7上优选焊接上一个圆柱形的短接管6。短接管6用于将导入或导出管道连接到对应的收集器7上。
附图标记列表
1 换热路径
2 分配器翅片
3 翅片,导热结构
4 隔板
4.1 下侧,隔板
4.2 上侧,隔板
4a,4b 贴靠区域,隔板
5 盖板
6 短接管
7 收集器
7a 内侧
7b 边缘
8 封条,边缘条
8.1 下侧,封条
8.2 上侧,封条
8a,8b 贴靠面,封条
9 开口
10 板式换热器
11 板式换热器块,堆叠
12 下波顶
12b 贴靠面,下波顶
13 波腹
14 上波顶
14a 贴靠面,上波顶
15 无焊料区域
A,B,C,D,E 流体
G 边界层
I 内部空间
L 焊料或焊料层
M1 材料,导热结构3
M2 材料,隔板4
M3 材料,封条、边缘条8
Z 厚度,隔板
Y1 厚度,钎焊材料层,封条
Y2 厚度,钎焊材料层,翅片

Claims (13)

1.用于制造焊接的板式换热器块(11)的方法,所述板式换热器块具有用于至少两种流体之间的间接热交换的多个换热路径(1),其中,所述板式换热器块(11)由作为部件(4,8,3)的隔板(4)、边缘条(8)和导热结构(3)组成,其中,所述导热结构(3)具有波形结构,所述波形结构具有或形成交替布置的波顶(12,14)和波腹(13),并且,所述波顶(12,14)彼此平行地布置,所述方法具有以下步骤:
-通过在将边缘条(8)和导热结构(3)置入到隔板(4)之间的情况下平行布置所述隔板(4),将所述部件(3,4,8)布置成堆叠(11),其中,各换热路径(1)分别通过至少两个边缘条(8)限界,并且,所述边缘条(8)分别以第一贴靠面(8a)贴靠在相邻的隔板(4)的贴靠区域(4b)上并且以背离所述第一贴靠面(8a)的另一第二贴靠面(8b)贴靠在另一相邻的隔板(4)的另一贴靠区域(4a)上,并且,对应的导热结构(3)的波顶(12,14)分别以贴靠面(12b,14a)贴靠在相邻的隔板(4)的相配的贴靠区域(4b)上,
-将堆叠(11)焊接,
其特征在于,在将部件(3,4,8)布置成堆叠之前将钎焊材料(L)这样施加到板式换热器块(11)的所述部件(3,4,8)中的一个或多个上,使得
-各个贴靠面(8a,8b,12b,14a)和/或各个贴靠区域(4a,4b)由焊料形成,并且
-在将所述部件(3,4,8)布置成堆叠(11)之后并将堆叠(11)钎焊之前观察,在各个隔板(4)的一个侧(4.1,4.2)上处于所述贴靠区域(4a,4b)之间和/或所述贴靠面(8a,8b,12b,14a)之间的表面区域(15)没有焊料层(L)或者不与焊料层(L)接触。
2.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,在将所述部件(3,4,8)布置成堆叠之前将钎焊材料(L)这样施加到板式换热器块(11)的所述部件(3,4,8)中的一个或多个上,使得在各个部件(3,4,8)和钎焊材料(L)之间的至少一个边界层(G)中在钎焊材料(L)和对应的部件(3,4,8)的材料(M1,M2,M3)之间形成合金。
3.根据权利要求1或2所述的方法,其特征在于,在将所述部件布置成堆叠(11)之后并将堆叠(11)钎焊之前观察,在各个隔板(4)的一个侧(4.1,4.2)上处于所述贴靠区域(4a,4b)之间和/或所述贴靠面(8a,8b,12b,14a)之间的所有表面区域(15)没有焊料层(L)或者不与焊料层(L)接触。
4.根据前述权利要求之一所述的方法,其特征在于,在所述部件(3,4,8)上由焊料(L)形成的所述贴靠面(8a,8b,12b,14a)和/或所述贴靠区域(4a,4b)构造有在对应的贴靠面(8a,8b,12b,14a)上和/或对应的贴靠区域(4a,4b)上保持恒定的厚度(Y1,Y2)。
5.根据前述权利要求中任一项所述的方法,其特征在于,将钎焊材料(L)这样施加到板式换热器块(11)的所述部件(8,3,4)上,使得至少一个贴靠面(8a,8b,12b,14a)和/或至少一个贴靠区域(4a,4b)的钎焊材料(L)具有与另一个贴靠面(8a,8b,12b,14a)和/或另一个贴靠区域(4a,4b)的钎焊材料(L)的厚度(Y2)不同的厚度(Y1)。
6.根据前述权利要求中任一项所述的方法,其特征在于,将钎焊材料(L)这样施加到板式换热器块(11)的所述部件(8,3,4)上,使得至少一个贴靠面(8a,8b,12b,14a)和/或至少一个贴靠区域(4a,4b)的钎焊材料(L)具有与另一个贴靠面(8a,8b,12b,14a)和/或另一个贴靠区域(4a,4b)的钎焊材料的组分不同的组分。
7.根据前述权利要求中任一项所述的方法,其特征在于,在将所述部件(3,4,8)布置成堆叠之前,将钎焊材料(L)施加到所述边缘条(8)和所述导热结构(3)上,而所述隔板(4)没有焊料层(L)。
8.根据权利要求1至6中任一项所述的方法,其特征在于,在将所述部件(3,4,8)布置在所述堆叠(11)中之前,将钎焊材料(L)施加到所述隔板(4)上,而所述边缘条(8)和所述导热结构(3)没有焊料层(L)。
9.根据权利要求1至6中任一项所述的方法,其特征在于,在将所述部件(3,4,8)布置在所述堆叠(11)中之前,将钎焊材料(L)施加到所述隔板(4)、所述边缘条(8)和导热结构(3)上。
10.根据前述权利要求之一所述的方法,其特征在于,通过3D打印方法施加钎焊材料(L)。
11.根据权利要求1至9中任一项所述的方法,其特征在于,通过热喷涂钎焊材料(L)来施加所述钎焊材料(L)。
12.根据前述权利要求中任一项所述的方法,其特征在于,所述钎焊材料(L)具有以下物质中的至少一种或多种:铝,硅,镁。
13.根据前述权利要求中任一项所述的方法,其特征在于,施加到至少一个所述部件(3,4,8)上的所述钎焊材料层(L)在施加之后是处于固体聚集状态的金属层。
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Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN113601115B (zh) * 2021-08-10 2022-05-31 西安远航真空钎焊技术有限公司 一种蜂窝状梯型波纹换热板构件的制备方法

Citations (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4053969A (en) * 1975-03-10 1977-10-18 Societe Anonyme Microturbo Heat exchanger
US4606495A (en) * 1983-12-22 1986-08-19 United Technologies Corporation Uniform braze application process
JPS62214865A (ja) * 1986-03-17 1987-09-21 Sumitomo Precision Prod Co Ltd プレ−トフイン型熱交換器のろう付け方法
JP2002203586A (ja) * 2000-12-28 2002-07-19 Calsonic Kansei Corp 燃料電池用熱交換器
JP2004106050A (ja) * 2002-09-18 2004-04-08 Bureijingu:Kk ろう付方法およびその方法を用いたプレート型熱交換器
JP2006138560A (ja) * 2004-11-12 2006-06-01 Shimadzu Corp 熱交換器
JP2007183071A (ja) * 2006-01-10 2007-07-19 Tokyo Bureizu Kk 高耐圧コンパクト熱交換器およびその製造法
JP2015045454A (ja) * 2013-08-28 2015-03-12 三菱電機株式会社 熱交換器及び熱交換器の製造方法
EP2869013A1 (de) * 2013-11-05 2015-05-06 Linde Aktiengesellschaft Verfahren zum indirekten Wärmeaustausch zwischen einer Salzschmelze und einem Wärmeträger in einem Solarthermiekraftwerk
CN105555452A (zh) * 2013-09-26 2016-05-04 阿尔法拉瓦尔股份有限公司 接合金属部件的方法
WO2016116273A1 (en) * 2015-01-20 2016-07-28 Swep International Ab A heat exchanger comprising micro channels and manufacturing thereof

Family Cites Families (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP3625562B2 (ja) * 1996-02-21 2005-03-02 カルソニックカンセイ株式会社 アルミニウム材のろう付け方法とろう付け用混合物
FI109664B (fi) * 1997-12-22 2002-09-30 Outokumpu Oy Menetelmä juotos- tai kovajuotosmateriaalin asemoimiseksi ulokepinnoille
JP2000061623A (ja) * 1998-08-25 2000-02-29 Calsonic Corp 熱交換器の製造方法
JP2001116483A (ja) * 1999-10-22 2001-04-27 Ebara Corp プレート熱交換器
US20060090820A1 (en) 2004-11-01 2006-05-04 Metglas, Inc. Iron-based brazing filler metals

Patent Citations (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4053969A (en) * 1975-03-10 1977-10-18 Societe Anonyme Microturbo Heat exchanger
US4606495A (en) * 1983-12-22 1986-08-19 United Technologies Corporation Uniform braze application process
JPS62214865A (ja) * 1986-03-17 1987-09-21 Sumitomo Precision Prod Co Ltd プレ−トフイン型熱交換器のろう付け方法
JP2002203586A (ja) * 2000-12-28 2002-07-19 Calsonic Kansei Corp 燃料電池用熱交換器
JP2004106050A (ja) * 2002-09-18 2004-04-08 Bureijingu:Kk ろう付方法およびその方法を用いたプレート型熱交換器
JP2006138560A (ja) * 2004-11-12 2006-06-01 Shimadzu Corp 熱交換器
JP2007183071A (ja) * 2006-01-10 2007-07-19 Tokyo Bureizu Kk 高耐圧コンパクト熱交換器およびその製造法
JP2015045454A (ja) * 2013-08-28 2015-03-12 三菱電機株式会社 熱交換器及び熱交換器の製造方法
CN105555452A (zh) * 2013-09-26 2016-05-04 阿尔法拉瓦尔股份有限公司 接合金属部件的方法
EP2869013A1 (de) * 2013-11-05 2015-05-06 Linde Aktiengesellschaft Verfahren zum indirekten Wärmeaustausch zwischen einer Salzschmelze und einem Wärmeträger in einem Solarthermiekraftwerk
WO2016116273A1 (en) * 2015-01-20 2016-07-28 Swep International Ab A heat exchanger comprising micro channels and manufacturing thereof

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