CN111043896B - 带有加强的对角区域的热交换器板 - Google Patents

带有加强的对角区域的热交换器板 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种传热板，所述传热板用于板式热交换器，所述传热板包括：板主体，所述板主体形成图案化区段并且具有第一侧和与第一侧相对的第二侧；衬垫凹槽，所述衬垫凹槽通过从所述板主体沿从第一侧朝向第二侧的方向凹陷而形成，并且具有底壁，所述底壁具有底壁主体；和其中所述衬垫凹槽至少包括具有第一凹部的第一区段和具有第二凹部的第二区段，所述第一凹部形成在底壁主体上，并沿从第一侧朝向第二侧的方向从底壁主体凹陷；所述第二凹部形成在底壁主体上，并沿从第二侧朝向第一侧的方向从底壁主体凹陷，其中所述第二区段适于容纳衬垫。本发明还涉及由这样的传热板形成的热交换器。

Description

带有加强的对角区域的热交换器板
背景技术
板式热交换器的典型构造包括在彼此的顶部上叠置的多个传热板。传热板形成有图案，使得在每组相邻传热板之间形成流动路径。在传热板中形成开口，以形成供流体到这些流动路径的入口和出口。衬垫或垫片在传热板中形成的衬垫凹槽中定位在传热板之间并在。衬垫布置在传热板的边缘部分处以密封流动路径，并布置在开口周围的区域处以密封成对的开口，使得成对的开口中的仅两个开口具有通向在传热板的一侧处形成的流动路径的流动通道，而另外两个开口与其隔绝或从其中密封。
特别是在开口区域中，压力很高，但是衬垫仅设置在传热板的一侧处，而另一侧没有支撑，因此形成薄弱区段，其中这些薄弱区段在高压区域中可能会变形。另外，这些区域中的压力趋于将衬垫推出适当位置。
发明内容
本公开提供了一种用于板式热交换器的传热板和一种板式热交换器，所述传热板和板式热交换器至少部分地减轻了在使用时衬垫凹槽处的传热板的变形。
本公开还提供了一种用于板式热交换器的传热板和一种板式热交换器，所述传热板和板式热交换器至少部分地简化了定位在这些区域中的衬垫的布置。
本公开介绍了一种用于板式热交换器的传热板，所述传热板包括：板主体，所述板主体形成图案化区段并且具有第一侧和与第一侧相对的第二侧；衬垫凹槽，所述衬垫凹槽沿从第一侧朝向第二侧的方向从板主体凹陷，并且具有底壁，所述底壁具有底壁主体；和其中所述衬垫凹槽至少包括具有第一凹部的第一区段和具有第二凹部的第二区段，所述第一凹部形成在底壁主体上，并沿从第一侧朝向第二侧的方向从底壁主体凹陷；所述第二凹部形成在底壁主体上，并沿从第二侧朝向第一侧的方向从底壁主体凹陷，其中所述第二区段适于容纳衬垫。
在实施例中，所述板包括开口对，其中所述第一区段定位成将所述第一对与所述图案化区段分开，并且所述第二区段定位成将所述第二对与所述图案化区段分开，并且其中，当衬垫定位在所述第二区段中时，则将所述第二对与所述第一侧的图案化区段隔绝，而当没有衬垫定位在所述第一区段中时，所述第一对分别形成至第一侧的入口和出口。
在实施例中，所述衬垫凹槽还包括具有平坦的底壁主体的第三区段，所述平坦的底壁主体分别将第一区段连接到所述第一开口对的入口和出口并且分别将第二区段连接到所述第二开口对的入口和出口。
在实施例中，传热板设置有位于板主体中的结构和开口，所述结构在所述传热板连接到上方相邻的传热板时形成流动路径，所述开口形成流动路径的入口和出口，并且其中衬垫定位在所述第二区段的第一侧并与相邻板的第一区段的第二侧接触，由此所述衬垫在所述传热板的第一侧流动路径与第二开口对之间形成密封。
在一个实施例中，所述传热板连接到下方相邻的传热板，其中所述第一区段的第一侧是空的，意味着衬垫没有定位在所述第一区段中，但是其中其下表面(即第二侧表面)与定位在所述下方相邻的传热板的第二区段中的衬垫接触。
在一个实施例中，衬垫在上表面和/或下表面处成形有上凹部和/或下凹部，用于接纳传热板的第二凹部和/或上方相邻的传热板第一凹部。这具有凹部“钩”入衬垫中从而使衬垫保持在适当位置的效果。
在一个实施例中，衬垫在上表面和下表面处不依照第二凹部和上方相邻的传热板的第一凹部的形状来成形，而是当被挤压在两个传热板之间时分别由第一凹部和第二凹部而产生变形。这具有将第一凹部和第二凹部本身挤压到衬垫材料中的效果，这(例如通过衬垫的摩擦和弹性)有助于将衬垫保持在适当位置。另外，如果传热板在该区域中的变形很小，则衬垫材料的弹性将确保在板的变形小于衬垫的变形的情况下接触。
在一个实施例中，第一凹部和第二凹部形状不同。
在一个实施例中，第一凹部和第二凹部的宽度不同。
在一个实施例中，第一区段具有第一宽度，第二区段具有不同于所述第一宽度的第二宽度。
在一个实施例中，第一宽度小于第二宽度，使得当上方传热板被叠置在所述传热板的顶部上时，上方传热板的外部部分被定位在板主体的在所述传热板的第二区段的那一侧的部分上。这确保了衬垫仅定位在每个第二传热板中的区域加强。
本公开还在实施例中涉及一种用于板式热交换器的传热板，所述传热板包括：板主体，所述板主体形成图案化区段并且具有第一侧和与第一侧相对的第二侧；衬垫凹槽，所述衬垫凹槽形成在所述板主体上，沿从第一侧朝向第二侧的方向从板主体凹陷，并且具有底壁，所述底壁具有底壁主体；并且其中所述衬垫凹槽至少包括具有第一宽度的第一区段和具有第二宽度的第二区段，其中第一宽度小于第二宽度，使得当上方传热板被叠置在所述传热板的顶部上时，上方传热板的外部部分被定位在板主体的在所述传热板的第二区段的那一侧的部分上。
附图说明
图1示出了根据现有技术的热交换器叠层。
图2示出了根据现有技术的热交换器叠层的变形。
图3示出了根据本发明的实施例的具有凹陷的第一衬垫凹槽区段和第二衬垫凹槽区段的传热板对角区域(diagonal area)。
图4A和图4B示出了根据本发明的用于传热板的两种不同的衬垫设计的截面。
图5A和图5B示出了分别堆叠在彼此的顶部上的所述衬垫凹槽的所述第一区段和第二区段的两个不同的实施例的图示。
具体实施方式
应理解，由于根据详细描述进行本发明的精神和范围内的各种改变和变型对于本领域技术人员而言将是明显的，因此详细描述和具体示例虽然指示本发明的实施例，但是仅以说明的方式给出。
图1示出了板式热交换器1’的典型构造。板式热交换器1’包括在彼此的顶部上叠置的多个传热板10’。传热板10’形成有图案化区段11，使得在每组相邻传热板10’之间形成流动路径。在传热板10’中形成开口41和42，以形成供流体到这些流动路径的入口和出口。衬垫60在传热板中形成的衬垫凹槽20’中定位在传热板10’之间。衬垫60布置在传热板的边缘部分处以密封流动路径，并布置在开口周围的区域处以密封成对的开口41、42，使得成对的开口41、42中的仅两个开口41具有通向在传热板的一侧处形成的流动路径的流动通道，而另外两个开口42与换热板隔绝。带有虚线的箭头图示了流体沿图案化区段11的第一侧111从入口到出口31的流动。
特别是在开口区域中，压力很高，但是衬垫60仅设置在传热板10’的一侧处，而另一侧没有支撑，因此形成薄弱区段。
如图2所示，这些薄弱区段在高压区域中可能会变形。
在实施例中，参考图3、图4A和图4B，传热板10包括板主体11，所述板主体11具有第一侧111和与第一侧111相对的第二侧112。传热板10还包括衬垫凹槽20，所述衬垫凹槽20形成在板主体11上，沿从第一侧111朝向第二侧112的方向从板主体11凹陷，并具有底壁120，底壁120具有底壁主体121。
衬垫凹槽20至少包括具有第一凹部31的第一区段21和具有第二凹部32的第二区段22，所述第一凹部31形成在底壁主体121上，并沿从第一侧111朝向第二侧112的方向从底壁主体121凹陷；所述第二凹部32形成在底壁主体121上，并沿从第二侧112朝向第一侧111的方向从底壁主体121凹陷。第一区段21和第二区段22分别被定位成使得所述第一区段21将第一对开口41与被连接的相邻板的被组合的图案化区段12形成的流动路径的热交换区段分开，并且所述第二区段22将第二对开口42与所述热交换区段分开。
在实施例中，第一区段21设置有第一凹部31，所述第一凹部31形成在底壁主体121上，并沿从第一侧111朝向第二侧112的方向从底壁主体121凹陷。第二区段22设置有第二凹部32，所述第二凹部32形成在底壁主体121上，并沿从第二侧121朝向第一侧111的方向从底壁主体121凹陷。因此，第一凹部31和第二凹部32以相对于板主体11的相反的方向突出且相对于彼此突出。从板主体11的一侧看，第一凹部31和第二凹部32自然是凹部，而从另一侧看，它们将是突出部。
第一凹部31和第二凹部32本身确保了开口区域(经常称为对角区域)中的传热板10材料具有一定刚性，从而能够更好地承受这些区域中的压力，使它们更不容易弯曲或变形，但也有助于将衬垫保持在适当位置，如也将在后文中讨论的那样。
在实施例中，所述衬垫凹槽20还包括第三区段23，所述第三区段23形成在传热板10的周向的边缘部分中，也可能具有部分或全部环绕开口41、42的区段。
当根据任何实施例通过将热交换器板10叠置来形成热交换器1时，衬垫60定位在除了第一区段21之外的衬垫凹槽20中。
第三区段23将形成与热交换器1的外部的密封或隔绝，并且将被定位成使得其被定位成与被上下连接的传热板10的第三区段23结合，使得衬垫60被挤压在第三区段23的第一侧111底壁与上方相邻的传热板10的第三区段23的第二侧112之间。
第一区段21将没有衬垫60，使得具有从第一开口对41到图案化区段12的通道，然后所述第一开口对41将形成在传热板10的第一侧111处形成的流动路径的入口和出口。
第二区段22将包括衬垫60，所述衬垫60将从第二对42到第一侧111的流动路径的流体密封。
还如关于图1指示的，当叠置所述传热板10以形成热交换器1时，第一区段21将与上(或上方)、下(或下方)相邻的传热板10两者的第二区段22对准，并且对应地，第二区段22将与上、下相邻的传热板10两者的第一区段21对准。因此，在这些区域(即对角区域)中，每个第二热交换器板10不由衬垫60支撑。
第三区段23可以具有任何形状的(诸如平坦的)底壁主体121，并且还可以分别将第一区段21连接到所述第一开口对41的入口和出口并且分别将第二区段22连接到所述第二开口对42的入口和出口。
第一区段21、第二区段22和第三区段23中的每个区段可以仅是单个区段，或者所述每个区段可以是衬垫凹槽20的区段中的多个区段。这些区段可能是蜿蜒或曲折的区段，或者是分叉的、敞开的或封闭的区段。
在实施例中，衬垫60在上、下表面处成形有上凹部61和/或下凹部62(如图4A所示)，用于接纳传热板10的第二凹部32和/或上方相邻的传热板10的第一凹部31。
在如图4B图示的实施例中，衬垫60的形状不依照第一凹部31和第二凹部32，而是可以具有呈任何形状的上、下表面，诸如图示的平坦的表面。在所述实施例中，衬垫60在被挤压在两个传热板10之间时分别由第一凹部31和第二凹部32而产生变形。应理解，这使得整个衬垫60可能被稍微挤压，使衬垫60产生总体的第一变形，但是第一凹部31和/或第二凹部32推入衬垫60材料中产生第二变形。
在结合了图4A和图4B的特征的一个实施例中，衬垫60包括上衬垫凹部61或下衬垫凹部62，而诸如图4B所示的衬垫60表面的上表面或下表面中的另一表面的形状不依照第一凹部31或第二凹部32。
因此，在实施例中的任何实施例中，第一凹部31和第二凹部32有助于将衬垫60保持在适当位置。
在实施例中，第一凹部31和第二凹部32的形状不同，这可以是它们的宽度不同，也可以仅仅是凹部31、32的形式不同，例如一个凹部具有类似正方形的平坦顶部，另一凹部是带有尖端等的类似三角形。
图5A图示了分别对准的第一区段21和第二区段22，其中四个传热板10在彼此的顶部上叠置，并且衬垫位于每个第二板内。
图5B图示了这样的实施例：其中第一区段21具有第一宽度，第二区段22具有不同于所述第一宽度的第二宽度。在如所图示的一个实施例中，第一宽度小于第二宽度，使得当上传热板10被叠置在所述传热板10的顶部上时，上传热板10的外部部分被定位在板主体11的在所述传热板10的第二凹部22的那一侧的部分上。
应理解，对于实施例中的任何实施例，虽然可以从示图中看出第一区段21和第二区段22具有“连续”壁，但是第一区段21和第二区段22通常将不具有“连续”壁，而是将在壁中具有多个敞开区段，其形成介于入口41和出口42与图案化区段12之间的流体连通。因此，当分别提到第一宽度和第二宽度时，这意味着区段21、22的总体宽度，诸如包括彼此相对的壁的情况下。还应理解，在实施例的任何实施例中，第一宽度和第二宽度可以沿第一区段21和第二区段22的长度延伸方向变化，就像第一凹部31和第二凹部32的宽度可以变化那样。

Claims (11)

1.一种传热板(10)，所述传热板(10)用于板式热交换器(1)，所述传热板(10)包括：
板主体(11)，所述板主体(11)形成图案化区段(12)并且具有第一侧(111)和与所述第一侧(111)相对的第二侧(112)；
衬垫凹槽(20)，所述衬垫凹槽(20)通过从所述板主体(11)沿从所述第一侧(111)朝向所述第二侧(112)的方向凹陷而形成，并且具有底壁(120)，所述底壁(120)具有底壁主体(121)；
并且其中，所述衬垫凹槽(20)至少包括具有第一凹部(31)的第一区段(21)和具有第二凹部(32)的第二区段(22)，所述第一凹部(31)形成在所述底壁主体(121)上，并沿从所述第一侧(111)朝向所述第二侧(112)的方向从所述底壁主体(121)凹陷，以及所述第二凹部(32)形成在所述底壁主体(121)上，并沿从所述第二侧(112)朝向所述第一侧(111)的方向从所述底壁主体(121)凹陷，其中所述第二区段(22)的第一侧(111)适于容纳衬垫(60)，使得衬垫(60)将与相邻的板(10)的第一区段(21)的第二侧(112)接触，并且其中衬垫仅设置在所述传热板(10)的一侧。
2.根据权利要求1所述的传热板(10)，其中，所述传热板包括第一开口对(41)和第二开口对(42)，其中所述第一区段(21)定位成将第一开口对(41)与所述图案化区段(12)分开，并且所述第二区段(22)定位成将第二开口对(42)与所述图案化区段(12)分开，并且其中，当衬垫定位在所述第二区段(22)中时，则将所述第二开口对(42)与所述第一侧(111)的图案化区段(12)隔绝，而当没有衬垫定位在所述第一区段(21)中时，所述第一开口对(41)分别形成至所述第一侧(111)的入口和出口。
3.根据权利要求1或2所述的传热板(10)，其中，所述衬垫凹槽(20)还包括具有平坦的底壁主体(121)的第三区段(23)，所述平坦的底壁主体分别将第一区段(21)连接至所述第一开口对(41)的入口和出口并且分别将第二区段(22)连接至所述第二开口对(42)的入口和出口。
4.根据权利要求1或2所述的传热板(10)，其中，所述传热板设置有位于所述板主体(11)中的结构和开口(41、42)，所述结构在所述传热板连接到上方相邻的传热板(10)时形成流动路径，所述开口形成所述流动路径的入口和出口。
5.根据权利要求4所述的传热板(10)，其中，所述传热板(10)适于连接到下方相邻的传热板(10)，使得所述第一区段(21)的所述第一侧(111)是空的，但与定位在所述下方相邻的传热板(10)的第二区段(22)中的衬垫(60)接触。
6.根据权利要求1或2所述的传热板(10)，其中，所述第一凹部(31)和第二凹部(32)形状不同。
7.根据权利要求1或2所述的传热板(10)，其中，所述第一凹部(31)和第二凹部(32)的宽度不同。
8.根据权利要求1或2所述的传热板(10)，其中，所述第一区段(21)具有第一宽度，第二区段(22)具有不同于所述第一宽度的第二宽度。
9.根据权利要求8所述的传热板(10)，其中，所述第一宽度小于所述第二宽度，使得当上方传热板(10)被叠置在所述传热板(10)的顶部上时，所述上方传热板(10)的外部部分被定位在所述板主体(11)的在所述传热板(10)的第二区段(22)的那一侧的部分上。
10.一种衬垫(60)，所述衬垫(60)用于根据权利要求4或5所述的传热板(10)，其中，所述衬垫(60)在上表面和/或下表面处成形有上凹部(61)和/或下凹部(62)，以用于接纳所述传热板(10)的第二凹部(32)和/或所述上方相邻的传热板(10)的第一凹部(31)。
11.一种衬垫(60)，所述衬垫(60)用于根据权利要求4或5所述的传热板(10)，其中，所述衬垫(60)在上表面和下表面处不依照第二凹部(32)和所述上方相邻的传热板(10)的第一凹部(31)的形状来成形，而是当被挤压在两个传热板(10)之间时分别由所述第一凹部(31)和第二凹部(32)而产生变形。
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