CN112781413A - 板式热交换器 - Google Patents

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Abstract

描述了一种板式热交换器，包括形成第一流动路径和第二流动路径的一叠热交换器板(2b)，其中每个热交换器板(2b)包括位于开口区域(8b)中的开口(7b)，所述开口区域(8b)被连接至两个流动路径中的一个流动路径，并且通过垫片装置(11b)而相对于两个流动路径中的另一个流动路径密封。这样的板式热交换器将适合于高压，而不增加泄漏风险。为此，支撑元件(15)被布置在被密封的开口区域(8b)中。

Description

板式热交换器
技术领域
本发明涉及一种板式热交换器，包括形成第一流动路径和第二流动路径的一叠热交换器板，其中每个热交换器板包括位于开口区域中的开口，所述开口区域被连接至两个流动路径中的一个流动路径，并且通过垫片装置而相对于两个流动路径中的另一个流动路径密封。
背景技术
在这样的热交换器中，热交换器板形成用于将热从第一流动路径传递到第二流动路径(反之亦然)的装置。因而，所述热交换器板之间每隔一个空间属于第一流动路径，并且其余空间属于第二流动路径。
在许多情况下，每个热交换器板包括四个开口，其中一对开口被用于向第一流动路径供应流体以及使流体返回至第一流动路径，并且另一对开口被用于向第二流动路径供应流体以及使流体返回至第二流动路径。大多数情况下，开口被布置在热交换器板的角附近。每个开口被布置在开口区域中。
当热交换器板被堆叠在一起时，热交换器板的四个开口形成四个贯通通道。为了使每个通道仅连接至相应的流动路径，两个开口区域被连接至代表性的流动路径并且另外两个开口区域相对于这个流动路径密封，更确切地说，相对于这个流动路径的相应的热交换区域密封。
在一些情况下，特别是当热交换器被用于高压时，这导致被密封的开口经受与位于热交换器板的另一侧的未被密封的区域不同的压力。这可能导致热交换器板的变形，从而使得能够将所述区域中的垫片装置推出位置。
本发明的基本目的是使板式热交换器适合于高压而不增加泄漏风险。
这种目的通过如开头描述的板式热交换器来解决，其中支撑元件被布置在被密封的开口区域中。
支撑元件能够防止由于压力差而导致的热交换器板的变形，或将这样的变形限制至使垫片被推出位置的风险最小化的程度。因而，即使在高压下所述热交换器也可以被保持密封。
发明内容
在本发明的实施例中，所述垫片装置包括位于所述流体路径与所述开口区域之间的第一垫片和位于所述支撑元件与所述开口之间的第二垫片。在这样的实施例，两个垫片之间的空间没有被连接至两个流动路径中的任一流动路径，并且因此不接收任何较高的压力。在这种情况下，在这里变形的风险特别高。因而，在这样的实施例中支撑元件是有利的。
在本发明的实施例中，第一垫片和第二垫片被连接在一起。这简化了垫片装置至热交换器板的安装。
在本发明的实施例中，支撑元件的具有与两个相邻的热交换器板之间的间距相对应的厚度。因而，当热交换器板被堆叠在一起时，支撑元件接触两个相邻的热交换器板。因而，热交换器板在开口区域中的变形可以被可靠地防止。
在本发明的实施例中，支撑元件支撑垫片装置抵抗由流动路径中的压力产生的力。垫片抵靠支撑元件，使得防止垫片由于在热传递部分中(即，在流动路径中)流动的流体的力而被推出位置。
在本发明的实施例中，开口区域包括多个凹槽并且支撑元件包括被布置在所述凹槽中的多个部分。所述支撑元件通过强制联锁而被保持在适当的位置。因而，支撑元件不会由于流动路径中的一个流动路径中的压力产生的力而被推出位置。
在本发明的实施例中，所述凹槽被布置成与热交换器板的较长侧成锐角，并且与热交换器板的较短侧成锐角。因而，所述凹槽是对角线凹槽。
在本发明的实施例中，所述部分通过第一连接器和开口区域的边界而被连接在流体路径的一侧，和/或通过第二连接器而被连接在开口处。所述部分与第一连接器和/或第二连接器一起形成便于将支撑元件安装至热交换器板的单个元件。
在本发明的实施例中，支撑元件由塑料材料制成。支撑元件不接触流动路径的一个流动路径中的流体。因而，所述支撑元件可以由不耐流体的便宜的材料制成。
在本发明的实施例中，支撑元件是3D打印元件。这是产生所述支撑元件的简单方式。
在本发明的实施例中，所述开口是位于第一开口区域中的第一开口并且所述热交换器板包括位于第二开口区域中的第二开口，其中所述第一开口区域被连接至所述流动路径中的一个流动路径且所述第二开口区域相对于所述流动路径中的一个流动路径密封，并且所述第一开口区域相对于两个流动路径中的另一个流动路径密封且所述第二开口区域被连接至两个流动路径中的另一个流动路径，其中所述第二支撑元件被布置在所述第二开口区域中。第二支撑元件具有与所提到的第一支撑元件相同的功能。所述第二支撑元件防止热交换器板在开口区域中变形。
在本发明的实施例中，第二支撑元件是能够渗透流体的。因而，第二支撑元件不对在流动路径中的一个流动路径中流动的流体形成大流动阻力。
在本发明的实施例中，第二支撑元件包括至少一个通道。所述通道允许流体通过。
在可替代的或额外的实施例中，第二支撑元件是多孔的。多孔的支撑元件同样地允许流体通过。
附图说明
现在将参考附图以较详细的方式来描述本发明，在附图中：<0}
图1示出板式热交换器的示意图，
图2示出两个热交换器板以说明本发明的基本问题，
图3示出包括支撑元件的热交换器板，以及
图4以截面图示出支撑元件和垫片的示意图。
具体实施方式
图1示出板式热交换器1的侧视图，所述板式热交换器1具有位于顶部板3与底部板4之间的一叠热交换器板2。所述热交换器1包括四个端口5、6(仅示出两个端口)。
所述热交换器1限定被布置成热传递关系的第一流动路径和第二流动路径。热传递通过所述热交换器板2而发生。因而，所述热交换器板2之间每隔一个空间属于第一流动路径，并且其它空间属于第二流动路径。
图2示意性地示出两个热交换器板2a、2b，也被称为“上热交换器板”2a和“下热交换器板”2b。
每个热交换器板2a、2b包括位于第一开口区域8a、8b中的第一开口7a、7b和位于第二开口区域10a、10b中的第二开口9a、9b。
热交换器板2a、2b是相同的。然而，下热交换器板2b绕在两个开口7b、9b之间延伸的轴线旋转大约180°。
当热交换器板2a、2b被堆叠在一起时，开口7a、7b形成穿过所述一叠热交换器板2的贯通通道，所述贯通通道被连接至端口5、6中的一个端口。其它端口9a、9b同样地形成被连接至所述热交换器1的另一端口的通道。
流过开口7a、7b的流体被允许进入上热交换器板2a上方的空间，但不能进入位于上热交换器板2a与下热交换器板2b之间的空间。同样地、流过开口9a、9b的流体不能进入上热交换器板2a上方的空间，但可以进入位于上热交换器板2a与下热交换器板2b之间的空间。
为了沿期望的路线将流体引导到相应的空间中，第一垫片装置11a被设置在上热交换器板2a处，并且类似的垫片装置11b被设置在下热交换器板2b处。第一垫片装置11a包括位于第一开口区域10a与热传递区域13之间的第一垫片12a。此外，第一垫片装置11a包括围绕开口9a的第二垫片14a。第二垫片装置11b以类似的形式具有第一垫片12b和第二垫片14b。.两个垫片装置11a、11b被一体地形成，即第一垫片12a和第二垫片14a被连接在一起。
然而，这导致问题，因为第二开口区域10a不被连接至任一流动路径并且因此没有被压力加载。因而，作用于上热交换器板2a与下热交换器板2b之间的压力可能使第二开口区域10a的区域中的上热交换器板2a变形。下热交换器板2b的第一开口区域8b同样如此。
为了防止这样的变形，支撑元件15被使用，所述支撑元件15仅在图3和图4中示出。
图3仅示出下热交换器板2b、第一开口7b和第一开口区域8b。相同的支撑元件15可以被用于上热交换器板2a的第二开口区域10a中。
支撑元件15具有与两个相邻板之间的间距相对应的厚度，即，对应于上热交换器板2a与下热交换器板2b之间的间距。这意味着处于安装状态的支撑元件接触两个相邻的热交换器板。
第一开口区域8b包括多个凹槽16(图2)并且支撑元件15包括被布置在凹槽16中的多个部分17。这产生支撑元件15与热交换器板2b之间的形状配合。凹槽16对角地延伸，即，所述凹槽16被布置成与热交换器板2b的较长侧18成锐角，并且与热交换器板的较短侧19成锐角。
然而，支撑元件15的部分17通过第一连接器20被连接在第一开口区域8b的位于流体路径或热传递区域13的一侧的边界处，和/或通过第二连接器21被连接在第一开口7b处。因而，支撑元件15可以被处理成便于安装所述支撑元件15的整体件。
图4示意性地示出了支撑元件15支撑垫片装置11b抵抗由热传递部分13中的流体的压力产生的力F。垫片装置11b抵靠支撑元件15的表面。支撑元件15防止垫片装置11b由于热传递部分13中的流体的压力产生的力F而被推出所述位置。
在图中未示出的实施例中，第二支撑元件可以被用于没有相对于热传递部分13密封的开口区域中，即，上热交换器板2a中的第一开口区域8a中以及下热交换器板2b的第二开口区域10b中。
在这种情况下，第二支撑元件是能够渗透流体的。这可以通过为第二支撑元件设置至少一个通道或通过将第二支撑元件制造成多孔的来实现。
在任何情况下，支撑元件15或第二支撑元件可以通过例如铸件或3D打印来产生。

Claims (14)

1.一种板式热交换器(1)，包括形成第一流动路径和第二流动路径的一叠热交换器板(2、2a、2b)，其中每个热交换器板(2a、2b)包括位于开口区域(8b、10a)中的开口(7b、9a)，所述开口区域被连接至两个流动路径中的一个流动路径，并且通过垫片装置(11a、11b)而相对于这两个流动路径中的另一个流动路径被密封，其特征在于，支撑元件(15)被布置在被密封的开口区域(8b、10a)中。
2.根据权利要求1所述的热交换器，其特征在于，所述垫片装置(11a、11b)包括位于所述流体路径与所述开口区域(8b、10a)之间的第一垫片(12a、12b)和位于所述支撑元件(15)与所述开口(7b、9a)之间的第二垫片(14a、14b)。
3.根据权利要求2所述的热交换器，其特征在于，所述第一垫片(12a、12b)和所述第二垫片(14a、14b)被连接在一起。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的热交换器，其特征在于，所述支撑元件(15)具有与两个相邻的热交换器板之间的间距相对应的厚度。
5.根据权利要求1至4中任一项所述的热交换器，其特征在于，所述支撑元件(15)支撑所述垫片装置(11a、11b)，以抵抗由所述流动路径中的压力产生的力。
6.根据权利要求1至5中任一项所述的热交换器，其特征在于，所述开口区域(8b)包括多个凹槽(16)并且所述支撑元件(15)包括被布置在所述凹槽(16)中的多个部分(17)。
7.根据权利要求6所述的热交换器，其特征在于，所述凹槽(16)被布置成与所述热交换器板的较长侧(18)成锐角，并且与所述热交换器板的较短侧(19)成锐角。
8.根据权利要求7所述的热交换器，其特征在于，所述部分(17)通过第一连接器(20)被连接在所述开口区域(8b)的位于所述流体路径的一侧的边界处，和/或通过第二连接器(21)被连接在所述开口(7b)处。
9.根据权利要求1至8中任一项所述的热交换器，其特征在于，所述支撑元件(15)由塑料材料制成。
10.根据权利要求1至9中任一项所述的热交换器，其特征在于，所述支撑元件(15)是3D打印元件。
11.根据权利要求1至10中任一项所述的热交换器，其特征在于，所述开口(7b,9a)是位于第一开口区域(8b)中的第一开口(7b)并且所述热交换器板(2,2a,2b)包括位于第二开口区域(10a)中的第二开口(9a)，其中所述第一开口区域(18b)被连接至这两个流动路径中的一个流动路径，并且所述第二开口区域(10a)相对于这两个流动路径中的另一个流动路径被密封，并且所述第一开口区域(8b)相对于这两个流动路径中的另一个流动路径被密封，并且所述第二开口(9a)被连接至这两个流动路径中的另一个流动路径，其中第二支撑元件被布置在所述第二开口区域(10a)中。
12.根据权利要求11所述的热交换器，其特征在于，所述第二支撑元件是能够渗透流体的。
13.根据权利要求12所述的热交换器，其特征在于，所述第二支撑元件包括至少一个通道。
14.根据权利要求12或13所述的热交换器，其特征在于，所述第二支撑元件是多孔的。
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