CN113203304A - 用于热交换器的热交换器板 - Google Patents

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CN113203304A CN202110119729.0A CN202110119729A CN113203304A CN 113203304 A CN113203304 A CN 113203304A CN 202110119729 A CN202110119729 A CN 202110119729A CN 113203304 A CN113203304 A CN 113203304A
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托马斯·默滕
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Abstract

一种用于热交换器(50)的热交换器板(1)，尤其是涉及一种用于堆叠板式热交换器或板式热交换器的热交换器板。热交换器(50)包括板底部(2)，在该板底部中至少有一个布置在底部平面(BE)中的贯通开口(4a)。贯通开口(4a)由热交换器板(1)形成并被远离板底部(2)侧向突出的开口边缘(5)包围。开口边缘(5)被形成为：贯通开口(4)的直径(D)至少在一些部分中沿垂直于底部平面(BE)的法向方向(R)从底部平面(BE)起增大，使得贯通开口(4)的直径(D)在相对于法向方向(R)预先确定的距底部平面(BE)的至少一个距离(A)处具有至少与底部平面(BE)中相同的值(dEE)，优选地具有更大的值(dEE)。

Description

用于热交换器的热交换器板
技术领域
本发明涉及一种用于热交换器的热交换器板，该热交换器板尤其是用于堆叠板式热交换器或板式热交换器。本发明还涉及一种热交换器，尤其是包括这种类型的热交换器板的堆叠板式热交换器或板式热交换器。
背景技术
构造为为堆叠板式或板式热交换器的热交换器用于在以流体分离的方式通过热交换器的两种流体之间传递热量。为此目的，通常在热交换器中形成由第一流体流过的多个第一流体通道和由与第一流体流体分离的第二流体流过的多个第二流体通道。借助于多个板形成流体通道，所述多个板沿堆叠方向以一个在另一个之上的方式堆叠并且彼此间隔一定距离地布置。在堆叠方向上相邻的两个板之间的中间空间沿着堆叠方向交替形成第一和第二流体通道。为了将第一流体分配到全部的第一流体通道并将第二流体分配到全部的第二流体通道，通常在各个板的板底部中设置有贯通开口，每个贯通开口分别被沿堆叠方向突出的圆顶包围。所述圆顶能够被焊接到在堆叠方向上相邻的板上。以这种方式将沿堆叠方向布置在两个第一流体通道之间的第二流体通道流体地桥接，即，第一流体能够跨过第二流体通道被分配到第一流体通道，并且能够在流过第一通道之后再次从第一通道中被收集。因此，这同样适用于第二流体通道和第二流体。
由于包围相应的贯通开口的圆顶的几何形状(在传统热交换器中，该圆顶通常随着远离板底部而逐渐地变细，这意味着贯通开口的直径随着远离板底部而减小)，因此无法实现热交换器的如下构造：在该构造的情况下，多个第一或第二流体通道在堆叠方向上彼此直接相邻布置，并通过所述贯通开口和它们的圆顶流体地桥接。相反，仅如下构造无需大量技术努力就能够实现：在该构造的情况下，第一和第二流体通道沿堆叠方向交替。
发明内容
因此，本发明的目的是创建一种热交换器板的改进的实施例，该热交换器板能够实现热交换器，尤其是堆叠板式或板式热交换器，在这种情况下，沿着堆叠方向能够实现第一和第二流体通道的任何顺序。本发明的另一个实施例在于提供一种具有这种热交换器板的热交换器。
本发明的目的通过独立权利要求的主题来解决。优选的实施方式是从属权利要求的主题。
因此，本发明的基本思想是在热交换器板的板底部中提供贯通开口，该贯通开口具有从板底部突出的开口边缘，该开口边缘以圆顶状的方式形成并且优选地完全周向地包围贯通开口。
对于本发明而言，重要的是沿垂直于板底部(法向)方向形成开口边缘，即圆顶，使得至少在一些部分中贯通开口的直径沿法向方向增大。开口边缘或由开口边缘包围的贯通开口的这种几何形状能够借助于材料配合以简单的方式将开口边缘直接地连接到相邻的热交换器板。结果，在具有沿堆叠方向以一个在另一个之上的方式堆叠的这样的多个热交换器板的热交换器中，能够因此形成上面提到的第一和第二流体通道的类似的任何布置，这些流体通道形成在在堆叠方向上相邻的两个相应的热交换器板之间。
根据本发明的用于热交换器，尤其是用于堆叠式片式热交换器或用于板式热交换器的热交换器板包括板底部。板凸缘领能以完全周向的方式以一定角度从板底部的外缘向外突出。在这种情况下，板底部和板凸缘由相同的材料一件式的制成。底部平面的位置由板底部中存在的至少一个贯通开口确定。板底部中的贯通开口的开口横截面因此在底部平面中延伸。该贯通开口是由开口边缘包围，该开口边缘从板底部横向地突出，优选是弯曲的。开口边缘和板底部也优选地形成为一件式并且由相同的材料制成，即，开口边缘和板底部优选地彼此整体地形成。根据本发明，开口边缘被设计成使得贯通开口的直径至少在一些部分中沿垂直于底部平面的法向方向随着远离底部平面而增大，使得贯通开口的直径在相对于法向方向预先确定的距离底面至少一个距离内比在底面内具有更大的值。
开口边缘优选朝着开口平面逐渐变细，特别优选地至少在一些部分中朝着开口平面逐渐变细。以这种方式确保了，在开口的边缘处有足够的面积用于热交换器板与热交换器的相邻的热交换器板的材料配合，尤其是用于钎焊连接或焊接连接。
根据一个优选实施例，开口边缘沿法向方向从底部平面延伸到平行于底部平面延伸的端部平面。在该实施例中，在端部平面中的贯通开口的直径大于在底部平面中贯通开口的直径。特别优选地，端部平面中的直径能够具有最大值。
根据有利的改进方案，不仅贯通开口的直径，而且贯通开口的横截面在端部平面上至少具有与在底部平面中相同的值，优选具有更大的值。
特别优选地，贯通开口的直径和/或贯通开口的横截面能够首先沿法向方向减小，然后再次增大。因此，通过将开口边缘简单地弯曲就能够实现对于本发明至关重要的开口边缘的几何形状。
开口边缘能够有利地向外弯曲至少90°，优选地至少180°。因此，从板底部的背离板底部的至少一个端部平行于板底部延伸，使得该端部能够被平坦地钎焊到或焊接到相邻的热交换器板上。因此，特别优选地，背离板底部的端部平行于底部平面延伸。替代地，也能够想到的是，端部相对于底部平面成锐角地布置。该变型能够在技术上特别容易地实施，因为能够省区端部分别平行于底部平面或板底部的精确对准。
根据一个优选的实施方式，开口边缘被形成为优选地完全地周向包围贯通开口的圆顶。以此方式，当将热交换器板安装在热交换器中并且钎焊或焊接到相邻的热交换器板上时，该圆顶能够用于将由圆顶包围的贯通开口相对于径向布置在圆顶外部的区域流体密封地分离。
根据另一优选实施例，开口边缘形成为在沿法向方向的纵向截面中弯曲。
根据一个优选的实施方式，在热交换器板的法向方向上的俯视图中，贯通开口以及进而开口边缘具有圆，优选地椭圆形或圆形的几何形状。然而，在该示例的变型中，也能够实现其他几何形状。
本发明还涉及一种热交换器，该热交换器被形成为堆叠板式热交换器或板式热交换器。热交换器包括多个板，这些板沿法向方向以一个位于另一个之上的方式堆叠，其中，在法向方向上相邻的相应的两个板限定了流体路径。板中的至少一个是先前所述的根据本发明的热交换器板。因此，上述热交换器板的优点也转移到根据本发明的热交换器上。根据本发明，热交换器板的贯通开口的开口边缘通过钎焊连接或焊接连接材料配合地连接至在法向方向上相邻的板，该板能够是但不必须是根据本发明的热交换器板。
根据一个有利的改进方案，在法向方向上相邻的至少两个板，优选多个板分别由根据本发明的热交换器板形成。
根据一个有利的改进方案，在堆叠方向上在形成为根据本发明的热交换器板的两个板之间布置有如下的板，其与根据本发明的热交换器板的不同之处在于，贯通开口不被横向突出的开口边缘所包围。
在热交换器的另一种优选的改进方案中，在法向方向上相邻的至少两个板在它们的贯通开口的区域中横向于法向方向开口无重叠地，尤其是无形状配合地彼此抵靠。根据以上描述，这至少两个板优选地由根据本发明的热交换器板形成。有利地，能够以有利的方式增加每个板的开口或开口边缘的要满足的位置公差，因为即使相邻板横向于法向方向略有偏移，仍然能够实现板彼此抵靠，这足以将板彼此固定。这降低了板的制造成本和热交换器的装配成本。
在贯通开口的区域中，每个板横向于法向方向无重叠地，尤其是无形状配合地抵靠在与其相邻的板上。因此，能够以多种方式来利用上段中描述的与特别低的制造和装配成本相关的优点。
本发明的其他重要特征和优点由从属权利要求、附图以及根据附图从相关的附图说明中获得。
应当理解的是，在不脱离本发明范围的情况下，上述特征以及在下文中将要说明的特征不仅能够在分别给出的组合中使用，还能够以其他组合或者单独使用。
附图说明
附图中示出了本发明优选的实施例，并且在下面的说明中对其进行更加详细地说明，其中相同的附图标记表示相同或相似或功能相同的部件。
分别示意性地：
图1以透视图示出了从现有技术中已知的传统热交换器板的示例，
图2示出了在贯通开口区域中的图1的热交换器板，所述贯通开口形成在热交换器板的板底部中并且由圆顶包围，
图3示出了根据图1和图2的包括多个传统热交换器板的传统热交换器的局部视图，所述热交换器板彼此上下堆叠，
图4示出了贯通开口区域中的根据本发明的热交换器板的局部示图，所述贯通开口形成在板底部中，
图5示出了热交换器板的补充图5的替代示图，
图6根据图4和图5示出了根据本发明的包括多个根据本发明的热交换器板的热交换器的局部视图，所述热交换器板彼此上下堆叠，
图7示出了根据图7的热交换器的变型。
具体实施方式
图1示出了现有技术中已知的传统热交换器板1'的示例。传统的热交换器板1'包括板底部2'，板底部2'由成角度地突出的板凸缘3'周向地包围。作为示例，在板底部2'中提供了四个贯通开口4a'、4b'、4c'、4d'。两个贯通开口4a'、4b'以完全地周向的方式由圆顶状的开口边缘5'包围，该圆顶状的开口边缘5'从板底部2'横向地突出。另外两个贯通开口4c'，4d'没有这种类型的突出的开口边缘5'。贯通开口4a'至4d'并且因此开口边缘5'能够分别具有圆的，尤其是椭圆形或圆形的几何形状或边缘轮廓。不言而喻，在未示出的变型中，其他几何形状也是能够想到的。
图2示出了在贯通开口4a'的区域中的传统热交换器板1的示例。从图2中能够看出，在传统的热交换器板1'的情况下的开口边缘5'形成为使得沿垂直于底部平面BE'的法向方向R'测量的贯通开口4a'的直径D'从底部平面BE'起减小。开口边缘5'因此沿法向方向R'限定贯通开口4a'。沿法向方向R'在距底部平面BE'的距离A'处测得的贯通开口4a'的直径D'与底部平面BE'自身相比在此处具有更小的值dEE'，其中，该值为dBE'。因此适用于dBE'>dEE'。
如图3中针对两个这样的板1'所示，如果将几个这样的传统热交换器板1'沿着堆叠方向S'彼此堆叠以形成现有技术中已知的传统热交换器50'，，则第一流体管51a'和与后者流体分离的第二流体管51b'沿着堆叠方向S'在单个热交换板1'之间交替形成。因此，第一流体F1'能够流过第一流体通道51a'，第二流体F2'能够与第一流体流体分离地流过第二流体通道51b'。
在堆叠方向S'上相邻的两个第一流体通道51a'借助于两个贯通开口4a'、4c'彼此连接。两个第一流体通道51a'与布置在两个第一流体通道51a'之间的第二流体通道51b'的流体分离地借助于设置在贯通开口4a'上的开口边缘5实现，该开口边缘将材料配合地借助于钎焊连接并且因此在堆叠方向S'上与相邻的热交换器板1'密封地连接。因此，在堆叠方向上分别布置在两个第一流体通道51a'之间的第二流体通道51b'借助于开口边缘5'被流体地“桥接”。
然而，在这种类型的传统的热交换器1'的情况下，由于上述开口边缘5'的几何形状减小进而使与其相关的贯通开口4a'的远离板底部直径D'减小，因此仅在相当大的技术努力下才能将多个在堆叠方向S上相邻贯通开口的第二流体通道51b'进行桥接，也就是说在两个第一流体通道51a'之间建立流体连接，在该两个第一流体通道之间直接彼此相邻地形成两个或更多个第二流体通道51b'；因为具有与板底部2'最大间隔的边缘部分52'的开口边缘5'不能在堆叠方向上与板底部相邻连接，因为贯通开口4a'的环形区域53'仍存在于相邻的热交换器板的该区域中。
在根据本发明的热交换器板的情况下不存在该缺点，如下面参考图4和图5的说明所解释的，其以类似于图2的方式示出了根据本发明的在板底部2中形成的贯通开口4a的区域中的热交换器板1的示例。贯通开口4a和限定该贯通开口4a的开口边缘5均沿着法向方向R从底部平面BE延伸到端部平面EE，该端部平面在预定的距离A处平行于底部平面BE布置。
根据本发明的热交换器板1与传统的热交换器板1的不同之处在于包围贯通开口4a(或4b)的开口边缘5的几何形状。
如图4和图5所示，在根据本发明的热交换器板1的情况下，与现有技术中已知的传统热交换器50'相比，开口边缘5被形成为使得在垂直于法向方向R上测量的直径D，以及在垂直于法向方向R的平面上测量的贯通开口4a的开口横截面Q沿着法向方向R首先减小，然后再次增大。因此，贯通开口4a的直径D至少在一些部分中在沿法向方向R随着远离底部平面BE而增大。这意味着在沿法向方向R测量的至少一个预定的距离处，贯通开口4a的直径D的值大于其在底部平面BE中的值，底部平面的直径的值为dBE。因此，对于至少一个预定的距离A，dEE＞dBE。在图4和图5的示例中，布置在端部平面EE中的边缘部分6是开口边缘5的背离底部平面的端部7。在热交换器板1中，端部平面EE中的贯通开口4a的开口横截面Q的值qEE大于底部平面BE中的贯通开口4a的开口横截面Q的值qBE。
从图4和图5中能够看出，为此，开口边缘5被形成为弯曲的，尤其是在沿法向方向R的纵向截面中。特别地，如图4和图5所示，开口边缘5能够从板底部2开始向外弯曲180°。在图4或图5的示例中，热交换器板1的背离板底部2或底部平面BE的端部7平行于底部平面BE延伸，然而，用虚线表示并用“Z”指出的替换地变型中，该端部能够相对于底部平面BE成锐角α布置。
图6示出了包括根据本发明的多个热交换器板1的热交换器50的局部示图，所述根据本发明的多个热交换器板沿着堆叠方向S彼此上下堆叠。图6示出了彼此上下堆叠的热交换器板1的贯通开口4a的区域中的热交换器1。热交换器50的堆叠方向S与热交换器板1的法向方向R相一致。能够看出，在堆叠方向S上一个接一个地形成的贯通开口4a形成了连续的流体通道52c，该连续的流体通道在堆叠方向S上延伸并且第一流体F1能够流过该通道。因此，流体通道52c在热交换器50内形成所谓的“浸入式喷嘴”。以这种方式，沿堆叠方向S彼此直接跟随并且由第二流体F2流过的多个第二流体通道能够流体地“桥接”。
图7示出了图6中的示例的变型。在图7的示例中，热交换器50包括具有开口边缘5的多个热交换器板1，这对本发明是必不可少的，以及另外的热交换器板1*，在另外的热交换器板的情况下，存在于板底部2*中的通孔4a*不具有侧向突出的开口边缘，即不被圆顶包围。在图7的示例中，以这样的方式实现了第一和第二流体通道51a、51b的构造，在这种情况下，在堆叠方向S上，在沿堆叠方向S彼此邻接的两个第一流体通道51a之间布置两个而不是一个第二流体通道51b。该构造这样来实现：，无圆顶的热交换器板1*在堆叠方向A上分别跟随根据本发明的具有弯曲的开口边缘5或圆顶的两个热交换器板1。
从图3、图6和图7还能够看出，在法向方向R上相邻的至少两个板1、1*在其通过横向于法向方向R的开口4a的区域中彼此不重叠地领接，在示例中没有形状配合。这两个在其开口4a的区域中横向于法向方向R彼此邻接的至少两个板1、1*，例如由根据本发明的热交换器板1形成，如图1、图2、图4和图5分别单独地示出。还可以看出，将板1、1*沿法向方向R彼此固定的板1、1*的相互安装不需要将开口4a沿法向方向R精确地对准。更确切地说，这种结构允许相邻板1、1*的开口4a相对于法向方向R横向地彼此相对于逃生孔能够错开地布置，因为在开口4a的区域中横向于法向方向R的这些相邻板1、1*没有重叠。因此，将在开口4a定位在相应的板1、1*中所要观察的公差能够比较大。在示例中，在贯通开口4a区域中，每个板1、1*无重叠地(例如，无形状配合地)抵靠与其相邻的板1、1*。

Claims (15)

1.一种用于热交换器(50)的热交换器板(1)，所述热交换器板尤其用于堆叠板式热交换器或板式热交换器，
-具有板底部(2)，在所述板底部中存在至少一个贯通开口(4a)，所述贯通开口布置在底部平面(BE)中并由开口边缘(5)包围，所述开口边缘由所述热交换器板(1)形成并且横向地从所述板底部(2)突出，优选地被弯曲，使得所述贯通开口(4)沿垂直于底部平面(BE)的法向方向(R)延伸，
-其中，所述开口边缘(5)形成为使得所述贯通开口(4)的直径(D)至少在一些部分中沿所述法向方向(R)随着远离底部平面(BE)而增大，使得所述贯通开口(4)的直径(D)在距离底部平面(BE)至少一个距离(A)处具有比在底部平面(DE)中更大的值，所述距离是相对于所述法向方向(R)预先确定的。
2.根据权利要求1所述的热交换器板，
其特征在于，
至少在一些部分中，所述开口边缘(5)朝着所述底部平面(BE)逐渐变细。
3.根据权利要求1或2所述的热交换器板，
其特征在于，
-所述开口边缘(5)沿着所述法向方向(R)从所述底部平面(BE)延伸到平行于所述底部平面(BE)的端部平面(EE)，
-所述贯通开口(4a)在端部平面(EE)中的的直径(D)大于其在底部平面(BE)中的直径。
4.根据前述权利要求之一所述的热交换器板，
其特征在于，
端部平面(EE)中的贯通开口(4a)的开口横截面(Q)具有至少与底面(BE)中的相同的值(qEE)，优选具有更大的值(qEE)。
5.根据前述权利要求之一所述的热交换器板，
其特征在于，
所述贯通开口(4a)的直径(D)和/或开口横截面(Q)沿着所述法向方向(R)首先减小然后再次增大。
6.根据前述权利要求之一所述的热交换器板，
其特征在于，
所述开口边缘(5)向外弯曲至少90°，优选至少180°。
7.根据前述权利要求之一所述的热交换器板，
其特征在于，
背离所述板底部(2)的端部(7)平行于所述底部平面(BE)延伸或与所述底部平面成锐角(α)布置。
8.根据前述权利要求之一所述的热交换器板，
其特征在于，
所述开口边缘(5)形成为以完全地周向的方式包围所述贯通开口(4a)的圆顶。
9.根据前述权利要求之一所述的热交换器板，
其特征在于，
优选在沿所述法向方向(R)的纵向截面中，所述开口边缘(5)形成为弯曲的。
10.根据前述权利要求之一所述的热交换器板，
其特征在于，
在所述热交换器板(1)的法向方向(R)上的俯视图中，所述贯通开口(4a)以及所述开口边缘(5)具有圆的，优选为椭圆形或圆形的几何形状。
11.一种热交换器(50)，所述热交换器尤其是堆叠板式热交换器或板式热交换器，
-具有沿所述法向方向(R)以一个在另一个之上的方式堆叠的多个板，其中，在所述法向方向上相邻的两个相应的板限定了流体路径(5a、5b)，
-其中，至少一个板是根据前述权利要求之一所述的热交换器板(1)，
-其中，所述热交换器板(1)的贯通开口(4a)的开口边缘(5)在法向方向(R)上借助于钎焊连接或焊接连接与相邻的板材料配合地连接。
12.根据权利要求11所述的热交换器，
其特征在于，
在法向方向上相邻的至少两个板分别由根据权利要求1至10之一所述的热交换器板形成。
13.根据权利要求11或12所述的热交换器，
其特征在于，
在所述堆叠方向上，在分别形成为根据权利要求1至10之一所述的热交换器板(1)的两个板之间布置有板(1*)，其与根据权利要求1至10之一所述的热交换器板(1)的不同之处在于，贯通开口(4a*)没有被横向突出的开口边缘(5)所包围。
14.根据权利要求11至13之一所述的热交换器，
其特征在于，
在所述法向方向(R)上相邻的至少两个板(1、1*)在其贯通开口(4a)的区域中横向于法向方向(R)无重叠地，尤其是无形状配合地彼此抵靠。
15.根据权利要求14所述的热交换器，
其特征在于，
在所述贯通开口(4a)的区域中，每个板(1、1*)横向于法向方向(R)无重叠地，尤其是无形状配合地抵靠与其相邻的板(1、1*)。
CN202110119729.0A 2020-01-30 2021-01-28 用于热交换器的热交换器板 Pending CN113203304A (zh)

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