CN113739602A - 用于制造包括温度探测器的热交换器的方法 - Google Patents

用于制造包括温度探测器的热交换器的方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及用于制造钎焊的板翅式热交换器的方法，包括：a)间隔层叠彼此平行且平行于纵向的一组板，以在板之间限定多个通道，板以纵向和横向边缘为界；b)通过沿层叠方向将第一和第二扁平产品叠置形成板，第一和/或第二扁平产品包括平行于板并经开口通向层叠件外部的凹槽；c)在第一与第二扁平产品之间布置钎焊材料；d)在凹槽中布置温度探测器，在温度探测器的至少一部分与凹槽内壁之间提供自由空间；e)对该组板进行钎焊，包括将第一扁平产品钎焊至第二扁平产品，钎焊材料熔化并且钎焊材料的至少一部分扩散在第一和第二扁平产品中，在温度探测器与凹槽的内壁之间的自由空间有固化的钎焊材料。本发明还涉及钎焊的板翅式热交换器。

Description

用于制造包括温度探测器的热交换器的方法
技术领域
本发明涉及一种用于制造钎焊板式热交换器的方法，该热交换器包括至少一个温度探测器，该温度探测器允许在热交换器内部进行温度和/或热流量的测量，本发明还涉及一种允许执行这些测量的热交换器。
本发明特别适用于在用于生产加压气态氧气的、称为ASU(空气分离单元)的装置中进行中的气体的低温分离的领域，特别是空气的低温分离的领域。特别地，本发明可应用于热交换器的制造，该热交换器通过与气态流例如空气或氮气进行热交换而蒸发液态流，例如液态的氧、氮和/或氩。
本发明还可应用于这样的热交换器，该热交换器通过与至少一种其他流体例如天然气进行热交换而蒸发至少一个液-气混合物流，特别是多成分混合物例如烃混合物的流。
背景技术
热交换器通常采用的技术是钎焊板式热交换器的技术，该技术允许获得高度紧凑的构件，从而提供大的热交换表面积和低的压力损失。这些热交换器由一组平行板形成，通常在这些平行板之间插入间隔元件，例如形成翅片热交换结构的瓦楞状结构或波状结构。堆叠的板彼此间形成平坦通道的堆叠，以使不同的流体进入热交换关系。
在制造热交换器时，将形成热交换器的板、翅片间隔元件和其他元件彼此压在一起，随后通过在真空炉中以在550℃至900℃的范围内的温度下进行钎焊将它们连接在一起。
由于它们的紧凑性和它们的整体结构，很难在这些钎焊式热交换器的内部执行温度或热流量的局部测量。因此，在所实施的绝大多数方法中，操作者仅能借助在每种流体的输入和输出之间实现的能量平衡来获得在流体之间交换的总热能。
这使得很难表征这些热交换器，并且例如不允许针对这些通道中的每个通道单独地测量热交换系数。
在使用期间，缺少局部数据限制了该方法的控制可能性。特别地，热交换器内部可能发生的某些特定的物理现象如相变或化学反应通过热流量或温度的局部变化来表示，热流量或温度的局部变化也取决于热交换器中所考虑的位置。
温度或热流量的局部测量将允许现场检测热交换器的不良运行状况：流体分配不良；由于例如阻塞或局部蒸馏现象而导致热交换器某些区域的性能下降。还非常有益处的是，对温度或热流量进行局部测量以在板翅式热交换器的使用寿命期间对该板翅式热交换器的性能变化进行监测。
面对这些要求，已经注意到，现有的温度测量方案并不完全令人满意，特别是由于所使用的保持部件的复杂性或由于它们的实施/实现。
存在“现场/原位”温度测量方法，但目前仅允许测量流体内部的温度。它们也是侵入性的，因为它们改变了交换通道内的流体的流动。此外，由于它们不是在构造热交换器时提供的，所以它们的实施/实现相对复杂、昂贵并且不是很可靠。
存在用于测量热流量的方法，但是它们涉及在热交换器的通道之间插入探测器。不再可能将热交换器作为一个整体钎焊，这意味着它失去了大部分优点。此外，探测器还代表了明显的额外成本，并且必然会增加与所考虑的热交换器的典型热交换系数不兼容的热阻。最后，一旦热交换器具有大量通道，则特别是会由于组装的困难而使该方案难以在工业规模上考虑。
此外，从文献JP-A-2014169809中已知一种热交换器，该热交换器包括插入到管中的温度探测器，该管本身插入到在热交换器的板上制成的凹槽中。将管钎焊在两个板之间，并且然后，在已完成钎焊阶段之后，将探测器引入管中。该方法带来若干问题。管的存在必定会增加要测量其温度的板与探测器之间的热阻，从而降低测量精度。该管还增加了引入探测器所需的空间，这增加了该方法的侵入性。
发明内容
本发明的特定目的是通过提出一种用于制造钎焊板式热交换器的方法来克服所有或一些上述问题，该方法允许在测量的值和在热交换器中的位置两个方面以更精确的方式测量热交换器内部的局部温度和/或热流量，而不会破坏热交换器的操作并且也不会增加热交换器的空间需求。
为此，本发明的主题是一种用于制造钎焊的板翅式热交换器的方法，该方法包括以下步骤：
a)以彼此间隔的方式层叠彼此平行并且平行于纵向方向的一组板，以便在所述板之间限定出多个通道，所述多个通道适合于待与至少一种第二流体进行热交换的第一流体沿所述纵向方向的流动，所述板以在所述纵向方向上延伸的一对纵向边缘和在垂直于所述纵向方向的横向方向上延伸的一对横向边缘为边界；
b)通过沿垂直于所述纵向方向和所述横向方向的层叠方向将至少第一扁平产品和第二扁平产品彼此上下叠置而形成在步骤a)中被层叠的至少一个板，所述第一扁平产品和所述第二扁平产品中的至少一者包括至少一个凹槽，所述至少一个凹槽平行于所述板延伸并经由横向边缘上或纵向边缘上的至少一个开口通向在步骤a)中形成的层叠件的外部；
c)在所述第一扁平产品与所述第二扁平产品之间布置至少一种钎焊材料；
d)在所述凹槽中布置至少一个温度探测器，在一方面所述温度探测器的至少一部分与另一方面所述凹槽的内壁之间设置自由空间；
e)对该组板进行钎焊，包括将所述第一扁平产品钎焊至所述第二扁平产品，其中，所述钎焊材料被熔化并且所述钎焊材料的至少一部分扩散在所述第一扁平产品中和所述第二扁平产品中，在所述温度探测器与所述凹槽之间设置的自由空间的至少一部分被填充有固化的钎焊材料。
视情况而定，根据本发明的热交换器可包括以下特征中的一者或多者：
-温度探测器包括：
o热敏部件，其配置为测量在步骤b)中形成的板的表面的期望位置处的温度；
o导电构件，其配置成将所述热敏部件连接至测量电路；和
o护套，其形成围绕所述热敏部件并且围绕所述导电构件的至少一部分的套筒，所述护套在布置于热敏部件处的第一端部与布置于由所述板构成的层叠件的外侧上的第二端部之间延伸，优选地，该第二端部位于距所述开口至少100mm的距离处。
-所述护套包括选自以下的金属材料：铝、镍、铂、钨、铝合金、镍合金、铂合金、钨合金、不锈钢、耐热钢。
-所述护套具有为0.1mm至1mm的厚度和/或为0.5mm至3mm的外径。
-所述护套的长度为100mm至1000mm。
-所述护套是能变形的。
-所述温度探测器包括布置在所述护套和所述热敏部件之间的电绝缘材料，所述电绝缘材料选自：氧化镁、氧化铝。
-所述温度探测器是热电偶探测器，其包括由不同的金属形成的一对导线，所述一对导线在称为测量连结部的连结点处连结，该连结点形成所述温度探测器的热敏部件。
-所述导线各自连接至相应的延长线，所述延长线旨在连结至测量电路的端子，从而在所述延长线与测量电路的端子的连结处形成称为参考连结部的连结部，连接件形成围绕所述导线与其相应的延长线之间的连接部的套管，所述连接件连接至所述护套的第二端部。
-形成导线的金属构造成形成选自以下类型的热电偶探测器：E型、J型、K型、N型、M型、R型、S型、B型。
-所述温度探测器是电阻探测器，其包括一对导线，所述一对导线连接至形成所述温度探测器的热敏部件的测量电阻器，该测量电阻器具有作为电阻材料的陶瓷材料或金属材料，特别是铂或铂合金。
-步骤e)在钎焊炉中进行，由板构成的层叠件位于所述钎焊炉的第一区域中，在钎焊周期中，所述第一区域中的最高温度为550℃至900℃，优选为550℃至650℃，所述护套的第二端部位于第二区域中，所述第二区域中的温度低于所述第一区域中的所述最高温度。
此外，本发明涉及一种钎焊的板翅式热交换器，其包括一组板，该组板彼此平行并且平行于纵向方向，以便在所述板之间限定出多个通道，所述多个通道适合于待与至少一种第二流体进行热交换的第一流体的流动，所述板以在所述纵向方向上延伸的一对纵向边缘和在垂直于所述纵向方向的横向方向上延伸的一对横向边缘为边界，至少一个所述板由至少第一扁平产品和第二扁平产品形成，所述第一扁平产品和第二扁平产品沿垂直于所述纵向方向和所述横向方向的层叠方向彼此上下叠置并且借助于布置在所述第一扁平产品和第二扁平产品的相对表面中的至少一个相对表面上的、由具有预定熔点的钎焊材料构成的涂层或片状件而被钎焊在一起，所述第一扁平产品和所述第二扁平产品中的至少一者包括至少一个凹槽，所述至少一个凹槽平行于所述板延伸并经由横向边缘上或纵向边缘上的至少一个开口通向层叠件的外部，在所述凹槽中布置有至少一个温度探测器并且所述温度探测器与所述凹槽的内壁之间的空间的至少一部分填充有固化的钎焊材料。
特别地，温度探测器可包括：热敏部件，其配置为测量在步骤b)中形成的板的表面的期望位置处的温度；导电构件，其配置为将热敏部件连接至测量电路；以及护套，该护套形成围绕导电构件的至少一部分和热敏部件的套筒，该护套在布置于热敏部件处的第一端部与布置于由板构成的层叠件的外侧上的第二端部之间延伸，优选地，所述第二端部位于距所述开口至少100mm、优选地在100mm至10000mm的范围内的距离处。
附图说明
现通过以下描述来使本发明变得更加易于理解，以下描述仅通过非限制性的示例性方式并参考附图提供，其中：
图1是可使用根据本发明的方法制造的钎焊板式热交换器的三维视图；
图2示意性地示出了根据本发明的扁平产品和凹槽的各种实施方式；
图3示意性地示出了根据本发明的实施例的温度探测器；
图4示意性地示出了根据本发明的扁平产品和凹槽的其他实施方式；
图5示意性地示出了根据本发明的扁平产品和凹槽的其他实施方式；
图6示意性地示出了根据本发明的一个实施例的具有多个凹槽的扁平产品；
具体实施方式
图1示出了钎焊的板翅式热交换器1，其包括由板2构成的层叠件，板2分别沿纵向方向z和横向方向x在长度和宽度两个维度上延伸。板2彼此平行并且以间隔的方式彼此上下叠置。因此，它们彼此之间形成多组通道3，其中一些通道设置用于第一流体F1的流动，并且其他通道设置用于至少一种其他流体F2，F3的流动，该至少一种其他流体F2，F3将经由板2与第一流体F1进行间接热交换。横向方向x正交于纵向方向z并且平行于板2。流体优选地沿热交换器的平行于纵向方向z的长度而流动。
优选地，每个通道具有平坦且平行六面体的形状。与每个相继的板的长度和宽度相比，在两个相继的板2之间的间隙较小，该间隙对应于在板2的层叠方向y上测量的通道的高度。层叠方向y正交于板。
通道3由封闭杆6界定，该封闭杆6不会完全阻塞通道，而是留出自由的开口，以用于相应流体的输入/进入或输出/离开。板2由优选成对地平行的外围边缘4划界。外围边缘4包括在纵向方向z上延伸的一对纵向边缘4a和在横向方向x上延伸的一对横向边缘4b。
热交换器1包括半管状歧管7、9，其设置有用于将流体引入热交换器1中以及用于将流体从热交换器1中排出的入口和出口10。这些歧管具有比所述通道更窄的开口。布置在入口歧管下游和出口歧管上游的分配区用于将流体均匀地引导至通道的整个宽度或从通道的整个宽度引出。
优选地，通道3的至少一部分包括带翅片的间隔元件8，其有利地跨热交换器的通道的宽度并且沿热交换器的通道的长度地平行于板2延伸。在所示的示例中，间隔元件8包括呈波纹片形式的热交换波状件。在这种情况下，“翅片”是指连接波状件的相继的峰值/顶部和波谷/底部的波状支腿。间隔元件8还可采取根据期望的流体流动特征限定的其他特定形状。更一般地，术语“翅片”涵盖叶片或其他辅助的热交换表面，其从主热交换表面即热交换器的板延伸到热交换器的通道中。
注意，图2、4和5示出了布置在热交换器的位于板2的两侧上的通道中的穿孔的直波状件8。当然，可以想到任何类型的波状件，特别是无孔的直波状件、也称为“波浪形”波状件的“人字形”波状件、部分偏移的波状件等。
在制造热交换器1时，设置有一组板2，这些板彼此平行且平行于纵向方向z地堆叠/层叠。板2通过封闭杆6彼此间隔开。在组装热交换器的其他组成元件，特别是交换波状件、分配波状件等之后，将层叠件钎焊以将热交换器的元件彼此固定。优选地，热交换器的板和全部或一些其他组成元件由铝或铝合金制成。
热交换器的板2中的至少一个是通过将至少第一扁平产品21和第二扁平产品22彼此上下叠置而形成的。第一扁平产品21和第二扁平产品22被钎焊在一起，并且还与其他板2钎焊在一起，这些其他板也被钎焊在一起。优选地，将通过叠加扁平产品而形成的板2和热交换器的其他板2同时钎焊。还可想到将扁平产品钎焊在一起，然后将它们与其他板2层叠在一起，并且然后对该层叠件进行钎焊。
从图2的示例中可以看出，第一扁平产品21和第二扁平产品22中的至少一者包括至少一个凹槽12。凹槽也被理解为是在板2的厚度中开设的沟槽、狭缝或凹部。凹槽12平行于板2延伸，并且取决于凹槽设置在哪个扁平产品上而经由位于第一扁平产品或第二扁平产品的横向边缘4b或纵向边缘4a上的至少一个开口5通向层叠件的外部。当第一扁平产品和第二扁平产品叠置时，凹槽12形成位于板2的内部的腔室，该腔室构造成容纳至少一个温度探测器14。
探测器14和凹槽12配置为使得在温度探测器14的至少一部分(一个部分/一方面)与凹槽12的内壁(另一部分/另一方面)之间存在自由空间。具体地，在探测器14和凹槽12之间存在间隙是必要的，以允许引入探测器并限制层叠件变形的风险。探测器的不规则或不对称的外部形状和/或凹槽和探测器的形状不完全互补的事实也有助于在探测器14周围创建自由空间。探测器的外表面的某些部分可与凹槽12的内壁接触，而其他部分则不与凹槽的内壁接触。
根据本发明，在钎焊热交换器的板之前，将温度探测器14布置在凹槽12中。然后将包括由叠置的扁平产品形成并且在扁平产品之间布置有探测器14的所述至少一个板2的层叠件进行钎焊，以将层叠件的各个元件结合在一起。通过在钎焊之前将探测器直接布置在凹槽12中，避免了在钎焊后对层叠件进行额外的操作，从而降低了其被损坏的风险。
然后，钎焊包括温度探测器14的该组板2，包括将第一扁平产品21钎焊到第二扁平产品22。
在钎焊期间，通过使用具有预定熔点的被称为钎料或钎焊材料30的填充金属/焊料通过钎焊来连接热交换器的组成元件。优选地，预定熔点为550℃至900℃，更优选为550℃至650℃。
该组件/组装是通过对钎焊材料30加热以使其熔化或扩散(而不使它们熔化)在待钎焊的部件的内部而获得。钎焊材料30可呈通常通过共层压而沉积的涂层的形式，或者可选地呈通过手动而沉积在板的表面上的液体溶液或凝胶的形式，或者呈设置在板之间的片状件或条带的形式。板、翅片间隔元件、和热交换器的其他组成元件优选通过压缩装置挤压在一起，该压缩装置向板2施加压缩力，该压缩力通常在20,000N/m2至40,000N/m2的范围内。优选地，将该层叠件引入真空炉中并可在550℃至900℃的温度范围内，优选地可在550℃至650℃的温度范围内进行钎焊。钎焊材料30优选是铝或铝合金。
布置在第一扁平产品21和第二扁平产品22之间的钎焊材料30在其熔化时围绕探测器14流动并且填充在温度探测器14与凹槽12的内壁之间存在的空间的至少一部分。注意，已固化的钎焊材料布置成一方面与探测器直接接触，并且另一方面与凹槽的内壁直接接触。
这确保了温度探测器14与形成要测量其温度的板的扁平产品之间的优秀的导热。
温度探测器14被直接插入凹槽中，而无需在探测器与第一和第二扁平产品之间使用中间保持构件。这样可以最大程度地减少探测器和扁平产品之间的热阻，从而显著提高测量精度。此外，将第一和第二扁平产品钎焊在一起，从热的角度来看，可确保优秀的接触，并且限制热阻，这使得能够避免在操作过程中不利地影响热交换器的性能。温度探测器非侵入式地引入热交换器中。探测器包含在热交换器的板2中，这允许在热交换器中测量局部温度。设备的空间需求也被最小化。
注意，在钎焊期间，钎焊材料30在扁平产品21、22内熔化并扩散。可以想到，钎焊材料30也在探测器14内扩散。但是，也可以不钎焊探测器14，这意味着钎焊材料30未在探测器14的材料内扩散。
注意，可在将扁平产品叠置之前或在将扁平产品叠置之后，通过开口5将探测器14放置在凹槽12中。
优选地，在扁平产品已经被堆层叠并且通过压缩力保持夹紧在一起之后，将探测器14放置在凹槽中，以便随后钎焊该堆层叠件。这确保了扁平产品在引入探测器之前适当地彼此接触，并且避免了在插入探测器14期间层堆叠件的元件的任何移动，这层叠件的元件的移动可能会损害钎焊基体的完整性，并且因此会损坏钎焊基体的完整性。结果，热交换器的运行。这还可确保探测器的外部尺寸相较于凹槽的内部尺寸而言不会太大。
注意，如果存在多个凹槽12，则针对每个凹槽12提供至少一个探测器14。
在本发明的范围内，温度探测器14可以是配置为通过接触进行温度测量的任何探测器。
参考图3中的示例，温度探测器14包括热敏部件45，该热敏部件45配置为测量在步骤b)中形成的板2的表面的期望位置处的温度。探测器还包括导电构件41，42，其一方面端部电连接到热敏部件45，并且另一方面设计成连接到位于层叠件外侧的测量电路，以免暴露在过高的温度下。
优选地，探测器14包括护套43，护套43形成围绕热敏部件45并且围绕导电构件41、42的至少一部分的套筒。护套43的目的是在钎焊期间保护探测器的最脆弱/易碎的元件。注意，护套43是探测器的组成元件，并且被固定到探测器的其他组成元件，特别是热敏部件45和导电构件41、42。
注意，仍然可以考虑使用由不具有护套的导电构件41、42形成的探测器，例如在热敏部件的区域中彼此绝缘并且彼此连结的电线。优选地，为了使电线彼此绝缘，它们可特别地用玻璃材料、陶瓷材料或基于聚酰胺或聚四氟乙烯的材料覆盖。然后，在凹槽中围绕电线的自由空间的至少一部分被钎焊材料填充。
优选地，护套43在布置于热敏部件45处的第一端部43a与布置于由板2构成的层叠件的外侧上的第二端部43b之间纵向延伸，该第二端部优选地与开口5相距至少100mm的距离，以便在钎焊期间使其与热交换器的其余部分隔热。因此，进行测量所必需的其他元件(特别是供电设备、用于测量电压的设备)被移动的足够远离该层叠件，以便在钎焊期间不使它们经受过高的温度。
特别地，第二端部43b可布置成距开口5100mm至10000mm的距离，优选地500mm至5000mm的距离。
注意，在钎焊期间，温度探测器14和凹槽12的内壁之间存在的空间至少在热敏部件45周围的位置处被填充，因为在该区域中有必要确保在探测器和要测量温度的板2之间的可能的最佳的热接触。优选地，至少在热敏部件45的区域中，护套43在其整个外周被固化的钎焊材料30包围。
优选地，护套43包括选自以下的金属材料：铝、镍、铂、钨、铌、钼、钽、上述金属的合金，例如镍与铬和铁的合金如
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不锈钢或耐热钢。
所引用的材料在耐受温度、机械完整性、易于制造和成本方面提供了不同的特性，这使得该材料适合于应用成为可能。
注意，护套可以被钎焊或可以不被钎焊，这意味着钎焊材料在护套的材料中扩散或不扩散。
护套的材料可以可选地与热交换器的其余部分所使用的材料相同，以便优化该元件的钎焊，并因此减小探测器和扁平产品之间的热阻，从而提高温度测量的代表性。这使得钎焊材料可以在护套中扩散，并且可以在扁平产品和探测器之间获得优秀的热接触。还获得了良好的材料均匀性，从而避免了温度场的任何破坏/中断。特别地，护套43和热交换器的板可以由铝或铝合金形成。钎焊材料将是铝或铝合金。
护套43也可以包括陶瓷材料，这种类型的材料提供了良好的耐热性。
在本发明的范围内，应注意，“金属材料”应理解为由纯金属或金属合金形成的材料。
护套43可具有为0.1mm至1mm的厚度和/或为0.25mm至3mm的外径。其长度可以是至少100mm，优选地为100mm至10m，更优选地为500mm至5m，以使得可以将探测器的敏感元件移动足够远。
因此，考虑到由板2构成的层叠件位于炉的第一区域51中，而在钎焊周期中该第一区域中的最高温度为550℃至900℃之间，优选地为550℃至650℃，该护套43的第二端部43b被远离层叠件地移开，使得其位于温度低于第一区域51中的最高温度的第二区域中。优选地，第二区域中的温度比第一区域中的最高温度低至少50℃，更优选低至少100℃。
优选地，护套43是可变形的，从而使得更容易将探测器插入凹槽中，从而降低损坏板2或使板2变形的风险，并且使得可以跟随/顺寻凹槽的方向上的任何改变，例如是在凹槽12的在平行于板2的平面中的纵向截面中的轮廓具有彼此间形成角度的多个直线部分和/或具有至少一个弯曲部分的情况下。
优选地，护套43构造成至少部分地经受弹性即可逆的变形，以允许探测器在凹槽中移动。
优选地，在护套43和热敏部件45之间布置有电绝缘材料44，以便消除各导体之间以及在该导体与护套之间的电短路的任何风险。所述电绝缘材料44可选自：氧化镁、氧化铝。
图3示意性地示出了可在本发明的范围内使用的不同类型的温度探测器14。
根据一个有利的可能性，其示例在图3(a)中可见，温度探测器14是热电偶探测器，其包括由不同金属形成的一对电导线41、42。导线41、42可以可选地是裸露的。电导线41、42在形成温度探测器14的热敏部件的、称为测量连结部的连结点45处接合，通常焊接在一起。护套43填充有绝缘材料44并且线41，42被嵌入其中。热电偶探测器具有成本低和耐高温的优点。
在图3(a)中所示的情况下，导线41、42各自连接到相应的电气延长线410、420，所述电气延长线旨在与测量电路的端子接合，从而在那里形成称为参考连结部的连结部。连接件46形成围绕导线41、42与它们各自的延长线410、420之间的连接部的套筒，以保护它们。连接件46连接到护套43的第二端部43b并且位于层叠件的外侧。
从图3(b)中可以看出，也可以考虑使热电偶线41、42从护套43中伸出，以便直接连接到测量电路的端子上。
优选地，形成导线41、42的金属构造成形成选自以下类型的热电偶探测器：E型、J型、K型、N型、M型、R型、S型、B型，所有这些均对高温表现出足够的抵抗力。
根据图3(c)中所示的另一种可能性，温度探测器14是电阻探测器，其包括至少两条导线41、42，导线41、42连接到形成探测器14的热敏部件的测量电阻器45。测量电阻器45包括作为电阻材料的陶瓷材料或金属材料，特别是铂或铂合金。特别地，温度探测器14可以是PT100类型的铂电阻温度探测器。特别地，可以使用具有四根电导线(未示出)的电阻探测器。一对导线用于使电流通过，另一对导线用于测量热敏部件的端子处的电压。这种类型的探测器可提供更高的精度。优选地，护套43完全或部分地由熔点高于钎焊材料30的所述预定熔点的第一材料形成。因此，其完整性在钎焊周期中得以保持。例如，第一材料可以是铁合金如不锈钢或耐热钢。
图2示出了扁平产品和凹槽的多种不同的实施例。特别地，凹槽12可具有正方形、矩形、或半圆形的横截面，该横截面为在与纵向方向z正交的平面中的横向截面。
可根据待容纳的探测器14的形状来调整凹槽的形状。也可以调整凹槽12的深度和/或扁平产品的厚度，以适应探测器14的尺寸，并将探测器14放置在板2内的预定高度处，其中，该高度是平行于层叠方向y测量的。
扁平产品一起形成板2，并且间隔元件8布置在形成于板2的两侧上的流体通道中。第一扁平产品21包括第一对相对表面21a，21b，第二扁平产品22包括第二对相对表面22a，22b。为简单起见，这些表面仅在图2(a)中标出。
在板2之间以及在形成根据本发明的设置有探测器的板的扁平产品之间布置有钎焊材料30。
优选地，扁平产品的至少朝向间隔元件8的表面和扁平产品的至少一个朝向另一扁平产品的表面包括钎焊材料30。还可行的是，两个扁平产品的面向彼此布置的两个表面包括钎焊材料30。
图2(a)示出了第一扁平产品21在其朝向第二扁平产品22的表面21a处露出凹槽12的情况。钎焊材料30设置在第二扁平产品22的朝向凹槽12取向的表面22b上。根据图2(b)所示的另一种可能性，钎焊材料30设置在凹槽12在其上露出的表面21a上。
图2(e)展示了放置在凹槽12中的正方形或圆形截面的探测器14。优选地，探测器14具有圆形横截面和圆柱形的整体形状。
根据一种可能性，如图2(d)所示，第二扁平产品22也可包括至少一个凹槽12，该第二扁平产品22的至少一个凹槽12面对第一扁平产品21的所述至少一个凹槽12布置，并且在第二对相对表面中的朝向第一扁平产品21取向的相对表面22b处露出。有利地，两个凹槽12具有半圆形的横截面。这种配置特别适合于圆柱形探测器14的安装。
在图2(c)示出的情况中，在其中进行温度测量的板2通过将第一扁平产品21、第二扁平产品22和附加的扁平产品23彼此上下叠置而形成。第二扁平产品22布置在第一扁平产品21和附加的扁平产品23之间。
根据一个实施例，第二扁平产品22包括贯通的槽12。当希望测量板2的中心处的温度时，这允许精确地控制探测器在板中的对称定位。
根据图4所示的另一实施例，第二扁平产品22包括至少两个凹槽12，其中一个凹槽在第二对相对表面的朝向第一扁平产品21取向的相对表面22b处露出，而另一个凹槽在第二对相对表面的朝向附加的扁平产品23取向的相对表面22a处露出。这允许将两个温度探测器14安装在板2内的不同高度处。基于这些探测器中的每个探测器测得的温度的差异，可以推断出通过板2的热流量，其中，板2起热阻作用。
优选地，这两个凹槽12设置在两侧上并且离板2的中间平面的距离相等，该中间平面即为与层叠件的板2平行并且在层叠方向y上布置在由扁平产品21、22、23构成的层叠件形成的板2的中央处的平面。随后布置的探测器也以这种方式定位。这允许测量通过板产生的温度差，该温度差直接或间接导致通过板的热流量被确定。
可选择在其中插入探测器的第二扁平产品22的厚度、探测器之间的距离及其精度，以便与所需的测量位置和灵敏度相对应。
根据一种可能性，如图4(a)所示，该对凹槽中的凹槽12彼此叠置地布置，但在板2内的高度不同。因此，插入的探测器14定位成彼此面对。于是，两个探测器之间的温差是垂直于中间平面的热流量的函数。
根据另一种可能性，如图4(b)所示，凹槽12在平行于板2的平面中相对于彼此偏移/错位。这允许使用更薄的第二扁平产品，并因此允许限制第二扁平产品的热阻，并避免对热交换器性能的任何影响。
根据另一种可能性，如图4(c)所示，可在使用多个附加的扁平产品的由扁平产品形成的板的内部的不同高度处布置多于两个的探测器14。实际上，可向层叠件中加入与所需的附加的探测器的数量一样多的附加的扁平产品。这允许使用多于两个的测量点来测量热梯度，从而进一步提高测量精度。这种布置也更加可靠，并且使得可以检测探测器之一是否有故障。
因此，在图4(c)的示例中，两个附加的扁平产品23、24叠置在第二扁平产品22上。附加的扁平产品23、24之一包括至少一个凹槽12，附加的扁平产品之一的该至少一个凹槽12朝着另一个附加的扁平产品23、24露出。这种叠置的模式允许将三个探测器14一个位于另一个的顶部上地布置。
图5示意性地示出了这样的实施例，其中在凹槽12的内壁上设置有凸起121，以局部减小凹槽12的横截面。这通过减小探测器和凹槽的内壁之间的接触面积而使得探测器在其引入期间更容易滑动。应当注意，还可以考虑内壁的至少一个表面部分具有表面微凸体/粗糙度/突出部。
由于这些局部收缩部会减少探测器和板之间的热接触，因此可使必须测量温度的区域中不含/去除局部收缩部，以提高测量的代表性。例如，由于板2在优选要隔热的区域中和在要测量的区域中具有非常不同的温度的事实，在优选要隔热的区域中的凸起也可更大/增大。
应当注意，所述至少一个凹槽12可经由位于板2的边缘上的单个开口露出，或者所述至少一个凹槽12可一方面经由一纵向边缘4a或横向边缘4b上的开口5露出，并且另一方面经由相对的纵向边缘4a或横向边缘4b上的开口5露出。优选地，所述开口5布置在两个相对的纵向边缘4a上。因此，凹槽12穿过具有基本相等的温度的区域，这避免了由于探测器自身增加的热量而局部破坏温度场。
可能地，可在凹槽12中布置两个探测器14，每个探测器通过开口5之一插入。
如果一个和/或另一个扁平产品包括多个凹槽，则每个凹槽可通过单独的相应开口而在热交换器的至少一个边缘上露出。所述多个凹槽12也可在相对的纵向边缘4a或横向边缘4b处汇合，以便通过公共的开口5露出。这在图6中示出。这些凹槽可在板2的内部停止(在板的左手侧上)或者另一方面可通过沿相对边缘(在板的右手侧上)设置的多个不同的相应开口5露出。
图6示意性地示出了凹槽12的在平行于板2的平面中的纵向截面中的可能轮廓。优选地，每个凹槽包括一直线部分。每个凹槽可包括多个直线部分和可选地至少一个曲线形部分，所述多个直线部分在它们之间形成角度。这允许在同一开口5处合并多个凹槽。这些凹槽12可至少局部地彼此平行。多个凹槽的这种布置允许在热交换器的长度上的不同位置处测量温度和热流量，以便特别是用于确定在何处发生不同的反应或相变。因此，获得了可能在热交换器中发生的物理化学现象的图。
本发明允许测量局部热流量和/或局部温度，并且因此允许确定局部热交换系数，这提供了与热交换器的局部运行条件有关的信息。组装探测器的方法相对简单且非侵入式并且允许探测器与板之间的获得优秀的热接触。
当然，本发明不限于在本申请中描述和示出的特定示例。在不脱离由所附权利要求限定的本发明的范围的情况下，本领域技术人员还可想到落入范围内的其他变型或实施例。特别地，应当注意，热交换器1的多个板2可由扁平产品形成并且可具有根据本发明的带有探测器14的至少一个凹槽12，这些板可具有不同的构造，特别是具有不同的凹槽数量和/或不同的凹槽形状、不同数量的开口、开口布置在不同边缘上。

Claims (14)

1.一种用于制造钎焊的板翅式热交换器(1)的方法，该方法包括以下步骤：
a)以彼此间隔的方式层叠彼此平行并且平行于纵向方向(z)的一组板(2)，以便在所述板(2)之间限定出多个通道(3)，所述多个通道适于待与至少一种第二流体进行热交换的第一流体沿所述纵向方向(z)的流动，所述板(2)以在所述纵向方向(z)上延伸的一对纵向边缘(4a)和在垂直于所述纵向方向(z)的横向方向(x)上延伸的一对横向边缘(4b)为边界；
b)通过沿垂直于所述纵向方向(z)和所述横向方向(x)的层叠方向(y)将至少第一扁平产品(21)和第二扁平产品(22)彼此上下叠置而形成在步骤a)中被层叠的至少一个板(2)，所述第一扁平产品(21)和所述第二扁平产品(22)中的至少一者包括至少一个凹槽(12)，所述至少一个凹槽平行于所述板(2)地延伸并经由横向边缘(4b)上的或纵向边缘(4a)上的至少一个开口(5)通向在步骤a)中形成的层叠件的外部；
c)在所述第一扁平产品(21)与所述第二扁平产品(22)之间布置至少一种钎焊材料(30)；
d)在所述凹槽(12)中布置至少一个温度探测器(14)，在所述温度探测器(14)的至少一部分与所述凹槽(12)的内壁之间设置自由空间；
e)对该组板(2)进行钎焊，包括将所述第一扁平产品(21)钎焊至所述第二扁平产品(22)，其中，所述钎焊材料(30)被熔化并且所述钎焊材料(30)的至少一部分扩散至所述第一扁平产品(21)中和所述第二扁平产品(22)中，在所述温度探测器(14)与所述凹槽(12)的内壁之间所设置的自由空间的至少一部分填充有固化的钎焊材料(30)。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述温度探测器(14)包括：
-热敏部件(45)，其配置为测量在步骤b)中形成的所述板(2)的表面在期望位置处的温度；
-导电构件(41、42)，其配置为将所述热敏部件(45)连接至测量电路；和
-护套(43)，其形成围绕所述热敏部件(45)并且围绕所述导电构件(41、42)的至少一部分的套筒，所述护套(43)在第一端部(43a)与第二端部(43b)之间延伸，所述第一端部布置于所述热敏部件(45)处，所述第二端部布置于由所述板(2)构成的层叠件的外侧上，优选地，所述第二端部(43b)位于距所述开口(5)至少100mm的距离处。
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述护套(43)包括选自以下的金属材料：铝、镍、铂、钨、铝合金、镍合金、铂合金、钨合金、不锈钢、耐热钢。
4.根据权利要求2或3所述的方法，其特征在于，所述护套(43)具有0.1mm至1mm的厚度和/或0.5mm至3mm的外径。
5.根据权利要求2至4中任一项所述的方法，其特征在于，所述护套(43)的长度在100mm至10000mm的范围内。
6.根据权利要求2至5中任一项所述的方法，其特征在于，所述护套(43)是能变形的。
7.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，所述温度探测器(14)包括电绝缘材料(44)，所述电绝缘材料(44)布置在所述护套(43)与所述热敏部件(45)之间，特别地，所述电绝缘材料(44)选自：氧化镁、氧化铝。
8.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，所述温度探测器(14)是热电偶探测器，其包括由不同的金属制成的一对导线(41、42)，所述一对导线在称为测量连结部的连结点处连结，所述连结点形成所述温度探测器(14)的热敏部件。
9.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，所述导线(41、42)各自连接至相应的延长线(410、420)，所述延长线旨在连结至测量电路的端子，从而在所述延长线与所述测量电路的端子的连结处形成称为参考连结部的连结部，连接件(46)形成围绕所述导线(41、42)与其相应的延长线(410、420)之间的连接部的套管，所述连接件(46)连接至所述护套(43)的第二端部(43b)。
10.根据权利要求8或9所述的方法，其特征在于，形成所述导线(41、42)的金属构造成形成选自以下类型的热电偶探测器：E型、J型、K型、N型、M型、R型、S型、B型。
11.根据权利要求1至7中任一项所述的方法，其特征在于，所述温度探测器(14)是电阻探测器，其包括一对导线(41、42)，所述一对导线连接至形成所述温度探测器(14)的热敏部件的测量电阻器，所述测量电阻器具有作为电阻材料的陶瓷材料或金属材料，特别是铂或铂合金。
12.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，步骤e)在钎焊炉中进行，由所述板(2)构成的层叠件位于所述钎焊炉的第一区域(51)中，在钎焊周期中，所述第一区域中的最高温度为550℃至900℃，优选为550℃至650℃，所述护套(43)的第二端部(43b)位于第二区域中，所述第二区域中的温度低于所述第一区域(51)中的所述最高温度。
13.一种钎焊的板翅式热交换器，其包括一组板(2)，该组板彼此平行并且平行于纵向方向(z)，以便在所述板(2)之间限定出多个通道(3)，所述多个通道适于待与至少一种第二流体进行热交换的第一流体的流动，所述板(2)以在所述纵向方向(z)上延伸的一对纵向边缘(4a)和在垂直于所述纵向方向(z)的横向方向(x)上延伸的一对横向边缘(4b)为边界，至少一个所述板(2)至少由第一扁平产品(21)和第二扁平产品(22)形成，所述第一扁平产品和第二扁平产品沿垂直于所述纵向方向(z)和所述横向方向(x)的层叠方向(y)彼此上下叠置并且借助于由具有预定熔点的钎焊材料(30)构成的涂层或片状件而被钎焊在一起，所述涂层或片状件布置在所述第一扁平产品和第二扁平产品的相对表面(21a,22b)中的至少一者上，所述第一扁平产品(21)和所述第二扁平产品(22)中的至少一者包括至少一个凹槽(12)，所述至少一个凹槽平行于所述板(2)地延伸并经由横向边缘(4b)上或纵向边缘(4a)上的至少一个开口(5)通向层叠件的外部，在所述凹槽(12)中布置有至少一个温度探测器(14)并且所述温度探测器(14)与所述凹槽(12)的内壁之间的空间的至少一部分填充有固化的钎焊材料。
14.根据权利要求13所述的钎焊的板翅式热交换器，其特征在于，所述温度探测器(14)包括：
热敏部件(45)，所述热敏部件配置为测量在步骤b)中形成的所述板(2)的表面在期望位置处的温度；
导电构件(41、42)，所述导电构件配置为将所述热敏部件(45)连接至测量电路；和
护套(43)，所述护套形成围绕所述导电构件(41、42)的至少一部分和所述热敏部件(45)的套筒，所述护套(43)在第一端部(43a)与第二端部(43b)之间延伸，所述第一端部布置于所述热敏部件(45)处，所述第二端部布置于由所述板(2)构成的层叠件的外侧上，优选地，所述第二端部(43b)位于距所述开口(5)至少100mm、优选地在100mm至10000mm的范围内的距离处。
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