CN114636333A - 传热板 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种传热板，所述传热板用于衬垫类型的板式热交换器，所述传热板形成有中央带图案的传热区域和两组开口，并且所述传热板适于与类似的传热板叠置在一起，衬垫被夹在每个邻接的相邻传热板之间，所述传热板在形成在所述传热区域外侧的板周缘区适于不接触所述邻接的相邻传热板中的任一个传热板。

Description

传热板
背景技术
板式热交换器的传统结构包括叠置在彼此之上的多个传热板。传热板形成有图案，使得在每组相邻的传热板之间形成流动路径。用于流体的流动路径的入口和出口可以被形成为传热板中的开口。一些热交换器将板钎焊在一起，而在其他热交换器中，衬垫定位在传热板之间且在形成在传热板中的衬垫凹槽中。然后，衬垫布置在传热板的边缘部分以密封流动路径，并且布置在开口周围的区域处以密封成对的开口，使得所述开口中只有两个开口具有通向形成在传热板的一侧的流动路径的流动通道，而另外两个开口相对于该流动路径密封。
框架板可以例如在顶部和底部处被连接并紧固到热交换器板的堆，并且该框架板与传热板相比具有显着的厚度以承受较大的载荷。
衬垫式热交换器的已知问题是，衬垫易于变形和/或被挤压得稍微不在适当的位置。另一问题是传热板传统上除了在传热区段中成形有图案之外，还在周缘处和开口区域中成形有图案。这通常使板的制造非常复杂，并且增加了将板组装在热交换器中时不对齐的可能性。它还增加了在板中引入薄弱点或薄弱区域的可能性。本发明旨在克服这些问题。
发明内容
为了解决这些问题，本发明引入一种传热板，所述传热板用于衬垫类型的板式热交换器，所述传热板形成有中央带图案的传热区域和两组开口，并且所述传热板适于与类似的传热板叠置在一起，衬垫被夹在每个邻接的相邻传热板之间，其中所述传热板在形成在所述传热区域外侧的板周缘区适于不接触所述邻接的相邻传热板中的任一个传热板。
所述周缘区可以是基本上平坦的或平面的。
所述传热板的形成在所述开口的周缘中且朝向所述传热区域的斜向区域可以适于不接触所述邻接的相邻传热板中的任一个传热板。
所述斜向区域可以是基本上平坦的或平面的。
所述周缘区可以形成有板杆开口。
所述传热板的外周缘部分可以相对于所述板周缘区是弯曲的，并且可以是光滑且平面的，或者是带图案的，例如呈波浪状或波纹状。
所述两对开口可以被连接，其中一对开口提供用于形成在所述热交换器板的一侧的第一流动路径的入口和出口，并且另一对开口提供用于形成在所述热交换器板的第二侧的第二流动路径的入口和出口。
所述热交换器板可以适于仅通过所述传热区域中的所述图案来接触邻接的相邻传热板。
所述周缘区可以形成有板杆开口。
所述板杆开口可以适用于杆，所述杆用于穿过两个框架板之间的传热板的堆。
所述传热板可以适用于间隔件，所述间隔件形成有将被夹在两个相邻的传热板的所述周缘区之间的衬垫。
所述板杆开口可以适于与所述间隔件中的间隔件杆开口对齐。
一种热交换器可以由根据前述实施例中任一实施例的结构化的传热板的堆形成，其中，所述热交换器叠置，间隔件被夹在每个邻接的相邻传热板之间。
附图说明
图1是根据现有技术的衬垫类型的板式热交换器和传热板。
图2是具有衬垫的间隔件和传热板的元件的图示。
图3是具有成一体的衬垫的间隔件的图示。
图4A和图4B是具有成一体的衬垫的间隔件在斜向区域中的部分的俯视图和仰视图的图示。
图5是适用于间隔件和衬垫的传热板。
图6A和图6B是衬垫连接到间隔件的一侧的图示。
具体实施方式
图1示出了由结构化的传热板11的集合或堆所形成的板式热交换器10的一个示例。传热板11中的每个传热板均设有两对开口，其中第一对开口14为形成在该传热板11的一侧的第一流动路径提供了入口和出口，并且第二对开口15为形成在该传热板11的第二侧的第二流动路径提供了入口和出口，该第二侧与第一侧相反。叠置的传热板11的开口14、15形成穿过板堆的通道。在图示的示例中，传热板11在周缘部分处适于容纳衬垫12，以分别将形成在每两个相邻的板11之间的流动路径相对于外部密封，并且密封一对开口14、15，其中在传热板11的相反侧，相应的另一对开口15、14被密封。此外，板堆布置在两个框架板50之间，通过杆52被保持在一起，在压缩下将传热板11紧密保持在一起。框架板50中的至少一个框架板包括开口51，该开口51与传热板的开口14、15对齐并且连接到外部流体管。
与流体直接接触的传热板11可以基本上很薄以便能够在相应的热流体与冷流体之间快速换热，并且该传热板11由耐介质的材料制成。
框架板50与传热板11相比相对较厚，以便承受来自被压缩的传热板11的堆的内力以及该框架板50可能遭遇的某些外部冲击两者。
传热板11的周缘部分在传统上带有图案，例如通过波纹而带有图案，以便接触邻接的相邻传热板11的图案，并且形成衬垫12的屏障。可以通过形成该衬垫12所抵靠的壁的区段来连接图案。
衬垫12定位于形成在被连接的传热板11之间的包括传热区域13的第一流动路径和第二流动路径的周边处，从而将流动路径和传热区域13相对于热交换器10的外部密封。
衬垫12还形成有衬垫斜向(diagonal)区段12A，该衬垫斜向区段12A定位于传热板11的斜向区域。斜向区域是开口14、15与传热区域13之间的相交部。位于一侧的衬垫12提供用于第二对开口15、14的衬垫斜向区段12A，从而将该第二对开口15、14相对于第一流动路径密封，并且位于第二侧的衬垫12提供用于第一对开口14、15的第二衬垫斜向区段12A，从而将该第一对开口14、15相对于第二流动路径密封。
图2示出了可替代的衬垫类型的热交换器10，其中间隔件100或衬垫单元100在板周缘区16中定位于传热板11之间。该图示出了热交换器10中的零部件，但并非是完全组装到热交换器10中时的零部件。
在下文中，当提到间隔件100时，也将指衬垫单元100，并且反之亦然。
间隔件100可以形成有基部101，该基部101包括外部无衬垫(gasket-free)区段101A和带有衬垫102的内部衬垫区段101B。外部无衬垫区段101A可以形成有辅助装置19、119、120、118，所述辅助装置例如是用于将间隔件100引导到正确取向和位置的对齐/引导装置19、119、120，和/或是用于将间隔件100连接或锁定到适当位置的连接或锁定装置118。当将两个传热板11叠置到热交换器11中时，两个区段101A、101B都适于接触该两个传热板11，但是其中只有衬垫适于被压缩在两个传热板11之间。这使得包括外部无衬垫区段101A的基部101能够形成用于板周缘区16的支撑部，并且使得内部衬垫区段101B中的衬垫12能够形成对内部传热区域13朝向外部和外部无衬垫区段101A的密封部。
外部无衬垫区段101A可以构成该间隔件100的整个宽度的至少2/3的宽度、或甚至3/4的宽度或4/5的宽度。相应地，内部衬垫区段101B可以构成小于或等于该间隔件100的整个宽度的1/3、或1/4、或1/5的宽度。
间隔件100可以定位在框架板50与邻接的传热板11之间、和在各个传热板11之间。间隔件100可以定位在传热板11中的一些传热板之间或全部传热板之间。
间隔件100取代了传统上形成在传热板11的周缘部分处的、用于接触邻接的相邻传热板11的图案的接触图案。因此，形成在传热区域13外侧的板周缘区16不必带图案，而是可以是基本上平坦的或平面的，或者至少不具有与相邻板接触的区段或区域。
间隔件100的辅助装置可以包括间隔件杆开口118，例如形成在外部无衬垫区段101A中的间隔件杆开口，该间隔件杆开口118适于与形成在板周缘区16中的板杆开口18对齐。这些形成用于将间隔件100连接或锁定在适当位置的装置。传热板11叠置，间隔件100在该传热板之间并且框架板50在顶部和底部。然后，可以将杆穿过间隔件杆开口118、板杆开口18以及框架板中的开口引入。然后可以将零部件保持紧密连接，例如通过定位于杆的端部处的螺栓而保持紧密连接。这具有将间隔件100保持固定在适当位置的附加优点。
在一个实施例中，辅助装置的连接或锁定装置可以被形成为外部无衬垫区段101A的向上突出的特征部，该特征部适于配合到形成在周缘区16中的开口或突出部中。
在间隔件100内形成内中空部103，并且该内中空部103被基部101和衬垫102包围。在基部101适于被夹在板式热交换器10的两个相邻的传热板11的周缘区16之间的情况下，内中空部103适于两个传热板11在由连接的所述两个传热板11所限定的传热区域36中接触。
图3示出了包括适于与板开口14、15对齐的两对间隔件开口114、115的间隔件100。
衬垫102、102A、102B被并入作为间隔件100的一部分，使得该间隔件100成为衬垫单元100，或者衬垫固定到间隔件100上，或者衬垫可以插入到形成在间隔件100的表面中的凹部或凹槽中。衬垫102、102A、102B可以例如被模制到间隔件100，例如通过注射模制而被模制到间隔件100。
为了辅助组装并且确保间隔件100的正确取向，辅助装置可以包括防错(poka-yoke)突出特征部120，该防错突出特征部120适于与形成在传热板11中(例如形成在板周缘区16中)的防错接纳特征部19配合。防错突出特征部120和板的相关联的防错接纳特征部19的形状使得间隔件100仅相对于传热板11正确取向和定位是可能的。在替代实施例中，传热板11形成有防错突出特征部120，并且间隔件100形成有防错接纳特征部19。在任一实施例中，间隔件100可以设有适于与板的防错接纳特征部19对齐的防错接纳特征部119。
并非该间隔件100的所有表面都需要与传热板11接触，间隔件100可以例如包括沿着间隔件100的边缘、围绕间隔件杆开口118的周缘，通过突出部，或仅作为突出部的诸如隆起的边缘的接触区段130。以相同的方式，这样的间隔件可以是格子结构或形成有格子结构，或者通常仅在相对于衬垫102、102A、102B的外部的部分处是中空的。这减少了用于间隔件100的材料的量并且降低了重量。
图4A示出了间隔件100的在两个间隔件开口114、115(用于第一流动路径的第一间隔件开口114、和用于第二流动路径的第二间隔件开口115)的区域中的区段。
间隔件100可以包括密封斜向支撑部(区段)104，该密封斜向支撑部104在间隔件开口114、115的相对侧的两个位置处连接该间隔件100的主要部分。密封斜向支撑部104设有衬垫的斜向区段102A，该斜向区段102A以相同的方式在间隔件开口114、115的相对侧的两个位置处连接到主衬垫102。密封斜向支撑部104适于被定位在传热板11的斜向区段中，并且由此在间隔件开口114、115与内中空部103之间形成分隔壁，并且由此当该密封斜向支撑部104被夹在被组装的热交换器中的两个传热板11之间时，该密封斜向支撑部104在板开口14、15与传热区域13之间形成密封部。
在传统的热交换器中，传热板11可以形成有接触相邻的传热板11的图案以用于支撑，留下供流体通过的通道或开口。
在该实施例中，传热板11的斜向区域不需要形成有任何支撑结构或图案，但可以是基本上平坦的或平面的，或者至少不与相邻的传热板11直接接触。
连接到支撑件100的第二衬垫102B可以形成到间隔件开口114、115的周围，并且可以与衬垫112和斜向衬垫区段112A分开，或连接到该衬垫112和斜向衬垫区段112A中的任何一个。如图所示，衬垫112的主要部分和斜向衬垫区段112A可以作为一个连续部分延伸，而且没有位于间隔件开口114、114的外侧的部分。在可替代的实施例中，主衬垫部分112围绕间隔件100，并且所有的间隔件开口114、115和斜向衬垫区段112A都在开口114、115的内侧延伸以便相对于内中空部105被密封，像分支一样在相应的开口114、115的两侧连接主衬垫部分112。
间隔件100可以包括用于斜向区域的支撑装置103，该支撑装置103适于支撑具有传热板11的开口14、15的传热板11的斜向区域不被衬垫支撑，以允许流可以通过传热区域13。这可以被形成为(一个或多个)多孔的斜向支撑部(区段)103。该部分适于在其他未被支撑的区段中支撑传热板11，所述其他未被支撑的区段例如是与板开口14、15相关联的斜向区域，在该斜向区域中，流将进出通过该传热区域13。在传统的热交换器中，该区域中的传热板11可以形成有接触相邻的传热板11的图案以用于支撑，留下供流体通过的通道或开口。
在该实施例中，传热板11的斜向区域不需要形成有任何支撑结构或图案，但可以是基本上平坦的或平面的，或者至少不与相邻的传热板11直接接触。
在所示实施例中，通过形成在斜向间隔件支撑部103B之间的斜向间隔件流动路径103A来确保多孔斜向支撑部103的孔隙率，所述斜向间隔件支撑部103B适于接触两个相邻的传热板11。可以以任何方式形成斜向间隔件流动路径103A，例如在其他实体的多孔斜向支撑部103上的孔或洞，作为斜向间隔件支撑部103B之间的自由区段或呈任何其他形式。
图4B示出了支撑件100的相对于图4A的另一侧，其中看出多孔斜向支撑部103的一侧具有平坦表面，该平坦表面形成公共的斜向支撑部分103B，公共的斜向支撑部分103B接触传热板11中的一个传热板的表面，而多孔斜向支撑部103在另一侧形成有用于接触邻接的相邻传热板11的柱状的斜向支撑部分103B。
在图示的实施例中，多孔斜向支撑部103由位于斜向区域中的两个连接的同心半圆形部分形成，并且该多孔斜向支撑部103在间隔件开口114、115的相对侧接触该间隔件100的主要部分。
间隔件100可以在两个表面形成有衬垫102、102A、102B，从而具有衬垫102、102A、102B的接触两个邻接的相邻传热板11的上部和下部两者的部分或衬垫表面。在一个实施例中，衬垫102、102A、102B被定位或形成在两个表面上。
如前所述，衬垫102可以定位在间隔件100的内周缘部分处，例如定位在基部的内部衬垫区段101B处，使得传热区域13外部的部分(例如，基部的外部无衬垫区段101A)可以形成有开口等，例如间隔件杆开口118。这确保了这些开口相对于热交换器10内的流动路径密封。
在一个实施例中，基部101由两个单独的部分形成，其中基部的外部无衬垫区段101A定位于基部的内部衬垫区段101B的外侧。因此，靠外的基部的外部无衬垫区段101A形成用于基部的内部衬垫区段101B的外支撑部，该外支撑部用于将基部的内部衬垫区段101B保持在适当位置，其中基部的外部无衬垫区段101A可以被固定，例如通过杆52而被固定。
在另一实施例中，衬垫12、112抵靠该基部的外部无衬垫区段101A的内边缘表面定位，这由此形成间隔件100和衬垫12、112的外支撑部部。在该实施例中，内边缘表面可以被成形为与衬垫12、112的形状匹配。
在一个实施例中，引入衬垫单元100，基部101包括基部的内部衬垫区段101B，基部的内部衬垫区段101B具有衬垫102、102A、102B。因而，基部101的刚度将有助于将衬垫102、102A、102B保持在适当位置，并且该构思可以与衬垫单元100外侧的板周缘区16中的传统波纹相结合，这将防止衬垫102、102A、102B在热交换器10中的压力下被挤压得不在适当的位置。
图5示出了适于被组装到热交换器10中的实施例传热板11，间隔件100在传热板11之间，其中除了突出部或波纹在传热区域13中限定流动路径之外，外周缘部分17是弯曲的。弯曲的外周缘17在叠置时可以接触间隔件100的外表面，并由此有助于将间隔件100保持在适当位置。另一个优点是，当组装热交换器10时，弯曲的外周缘17有助于将传热板11引导到适当位置中。
弯曲的区段17可以如图所示是光滑的，或者可以自身形成，例如具有波浪状或波纹状以增加强度。
图6A和图6B示出了自由衬垫102适于连接到间隔件100的实施例，例如自由衬垫102适于连接到间隔件100的面向内中空部105的内侧。在图示的实施例中，间隔件100形成有适于与衬垫连接区段102C配合的连接区段100A。间隔件连接区段100A或衬垫连接区段102C中的任一个可以被形成为适于配合到另个的凹部102C中的延伸部100A。在图示中，间隔件100设有延伸部，并且衬垫102设有凹部，但反过来也是可行的。
在一个实施例中，诸如包括斜向间隔件支撑部103B的多孔斜向支撑部103和/或密封斜向支撑部104之类的部分由与衬垫相同的材料制成。在衬垫102定位于面向内中空部105的内表面处的实施例中，包括斜向间隔件支撑部103B的多孔斜向支撑部103和/或密封斜向支撑104可以被形成为衬垫102的一部分，而不是间隔件100的一部分。
附图标记列表：
10-板式热交换器
11-传热板
12-衬垫
12A-衬垫斜向区段
13-传热区域
14-用于第一流动路径的开口
15-用于第二流动路径的开口
16-板周缘区
17-板的弯曲的外周缘区段
18-板杆开口
19-板的防错接纳特征部
50-框架板
51-框架板开口
52-杆和螺栓
100-间隔件插入件/衬垫单元
100A-间隔件连接区段
101-基部
101A-基部的外部无衬垫区段
101B-基部的内部衬垫区段
102-衬垫
102A-衬垫斜向区段
102B-第二衬垫
102C-衬垫连接区段
103-多孔斜向支撑部(区段)
103A-斜向间隔件流动路径
103B-斜向间隔件支撑部
104-密封斜向支撑部(区段)
105-内中空部
114-用于第一流动路径的间隔件开口
115-用于第二流动路径的间隔件开口
118-间隔件杆开口
119-插入件的防错接纳特征部
120-防错突出特征部
130-接触区段。

Claims (15)

1.一种传热板(11)，所述传热板用于衬垫类型的板式热交换器(10)，所述传热板形成有中央带图案的传热区域(13)和两组开口(14、15)，并且所述传热板适于与类似的传热板(11)叠置在一起，衬垫(12、12A、102、102A、102B、102C)被夹在每个邻接的相邻传热板(11)之间，其特征在于，所述传热板(11)在形成在所述传热区域(13)外侧的板周缘区(16)适于不接触所述邻接的相邻传热板(11)中的任一个传热板。
2.根据权利要求1所述的传热板(11)，其中，所述周缘区(16)是基本上平坦的或平面的。
3.根据权利要求1或2所述的传热板(11)，其中，所述传热板(11)的形成在所述开口(14、15)的周缘中且朝向所述传热区域(13)的斜向区域适于不接触所述邻接的相邻传热板(11)中的任一个传热板。
4.根据权利要求3所述的传热板(11)，其中，所述斜向区域是基本上平坦的或平面的。
5.根据前述权利要求中任一项所述的传热板(11)，其中，所述周缘区(16)形成有板杆开口(18)。
6.根据前述权利要求中任一项所述的传热板(11)，其中，所述传热板(11)的外周缘部分(17)相对于所述板周缘区(16)是弯曲的。
7.根据权利要求6所述的传热板(11)，其中，弯曲的所述外周缘部分(17)是光滑且平面的。
8.根据权利要求6所述的传热板(11)，其中，弯曲的所述外周缘部分(17)是带图案的，例如呈波浪状或波纹状。
9.根据前述权利要求中任一项所述的传热板(11)，其中，所述两对开口(14、15)被连接，其中一对开口(14)提供用于形成在所述热交换器板(11)的一侧的第一流动路径的入口和出口，并且另一对开口(15)提供用于形成在所述热交换器板(11)的第二侧的第二流动路径的入口和出口。
10.根据前述权利要求中任一项所述的传热板(11)，其中，所述热交换器板(11)适于仅通过所述传热区域(13)中的所述图案来接触邻接的相邻传热板(11)。
11.根据前述权利要求中任一项所述的传热板(11)，其中，所述周缘区(16)形成有板杆开口(18)。
12.根据权利要求11所述的传热板(11)，其中，所述板杆开口(18)适用于杆(52)，所述杆用于穿过两个框架板(50)之间的传热板(11)的堆。
13.根据前述权利要求中任一项所述的传热板(11)，其中，所述传热板(11)适用于间隔件(100)，所述间隔件(100)形成有将被夹在两个相邻的传热板(11)的所述周缘区(16)之间的衬垫(102、102A、102B)。
14.根据权利要求11和13所述的传热板(11)，其中，所述板杆开口(18)适于与所述间隔件(100)中的间隔件杆开口(118)对齐。
15.一种热交换器(10)，所述热交换器由根据前述权利要求1至12中任一项所述的结构化的传热板(11)的堆形成，其中，所述热交换器(11)叠置，根据权利要求13所述的间隔件(100)被夹在每个邻接的相邻传热板(11)之间。
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