CN115605721A - 板式热交换器布置 - Google Patents

Abstract

一种板式热交换器布置(1)，其至少包括彼此相邻地布置在外部壳体内侧的第一板组(2)和第二板组(3)，并且第一板组(2)具有由热交换板的外边缘限定的大于第二板组(3)的直径的直径。

Description

板式热交换器布置

技术领域

本发明涉及一种根据下文提出的独立权利要求的板式热交换器布置。本发明还涉及一种包括根据本发明的板式热交换器布置的模块化结构。

背景技术

板壳(Plate and Shell)型的板式热交换器由热交换板形成的板组和包围其的外部壳体构成，该外部壳体作为压力容器起作用。板组由若干板对构成。每个板对典型地由至少在它们的外围处附接在一起的两个热交换板形成。每个热交换板具有用于热交换介质流的至少两个开口。通过将两个相邻的板对的开口彼此附接来将相邻的板对彼此附接。该板对的内部部分布置成经由由热交换板的开口形成的流动通路彼此连接，其中热交换器的主回路形成在热交换板中的开口之间。辅助回路形成在包围板组的外部壳体的连接件之间，并且它们布置成与板组的板对之间的空间连接。主侧的热交换介质在每隔一个板空间中流动，并且辅助侧的热交换介质在每隔一个板空间中流动。

在一些应用中，可能存在对于若干热交换器的需要，但是用于热交换器的空间是有限的，其中如果热交换器可布置得尽可能紧凑，则可为有益的。

发明内容

本发明的目标在于提供一种紧凑的板式热交换器布置，该布置包括位于同一公共外部壳体内侧的至少两个板组，并且这些板组具有公共壳侧。

本发明目标还在于提供一种可作为这样的热交换器使用、但是也可以以模块化结构利用的板式热交换器布置。

此外，本发明的目标在于提供一种易于制造的板式热交换器构造。

为了除了其它外还实现上文提出的目标，本发明的特征在于所附独立权利要求的特征部分中所提出的内容。本发明的一些优选实施例将在其它权利要求中描述。

根据本发明的典型板式热交换器布置至少包括

-第一板组，以及

-第二板组，

该第一板组和第二板组由具有至少两个开口并且彼此上下地布置的热交换板形成，并且热交换板彼此附接作为板对，该板对的内部部分布置成经由由热交换板的开口形成的流动通路彼此连接，其中热交换器的主回路形成在热交换板中的开口之间，

-包围第一板组和第二板组的公共外部壳体，该外部壳体包括纵向柱形壳和布置在壳的两个端部处的端板，

-第一板组的入口连接件和出口连接件，该入口连接件和出口连接件与第一板组的流动通路连接，

-第二板组的入口连接件和出口连接件，该入口连接件和出口连接件与第二板组的流动通路连接，

-用于在壳内侧流动的热交换介质的入口连接件和出口连接件，这些连接件布置成通过外部壳体，其中辅助回路形成在布置成与板组的板对之间的空间连接的外部壳体的连接件之间，

并且其中第一板组和第二板组在热交换器布置中具有公共壳侧来用于在壳内侧流动的热交换介质，并且

在该板式热交换器布置中，第一板组和第二板组彼此相邻地布置在公共外部壳体内侧，并且第一板组具有由热交换板的外边缘限定的大于第二板组的直径的直径。

在根据本发明的典型板式热交换器布置中，具有由板组的热交换板的外边缘限定的不同直径的至少两个板组彼此相邻地布置在同一公共外部壳体内侧。这种布置提供了更大空间以用于将板组的入口连接件和/或出口连接件布置成通过外部壳体的同一端板。此外，当两个或更多个板组布置在同一公共外部壳体内侧时，它们可划分热交换器布置中的公共壳侧。如果可用于多个热交换器的空间有限，则这些都是有利的构造。在根据本发明的典型实施例中，壳侧在该布置的所有板组中是公共的。壳侧可简单地构造而没有复杂的结构，例如，这简化了对于根据本发明的热交换器布置所要求的管道。

根据本发明的典型模块化结构包括布置在同一外部壳体内侧的至少两个模块，这些模块由分隔壁彼此分开，并且至少一个模块由包括至少两个板组的根据本发明的板式热交换器布置形成。

根据本发明的实施例，根据本发明的布置的结构提供了完全焊接的板式热交换器布置，并且其不影响热交换器的压力紧密性。

附图说明

将参照附图更详细地描述本发明，在附图中

图1示出了根据本发明的实施例的板式热交换器布置，其中两个板组布置在同一公共外部壳体内侧，

图2示出了根据本发明的其它实施例的板式热交换器布置，其中两个板组布置在同一公共外部壳体内侧，并且

图3是根据本发明的实施例的板式热交换器布置，其中三个板组布置在同一公共外部壳体内侧。

具体实施方式

根据本发明的板式热交换器布置包括至少两个板组：第一板组和第二板组，以及包围它们的外部壳体。外部壳体包括壳以及第一端板和第二端板，这些端板布置在壳的端部处。在根据本发明的典型实施例中，壳是基本水平的柱形壳，并且端板是竖直端板。外部壳体或柱形壳的纵向方向是外部壳体的端板之间的方向，典型地其意指水平方向。如果外部壳体的柱形壳是直圆柱体，则其纵向方向与正讨论的柱体的中心轴线的方向相同。

在根据本发明的板式热交换器布置中，第一板组和第二板组由具有至少两个开口并且彼此上下地布置的热交换板形成。板组包括在热交换板的方向上的端部和由热交换板的外边缘限定的外表面。在本发明的优选实施例中，板组的两个端部包括单独的支承端板。板组由若干板对构成。每个板对典型地由至少在它们的外围处附接在一起的两个热交换板形成。每个热交换板具有用于热交换介质流的至少两个开口。通过将两个相邻的板对的开口彼此附接来将相邻的板对彼此附接。该板对的内部部分布置成经由由热交换板的开口形成的流动通路彼此连接。在板组中，热交换介质可经由开口从一个板对流到另一个板对。在根据本发明的实施例中，热交换板典型地为圆形热交换板，其中板组在形状上主要为圆柱体。板组也可由例如半圆形或椭圆形热交换板形成。板组的纵向方向与柱形壳的纵向方向相同。

公共外部壳体包围彼此相邻地布置在外部壳体内侧的板组，优选地，公共柱形壳包围板组。在本发明的实施例中，第一板组和第二板组彼此相邻地布置在同一公共外部壳体内侧，并且第一板组具有由热交换板的外边缘限定的大于第二板组的直径的直径。

根据本发明的实施例中，至少一个分隔板布置在第一板组与第二板组之间。根据本发明的实施例，布置在相邻板组之间中的分隔板具有至少对应于具有较大直径的板组的大小的大小。在本发明的实施例中，分隔板具有其中分隔板从分隔板的一个边缘与外部壳体的内表面连接的大小。相邻板组之间的分隔板使得可能在板组具有由热交换板的直径限定的不同大小的情况下提供紧密构造。在本发明的实施例中，分隔板布置成在板组的一侧处从板组的外表面伸长到壳的内表面，并且因此分隔板在热交换器的公共壳侧中形成用于热交换介质的多个道。

根据本发明的实施例，布置在相邻板组之间的分隔板具有约20至100 mm的厚度。中间板将支承板组的结构，并且改进其耐压性。

根据本发明的实施例，一种板式热交换器布置进一步包括第三板组，其中彼此相邻的三个板组(第一板组、第二板组和第三板组)布置在同一公共外部壳体内侧。如同第一板组和第二板组那样，第三板组也由具有至少两个开口并且彼此上下地布置的热交换板形成。第三板组包括在热交换板的方向上的端部和由热交换板的外边缘限定的外表面，并且热交换板彼此附接作为板对，该板对的内部部分布置成经由由热交换板的开口形成的流动通路彼此连接。根据本发明的实施例，这三个板组彼此相邻地布置在同一公共外部壳体内侧，并且至少第一板组具有大于第二板组和第三板组的直径。根据本发明的实施例，第三板组具有由热交换板的外边缘限定的至少小于第一板组的直径的直径。根据本发明的实施例，第三板组具有由热交换板的外边缘限定的小于第一板组和第二板组的直径的直径。板组可以任何顺序彼此相邻地布置在外部壳体内侧。根据本发明，至少一个板组具有大于其它板组的直径。在根据本发明的实施例中，彼此相邻地布置的所有板组具有不同直径。

当板式热交换布置包括三个板组时，板式热交换器布置还可包括布置在第三板组与同第三板组相邻布置的板组之间的第二分隔板。分隔板对应作为上文限定的第一板组与第二板组之间的分隔板。分隔板具有至少对应于具有较大直径的板组的大小的大小。在典型实施例中，分隔板具有其中分隔板从分隔板的一个边缘与外部壳体的内表面连接的大小。在包括彼此相邻的三个板组的本发明的实施例中，中间板组位于分隔板之间，并且这些分隔板还可限定用于在公共壳侧内侧流动的热交换介质的流动通道，即这些分隔板在板组的一侧处从板组的外表面伸长到壳的内表面。在本发明的实施例中，壳侧具有一个公共入口连接件，并且壳侧的出口连接件布置到这些分隔板之间的空间。

根据本发明的板式热交换器布置还可包括超过三个板组，其中至少第一板组具有大于其它板组的直径。本发明并不仅限于包括两个或三个不同大小的板组的上文描述的布置。板式热交换器布置还可包括具有相似大小的板组，但本发明基于彼此相邻地布置在同一公共外部壳体内侧的至少两个不同大小的板组，并且因此提供更大空间来将具有较大直径的板组的入口连接件/出口连接件与具有较小直径的板组的入口连接件和出口连接件布置到外部壳体的同一端板。

根据本发明的板组可包括不同量的板对。板组可基于应用的要求来确定尺寸。

根据本发明的板式换热器布置包括用于每个板组的入口连接件和出口连接件，这些连接件与所述板组的流动通道连接。板组的主回路因此形成在所述板组部分的入口连接件与出口连接件之间。在板对之间的空间中，辅助回路的入口连接件和出口连接件通过外部壳体布置成与外部壳体的内侧连接。典型地，板组的主回路和辅助回路彼此分开，即在板组部分的内部部分中流动的热交换介质不能与在外部壳体中流动的热交换介质混合，并且不能与在另一个板组部分的内部部分中流动的热交换介质混合。

在本发明的板式热交换器布置中，第一板组的入口连接件和出口连接件布置成与第一板组的流动通路连接。入口连接件和出口连接件包括连接管，该连接管布置成通过外部壳体的端板，并且与板组的流动通路连接。布置成与第二板组的流动通路连接的第二板组的入口连接件和出口连接件包括连接管，该连接管布置成通过外部壳体的端板，并且与板组的流动通路连接。对应地，根据本发明的实施例，第三板组包括入口连接件和出口连接件，该入口连接件和出口连接件包括连接管，该连接管布置成通过外部壳体的端板，并且与第三板组的流动通路连接。

具有不同外径的相邻板组使得可能容易地将较大大小的板组的入口连接件和/或出口连接件布置成与较小大小的板组的入口连接件和出口连接件通过外部壳体的同一端板。根据本发明的实施例，当第一板组具有由热交换板的外边缘限定的大于第二板组的直径的直径时，第一板组的入口连接件和/或出口连接件布置在第二板组的外表面外侧，和/或当第二板组具有由热交换板的外边缘限定的大于第三板组的直径的直径时，第二板组的入口连接件和/或出口连接件布置在第三板组的外表面外侧。在本发明的优选实施例中，第一板组的入口连接件和/或出口连接件以及第二板组的出口连接件和入口连接件布置成通过同一端板，其中第一板组具有由热交换板的外边缘限定的大于第二板组的直径的直径，并且第一板组的入口连接件和/或出口连接件布置在第二板组的外表面外侧。另外，以同样的方式，在包括三个或更多个板组的本发明的实施例中，每个板组的入口连接件和/或出口连接件优选地布置成通过同一端板。

根据本发明的实施例，板组的入口连接件和出口连接件包括连接管道，并且它们嵌套布置，其中内部连接管道的外径小于外连接管道和板组的流动通路的直径。这使得板组的入口连接件和出口连接件能够布置成通过外部壳体的同一端板，并且提供更紧凑的结构。当入口连接件和出口连接件嵌套布置，并且连接到板组的一个流动通道时，板组的入口连接件通过将连接管道布置成通过板组的出口连接件来形成，其中所述入口连接件管道在所述板组的流动通路内侧伸长，并且出口连接件管道附接到板组的端部以形成与所述流动通道的连接。

根据本发明的实施例，一种板式热交换器布置提供了紧凑的结构，因为板组的入口连接件和出口连接件可布置成通过外部壳体的一个端板。根据本发明的这种板式热交换器布置可形成有可打开的端板结构，并且如果要求，例如为了清洁，则板组可以容易地从外部壳体移除出。

在本发明的板式热交换器布置中，用于在壳内侧流动的热交换介质的入口连接件和出口连接件布置成通过外部壳体，典型地通过外部壳体的壳。壳侧的入口连接件和出口连接件可布置成通过端板或通过壳，或它们的任意组合。在本发明的优选实施例中，单一的热交换介质在板式热交换器布置的壳侧中的内侧流动，即壳侧在所有板组中是公共的。根据本发明的实施例，当相邻板组之间的分隔板在外部壳体的边缘中将壳部分划分成两个单独的部分、每个部分包括自身的出口连接件时，板式热交换器布置包括用于在壳侧中流动的热交换介质的一个入口连接件和两个出口连接件。在根据本发明的实施例中，其中该布置包括三个板组和两个分隔板，板式热交换器布置可包括用于在壳侧中流动的热交换介质的一个入口连接件和三个出口连接件，由分隔板划分开的每个部分包括自身的出口连接件。

根据本发明的实施例，单独的止挡板(stopper plate)在板组的外表面与壳的内表面之间至少布置到板组的一侧，以用于在热交换器的壳侧中形成用于热交换介质的多个道。根据本发明的实施例，止挡板可焊接到布置在相邻板组之间的分隔板。在实施例中，止挡板沿热交换板的方向基本是平面的，并且其沿板组的热交换板的方向布置到板式热交换器结构。

在根据本发明的板式热交换器中，热交换介质可布置成顺流、逆流或错流流动。

根据本发明的板式热交换器布置可为这样的热交换器，或其可为模块化结构的一部分。

根据本发明的模块化结构包括布置在同一外部壳体内侧的至少两个模块，这些模块由分隔壁彼此分开，并且至少一个模块由包括至少两个板组的根据本发明的板式热交换器布置形成。在实施例中，模块的外部壳体沿模块化结构的长度是连续的。在模块化结构中，板式热交换器布置与相邻模块之间的分隔壁是所述板式热交换器布置的外部壳体的端板。根据本发明的布置提供了紧凑的模块化结构，因为具有热交换介质循环的至少两个板组可布置在一个模块部分内侧。当用于热交换器应用的空间有限时，这些类型的结构可为有利的。

附图详述

为了清楚起见，在不同的实施例中，相同的参考标记用于对应的部分。

图1-3中提出的板式热交换器布置1包括外部壳体，该外部壳体由基本水平的柱形壳4以及基本竖直的第一端板5a和第二端板5b形成。

在图1和图2中，第一板组2和第二板组3布置在同一公共外部壳体内侧。第一板组2和第二板组3由具有两个开口并且彼此上下地布置的热交换板形成，在该板组中，热交换板彼此附接作为板对，该板对的内部部分布置成经由由热交换板的开口形成的流动通路2a、2b、3a、3b彼此连接。每个板组包括若干板对。板对的数量可变化，并且板组沿板组的纵向方向的长度可彼此不同。由热交换板的外边缘限定的第一板组2的直径大于第二板组3的直径。

第一板组2和第二板组3彼此相邻地布置，并且分隔板9布置在板组之间。如图中所示出的，分隔板9具有大于具有较大直径的板组的大小的大小，使得分隔板从分隔板的一个边缘与外部壳体的内表面连接，并且因此分隔板在热交换器的壳侧中形成用于热交换介质的多个道。典型地，分隔板9布置到具有较大直径的板组的至少整个区域。

在图1中，第一板组2的入口连接件6a和出口连接件6b布置成通过外部壳体的不同端板5a、5b。如图1中所示出的，连接件6b中的一个布置在第二板组3的外表面的外侧，并且因此其可容易地布置成通过外部壳体的端板5b。因此，第二板组3的入口连接件7a和出口连接件7b以及第一板组2的出口连接件6b布置成通过同一端板5b。有可能的是，第一板组2的入口连接件6a和出口连接件6b嵌套布置并且内部连接管道至少部分地在流动通道2b内侧伸长(图1中未示出)。第一板组2的热交换介质回路形成在入口连接件6a与出口连接件6b之间，流动方向可为任意的。在图1中，第二板组3的热交换介质回路形成在入口连接件7a与出口连接件7b之间，流动方向可为任意的。

在图2中，第一板组2的入口连接件6a和出口连接件6b布置成通过同一端板5a。第二板组3的入口连接件7a和出口连接件7b布置成通过外部壳体的另一端板5b。

在图1和2中，板式热交换器布置的壳侧包括一个入口连接件8a和两个出口连接件8b、8c。壳侧包括由布置在板组之间的分隔板9形成的两个道。

在图3中提出的实施例中，板式热交换器布置1包括三个板组：第一板组2、第二板组3和第三板组10。由热交换板的外边缘限定的第三板组10的直径小于第一板组2和第三板组3的直径。第二板组3的直径也小于第一板组2的直径。通过将分隔板9、11布置在板组之间，板组彼此分开。如图3中所示出的，分隔板9、11在分隔板的一个边缘处伸长到外部壳体的内表面，并且在热交换器的壳侧中形成用于热交换介质的多个道。分隔板9、11覆盖了它们所连接的更大大小的板组的整个区域。第一板组2的热交换介质回路形成在与图1同一类型的入口连接件6a与出口连接件6b之间。第二板组3的入口连接件7a布置在第二板组的出口连接件7b内侧，其中连接件7a、7b嵌套并且内部连接件7a至少部分地在流动通道3b内侧伸长。在图3中，第三板组10的热交换介质回路形成在入口连接件12a与出口连接件12b之间，流动方向可为任意的。入口连接件12a和出口连接件12b与第三板组的流动通道10a、10b连接。在图3中，当第一板组具有由热交换板的外边缘限定的大于第二板组的直径的直径时，第一板组2的连接件中的一个布置在第二板组3的外表面外侧。此外，当第二板组具有由热交换板的外边缘限定的大于第三板组的直径的直径时，第二板组3的入口连接件7a和出口连接件7b布置在第三板组10的外表面外侧。因此，第一板组2的入口连接件或出口连接件、以及第二板组3的出口连接件和入口连接件、以及第三板组10的出口连接件和入口连接件布置成通过外部壳体的同一端板5b。

在图3中，板式热交换器布置的壳侧包括一个入口连接件8a和三个出口连接件8b、8c、8d。壳侧包括用于在壳内侧流动的热交换介质的三个道，道由布置在板组之间的分隔板9、11形成。出口连接件8b、8c、8d连接到由分隔板9、11划分开的壳部分，每个部分包括自身的出口连接件。

在图中，第一板组2包括在板组端部处的支承端板13a、13b，第二板组3包括支承端板14a、14b，并且第三板组10包括支承端板15a、15b。

图1-3中提出的板式热交换器布置可这样形成板式热交换器，或它们可为模块化结构的一部分。在模块化结构中，图1-3中提出的板式热交换器布置可为模块化结构的一个模块，并且端板5a在该布置与模块化结构的第二模块之间形成分隔壁。

Claims (13)

1.一种板式热交换器布置(1)，其至少包括

-第一板组(2)，以及

-第二板组(3)，

所述第一板组(2)和所述第二板组(3)由具有至少两个开口并且彼此上下地布置的热交换板形成，并且所述热交换板彼此附接作为板对，所述板对的内部部分布置成经由由所述热交换板的所述开口形成的流动通路(2a、2b、3a、3b)彼此连接，其中所述热交换器的主回路形成在所述热交换板中的所述开口之间，

-包围所述第一板组(2)和所述第二板组(3)的公共外部壳体，所述外部壳体包括纵向柱形壳(4)和布置在所述壳的两个端部处的端板(5a、5b)，

-所述第一板组的入口连接件(6a)和出口连接件(6b)，所述入口连接件和所述出口连接件与所述第一板组的所述流动通路(2a、2b)连接，

-所述第二板组的入口连接件(7a)和出口连接件(7b)，所述入口连接件和所述出口连接件与所述第二板组的所述流动通路(3a、3b)连接，

-用于在所述壳内侧流动的热交换介质的入口连接件(8a)和出口连接件(8b、8c)，所述连接件布置成通过所述外部壳体，其中辅助回路形成在布置成与所述板组的所述板对之间的空间连接的所述外部壳体的连接件之间，

其中所述第一板组(2)和所述第二板组(3)彼此相邻地布置在所述公共外部壳体内侧，并且所述第一板组(2)具有由所述热交换板的外边缘限定的大于所述第二板组(3)的直径的直径，并且其中所述第一板组和所述第二板组在所述热交换器布置中具有公共壳侧来用于在所述壳内侧流动的热交换介质。

2.根据权利要求1所述的板式热交换器布置，其特征在于，至少一个分隔板(9)布置在所述第一板组(2)与所述第二板组(3)之间。

3.根据权利要求1或权利要求2所述的板式热交换器布置，其特征在于，所述板式热交换器布置进一步包括第三板组(10)，所述第三板组具有由所述热交换板的所述外边缘限定的至少小于所述第一板组(2)的直径的直径，优选地，所述板式热交换器布置包括第三板组(10)，所述第三板组具有小于所述第一板组(2)和所述第二板组(3)的直径的直径。

4.根据权利要求3所述的板式热交换器布置，其特征在于，所述第一板组、所述第二板组和所述第三板组彼此相邻地布置在同一公共外部壳体内侧。

5.根据权利要求3或权利要求4所述的板式热交换器布置，其特征在于，所述板式热交换器布置包括布置在所述第三板组(10)与同所述第三板组相邻布置的所述板组之间的第二分隔板(11)。

6.根据前述权利要求中任一项所述的板式热交换器布置，其特征在于，

-所述第一板组(2)的所述入口连接件(6a)和/或所述出口连接件(6b)布置在所述第二板组(3)的外表面外侧，和/或

-所述第二板组(2)的所述入口连接件(7a)和/或所述出口连接件(7b)布置在所述第三板组(10)的外表面外侧。

7.根据前述权利要求中任一项所述的板式热交换器布置，其特征在于，所述板组(2、3、10)的所述入口连接件(6a、7a、12a)和所述出口连接件(6b、7b、12b)包括嵌套布置的连接管道，其中内部连接管道的外径小于外部连接管道和所述板组的所述流动通路的直径。

8.根据前述权利要求2至权利要求7中任一项所述的板式热交换器布置，其特征在于，所述分隔板(9、11)具有至少对应于具有较大直径的所述板组的大小的大小。

9.根据权利要求8所述的板式热交换器布置，其特征在于，所述分隔板(9、11)进一步布置成在所述板组的一侧处从所述板组的外表面伸长到所述壳的内表面，以用于在所述热交换器的所述壳侧中形成用于热交换介质的多个道。

10.根据前述权利要求中任一项所述的板式热交换器布置，其特征在于，单独的止挡板在所述板组的外表面与所述壳的内表面之间至少布置到板组的一侧，以用于在所述热交换器的所述壳侧中形成用于热交换介质的多个道。

11.一种模块化结构，其包括布置在同一外部壳体内侧的至少两个模块，并且所述模块由分隔壁彼此分开，其特征在于，至少一个模块由根据前述权利要求1至权利要求10中任一项所述的板式热交换器布置形成。

12.根据权利要求11所述的模块化结构，其特征在于，所述模块的所述外部壳体沿所述模块化结构的长度是连续的。

13.根据权利要求11或权利要求12所述的模块化结构，其特征在于，所述板式热交换器布置与相邻模块之间的所述分隔壁是所述布置(1)的所述外部壳体的所述端板(5a)。

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