CN116329900B - 一种空气储能用板式热交换器板束的制造方法 - Google Patents

Abstract

本发明提出一种空气储能用板式热交换器板束的制造方法，属于换热器领域，先制作成矩形方框结构，矩形方框结构的介质出入区段的内侧向垂直板面方向切割出缺口，形成梳子形状，将多个初级垫板、波纹板片整齐层叠，两侧最外层叠放压紧板，置入扩散焊接炉内加热、保温，形成初级板束，切除初级板束一定厚度的边沿，使齿块间露出间隙，作为介质出入孔，然后组合各个集合箱与接管。有益效果：通过与成型板束构件不完全相同的中间形状结构先连接组成高级板束，而后再切割，该加工方法速度快效率高，介质出入孔孔距和孔高整齐均一，支撑性良好。

Description

一种空气储能用板式热交换器板束的制造方法

技术领域

本发明属于换热器领域，涉及板式热交换器的加工制造。

背景技术

近年来，我国新能源发展迅速，由于风光出力的波动性，导致弃风、弃光日趋严重，先进的储能技术是解决弃风和弃光的有效手段。压缩空气储能系统现阶段逐渐采用高效型热交换器提高能源利用效率，但频繁启停的特性对换热器提出更高要求。板式热交换器因具有较好的传热效率，近年来在新能源领域颇受青睐，但热交换器的板片较薄，如何提高连接部件的结构强度是首要解决的问题。

介质出入口处，特别是垫板与板片间的连接部位，一直是换热器的薄弱部位。换热器介质的泄露、焊缝的开裂以至换热器的失效，往往在此处发生。究其因，传统换热器垫板与板片的焊接普遍采取氩弧缝边焊，这种焊接方式焊缝的强度取决于焊缝余高的大小，焊缝余高一般由厚度较小的板片决定，因此板片厚度越薄焊缝强度越小、换热器的可靠性越低，因此换热器的加工制造难度越大。同时垫板与板片逐一焊接，需要较长加工时间，效率不够高。

发明内容

本发明的目的是提出一种空气储能用板式热交换器板束的制造方法，解决传统换热器介质出入口处，特别是垫板与板片连接部位焊缝强度不足的问题。

本发明的技术方案：一种空气储能用板式热交换器板束的制造方法，板式热交换器介质通道设有齿块，齿块的上下两个面分别与相邻的两个波纹板片焊接在一起，介于上下波纹板片、齿块与齿块的间隙构成介质出入孔，制造步骤如下：

步骤1、材料准备：用整块板材镂空切割成矩形方框结构或用板条首尾相连焊接成矩形方框结构，矩形方框结构的介质出入区段的内侧向垂直板面方向切割出缺口，缺口之间未割除部分为初级齿块，即介质出入区段形成梳子形状，这样经过简单加工即可形成初级垫板；用板材加工形成波纹板片，波纹板片的四周为矩形，周边非波纹区为平面直边；按现有技术加工压紧板；

步骤2、初级板束加工：将多个初级垫板、波纹板片整齐层叠，两侧最外层叠放压紧板，初级垫板同一介质出入区段集中于层叠后侧面的一部分区域或整个侧面，将上层压紧板与底层压紧板用夹具夹持，使压紧板和内侧的多个初级垫板、波纹板片相互间的接触面紧贴在一起，然后将夹具、压紧板、初级垫板、波纹板片构成的整体置入扩散焊接炉内加热、保温，待压紧板、初级垫板、波纹板片相邻的接触面焊接在一起，出炉即可形成初级板束，此时初级板束的6个面均是封闭状态；

步骤3、高级板束加工：将初级板束送入切割工位，去除夹具，切割设备将含有介质出入区段的4个侧面整齐切割掉一定宽度，使原来梳子形状的梳脊被切除，初级齿块间失去梳脊的连接而相互间独立，形成齿块，齿块与齿块间露出的间隙，作为介质出入孔，此时高级板束的加工完成。

整机组装时，将上集箱与上接管、右集箱与右接管、下集箱与下接管、左集箱与左接管分别连接组合，然后连接覆盖到各自对应的高级板束侧壁介质出入区域外，整机加工即告完成。

优选的，齿块为方形块，齿块与齿块间隙为矩形孔，齿块均匀分布。

优选的，切割设备采用水刀、激光形式的线切割。

优选的，初级垫板分为甲垫板、乙垫板，甲垫板的矩形短边为梳子形状结构，乙垫板的矩形长边为梳子形状结构，且两边错开设置，甲垫板的矩形短边所处高级板束的齿块间间隙为甲介质通道，矩形短边所在高级板束侧壁分别连接上集箱、下集箱，乙垫板的矩形长边所处高级板束的齿块间间隙为乙介质通道，矩形长边所在高级板束侧壁分别连接右集箱、左集箱。

优选的，两张波纹板片对扣，其间布置甲垫板形成组合体，两个组合体叠摞在一起，其间布置乙垫板，如此由若干组合体、乙垫板形成层叠，然后在层叠两边外侧布置乙垫板，最后在最外侧布置压紧板。

本发明的有益效果：不直接采用成型构件连接组合，而是通过与成型板束构件不完全相同的中间形状结构先连接组成初级板束，而后再切割露出介质出入孔形成高级板束，该加工方法速度快效率高，扩散焊面连接紧密，介质出入口处，特别是垫板与板片连接部位焊缝强度高。所制作产品介质出入孔孔距和孔高整齐均一，支撑性良好，降低边沿应力集中现象。

附图说明

图1 本发明板式热交换器压紧板结构示意图；

图2 本发明板式热交换器波纹板片结构示意图；

图3 本发明板式热交换器甲垫板结构示意图；

图4 本发明板式热交换器甲垫板局部结构示意图；

图5 本发明板式热交换器乙垫板结构示意图；

图6 本发明板式热交换器初级板束结构示意图；

图7 本发明板式热交换器高级板束结构示意图；

图8 本发明板式热交换器介质出入口局部结构示意图；

图9 本发明板式热交换器线切割前后垫板结构变化示意图；

图10 本发明板式热交换器结构示意图；

图11本发明方法所用夹具的一种结构示意图；

图中：1-压紧板、2-波纹板片、3-甲垫板、4-乙垫板、5-初级板束、6-高级板束、7-上集箱、8-下集箱、9-右集箱、10-左集箱、11-上接管、12-下接管、13-右接管、101-甲介质通道、102-乙介质通道、401-齿块、402-介质出入孔、403-梳脊。

具体实施方式

如图，一种空气储能用板式热交换器板束的制造方法，该板式热交换器介质通道设有齿块401，齿块401两个相对面分别焊接在相邻的两个波纹板片2表面，齿块401与齿块401的间隙构成介质出入孔，制造步骤为：步骤1、材料准备：用整块板材镂空切割成矩形方框结构或用板条首尾相连焊接成矩形方框结构，矩形方框结构的介质出入区段的内侧向垂直板面方向切割出缺口，缺口之间未割除部分为初级齿块，介质出入区段形成梳子形状，初级齿块加工完成后的矩形方框作为初级垫板（如图3、图4、图5所示）；用板材加工波纹板片2（整板冲压成型），波纹板片2四周为矩形，如图2所示，周边非波纹区为平面板边（常规波纹板片为阶梯型周边）；按现有技术加工压紧板1（如图1所示压紧板1为板材）。其它所需上集箱7、下集箱8、右集箱9、左集箱10、上接管11、下接管12、右接管13、左接管（从图10观看角度看不到，故未画出）也提前加工好；

步骤2、初级板束加工：将多个初级垫板、波纹板片2整齐层叠，两侧最外层叠放压紧板1，初级垫板同一介质出入区段集中于层叠后侧面的一部分区域或整个侧面（除边沿外），将上层压紧板1与底层压紧板1用夹具夹持（夹具可采用夹梁之间连接螺杆的形式，如图11所示，上下的夹梁紧贴在压紧板1表面，用螺杆穿过夹梁，再用螺母紧固，就达到夹紧的目的），使压紧板1和内侧的多个初级垫板、波纹板片2相互间的接触面紧贴在一起，然后将夹具、压紧板1、初级垫板、波纹板片2构成的整体置入扩散焊接炉内加热、保温，待压紧板1、初级垫板、波纹板片2相邻的接触面焊接在一起（接触面要满足扩散焊的光洁度），出炉即可形成初级板束5，此时初级板束5的6个面均是封闭状态，如图6所示；

步骤3、高级板束加工：初级板束5送入切割工位，去除夹具，切割设备（水刀、激光等形式的线切割）将含有介质出入区段的4个侧面整齐切割掉一定宽度，使原来梳子形状的梳脊403被切除，初级齿块间失去梳脊403的连接而相互间独立，形成齿块401，齿块401与齿块401间露出的间隙，作为介质出入孔，高级板束6加工完成，如图7、图8、图9所示。高级板束6的齿块401为方形块，齿块401与齿块401间隙为矩形孔，齿块401均匀分布，如图8所示。

高级板束加工完成后进行整机组合：如图10所示，将上集箱7与上接管11、右集箱9与右接管13、下集箱8与下接管12、左集箱10与左接管分别连接组合，然后连接覆盖到各自对应的高级板束侧壁介质出入区域外，整体加工完成。说明：本申请文件中上、下、左、右表示方位的词，只是以图7高级板束竖放状态的方位，并不构成对本申请方案的限制，高级板束横放、斜放都能实现介质换热功能。

为了给集合箱留下足够安装空间，介质出入孔分布在高级板束不同侧面，初级垫板分为甲垫板3、乙垫板4，甲垫板3的矩形短边为梳子形状结构（如图3所示），乙垫板4的矩形长边为梳子形状结构（如图5所示），且两边错开设置，甲垫板3的矩形短边所处高级板束的齿块401间间隙为甲介质通道101（如图7所示），矩形短边所在高级板束侧壁分别连接上集箱7、下集箱8，乙垫板4的矩形长边所处高级板束的齿块401间间隙为乙介质通道102（如图7所示），矩形长边所在高级板束侧壁分别连接右集箱9、左集箱10。

波纹板片2、甲垫板3、乙垫板4、压紧板1可以采用如下叠放顺序：两张波纹板片2对扣，其间布置甲垫板3形成组合体，两个组合体叠摞在一起，其间布置乙垫板4，如此由若干组合体、乙垫板4形成层叠，然后在层叠两边外侧布置乙垫板4，最后在最外侧布置压紧板1。

本方案中齿块401连接相邻的波纹板片2，对板束的介质出入孔区域起加强支撑作用；梳脊403及若干齿块401构成带有梳子结构的垫板，梳脊403的存在，保证了齿块401间距在整个加工过程中始终保持位置固定，梳脊403切除后，齿块401均匀平整分布。

Claims (6)

1.一种空气储能用板式热交换器板束的制造方法，板式热交换器介质通道设有齿块（401），齿块（401）的上下两个面分别与相邻的两个波纹板片（2）焊接在一起，介于上下波纹板片、齿块（401）与齿块（401）的间隙构成介质出入孔，其特征是：

步骤1、材料准备：用整块板材镂空切割成矩形方框结构或用板条首尾相连焊接成矩形方框结构，矩形方框结构的介质出入区段的内侧向垂直板面方向切割出缺口，介质出入区段形成梳子形状，初级齿块加工完成后的矩形方框作为初级垫板；用板材加工波纹板片（2），波纹板片（2）四周为矩形，周边非波纹区为平面板边；加工压紧板（1）；

步骤2、初级板束加工：将多个初级垫板、波纹板片（2）整齐层叠，两侧最外层叠放压紧板（1），初级垫板同一介质出入区段集中于层叠后侧面的一部分区域或整个侧面，将上层压紧板（1）与底层压紧板（1）用夹具夹持，使压紧板（1）和内侧的多个初级垫板、波纹板片（2）相互间的接触面紧贴在一起，然后将夹具、压紧板（1）、初级垫板、波纹板片（2）构成的整体置入扩散焊接炉内加热、保温，待压紧板（1）、初级垫板、波纹板片（2）相邻的接触面焊接在一起，出炉即可形成初级板束（5），此时初级板束（5）的6个面均是封闭状态；

步骤3、高级板束加工：初级板束（5）送入切割工位，去除夹具，切割设备将含有介质出入区段的4个侧面整齐切割掉一定宽度，使原来梳子形状的梳脊（403）被切除，初级齿块间失去梳脊（403）的连接而相互间独立，形成齿块（401），齿块（401）与齿块（401）间露出的间隙，作为介质出入孔，高级板束（6）加工完成。

2.根据权利要求1所述的一种空气储能用板式热交换器板束的制造方法，其特征是：齿块（401）为方形块，齿块（401）与齿块（401）间隙为矩形孔，齿块（401）均匀分布。

3.根据权利要求1所述的一种空气储能用板式热交换器板束的制造方法，其特征是：初级板束的切割设备采用水刀、激光形式的线切割。

4.根据权利要求1所述的一种空气储能用板式热交换器板束的制造方法，其特征是：初级垫板分为甲垫板（3）、乙垫板（4），甲垫板（3）的矩形短边为梳子形状结构，乙垫板（4）的矩形长边为梳子形状结构，且两边错开设置，甲垫板（3）的矩形短边所处高级板束的齿块（401）间间隙为甲介质通道（101），矩形短边所在高级板束侧壁分别连接上集箱（7）、下集箱（8），乙垫板（4）的矩形长边所处高级板束的齿块（401）间间隙为乙介质通道（102），矩形长边所在高级板束侧壁分别连接右集箱（9）、左集箱（10）。

5.根据权利要求4所述的一种空气储能用板式热交换器板束的制造方法，其特征是：两张波纹板片（2）对扣，其间布置甲垫板（3）形成组合体，两个组合体叠摞在一起，其间布置乙垫板（4），如此由若干组合体、乙垫板（4）形成层叠，然后在层叠两边外侧布置乙垫板（4），最后在最外侧布置压紧板（1）。

6.根据权利要求1所述的一种空气储能用板式热交换器板束的制造方法，其特征是：夹具采用夹梁之间连接螺杆的形式。