CN1295473C - 带板结构的热交换器 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种带板结构的热交换器(1)，它包括板组(6)，该板组由圆形传热板(10)焊接而成并放置在用作压力容器的外壳部件(2)内，板组的周边设有导流件(21、22)，第二传热介质可以通过该导流件进入板组(6)中所需要的通道。通过固定在导流件(21、22)内的隔板(32)，可以将传热介质流分成多股分流。

Description

带板结构的热交换器
技术领域
本发明涉及一种焊接而成的带板结构的热交换器，用于在相同状态或不同状态物质例如气体或者液体之间的传热。传热表面由许多传热板组成，它们相互连接并且集中成板组，这些板是圆形的并且有至少两个流通开口，用来使传热介质流入或流出由各板形成的通道。热交换器的传热板在流通孔的周边处成对地焊接在一起，再将成对的传热板的周边与其他成对的传热板的周边焊接起来使其彼此连接。板组装配在一个用作压力容器的圆柱形外壳部件内。本发明涉及一种装置，通过此装置可以使得第二传热介质经过该外壳部件，按要求的方向流进和流出板组中所要求的通道。
背景技术
传统的板式热交换器由叠加在一起的传热板组成，这些板形成板组，板组由连接杆压紧在两个端板之间。传热板形成的通道和流通孔连接处的周边通过单独的密封件密封。这种板式热交换器的传热板一般是矩形，通常有四个流通孔，而且布置在角的周围。传统的板式热交换器，传热介质流通常设置为这样，对角处的流通孔作为入口和出口通道，其中第一侧和第二侧介质流靠近换热板形成的通道流动。在传统的板式热交换器中，可以通过在需要位置处封闭流通孔使第一和第二介质流分段并分成几股分流。
传统的管式热交换器，其中第二传热介质在管壳内的管束内流动，通常使用与管束垂直的板状导流件。因此，管壳内的传热介质流通常流向第二侧，并且多次流过管束。导流件的数量可以用来加速管壳内的流体和促进流体的扰动，这样可以提高换热性能。然而，管式热交换器的尺寸通常取决于管内的传热，管内传热通常小于管束外的传热。管式热交换器的尺寸偏大主要是因为管内的传热很差。管式热交换器管壳的直径通常比长度小。在多数情况下，管壳内的流体设计为从一端流向另一端。基于热交换器形状的原因，导流件作为管束的支撑部件通常不要求有密封装置。
在由圆形换热板构成的热交换器中，其中的板组放置于管壳内，存在的问题是无法使在管壳内流动的第二侧流体没有旁通流。在这种结构的热交换器中，流过导流件的流体几乎流过全部换热表面，因此大大降低了换热性能。由于这种原因，热交换器中采用了金属薄板制成的柔性导流件，并且向板组的外表面和热交换器外壳的内表面按压弹性密封件或类似物。这些导流件的作用是阻止板组和外壳之间的横向旁通流。由于它们的柔软结构，这些导流件很容易操作。相反，已经证明，即使板组和外壳之间采用了弹性密封件，用来将第二侧流体分成多个分流的硬质隔板仍然容易泄漏。
发明内容
本发明的目的是提供一种由圆形传热板焊接而成的热交换器，它可以与管式热交换器一样具有很好的抗压性，与传统板式热交换器的换热性能一样，也可以更改第一侧和第二侧分流的数目，以达到传统板式热交换器的换热性能。
本发明基于这样一种想法，即将带有内管结构的导流件设置在热交换器的板组外部和外壳内部，导流件至少部分地固定在板组上，但是，通过其中的一个小孔或开口，可以与外壳和板组之间的封闭空间连通，由此阻止流体经过该空间，导流件可以设计为不属于压力容器的部件。
更准确的，根据本发明的带板结构的热交换器的特点如下：
即提出一种带板结构的热交换器，焊接而成，用于相同或不同状态的物质比如一种气体和一种液体之间的热交换，热交换器包括：
一个封闭的板组，该板组由圆形换热板构成，这些板用作换热表面并且在它们的周边或者它们的流通孔的周边处相互连接，一种介质在所述板组内流动，
一个用作压力容器的外壳部件，它由支撑板组的端板和环绕的外壳构成，另一种传热介质在所述的外壳部件内流动，和
用于传热介质在板组和外壳部件内流动的入口和出口通道，它们通过外壳和端板伸出，
其特征在于：
在外壳内部的板组的周边处，有使传热介质在外壳部件内流动的导流件，导流件有一个内管结构，并且至少部分地与板组连接，
至少有两个带内管结构的导流件，它们布置在板组相对的两侧，和
通过至少部分设置在通道内的导管，导流件与外壳部件的入口和出口通道相连，其中至少一个通道以防漏形式相连，通过焊接形式与外壳部件的入口和/或出口通道的内表面连接。
此外，导流件的侧边与板组的侧支撑板相连，而且在端部与分开的端板连接或者与板组的端板相连。
导流件是不属于压力容器的带板结构的元件。
弹性密封件放置在用于板组的侧支撑板下面，用来防止板组和侧支撑板之间有流体。
导流件的隔板与导流件的外壳焊接连接，在板组侧边上方的隔板边缘与侧边之间采用弹性密封件。
在板组、导流件和外壳部件的外壳之间形成的空间充满一种不流动的传热介质。
导流件包括至少有一个开口，用来引导传热介质流入外壳部件、板组和导流件之间形成的空间内。
所述开口这样设置，使得设置在入口或者出口通道内部的导管与所述通道以泄漏方式连接。
根据本发明的带板结构的热交换器中，导流件固定在板组的周边上，导流件带有内管结构用来引导第二传热介质；至少有两个导流件，它们设置在板组的相对侧，用来导引流体进入或流出要求的板组通道。为了将第二介质流分成多个支流，在导流件的外壳内设置隔板，在隔板的板组一侧用弹性密封件或类似物密封。导流件通过管件与带板结构的热交换器外壳的进口和出口通道连接，管件的一部分位于通道内部，至少一个管件焊接在通道的内表面。在根据本发明的热交换器中，通过导流件上的一个小孔或者通过不与该通道相连的一个管子，传热介质可以自由进入板组和外壳之间的空间，然而其中的传热介质无论如何不能流进封闭在其它部件中的空间内。
根据本发明的带板结构的热交换器具有显著的优点。在第一和第二侧的流体可以按照需要的方式被分配，因此可以按照传热介质的换热性能和流体的数量自由选择分流的数目。带板结构的热交换器可以用做并联、逆流或交叉流热交换器。在根据本发明的带板结构的热交换器中，不会因旁通流而降低热交换器的换热性能。由于导流件不是压力容器的部件，所以它们可以是轻质结构的板件。
附图说明
下面将参照附图更详细地描述根据本发明的带板结构的热交换器，其中
图1示出了根据本发明的带板结构的热交换器的侧视图，
图2示出了图1所示带板结构的热交换器的横截面图，
图3示出了图1所示带板结构的热交换器在剖面线A-A处剖开的横截面图，
图4示出了根据本发明的带板结构的热交换器外壳的出口通道的横截面图，和
图5示出了根据本发明的带板结构的热交换器外壳的进口通道的横截面图。
具体实施方式
下面将参照附图对本发明进行更详细地描述。图1至图5示出了根据本发明的带板结构的热交换器1的一个实施方案，在第一侧和第二侧各有两个分流。外壳部件2对于带板结构的热交换器相当于压力容器，包括一个外壳3和以固定方式固定在外壳3上的端板4和5。外壳部件2内容纳板组6以形成传热表面，该板组可以拆下来进行清洁和维护，例如用一个法兰接头将端板4和5中的一个与外壳3连接。一种在板组6内流动的换热介质形成第一流体，第一流体通过端板5的入口通道7进入板组6，通过对面的端板4的出口通道8流出。第一流体体的流动方向如箭头9所示。
板组6构成热交换器1的换热表面，由相互连接的开有圆形槽的传热板10构成。传热板10在流通孔11和12的周边焊接成对，成对的传热板在换热板10的周边13通过焊接连接起来。流通孔11和12构成在板组6内的第一流体的入口和出口通道，传热介质通过这些入口和出口通道流入并流出由传热板形成的通道。通过封闭流通孔11、12，主流一侧的流体可以分成几股分流。附图2示出将点14处的流通孔11堵住可以将第一流体侧的流体分成两股分流。
通过将板组6内的端板15、16和侧支撑板17、18焊接在一起，可使板组6装配起来并且预紧。为了避免传热介质绕着板组6和侧支撑板17、18之间的空间流动，装配之前在该空间内设置弹性密封件19、20或类似物。通过与侧支撑板17、18的焊接，导流件21、22的外壳23、24在边处连接。导流件21、22的端部由分离的端板25，26封闭，或者直接将导流件21、22的外壳23、24与板组6的端板15、16焊接。
第二侧的传热介质通过贯穿外壳3的入口通道27进入外壳部件2，通过出口通道28排出。第二侧的流体用附图2中的箭头29表示。导流件22通过部分固定在入口和出口通道中的导管30、31与入口通道27和出口通道28相连接。焊接在导流件22外壳24上的隔板32将导流件分成两部分。弹性密封件33或者相应的装置设置在隔板32和板组6之间，用来阻止导流件22内的旁通流。通过在导流件21、22中增加隔板32可以增加第二侧的分流数目。图4和5示出了导管30、31怎样相对于导流件22部分地固定在入口和出口通道27和28中。在图1-5所示本发明的实施方案中，固定在入口通道27内的导管30被紧紧焊接在入口通道27内的接缝34处。然而，在出口通道28和其中的导管31之间留有一个缝隙，通过此缝隙传热介质被允许流进外壳3、导流件21、22和板组6的支撑板17、18之间的空间35。
依照本发明的带板结构的热交换器通常用于控制第一侧和第二侧的流体。该装置在使用时受到的唯一限制是首次启动，其中必须考虑到导流件21、22不是压力容器的零件，必须要延迟一定时间使得空间35充满传热介质。
显然任何技术人员不会只局限于上述本发明的一个实施方案，当然可以在权利要求的范围内变形。例如，热交换器1的第一侧和第二侧的分流数目可以不同，而且入口和出口通道7、8、27、28的位置几乎可以自由选择。导流件21、22和第二侧的入口和出口通道27、28之间的连接可以一种使板组6能够很容易地从外壳部件2上分离的方式。而且，传热介质在外壳3内的充满空间35的充满方式也可以与上述的不同。

Claims (9)

1.带板结构的热交换器(1)，焊接而成，用于相同或不同状态物质之间的热交换，热交换器包括：
一个封闭的板组(6)，该板组由圆形换热板(10)构成，这些板用作换热表面并且在它们的周边(13)或者它们的流通孔(11、12)的周边处相互连接，一种介质在所述板组(6)内流动，
一个用作压力容器的外壳部件(2)，它由支撑板组(6)的端板(4，5)和环绕的外壳(3)构成，另一种传热介质在所述的外壳部件(2)内流动，和
用于传热介质在板组(6)和外壳部件(2)内流动的入口和出口通道(7、8、27、28)，它们通过外壳(3)和端板(4，5)伸出，
其特征在于
在外壳(3)内部的板组(6)的周边(13)处，有使传热介质在外壳部件(2)内流动的导流件(21、22)，导流件有一个内管结构，并且至少部分地与板组(6)连接，
至少有两个带内管结构的导流件(21、22)，它们布置在板组(6)相对的两侧，和
通过至少部分设置在通道内的导管(30、31)，导流件(21、22)与外壳部件(2)的入口和出口通道(27、28)相连，其中至少一个通道以防漏形式相连，通过焊接形式与外壳部件(2)的入口和/或出口通道(27、28)的内表面连接。
2.根据权利要求1所述的带板结构的热交换器，其特征在于导流件(21、22)的侧边与板组(6)的侧支撑板(17、18)相连，而且在端部与分开的端板(25，26)连接或者与板组(6)的端板(15、16)相连。
3.根据权利要求1所述的带板结构的热交换器，其特征在于导流件(21、22)是不属于压力容器的带板结构的元件。
4.根据权利要求1至3之一所述的带板结构的热交换器，其特征在于弹性密封件(19、20)放置在用于板组(6)的侧支撑板(17、18)下面，用来防止板组(6)和侧支撑板(17、18)之间有流体。
5.根据权利要求1至3之一所述的带板结构的热交换器，其特征在于导流件(21、22)的隔板(32)与导流件(21、22)的外壳(23、24)焊接连接，在板组侧边上方的隔板(32)边缘与侧边之间采用弹性密封件(33)。
6.根据权利要求1至3之一所述的带板结构的热交换器，其特征在于在板组(6)、导流件(21、22)和外壳部件(2)的外壳(3)之间形成的空间(35)充满一种不流动的传热介质。
7.根据权利要求1至3之一所述的带板结构的热交换器，其特征在于导流件(21、22)包括至少有一个开口，用来引导传热介质流入外壳部件(2)、板组(6)和导流件(21、22)之间形成的空间内。
8.根据权利要求7所述的带板结构的热交换器，其特征在于所述开口这样设置，使得设置在入口或者出口通道(27；28)内部的导管(31；32)与所述通道(27；28)以泄漏方式连接。
9.根据权利要求1至3之一所述的带板结构的热交换器，其特征在于所述相同或不同状态物质是气体或液体。
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