CN1544874A - 注塑装配成型的逆流或交叉流平板式空气热量交换器 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种在流体之间进行热量交换的热量交换器的结构和制造，适用于封闭运行的气－气、气－液、液－液之间的热量交换，主要应用于带热量回收的新风换气空调系统和热量回收预热热水系统，尤其强调的是其简单可靠低成本的制造成型技术。为获得高效热交换，同时避免水平方向或垂直方向高精度带来的机械加工的高昂设备成本，本发明用冲边导角的铝箔做平板热交换器的不同流层的隔板，用注塑制造出起支撑、分割流道、封闭边界作用的塑料框架，然后可以通过手工或机械将铝箔和塑料框架逐层交错方向在垂直方向叠放，最后通过垂直方向通体的紧固杆锁紧即完成热交换器的成型，其中每层铝箔在塑料框架的边缘被上下塑料框架的子母扣压紧而达到封边的目的。

Description

注塑装配成型的逆流或交叉流平板式空气热量交换器

技术领域

本发明涉及一种在流体之间进行热量交换的热量交换器的结构和制造工艺，适用于封闭运行的气-气、气-液、液-液之间的热量交换，主要应用于带热量回收的新风换气空调系统和热量回收预热热水系统，尤其强调的是其简单可靠低成本的制造成型技术。

背景技术

目前，公知的适用于封闭运行的气-气热量交换器主要有转轮蓄热式和平板逆流或交叉流式。平板式热量交换器具有效率高没有交叉污染的特点，其成型样式有多种。平板式热交换器一般由下面三部分构成：一是多个分离流层的隔板，二是每层隔板之间的支撑体，三是在垂直方向不同层分别在左右边或前后边封闭通道以形成交叉流或逆流，这样相邻流层内的不同温度的流体通过隔层板进行热量交换。虽然层叠型平板热交换器原理简单，但已知的各种成型式样和工艺都存在着制造工艺精度要求高、手工制造困难、机械制造设备昂贵、成品率低的问题。

简单地例举叠型平板热交换器的几种成型方式和加工工艺不难看出其制造的难处与不足：

图13是一种挤塑成型的钙塑板型材，材质是高分子合成材料，要求有高的导热性和抗静电性，部件101和部件102厚度尺寸在0.2mm以内，部件102起到上下支撑和分离流道作用。图14是用多个图13中的型材相交90°交替分层叠放粘结而成的热交换器。小于0.2mm的挤出模具和多料共混挤塑成型很难在低成本下实现。同时众所周知塑料和粘胶的导热性很难提高，不利于得到高的热交换效率，另一方面胶粘剂的稳定性和耐久性一般较差。

图15是波浪瓦楞板与平板粘接或焊接成的单层板，中间的波浪瓦楞板(104)起到支撑和分离流道的作用。型材的材料可以是预处理过的纤维纸或铝箔，部件103和部件104厚度尺寸小于0.1～0.3mm，多个图1 5单层板型材相交90°交替分层叠放粘结即可成为图16热交换器。为保证热交换效率，纤维纸或金属(铝)箔的厚度极薄，其与平板的长宽比数量级差了千倍以上，粘接叠加成型热交换器时机械设备的垂直方向的尺寸定位和压力控制精度要求很高，难以低成本生产。同时多层粘接时胶粘剂的温度和速度很难控制。由于一个热交换器有多达上百层单层板叠加粘接而成，没有施胶固定前大面积的极薄的铝箔很容易范性形变，所以手工粘贴组装无法实现。

图17是多层铝箔相叠，垂直方向上下相邻的铝箔在边缘交替压边封口，部件105为奇数层左右压边封口，部件106为偶数层前后压边封口。为保证热交换效率铝箔的厚度小于0.1mm，长宽大于200mm，多层压边成型的时候机械精度要求很高，取料、送料、定位、施压、粘结需要费用高昂的高精度机械设备，难以低成本生产。由于一个热交换器有多达上百层单层板叠加连接而成，极薄的铝箔很容易范性形变，所以无法手工生产制造。

还有一种热交换器用塑料条做水平方向流道分离和垂直方向平板支撑，多层铝箔或纤维纸垂直叠放粘结而成，也有在注塑时把隔离支撑条和隔离板一次注塑成功。为了加大流量面积和增加热交换面积，采用大量细而分散的塑料条分隔在多层叠放的铝箔之间，成型组装的时候大量离散的塑料条的水平定位精度要求很高，如果是塑料和铝箔或纤维纸一次注塑成型，为避免飞边产生温度压力很难控制，难以低成本生产。

发明内容

考虑到获得高效热交换，同时避免水平方向或垂直方向高精度带来的机械加工高昂设备成本，本发明用冲边导角的铝箔做平板热交换器的不同流层的隔板，用注塑制造出起支撑、分割流道、封闭边界作用的塑料框架，然后可以通过手工或机械将铝箔和塑料框架逐层交错方向在垂直方向叠放，最后通过垂直方向通体的紧固杆锁紧即完成热交换器的成型，其中每层铝箔在塑料框架的边缘被上下塑料框架的子母扣压紧而达到封边的目的。

本发明选用的隔离层材料是经过亲水覆膜等表面预处理的厚度约为0.1mm的铝箔，能够获得高效热交换效率。表面处理过的铝箔还有高导热、长期亲水、可清洗、风阻小、防霉、防腐等特性。

本发明选用注塑成型塑料作为支撑隔离框架单元，每个框架单元包含一个层面上平行排列的多个塑料条，这些塑料条起着支撑上下铝箔隔离层板的作用，同时在顺着塑料条方向起流体导流作用。塑料条分隔出来的气流通道的高度2mm～3mm，宽度15mm～20mm，这样可较好的平衡支撑强度、流量截面积、风阻和湍流效率。

本发明的塑料隔离框架单元在平行多条的塑料条的两末端上下各连接着可形成子母扣的横向的4根塑料条，这4条塑料条首先起定位连接固定顺流方向塑料条的作用，在不挡住顺流风向口的前提下解决了离散塑料条的水平定位问题。多层塑料隔离框架上下耦合迭加的时候，子母扣能很好固定和封边压于其间的铝箔隔板。同时这些子母扣同时给上下多层的塑料隔离框架起了定位作用。这样就做到了可以手工高精度快速装配热交换器。

本发明的塑料隔离框架单元在四个角上有中空圆柱装置，其结构呈上下子母扣，这些孔既有定位作用，同时当多层塑料隔离框架单元垂直叠加，以后另用金属或塑料通体杆穿过这些定位孔，在杆的两端螺栓、卡扣或拉卯锁定即可完成对多层塑料隔离框架单元总体紧固，这些同样可以手工完成。

本发明的塑料隔离框架单元在迎气流方向所有边缘都作了圆弧流线倒角以有效地减少风阻和降低噪音。

本发明的铝箔倒边设计和塑料隔离框架单元装配时的互相扣合保证了不同方向气流的完全物质隔离，两个方向的气流只在隔离层板壁上发生热量交换，实现新风换气和能量回收。

根据本发明可以低成本甚至是手工实现高精度热交换器装配，同时该热交换器具有热交换效率高，结构简单坚固，可水洗清洁等特点。

附图说明

图1是本发明的实施方式1的热交换器的立体图。

图2是构成图1的最基本单元的其中塑料隔离框架单元的立体图。

图3是构成图1的最基本单元的其中隔离板铝箔单元的立体图。

图4是两个图2和一个图3实体在垂直方向交错叠加后构成的耦合基本单元的立体图。

图5是构成图2的塑料隔离框架单元的主视图。

图6是构成图2的塑料隔离框架单元的侧视图。

图7是构成图2的塑料隔离框架单元的顶视图。

图8是构成图2的塑料隔离框架单元的仰视图。

图9是构成图3的塑料隔离板铝箔单元的主视图。

图10是构成图3的塑料隔离板铝箔单元的侧视图。

图11是构成图3的塑料隔离板铝箔单元的顶视图。

图12是构成图3的塑料隔离板铝箔单元的仰视图。

图13是一种挤塑成型的钙塑板型材立体图。

图14是用多个图13中的型材相交90(交替分层叠放粘结而成的热交换器立体图。

图15是波浪瓦楞板与平板粘接或焊接成的单层板单元立体图。

图16是用多个图15中的单元相交90(交替分层叠放粘结而成的热交换器立体图。

图17是多层铝箔相叠，垂直方向上下相邻的铝箔在边缘交替压边封口形成的热交换器立体图。

图中1.方向1气流，2.方向2气流，3.支撑隔离风道条的最外侧条，4.隔离板铝箔上翘翻边压条的凹槽条，5.隔离板铝箔上翘翻边压条的凸棍条，6.隔离板铝箔上翘翻边压条的凹槽条的凹槽，7.隔离板铝箔上翘翻边压条的凹槽条端头子母扣孔柱，8.支撑隔离风道条的非最外侧条，9.支撑隔离风道条的圆角端头，10.表面预处理过的隔离板铝箔单元主体，11.表面预处理过的隔离板铝箔单元的上翘翻边，12.表面预处理过的隔离板铝箔单元的下翘翻边，101.水平隔离壁，102.垂直间隔支撑壁，103.水平隔离壁，104.水平波浪隔离支撑壁，105.为奇数层左右压边封口，106.为偶数层前后压边封口。

实施方式1

图1是本发明实施方式1的立体图，即热交换器。流体1在流道1(1)中流过，流体2在流道2(2)中流，两种不同温度的流体通过热交换器在不发生物质交换混合的情况下发生热量交换。过图2是一个矩形扁平塑料隔离框架单元的立体图，图3是一个矩形扁平隔离板铝箔单元的立体图。

第一步，将图3所示的事先冲边好的铝箔的左右边(11)跟图2中的部件4靠合，将图3所示的事先冲边好的铝箔前后边(12)跟图2中的部件3靠合，这样就完成了图2和图3的装配。

第二步，将第二块图2所示单元绕垂直中心轴旋转90，从上向下扣合第一步形成的装配，其中图2的部件5挤压图3的部件11，同时与图2的部件12在水平方向挤合，这时挤紧了前一步放置与此的图3的部件12。与此同时图2部件3压迫图3的部件12与图2的部件4挤合。至此就完成了一块图3平板铝箔在图2框架上的定位装配和紧固形成图4中显示的立体图。

第三步，再取一块图3平板铝箔，同样绕垂直中心轴旋转90°，按第一步类似的方法从上向下装配于第二布形成的组合件上，这时事先倒边的铝箔依据铝箔的边和塑料的边和槽取得定位。

第四步，再取一块图2所示的隔离框架单元，根据四个角的定位孔从上到下压入第三步完成的设备上。这时看得见图2部件7上下将子母扣合，同时挤紧夹于它们二者之间的图3的部件11。

以此循环操作既可以生成图1所示的热交换器的组装。在结束组装前，应用3mm粗的塑料或金属条穿过图2上的固定孔(部件7)再锁定杆头就完成了全部热交换器的成型加固。

实施方式2

根据热交换气流走向的设计，本发明的具体实施方案可对基本成型单元的外周几何形状做一些相应改动。可以是正方形，可以是矩形，可以是六角菱形，可以是圆形也可以是椭圆形。这些实施方案只是形状尺寸上的改变，不牵涉到部件功能和发明效果的改变，故不再展开说明。

Claims (12)

1.一种堆叠平板式流体热量交换器，用冲边导角的铝箔做平板热交换器的不同流层的隔板，用注塑制造出起支撑、分割流道、封闭边界作用的塑料框架，然后可以通过手工或机械将铝箔和塑料框架逐层交错方向在垂直方向叠放，最后通过垂直方向通体的紧固杆锁紧即完成热交换器的成型，其中每层铝箔在塑料框架的边缘被上下塑料框架的子母扣压紧而达到封边的目的，其特征是低成本甚至是手工装配成型高精度高效流体热量交换机。

2.权利要求1选用的隔离层材料是经过亲水覆膜等表面预处理的厚度约为0.1mm的铝箔，能够获得高效热交换效率，表面处理过的铝箔还有高导热、长期亲水、可清洗、风阻小、防霉、防腐等特性，其特征是表面预处理后的小于0.1mm的铝箔。

3.权利要求1选用注塑成型塑料作为支撑隔离框架单元，每个框架单元包含一个层面上平行排列的多个塑料条，这些塑料条起着支撑上下铝箔隔离层板的作用，同时在顺着塑料条方向起流体导流作用，其特征是塑料注塑成型的支撑隔离框架单元。

4.权利要求3的塑料条分隔出来的气流通道的高度2mm～3mm，宽度15mm～20mm，这样可较好的平衡支撑强度、流量截面积、风阻和湍流效率，其特征是支撑隔离框架单元分隔出的风道尺寸为高度2mm～3mm，宽度15mm～20mm。

5.权利要求3的塑料隔离框架单元在平行多条的塑料条的两末端上下各连接着可形成上下子母扣的横向的4根塑料条，这4条塑料条首先起定位连接固定顺流方向塑料条的作用，在不挡住顺流风向口的前提下解决了离散塑料条的水平定位问题，其特征为支撑隔离框架单元的4根横向塑料条对顺流方向塑料条起定位连接固定作用。

6.权利要求3的多层塑料隔离框架上下耦合迭加的时候，子母扣能很好固定和封边压于其间的铝箔隔板，其特征是隔离框架单元能固定和封边压于其间的铝箔隔板。

7.权利要求3子母扣同时给上下多层的塑料隔离框架起了定位作用。这样就做到了可以手工高精度快速装配热交换器，其特征为支撑隔离框架单元上的子母扣压状条装置能对支撑隔离框架单元上下装配时起定位作用。

8.权利要求3的塑料隔离框架单元在四个角上有中空圆柱装置，其结构呈上下子母扣，这些孔有定位作用，其特征为支撑隔离框架单元上下装配时起定位作用。

9.权利要求3的塑料隔离框架单元在四个角上有中空圆柱装置，当多层塑料隔离框架单元垂直叠加以后另用金属或塑料通体杆穿过这些定位孔，在杆的两端用螺栓、卡扣或拉卯锁定即可完成对多层塑料隔离框架单元总体紧固，其特征是总体锁定加固热交换区主体。

10.权利要求3的塑料隔离框架单元在迎气流方向所有边缘都作了圆弧流线倒角以有效地减少风阻和降低噪音，其特征是圆弧倒边减少风阻和降低噪音。

11.权利要求1的铝箔倒边设计和塑料隔离框架单元装配时的互相扣合保证了不同方向气流的完全物质隔离，两个方向的气流只在隔离层板壁上发生热量交换，实现新风换气和能量回收，其特征是完全隔离不同流向的流体，保证不发生互相泄漏和混合。

12.权利要求1的结构和加工组装过程可以在保证高精度的前提下低成本甚至是手工实现，其特征是高精度、低成本简单操作。

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