CN1599857A - 带有板结构的焊接热交换器 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种带有板结构的热交换器(1)，包括一配装于外壳单元(2)内的板叠(6)，外壳单元(2)通过焊接多个圆形热传递板(10)而装配起来并且用作压力容器。热交换器(1)的所有通道(7、8、26、27)都设置成延伸穿过一端板(4)。一呈字母Z形之类的导流器(24)置于外壳单元(2)的端板(14)与板叠(6)的端板(14)之间。

Description

带有板结构的焊接热交换器
本发明涉及一种带有板结构的焊接热交换器，其用于在处于相同状态或不同状态的物质，如气体或液体，之间进行热传递。热传递表面包括多个互相连接并收集于一板叠中的热传递板，它们形状为圆形并且具有至少两个流孔以便通过由各板形成的管道供应和排放热传递介质。热交换器的各板在流孔的外周处成对焊接在一起，而板对通过在其外周处将板对中的板焊接至其它板对中的板上而互相连接起来。板叠配装于一用作压力容器的圆柱形外壳单元内。本发明涉及一种设置方式，利用这种设置方式，板式热交换器的所有通道均置于一端板上，并且将通过外壳单元的一种热传递介质流按照所需方向导入和导出板叠的所需管道。
常规型板式热交换器包括许多重叠起来的板，它们形成一板叠，其利用夹紧螺旋体而夹紧于两个端板之间。由板和与其相连接的流孔形成的管道利用单独的密封装置而在其外周处进行密封。这种板式热交换器的板的形状通常为矩形，而流孔的数量通常为4个并且置于各角附近。在常规型板式热交换器中，热传递介质流在正常情况下设置成使得位于相对各角处的流孔用作入口和出口通道，其中第一与第二侧的流在由热传递板所形成的邻近管道中流动。在常规型板式热交换器中，可以将第一与第二侧的流分步进行，并通过关闭位于所需位置的流孔而将它们分成几股气流。
在常规型管式热交换器中，第二热传递介质在配装于筒体内的管束中流动，其在正常情况下应用垂直于管束的板状导流器。因此，在正常情况下属于第二侧的筒体内的热传递介质流将多次通过管束。这些导流器可用于加速筒体内的流并减少流中的紊流，其中能够改进热交换性能。然而，管式热交换器的尺寸在正常情况下根据的是管内的热交换，其通常小于管束外部的热交换。管式热交换器的大尺寸很大程度上释因为管内热交换太少。管式热交换器的筒体直径在正常情况下与筒体的长度相比较小。在大多数情况下，筒体内的流设置成从一端流向另一端。由于热交换器的形状，用作管束支承装置的导流器在正常情况下没有提出密封要求。
在包括圆形热传递板的热交换器中，板叠置于筒体内，有问题的是将筒体内的第二侧的流设置成没有旁通流。在这种类型的热交换器结构中，流过导流器的流几乎流经所有的热传递表面，因此大大降低了热交换性能。由于这种原因，已将由金属薄片制成的柔性导流器用于热交换器中，以便将橡胶密封装置之类压在板叠的外表面上并压在热交换器外壳的内表面上。这些导流器的功能在于防止板叠与外壳之间的横向旁通流。由于它们具有柔性结构，这些导流器在操作过程中运行良好。尽管如此，用于将第二侧的流分成几股气流的硬隔板通常证明存在泄漏情况，即使它们已经设置有压靠在板叠和外壳上的橡胶密封装置。
芬兰专利申请20001860提出了一种用于防止第二侧的旁通流的解决方案。在这种结构中，第二侧的通道配装于热交换器的外壳上，这是一种成本高且体积大的解决方案。
本发明的一个目的是提供一种由圆形热传递板制成的焊接热交换器，其具有管式热交换器的良好抗压性能，热交换性能与那些板式热交换器相一致，并且其全部通道都按照与常规型板式热交换器相同的方式配装于一端板上。
本发明所基于的想法是将字母Z形的导流器配装于板叠的端板与热交换器的端板之间，以便将第二侧的流导入位于外壳与板叠之间并且由靠着外壳弯曲的薄板形成的流动通道中。
更准确而言，根据本发明的带有板结构的热交换器的特征将在权利要求1中的特征部分中述及。
根据本发明的带有板结构的焊接热交换器将具有相当可观的优点。第一和第二侧的流可以按照所需方式划分，其中热传递条件可以根据热传递介质的性能与流量自由进行选择。带有板结构的焊接热交换器也可以用作一种顺流、逆流或交叉流动的热交换器。在根据本发明的带有板结构的热交换器中，热交换器的热传递性能并未因旁通流而降低。带有板结构的焊接热交换器的所有通道都配装于热交换器的端板上，这便于安装工作并且节省空间。
在下文中，将参看附图对根据本发明的带有板结构的热交换器进行更详细的描述，其中：
图1示意性地示出了根据本发明的带有板结构的焊接热交换器的侧视图；
图2示意性地示出了根据图1的带有板结构的焊接热交换器从侧面观察时的局部剖面图；
图3示意性地示出了根据图1的带有板结构的热交换器的顶视图；
图4示意性地示出了根据本发明的带有板结构的焊接热交换器沿线A-A的剖面图；
图5示意性地示出了根据本发明的带有板结构的焊接热交换器从上方观察时的局部剖面图；以及
图6示意性地示出了B点的结构的放大图。
在下文中，将参看附图对本发明进行更详细的描述。图1至图6示出了根据本发明的带有板结构的焊接热交换器的一个实施例，其中所有通道均安装在外壳的端部中。外壳单元2用作带有板结构的热交换器的压力容器，其包括一外壳3和固定地紧固于外壳3上的端板4和5。例如，外壳单元2通过利用凸缘接头将端部4、5之一连接于外壳3上而容纳着用以形成热传递表面的板叠6，该叠可以拆下以便进行清洁和维护。在板叠6内流动的热传递介质形成了第一流，其经入口通道7通过端板4被引至板叠6，并经端板4中的出口通道8排放出。第一流的通道由箭头9示出。
板叠6形成了热交换器1的热传递表面，其包括互相连接起来的圆形的带槽式热传递板10。热传递板10通过在流孔11和12的外周处进行焊接而成对连接在一起，而板对通过在热传递板10的外周13处进行焊接而互相连接起来。流孔11和12构成了位于板叠6内部的第一流的入口和出口通道，热传递介质通过该通道引入和排出由热传递板形成的管道。
板叠6装配起来并通过将板叠6中的端板14、15与侧支承板16、17焊接在一起而进行预紧。为了避免板叠6与侧支承板16、17之间的空间中出现热传递介质的旁通流，该空间在装配之前设置有橡胶密封装置18、19等等。处于外壳3与板叠6之间的流动通道20、21的板22、23与侧支承板16、17焊接在一起。板22和23靠着外壳3弯曲，并且其边缘用作弹簧以便将侧支承板16、17和橡胶密封装置18、19压在板叠6上。
一形状为字母Z形的导流器24配装于外壳单元2的端板3与板叠6的端板14之间，以便将端板4、14之间的空间分成两部分，并且将流引导至通道20并从通道21排放出。由箭头25所示的第二流的入口和出口通道26、27连接于外壳单元2的端板4上。为了热交换器的排空与通风，外壳单元2的端板4上设置有通风与排空螺旋体28、29。
根据本发明，带有板结构的热交换器1在正常情况下用于调节并控制第一和第二侧的流。使用设备的唯一限制是第一次启动时，这时应当考虑到流动通道20、21的板22、23并非压力容器的一部分，并且应当容许将要由热传递介质填充的流动通道20、21及与其相邻的空间具有特定的延迟时间。当接通热交换器1时，必须通过螺旋体28、29进行通风。按照相应的方式，热交换器1可以通过螺旋体28、29排空，视装配的位置而定。
显然，本发明所属领域的普通技术人员应当清楚，以上所述仅为本发明想法的一个实施例，并且自然地可以在权利要求所述的保护范围之内对本发明作出改动。例如，带有板结构的焊接热交换器1中的字母Z形的导流器24的外形为可以自由变动以防止出现旁通流，只要空间由其分成两部分即可。而且，外壳3与侧支承板16、17内部的空间可按照另一种与上述不同的方式填充以热传递介质。

Claims (6)

1.一种带有板结构的焊接热交换器(1)，用于在处于相同状态或不同状态的物质，如气体或液体，之间进行热传递，其包括：
一包括圆形热传递板(10)的封闭的板叠(6)，这些圆形热传递板(10)用作热传递表面并且在它们的外周(13)处或在它们的流孔(11、12)的外周处互相连接，一种热传递介质在所述叠(6)内流动，
一外壳单元(2)，用作压力容器，并且包括支承着板叠(6)及周围的外壳(3)的端部(4、5)，另一种热传递介质在所述外壳单元(2)内流动，以及
在板叠(6)与外壳单元(2)中流动的热传递介质的入口和出口通道(7、8、27、28)，它们延伸穿过端部(4)，
其特征在于，
在外壳单元(2)中流过的热传递介质的入口和出口通道(26、27)与外壳单元(2)的端板(4)相连接，而板叠(6)的入口和出口通道(7、8)与板叠(6)和端板(4)相连接，
一呈字母Z形或相应形状的导流器(24)配装于外壳单元(2)的端板(4)与板叠(6)之间，以便将流引导至位于外壳(3)与板叠(6)之间的流动通道(20)中并将其从流动通道(21)排放出，以及
位于外壳(3)与板叠(6)之间的流动通道包括靠着外壳(3)弯曲并且在其侧面连接于板叠(6)的侧支承板(16、17)上的薄板(22、23)。
2.根据权利要求1所述的带有板结构的焊接热交换器(1)，其特征在于，橡胶密封装置(18、19)设置于板叠(6)的侧支承板(16、17)下方以防止旁通流。
3.根据权利要求1至2中任一项所述的带有板结构的热交换器(1)，其特征在于，位于外壳(3)与板叠(6)之间的流动通道(20、21)的板(22、23)的侧面进行弯曲以便使得它们用作弹簧从而将橡胶密封装置(18、19)压在板叠(6)上。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的热交换器(1)，其特征在于，配装于外壳单元(2)的端板(4、5)之间的字母Z形的导流器(24)和位于外壳(3)与板叠(6)之间的流动通道(20、21)的板(22、23)是并不属于压力容器的元件。
5.根据权利要求1至4中任一项所述的带有板结构的热交换器(1)，其特征在于，位于板叠(6)的端支承板(16、17)与外壳单元(2)的外壳(3)之间的内部空间用非流体热传递介质填充。
6.根据权利要求1至5中任一项所述的带有板结构的热交换器(1)，其特征在于，形成位于外壳(3)与板叠(6)之间的流动通道(20、21)的板(22、23)设置有至少一个孔以便将热传递介质引导至位于外壳(3)与板叠(6)的侧支承板(16、17)之间的内部空间中。
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