CN202675960U - 一种半焊式换热器 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开一种半焊式换热器，其包括：一外框架，该外框架作为整个换热器的支撑架，其包括支柱以及固定于支柱上下两端的上、下导轨，该外框架设置有固定于上、下导轨前端的挡板以及活动板；一板束，该板束上下端分别套接于上、下导轨中，并通过长螺栓固定于挡板和活动板之间；板束包括多组由两块板片构成的板片对，其中，两板片对之间固定有一具有定位部的第一、二密封环以实现板片对之间的密封；两块板片之间通过双面激光焊接形成板片对；板片两端成型有巧克力块状凸起以及位于两巧克力块状凸起之间并与其连通的“人”字形凸起。本实用新型具有高性能、低能耗、换热效果显著、维护简单、制作成本等诸多优点。

Description

一种半焊式换热器

技术领域：

本实用新型涉及换热器产品技术领域，特指一种高性能、低能耗，且换热效果显著、维护简单的模块式应用的半焊式换热器。

背景技术：

换热器是一种将热流体的部分热量传递给冷流体的设备，又称热交换器。换热器种类很多，但根据冷、热流体热量交换的原理和方式基本上可分三大类即：间壁式、混合式和蓄热式。在三类换热器中，间壁式换热器应用最多。

常见的间壁式换热器包括以下几种：

一、夹套式换热器。这种换热器是在容器外壁安装夹套制成，结构简单；但其加热面受容器壁面限制，传热系数也不高，为提高传热系数且使釜内液体受热均匀，可在釜内安装搅拌器。当夹套中通入冷却水或无相变的加热剂时，亦可在夹套中设置螺旋隔板或其它增加湍动的措施，以提高夹套一侧的给热系数。为补充传热面的不足，也可在釜内部安装蛇管，夹套式换热器广泛用于反应过程的加热和冷却。

二、沉浸式蛇管换热器。这种换热器是将金属管弯绕成各种与容器相适应的形状，并沉浸在容器内的液体中。蛇管换热器的优点是结构简单，能承受高压，可用耐腐蚀材料制造；其缺点是容器内液体湍动程度低，管外给热系数小。为提高传热系数，容器内可安装搅拌器。

三、喷淋式换热器。这种换热器是将换热管成排地固定在钢架上，热流体在管内流动，冷却水从上方喷淋装置均匀淋下，故也称喷淋式冷却。喷淋式换热器的管外是一层湍动程度较高的液膜，管外给热系数较沉浸式增大很多。另外，这种换热器大多放置在空气流通之处，冷却水的蒸发亦带走一部分热量，可起到降低冷却水温度，增大传热推动力的作用.因此，和沉浸式相比，喷淋式换热器的传热效果大有改善。

四、套管式换热器是由直径不同的直管制成的同心套管，并由U形弯头连接而成。在这种换热器中，一种流体走管内，另一种流体走环隙，两者皆可得到较高的流速，故传热系数较大。另外，在套管换热器中，两种流体可为纯逆流，对数平均推动力较大。套管换热器结构简单，能承受高压，应用亦方便(可根据需要增减管段数目)。特别是由于套管换热器同时具备传热系数大，传热推动力大及能够承受高压强的优点，在超高压生产过程(例如操作压力为3000大气压的高压聚乙烯生产过程)中所用的换热器几乎全部是套管式。

五、板式换热器，这是一种典型的间壁式换热器，其使用非常普遍，但是传统的板式换热器存在密封性较差，易漏泄；需常更换垫圈，较麻烦；使用压力受一定限制；使用温度受垫圈材料耐温性能的限制；清洗不方便，并且不便于维护而逐渐被淘汰。

实用新型内容：

本实用新型的目的在于克服现有技术的不足，提供一种高性能、低能耗，且换热效果显著、维护简单的模块式应用的半焊式换热器。

为了解决上述技术问题，本实用新型采用了下述技术方案：一种半焊式换热器，其包括：一外框架，该外框架作为整个换热器的支撑架，其包括支柱以及固定于支柱上下两端的上、下导轨，该外框架设置有固定于上、下导轨前端的挡板以及活动安装于上、下导轨上的活动板；一板束，该板束上下端分别套接于所述的上、下导轨中，并通过长螺栓固定于挡板和活动板之间；所述板束包括多组由两块板片构成的板片对；其中，所述两板片对之间固定有一具有定位部的第一、二密封环以实现板片对之间的密封；所述两块板片之间通过双面激光焊接形成所述的板片对；所述板片两端成型有巧克力块状凸起以及位于两巧克力块状凸起之间并与其连通的“人”字形凸起。

进一步而言，上述技术方案中，所述板片的角部设置有成对的第一圆孔和第二圆孔，板片正面边部设置有一呈燕尾状的第一焊接环槽以及位于第一圆孔外围的第二焊接环槽；所述两板片背面相互贴合，其中第一焊接环槽以及第二焊接环槽背面的凸起相对应并通过激光焊接形成有所述的板片对，其中两板片上的巧克力块状凸起和“人”字形凸起相互交错贴合，形成均匀的间隙流道。

进一步而言，上述技术方案中，所述的挡板设置有与第一圆孔相对应的水侧进口和水侧出口以及与第二圆孔相对应媒介进口和媒介出口。

进一步而言，上述技术方案中，所述的“人”字形凸起的“人”字形弯折角度为：60°-120°。

进一步而言，上述技术方案中，所述的板片两端设置有燕尾槽，并通过该燕尾槽套接于所述上、下导轨以稳固安装于所述的外框架上。

进一步而言，上述技术方案中，所述板片边部设置有一呈燕尾状并与所述焊接环槽对称对称且交错分布的第一密封槽以及位于第二圆孔外围的并与第一密封槽连通的第二密封槽；该第一密封槽和第二密封槽分别可拆卸的安装有所述的与其相匹配的第一密封环和第二密封环。

进一步而言，上述技术方案中，所述的第一密封环外沿成型有多个所述呈“山”字形的定位部以及一可包围所述燕尾槽的定位环，该定位部包括成型于第一密封环外沿的呈倒“T”字形的本体以及位于本体两侧的卡凸；所述第二密封环的内、外沿分别成型有多个所述呈“山”字形的定位部，其包括呈倒“T”字形的本体以及位于本体两侧的卡凸；所述的第一密封环和第二密封环通过该定位部插嵌于板片对之间以固定于板片对上。

进一步而言，上述技术方案中，所述的第一密封环和第二密封环相接处形成有流道缺口，所述的第二密封环旁侧还设置有与其连通的溢流槽，该溢流槽与流道缺口相连通。

进一步而言，上述技术方案中，所述的活动板两端设置有安装槽，于活动板上端安装槽上方还设置有一滑动装置；该活动板通过安装槽配合滑动装置落入套接于所述上、下导轨上以可滑动地安装于所述的外框架上。

进一步而言，上述技术方案中，所述的板片对中两板片的第一圆孔及第二圆孔边缘相对凸起，形成多个导通孔；所述板片对中两板片的外边缘相对凸起设置，形成多个呈蜂窝状的导通孔以致板片对之间稳固装配。

采用上述技术方案后，本实用新型与现有技术相比较具有如下有益效果：

1、本实用新型采用模块式的组装方式，根据实际需要，采用不同数量的板片对构成板束，形成一模块，并可拆卸地安装于外框架上，该组装方式灵活、简便，其广泛并大量应用于冷却和速冻方面。

2、本实用新型中的板片对由两板片通过激光焊接固定形成，这样至少可以减少90％的密封环，且衔接紧密，不会渗漏。另外，密封环通过其成型的定位部插嵌于板片对中以稳固地安装于板片对上，可根据需求实现对密封环进行更换，以满足不同的需求，使用起来十分方便。

3、本实用新型中的第一密封环和第二密封环相接处形成有流道缺口，第二密封环旁侧还设置有与其连通的溢流槽，该溢流槽与流道缺口连通，这样的结构具有防备作用，即如果发现有媒介从溢流槽与流道缺口流出时，可以做出相应的对策，以保持本实用新型的换热效率以及减少不必要的浪费。

4、本实用新型中的板片采用不锈钢304或316成型，耐腐蚀，具有较长的使用寿命，另外，价格相对于铜便宜，大大降低了制造成本。

5、本实用新型在制冷时，只需置入少量的制冷剂(如氨)就可以达到理想的换热效果，使本实用新型中的流体惯性小，反应灵敏，便于实现控制；另外，本实用新型还具有抗疲劳能力强，换热效率高的优点。

6、板片两端成型有巧克力块状凸起以及位于两巧克力块状凸起之间的“人”字形凸起，且在焊接形成板片对后，两板片中的巧克力块状凸起和人”字形凸起，形成均匀的间隙流道。这样的板片对具有“静搅拌”作用，能在很低的雷诺数下形成湍流，其污垢系数低，大大降低了结垢率，传热效率高，换热效果显著。

7、本实用新型中板片焊接形成板片对时，板片中的第二圆孔边缘通过激光焊接，还通过第二密封环密封，使板片对之间的第二圆孔形成双保护，提高了本实用新型的配置。

附图说明：

图1是本实用新型的立体图；

图2是本实用新型的主视图；

图3是本实用新型的俯视图；

图4是本实用新型中板片的主视图；

图5是本实用新型中板片对的主视图；

图6是本实用新型中另一结构板片对的主视图；

图7是本实用新型中板片内第一焊接环槽以及第二焊接环槽的分布示意图；

图8是本实用新型中板片内第一密封槽和第二密封槽的分布示意图；

图9是本实用新型中第一密封环和第二密封环的示意图；

图10是本实用新型中第一密封环和第二密封环的定位部的示意图；

图11是本实用新型中第一种板片对的组合示意图；

图12是本实用新型中第二种板片对的组合示意图；

图13是本实用新型中第三种板片对的组合示意图；

图14是图11中A部分的局部放大示意图；

图15是图12中B部分的局部放大示意图；

图16是图13中C部分的局部放大示意图；

图17是本实用新型中板片对中板片圆孔安装有密封盖效果图；

图18是本实用新型中板片对中板片圆孔全封闭的效果图；

图19是本实用新型第一种工作流程图；

图20是本实用新型第二种工作流程图；

图21是本实用新型第三种工作流程图；

具体实施方式：

下面结合具体实施例和附图对本实用新型进一步说明。

见图1-21所示，一种半焊式换热器，其包括：一外框架1，该外框架1作为整个换热器的支撑架，其包括支柱11以及固定于支柱11上下两端的上、下导轨12、13，该外框架1设置有固定于上、下导轨12、13前端的挡板14以及活动安装于上、下导轨12、13上的活动板15；一板束2，该板束2上下端分别套接于所述的上、下导轨12、13中，并通过长螺栓3固定于挡板14和活动板15之间；所述板束2包括多组由两块板片21构成的板片对20；其中，所述两板片对20之间固定有一具有定位部260的第一、二密封环26、27以实现板片对20之间的密封；所述两块板片21之间通过双面激光焊接形成所述的板片对20；所述板片21两端成型有巧克力块状凸起211以及位于两巧克力块状凸起211之间并与其连通的“人”字形凸起212。所述的“人”字形凸起212的“人”字形弯折角度为：60°-120°。

具体而言，板片21采用不锈钢304或316成型，耐腐蚀，具有较长的使用寿命，另外，价格相对于铜便宜，大大降低了制造成本。所述的板片21两端设置有燕尾槽213，并通过该燕尾槽213套接于所述上、下导轨12、13以稳固安装于所述的外框架1上。所述的活动板15两端设置有安装槽，于活动板15上端安装槽上方还设置有一滑动装置151；该活动板15通过安装槽配合滑动装置151落入套接于所述上、下导轨12、13以可滑动地安装于所述的外框架1上。

所述板片21的角部设置有成对的第一圆孔214和第二圆孔215，板片21正面边部设置有一呈燕尾状的第一焊接环槽22以及位于第一圆孔214外围的第二焊接环槽23；所述两板片21背面相互贴合，其中第一焊接环槽22以及第二焊接环槽23背面的凸起相对应并通过激光焊接形成有所述的板片对20，这样至少可以减少90％的密封环，且衔接紧密，不会渗漏；其中两板片21上的巧克力块状凸起211和“人”字形凸起212相互交错贴合，形成均匀的间隙流道。这样的板片对20具有“静搅拌”作用，能在很低的雷诺数下形成湍流，其污垢系数低，大大降低了结垢率，传热效率高，换热效果显著。所述的板片对20中两板片21的第一圆孔214及第二圆孔215边缘相对凸起，形成多个导通孔；所述的板片对20中两板片21的外边缘相对凸起设置，形成多个呈蜂窝状的导通孔(图1中未画出，效果图如图2、3所示)以致板片对20之间稳固装配，其中第一圆孔214边缘的凸起连通所述的巧克力块状凸起211，起到引流或者导流的作用，而巧克力块状凸起211实现湍流的作用，“人”字形凸起212实现均流作用，大大提高了本实用新型的传热效率，且换热效果显著。

所述的挡板14设置有与第一圆孔214相对应的水侧进口141和水侧出口142以及与第二圆孔215相对应媒介进口143和媒介出口144。该水侧进口141、水侧出口142、媒介进口143和媒介出口144外围均设置有数个用于安装法兰接口的螺纹孔140。

所述板片21边部设置有一呈燕尾状并与所述焊接环槽22对称对称且交错分布的第一密封槽24以及位于第二圆孔215外围的并与第一密封槽24连通的第二密封槽25，其中，第二密封槽25的深度比第一密封槽24的深度浅。所述的第一密封槽24和第二密封槽25分别可拆卸的安装有所述的与其相匹配的第一密封环26和第二密封环27，其中，第一密封环26厚度大于第二密封环27的厚度。第一密封环26采用NBR、EPDM、Viton材料一体成型；第二密封环27采用氯丁橡胶、PTFE聚四氟乙烯、Viton材料一体成型，其具有耐压、耐温、耐腐蚀等优点。

所述的第一密封环26外沿成型有多个所述的呈“山”字形的定位部260以及一可包围所述燕尾槽213的定位环263，第一密封环26可通过定位环263更加稳固地安装于第一密封槽24中。所述的定位部260包括成型于第一密封环26外沿的呈倒“T”字形的本体261以及位于本体261两侧的卡凸262；所述第二密封环27的内、外沿分别成型有多个所述呈“山”字形的定位部260，其包括呈倒“T”字形的本体261以及位于本体261两侧的卡凸262；所述的第一密封环26和第二密封环27通过该定位部260插嵌于板片对20之间形成的导通孔中以固定于板片对20上，这样不仅具有理想的定位效果，还具有方便维护的特性，其可根据需求实现对第一密封环26或第二密封环27进行更换，以满足不同的需求，使用起来十分方便。

所示的第二密封环27用于连通每两个板片对20中的第二圆孔215，起到一个桥梁的作用。

所述的第一密封环26和第二密封环27相接处形成有流道缺口280，所述的第二密封环27旁侧还设置有与其连通的溢流槽28，该溢流槽28与流道缺口280相连通。这样结构的溢流槽28具有一定的防备作用，即如果发现有媒介从溢流槽28与流道缺口280流出时，可以做出相应的对策，以保持本实用新型的换热效率以及减少不必要的浪费。

所述“人”字形凸起212的“人”字形弯折角度为：60°-120°，其中，见图3所示，位于板片对20正面的板片21中的“人”字形弯折角度为120°；另外见图4所示，位于板片对20正面的板片21中的“人”字形弯折角度为60°；在由两板片21配合焊接形成板片对20时，有以下组合方式：见图11、14所示，第一种板片对20正面的板片采用“人”字形弯折角度为120°的板片，背面的板片也采用“人”字形弯折角度为120°的板片，通过焊接形成板片对20；见图12、15所示，第二种板片对20正面的板片采用“人”字形弯折角度为60°的板片，背面的板片采用“人”字形弯折角度为60°的板片，通过焊接形成板片对20；见图13、16所示，第三种板片对20正面的板片采用“人”字形弯折角度为60°的板片，背面的板片也采用“人”字形弯折角度为60°的板片21，通过焊接形成板片对20。

装配使用时，根据需求，可对板片对20中的一个或两个第一圆孔214和第二圆孔215通过一密封盖29密封，使该板片对20对应的位置无圆孔。第一个板片对20通过密封盖29将其下端的第一圆孔214密封后的效果图如图17所示。最后一个板片对20通过密封盖29将其第一圆孔214以及第二圆孔215密封后的效果图如图18所示。

第一种装配方式，见图19所示，第一个板片对20的第二圆孔215和第一圆孔214均开敞；第二个板片对20通过密封盖29将其上端及下端的第一圆孔214密封；第三个板片对20通过密封盖29将第二圆孔215和第一圆孔214均密封；上述五个板片对20配合第一密封环和第二密封环配合组装形成板束，其工作流程如图的所示，从第一个板片对20下端的第二圆孔215进冷媒氨，氨的流程如连续的箭头201指向，并从第一个板片对20上端的第二圆孔216流出；于此同时，从第一个板片对20相对第二圆孔215另一侧下端的第一圆孔214进水，水的流程如断续的箭头202指向，并从第一个板片对20上端的第一圆孔214流出；其中，水和氨在板片对20之间进行充分的换热，且换热效果显著。

第二种装配方式，见图20所示，第一个板片对20通过密封盖29将其上端的第二圆孔215和另一侧下端的第一圆孔214密封；第二个板片对20通过密封盖29将其上端的第二圆孔215密封；第三个板片对20通过密封盖29将其下端的第二圆孔215密封，第四个板片对20通过密封盖29将其下端的第二圆孔215和另一侧上端的第一圆孔214密封；第五个板片对20通过密封盖29将其上端的第二圆孔215和另一侧上端的第一圆孔214密封；上述五个板片对20配合第一密封环和第二密封环配合组装形成板束，其工作流程如图的所示，从第一个板片对20下端的第二圆孔215进冷媒氨，氨的流程如连续的箭头201指向，并从第五个板片对20下端的第二圆孔216流出；于此同时，从第一个板片对20相对第二圆孔215另一侧上端的第一圆孔214进水，水的流程如断续的箭头202指向，并从第五个板片对20下端的第一圆孔214流出；其中，水和氨在板片对20之间进行充分的换热，且换热效果显著。

第三种装配方式，见图21所示，第一个板片对20通过密封盖29将其上端的第二圆孔215密封；第二个板片对20通过密封盖29将其上端的第二圆孔215密封；第三个板片对20通过密封盖29将其下端的第二圆孔215密封，第四个板片对20通过密封盖29将其下端的第二圆孔215和另一侧上端以及下端的第一圆孔214密封；第五个板片对20通过密封盖29将其上端的第二圆孔215和另一侧上端及下端的第一圆孔214密封；上述五个板片对20配合第一密封环和第二密封环配合组装形成板束，其工作流程如图的所示，从第一个板片对20下端的第二圆孔215进冷媒氨，氨的流程如连续的箭头201指向，并从第五个板片对20下端的第二圆孔215流出；于此同时，从第一个板片对20相对第二圆孔215另一侧上端的第一圆孔214进水，水的流程如断续的箭头202指向，并从第一个板片对20下端的第一圆孔214流出；其中，水和氨在板片对20之间进行充分的换热，且换热效果显著。

另外，根据需求，还可对板片对20中的一个或两个第一圆孔214和第二圆孔215通过一密封盖29密封，使该板片对20对应的位置无圆孔，组合形成具有不同流程的板束。

当然，以上所述仅为本实用新型的具体实施例而已，并非来限制本实用新型实施范围，凡依本实用新型申请专利范围所述构造、特征及原理所做的等效变化或修饰，均应包括于本实用新型申请专利范围内。

Claims (10)

1.一种半焊式换热器，其特征在于：包括：

一外框架(1)，该外框架(1)作为整个换热器的支撑架，其包括支柱(11)以及固定于支柱(11)上下两端的上、下导轨(12、13)，该外框架(1)设置有固定于上、下导轨(12、13)前端的挡板(14)以及活动安装于上、下导轨(12、13)上的活动板(15)；

一板束(2)，该板束(2)上下端分别套接于所述的上、下导轨(12、13)中，并通过长螺栓(3)固定于挡板(14)和活动板(15)之间；所述板束(2)包括多组由两块板片(21)构成的板片对(20)，其中，所述两板片对(20)之间固定有一具有定位部(260)的第一、二密封环(26、27)以实现板片对(20)之间的密封；所述两块板片(21)之间通过双面激光焊接形成所述的板片对(20)；所述板片(21)两端成型有巧克力块状凸起(211)以及位于两巧克力块状凸起(211)之间并与其连通的“人”字形凸起(212)。

2.根据权利要求1所述的一种半焊式换热器，其特征在于：所述板片(21)的角部设置有成对的第一圆孔(214)和第二圆孔(215)，板片(21)正面边部设置有一呈燕尾状的第一焊接环槽(22)以及位于第一圆孔(214)外围的第二焊接环槽(23)；所述两板片(21)背面相互贴合，其中第一焊接环槽(22)以及第二焊接环槽(23)背面的凸起相对应并通过激光焊接形成有所述的板片对(20)，其中两板片(21)上的巧克力块状凸起(211)和“人”字形凸起(212)相互交错贴合，形成均匀的间隙流道。

3.根据权利要求2所述的一种半焊式换热器，其特征在于：所述的挡板(14)设置有与第一圆孔(214)相对应的水侧进口(141)和水侧出口(142)以及与 第二圆孔(215)相对应媒介进口(143)和媒介出口(144)。

4.根据权利要求3所述的一种半焊式换热器，其特征在于：所述的“人”字形凸起(212)的“人”字形弯折角度为：60°-120°。

5.根据权利要求4所述的一种半焊式换热器，其特征在于：所述的板片(21)两端设置有燕尾槽(213)，并通过该燕尾槽(213)套接于所述上、下导轨(12、13)以稳固安装于所述的外框架(1)上。

6.根据权利要求5所述的一种半焊式换热器，其特征在于：所述板片(21)边部设置有一呈燕尾状并与所述焊接环槽(22)对称且交错分布的第一密封槽(24)以及位于第二圆孔(215)外围的并与第一密封槽(24)连通的第二密封槽(25)；该第一密封槽(24)和第二密封槽(25)分别可拆卸的安装有所述的与其相匹配的第一密封环(26)和第二密封环(27)。

7.根据权利要求6所述的一种半焊式换热器，其特征在于：所述的第一密封环(26)外沿成型有多个所述的呈“山”字形的定位部(260)以及一可包围所述燕尾槽(213)的定位环(263)，该定位部(260)包括成型于第一密封环(26)外沿的呈倒“T”字形的本体(261)以及位于本体(261)两侧的卡凸(262)；所述第二密封环(27)的内、外沿分别成型有多个所述呈“山”字形的定位部(260)，其包括呈倒“T”字形的本体(261)以及位于本体(261)两侧的卡凸(262)；所述的第一密封环(26)和第二密封环(27)通过该定位部(260)插嵌于板片对(20)之间以固定于板片对(20)上。

8.根据权利要求7所述的一种半焊式换热器，其特征在于：所述的第一密封环(26)和第二密封环(27)相接处形成有流道缺口(280)，所述的第二密封环(27)旁侧还设置有与其连通的溢流槽(28)，该溢流槽(28)与流道缺口(280) 相连通。

9.根据权利要求1-8任意一项所述的一种半焊式换热器，其特征在于：所述的活动板(15)两端设置有安装槽，于活动板(15)上端安装槽上方还设置有一滑动装置(151)；该活动板(15)通过安装槽配合滑动装置(151)落入套接于所述上、下导轨(12、13)上以可滑动地安装于所述的外框架(1)上。

10.根据权利要求1-8任意一项所述的一种半焊式换热器，其特征在于：所述的板片对(20)中两板片(21)的第一圆孔(214)及第二圆孔(215)边缘相对凸起，形成多个导通孔；所述的板片对(20)中两板片(21)的外边缘相对凸起设置，形成多个呈蜂窝状的导通孔以致板片对(20)之间稳固装配。 

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