CN205482481U - 一种换热器 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及换热领域，特别是一种换热器。一种换热器，包括金属的管、金属的连接板，所述连接板上开设有孔，所述管从所述孔穿过所述连接板，所述管包括增大形的管口部、从所述管外表面的一周凸出的凸起部，所述连接板位于所述管口部与所述凸起部之间，所述管口部与所述凸起部部分容纳在所述孔内，所述管口部、所述凸起部与所述孔之间设有焊接层。在本实用新型的换热器中，由于设置了增大形的管口部和自管表面凸出的凸起部可以使管与孔之间的间隙减小，管口部、凸起部与孔的孔壁之间的焊接层的强度得以保证，使管与连接板之间的连接更加牢固。

Description

一种换热器

技术领域

本实用新型涉及换热器领域，特别是一种换热器。

背景技术

换热器（heat exchanger），是将热流体的部分热量传递给冷流体的设备，又称热交换器。换热器在化工、石油、动力、食品及其它许多工业生产中占有重要地位，其在化工生产中换热器可作为加热器、冷却器、冷凝器、蒸发器和再沸器等，应用广泛。

换热器可分为有管的换热器和无管的换热器。在有管的换热器中：管用于给热流体或冷流体二者之一提供流通通道。管的两个端部中至少流体进入端需要与流体容器密封的连接。管与连接板密封连接固定，管通常采用导热性好的金属管，如成本低的铁管，导热性好的铜管，耐腐蚀的不锈钢管。

在管壳式换热器中管的两端与带有冲孔或钻孔的金属制连接板钎焊实现密封固定。管穿过连接板，连接板在管开口一侧的表面为连接板的外表面，连接板背向管开口的一面为连接板的内表面。管与孔之间的间隙会对管与连接板的焊接强度产生较大的影响。为了提高焊接强度控制管与孔之间的间隙，采用锥形杆对管的端口扩口处理，管的端口呈喇叭形。在管扩口的过程中，管壁形成杠杆，管与孔接触的部位为支点，外表面附近的管背向管轴线受力向外运动，内表面附近的管向管轴线受力并移动变形。

冲孔可一次成形多个间距小的孔。图1是冲孔的孔壁的结构示意图。请参见图1，冲裁形成的孔的断面包括塌角12a，剪切面12b，断裂面12c，毛刺12d。

塌角12a：该区域的形成是当凸模刃口压入材料时，刃口附近的材料产生弯曲和伸长变形，材料被拉入间隙的结果；剪切面12b：该区域发生在塑形变形阶段，当刃口切入材料后，材料与凸、凹模切刃的侧表面挤压而形成的光亮垂直的断面。

断裂面12c：该区域是在断裂阶段形成。是由刃口附近的微裂纹在拉应力作用下不断扩展而形成的撕裂面，其断面粗糙，具有金属本色，且略带有斜度。断裂面12c高度通常占全断面即连接板厚度的1/2-1/3；毛刺12d：毛刺的形成是由于在塑性变形阶段后期，凸模和凹模的刃口切入被加工板料一定深度时，刃口正面材料被压缩，刃尖部分是高静水压应力状态，使裂纹的起点不会在刃尖处发生，而是在模具侧面距刃尖不远的地方发生，在拉应力的作用下，裂纹加长，材料断裂而产生毛刺，裂纹的产生点和刃口尖的距离成为毛刺的高度。

现有的换热器存在以下不足：管与流体容器或连接板的连接固定不够牢固，管在工作温度变化时热胀冷缩，在温度应力作用下管和流体容器或连接板的连接会松动导致破坏密封。

内表面附近的管，在采用锥形杆扩口时内表面附近的管与孔的间隙变大。

采用锥形杆对管的端口扩口处理时，管产生非常大的轴向力，管与连接板的相对位置会产生较大变化，管在连接板外表面外的长度会参差不齐，同时管必须是直管。此外当管的高细比较大时，管受轴向力会产生弯折；管开口与连接板外表面的距离不均匀无法控制管扩口的形状和管与孔的间隙。

实用新型内容

本实用新型目的在于提供一种换热器，使管与连接板或容器的密封连接更加牢固。

为达上述优点，本实用新型提供一种换热器，包括金属的管、金属的连接板，所述连接板上开设有孔，所述管从所述孔穿过所述连接板，其特征在于：所述管包括增大形的管口部、从所述管外表面的一周凸出的凸起部，所述连接板位于所述管口部与所述凸起部之间，所述管口部与所述凸起部部分容纳在所述孔内，所述管口部、所述凸起部与所述孔之间设有焊接层。

在本实用新型的换热器的一个实施例中，所述管口部或所述凸起部由管内部向管外部挤压膨胀形成。

在本实用新型的换热器的一个实施例中，所述凸起部为围绕在所述管一周的环形结构。

在本实用新型的换热器的一个实施例中，所述管和/或连接板由不锈钢或铜或铁制成。

在本实用新型的换热器的一个实施例中，所述管为圆管。

在本实用新型的换热器的一个实施例中，所述管中部的部分管壁为围绕在所述管一周的褶皱结构。

在本实用新型的换热器的一个实施例中，所述褶皱结构为多个，多个所述褶皱结构相互平行。

在本实用新型的换热器的一个实施例中，所述管的两端分别与两个连接板连接。

在本实用新型的换热器的一个实施例中，所述管和孔的数量为多个,所述孔为冲孔或钻孔。

在本实用新型的换热器的一个实施例中，所述焊接层延伸至所述管口部与所述连接板靠近所述管口部表面之间的间隙；和/或所述焊接层延伸至所述凸起部与所述连接板靠近所述凸起部表面之间的间隙。

在本实用新型的换热器中，由于设置了增大形的管口部和自管表面凸出的凸起部可以使管与孔两端之间的间隙减小，管口部、凸起部与孔的孔壁之间的焊接层的强度得以保证，使管与连接板之间的连接更加牢固。

附图说明

图1是冲孔的孔壁的结构示意图；

图2所示为本实用新型第一实施例的换热器的结构示意图；

图3所示为图1的换热器的管和连接板连接处的局部放大图。

具体实施方式

为更进一步阐述本实用新型为达成预定实用新型目的所采取的技术手段及功效，以下结合附图及较佳实施例，对依据本实用新型提出具体实施方式、结构、特征及其功效，详细说明。

图2所示为本实用新型第一实施例的换热器的结构示意图；请参见图2，本实施例的换热器10包括金属的管11，金属的连接板12。管11穿过连接板12与连接板12连接固定。连接板12开设有冲裁形成的孔120。

金属的管11可采用如成本低的铁管，导热性好的铜管，耐腐蚀的不锈钢管，铝管，其截面可以是圆形，椭圆形，多边形或异形结构。管11用于在换热器10工作使为温度较高的热流体或温度较低的冷流体提供通道。热流体和冷流体可以是气体也可以是液体。管11在温度变化时产生温度应力。

管11的中部设有褶皱结构，褶皱结构使管11的管壁变成波浪形，增加管11的管壁长度，使管11变为既可以拉伸也可以压缩的弹性管。在管11受温度应力时，褶皱结构115可以保证管11与连接板12的连接处的力不超过褶皱结构变形所产生的弹力，以减小管11保证管11与连接板12的连接处的力。褶皱结构115围绕管11一周。褶皱结构115最好为多个一周同面的环结构。即多个褶皱结构115相互平行，褶皱结构115还可以采用螺旋形环结构，但螺旋形结构在变形时会产生使管11绕其轴线转动的扭转力。褶皱结构115的数量可以是多个也可以是单个。褶皱结构115的截面可为V形、U形、门形。褶皱结构115变形应力较大的位置处最好为曲形过渡或局部加厚，以保证其使用寿命。褶皱结构115还增加了管11的表面积，即增加了管11的换热面积，提高了管11的换热效率。褶皱结构115可以从管11管壁向外凸起，褶皱结构115可以从管11管壁向内凹陷；褶皱结构115为多个时可以既有从管11管壁向外凸起的褶皱结构和也有从管11管壁向内凹陷的褶皱结构。管11可以是弯管。在本实用新型的其他实施例中，可以不设置褶皱结构。

图3所示为图1的换热器的管和连接板连接处的局部放大图；请一并参见图3，管11还包括位于连接板两侧的增大形的管口部111、凸起部113。增大形的管口部111、凸起部113均部分容纳在孔120内，管口部111、凸起部113分别与连接板12之间设有焊接层13。在其他实施例中管11与孔120直接的间隙可以全部设有焊接层13；可以采用钎焊方法形成焊接层13，焊接层13可以是镍基材料。

管口部111和凸起部113可由管111从内部向外挤压一次成形。凸起部113为一个围绕在管11一周的凸起。管口部111和凸起部113无法穿过孔120，凸起部113的截面可为V形、U形、门形。管口部111为增大形结构有利于流体从管口部111流入或流入出管11。

连接板12由金属制成，如铜、铁、铝、不锈钢。连接板12在管口部111一侧的表面为连接板12的外表面，连接板12背向管口部111的一面为连接板12的内表面。连接板12可以是流体容器的一部分，板式换热器的主片。

连接板12可以设置在管11的一端或两端。连接板12上开设有一个或多个的贯通的孔120，孔120为冲孔，孔120的孔壁包括塌角12a、剪切面12b 、断裂面12c。塌角12a、剪切面12b 、断裂面12c自管口部111朝凸起部113方向依次排列。在本实用新型的其他实施例中塌角12a、剪切面12b 、断裂面12c自凸起部113朝管口部111方向依次排列。虽然在本实用新型中冲孔形成的毛刺已被去除，在本实用新型的其他实施例中也可以不去除毛刺。

焊接层13设置在孔120与管11的间隙处，焊接层13可以由焊接层13围绕着管11。焊接层13可以起到密封管11与连接板12，防止连接板12外表面侧的流体泄漏的作用。焊接层13穿过管11轴线的截面分别与管口部111、凸起部113的接触点连成的线至少部分不与管11轴线平行。在管11受轴向的温度应力时，管口部111、凸起部113会受焊接层13挤压或拉伸，即管口部111、凸起部113可以依靠自身抵抗部分轴向力。

管11、管口部111、凸起部113与孔120的孔壁的间隙可根据管11和连接板12的材料焊接方法、焊条或焊丝种类进行调整，以实现最好的焊接强度。如管11和连接板12均由不锈钢制成，采用镍基材料钎焊时，间隙最好在0.1mm~0.3mm。在本实用新型的其他实施例中焊接层13可以设置在孔120与管11的间隙处；焊接层13还可以设置在管口部111、凸起部113与管11的间隙处。

在本实用新型的其他实施例中，孔可以是钻孔，管口部111、凸起部113同样可以减小管11与孔120两端的间隙。

综上，本实用新型的换热器至少具有以下的优点:

在本实用新型的换热器中，由于设置了增大形的管口部和自管表面凸出的凸起部可以使管与孔两端之间的间隙减小，管口部、凸起部与孔的孔壁之间的焊接层的强度得以保证，使管与连接板之间的连接更加牢固。

在本实用新型的换热器的一个实施例中，在焊接层在穿过管轴线的截面分别与管口部、凸起部的接触点形成的线至少部分不与管轴线平行。管受轴向的温度应力时，管口部、凸起部会受焊接层挤压或拉伸，即管口部、凸起部可以依靠自身抵抗部分轴向力。

在本实用新型的换热器的一个实施例中，管口部、凸起部由内向外挤压制成，管成形过程中管不会产生非常大的轴向力，管与连接板的相对位置容易控制，管在连接板外表面外的长度更加均匀，同时管可以是弯管。

在本实用新型的换热器的一个实施例中，孔为冲孔，增大形的管口部和自管表面凸出的凸起部可以更好的减小管与塌角、断裂面的间隙。

在本实用新型的换热器的一个实施例中，褶皱结构与平行于管的管壁的连接处最好为曲形过渡，以减小出现应力集中。褶皱结构还增加了管的表面积，即增加了管的换热面积，提高了管的换热效率。

在本实用新型的换热器的一个实施例中，管的中部设有褶皱结构，该褶皱结构可以增加管的管壁长度，使管变为既可以拉伸也可以压缩的管。在管受温度应力时，褶皱结构变形所产生的弹力可克服或抵抗部分的温度应力，以减小管保证管与连接板的连接处的力。

以上，仅是本实用新型的较佳实施例而已，并非对本实用新型作任何形式上的限制，虽然本实用新型已以较佳实施例揭露如上，然而并非用以限定本实用新型，任何熟悉本专业的技术人员，在不脱离本实用新型技术方案范围内，当可利用上述揭示的技术内容作出些许更动或修饰为等同变化的等效实施例，但凡是未脱离本实用新型技术方案内容，依据本实用新型的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化和修饰，均仍属于本实用新型技术方案的范围内。

Claims (10)

1.一种换热器（10），包括金属的管（11）、金属的连接板（12），所述连接板（12）上开设有孔（120），所述管（11）从所述孔（120）穿过所述连接板（12），其特征在于：所述管（11）包括增大形的管口部（111）、从所述管（11）外表面的一周凸出的凸起部（113），所述连接板（12）位于所述管口部（111）与所述凸起部（113）之间，所述管口部（111）与所述凸起部（113）部分容纳在所述孔（120）内，所述管口部（111）、所述凸起部（113）与所述孔（120）之间设有焊接层（13）。

2.根据权利要求1所述的换热器（10），其特征在于：所述管口部（111）或所述凸起部（113）由所述管（11）内部向所述管（11）外挤压形成。

3.根据权利要求1所述的换热器（10），其特征在于：所述凸起部（113）为围绕在所述管（11）一周的环形结构。

4.根据权利要求1所述的换热器（10），其特征在于：所述管（11）和/或连接板由不锈钢或铜或铁制成。

5.根据权利要求1所述的换热器（10），其特征在于：所述管（11）为圆管。

6.根据权利要求1所述的换热器（10），其特征在于：所述管（11）中部的部分管壁为围绕所述管（11）一周的褶皱结构（115）。

7.根据权利要求6所述的换热器（10），其特征在于：所述褶皱结构（115）为多个，多个所述褶皱结构（115）相互平行。

8.根据权利要求1所述的换热器（10），其特征在于：所述管（11）的两端分别与所述连接板（12）连接。

9.根据权利要求1所述的换热器（10），其特征在于：所述管（11）和孔（120）的数量为多个,所述孔（12）为冲孔或钻孔。

10.根据权利要求1至9任一所述的换热器（10），其特征在于：所述焊接层（13）延伸至所述管口部（111）与所述连接板（12）靠近所述管口部（111）表面之间的间隙；和/或所述焊接层（13）延伸至所述凸起部（113）与所述连接板（12）靠近所述凸起部（113）表面之间的间隙。