CN102239379B - 换热器 - Google Patents

Abstract

一种换热器板，其中，板设置有传热面，该传热面具有带有多个脊部和谷部的波纹图案，并且换热器板设置有多个引导区段，其中，每个引导区段包括第一引导面和第二引导面，其中，第一引导面与第二引导面彼此垂直。还公开了包括多个换热器板的换热器。该换热器板的优点是它允许换热器板的改善的对准。

Description

换热器

技术领域

本发明涉及具有改善的引导装置的换热器板，该改善的引导装置将改善换热器中的换热器板的对准。本发明还涉及包括多个换热器板的换热器。

背景技术

传统类型的板式换热器使用装备有垫圈的传热板，该垫圈将每个通道与下一通道密封开，并将流体引导到交替的流动通道中。这种板式换热器在整个工业中用作用于有效的加热、冷却、热回收、冷凝和蒸发的标准装备。

这种板式换热器由装备有垫圈的一系列薄的波纹换热器板组成。然后在框架板与压力板之间将板压缩到一起，以便形成平行的流动通道的布置。两种流体在交替的通道中流动，该交替的通道给出可出现热能从一种流体到另一种流体的传递的大的表面积。通道设置有不同的波纹图案，其设计成在两种流体流中诱发最大紊流，以便使传热尽可能有效。两种不同的流体通常分别在换热器的顶部和底部处进入和离开。这被称为逆流原理。

与硬焊换热器相比较，具有垫圈的换热器的一个优点是它容易组装和分开换热器板。这例如当它们需要清洁时或当调节换热器的容量时具有优点。这通过在需要时简单地增加或去除换热器板而实现。

在一种板式换热器中，换热器包括一种板，其以每隔一个板旋转180度的方式安装，以形成用于流体的两个不同的通道，一个通道用于冷却介质，而另一个通道用于待冷却的产品。密封件设置在每个板之间。这种布置是节省成本的，并对许多应用有效。每个板设置有脊部和谷部，以便一方面提供机械刚度，而另一方面改善到液体的传热。板在板的图案彼此相接的位置彼此支承，这将改善板封装的机械刚度。这在流体具有不同的压力时尤其重要。对于这种换热器，必须改装入口和出口孔区域，使得它们对两个通道有效。

同样重要的是，换热器板在竖直方向以及水平方向上彼此相对合适地对准。这对于具有层叠到一起的大数量的换热器板的换热器尤其重要，这是因为小的未对准可由换热器板的数量而倍增。未对准的换热器板由于密封垫圈的未对准可导致流动通道中的泄漏，甚至损坏换热器。

存在对准换热器板的不同方式。一种通常的方式是使用通常在换热器板的上侧和下侧处的引导杆。这种解决方案不能给出足够高的精度，使得还需要其它的对准装置。一种获得换热器板的对准的通常解决方案是在换热器板的拐角处提供引导面。

换热器板的拐角区通常为圆形的，即设置有半径。已知在拐角处提供圆形引导面，该圆形引导面具有带有与端口开口相同的中心的半径。这样，在一个板和另一个板层叠时，一个板的上边缘支承在另一个板的下边缘上。同时，拐角区除引导板之外还必须稳定围绕端口开口的垫圈槽。因此，引导面将相当小，并且可包括一个板的稳定螺母承靠在另一个板的后侧上的仅仅少数的小的表面。该解决方法可对较大的板有效，其中存在对于圆形引导面足够的空间。圆形引导面的角度通常为大约达到70至85度。

在较小的板上，可能不存在用于这种解决方案的空间。可能仅存在用于具有较小的角度的引导面的空间或者引导面的半径可能必须相当小。这些布置均将使以恰当的方式对准板的可能性恶化。

US-5 967 227-A公开了一种具有引导套环的换热器板。引导套环为凹形的，与板的外拐角相比较具有负半径。

EP-0 450 822-A1公开了一种换热器板，其具有包括在引导杆凹部中的锥形套环。可具有稍微的三角形形状的锥形套环用于对准换热器板。

JP-11287582-A公开了一种换热器，其具有结合在围绕端口开口的密封垫圈槽中的突出引导部件。

这些已知的解决方案示出可在特定应用中很好适用的不同类型的对准援助。然而，它们意图用于较大的换热器板，其中存在足够结合这种解决方案的空间。因此，需要改善的引导装置，该改善的引导装置同样意图用于在较小的换热器板上使用。

发明内容

因此，本发明的目的是提供具有改善的引导装置的换热器板。本发明的另一目的是提供换热器，其中改善换热器板的对准。

根据本发明的对问题的解决方案在权利要求1的特征部分中描述。权利要求2至8包含换热器板的有利实施例。权利要求9包含有利的换热器。

对于换热器板，其中换热器板设置有传热面，该传热面具有带有多个脊部和谷部的波纹图案，并且换热器板设置有多个引导区段，本发明的目的的实现在于，每个引导区段包括第一引导面和第二引导面，其中第一引导面与第二引导面彼此垂直。

通过换热器板的第一实施例，获得一种换热器板，其允许换热器中的换热器板的改善的引导。这允许在组装换热器时以更准确的方式对准换热器板。这将使在组装期间损坏换热器板和密封垫圈的可能性最小，这在换热器的紧固期间当换热器板未对准时可能出现。这继而将使换热器在使用期间的泄漏危险最小。

在发明的换热器板的有利发展中，引导区段设置在换热器板的拐角处。这允许将能同样使用在较小的换热器板上的紧凑的引导装置。

在发明的换热器板的有利发展中，引导区段还包括第三引导面和第四引导面，其中第三引导面与第四引导面同样彼此垂直。这种优点是能进一步改善换热器板的引导。

在发明的换热器板的有利发展中，第一引导面与第三引导面彼此平行，并且第二引导面与第四引导面彼此平行。利用垂直引导面的优点是能使在横向方向和纵向方向上的间隙最小。

在发明的换热器板的有利发展中，第一引导面、第二引导面、第三引导面和第四引导面为直引导面。

在发明的换热器板的有利发展中，引导区段还包括凹面，该凹面与换热器板的基面水平平行，并具有比换热器板的传热面的波纹图案更大的挤压深度。这是有利的，因为能增大引导面，这给予换热器板更准确的对准。它的另一优点在于，增大引导面，而不使引导面在横向方向或纵向方向上延伸。这允许紧凑的引导装置。

在发明的换热器板的有利发展中，引导区段还包括第三引导面和第四面，其中第三引导面与第四引导面同样彼此垂直。这是有利的，因为能进一步改善换热器板的对准。

在发明的换热器中，换热器包括多个根据本发明的换热器板。这允许改善换热器板的引导的换热器。

附图说明

参考在附图中示出的实施例，将在下文中更详细地描述本发明，其中：

图1示出根据本发明的换热器板的一部分；

图2示出根据本发明的换热器板的细节；

图3示出根据本发明的两个换热器板的横截面；

图4示出根据本发明的第二实施例的细节；以及

图5示出根据本发明的换热器的细节。

具体实施方式

在下文中描述的具有进一步发展的本发明的实施例仅被认为是示例，并且决不限制由专利权利要求所提供的保护范围。

图1示出根据本发明的第一实施例的换热器板的一部分。图2和3示出换热器板的细节。换热器板意图用于换热器中，用于在工业中不同液体的通常的加热和冷却工作。仅示出换热器板的端部区域。换热器板1包括将构成换热器中的入口端口或出口端口的四个端口孔2、3、4、5。示出的换热器板1设计成使得一个板的类型足以组装换热器。因此，每隔一个换热器板1相对于横向轴线10颠倒，以便当组装换热器时获得不同的流动通道。这样，端口孔2和4将构成流动通道的主动入口端口，而端口孔3和5将构成被动端口。这样，图案将相互作用，使得一个板的图案将支承在另一个板的图案上，从而形成多个中间接触点。

换热器板包括波纹传热面6，该波纹传热面6具有包括脊部7和谷部8的波纹图案。波纹图案可具有不同的设计。板的端部区域，即传热面外部的入口和出口端口区域，对于单个板类型的换热器总是镜面对称的。换热器板包括适于接纳密封垫圈的密封垫圈槽，该密封垫圈用于限定和界定流动通道。在图1中，示出换热器板的下部，其中通道密封垫圈11设置在围绕传热面的垫圈槽中并且端口密封垫圈12围绕被动端口设置。这种换热器板的功能为技术人员所熟知，并且不进一步描述。

密封垫圈槽由压入在换热器板中的突出的支撑凸台支撑。支撑凸台围绕换热器板的周边设置并且还处于换热器板的绝热传递区段中。当将换热器板组装在换热器中时，一个区域的支撑凸台将支承在另一区域的支撑凸台之间的区域上。支撑凸台可具有不同的形状。它们的主要用途是稳定换热器的绝热传递区域、垫圈槽和对角槽。

换热器板的拐角区在第一实施例中设置有引导区段。引导区段包括支撑凸台和引导面。换热器板的第一端包括第一引导区段13和第二引导区段14。换热器板的第二端包括第三引导区段15和第四引导区段16。由于换热器板相对于横向轴线10是镜面对称的，所以引导区段13和15是相似的，而引导区段14和16是相似的。在换热器中，当换热器板彼此层叠时，引导区段的后侧将支承在另一引导区段的前侧上。在图5中示出引导区段的示例，其中示出包括三个换热器板62、63、64的换热器板的细节。换热器板63的引导区段13的后侧将支承在交换器板62的引导区段16的前侧上，而换热器板63的引导区段14的后侧将支承在交换器板62的引导区段15的前侧上。同样地，换热器板64的引导区段16的后侧将支承在交换器板63的引导区段13的前侧上，而换热器板64的引导区段15的后侧将支承在交换器板63的引导区段14的前侧上。

第四引导区段16包括凹进拐角面18。利用挤压工具挤压换热器板1。因此，换热器板1的突起，包括传热面的脊部和支撑凸台，将获得第一高度水平a。与板的正常挤压深度对应，传热面的谷部和密封垫圈槽将获得第二高度水平b。水平b在此称为基面水平。与板的最大挤压深度对应，凹进拐角面18挤压至第三水平c。在水平b与水平c之间的高度差优选地在一个与两个挤压深度之间。重要的是，水平c与水平b相差足够的量，以便允许引导面彼此支承。另一方面，由于不能够将换热器板的材料挤压至任何高度，所以不能够使水平b与水平c之间的差非常大。凹进拐角面18可设置有一个或多个突起27，以便有助于凹进拐角的挤压。

通过将水平b与水平c之间的差保持在一个与两个挤压深度之间，这种凹进拐角的挤压所需的必需的板材料体积主要从拐角区拉拽。由于拐角区位于板材料的外边缘处，所以能够获得这种高的挤压深度而不劣化换热器板的强度。由于换热器板的拐角区在换热器的加压区域的外部，所以还允许在拐角区处的材料特性的稍微变化。

引导区段16还包括设置在板的拐角中的中心支撑凸台19，其中它的纵向延伸相对于板的横向轴线x和纵向轴线y成45度的角度。第一中间面24设置在中心支撑凸台19的一侧，而第二中间面25设置在中心支撑凸台19的另一侧。中间面24、25具有基面水平的高度。中心支撑凸台19设置有第一横向引导面20和第一纵向引导面21。中心支撑凸台19的外顶端设置有半径。该半径优选地尽可能小，并由挤压参数决定。引导区段16还设置有第二横向引导面22和第二纵向引导面23。第二横向引导面22位于凹进拐角面18与第一中间面24之间的竖直面上。第二纵向引导面23位于凹进拐角面18与第二中间面25之间的竖直面上。

引导面在竖直方向上全部以角度α倾斜。角度α由挤压参数、换热器板的尺寸和需要的引导特性决定。角度α优选地介于5与20度的范围中，但可达到30度。在说明书中，横向方向对应于x轴，纵向方向对应于y轴，而竖直方向对应于z轴。

第三引导区段15包括凹进拐角面28。凹进拐角面28挤压至与凹进拐角面18相同的高度水平、即挤压至水平c。引导区段15还包括位于板的中心面29的两侧上的第一支撑凸台34和第二支撑凸台35。中心面29设置为它的纵向延伸相对于板的横向轴线和纵向轴线成45度的角度。中心面29具有基面水平的高度。凹进拐角面28可设置有一个或多个突起38，以便有助于凹进拐角的挤压。

引导区段15设置有第一横向引导面30和第一纵向引导面31。第一支撑凸台34设置有第一横向引导面30，而第二支撑凸台35设置有第一纵向引导面31。中心面29的外顶端设置有半径。该半径优选地尽可能小，并由挤压参数决定。引导面30、31在竖直方向上同样以角度α倾斜。第二横向引导面32位于凹进拐角面28与中心面29之间的竖直面上。第二纵向引导面33位于凹进拐角面28与中心面29之间的竖直面上。

同样地，第二引导区段14包括同样挤压至第三水平c的凹进拐角面39。凹进拐角面39可设置有一个或多个突起48。引导区段14还包括中心支撑凸台47。第一中间面45和第二中间面46位于中心支撑凸台47的侧面上。中间面45、46具有基面水平的高度。中心支撑凸台47设置有第一横向引导面41和第一纵向引导面42。引导区段14还设置有第二横向引导面43和第二纵向引导面44。第二横向引导面43位于凹进拐角面39与第一中间面45之间的竖直面上。第二纵向引导面44位于凹进拐角面39与第二中间面46之间的竖直面上。此外，这些引导面在竖直方向上以角度α倾斜。

第一引导区段13包括挤压至水平c的凹进拐角面49。引导区段13还包括位于板的中心面50的两侧上的第一支撑凸台57和第二支撑凸台58。中心面50具有基面水平的高度。凹进拐角面28可设置有一个或多个突起59。引导区段13设置有设置于第一支撑凸台57上的第一横向引导面51和设置于第二支撑凸台58上的第一纵向引导面52。引导面51、52在竖直方向上同样以角度α倾斜。引导区段13还设置有第二横向引导面53和第二纵向引导面54。第二横向引导面53位于凹进拐角面49与中心面50之间的竖直面上。第二纵向引导面54位于凹进拐角面49与中心面50之间的竖直面上。

当彼此安装两个换热器板时，一个板的后侧将支承在另一个板的前侧上。在图3中，示出彼此安装的两个换热器板62、63的示例。在该示例中，第二换热器板63的第一引导区段13将支承在第一换热器板62的第四引导区段16上。同时，第二板63的第二引导区段14将支承在第一板62的第三引导区段15上。在图3中，示出对于引导区段13和16的横截面A-A，并示出对于引导区段14和15的横截面B-B。

更具体地，对于第一引导区段13和第四引导区段16，中心面50的后侧将支承在中心支撑凸台19的上支撑面26上。第二板63的第二纵向引导面54的后侧将支承在第一板62的第一纵向引导面21上。同时，第二板63的第二横向引导面53的后侧将支承在第一板62的第一横向引导面20上，这在图3中未示出。

对于第二引导区段14和第三引导区段15，中间面46的后侧将支承在第二支撑凸台35的上支撑面37上。中间面45的后侧将支承在第一支撑凸台34的上支撑面36上(未示出)。第二板63的第二横向引导面43的后侧将支承在第一板62的第一横向引导面30上(未示出)。第二板63的第二纵向引导面44的后侧将支承在第一板62的第一纵向引导面31上。

相同的情形适用于其它两个拐角区，其中第二板63的第四引导区段16将支承在第一板62的第一引导区段13上，而第二板63的第三引导区段15将以类似的方式支承在第一板62的第二引导区段16上(在图3或5中未示出)。

因此，由于每个引导面仅仅必须在一个方向上使换热器对准，所以以改善的方式使两个换热器板62、63对准。与凹进拐角结合，提供适当地大的引导面，其可使甚至更小的换热器板对准，其中不存在对于换热器板的传统引导的足够空间。

意图使板在横向方向对准的引导面，即引导面54的后侧与引导面21、引导面44的后侧与引导面31、引导面23的后侧与引导面54和引导面33的后侧与引导面42，垂直于引导方向。相同的情形适用于意图在纵向方向上引导板的引导面。

具有仅在一个方向上引导板的引导面的优点是能使引导面之间的间隙最小。减小的间隙将改善在该方向上的对准。通过在板的每个拐角处具有两个单独的垂直的引导面，其中一个面在一个方向上引导板，而另一面在另一垂直的方向上引导板，获得板的改善的引导。这将改善完成的换热器。

最传统的引导装置在换热器板的拐角处具有弯曲的引导面，其具有小于90度的引导角。对于这种引导面，可使径向间隙相当小。然而，由于两个面之间的竖直和水平距离比径向距离长，所以竖直间隙和水平间隙将大于径向间隙。此外，对于传统的引导面，由于还必须通过支撑凸台稳定拐角区，并且由于换热器板上的所有挤压具有相同的挤压深度的事实，所以可用的引导面相对小。通过提供凹进拐角，可使引导面在竖直方向上，即在z轴方向上，较大。因此，改善有效的引导面，而无需在横向方向或纵向方向上扩大引导面。

在图4中，示出本发明的第二实施例。在该实施例中，换热器板1设置有引导区段100，其在换热器板的周边处包括垂直的引导面。这种引导区段可设置在周边的不同位置处。一个合适的位置可靠近换热器板的在入口和出口区域的绝热面处的端口开口。这样，换热器板的传热面将不会受影响。该位置的一个优点还在于，引导面将靠近换热器的紧固螺栓，这有助于换热器板的引导。当然，还可能靠近传热面、沿换热器的周边设置一个或多个垂直引导面。

引导区段100包括在换热器板的纵向方向上延伸的纵向引导面101。在换热器板的横向方向上延伸的第一横向引导面102和第二横向引导面103也包括在引导区段100中。由于挤压过程，这些引导面还将在竖直方向上具有微小的倾斜角。引导区段包括邻近引导面的凹面104。优选地将凹面104挤压至比传热面的谷部和密封垫圈槽更低的水平。该较低的挤压水平可与上述水平c相同。

引导区段100的设计对应于引导区段13-16的设计和功能，具有中心或中间面105、106并具有邻近中间面105、106布置的支撑凸台107、108。

第二板的纵向引导面101将支承在第一板的纵向引导面101上。同时，第二板的第二横向引导面103的后侧将支承在第一板的第一横向引导面102上。根据拐角引导，中间面105的后侧将支承在支撑凸台108的表面上，而中间面106的后侧将支承在支撑凸台107的表面上。这通过在换热器板上具有引导区段100的对应设计和位置而实现，使得当换热器板相对于横向轴线10颠倒时，换热器板上的对角地布置的引导区段100的中间面105、106和支撑凸台107、108将彼此对应。

类似地，第二板的中间面110的后侧将支承在第一板的支撑凸台109的表面上。

在换热器中，当板层叠时，一个引导区段的后侧将支承在对应的引导区段的前侧上。与包括具有径向间隙的曲面的引导区段相比，通过利用垂直的引导面，能以更精确的方式控制横向间隙和纵向间隙。例如取决于换热器板的尺寸，横向间隙和纵向间隙可具有不同的值。

在图5中，示出包括三个换热器板62、63、64的换热器。在换热器板之间形成流动通道60、61。每个流动通道将输送第一流体或第二流体。在示出的实施例中，第一流动通道60将输送第一流体，而第二流动通道61将输送第二流体。完全的换热器将包括多个换热器板、前板和后板。前板和后板(未示出)将稳定换热器，并且还将为换热器的连接提供连接装置。

每个流动通道由界定换热器板之间的流动通道的密封垫圈限定。密封垫圈密封在相应流动通道中未操作的端口孔。密封垫圈通常与密封垫圈之间的互连构件一体地生产。

在图4中，能够看出，对于第一流动通道60，第二换热器板63的第一和第二引导区段13、14的后侧将分别支承在第一换热器板62的第四和第三引导区段16、15上。

对于第二流动通道61，第三换热器板64的第四和第三引导区段16、15的后侧将分别支承在第二换热器板63的第一和第二引导区段13、14上。这样，将以改善的方式对准包括在换热器中的所有换热器板。由于板的改善的对准，故获得改善的换热器。换热器能以更可靠的方式拆卸和组装，这将降低由于未对准的换热器板和/或密封垫圈引起的损坏换热器的危险。

在优选实施例中，第一引导面、第二引导面、第三引导面和第四引导面全部为直引导面。

本发明不被认为局限于上述实施例，在随后的专利权利要求的范围内可能有垂直引导面的许多附加的变型和改进。

附图标记：

1：换热器板

2：端口孔

3：端口孔

4：端口孔

5：端口孔

6：传热面

7：脊部

8：谷部

9：纵向轴线

10：横向轴线

11：通道密封垫圈

12：端口密封垫圈

13：第一引导区段

14：第二引导区段

15：第三引导区段

16：第四引导区段

17：基面水平

18：凹进拐角

19：中心支撑凸台

20：第一横向引导面

21：第一纵向引导面

22：第二横向引导面

23：第二纵向引导面

24：第一中间面

25：第二中间面

26：上支撑面

27：突起

28：凹进拐角

29：中心面

30：第一横向引导面

31：第一纵向引导面

32：第二横向引导面

33：第二纵向引导面

34：第一支撑凸台

35：第二支撑凸台

36：第一上支撑面

37：第二上支撑面

38：突起

39：凹进拐角

40：中心支撑凸台

41：第一横向引导面

42：第一纵向引导面

43：第二横向引导面

44：第二纵向引导面

45：第一中间面

46：第二中间面

47：上支撑面

48：突起

49：凹进拐角

50：中心面

51：第一横向引导面

52：第一纵向引导面

53：第二横向引导面

54：第二纵向引导面

55：第一支撑凸台

56：第二支撑凸台

57：第一上支撑面

58：第二上支撑面

59：突起

60：第一流动通道

61：第二流动通道

62：第一换热器板

63：第二换热器板

64：第三换热器板

100：引导区段

101：纵向引导面

102：第一横向引导面

103：第二横向引导面

104：凹面

105：第一中间面

106：第二中间面

107：第一支撑凸台

108：第二支撑凸台

109：支撑凸台

110：中间面

Claims (11)

1.一种换热器板，其中，所述换热器板(1)设置有传热面(6)，所述传热面(6)具有带有多个脊部(7)和谷部(8)的波纹图案，并且所述换热器板(1)设置有多个引导区段(13，14，15，16，100)，其特征在于，

所述多个引导区段中的每个包括第一引导面(20，30，41，51，102)和第二引导面(21，31，42，52，101)，其中，所述第一引导面和所述第二引导面彼此垂直；并且

所述多个引导区段中的一个引导区段不同于所述多个引导区段中的另一个引导区段，并且所述一个引导区段和所述另一个引导区段彼此配合。

2.根据权利要求1所述的换热器板，其特征在于，所述第一引导面(20，30，41，51，102)和所述第二引导面(21，31，42，52，101)为直引导面。

3.根据权利要求1或2所述的换热器板，其特征在于，所述一个引导区段和所述另一个引导区段(13，14，15，16)设置在所述换热器板的相应拐角处。

4.根据权利要求1或2所述的换热器板，其特征在于，每个引导区段还包括第三引导面(22，32，43，53)和第四引导面(23，33，44，54)，其中，所述第三引导面和所述第四引导面也彼此垂直。

5.根据权利要求4所述的换热器板，其特征在于，第三引导面(22，32，43，53)和所述第四引导面(23，33，44，54)为直引导面。

6.根据权利要求4所述的换热器板，其特征在于，所述第一引导面和所述第三引导面彼此平行，并且所述第二引导面和所述第四引导面彼此平行。

7.根据权利要求1或2所述的换热器板，其特征在于，每个引导区段还包括凹面(18，28，39，49，104)，所述凹面与所述换热器板的基面水平(17)平行，并具有比所述换热器板的传热面的波纹图案更大的挤压深度。

8.根据权利要求1或2所述的换热器板，其特征在于，所述第一和第二引导面(20，21，41，42)包括在支撑凸台(18，40)上。

9.根据权利要求1或2所述的换热器板，其特征在于，所述第一和第二引导面(30，31，51，52)包括在两个不同的支撑凸台(34，35，55，56)上。

10.根据权利要求7所述的换热器板，其特征在于，每个引导区段还包括第三引导面(22，32，43，53)和第四引导面(23，33，44，54)，其中，所述第三引导面和所述第四引导面也彼此垂直；所述第三引导面和所述第四引导面位于所述基面水平与所述凹面之间。

11.一种换热器，包括多个根据权利要求1至10中任一项所述的换热器板(1)。