CN103486887B - 有梳形垫板的盒形层叠换热器 - Google Patents

Abstract

一种有梳形垫板的盒形层叠换热器，包括换热芯体，其特征在于，在换热板片两端由角孔周边延展面形成的换热介质角孔流通空间中，存在一种梳形垫板，该梳形垫板形式为，在具有较薄厚度的平板上有多个相对平板垂直并具有一定宽度的竖条，这些竖条按要求间隔分布在平板上，所有竖条的高度一致，使得梳形垫板上、下面形成两个相互平行的平面，梳形垫板的高度与角孔周边延展面形成的换热介质角孔流通空间高度相同。

Description

有梳形垫板的盒形层叠换热器

技术领域

本发明涉及一种换热器，尤其涉及一种有梳形垫板的盒形层叠换热器

背景技术

内部具有角孔分布的换热器现有技术已在专利申请号为200680011188.3中所公开，在该专利权利要求书中明确说明了，该种换热板第一端部区域和第二端部区域内有穿过换热板形成通孔的角孔，这些角孔分别被具有上板平面高度和下板平面高度的角孔相邻边缘区域所围绕，这些角孔相邻边缘区域在第一端部区域内以及在第二端部区域内分别以成组对的形式存在，位于上板平面高度的角孔相邻边缘区域中有一圈凹边泡，位于下板平面高度的角孔相邻边缘区域中有一圈凸边泡，位于上板平面高度的角孔相邻边缘区域与密封斜面之间的交界处分别设有凹坑，位于下板平面高度的角孔相邻边缘区域与密封斜面之间的交界处分别设有凸台。

已被公开专利号为200680011188.3的现有技术不足之处在于，在上述换热板片的角孔相邻边缘区域中，所具有的凸、凹边泡和所具有的凹坑和凸台，其实并不能做到“使角孔相邻边缘区域作为密封平面相互贴紧保证密封，使各换热板片在相互加紧过程中其加紧力可以连续的在凹坑和凸台之间传递，增强角孔相邻边缘区域作为密封平面的抗震和抗疲劳性能”。

这是因为该产品在密封联接制造过程中，需要沉重的夹具板将产品加紧，无论是采用单摞产品独自顶着该夹具板，还是使两摞产品一起担着该夹具板，或是多摞产品共同顶着夹具板，由于产品在密封联接制造过程中承重能力较弱，更由于沉重的夹具板不可能非常平衡和准确地放在产品的中心线上，不可能使被加紧的产品获得均衡平稳的压力，于是在密封联接制造过程中，上述凸、凹边泡和凹、凸坑台并不能抵御非平衡状态的沉重夹具板对该产品的非平衡侧压，最终将会使得产品在密封联接制造后呈现出被夹具板压成侧歪的形状而报废。

发明内容

本发明的目的是在由边缘具有斜面的换热板片组装成盒形层叠换热器时，在这些角孔周边延展平面上取消那些凸、凹边泡和凹、凸坑台，加有一种可支撑夹具板非平衡重压并可以流通换热介质的垫板。

本发明的目的是采用以下方案实现的，一种有梳形垫板的盒形层叠换热器，包括换热芯体，该换热芯体由多个具有斜面边缘盒形且可以相互层叠在一起的换热板片组成，各换热板片在斜面边缘部位被相互密封联接在一起，在由各换热板片构成的流体通道中有换热装置，换热装置的高度与其对应的流体通道高度相同，其特征在于，在换热板片两端由角孔周边延展面形成的换热介质角孔流通空间中，存在一种梳形垫板，该梳形垫板形式为，在具有较薄厚度的平板上有多个相对平板垂直并具有一定宽度的竖条，这些竖条按要求间隔分布在平板上，所有竖条的高度一致，使得梳形垫板上、下面形成两个相互平行的平面，梳形垫板的高度与角孔周边延展面形成的换热介质角孔流通空间高度相同。

在梳形垫板中有可使换热介质流通的通孔，该通孔的形状和大小与换热板片上的角孔类似。

在梳形垫板中没有通孔。

梳形垫板用于换热板片两端的角孔位于高、低平面之中，这些角孔分别被具有上板平面和下板平面的角孔周边延展面所围绕，上板平面与下板平面的高度之差为一个流体通道的高度，上板平面与下板平面之间有斜面过渡，这样的换热板片层叠在一起，由高、低平面角孔周边延展面形成的换热介质角孔流通空间高度为两个相邻流体通道高度之和，则放置在该角孔流通空间中的梳形垫板高度等于两个相邻流体通道高度之和，梳形垫板的纵向投影形状与单个角孔周边延展平面的形状相当。

在这里，两个相邻流体通道高度之和是指相同板间距的两个流道高度之和，以及不同板间距的两个流道高度之和这两种形式中的一种。

梳形垫板用于换热板片上的角孔是平面分布在换热板片的底板两端，各角孔及其周边延展面均与底板在同一的平面中，这样的换热板片层叠在一起，由平面角孔周边延展面形成的换热介质角孔流通空间高度为单个流体通道高度，则放置在该角孔流通空间中的梳形垫板高度等于单个流体通道高度，梳形垫板的纵向投影形状与单个角孔周边延展平面的形状相当，并与相邻的角孔垫板各自独立存在。

梳形垫板用于换热板片上的角孔是平面分布在换热板片的底板两端，各角孔及其周边延展面均与底板在同一的平面中，这样的换热板片层叠在一起，由平面角孔周边延展面形成的换热介质角孔流通空间高度为单个流体通道高度，则放置在该角孔流通空间中的梳形垫板高度等于单个流体通道高度，梳形垫板与相邻的角孔垫板联体存在。

梳形垫板用于换热板片上的导流板。

在上述换热芯体中，在各种换热板片之间的流体通道内有换热装置，这些换热装置包括有导流形式，这些换热装置与换热板片之间紧密联接在一起，其换热装置为波纹形式、翅片形式、排列有序的凹凸泡形式、紊流板形式、栓钉形式、卷边形式这六种方式中的一种，以及将上述六种不同类型的换热装置相互组合。

在上述换热芯体中，在各换热板片周边用密封联接的边缘斜面之间，各换热板片层面之间，以及用紧密联接的各梳形垫板与角孔周边延展面之间，各换热板片与换热结构之间，其相互联接的形式是指采用钎焊、焊接、粘接、密封胶条这四种方式中的一种进行，以及将上述四种不同类型的联接形式相互组合。

本发明具有以下优点和积极效果

1、由于梳形垫板的结构是实心材质构成的，且上、下两个平面与换热板片角孔周边延展面充分贴紧，在各换热板片层叠组装后，梳形垫板可以使角孔相邻边缘区域密封平面相互贴紧保证密封，使各换热板片在相互加紧过程中其加紧力可以连续的在各换热板片和梳形垫板之间传递，可以在密封联接制造过程中承受不均衡分布的夹具重压，保证产品在密封联接制造过程中不会发生侧歪。

2、由于梳形垫板与各换热板片紧密联接在一起，由此可以增强换热芯体及换热器本身的抗压能力和抗疲劳能力。

3、当梳形垫板被应用在由高、低平面角孔及其周边延展面形成的换热介质角孔流通空间时，梳形垫板的高度为两个相邻流体通道高度之和，具有这样高度的梳形垫板尽管其平板具有一定的厚度，且那些垂直分布的多个竖条亦具有一定的宽度，会形成一定的截面积，但是具有这样高度的梳形垫板并不会阻碍从单个流体通道截面中流出的换热介质顺畅流动，也不会增加其流体阻力。

4、当梳形垫板被应用在平面角孔及其周边延展面形成的换热介质角孔流通空间时，其优势在于，由于一般平板角孔垫片在角孔边缘与换热装置之间的过道中是完全空缺无物的，该空缺处将形成较大的面积空间，具有较高工作压力的换热介质会对此大面积空间形成膨胀力，尤其在脉动压力作用下，在此大面积空间上、下及其周边，在换热板片与一般平板角孔垫片之间易产生应力不均匀分布，在应力集中部位，易发生疲劳裂纹，易形成换热介质的串漏。而梳形垫板则可以避免该大面积空间出现，在保证换热介质进、出角孔并流入、流出换热装置的过程中，梳形垫板上有间隔分布的竖条和平板始终与其上、下换热板片紧密联接，不会在角孔边缘与换热装置之间的过道中形成较大面积的空缺空间，可以有效地削弱此处原膨胀力对上、下换热板片的作用，由于梳形垫板避免了在换热芯体及换热器内部出现大面积无支撑空间，所以可以明显地提高整体换热芯体及换热器的抗压力能力和抗疲劳能力。

当梳形垫板的高度为单个流体通道高度时，构成梳形垫板的平板和竖条可能会占据部分流体通道的截面积，可能会对换热介质造成一定的阻碍，但与用锯齿形翅片形成的换热装置相比，在尽量纤细的梳形垫板中，由纤细的平板和竖条所构成的截面积应该与锯齿形翅片材料厚度所形成的截面积相当，所以并不会造成十分明显的阻碍现象。即使该梳形垫板可能会对流体造成部分的阻碍，亦可以通过追加换热板片和流体通道数量来解决，由此可避免换热芯体中存在大面积无支撑空间的危害，以此换取对换热器及换热芯体使用寿命和使用可靠性的保证。

5、梳形垫板还可以被用于流体的导流装置，并在导流区域中与上、下换热板片紧密连接在一起。

6、在现有的某有换热器中，充当导流板以及在具有单个流体通道高度的换热介质角孔流通空间中，放置的是某种翅片，但由于翅片的特殊性，在对翅片冲压其中的通孔和边缘的曲线时，易产生翅片的变形，该变形不易恢复，并会明显地阻碍流体的流动，增大换热介质的流体阻力。为此，将梳形垫板作为导流板以及被放置在具有单个流体通道高度的换热介质角孔流通空间中，可以满足使用冲压工艺对梳形垫板的机械加工。

附图说明

以下将结合附图对本发明作进一步说明。

图1垂直竖条向下的梳形垫板立体示意图

图2具有梳形垫板及单侧同边流的各换热板片层叠示意图

图3图4的A-A剖面示意图

图4在低平面角孔周边延展面上有梳形垫板的换热板片剖面示意

图5图4的C-C剖面示意图

图6图4的B-B剖面示意图

图7将图3所表示的换热板片和梳形垫板以及前后外挡板等零件层叠在一起的换热芯体剖面示意图

图8联体梳形垫板立体示意图

图9具有联体梳形垫板的换热板片示意图

图10梳形垫板作为导向和支撑作用的换热板片示意图

图11图12的D-D剖面示意图

图12角孔位于底板平面的换热板片及梳形垫板示意图

图13图12的E-E剖面示意图

具体实施方式

下面结合实施例及图示做进一步说明。

图1表示了，在梳形垫板1的平板之下有多个与平板相垂直的竖条，该平板具有一定的厚度，这些竖条具有一定的宽度，这些具有一定宽度的竖条按要求间隔分布，梳形垫板1上、下两个平面相互平行，具有规定的整体厚度和设定的纵向投影形状，具有中心通孔，但有时该梳形垫板1上并没有中心通孔，尤其是当梳形垫板作为导流板时。可以采用型材挤压的方式制造，再通过特制冲模和冲床冲制外形和中心通孔，最后需要去毛刺并校正平整。

图2表示了具有高、低平面角孔形式的三块换热板片2相对平面旋转180°层叠，组装后将会形成一个单侧同边流换热形式的换热芯体。在图2中，每块换热板片2中部有换热装置3，在换热板片两端有高、低平面形式的角孔结构。在换热板片2两端的两个低平面角孔周边延展面上，各放置有一个垂直竖条向上的梳形垫板1，该梳形垫板1的外形与低平面角孔周边延展面相当。与低平面角孔周边延展面相比，高平面角孔周边延展面位于相对较高的平面上，该高度与换热装置3的高度一致。

图3表示了图4的A-A剖面，在图3中，显示了梳形垫板1与具有高、低平面角孔换热板片2的相对组装形式，可以看出该梳形垫板1与下板平面9贴合在一起，其高度2H是下板平面9与上板平面7之间高度H的2倍，该梳形垫板1的剖面宽度小于下板平面9的剖面宽度，同时还显示了下板平面9与上板平面7之间的过渡斜面5的过渡形式，过渡斜面5的高度为H，等于换热装置的高度，最后显示了上板平面7与边缘斜面8之间的关系。

图4中的1表示是垂直竖条向上的梳形垫板，4表示是低平面的角孔，5表示低平面角孔周边延展面与高平面角孔周边延展面之间的过渡斜面，6表示是高平面的角孔，7表示是上板平面即高平面角孔周边的延展面，8表示是换热板片边缘斜面，2表示了换热板片及其底板，并表示低平面角孔4及其角孔周边延展面与该底板为同一平面，3表示了放置在换热板片2底板上的换热装置。

可以发现，在图2和图4中表示的换热板片2上没有导流板，其实当换热装置为锯齿形翅片横排时，确实不需要任何导流板。

图5表示了图4的C-C剖面，在图5中重点显示了各换热板片组装后，在高、低平面角孔及其周边延展面形成的换热介质角孔流通空间中，梳形垫板的高度为2H，两倍于换热装置高度H，其中8表示是换热板片边缘斜面，1表示为梳形垫板，2表示为换热板片及其底板，5表示了下平板9与上平板7之间的过渡斜面，3表示高度为H的换热装置。在图5中，由于其角孔为高、低平面形式，各换热板片2按照图2的形式相互层叠在一起后，在图5中表现出由各角孔4和角孔6以及带有通孔的梳形垫板1构成的通道只是一种换热介质的通道，其中的过渡斜面5起到了不同换热介质在此相互封闭，保证间壁换热的作用。

图6表示了图4的B-B剖面，表示了在换热板片2的中部，存在有高度为H的换热装置3，并展现了在换热板片及其底板2与边缘斜面8之间的关系。

图7中的10表示上外挡板，11表示上挡板垫片，以保证上外挡板10全面平稳地与换热芯体紧密联接在一起，12表示下外挡板，13表示上加强版，14表示下挡板垫片，该垫片14可以保证下外挡板12全面平稳地与换热芯体紧密联接在一起。

从图7的整体中可以看出，换热芯体内部各换热板片2和梳形垫板1紧密联接在下外挡板12和上外挡板10之间，使得原本空旷的角孔流通空间被梳形垫板1填充，由于高、低平面角孔周边延展面形成的角孔流通空间高度为两倍的流道高度，所以该梳形垫板的高度亦为两倍的流道高度，所以从流道中流出的换热介质在经过角孔流通空间进入角孔的过程中并不会因为存在梳形垫板而增大流体的阻力，也不会因此而阻碍流体的流动。同时，产品整体还可以承受密封联接过程中夹具板的非平衡重压，保证产品在密封联接过程中不会侧歪变形，另外，在该换热器工作时，可以承受较大的工作压力，并可以增强整个换热器的抗疲劳能力。

图8表示了梳形垫板15的立体形态，可以将其看作是梳形垫板1与封闭型垫板的联体。

图9表示了梳形垫板15的应用形式，其中3e表示换热装置，8e表示角孔为平面分布的换热板片边缘的斜面形式。

图10表示了另一种梳形垫板1e的形式，在图10中，一个封闭型垫板和一个半封闭行垫板联体形成了角孔垫板16，梳形垫板1e表现出一种导向和支撑的作用，图中的3e表示换热装置，8e表示角孔为平面分布的换热板片边缘的斜面形式。

图11表示了图12的D-D剖面，图11中的1d表示了高度等于单个流道高度H的梳形垫板，4d和6d表示了位于换热板片2d底板平面中的两个角孔，即表示该换热板片2d上的角孔并非是高、低平面分布的，而是在同一的平面上，8d表示了换热板片2d边缘的斜面形式，17表示了常规封闭型角孔垫板，其高度与1d相同，等于单个流道高度H。

在图12中，1d表示了一种梳形垫板形式，3d表示了其换热装置形式，18表示了梳形垫板作为导流板的形式，17表示了常规封闭型角孔垫板，8d表示了换热板片边缘的斜面形式。可以认为图12中的换热装置需要导流板，使流经换热装置中的换热介质更加均衡，为此在梳形垫板1d上的垂直竖条中，靠近导流板一侧有间断空隙，以便使换热介质较为顺畅和均衡地经导流板流进换热装置中，图11及图12中的梳形垫板1d与常规封闭型角孔垫板17可以分别独自存在的，也可以是联体存在的。

图13表示了图12的E-E剖面，在图13中重点显示了各换热板片2d组装后，在平面角孔4d和6d及其周边延展面形成的换热介质角孔流通空间中，梳形垫板1d的高度为H，等于换热装置3d的高度，17表示层叠在一起的常规封闭型角孔垫板剖面。

虽然图12中的换热板片2d仅表示了上半部分，但是可知，无论图12中换热板片2d所表示的换热形式为单侧同边流还是对角流，在图12中，由于其角孔4d和6d为平面形式，各换热板片2d类似图2那样相互平面旋转180°层叠在一起后，在图13中表现出由各平面角孔4d和6d以及带有通孔的梳形垫板1d和带有通孔的常规封闭型角孔垫板17，构成的通道只是一种换热介质的通道，其中的常规封闭型角孔垫板17起到了不同换热介质在此相互封闭，保证间壁换热的作用。

从图13和图12中还可以看出，当各换热板片2d层叠在一起后，这些梳形垫板1d上的垂直竖条和平板将上、下换热板片2d在角孔4d和6d周边的延展面相互紧密联接，在角孔边缘与换热装置之间形成的过道中，没有空旷的面积空间，由此将会形成一个具有较强抗压力能力和抗疲劳能力的换热芯体。

Claims (8)

1.一种有梳形垫板的盒形层叠换热器，包括换热芯体，该换热芯体由多个具有斜面边缘盒形且相互层叠在一起的换热板片组成，各换热板片在斜面边缘部位被相互密封联接在一起，在由各换热板片构成的流体通道中有换热装置，换热装置的高度与其对应的流体通道高度相同，其特征在于，在换热板片两端由角孔周边延展面形成的换热介质角孔流通空间中，存在一种梳形垫板，该梳形垫板形式为，在平板上有多个相对平板垂直的竖条，这些竖条按要求间隔分布在平板上，所有竖条的高度一致，使得梳形垫板上、下面形成两个相互平行的平面，梳形垫板的高度与角孔周边延展面形成的换热介质角孔流通空间高度相同；梳形垫板用于换热板片上的角孔是平面分布在换热板片的底板两端，各角孔及其周边延展面均与底板在同一的平面中，这样的换热板片层叠在一起，由平面角孔周边延展面形成的换热介质角孔流通空间高度为单个流体通道高度，则放置在该角孔流通空间中的梳形垫板高度等于单个流体通道高度，梳形垫板的纵向投影形状与单个角孔周边延展平面的形状相当，并与相邻的角孔垫板各自独立存在。

2.根据权利要求1所述的换热器，其特征在于，在梳形垫板中有可使换热介质流通的通孔，该通孔的形状和大小与换热板片上的角孔相当。

3.根据权利要求1所述的换热器，其特征在于，在梳形垫板中没有通孔。

4.根据权利要求1所述的换热器，其特征在于，梳形垫板用于换热板片两端的角孔位于高、低平面之中，这些角孔分别被具有上板平面和下板平面的角孔周边延展面所围绕，上板平面与下板平面的高度之差为一个流体通道的高度，上板平面与下板平面之间有斜面过渡，这样的换热板片层叠在一起，由高、低平面角孔周边延展面形成的换热介质角孔流通空间高度为两个相邻流体通道高度之和，则放置在该角孔流通空间中的梳形垫板高度等于两个相邻流体通道高度之和，梳形垫板的纵向投影形状与单个角孔周边延展平面的形状相当。

5.根据权利要求1所述的换热器，其特征在于，梳形垫板用于换热板片上的角孔是平面分布在换热板片的底板两端，各角孔及其周边延展面均与底板在同一的平面中，这样的换热板片层叠在一起，由平面角孔周边延展面形成的换热介质角孔流通空间高度为单个流体通道高度，则放置在该角孔流通空间中的梳形垫板高度等于单个流体通道高度，梳形垫板与相邻的角孔垫板联体存在。

6.根据权利要求1所述的换热器，其特征在于，梳形垫板用于换热板片上的导流板。

7.根据权利要求1所述的换热器，其特征在于，在上述换热芯体中，在各种换热板片之间的流体通道内有换热装置，这些换热装置包括有导流形式，这些换热装置与换热板片之间紧密联接在一起，其换热装置为波纹形式、翅片形式、排列有序的凹凸泡形式、紊流板形式、栓钉形式、卷边形式这六种方式中的一种，以及将上述六种不同类型的换热装置相互组合。

8.根据权利要求1所述的换热器，其特征在于，在上述换热芯体中，在各换热板片周边用密封联接的边缘斜面之间，各换热板片层面之间，以及用紧密联接的各梳形垫板与角孔周边延展面之间，各换热板片与换热结构之间，其相互联接的形式是指采用钎焊、焊接、粘接、密封胶条这四种方式中的一种进行，以及将上述四种不同类型的联接形式相互组合。