CN108253823A - 板式换热器 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种板式换热器，所述板式换热器包括多个相互并排布置以形成换热流道的换热板片，延伸通过所述换热板片的至少一个端口通道、和与所述端口通道连接的端口连接器，所述端口通道中的至少一个端口通道包括彼此间隔开的至少两个通道。其中，至少两种流体配置成对应地分别从所述至少一个端口通道的至少两个通道流入和/或流出。

Description

板式换热器
技术领域
本发明涉及制冷、空调、工业制冷、加热等领域，尤其涉及板式换热器。
背景技术
对于板式换热器，通常冲压有四个端口。其中的两个端口用于一种工作流体，而另外的两个端口用于另一种工作流体。这样的做法存在以下不足或不利之处：
1)因为端口处的区域不能用于进行换热，故设置过多的端口减小了有效换热面积；
2)因为端口处的区域总是板式换热器中最薄弱的部分，故设置过多的端口会减小板式换热器的强度；
3)每个端口需要连接一个端口连接器，这导致了高的潜在泄漏风险和高的成本。
发明内容
本发明的目的旨在解决现有技术中存在的上述问题和缺陷的至少一个方面。
根据本发明的一个方面，提供了一种板式换热器，所述板式换热器包括多个相互并排布置以形成换热流道的换热板片，延伸通过所述换热板片的至少一个端口通道、和与所述端口通道连接的端口连接器，所述端口通道中的至少一个端口通道包括彼此间隔开的至少两个通道，
其中，至少两种流体配置成对应地分别从所述至少一个端口通道的至少两个通道流入和/或流出。
在一个示例中，所述至少一个端口通道的至少两个通道彼此阻隔开。
在一个示例中，所述至少一个端口通道的至少两个通道通过凸缘、密封环或翻边桥彼此阻隔开。
在一个示例中，所述凸缘或翻边桥是与所述换热板片一体的部分。
在一个示例中，所述凸缘或翻边桥通过使所述换热板片在所述端口通道处的区域变形而形成。
在一个示例中，所述至少一个端口通道的一个通道设置成包括围绕所述至少两个通道中的另一个通道的多个通孔的形式。
在一个示例中，对于所述至少一个端口通道，用于至少两种流体的端口连接器位于板式换热器的同一侧或相对的两侧。
在一个示例中，所述用于至少两种流体的端口连接器设置成环状形式；或者所述用于至少两种流体的端口连接器由同一个端口连接器被轴向分成两部分而形成。
在一个示例中，所述用于至少两种流体的端口连接器位于板式换热器的相对的两侧，且是同轴的并且位于同一高度水平。
附图说明
本发明的这些和/或其他方面和优点从下面结合附图对优选实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：
图1显示了用于现有技术的板式换热器的端口结构布置的示意图；
图2显示了根据本发明的实施例的的板式换热器的端口结构布置的示意图；
图3a和3b分别显示了根据本发明的第一实施例的板式换热器的端口结构布置的俯视图和截面视图，其中截面视图是沿着对应的俯视图中的带箭头的线切割而获得的；
图4a和4b分别显示了根据本发明的第二实施例的板式换热器的端口结构布置的俯视图和截面视图，其中截面视图是沿着对应的俯视图中的带箭头的线切割而获得的；
图5a和5b分别显示了根据本发明的第五实施例的板式换热器的端口连接器的正视图和侧视图；
图6a、6b和6c分别显示了根据本发明的第六实施例的板式换热器的端口连接器的正视图、侧视图以及后视图。
具体实施方式
下面通过实施例，并结合附图，对本发明的技术方案作进一步具体的说明。在说明书中，相同或相似的附图标号指示相同或相似的部件。下述参照附图对本发明实施方式的说明旨在对本发明的总体发明构思进行解释，而不应当理解为对本发明的一种限制。
如图1所示，显示了关于现有技术的板式换热器上的端口布局的示意图。具体地，图1中显示的端口布置能够用于单回路制冷***。端口11和12分别用于第一种流体的入口和出口，而端口21和22分别用于第二种流体的入口和出口。因此，现有技术中的板式换热器普遍存在如在本发明的背景部分所提及的不足。针对于这种技术问题，本发明提供了一种新的发明构思以期至少部分地缓解或消除这些不足。
具体地，本发明提供了一种特殊的端口设计，其可以将至少两种工作流体的端口或端口通道接合在一起。另外，该新的特殊端口设计还可以允许简单地进行管连接，并且使得相应的制冷***结构更紧凑。进一步地，其还可以允许减少与之连接的端口连接器的数量，从而降低了成本。
在本发明的一个示例中，本发明提供了一种同心端口通道。该同心端口通道可以减小端口或端口通道以及与之连接的端口连接器的数量。并且在一定程度上，还可以至少部分地克服本发明的背景技术部分中所阐述的不足或不利之处。
本发明的关于板式换热器的设计的关键方面在于扩大有效传热面积和增大强度。除此之外，本发明还在于如何降低成本，这对于客户和制造商来说都具有非常大的价值。
到目前为止，对于现有的板式换热器来说，如图1所示，都是一个端口或端口通道对应于一个连接器或端口连接器。在一般情况下，一种工作流体需要两个端口通道和两个端口连接器，其中的一个端口通道的端口是入口，而另一个端口通道的端口是出口。这种常见的设计和端口布局限缩或减小了板式换热器的有效换热面积和强度，以致于需要扩大端口来增加换热能力。
本发明在于扩大有效换热面积和简化所述端口连接器和板式换热器之间的连接，而不损失强度和性能。因此，提出了将一个端口通道同轴分割成两个子通道(例如分成同轴的环形通道)的构思。在同轴的环形通道的情况下，一种流体流过端口通道的中心子通道，而另一种流体流过围绕中心子通道的环形子通道。这样，使得两种流体共用一个端口通道。需要注意的是，中心子通道和环形子通道由诸如凸缘或密封环等阻隔开，从而使得它们中的流体彼此分隔开，相互不会影响。
首先，在本发明的一个实施例中，提供了一种板式换热器，所述板式换热器包括多个相互并排布置以形成换热流道的换热板片，延伸通过所述换热板片的至少一个端口通道、和与所述端口通道连接的端口连接器，所述端口通道中的至少一个端口通道包括彼此间隔开的第一通道和第二通道，第一流体和第二流体配置成对应地分别从所述至少一个端口通道的第一通道和第二通道流入和/或流出。第一流体和第二流体分别在各自的换热流道中流动和交换热量。
在本发明中，提出了将一个端口通道分隔成两个通道，即第一通道和第二通道。在本发明的一个示例中示出并着重描述了第一通道和第二通道同心地设置一个同一个端口通道内的情形，如图2所示。然而，本领域技术人员可以明白，本发明不限于这种情形，并且还可以采用其他合适的替代方案，例如沿着该端口通道的轴线将其分隔成相等的或不相等的两个通道，当然可以不沿着端口通道的轴线将端口通道分隔成相等或不相等的两个通道。
如图2所示，示出了将端口通道110、120都分隔成同心布置的两个通道(即第一通道和第二通道)的情形。具体地，端口通道110分隔成用作第一流体的入口的第一通道111和用作第二流体的出口的第二通道122；相应地，端口通道120分隔成用作第一流体的出口的第一通道112和用作第二流体的入口的第二通道121。第一通道111、112分别位于对应的端口通道的中心部分，而第二通道121、122则位于对应的端口通道的***部分。
可以明白，为了使得第一流体和第二流体相互独立和防止它们之间相互干扰，故在同一端口通道内将第一通道和第二通道设置成彼此阻隔开，也就是相互密封隔离开。不同端口通道内的第一通道彼此连通，第二通道彼此连通，例如端口通道110内的第一通道111和端口通道120内的第一通道112彼此连通。以类似的方式，设置对应的端口通道内的第二通道，故不再在此累述。
图2显示了一种端口通道设计。在一个示例中，图2显示的结构布置在此以用于单回路制冷***为例进行说明。可以理解的是，本发明的关于端口通道以及与之连接的端口连接器(随后描述)既可以用于单回路制冷***也可以用于双回路制冷***。本领域技术人员可以灵活地选择端口通道的具体设计，而不限于图示的情形。
与现有的板式换热器相比，采用了本发明的端口通道以及相关结构设计的板式换热器，可以增大有效换热面积，并且改善其的强度。它还可以改善在换热板片上的流体分布不均并且实现真正的对流，这改善了板式换热器的性能。
以下将进一步结合附图描述本发明的关于端口通道的设计。
图3a和3b显示出了通过凸缘将端口通道分隔成第一通道和第二通道的情形。其中该端口通道以用于单回路制冷***为例进行说明，并还连接有相应的端口连接器。
以图2中显示的端口通道110为例进行说明，通过使用凸缘131将端口通道110分隔成第一通道111和第二通道122，其中第一通道111和第二通道122内分别流过第一流体(例如制冷剂)和第二流体(例如水)。也就是说，第一通道111和第二通道122通过凸缘131彼此阻隔开，以使得它们中的流体不会相互干扰。
需要注意的是，将第一通道111和第二通道122设置成同心的形式仅是一个示例，本领域技术人员可以采用其它合适的形式，只要将它们设置在同一个端口通道内即可，例如设置在同一端口通道的两个不同部分，具体地例如分别位于左侧和右侧。
为了适应于第一通道111和第二通道122的同心布置方式，相应地与它们连接的端口连接器111’和122’也设置成同心布置方式。可以明白，端口连接器的设置方式通常与端口通道的设置方式相对应。
另外，还示出了端口通道110需要设置前后端板等部件，鉴于它们在本领域中是已知的，故在此不再累述。
相邻的换热板片之间形成用于不同的流体的换热流道140、150，鉴于上述同样的原因，在此不再详述。
应当说明的是，除了使用凸缘、密封环(下文详述)将同一端口通道内的至少两个通道彼此阻隔开之外，还可以使用任何其它合适的替代方式，例如使用翻边桥。在使用凸缘或翻边桥的情况下，可以将它们设置成板式换热器内的换热板片的一部分或与换热板片一体的部分。在一个示例中，所述凸缘或翻边桥通过使换热板片在端口通道处的区域变形而形成。
在图示的示例中，可以明白所述端口通道内的第二通道122还可以设置成包括围绕第一通道111的多个通孔的形式。
类似地，图4a和4b显示出了通过密封环将端口通道分隔成第一通道和第二通道的情形。其中该端口通道能够用于单回路制冷***，并还连接有相应的端口连接器。
以图2中显示的端口通道110为例进行说明，通过使用密封环132将端口通道110分隔成第一通道111和第二通道122，其中第一通道111和第二通道122内分别流过第一流体(例如制冷剂)和第二流体(例如水)。也就是说，第一通道111和第二通道122通过密封环132彼此阻隔开，以使得它们中的流体不会相互干扰。
除了使用密封环132之外，图4a、4b所显示的结构布置与图3a、3b所显示的结构布置大体相同，故不再累述。
进一步地，参见图5a和5b，示出了所有端口连接器111’、112’、121’、122’设置成同心布置的形式，并且都位于板式换热器的同一侧的情形。
参见图6a、6b、6c，示出了所有端口连接器设置成同心布置的形式，并且位于板式换热器的相反的两侧的情形。具体地，用于第一流体的端口连接器111’、112’设置在同一侧(例如图6b所示的左侧)，而用于第二流体的端口连接器121’、122’设置与第一流体的端口连接器111’、112’相反的一侧(例如图6b所示的右侧)。
可以理解，对于所述至少一个端口通道的同一端口通道，用于第一流体和第二流体的端口连接器可以设置成位于板式换热器的同一侧或相对的两侧。
在一个示例中，所述用于第一流体和第二流体的端口连接器设置成环状形式。在另一示例中，所述用于第一流体和第二流体的端口连接器由一个端口连接器被轴向分成两部分而形成。
如图6a、6b、6c所示，所述用于第一流体和第二流体的端口连接器位于板式换热器的相对的两侧，且是同轴的并且位于同一高度水平。
可以理解，本发明的图5a-6c仅示出了设置端口连接器的两种不同的示例，本领域技术人员可以根据需要选择其他合适的替代方案。例如，它们仅图示了将同一端口通道设置成两个通道的情形。参见图2，还可以将同一端口通道设置成多于两个通道(例如三个通道)，因此本领域技术人员可以根据本发明的上述公开内容，适当地设置与之相连的端口连接器。例如，将其中的用于一种流体的端口连接器设置在一侧，而将用于另外两种流体的端口连接器设置在相反的一侧。这对于本领域技术人员来说是显而易见的，而不需要付出任何创造性的劳动。因此，本发明的范围不应限制成上述图示的示例，还应包含与之等同或等价的技术方案。
本发明的上述结构布置，至少具有以下优势中的至少一个：
1)通过减少端口的数量，增大了有效换热面积；
2)它可以增加在端口周围处的强度，这是因为它在端口之上具有更多的支撑区域，并且具有大的端口连接器；
3)在两种工作流体之间存在真正的对流，其可以增加平均温度差并且因此改善了所述性能；
4)可以减小端口连接器的数量，因此降低了成本和降低了管连接的复杂程度；
5)应用于这种板式换热器的单元通过简化管连接而变得更加紧凑。
以上仅为本发明的一些实施例，本领域普通技术人员将理解，在不背离本总体发明构思的原则和精神的情况下，可对这些实施例做出改变，本发明的范围以权利要求和它们的等同物限定。

Claims (9)

1.一种板式换热器，所述板式换热器包括多个相互并排布置以形成换热流道的换热板片，延伸通过所述换热板片的至少一个端口通道、和与所述端口通道连接的端口连接器，所述端口通道中的至少一个端口通道包括彼此间隔开的至少两个通道，
其中，至少两种流体配置成对应地分别从所述至少一个端口通道的至少两个通道流入和/或流出。
2.根据权利要求1所述的板式换热器，其中，所述至少一个端口通道的至少两个通道彼此阻隔开。
3.根据权利要求1所述的板式换热器，其中，所述至少一个端口通道的至少两个通道通过凸缘、密封环或翻边桥彼此阻隔开。
4.根据权利要求3所述的板式换热器，其中，所述凸缘或翻边桥是与所述换热板片一体的部分。
5.根据权利要求4所述的板式换热器，其中，所述凸缘或翻边桥通过使所述换热板片在所述端口通道处的区域变形而形成。
6.根据权利要求1所述的板式换热器，其中，所述至少一个端口通道的一个通道设置成包括围绕所述至少两个通道中的另一个通道的多个通孔的形式。
7.根据权利要求1-6中任一项所述的板式换热器，其中，对于所述至少一个端口通道，用于至少两种流体的端口连接器位于板式换热器的同一侧或相对的两侧。
8.根据权利要求1所述的板式换热器，其中，所述用于至少两种流体的端口连接器设置成环状形式；或者所述用于至少两种流体的端口连接器由同一个端口连接器被轴向分成两部分而形成。
9.根据权利要求7所述的板式换热器，其中，所述用于至少两种流体的端口连接器位于板式换热器的相对的两侧，且是同轴的并且位于同一高度水平。
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