CN113167552A - 热交换器 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种用于在空气与液体之间进行热传递的焊接板式热交换器，所述热交换器包括：多个板，每个板在具有凸缘厚度的周边凸缘内具有内部容积，并且多个板与入口和出口平行地流体连通，所述板以相互预定的距离安装在框架中，使得空气能够以在板之间流动，并且其中，板安装在所述板的相对侧上的至少两个板保持框架构件之间，其中，所述板保持框架构件设置有外边缘和从所述外边缘延伸的梳状形状的多个狭缝，其中，第一类型狭缝和第二类型狭缝以交替构造设置，其中，第一类型狭缝形成有宽度对应于凸缘厚度的窄进入通道段和位于窄进入通道段后面的加宽的开口段，并且其中，第一类型狭缝适于在窄通道段中接收板的周边凸缘；并且其中，第二类型狭缝基本上是直的并且保持空闲。通过根据本发明的热交换器，板保持固定，使得在热交换器的操作期间磨损减少。

Description

热交换器
技术领域
本发明涉及一种用于在空气与液体之间进行热传递的焊接板式热交换器，所述热交换器包括多个板，其中每个板在具有凸缘厚度的周边凸缘内部具有内部容积，并且这些板与入口和出口平行地流体连通，所述板以相互预定的距离安装在框架中，使得空气可以在板之间流动，并且其中，板安装在所述板的相对侧上的至少两个板保持框架构件之间，其中，所述板保持框架构件设置有外边缘和从所述外边缘延伸的呈梳状形状的多个狭缝。
背景技术
这种类型的热交换器从US 2006/0201660A1或WO2016/053100A1中已知。
焊接板式热交换器也是已知的，尤其是从US 5,494,100、US 2012/000633A1和US2012/255709A1中已知。
焊接板式热交换器广泛地用于加工工业中，以便从诸如加热的空气的一种介质向水进行热传递。热交换器由多个焊接板制成，这些焊接板平行地布置在进气口与相对定位的出气口之间的框架中，使得空气或气体可以从进气口向出气口流过热交换器。板安装在安装框架构件中，使得板以允许空气或气体穿过板的相互距离被保持。各个板连接到入口歧管和出口歧管，使得流体(例如，加工用水)从而可以在板的内部流动，由此，热量从空气传递到液体(或反之亦然)。
在加工工业中，诸如食品和乳品工业、纺织工业、化学工业等，这种类型的焊接板式热交换器已被证明在提供热传递方面是有效的，从而提供了显著的能量节省。热交换器通常在尺寸和设计上是定制的。
从US 2006/0201660中已知上述类型的热交换器，其中，板牢固地安装在所述板的相对侧上的一系列板保持框架构件之间。然而，由于热状态，焊接板经受热膨胀。必须密封板与入口和出口之间的液体流动连通，以防止由于热膨胀而发生的泄漏。为了解决该问题，从GB1592069和US 2,814,469已知热交换器的示例。然而，与板所经受的热状态有关的另一个问题是确保板保持固定地安装在框架中。随着板膨胀和收缩，已经观察到存在板在安装构件中丢失的风险，这可能增加泄漏的风险以及热交换器上增加的磨损和撕裂，由此需要维修以确保热交换器的令人满意的性能和效率。
在US 2006/0201660中公开的热交换器中，板被锁定在内板段与外板段之间。流经热交换器的空气以及热膨胀和收缩引起振动并引起板上的磨损，随着时间的推移，这引起板在其固定装置中移动。
发明内容
因此，本发明的目的是解决由于焊接板式热交换器中的焊接板的热膨胀所引起的问题。
该目的通过最初提及类型的热交换器实现，在该热交换器中，第一类型狭缝和第二类型狭缝以交替构造设置，其中，第一类型狭缝形成有宽度对应于凸缘厚度的窄进入通道段和位于窄进入通道段后面的加宽的开口段，并且其中，第一类型狭缝适于在窄通道段中接收板的周边凸缘；并且其中，第二类型狭缝基本上是直的并且保持空闲。
根据本发明，发现将板布置在梳状板保持安装构件中是有利的，因为该板安装布置允许板的热膨胀并且将板保持在适当位置。板在热交换器中保持在它们的位置，而不必将板焊接到框架上。通过在每个第一类型狭缝中将板保持在梳状构件中，第二类型狭缝允许一些柔性，由此还可以吸收在纵向板保持构件的方向上的任何热膨胀。
适于接收板的第一类型狭缝形成有从外边缘延伸的窄进入通道段和位于其后面的加宽段。
此外，第一类型狭缝的窄进入通道段具有基本上等于板的周边凸缘的厚度的宽度。另外，第一类型狭缝的窄进入通道段从外边缘基本上垂直地延伸，其长度基本上对应于板的凸缘的宽度。这意味着板保持固定，使得在热交换器的操作期间减少甚至消除磨损。板凸缘主要保持在窄通道段中，这使第一类型狭缝中的加宽段基本上空闲，使得板凸缘仅占据窄通道段。
在优选实施方式中，在接收板的第一类型狭缝之间的第二类型狭缝形成有基本上相等的宽度。
根据本发明，板优选地是焊接钢板，其中，两个钢板至少沿着它们的周边凸缘被焊接在一起，并且被成形为使得在所述板之间存在内部容积，并且内部容积优选地在相对的周边凸缘处设置有入口和出口。而且，每个板的周边凸缘具有基本上等于板的两个钢板的厚度，并且具有板的周边凸缘的预定宽度。
优选地，第一和第二类型狭缝在框架构件的外边缘处都具有开口，并且基本上垂直于外边缘延伸，并且都具有基本上相同的长度。因此，板在热交换器的操作期间的任何热膨胀都被容易地吸收。
为了确保牢固地夹持在板凸缘上，有利的是，第一类型狭缝的窄通道段具有基本上等于板的周边凸缘的厚度的宽度。
有利地，第一类型狭缝的基部和在距离外边缘最远的点处的第二类型狭缝的基部设有倒圆的饰面，诸如狭缝的半圆形形状的底部。因此，避免了由狭缝形成的突起的底部中的应力和应变集中。
为了易于板凸缘的***，至少第一类型狭缝设置有倒角的过渡边缘或倒圆边缘，作为限定进入窄通道段的入口的接收部分。
在优选实施方式中，梳状形状的板保持框架构件由钢制成，优选地由不锈钢制成，并且更优选地由奥氏体不锈钢制成。这使得热交换器耐腐蚀并适用于食品生产等。
梳状形状的板保持框架构件优选地在与外边缘相对的部分中设置有安装部分，优选地以纵向倒V形的形式的安装部分。因此，板保持构件易于牢固地安装到热交换器框架上并且易于维修，包括在维修期间更换。V形还为长的梳状板保持框架构件提供刚度。
在优选实施方式中，板是具有两个侧凸缘以及顶凸缘和底凸缘的矩形，并且其中，多个板保持框架构件布置在框架中，用于在每个侧凸缘以及所述板的底凸缘和顶凸缘处接收和保持板。
板、歧管和框架以及板安装构件都由不锈钢制成，更优选地由奥氏体不锈钢制成。发现这是有利的，因为奥氏体不锈钢不可通过热处理硬化，从而确保热交换结构的长寿命。
附图说明
在下文中参照附图描述本发明，附图中：
图1是根据本发明的实施方式的热交换器的透视图；
图2是热交换器的前视图；
图3是图2中的C-C截面的剖视图；
图4是图2中的D-D截面的剖视图；
图5是图4中的细节E的详细视图；
图6是根据本发明的梳状板保持构件的俯视图；
图7是图6中的细节C的详细视图；
图8是图6的板保持构件的端视图；
图9是图6的板保持构件的透视图；以及
图10是图5的将平凸缘安装在板保持构件中的放大详细视图。
具体实施方式
在图1和图2中示出了焊接板式热交换器。热交换器包括一系列平行布置在框架2中的板1。框架2通常为立方体，具有开口的前矩形侧和相对的开口的后矩形侧以及其间的四个矩形侧。图1所示的类型的热交换器是空气冷却式热交换器，其中，热空气在前侧与后侧之间的流路中穿过框架，并且由此随着热能传递到穿过一系列板的液体而被冷却。
板1经由板保持构件5安装到框架2，这些板保持构件横穿热交换器的前侧和后侧上的开口(在图1中仅前侧可见)。每个板1在周边凸缘1'内部设有内部容积(参见图3和图5)。各个板1具有入口(未示出)和出口(未示出)，以提供流体流入和流出内部容积。板1的内部容积与流体入口歧管3和流体出口歧管4流体连通，使得例如冷液体的流体在比如由于如图1中箭头指示的板1之间的热空气的空气流动而升高的温度下，在流体经由流体出口歧管4离开热交换器之前，经由流体入口歧管3进入并穿过每个板1的内部容积。流体入口歧管3将流入的液体分配到平行设置的板1，使得穿过板1的液体同时流向出口歧管4。
图3是沿着图2中的C-C截面的剖视图。该C-C截面平行于板并位于两个板1之间。如图3所示，每个板1由多个板保持构件5沿着其周边凸缘1'在大体矩形板1的至少两个相对侧上保持在适当位置。板1在板保持构件5中的安装也在图4中示出，该图是沿着图2中的截面D-D的剖视图，并且在图5中更详细地示出，该图是图4中标记的细节E的放大图。
特别参考图5以及图6至图9，它们是单独的板保持构件5的视图。如图所示，板保持构件5是细长的，并且它们设置有两种不同类型狭缝6、7，由此可见，板保持构件5具有梳状外观。板1布置在这些梳状板保持构件5中的第一类型狭缝6中，并且该安装布置允许板1的热膨胀并且将板1保持在框架2中的适当位置。板1在热交换器中保持在它们的位置，而不必将板1焊接到框架2上。通过在每个第一类型狭缝6中将板1保持在梳状构件5中，第二类型狭缝7允许一些柔性，由此还可以吸收在纵向板保持构件5的方向上的任何热膨胀。如图所示，两种类型的狭缝6、7以交替的构造设置，使得第一类型狭缝6之后是第二类型狭缝7，然后是第一类型的狭缝6，等等。
如图7详细所示，保持构件5中的狭缝6、7在第一类型狭缝6与第二类型狭缝7之间交替，使得在两个第一类型狭缝6之间存在第二类型狭缝7。狭缝6、7基本上垂直于外边缘9延伸，并且所有狭缝从保持构件5的外侧边缘9基本上具有相同的长度，但是狭缝6、7设置有不同的形状。狭缝6、7例如通过切割形成在保持构件5中，使得在狭缝6、7的每一侧上形成形状基本上镜像的突起10。
梳状板保持构件5中的第一类型狭缝6适于接收板1的凸缘1'。板凸缘1'***狭缝6的最外面的窄进入通道段6'(参见图5和图10)。
在接收板的第一类型狭缝6之间设置的第二类型狭缝7形成有基本上相等的宽度。适于接收板1的凸缘1'的第一类型狭缝6在外边缘部分中形成有窄进入通道段6'，并且在其后形成有加宽的狭缝段6”，即狭缝的最远离外边缘9的段(参见图7中的详细视图)。
第一类型狭缝6的窄进入通道段6'具有基本上等于板1的周边平凸缘1'的厚度的宽度。另外，第一类型狭缝6的窄进入段6'从外边缘基本上垂直地延伸，其长度基本上对应于板1的凸缘1’的宽度。窄通道段6'具有两个平行侧，由此确保平凸缘1'由于窄通道段6'的宽度而被牢固地夹持和保持在适当位置，而且当热膨胀时也可以在通道6'中滑动。如图5所示且如图10更详细地所示，板1的平凸缘1'仅***到第一类型狭缝6的窄进入通道段6'中。由此，平凸缘1'不延伸到加宽的狭缝段6”中，或者至少基本上不延伸到加宽的狭缝段6”中。由此，随着加宽段保持空闲或至少基本空闲，即未被板凸缘1'占用时，进一步允许板1的侧向热膨胀。
具有改变的两种类型的狭缝6、7的保持构件5的该设计确保板1保持固定，使得在热交换器的操作期间减少甚至消除磨损，同时允许板在操作期间的热膨胀。
为了易于***并且为了允许热膨胀和收缩，限定第一类型狭缝6的突起10设置有倒角的过渡边缘或倒圆的边缘，作为在外边缘9处限定进入窄通道段6'(参见图7)的入口的接收部分10'，并且还设置有在窄通道段6'与加宽段6”之间的内部过渡部分10”。
第二类型狭缝7是笔直的，优选地，在距离外边缘9最远点的第二类型狭缝7的基部设置有倒圆的饰面7”'，诸如狭缝7的半圆形底部。术语笔直意指第二狭缝7可以具有两个基本平行的侧面，并且基本上具有狭缝7的恒定宽度。然而，应当认识到，也可以选择其它几何形状的第二类型狭缝7。然而，优选的是，第二类型狭缝7在形状上是对称的，使得形成狭缝7的突起以及两个相邻的第一类型狭缝6在形状上是相同的，以确保相邻板1的相同的安装支撑。
如同在距离外边缘9最远的点处的加宽狭缝段6”设有倒圆的饰面6”'，第一类型狭缝6的基部设有倒圆的饰面6”'，诸如第一狭缝6的半圆形底部。因此，在保持构件5中防止积累超过可接受水平的内部机械应变，使得防止突起10断裂和板1丢失。
梳状板保持框架构件5设有纵向框架安装部分8，该部分在与外边缘9相对的纵向部分中形成有纵向倒V形。因此，纵向板保持构件5具有抗弯刚度，从而提供板1在热交换器中的牢固安装。
热交换器的部件主要由钢制成，并且特别是不锈钢，使得热交换器可以抵抗腐蚀。因此，框架和板优选地由不锈钢制成。板保持构件5优选地也由钢制成，诸如不锈钢。然而，通过本发明，应当认识到，可以使用其它类型的金属材料。
以上，参照当前优选的实施方式描述了本发明。然而，应当认识到，在不背离所附权利要求中限定的本发明的情况下，可以提供变型。

Claims (14)

1.一种用于在空气与液体之间进行热传递的焊接板式热交换器，所述热交换器包括：
多个板，每个板在具有凸缘厚度的周边凸缘内具有内部容积，并且所述多个板与入口和出口平行地流体连通，
所述板以相互预定的距离安装在框架中，使得空气能够在所述板之间流动，并且其中，所述板安装在所述板的相对侧上的至少两个板保持框架构件之间，其中，所述板保持框架构件设置有外边缘和从所述外边缘延伸的梳状形状的多个狭缝，
其特征在于，
以交替构造设置有第一类型狭缝和第二类型狭缝，其中，所述第一类型狭缝形成有具有对应于凸缘厚度的宽度的窄进入通道段和位于窄进入通道段后的加宽的开口段，并且其中，所述第一类型狭缝适于在所述窄通道段中接收所述板的所述周边凸缘；并且其中，所述第二类型狭缝基本上是直的并且保持空闲。
2.根据权利要求1所述的热交换器，其中，所述板是焊接钢板，其中，两个钢板至少沿着所述两个钢板的周边凸缘被焊接在一起，并且被成形为使得在所述板之间存在内部容积，并且所述内部容积优选地在相对的周边凸缘处设置有入口和出口。
3.根据权利要求1或2所述的热交换器，其中，每个所述板的所述周边凸缘的厚度基本上等于所述板的两个钢板。
4.根据前述权利要求中任意一项所述的热交换器，其中，所述第一类型狭缝和第二类型狭缝在所述框架构件的所述外边缘处都具有开口，并且基本上垂直于所述外边缘延伸，并且都具有基本上相同的长度。
5.根据前述权利要求中任意一项所述的热交换器，其中，在接收板的第一类型狭缝之间的所述第二类型狭缝被形成为具有基本上相等的宽度。
6.根据前述权利要求中任意一项所述的热交换器，其中，所述第一类型狭缝适于仅在所述窄通道段中接收板凸缘。
7.根据前述权利要求中任意一项所述的热交换器，其中，所述第一类型狭缝的所述窄通道段的宽度基本等于所述板的所述周边凸缘的厚度。
8.根据前述权利要求中任意一项所述的热交换器，其中，所述第一类型狭缝的所述窄通道段从所述外边缘基本上垂直地延伸，其长度基本上对应于所述板的所述凸缘的宽度。
9.根据前述权利要求中任意一项所述的热交换器，其中，所述第一类型狭缝的基部和在距离所述外边缘最远的点处的所述第二类型狭缝的基部设置有倒圆的饰面，诸如所述狭缝的半圆形的底部。
10.根据前述权利要求中任意一项所述的热交换器，其中，至少所述第一类型狭缝设置有倒角的过渡边缘或倒圆的边缘，作为限定进入所述窄通道段的入口的接收部分。
11.根据前述权利要求中任意一项所述的热交换器，其中，梳状形状的板保持框架构件由钢制成，优选地由不锈钢制成，并且更优选地由奥氏体不锈钢制成。
12.根据前述权利要求中任意一项所述的热交换器，其中，梳状形状的板保持框架构件在与所述外边缘相对的部分中设置有安装部分，优选地以纵向倒V形的形式的安装部分。
13.根据前述权利要求中任意一项所述的热交换器，其中，所述板是具有两个侧凸缘以及顶凸缘和底凸缘的矩形，并且其中，多个板保持框架构件布置在所述框架中，用于在每个所述侧凸缘以及所述板的所述底凸缘和所述顶凸缘处接收和保持所述板。
14.根据前述权利要求中任意一项所述的热交换器，其中，所述板、歧管、所述框架和板安装件均由不锈钢制成，更优选为奥氏体不锈钢。
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