CN115451731A - 双板式热交换器 - Google Patents

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CN115451731A
CN115451731A CN202210426305.3A CN202210426305A CN115451731A CN 115451731 A CN115451731 A CN 115451731A CN 202210426305 A CN202210426305 A CN 202210426305A CN 115451731 A CN115451731 A CN 115451731A
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protrusion
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赫尔格·尼尔森
马丁·德拜维克
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Abstract

本发明涉及一种板式热交换器，其包括板元件的堆叠层，每个板元件是包括第一传热板和第二传热板的双壁结构，每个传热板包括设有表面图案的中央热交换部分，所述表面图案适于使一个板元件的第一传热板的表面图案接触相邻的板元件的第二传热板的表面图案，从而在板元件的一侧形成用于第一流体的第一流动路径和在板元件的第二侧形成用于第二流体的第二流动路径，其中所述板元件在开口区域中形成有开口，其中，第一传热板在开口区域中形成有沿第一方向突出的封闭突出部，并且在相同的开口区域中形成有敞开突出部，在与所述第一方向相反的第二方向上形成所述敞开突出部，使得所述封闭突出部和所述敞开突出部一起限定第一泄漏腔。

Description

双板式热交换器
技术领域
本发明涉及具有双板的类型的板式热交换器。更具体地，本发明涉及双板式热交换器，在该双板式热交换器中比在现有技术的类似的双板式热交换器中可以更容易地检测泄漏。
背景技术
板式热交换器在两种或更多种流体之间交换热量。在大多数板式热交换器中，多个被堆叠的板元件将流体分离开，每个板元件具有中央传热部分和周围的边缘部分。有时必须特别注意避免一种热交换流体泄漏到另一种热交换流体的流路中。这例如出现在如下情况中：在被用于使用非饮用流体来加热或冷却可饮用流体的热交换器中、在被用于处理临界流体的热交换器中、以及在将两种流体混合会导致不希望的化学反应的热交换器中。在这些情况下，通常使用双壁类型的热交换器。在双壁热交换器中，将热交换流体分离开的板元件各自包括被结合在一起的两个板。对于钎焊的热交换器，必须避免对一些区域的钎焊。
为了能够检测这些板中的一个板的泄漏，这些板通常被结合在一起使得允许泄漏的流体在这些板之间朝向板元件的边缘部分流动，例如，流动到可以被检测到的位置。对泄漏的快速检测要求以足够的间距布置这些板，以允许泄漏的流体容易地朝向检测位置流动。另一方面，为了在热交换流体之间在传热方面提供足够的效率，期望的是将板布置得彼此尽可能地靠近。因此，先前已经进行了各种不同的尝试来设计考虑这两种要求的双壁热交换器。
发明内容
根据在权利要求中给出的特征来解决本发明的目的。
这包括引入一种板式热交换器，所述板式热交换器包括板元件的堆叠层，每个板元件是包括第一传热板和第二传热板的双壁结构，每个传热板包括设有表面图案的中央热交换部分，所述表面图案适于使一个板元件的第一传热板的表面图案接触相邻的板元件的第二传热板的表面图案，从而在板元件的一侧形成用于第一流体的第一流动路径和在板元件的第二侧形成用于第二流体的第二流动路径，其中所述板元件在开口区域中形成有开口，其中，第一传热板在开口区域中形成有沿第一方向突出的封闭突出部，并且该第一传热板在相同的开口区域中形成有敞开突出部，在与所述第一方向相反的第二方向上形成所述敞开突出部，使得所述封闭突出部和所述敞开突出部一起限定第一泄漏腔。
所述敞开突出部可以适于在被连接到相邻的板元件的敞开突出部时允许流体在相应的开口与相应的流动路径之间通过，以及其中所述封闭突出部适于对流体进行封闭并且使所述相应的开口相对于所述相应的流动路径密封。
围绕相应的开口的整个周边可以定位有多个敞开突出部，以及单个封闭突出部可以环绕相应的开口。
第一固定部和第二固定部可以定位在相关的开口的相对侧处，从而将所述板元件的所述第一传热板与所述第二传热板固定在一起。
所述封闭突出部可以连通到排放通道，所述排放通道被形成为将所述封闭突出部流体地连通到所述板式热交换器的外部。所述排放通道可以被形成为沿与所述封闭突出部相同的第一方向形成的突出部。
凹部可以形成在所述封闭突出部中，并且其中所述凹部沿与所述封闭突出部相反的第二方向突出，并且突入到所述第一泄漏腔中。
所述封闭突出部可以连接到所连接的相邻的板元件的传热板的封闭突出部，所述凹部限定第二泄漏腔。
所述第二泄漏腔可以定位在将传热板固定到相邻的板元件的传热板的相应的第三固定部与第四固定部之间。
开口可以形成在所述封闭突出部与所述凹部所共享的板壁中，从而在所述第一泄漏腔与所述第二泄漏腔之间形成流体连通。
附图说明
图1是板式热交换器的原理的一般图示。
图2是根据本发明的双板式热交换器的侧视图。
图3是根据本发明的传热板的一部分的俯视图。
图4是根据本发明的双板式热交换器的一部分的侧视图。
具体实施方式
应当理解，详细的描述和具体的示例虽然指示了本发明的实施例，但仅是以说明的方式给出的，因为对本领域技术人员来说来自该详细的描述的各种不同的变化和修改将变得明显。
图1和图2图示了由板元件2连接到相邻的板元件2所形成的热交换器1。每个板元件2被形成有开口3a、3b、3c、3b和具有表面图案45的热交换部分40。当被堆叠时，相邻的板元件2的被连接的表面图案45在板元件2的相应的相对表面处形成流动路径A、B。此外，开口3a、3b、3c、3b被对齐，从而分别形成第一组开口3a、3d和第二组开口3b、3c，该第一组开口3a、3d限定到第一流动路径A的入口和出口，该第二组开口3b、3c限定到第二流动路径B的入口3b和出口3c。该第一组开口3a、3d和第一流动路径A相对于第二组开口3b、3c和第二流动路径B密封，从而允许在不使两种流体接触和混合的情况下使流体通过热交换器。该热交换器适于将热量从在板元件2上沿流动路径A、B流动的流体中的较热的流体传递到较冷的流体。
板元件2是包括第一传热板10和第二传热板20的双壁结构的，每个传热板包括设有表面图案45的中央热交换部分40。第一传热板10和第二传热板20在它们的延伸部的大部分上被连接，诸如在中央热交换部分40处被连接。如果一个传热板失效，例如由于形成裂缝而失效，则另一个传热板将确保流体不会在第一流动路径A与第二流动路径B之间泄漏。
图3示出了传热板10、20的围绕形成在开口区域30a、30b中的两个开口3a、3b的区域部分。开口区域30a、30b、30c、30d总体上由围绕开口3a、3b、3c、3d的基本上平坦的部分形成。附图示出了形成在至少一个开口区域30a中的沿第一方向突出的突出部50，该突出部50可以完全环绕相应的开口3a。
突出部50可以具有基本上平坦的顶表面，该基本上平坦的顶表面适于接触相邻的传热板10、20的相似表面。
凹部55可以形成在突出部50的顶表面中，该凹部55沿与第一方向相反的第二方向突出。凹部55可以形成在突出部50的整个周边处。
图示的实施例中的突出部50连接到排放口60，该排放口60被形成为将突出部50流体地连接到热交换器1的外部，诸如连接到热交换器1的侧部。在图示的实施例中，该排放口60被形成为传热板10、20中的在开口区域30a中的突出部或形状，从而将突出部50连接到传热板10、20的边缘。形成该排放口60的突出部或形状可以是沿与突出部50相同的第一方向形成的，但是可以低于该突出部50，使得该形成该排放口60的突出部或形状不接触任何相邻的板元件2。
至少一个其他开口区域30b可以被形成有突出部65，该突出部65形成在彼此相距一定距离处，或者至少具有允许流体在相应的开口3a、3b、3c、3d与相应的流动路径A、B之间通过的开口。在下文中这种突出部65被称为“敞开突出部”65，并且可以围绕相应的开口3b的整个周边定位这种突出部65。
图4图示了图2的热交换器1的部分截面，示出了多个堆叠的板元件2的开口3a、3b、3c、3d。
开口区域30a、30b、30c、30d可以形成基本上平坦的区段，该基本上平坦的区段平行于相应的热交换器板10、20的延伸部延伸。在这些开口区域的至少一个开口区域30a中，该实施例中的板元件2的第一传热板10和第二传热板20在开口区域30a、30b、30c、30d中形成有相对于彼此沿相反方向突出的突出部50。
在图示中，通过传热板10、20的接触相邻的板元件2的传热板10、20的突出部50，将第一流动路径A相对于相应的开口3a、3b、3c、3d密封，并且因此突出部50可以被称为“封闭突出部”50。封闭突出部50可以在相应的开口3a、3b、3c、3d的整个周边处封闭流动路径。
图4中的第二流动路径B是敞开的，意味着相应的开口3a、3b、3c、3d作为该第二流动路径B的流体入口或出口来操作。
在图示的实施例中，第一板10和第二板20两者都形成有这种封闭突出部50，该封闭突出部50适于在它们的顶表面处连接，因此该顶表面可以是平坦的。
如图示的，该实施例中的板元件2的第一板10和第二板20不接触，而是接触相邻的板元件2的传热板10、20。这可以使得第一传热板10的封闭突出部50和敞开突出部65分别接触对应的第二传热板20的封闭突出部50和敞开突出部65。以相同的方式，第二传热板20的封闭突出部50和敞开突出部65分别接触对应的第一传热板10的封闭突出部50和敞开突出部65。
封闭突出部50在开口区域30a、30b、30c、30d中支撑所连接的相应的相邻的板元件2，正如表面图案45在热交换部分40中支撑一样。还如先前所指示的，这些封闭突出部50在相应的开口3a、3b、3c、3d与相应的流动路径A、B(例如，图示的第一流动路径A)之间还对流体进行密封。
在封闭突出部50的两侧，板元件2的第一传热板10和第二传热板20在开口区域30a、30b、30c、30d中是连接的，就像该第一传热板10和第二传热板20例如在热交换部分40中一样。在这些连接部处，可以通过分别在相对于相应的开口3a、3b、3c、3d的第一径向距离和第二径向距离处的周缘的第一固定部200和第二固定部210来固定该第一传热板10和第二传热板20。可以通过熔焊、钎焊、胶合等来得到该固定部。
第一固定部200和第二固定部210定位在封闭突出部50的相对于开口3a、3b、3c、3d的相对侧处。第一固定部200对开口3a、3b、3c、3d内部的流体进行密封，并且第二固定部210在板元件的第一传热板10与第二传热板20之间进行密封。
当被连接的第一传热板10和第二传热板20对齐并连接成板元件2时，该被连接的第一传热板10和第二传热板20一起限定第一泄漏腔70。如果第一固定部200或第二固定部210未能进行密封，则第一泄漏腔70将在泄漏的流体与该流动路径A、B中的另一个流动路径中的流体混合之前收集该泄漏的流体。
通过开口3a、3b、3c、3d的周边处的敞开突出部65(诸如，凹坑或其他形状)来确保敞开的流动路径B。
在图示的实施例中，第一传热板10和第二传热板20两者都形成有这样的敞开突出部65，该敞开突出部65适于在它们可能是平坦的顶表面处连接。以这种方式，敞开突出部65在开口区域30a、30b、30c、30d中支撑相应的板元件2，并且同时允许流体进入相应的流动路径A、B中，诸如进入图示的第二流动路径B中。
在其他未图示的实施例中，所述第一传热板10和第二传热板20中的仅一个传热板形成有封闭突出部50和/或敞开突出部65。在该实施例中，该封闭突出部50和/或敞开突出部65适于接触相邻的板元件2的相应的传热板10、20的开口区域30a、30b、30c、30d的可能的平坦部分。
图4示出了第一流动路径A相对于相应的开口3a、3b、3c、3d是密封的，并且第二流动路径B是敞开的。热交换器1可以被形成为使得分别连接第一流动路径A和成组的开口3b、3c的每组开口3a、3d包括形成有封闭突出部50的密封的开口区域30a、30c和形成有敞开突出部65的开口区域30b、30d。
与相应的第一泄漏腔70相同的方式，通过在第一传热板10和/或第二传热板20的板材料中形成的、突出到相应的相同的第一方向和第二方向的突出部或形状可以形成排放通道85。两个传热板10、20中的任一个传热板形成有这样的突出部，并且因此由被对齐的两个突出部或形状形成该排放通道85。或者，在传热板10、20中的仅一个传热板中形成该突出部或形状，并且通过将该突出部或形状与板元件的另一个传热板10、20的可能的平坦表面对齐来形成该排放通道85。
排放通道85从第一泄漏腔70延伸到相应的传热板10、20的外边缘，因此该排放通道85适于将第一泄漏腔70内的泄漏的流体排放到热交换器1的边缘，并由此排放到外部。然后，可以通过查看泄漏的流体以视觉的方式检测泄漏，或者通过包括泄漏传感器来检测泄漏。
在图4中也可以看到，形成在第一传热板10或第二传热板20中的至少一个传热板的突出部50中的凹部55，并且其中该凹部50与突出部50相反地突出，并且由此突出到第一泄漏腔70中。如果第一传热板10的封闭突出部50沿第一方向突出，则第一传热板10的封闭突出部50中的凹部55沿与第一方向相反的第二方向突出。相应地，如果第二传热板20的封闭突出部50沿第二方向突出，则该第二传热板20的封闭突出部50的凹部55沿第一方向突出。在总体上，该实施例示出了沿与第二传热板20的封闭突出部50相反的方向形成的第一传热板10的封闭突出部50。相应地，第一传热板10和第二传热板20各自的凹部55被定向成彼此相反。
因此，凹部55限定了板元件2的第二泄漏腔80，该第二泄漏腔80定位在两个第一泄漏腔70之间。在由两个被连接的板元件2形成第二泄漏腔80的情况下，第一泄漏腔70形成在板元件2本身内。
如所描述的，在图示的实施例中，相邻的板元件2的第一传热板10和第二传热板20两者都形成有相对于彼此沿相反方向突出的凹部55，使得当第一传热板10和第二传热板20对齐时其限定第一泄漏腔70。或者，相邻的板元件2的第一传热板10和所连接的第二传热板20中的仅一个传热板形成有凹部55。然后，当连接到所接触的传热板10、20的封闭突出部50的可能的平坦顶表面时，形成第二泄漏腔80。
第二泄漏腔80定位在将第一传热板10固定到相邻的板元件2的第二传热板20的相应的第三固定部220与第四固定部230之间。例如通过熔焊、钎焊、胶合等来得到第三固定部220与第四固定部230。
第三固定部220在距所述开口区域30a、30b、30c、30d的开口3a、3b、3c、3d的第三径向距离处，并且第四固定部220在距所述开口区域30a、30b、30c、30d的开口3a、3b、3c、3d的第四径向距离处，并且凹部55定位在所述第三固定部220与第四固定部230之间。
第三固定部220对开口3a、3b、3c、3d内部的流体进行密封，并且第四固定部230对相应的第一流动路径A、B内部的流体进行密封。
如果第三固定部220或第四固定部230未能进行密封，则第二泄漏腔80将在泄漏的流体与所述流动路径A、B中的另一个流动路径中的流体混合之前收集该泄漏的流体。
开口75可以被定位成连接第一泄漏腔70和第二泄漏腔80，诸如定位在将第一泄漏腔70与第二泄漏腔80分离的凹部55中。被收集在第二泄漏腔80中的泄漏的流体因此将被引导到第一泄漏腔70，并且该泄漏的流体从该第一泄漏腔70通过排放口60流动到热交换器的外部以用于检测。
可以分别由第一传热板10和第二传热板20形成该板元件2，使得当被堆叠成热交换器1时，如果例如第一传热板10在开口区域30a、30b、30c、30d中形成有封闭突出部50，则将该封闭突出部50连接到相邻的板单元2的第二传热板20的封闭突出部50。在这种情况下，在相同的开口区域30a、30b、30c、30d中，第二传热板20形成有敞开突出部65，该敞开突出部65在相反侧连接到相邻的板元件2的第一传热板10的敞开突出部65。
相应地，如果例如第一传热板10在开口区域30a、30b、30c、30d中形成有敞开突出部65，则将该敞开突出部65连接到相邻的板单元2的第二传热板20的敞开突出部65。在这种情况下，在相同的开口区域30a、30b、30c、30d中，第二传热板20形成有封闭突出部50，该封闭突出部50在相反侧连接到相邻的板元件2的第一传热板10的封闭突出部50。
附图标记
1 板式热交换器
2 成堆的板元件
3a、3b、3c、3d 开口
10 第一传热板
20 第二传热板
30a、30b、30c、30d 开口区域
35a、35b、35c、35d 周缘
40 热交换部分
45 表面图案
50 封闭突出部
55 凹部
60 排放口
65 敞开突出部
70 第一泄漏腔
75 开口
80 第二泄漏腔
85 排放通道
200 在第一径向距离处的第一固定部
210 在第二径向距离处的第二固定部
220 在第三径向距离处的第三固定部
230 在第四径向距离处的周缘的第四固定部。

Claims (10)

1.一种板式热交换器(1)，所述板式热交换器(1)包括板元件(2)的堆叠层，每个板元件(2)是包括第一传热板(10)和第二传热板(20)的双壁结构，每个传热板包括设有表面图案(45)的中央热交换部分(40)，所述表面图案(45)适于使一个板元件(2)的第一传热板(10)的表面图案(45)接触相邻的板元件(2)的第二传热板(20)的表面图案(45)，从而在板元件(2)的一侧形成用于第一流体的第一流动路径(A)和在板元件(2)的第二侧形成用于第二流体的第二流动路径(B)，其中所述板元件(2)在开口区域(30a、30b、30c、30d)中形成有开口(3a、3b、3c、3d)，其特征在于，第一传热板(10)在开口区域(30a、30b、30c、30d)中形成有沿第一方向突出的封闭突出部(50)，并且该第一传热板(10)在相同的开口区域(30a、30b、30c、30d)中形成有敞开突出部(65)，在与所述第一方向相反的第二方向上形成所述敞开突出部(65)，使得所述封闭突出部(50)和所述敞开突出部(65)一起限定第一泄漏腔(70)。
2.根据权利要求1所述的板式热交换器，其中，所述敞开突出部(65)适于在被连接到相邻的板元件(2)的敞开突出部(65)时允许流体在相应的开口(3a、3b、3c、3d)与相应的流动路径(A、B)之间通过，以及其中，所述封闭突出部(50)适于对流体进行封闭并且使所述相应的开口(3a、3b、3c、3d)相对于所述相应的流动路径(A、B)密封。
3.根据权利要求2所述的板式热交换器，其中，围绕相应的开口(3a、3b、3c、3d)的整个周边定位有多个敞开突出部(65)，以及其中，单个封闭突出部(50)环绕相应的开口(3a、3b、3c、3d)。
4.根据前述权利要求中任一项所述的板式热交换器，其中，第一固定部(200)和第二固定部(210)定位在相关的开口(3a、3b、3c、3d)的相对侧处，从而将所述板元件(2)的所述第一传热板(10)与所述第二传热板(20)固定在一起。
5.根据前述权利要求中任一项所述的板式热交换器，其中，所述封闭突出部(50)连通到排放通道(85)，所述排放通道(85)被形成为将所述封闭突出部(50)流体地连通到所述板式热交换器(1)的外部。
6.根据权利要求5所述的板式热交换器，其中，所述排放通道(85)被形成为沿与所述封闭突出部(50)相同的第一方向形成的突出部。
7.根据前述权利要求中任一项所述的板式热交换器，其中，凹部(55)形成在所述封闭突出部(50)中，并且其中，所述凹部(55)沿与所述封闭突出部(50)相反的第二方向突出，并且突入到所述第一泄漏腔(70)中。
8.根据权利要求7所述的板式热交换器，其中，当所述封闭突出部(50)连接到所连接的相邻的板元件(2)的传热板(10、20)的封闭突出部时，所述凹部(55)限定第二泄漏腔(80)。
9.根据权利要求7或8所述的板式热交换器，其中，所述第二泄漏腔(80)定位在将传热板(10、20)固定到相邻的板元件(2)的传热板(10、20)的相应的第三固定部(220)与第四固定部(230)之间。
10.根据权利要求7至9中任一项所述的板式热交换器，其中，开口(75)形成在所述封闭突出部(50)与凹部(55)所共享的板壁中，从而在所述第一泄漏腔(70)与所述第二泄漏腔(80)之间形成流体连通。
CN202210426305.3A 2021-06-09 2022-04-21 双板式热交换器 Pending CN115451731A (zh)

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