CN116793116A - 板式换热器 - Google Patents
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Abstract
本申请提供一种板式换热器,包括多个第一板片和多个第二板片,板式换热器具有第一板间通道和第二板间通道,第一板片具有第一板片波纹,第二板片具有第二板片波纹;第一板片和第二板片均具有第一角孔和第二角孔,第一板片和第二板片均包括两条第二边,板式换热器包括第一分配区和第二分配区,在第一分配区中,第一板片波纹包括第一波纹,第一波纹从第一角孔的周侧向两条第二边中远离第一角孔的第二边倾斜延伸,在第二分配区中,第二板片波纹包括第二波纹,第二波纹从第二角孔的周侧向两条第二边中远离第二角孔的第二边倾斜延伸,板式换热器具有第一连接部,第一角孔位于第一连接部内。如此提高了板式换热器的性能。
Description
技术领域
本申请属于换热器领域,具体地,涉及一种板式换热器。
背景技术
板式换热器以其结构紧凑、换热系数高、可靠性强、制冷剂充注量少等优点,被广泛应用于制冷和制热***中,作为蒸发器、冷凝器、经济器等使用。
板片设计对换热器的性能影响较大,为了达到更好的性能,有必要提出一种板式换热器。
发明内容
为解决上述问题,本申请旨在提供一种能提高性能的板式换热器。
本申请提供一种板式换热器,包括多个第一板片和多个第二板片,多个第一板片和多个第二板片沿着板式换热器的厚度方向交替叠合;所述板式换热器具有第一板间通道和第二板间通道,所述第一板间通道位于第一板片的正面和相邻第二板片的背面之间,所述第二板间通道位于第二板片的正面和相邻第一板片的背面之间,所述第一板片具有第一板片波纹,所述第二板片具有第二板片波纹;
所述第一板片和第二板片均具有第一角孔和第二角孔,所述第一角孔与第一板间通道连通,所述第二角孔与第二板间通道连通;所述第一板片和第二板片均包括两条第一边,所述第一边沿着板式换热器的宽度方向延伸,所述第一角孔和第二角孔中的其中一者靠近其中一个第一边,另一者靠近另一个第一边;
所述第一板片和第二板片均包括两条第二边,所述第二边沿着板式换热器的长度方向延伸,所述第一角孔靠近其中一个第二边,所述板式换热器包括第一分配区和第二分配区,所述第一角孔位于第一分配区,在所述第一分配区中,所述第一板片波纹包括第一波纹,所述第一波纹从第一角孔的周侧向两条第二边中远离第一角孔的第二边倾斜延伸;所述第二角孔靠近其中一个第二边,所述第二角孔位于第二分配区,在所述第二分配区中,所述第二板片波纹包括第二波纹,所述第二波纹从第二角孔的周侧向两条第二边中远离第二角孔的第二边倾斜延伸;
所述板式换热器具有第一连接部,所述第一连接部包括第一平接部和第二平接部,所述第一平接部位于第一板片,所述第一板片波纹延伸至所述第一平接部,所述第二平接部位于第二板片,所述第二板片波纹延伸至所述第二平接部,所述第一平接部的背面与相邻第二平接部的正面相接,所述第一角孔位于所述第一连接部内。
本申请提供的板式换热器,在第一分配区中,第一波纹从第一角孔的周侧向两条第二边中远离第一角孔的第二边倾斜延伸,在第二分配区中,第二波纹从第二角孔的周侧向两条第二边中远离第二角孔的第二边倾斜延伸,提高了流体的分配性能;且通过设置第一连接部,第一角孔位于所述第一连接部内,使第一角孔与第二板间通道具有间距,提高了板式换热器的防冰冻性能。
附图说明
为了更清楚地说明本申请实施例中的技术方案,下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简要介绍,显而易见地,下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例,对于本领域的普通技术人员来讲,在不付出创造性劳动性前提下,还可以根据这些附图获得其他附图。
图1为本申请实施例所提供的一种板式换热器的立体图;
图2为本申请实施例所提供的一种板式换热器的***图;
图3为本申请实施例所提供的第一板片的正视图;
图4为本申请实施例所提供的第二板片的正视图;
图5为本申请实施例所提供的一种板式换热器的一种局部剖视图;
图6为图5中圈A的结构放大图;
图7为本申请实施例所提供的一种板式换热器的另一种局部剖视图;
图8为图7中圈B的结构放大图;
图9为本申请实施例所提供的一种板式换热器的断裂视图;
图10为本申请实施例中第一板片背面和第二板片正面的结构图;
图11为本申请实施例中第一板片正面和第二板片背面的结构图;
图12为本申请实施例中第一连接部设置连接台的结构图;
图13为图9中的D-D剖视图;
图14为本申请实施例中第一板片波纹与第二板片波纹的连接图;
图15为本申请实施例所提供的一种板式换热器的又一种局部剖视图;
图16为图15中圈E的结构放大图。
具体实施方式
为了更好地理解本申请的技术方案,下面结合附图对本申请实施例进行详细描述。
应当明确,所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例,而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例,本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例,都属于本申请保护的范围。
如图1、图2、图7和图8所示,本实施例提供的一种板式换热器,包括多个第一板片1和多个第二板片2,多个第一板片1和多个第二板片2沿着板式换热器的厚度方向交替叠合;板式换热器具有第一板间通道3和第二板间通道4,第一板间通道3位于第一板片1的正面和相邻第二板片2的背面之间,第二板间通道4位于第二板片2的正面和相邻第一板片1的背面之间,第一板片1具有第一板片波纹,第二板片2具有第二板片波纹。每张板片沿着板式换热器的厚度方向(如图1中所示的T-T方向)的两侧分别为正面、背面,板片堆叠后使得第一板间通道3和第二板间通道4也沿着板式换热器的厚度方向交替。本实施例中,第一板片1和第二板片2堆叠后通过钎焊的工艺连接为一个整体,在其他的一些实施方式中,第一板片1和第二板片2堆叠后可以通过外部件进行固定连接,也可以用过粘接等方式实现连接。
请再次参阅图1,并结合图3和图4,第一板片1和第二板片2均具有第一角孔C1和第二角孔C2,第一角孔C1与第一板间通道3连通,第二角孔C2与第二板间通道4连通,另外,第一板片1和第二板片2均具有第三角孔C3和第四角孔C4,第三角孔C3与第一板间通道3连通,第四角孔C4与第二板间通道4连通。本实施例中,第一板间通道3用于流通制冷剂,第一角孔C1用于制冷剂流入第一板间通道3,第三角孔C3用于制冷剂流出第一板间通道3;第二板间通道4用于流通与第一板间通道3中的制冷剂换热的换热介质(比如水),第二角孔C2和第四角孔C4中的其中一者用于换热介质流入第二板间通道4,另一者用于换热介质流出第二板间通道4。在一种具体的实施方式中,第二角孔C2用于换热介质流入第二板间通道4,第四角孔C4用于换热介质流出第二板间通道4,本申请所提供的板式换热器在换热过程中,第二板间通道4内的换热介质与第一板间通道3内的制冷剂进行换热。
本申请所提供的板式换热器可以作为冷凝器使用,也可以作为蒸发器使用。当作为冷凝器使用时,第二板间通道4内流通冷的换热介质(比如冷水),经过压缩机排出后的制冷剂气体通过第一角孔C1后流通于第一板间通道3,第一板间通道3内的制冷剂吸收第二板间通道4内冷水中的冷量冷凝成液态的制冷剂流出第一板间通道3,而第二板间通道4内的冷水吸收制冷剂的热量后成热水流出。当作为蒸发器使用时,第二板间通道4内流通热的换热介质(比如热水),经过膨胀阀后的气液两相制冷剂通过第一角孔C1后流通于第一板间通道3,第一板间通道3内的制冷剂吸收第二板间通道4内热水的热量过热为制冷剂气体后流出第一板间通道3,而第二板间通道4内的热水吸收制冷剂的冷量后成冷水流出。
请再次参阅图3和图4,第一板片1和第二板片2均包括两条第一边5,第一边5沿着板式换热器的宽度方向(如图1中所示的W-W方向)延伸,第一角孔C1和第二角孔C2中的其中一者靠近其中一个第一边5,另一者靠近另一个第一边5。另外,第一板片1和第二板片2均包括两条第二边6,第二边6沿着板式换热器的长度方向(如图1中所示的L-L方向)延伸,第一角孔C1靠近其中一个第二边6,板式换热器包括第一分配区10和第二分配区20,第一角孔C1位于第一分配区10,在第一分配区10中,第一板片波纹包括第一波纹11,第一波纹11从第一角孔C1的周侧向两条第二边6中远离第一角孔C1的第二边6倾斜延伸,第一波纹11相对第二边6具有第一倾斜角α,第一倾斜角α朝向第二角孔C2;第二角孔C2靠近其中一个第二边6,第二角孔C2位于第二分配区20,在第二分配区20中,第二板片波纹包括第二波纹21,第二波纹21从第二角孔C2的周侧向两条第二边6中远离第二角孔C2的第二边6倾斜延伸,第二波纹21相对第二边6具有第二倾斜角β,第二倾斜角β朝向第一角孔C1。本实施例中,第一边5与第二边6相邻设置,第一板片1和第二板片2大致呈矩形,其边角处呈圆角结构,即第一板片1和第二板片2均包括圆角边7,相邻的第一边5与第二边6之间通过圆角边7连接。本实施例中,第一角孔C1和第三角孔C3沿着其中一个第二边6分布,第二角孔C2和第四角孔C4沿着另一个第二边6分布,第一角孔C1和第四角孔C4沿着其中一个第一边5分布,第一角孔C1用于制冷剂流入则第一分配区10用于制冷剂分配,第二角孔C2用于换热介质流入则第二分配区20用于换热介质分配。当然,在其他的一些实施方式中,也可以第一角孔C1和第三角孔C3呈斜对角分布,第二角孔C2和第四角孔C4呈斜对角分布。
本实施例中,第一板片1和第二板片2的正面均作为流体的迎接面,板式换热器在换热工作状态下,第一板片1的正面正对制冷剂的进入方向,同样的,第二板片2的正面正对换热介质的进入方向。具体地,在第一分配区10中,制冷剂通过第一角孔C1后冲向第一板片1于第一分配区10的第一波纹11,由于第一波纹11从第一角孔C1的周侧向远离第一角孔C1的第二边6倾斜延伸,且第一波纹11没有折角,第一波纹11对制冷剂具有较好的导流以及分配作用,制冷剂可以通过第一波纹11斜向流动并可以较顺畅且均匀的覆盖第一分配区10,避免了制冷剂仅分布或较多的分布在靠近第一角孔C1的一侧。同样的,在第二分配区20中,换热介质通过第二角孔C2后冲向第二板片2于第二分配区20的第二波纹21,由于第二波纹21从第二角孔C2的周侧向与第二角孔C2远离的第二边6倾斜延伸,且第二波纹21没有折角,第二波纹21对换热介质具有较好的导流以及分配作用,换热介质可以通过第二波纹21斜向流动并可以较顺畅且均匀的覆盖第二分配区20,避免了换热介质仅分布或较多的分布在靠近第二角孔C2的一侧。本实施例通过对第一分配区10中的第一波纹11以及第二分配区20中的第二波纹21设计,使得制冷剂和换热介质在进入对应的板间通道伊始就能得到均匀分配,能够向与所进入角孔较远侧的第二边6导流,避免制冷剂和换热介质集中在一侧的问题,更有利于后续制冷剂和换热介质的换热效果,能更充分的利用第一板片1和第二板片2的换热面,有助于提高板式换热器的换热性能。
此外,本申请所提供的板式换热器当作为蒸发器使用时,由于制冷剂入口侧(即第一角孔C1处)的温度较低,而与制冷剂换热的换热介质流动至制冷剂入口对应位置处,产生冰冻的风险较大,一旦发生冰冻就容易导致体积膨胀,使得冰冻部位的换热板片出现受力开裂撕裂、破损等问题,造成制冷剂旁通到换热介质一侧,导致板式换热器失效。为减少或防止换热介质在该处出现的冰冻现象,请参阅图7和图8,并结合图5、图6和图9,本实施例中,板式换热器具有第一连接部100,第一连接部100包括第一平接部1a和第二平接部2a,第一平接部1a位于第一板片1,第二平接部2a位于第二板片2,第一平接部1a的背面与相邻第二平接部2a的正面相接,第一角孔C1沿着板式换热器的厚度方向贯穿第一连接部100,换言之,第一角孔C1位于第一连接部100内,通过设置第一连接部100使得第一角孔C1与第二板间通道4具有间隔距离,避免第二板间通道4内的换热介质流动靠近第一角孔C1时受第一角孔C1处制冷剂的低温影响而发生冰冻的情况,有效降低冰冻的风险,有助于提高板式换热器的耐久性,提升板式换热器的性能。进一步地,定义第二板间通道4与第一连接部100相接的边缘为第一边沿40(如图9中粗虚线所示),第二板间通道4和第一角孔C1分布于第一边沿40的两侧;第一边沿40与第一角孔C1边缘的最小距离大于或等于2mm,例如2.5mm、3mm、3.5mm、4mm、5mm等等,同时保证该处的连接强度,通过限定第一边沿40与第一角孔C1边缘的最小距离保证第二板间通道4内的换热介质距离第一角孔F1具有间距,降低冰冻的风险,提升防冰冻的有效性,同时也保证了相邻第二板片正面与第一板片背面在第一角孔C1处的连接强度,提高板式换热器的耐久性。本实施例中,第一板片波纹延伸至第一平接部1a,第二板片波纹延伸至第二平接部2a。第一平接部1a和第二平接部2a的相接采用平面,第一板片波纹与第一平接部1a
本实施例中,第一边5的长度小于第二边6的长度;两条第一边5中其中一条为第一短边5a,另一条为第二短边5b;两条第二边6中其中一条为第一长边6a,另一条为第二长边6b,第一短边5a和第二短边5b相对设置,第一长边6a与第二长边6b相对设置,第一短边5a与第一长边6a相邻,第二短边5b与第二长边6b相邻。在一些实施方式中,第一角孔C1靠近第一长边6a,第二角孔C2靠近第二长边6b,即第一角孔C1和第二角孔C2在板片中呈斜对角分布,如图1所示。在另一些实施方式中,第一角孔C1和第二角孔C2均沿着同一条第二边6分布,图中未示出。下面本申请所提供的板式换热器以第一角孔C1靠近第一长边6a,第二角孔C2靠近第二长边6b的实施方式为例进行说明。
请再次参阅图3和图4,板式换热器包括主换热区30,主换热区30位于第一分配区10和第二分配区20之间,第一分配区10、主换热区30和第二分配区20沿着板式换热器的长度方向分布。本实施例中,制冷剂覆盖第一分配区10后继续流动,换热介质覆盖第二分配区20后继续流动,制冷剂和换热介质流动至主换热区30对应的板间通道后进行强化换热,第一分配区10和第二分配区20除了用于分配外,也用于换热。具体地,主换热区30中,第一板片波纹包括第三波纹12,第二板片波纹包括第四波纹22,第三波纹12和第四波纹22均为人字波,且第三波纹12的张角方向与第四波纹22的张角方向相反。在一些实施方式中,第三波纹12和第四波纹22的人字波的重数相同,可以是均为单重人字波,也可以是2重以上的人字波;在另一些实施方式中,第三波纹12和第四波纹22的人字波的重数不同。第三波纹12和第四波纹22的交叉点形成密集的接触点网络,这些网络赋予压力密封性并产生涡旋流,改善了热交换性能。另外,第三波纹12的张角和第四波纹22的张角的度数可以相同也可以不同,以上只是部分实施方式,由于可替代方式较多,此处不做一一列举。
进一步地,第三波纹12具有靠近第一长边6a的第一波纹段12a,第一波纹段12a的延伸方向与第一波纹11的延伸方向一致;第四波纹22具有靠近第二长边6b的第二波纹段22a,第二波纹段22a的延伸方向与第二波纹21的延伸方向一致。本实施例中,第一波纹段12a与第一波纹11中的一部分波纹相接,第一波纹11中的另一部分波纹延伸至主换热区30中,同样的,第二波纹段22a与第二波纹21中的一部分波纹相接,第二波纹21中的另一部分波纹延伸至主换热区30中。换言之,第一波纹11与第三波纹12g部分波纹为同一波纹,第二波纹21与第四波纹22的部分波纹为同一波纹。
更进一步地,请再次参阅图3和图4,第一分配区10中,第二板片波纹包括第五波纹23,第五波纹23的张角与第一波纹11的张角方向相反,第五波纹23与第一波纹11的交叉点形成密集的接触点网络,流体在流入通道的过程中增加流体的湍流,除了增强换热外还能有助于制冷剂在第一分配区10中快速均匀分配。同样的,第二分配区20中,第一板片波纹包括第六波纹13,第六波纹13的张角与第二波纹21的张角方向相反,第六波纹13与第二波纹21的交叉点形成密集的接触点网络,流体在流入通道的过程中增加流体的湍流,除了增强换热外还能有助于换热介质在第二分配区20中快速均匀分配。
请结合图15和图16所示,第二分配区20中,第六波纹13设有多个第一凹凸部14,第一凹凸部14朝向第一板间通道3凸起,第一凹凸部14朝向第二板间通道4的一侧具有第一流通槽14a,第一流通槽14a与第二角孔C2连通,第一流通槽14a从第二角孔C2的周侧向第一长边6a倾斜延伸,第一凹凸部14交错分布。通过设置第一凹凸部14,减小了换热介质的阻力,有助于提高换热介质的分配均匀性。
请再次参阅图8,第一分配区10中,第一波纹11设有至少一个第二凹凸部15,第二凹凸部15朝向第一板间通道3凸起,第二凹凸部15朝向第二板间通道4的一侧具有第二流通槽15a,第二流通槽15a与第四角孔C4连通,第二流通槽15a从第四角孔C4的周侧向第一长边6a倾斜延伸,第二凹凸部15交错分布。通过设置第二凹凸部15,降低了换热介质向第四角孔C4流动的阻力,换热介质能更顺畅向第四角孔C4流动,避免换热介质因阻力而导致流速降低进而受第一角孔C1处制冷剂低温的影响发生冰冻风险增大的问题。
在上述实施例中,第一分配区10、主换热区30和第二分配区20的波纹,可以根据实际的换热性能需求,选择相同或者不同的波纹节距。
请再次参阅图9,第一边沿40的一端与靠近第一角孔C1的第二边6(即第一长边6a)相接,相接点为O1,另一端与靠近第一角孔C1的第一边5(即第二长边6b)相接,相接点为O2。为了能够将第二板间通道4内的换热介质顺利从第一角孔C1周侧进行流动和导流,避免换热介质在第一角孔C1附近滞留受制冷剂的低温影响而出现冰冻,第一边沿40从相接点O1至相接点O2的沿线方向上,第一边沿40上的点至第一边5的垂直距离减小,可以为递减,即避免了出现滞留区的问题,使得第二板间通道4内的换热介质流动至第一边沿40时,能顺利的流动,减少滞留时间,从而降低该处换热介质受第一角孔C1流进的制冷剂的低温影响而发生结冰冻结的风险。
更进一步地,第一边沿40与相接的第二边6形成第一夹角θ,第一夹角θ的张角朝向第一角孔C1,其中,10°≤第一夹角θ≤30°,采用大倾斜率的导流设计,提高了第二板间通道4边缘处的换热介质在该处的导流效果,减少换热介质在该处的流动时间,减小冰冻的风险。此外,第一边沿40与相接的第一边5形成第二夹角η,第二夹角η的张角朝向第一角孔C1,其中,70°≤第二夹角η≤90°,同样采用大倾斜率的导流设计,减小冰冻的风险,同时不会过多占用第二板间通道4,保证了第二板间通道4与第一板间通道3之间的换热面积,保证换热性能和换热效果。
上述实施例中,由于第一角孔C1和第四角孔C4沿着作为短边的第一边5分布,则第四角孔C4距离第一角孔C1较近,而第一角孔C1作为制冷剂入口,其附近的温度较低,若换热介质在该部位长时间滞留同样会有冰冻的风险,而第二板间通道4于第四角孔C4周侧的边角处由于流动空间较小,极易出现流动缓慢甚至滞留的情况进而造成冰冻发生,导致换热板片该部位受换热介质的冰冻膨胀而出现脱焊、破裂等问题,导致板式换热器失效。为此,本实施例进行如下设计:请结合图10所示,板式换热器具有第二连接部200,第二连接部200包括第三平接部1b和第四平接部2b,第三平接部1b位于第一板片1,第四平接部2b位于第二板片2,第三平接部1b的背面与相邻第四平接部2b的正面相接,第二连接部200位于第四角孔C4周侧的边角处,且第二连接部200与第四角孔C4周侧的圆角边7相接。换言之,第二板间通道4在第四角孔C4周侧的边角处通过第二连接部200进行封闭,如此,第二板间通道4内的换热介质无法进入第四角孔C4的周侧的边角处,进而降低换热介质在边角处受滞留和低温环境的影响而导致冰冻的情况发生的风险,进一步提高板式换热器的可靠性和耐久性。本实施例中,第三平接部1b与第一板片1为一体结构,在第一板片1加工的过程中压制成型,第四平接部2b与第二板片2为一体结构,在第二板片2加工的过程中压制成型,第三平接部1b和第四平接部2b可以两者中的至少一者向第二板间通道4凸起,通过凸起结构与板片相接或者凸起结构相互之间相接进行第二板间通道4在第四角孔C4周侧的边角处封闭。
第二角孔C2作为换热介质的入口,若第二板间通道4于第二角孔C2周侧的边角处具有流动通道,换热介质从第二角孔C2进入后,由于该流动通道位于第二角孔C2周侧的边角处,距离近且流动阻力少,会率先进入该流动通道,会造成从第二角孔C2流进的换热介质大部分聚集在靠近第二角孔C2相对较近的第二边6的一侧流动,导致换热介质分配不均匀,换热介质没有充分利用板片的换热面,影响换热效果。因此,为了提高换热介质的分配均匀性,本实施例进行如下设计:请结合图10和图13所示,板式换热器具有第三连接部300,第三连接部300包括第五平接部1c和第六平接部2c,第五平接部1c位于第一板片1,第六平接部2c位于第二板片2,第五平接部1c的背面与相邻第六平接部2c的正面相接,第三连接部300位于第二角孔C2周侧的边角处,且第三连接部300与第二角孔C2周侧的圆角边7相接。换言之,第二板间通道4在第二角孔C2周侧的边角处通过第三连接部300进行封闭,如此,第二板间通道4内的换热介质无法进入第二角孔C2周侧的边角处,换热介质从第二角孔C2进入后由于第二角孔C2周侧的边角处封闭,换热介质能更多的向对侧即距离第二角孔C2较远的第二边6的一侧流动分配,使得换热介质能更加顺畅且均匀的覆盖第二分配区20,进而在主换热区30中更加均匀流动,能充分利用板片的换热面与邻侧板间通道中的制冷剂进行换热,提高换热效果,增强了板式换热器的换热性能。本实施例中,第五平接部1c与第一板片1为一体结构,在第一板片1加工的过程中压制成型,第六平接部2c与第二板片2为一体结构,在第二板片2加工的过程中压制成型,第五平接部1c和第六平接部2c可以两者中的至少一者向第二板间通道4凸起,通过凸起结构与板片相接或者凸起结构相互之间相接进行第二板间通道4在第二角孔C2周侧的边角处封闭。此外,由于第二角孔C2作为换热介质的入口,需要较高的压力,通过第二角孔C2周侧的边角处封闭设计能有效提高第二角孔C2位置处的板片的连接强度,提高该部位的抗压性能。
第三角孔C3距离第一角孔C1相对较远,第二板间通道4于第三角孔C3对应位置处的换热介质受第一角孔C1相位置制冷剂的低温影响较小,冰冻的风险较低,为了增加换热介质的流动区域,提高分配的均匀性,增强换热效果,本实施例进行如下设计:请结合图11和图13所示,板式换热器具有第四连接部400,第四连接部400包括第七平接部1d和第八平接部2d,第七平接部1d位于第一板片1,第八平接部2d位于第二板片2,第七平接部1d的正面与相邻第八平接部2d的背面相接,则第七平接部1d的背面与相邻第八平接部2d的正面间隔设置,第四连接部400位于第三角孔C3周侧的边角处,且第四连接部400与第三角孔C3周侧的圆角边7相接。换言之,第一板间通道3在第三角孔C3周侧的边角处封闭,而第二板间通道4在第三角孔C3周侧的边角处打开,如此,换热介质流动至第三角孔C3周侧时,有部分换热介质能通过第三角孔C3周侧的边角处流动至与第一角孔C1靠近的第二边6即距离第二角孔C2较远的第二边6,如此能进一步增强换热介质的分配均匀性,增加了换热介质的流动区域,提高了换热效率。本实施例中,第七平接部1d与第一板片1为一体结构,在第一板片1加工的过程中压制成型,第八平接部2d与第二板片2为一体结构,在第二板片2加工的过程中压制成型,第七平接部1d和第八平接部2d可以两者中的至少一者向第一板间通道3凸起,通过凸起结构与板片相接或者凸起结构相互之间相接进行第一板间通道3在第三角孔C3周侧的边角处封闭。
在上述实施例中,第二连接部200和第三连接部300也可以是采用封堵部件(图中未示出)对对应板间通道在对应角孔周侧的边角处进行封堵封闭,当然第四连接部400也可以采用封堵部件以连接第三角孔C3位置处第一板间通道3两侧的板片,提高该部位的连接强度。
请再次参阅图9,定义与板式换热器厚度方向相垂直的平面为投影平面,第一连接部100在投影平面上的投影面积大于第二连接部200、第三连接部300和第四连接部400中任意一者在投影平面上的投影面积。换言之,第一角孔C1位置处的第一连接部100的面积大于其余角孔位置处的连接部的面积,保证了第二板间通道4与第一角孔C1间隔,达到了板式换热器防冰冻的效果,提升了板式换热器的实际使用性能,有助于延长板式换热器的使用寿命。
当板式换热器作为蒸发器使用时,请再次参阅图5至图12,板式换热器还包括分配部8,分配部8具有分配孔81,分配部8位于第一板间通道3,分配部8设置于第一角孔C1处,分配孔81连通第一角孔C1和第一板间通道3。在一些实施方式中,分配部8与板片为一体结构,具体地,第一板片1和第二板片2中的至少一者具有分配部8,分配部8为向第一板间通道3凸起的凸台,可以第一板片1和第二板片2中的一者具有凸台,例如第一板片1具有凸台,凸台与第二板片2相接;又例如第二板片2具有凸台,凸台与第一板片1相接,也可以第一板片1和第二板片2两者均具有凸台,凸台与凸台相接。在另一些实施方式中,分配部8与板片在组装前为分体结构,即分配部8采用单独的部件,比如分配器,在堆叠组装的过程中,将分配器放置于第一板间通道3在第一角孔C1位置处,然后通过钎焊等方式连接为一个整体。本实施例中,第一角孔C1在投影平面上的投影面积大于第二角孔C2、第三角孔C3和第四角孔C4中任意一者在投影平面上的投影面积,即第一角孔C1的流通面积要小于第二角孔C2、第三角孔C3和第四角孔C4的流通面积,方便区分,此外,第一角孔C1的流通面积小能起到节流的作用,增加局部阻力来提高各第一板间通道3的制冷剂分布均匀。
请结合图14所示,在上述实施例中,第一板间通道3和第二板间通道4沿着板式换热器的厚度方向交替分布,为了达到更好的换热性能并降低结构的压降,第一板片波纹和第二板片波纹中的一者具有第一凸脊r和第二凸脊p,第二凸脊p的高度小于第一凸脊r的高度,相邻第一凸脊r之间具有至少一个第二凸脊p,相邻第二凸脊p之间具有至少一个第一凸脊r,第二凸脊p朝向第二板间通道4突起。具体地,第一凸脊r和第二凸脊p均从同一平面向第二板间通道4凸起,但是第二凸脊p的凸起高度(即第二凸脊p的高度)小于第一凸脊r的凸起高度即第一凸脊r的高度。本实施例中,第二板片波纹具有第一凸脊r和第二凸脊p,而第一板片波纹具有第一凸脊r,第一凸脊r向第二板间通道4凸起,如此,第一板片1和第二板片2在堆叠后,第二板间通道4的容积大于第一板间通道3的容积,即板式换热器采用单侧非对称通道结构,形成两个不同容积的板间通道,在不影响换热性能的情况下,可以有效地降低结构的压降。
请结合图12所示,在上述实施例中,第一平接部1a的背面与相邻第二平接部2a的正面相接,使得第二板间通道4在第一角孔C1的周侧进行封闭,使得第一角孔C1与第二板间通道4具有间距,同时也使得第一平接部1a的正面与相邻第二平接部2a的背面之间出现大面积的空区,第一角孔C1作为制冷剂的入口需要承受较大的压力,极易导致该处的平面变形,造成该部位处的板片出现撕裂的问题,进而导致制冷剂旁通到换热介质一侧,导致板式换热器失效。因此,为提高制冷剂入口处的强度以及耐压性能,本实施例中板式换热器还包括连接台9,连接台9位于第一平接部1a的正面与相邻第二平接部2a的背面之间,且连接台9位于第一角孔C1的周侧。第一平接部1a的正面与相邻第二平接部2a的背面之间通过连接台9连接,提高了间隔设置的第一平接部1a的正面与相邻第二平接部2a的背面之间的连接强度,明显提高制冷剂入口区域的板片之间的连接强度及耐压性能,提高板式换热器的可靠性和耐久性。
在一些实施方式中,第一板片1和第二板片2中的至少一者具有连接台9,连接台9与板片为一体结构,连接台9朝向第一板间通道3凸起,例如第一板片1具有连接台9,连接台9与相邻第二板片2的第二平接部2a的背面相接,或者第二板片2具有连接台9,连接台9与相邻第一板片1的第一平接部1a的正面相接,又或者第一板片1和第二板片2均具有连接台9,连接台9之间相接,连接台9为板片加工的过程中压制成型。在另一些实施方式中,连接台9与第一板片1和第二板片2在组装前为分体结构,在组装的过程中,将连接台9放置于第一板片1的第一平接部1a的正面,然后叠合第二板片2,如此操作后通过钎焊等工艺将连接台9与第一板片1和第二板片2连接为一个整体。
在上述实施例中,板式换热器还可以包括端板、接管、底板等等,图中未示出,端板安装于首张板片的正面,底板安装于末张板片的背面,端板上还安装有对应的接管,接管内腔与对应的角孔连通。
上述实施例中部分技术实施方式可以组合或者替换。
以上结合具体实施方式描述了本申请的技术原理,但需要说明的是,上述的这些描述只是为了解释本申请的原理,而不能以任何方式解释为对本申请保护范围的具体限制。基于此处的解释,本领域的技术人员在不付出创造性劳动即可联想到本申请的其他具体实施方式或等同替换,都将落入本申请的保护范围。
Claims (10)
1.一种板式换热器,其特征在于:包括多个第一板片和多个第二板片,多个第一板片和多个第二板片沿着板式换热器的厚度方向交替叠合;所述板式换热器具有第一板间通道和第二板间通道,所述第一板间通道位于第一板片的正面和相邻第二板片的背面之间,所述第二板间通道位于第二板片的正面和相邻第一板片的背面之间,所述第一板片具有第一板片波纹,所述第二板片具有第二板片波纹;
所述第一板片和第二板片均具有第一角孔和第二角孔,所述第一角孔与第一板间通道连通,所述第二角孔与第二板间通道连通;所述第一板片和第二板片均包括两条第一边,所述第一边沿着板式换热器的宽度方向延伸,所述第一角孔和第二角孔中的其中一者靠近其中一个第一边,另一者靠近另一个第一边;
所述第一板片和第二板片均包括两条第二边,所述第二边沿着板式换热器的长度方向延伸,所述第一角孔靠近其中一个第二边,所述板式换热器包括第一分配区和第二分配区,所述第一角孔位于第一分配区,在所述第一分配区中,所述第一板片波纹包括第一波纹,所述第一波纹从第一角孔的周侧向两条第二边中远离第一角孔的第二边倾斜延伸;所述第二角孔靠近其中一个第二边,所述第二角孔位于第二分配区,在所述第二分配区中,所述第二板片波纹包括第二波纹,所述第二波纹从第二角孔的周侧向两条第二边中远离第二角孔的第二边倾斜延伸;
所述板式换热器具有第一连接部,所述第一连接部包括第一平接部和第二平接部,所述第一平接部位于第一板片,所述第一板片波纹延伸至所述第一平接部,所述第二平接部位于第二板片,所述第二板片波纹延伸至所述第二平接部,所述第一平接部的背面与相邻第二平接部的正面相接,所述第一角孔位于所述第一连接部内。
2.根据权利要求1所述的板式换热器,其特征在于:所述第一波纹相对第二边具有第一倾斜角,所述第一倾斜角朝向第二角孔;所述第二波纹相对第二边具有第二倾斜角,所述第二倾斜角朝向第一角孔;
所述第一边的长度小于第二边的长度;两条第一边中其中一条为第一短边,另一条为第二短边;两条第二边中其中一条为第一长边,另一条为第二长边,第一短边与第一长边相邻,第二短边与第二长边相邻,所述第一角孔靠近第一长边,第二角孔靠近第二长边;
所述板式换热器包括主换热区,所述主换热区位于第一分配区和第二分配区之间,所述第一分配区、主换热区和第二分配区沿着板式换热器的长度方向分布;所述主换热区中,所述第一板片波纹包括第三波纹,所述第二板片波纹包括第四波纹,所述第三波纹和第四波纹均为人字波,所述第三波纹的张角方向与第四波纹的张角方向相反;
所述第三波纹具有靠近第一长边的第一波纹段,所述第一波纹段的延伸方向与第一波纹的延伸方向一致;所述第四波纹具有靠近第二长边的第二波纹段,所述第二波纹段的延伸方向与第二波纹的延伸方向一致。
3.根据权利要求2所述的板式换热器,其特征在于:在所述第一分配区中,所述第二板片波纹包括第五波纹,所述第五波纹的张角与第一波纹的张角方向相反;
在所述第二分配区中,所述第一板片波纹包括第六波纹,所述第六波纹的张角与第二波纹的张角方向相反。
4.根据权利要求3所述的板式换热器,其特征在于:所述第一板片和第二板片均具有第三角孔和第四角孔,所述第三角孔与第一板间通道连通,所述第四角孔与第二板间通道连通;
所述第一板间通道用于流通制冷剂,所述第一角孔用于制冷剂流入第一板间通道,所述第三角孔用于制冷剂流出第一板间通道;所述第二板间通道用于流通与第一板间通道中的制冷剂换热的换热介质,所述第二角孔和所述第四角孔中的其中一者用于换热介质流入第二板间通道,另一者用于换热介质流出第二板间通道;
所述第一板片和第二板片均包括圆角边,相邻的第一边与第二边之间通过所述圆角边连接。
5.根据权利要求3所述的板式换热器,其特征在于:在所述第二分配区中,所述第六波纹设有多个第一凹凸部,所述第一凹凸部朝向第一板间通道凸起,所述第一凹凸部朝向第二板间通道的一侧具有第一流通槽,所述第一流通槽与所述第二角孔连通,所述第一流通槽从所述第二角孔的周侧向第一长边倾斜延伸,所述第一凹凸部交错分布;
在所述第一分配区中,所述第一波纹设有至少一个第二凹凸部,所述第二凹凸部朝向第一板间通道凸起,所述第二凹凸部朝向第二板间通道的一侧具有第二流通槽,所述第二流通槽与所述第四角孔连通,所述第二流通槽从所述第四角孔的周侧向第一长边倾斜延伸,所述第二凹凸部交错分布。
6.根据权利要求4所述的板式换热器,其特征在于:所述第一板片波纹和第二板片波纹中的一者具有第一凸脊和第二凸脊,所述第二凸脊的高度小于第一凸脊的高度,相邻第一凸脊之间具有至少一个第二凸脊,相邻第二凸脊之间具有至少一个第一凸脊,所述第一凸脊和第二凸脊均从相同的平面朝向第二板间通道突起。
7.根据权利要求4所述的板式换热器,其特征在于:定义所述第二板间通道与第一连接部相接的边缘为第一边沿,所述第二板间通道和第一角孔分布于所述第一边沿的两侧;所述第一边沿与第一角孔边缘的最小距离大于或等于2mm;
所述第一边沿的一端与靠近第一角孔的第二边相接,另一端与靠近第一角孔的第一边相接;所述第一边沿从与第二边的相接点至与第一边的相接点的沿线方向上,第一边沿上的点至第一边的垂直距离减小。
8.根据权利要求7所述的板式换热器,其特征在于:所述第一边沿与相接的第二边形成第一夹角,所述第一夹角的张角朝向第一角孔,其中,10°≤第一夹角≤30°;
所述第一边沿与相接的第一边形成第二夹角,所述第二夹角的张角朝向第一角孔,其中,70°≤第二夹角≤90°。
9.根据权利要求4至8任意一项所述的板式换热器,其特征在于:所述板式换热器具有第二连接部,所述第二连接部包括第三平接部和第四平接部,所述第三平接部位于第一板片,所述第四平接部位于第二板片,所述第三平接部的背面与相邻所述第四平接部的正面相接,所述第二连接部位于第四角孔周侧的边角处,且所述第二连接部与第四角孔周侧的圆角边相接;
所述板式换热器具有第三连接部,所述第三连接部包括第五平接部和第六平接部,所述第五平接部位于第一板片,所述第六平接部位于第二板片,所述第五平接部的背面与相邻所述第六平接部的正面相接,所述第三连接部位于第二角孔周侧的边角处,且所述第三连接部与第二角孔周侧的圆角边相接;
所述板式换热器具有第四连接部,所述第四连接部包括第七平接部和第八平接部,所述第七平接部位于第一板片,所述第八平接部位于第二板片,所述第七平接部的正面与相邻所述第八平接部的背面相接,所述第七平接部的背面与相邻所述第八平接部的正面间隔设置,所述第四连接部位于第三角孔周侧的边角处,且所述第四连接部与第三角孔周侧的圆角边相接;
定义与板式换热器厚度方向相垂直的平面为投影平面,所述第一连接部在投影平面上的投影面积大于所述第二连接部、第三连接部和第四连接部中任意一者在投影平面上的投影面积。
10.根据权利要求9所述的板式换热器,其特征在于:所述板式换热器还包括分配部,所述分配部具有分配孔,所述分配部位于第一板间通道,所述分配部设置于第一角孔处,所述分配孔连通第一角孔和第一板间通道;
所述第一角孔在投影平面上的投影面积大于第二角孔、第三角孔和第四角孔中任意一者在投影平面上的投影面积;
所述板式换热器还包括连接台,所述连接台位于所述第一平接部的正面与相邻第二平接部的背面之间,所述连接台位于所述第一角孔的周侧。
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