CN1238038A - 板式热交换器和用于板式热交换器的支撑装置 - Google Patents

板式热交换器和用于板式热交换器的支撑装置 Download PDF

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Abstract

一种板式热交换器，包含一由具有孔(12)的传热板(3)组成的板组件(2)，其置于两框板(4、5)之间，其中至少框板之一(4)配有连接管(7)。本发明涉及一种支撑装置，来避免围绕板组件(2)之外传热板(10)的每一孔(12)部分的弯曲。每一连接管(7)的内部有一衬套(9)，该衬套能在连接管(7)内径向移动，且与外传热板(10)并在其相应孔(12)的周围永久性连接。该支撑装置由一环绕衬套(9)安装的环(14)构成。该环(14)支撑外传热板(10)并紧靠在一支撑面上，该支撑面相对于框板(4)是固定的。

Description

板式热交换器和用于板式热交换器的支撑装置
本发明涉及一种板式热交换器，它包含一由传热板组成的板组件，在传热板之间形成两种热交换流体的通道。该传热板设置有孔，该孔形成至少一种热交换流体穿过板组件的通道。所述板组件位于两框板之间，至少框板之一具有一与所述通道之一相通的通孔。至少一连接管牢固地与所述的一框板在框板通孔周围连接；至少一管状衬套，以可相对框板径向移动的方式设置于所述连接管的内部和所述的一框板的通孔内。该衬套与所述板组件之最靠近框板的外传热板并在该外传热板的孔之一的周围永久性连接。本发明还涉及一种用于上述板式热交换器的支撑装置。
在上述类型的板式热交换器中，传热板和衬套较薄，且与热交换流体直接接触，其结果是该板式热交换器的这些部件将很快达到热交换流体的温度，因此，将承受长度上的快速变化。另外，该框板比传热板和衬套相对较厚，且框板不与热交换流体直接接触。这样，这些框板的一侧，即其内侧分别与所述板组件的外传热板接触，而另一侧，即其外侧与周围的空气接触。因此，框板在长度上经历一个比传热板更小的尤其是更慢的变化。
传热板和框板在长度上不同的变化可导致衬套的强度问题，及在衬套和外传热板之间的连接处和环绕外传热板的孔的部分之强度问题。为了减少这些强度问题，如上所述，可相对框板设置径向可移动的衬套。这种类型的装置已在W095/31687 A1中公开。
衬套相对框板的径向可移动性要求在衬套和框板之间有一间隙。该间隙的结果是外传热板在孔周围的区域没有可抵靠的支撑面。当该板组件内的流体压力较高时，外传热板在所述的区域内承受弯曲作用，故材料破坏的危险特别由于疲劳而可能性很大。当衬套从框板通孔的中心位置移动时，在框板和该板组件长度上不同的变化之结果是，外传热板产生弯曲的部分变得特别大。例如，如果间隙的宽度是二倍，则弯曲几乎是四倍。
本发明的目的是消除上述板式热交换器的外传热板之材料破坏的危险，同时保持衬套相对于框板的径向可移动性。根据本发明，该目的可通过一支撑装置来完成，该支撑装置可克服所述外传热板在其孔周围部分的弯曲，该装置包含一环绕衬套延伸的环件。该环件将这样来设置：通过其一侧轴向地抵靠在外传热板的所述部分上，而另一侧抵靠在为此提供的支撑面上，该支撑面相对于框板是固定的。
通过本发明，将使环绕外传热板的孔即先前产生弯曲的部分得到支撑。为了保持衬套相对于框板的径向可移动性，在衬套和环之间设有一小间隙和/或在环和框板之间设有一小间隙。通过给定该环适当的内外径，该间隙，或者这些间隙可设置得与为保持衬套相对框板的径向可移动性所需的宽度完全一样。该间隙，或者是这些间隙之一可设置于外传热板的某一部分上，与最靠近孔的部分相比该部分更不易于弯曲。
根据本发明，所述连接管可以两种不同的方式与框板相连接：或者连接在框板的外侧上，或者连接在其通孔内。在这两种情况下，框板在其靠该板组件的一侧，可环绕其通孔形成用于所述环的凹槽。在连接管与框板在其通孔内相连接的情况下，连接管的端面可形成通孔内的所述支撑面。当然这样的装置可通过框板的凹槽得到补充，从而使用于环的支撑面通过管的端面和框板二者来形成。
根据本发明的具体实施例，该环件可相对于框板径向移动但却不能相对衬套移动。这样，该环可与衬套一起径向移动，因此该环也总是支撑外传热板于最靠近其孔的部分上。在这种情况下，位于环和框板之间的间隙被置于外传热板的对弯曲相对不敏感的部分上，其离板和衬套之间的连接处有一定距离。此外，外传热板在间隙的两侧得到支撑。
根据一优选实施例，该环件相对于衬套也可径向移动。在该实施例中形成两个间隙，一个设置于衬套和环之间，另一个设置于环和框板之间。例如，在环和衬套之间的间隙可以是环和框板之间的间隙宽度的三分之一。在该实施例中，外传热板的每一弯曲都比仅有一间隙的实施例中的各个弯曲都更小。与其它的实施例相比较，上述最佳实施例的一个重要优点是：对外传热板所需的支撑可通过一个在框板上尽可能小的凹槽来实现。
本发明的优点在于：板式热交换器可以一种简单便宜的方式被制造，以满足用户的要求和应用领域。将一定尺寸的板式热交换器的框板全都制造成具有同样尺寸的凹槽。因此，依据特定的板式热交换器的应用领域，将具有适用于应用领域的尺寸的环件围绕衬套放入凹槽内。例如，如果衬套不需要具有相对于框板的最大径向可移动性，即该板式热交换器将不被流过有最大允许温度的热交换流体时，则在该板式热交换器中可允许更高的流体压力。
本发明将参照附图作详细说明，其中图1示出了一从上方所看到的板式热交换器，图2示出了一穿过本发明之最佳实施例的板式热交换器的入口或出口的截面图。图3a和3b详细示出了根据图2的本发明之实施例的功能。图4a、4b和5a、5b所示的是本发明的其它两个实施例。
图1示出了一将传热板3永久地与板组件2连接的板式热交换器1，其中传热板用于在两热交换流体之间热交换。每一传热板3具有四个孔，这些孔形成穿过板组件2的两个入口和两个出口通道。板组件2安装于两个框板4、5之间，框板4和5通过螺杆6固定在一起。框板4具有四个连接管7，连接管的内部分别与板组件2中的各个入口和出口通道相通。(仅有两个连接管7被示出。)
两热交换流体的每一种通过与一入口通道相通的连接管7流入板式热交换器1，随后通过传热板3之间的板间隙流到出口通道，并从此通过一连接管7流出该板式热交换器。邻近的板间隙被流过不同的热交换流体。
图2示出了一穿过根据本发明之最佳实施例设计的板式热交换器的一个入口的截面图。板式热交换器的所有入口和出口可以同样的方式形成。框板4具有通孔8，在该孔内连接管7之一与框板4固定连接。为防止框板4和连接管7与热交换流体接触，连接管7的内部装有一同样管状的衬套9。该衬套9与板组件2的外传热板10永久性连接。由于板组件2内流过不同于周围温度的热交换流体，因此板组件2在长度上受到相对框板4平行的变化。当板组件2长度改变时，衬套9相对于框板4和连接管7径向移动。为此，在连接管7和衬套9之间有一间隙11。
在该板式热交换器运行的过程中，由于该板式热交换器中的流体压力使得外传热板10在其孔12的周围部分也承受压力。为避免传热板10的该部分弯曲，框板4的内部设有一环绕通孔8的凹槽13，在凹槽13内设有一环绕衬套9延伸的环件14。该环14通过其一侧轴向地抵靠在外传热板10上，且另一侧在凹槽13内轴向地抵靠在框板4上而防止外传热板10的弯曲。为使衬套9的径向移动成为可能，在衬套9和环14之间设置一环形间隙15，并在环14和框板4之间设置一环形间隙16。
在图2中示出了衬套9处于连接管7的对中位置上。在图3a中板组件2已经相对于框板4在长度上沿箭头所示的方向产生了一定的变化，衬套9已经发生了径向移动从而在17处与环14接触。因此间隙15成为镰刀形，而间隙16仍是环形。图3b显示了板组件2在长度上沿箭头所示的方向进一步地变化，衬套9已经移动到环14已在18处接触到凹槽13的径向界面的程度。此刻，间隙16也为镰刀形。在该实施例中环14支撑外传热板10，同时随衬套9的径向移动，保持在相当大的接触面上轴向支撑在框板上。
本发明的另一实施例如图4a和4b所示。在该实施例中，环件14具有仅可形成一个间隙19的形状，其中间隙位于环14和框板4之间。正对外传热板10的一部分设置这个间隙19，而该部分对弯曲相对不敏感。外传热板在间隙19的区域内通常是波纹状的，这使得传热板10强化。此外，外传热板10在间隙19的两侧分别被环14和框板4所支撑。在图4a中，所示衬套9位于和连接管7对中，在图4b中，板组件2已经在长度上沿箭头方向产生了变化，衬套9和环14已经径向移动，使得环14已经在20处与框板4接触。因此，间隙19于是为镰刀形。在图4a和4b所示的本发明的实施例中，形成了对外传热板10之环绕孔12周围的部分比图2、3a和3b中的实施例更好地支撑。
图5a和5b示出了本发明的另一个实施例，其中一间隙21在衬套9和环14之间形成。在这种情况下，在环14和框板4之间没有间隙，且因此环14不能相对于框板移动。间隙21允许衬套9相对于框板4径向移动，在图5a和5b中，分别示出了衬套9在这种移动前后的情形。在外传热板10处的环14填满了在连接管7的轴向端面和外传热板10之间形成于框板4的通孔8内的空间。
应当指出的是，如图2、3a、3b、4a、4b和5a、5b所示，外传热板10之孔(12)的直径小于板组件2的其余传热板的孔直径。因此，外传热板10具有环绕孔12的部分，该部分在板组件2的其余板中没有对应部分。这些部分起初与外传热板10整块地形成和它们后来被与之固定连接的可能方式都落在本发明的范围内。例如，它们可组成各个衬套的部件，仅当衬套9被连接时，如通过焊接，而与外传热板10连接。

Claims (8)

1．一种板式热交换器，包括：
一由传热板(3)组成的板组件(2)，在传热板之间形成用于两种热交换流体的通道，该传热板(3)具有孔，该孔形成用于至少一种热交换流体穿过该板组件(2)的通道，
两框板(4,5)，所述板组件(2)置于两框板之间，至少框板之一(4)具有至少一个与所述通道之一相通的通孔(8)，
至少一连接管(7)，牢固地与所述的一框板(4)在其通孔(8)周围相连接，
至少一管状衬套(9)，以能相对于框板(4)径向移动的方式，安置在所述连接管(7)的内部和所述的一框板(4)的通孔(8)内，该衬套(9)与所述板组件(2)的最靠近框板(4)的外传热板(10)并在该外传热板(10)的孔(12)之一的周围永久性连接，其特征在于
一支撑装置，用于抵制所述外传热板(10)在其所述孔(12)周围部分的弯曲，且允许衬套(9)的所述可移动性，所述装置包含一环绕衬套(9)延伸的环件(14)，且该环被这样来安置，通过其一侧轴向地紧靠在外传热板(10)的所述部分上，且另一侧抵靠在为此提供的支撑面上，该支撑面相对于框板(4)是固定的。
2．根据权利要求1所述的板式热交换器，其特征在于该框板(4)有一用于所述环(14)的凹槽(13)，该环这样来安置，通过其所述另一侧抵靠在框板(4)上。
3．根据权利要求2所述的板式热交换器，其特征在于所述连接管(7)紧靠在框板(4)的外侧上。
4．根据权利要求1或2所述的板式热交换器，其特征在于所述连接管(7)延伸到框板(4)的通孔(8)内少许。
5．根据权利要求1、2或4任一所述的板式热交换器，其特征在于环件(14)这样来安置，通过其所述另一侧紧靠在连接管(7)上，连接管至少形成所述支撑面的一部分。
6．根据前面权利要求任一所述的板式热交换器，其特征在于环件(14)能相对于框板(4)径向移动。
7．根据权利要求6所述的板式热交换器，其特征在于环件(14)能相对于衬套(9)径向移动。
8．一用于板式热交换器的支撑装置，用于在由传热板(3)组成的板组件(2)中，并在环绕外传热板(10)的孔(12)之一的板部分处，抵制有孔的外传热板(10)的弯曲，所述板式热交换器包括：
所述由传热板(3)组成的板组件(2)，在传热板之间形成用于两种热交换流体的通道，该传热板(3)具有孔，该孔形成用于至少一种热交换流体穿过该板组件(2)的通道，
两框板(4,5)，所述板组件(2)置于两框板之间，至少框板之一(4)具有至少一个与所述通道之一相通的通孔(8)，
至少一连接管(7)，牢固地与所述的一框板(4)在其通孔(8)周围相连接，
至少一管状衬套(9)，以能相对于框板(4)径向移动的方式，安置在所述连接管(7)的内部和所述的一框板(4)的通孔(8)内，该衬套(9)与所述板组件(2)的最靠近框板(4)的外传热板(10)并在其孔(12)的周围永久性连接，其特征在于
该装置包含一环件(14)，它环绕衬套(9)延伸配置，且该环的形成使得通过其一侧轴向地紧靠在外传热板(10)的所述部分上，而另一侧紧靠在为此提供的支撑面上，该支撑面相对于框板(4)是固定的，该装置适于允许衬套(9)的所述可移动性。
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