CN1317539C - 注塑装配成型的逆流或交叉流平板式空气热量交换器 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种在流体之间进行热量交换的热量交换器的结构和制造方法，适用于封闭运行的气-气、气-液、液-液之间的热量交换，主要应用于带热量回收的新风换气空调***和热量回收预热热水***。本发明用冲边倒角的铝箔做换热隔板，用注塑制造出塑料支撑隔离框架单元起支撑、分割流道、定位和封闭边界的作用，然后通过将铝箔隔板和塑料支撑隔离框架单元逐层交错方向在垂直方向叠放，最后通过垂直方向通体的紧固杆锁紧完成热量交换器的成型。最终的热量交换器形成了不同方向空气的封闭流道，保证不同方向的气流完全物质隔离而不发生混合，而两个不同方向的气流在铝箔隔板上发生热量交换达到气-气、气-液、液-液之间的热量交换的目的。

Description

注塑装配成型的逆流或交叉流平板式空气热量交换器

技术领域

本发明涉及一种在流体之间进行热量交换的热量交换器的结构和制造方法，适用于封闭运行的气-气、气-液、液-液之间的热量交换，主要应用于带热量回收的新风换气空调***和热量回收预热热水***，尤其强调的是其自镶嵌契合的单元结构使复杂的热交换器成型制造成为基本单元模块的低成本组装。

背景技术

目前，公知的适用于封闭运行的气-气热量交换器主要有转轮蓄热式和平板逆流或交叉流热交换式。平板式热量交换器具有效率高没有交叉污染的特点，其成型样式有多种。平板式热交换器一般由下面三部分构成：一是多个分离流层的隔板，二是每层隔板之间的支撑体，三是在垂直方向不同层分别在左右边或前后边封闭通道以形成交叉流或逆流，这样相邻流层内的不同温度的流体通过隔板进行热量交换。虽然层叠型平板热交换器原理简单，但已知的各种成型式样和工艺都存在着制造工艺精度要求高、手工制造困难、机械制造设备昂贵、成品率低的问题。

下面例举已知的各种层叠型平板热交换器的成型方式和加工工艺不难看出其制造的难处与不足：

图13是一种挤塑成型的钙塑板型材，材质是高分子合成材料，要求有高的导热性和抗静电性，部件101和部件102厚度尺寸在0.2mm以内，部件102起到上下支撑和分离流道作用。图14是用多个图13中的型材相交90°交替分层叠放粘结而成的热交换器。小于0.2mm的挤出模具和多料共混挤塑成型很难在低成本下实现。同时众所周知塑料和粘胶的导热性很难提高，不利于得到高的热交换效率，另一方面胶粘剂的稳定性和耐久性一般较差。

图15是波浪瓦楞板与平板粘接或焊接成的单层板，中间的波浪瓦楞板(104)起到支撑和分离流道的作用。型材的材料可以是预处理过的纤维纸或铝箔，部件103和部件104厚度尺寸小于0.1～0.3mm，多个图15单层板型材相交90°交替分层叠放粘结即可成为图16热交换器。为保证热交换效率，纤维纸或金属(铝)箔的厚度极薄，其与平板的长宽比数量级差了千倍以上，粘接叠加成型热交换器时机械设备的垂直方向的尺寸定位和压力控制精度要求很高，难以低成本生产。同时多层粘接时胶粘剂的温度和速度很难控制。由于一个热交换器有多达上百层单层板叠加粘接而成，没有施胶固定前大面积的极薄的铝箔很容易范性形变，所以手工粘贴组装无法实现。

图17是多层铝箔相叠，垂直方向上下相邻的铝箔在边缘交替压边封口，部件105为奇数层左右压边封口，部件106为偶数层前后压边封口。为保证热交换效率铝箔的厚度小于0.1mm，长宽大于200mm，多层压边成型的时候机械精度要求很高，取料、送料、定位、施压、粘结需要费用高昂的高精度机械设备，难以低成本生产。由于一个热交换器有多达上百层单层板叠加连接而成，极薄的铝箔很容易范性形变，所以无法手工生产制造。

还有一种热交换器用塑料条做水平方向流道分离和垂直方向平板支撑，多层铝箔或纤维纸垂直叠放粘结而成，也有在注塑时把隔离支撑条和隔离板一次注塑成功。为了加大流量面积和增加热交换面积，采用大量细而分散的塑料条分隔在多层叠放的铝箔之间，成型组装的时候大量离散的塑料条的水平定位精度要求很高，如果是塑料和铝箔或纤维纸一次注塑成型，为避免飞边产生温度压力很难控制，难以低成本生产。

发明内容

考虑到获得高效热交换，同时避免水平方向或垂直方向高精度带来的机械加工高昂设备成本，本发明用冲边导角的铝箔做平板热交换器的不同流层的隔板，用注塑制造出起支撑、分割流道、封闭边界作用的塑料支撑隔离框架单元，然后可以通过手工或机械将铝箔和塑料支撑隔离框架单元逐层交错方向在垂直方向叠放，最后通过垂直方向通体的紧固杆锁紧即完成热交换器的成型，其中每层铝箔在塑料支撑隔离框架单元的边缘被上下塑料支撑隔离框架单元的子母扣压紧而达到封边的目的。

本发明选用的隔板材料是经过亲水覆膜等表面预处理的厚度约为0.1mm的铝箔，能够获得高效热交换效率。表面处理过的铝箔还有高导热、长期亲水、可清洗、风阻小、防霉、防腐等特性。

本发明选用注塑成型塑料作为支撑隔离框架单元，每个支撑隔离框架单元包含一个层面上平行排列的多个塑料条，这些塑料条起着支撑上下铝箔隔离层板的作用，同时在顺着塑料条方向起流体导流作用。塑料条分隔出来的气流通道的高度2mm～3mm，宽度15mm～20mm，这样可较好的平衡支撑强度、流量截面积、风阻和湍流换热效率。

本发明的塑料隔离框架单元在平行多条的塑料条的两末端上下各连接着可形成子母扣的横向的4根塑料条，这4条塑料条首先起定位连接固定顺流方向塑料条的作用，在不挡住顺流风向口的前提下解决了离散塑料条的水平定位问题。多层塑料隔离框架上下耦合迭加的时候，子母扣能很好地固定和封边压于其间的铝箔隔板。同时这些子母扣给上下多层的塑料隔离框架起了定位作用，这样就做到了可以手工高精度快速装配热交换器。

本发明的塑料隔离框架单元在四个角上有中空圆柱装置，其结构呈上下子母扣，这些孔既有定位作用，同时当多层塑料隔离框架单元垂直叠加以后，另用金属或塑料通体杆穿过这些定位孔，在杆的两端用螺栓、卡扣或拉卯锁定即可完成对多层塑料隔离框架单元总体紧固，这些同样可以手工完成。

本发明的塑料隔离框架单元在迎气流方向所有边缘都作了圆弧流线倒角以有效地减少风阻和降低噪音。

本发明的隔板和支撑隔离框架单元在装配时逐层交错方向在垂直方向叠放，形成了不同方向的空气流道，并且保证了不同方向的气流完全物质隔离而不发生混合，两个不同方向的气流只在铝箔隔板上发生热量交换，实现新风换气和能量回收。

根据本发明可以低成本甚至是手工实现高精度热交换器装配，同时该热交换器具有热交换效率高，结构简单坚固，可水洗清洁等特点。

附图说明

图1是本发明的实施方式1的热交换器的立体图。

图2是构成图1的最基本单元的其中塑料隔离框架单元的立体图。

图3是构成图1的最基本单元的其中铝箔隔板单元的立体图。

图4是两个图2和一个图3实体在垂直方向交错叠加后构成的耦合基本单元的立体图。

图5是构成图2的塑料隔离框架单元的主视图。

图6是构成图2的塑料隔离框架单元的侧视图。

图7是构成图2的塑料隔离框架单元的顶视图。

图8是构成图2的塑料隔离框架单元的仰视图。

图9是构成图3的铝箔隔板单元的主视图。

图10是构成图3的铝箔隔板单元的侧视图。

图11是构成图3的铝箔隔板单元的顶视图。

图12是构成图3的铝箔隔板单元的仰视图。

图13是一种挤塑成型的钙塑板型材立体图。

图14是用多个图13中的型材相交90°交替分层叠放粘结而成的热交换器立体图。

图15是波浪瓦楞板与平板粘接或焊接成的单层板单元立体图。

图16是用多个图15中的单元相交90°交替分层叠放粘结而成的热交换器立体图。

图17是多层铝箔相叠，垂直方向上下相邻的铝箔在边缘交替压边封口形成的热交换器立体图。

图中1.方向1气流，2.方向2气流，3.塑料隔离框架单元中支撑隔离风道条的最外侧条，4.铝箔隔板上翘翻边压条的凹槽条，5.铝箔隔板上翘翻边压条的凸棍条，6.铝箔隔板上翘翻边压条的凹槽条的凹槽，7.铝箔隔板上翘翻边压条的凹槽条端头子母扣孔柱，8.塑料隔离框架单元中支撑隔离风道条的非最外侧条，9.塑料隔离框架单元的支撑隔离风道条的圆角端头，10.表面预处理过的铝箔隔板单元主体，11.表面预处理过的铝箔隔板单元的上翘翻边，12.表面预处理过的铝箔隔板单元的下翘翻边，101.水平隔离壁，102.垂直间隔支撑壁，103.水平隔离壁，104.水平波浪隔离支撑壁，105.为奇数层左右压边封口，106.为偶数层前后压边封口。

具体实施方式

实施方式1

图1是本发明实施方式1的立体图，即热交换器。流体1在流道1中流过，流体2在流道2中流过，两种不同温度的流体通过热交换器在不发生物质交换、混合的情况下发生热量交换。过图2是一个矩形扁平塑料隔离框架单元的立体图，图3是一个矩形扁平铝箔隔板单元的立体图。

第一步，将图3所示的事先冲好边的铝箔的左右边11跟图2中的部件4靠合，将图3所示的事先冲好边的铝箔前后边12跟图2中的部件3靠合，这样就完成了图2和图3的装配。

第二步，将第二块图2所示单元绕垂直中心轴旋转90°，从上向下扣合第一步形成的装配，其中图2的部件5挤压图3的部件11，同时与图2的部件12在水平方向挤合，这时挤紧了前一步放置于此的图3的部件12。与此同时图2部件3压迫图3的部件12与图2的部件4挤合。至此就完成了一块图3铝箔平板在图2框架上的定位装配和紧固，形成图4中显示的立体图。

第三步，再取一块图3平板铝箔，同样绕垂直中心轴旋转90°，按第一步类似的方法从上向下装配于第二步形成的组合件上，这时事先倒边的铝箔依据铝箔的边和塑料的边和槽取得定位。

第四步，再取一块图2所示的隔离框架单元，根据四个角的定位孔从上到下压入第三步完成的设备上。这时看得见图2部件7上下将子母扣合，同时挤紧夹于它们二者之间的图3的部件11。

以此循环操作既可以生成图1所示的热交换器的组装。在结束组装前，应用3mm粗的塑料或金属条穿过图2上的固定孔(部件7)，再锁定杆头就完成了全部热交换器的成型加固。

实施方式2

根据热交换气流走向的设计，本发明的具体实施方案可对基本成型单元的外周几何形状做一些相应改动。可以是正方形，可以是矩形，可以是六角菱形，可以是圆形也可以是椭圆形。这些实施方案只是形状尺寸上的改变，不牵涉到部件功能和发明效果的改变，故不再展开说明。

Claims (8)

1、一种注塑装配成型的逆流或交叉流平板式空气热量交换器，包括隔板和支撑隔离框架单元，其特征在于，所述隔板为冲边倒角的铝箔，支撑隔离框架单元由塑料注塑而成，起支撑、分割流道、封闭边界的作用，通过手工或机械将铝箔和支撑隔离框架单元逐层交错方向在垂直方向叠放，最后通过垂直方向通体的紧固杆锁紧即完成热量交换器的成型，其中每层铝箔在支撑隔离框架单元的边缘被上下支撑隔离框架单元的子母扣结构压紧以定位、固定和封边。

2、如权利要求1所述的空气热量交换器，其特征在于铝箔经过亲水覆膜表面预处理，厚度约为0.1mm；其在空间上为三层结构，具有向上翻边倒角的两个相对边和向下翻边倒角的两个相对边。

3、如权利要求1所述的空气热量交换器，其特征在于每个支撑隔离框架单元在空间上为三层结构，中间层面上平行排列的多个塑料条，这些塑料条起着支撑上下铝箔的作用，同时在顺着塑料条方向起流体导流作用；在这些平行塑料条的两端部各设置2根横向塑料条，平行塑料条的每一端部的上下层面上各设置1根，使上下相接触的支撑隔离框架单元相对应的横向塑料条形成子母扣结构，用以连接、固定平行的塑料条，并且在装配时用于上下支撑隔离框架单元的定位。

4、如权利要求3所述的空气热量交换器，其特征在于，由平行塑料条分隔出来的气流通道的高度为2mm-3mm，宽度为15mm-20mm，这样可较好地平衡支撑强度、流量截面积、风阻和湍流换热效率。

5、如权利要求3所述的空气热量交换器，其特征在于，支撑隔离框架单元在四个角上有中空圆柱装置，其结构呈上下子母扣，这些中空圆柱在多层支撑隔离框架单元装配时起定位作用。

6、如权利要求3所述的空气热量交换器，其特征在于，支撑隔离框架单元在四个角上有中空圆柱装置，当多层支撑隔离框架单元垂直叠加后用金属或塑料通体杆穿过这些中空圆柱，在通体杆的两端用螺栓、卡扣或拉卯锁定完成总体紧固。

7、如权利要求3所述的空气热量交换器，其特征在于，支撑隔离框架单元在迎气流方向的所有边缘都做了圆弧流线倒角以有效地减小风阻和降低噪音。

8、如权利要求1所述的空气热量交换器，其特征在于，隔板和支撑隔离框架单元在装配时逐层交错方向在垂直方向叠放，形成了不同方向的空气流道，并且保证了不同方向的气流完全物质隔离而不发生混合，两个不同方向的气流只在铝箔隔板上发生热量交换。

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