CN1849494A - 金属网 - Google Patents

Abstract

一种金属网板，其是通过在一金属薄板上制出狭缝、并沿一拉伸方向进行拉伸而制成的，该金属网板形成了开孔网格结构，该网格具有一个位于拉伸方向上的、重复的第一长度，并具有一个位于与拉伸方向相垂直方向上的、重复的第二长度，其中，第一长度和第二长度基本上是相等的。金属网板的拉伸角大于90度。将根据本发明的金属网板用来支撑平行管束。本发明还提供了一种用金属网预制件制造金属网的方法，其中，在垂直于拉伸方向的多个位置点上施加扩张力，其中，使用了与多个位置点相配合的多个力传递器来施加扩张力，且这些力传递器被布置成能在施加扩张力的同时在所述第二方向上相互移近。

Description

金属网

                    技术领域

本发明涉及一种金属网板、制造金属网板的方法、以及将这种金属网作为支撑件的使用，其中，所述支撑件是为了支撑由平行管体组成的管束。

                    背景技术

金属网板通常是由金属薄板制成的，在金属薄板上根据交错的平行短划线的布置制出一些狭缝，通过在与短划线垂直的方向上对金属薄板进行拉伸(扩张)，将薄板制成带有缝隙的交叉板条结构。这种金属网板的制造成本一般是便宜的。另外，网板可被容易地切割成具体应用场合所需的形状，例如可利用激光切割的方法将网板切割成圆形。

金属网板构成了规则的开孔网格，在该网格中，每个孔洞都是由两个基本为V形的股条对和两个结合部围成的，其中，各个股条对中的股条在拉伸方向上相互邻接，并形成了一个拉伸角，两结合部将两对股条在V形结构的端部处相互连接起来。金属网的孔洞基本上是菱形或截顶菱形(frustro-rhombical)。如果狭缝沿实际短划线的长度远大于狭缝间未开缝部分(所谓结合部)的长度，就能获得基本为菱形的形状(等边平行四边形的形状)。在对开缝的金属薄板执行拉伸之后，结合部就形成了拐角点，每个拐角点都连接着四条等长度的所谓股条。如果狭缝之间的未开缝部分相对较长，则就会获得截顶菱形的形状。至于“截顶菱形”一词，其意味着菱形上两个相对的拐角被沿着两条平行的直线截切去了。

在对金属网拉伸之后，股条并不是精确的直线形状，而通常是略微的S形，也就是说，在与结合部进行连接的部位处是弯曲的，在其之间具有基本为直线的中间部分。不难认识到：由成对的相邻(邻接)股条构成的V形在拉伸方向上略为扭曲。拉伸角是由构成(变形的)V形股条的中间部分合适地进行限定的。

现有的金属网最大被拉伸到了90度，从而形成近似为方形的孔洞，例如德国汉诺威的Sorst Streckmetall股份有限公司就制出了这样的金属网。

此外，当金属网被拉直时，除非网板在随后被再次压平，否则股条将扭转而突出金属薄板所在的平面。股条略微呈现S形、且股条与结合部相联接会带来这样的后果：孔洞仅具有两条镜像对称轴线，这两条对称轴线分别是沿着拉伸方向和垂直于拉伸方向的。下文将参照附图对此作更为详细的讨论。

考虑到金属网上的孔洞与精确的菱形或截顶菱形存在差异，下文中采用了“基本为菱形或截顶菱形”的描述语句。因而，该用语的含义包括这些形状的精确形式、不精确形式、或变形后的形式。

PCT专利申请PCT/EP03/01074与本发明属于同一申请人，该申请在本申请的优先权日时尚未公开，该PCT申请涉及将金属网用作管束支撑件的内容，尤其是在壳-管式热交换器的情况下，金属网例如被用作热交换器中的支撑隔板。

壳-管式热交换器一般包括一圆筒形的容器，由平行管束被布置成沿容器的纵长方向在该容器内延伸。在间接型热交换器中，热传递是在流经管束中各个管(管侧)的流体与流经管外部空间(壳体侧)的流体之间进行的。关于壳-管式热交换器的详细内容，例如可参见由McGraw-Hill公司于1984年出版的第六版Perry’s ChemicalEngineers’Handbook一书中的第11-3页到第11-21页。管束中各管体的端部被固定到一管板上。热交换器可包括两块管板，每一块位于圆筒形容器的每端，或者，在热交换器为U形管交换器的情况下，热交换器可包括单块管板，其位于圆筒形容器的一端处。

管体的中间部分也必须要受到支撑，其目的例如是：防止由于受流体流动所造成的振动作用而损坏管体。为了支撑管体的中间部分，可使用这样的支撑件：其包括一些横向的支撑板，在管体的长度方向上，这些支撑板相互分开。

一种已有的支撑件包括一些扇形的隔板，在Perry的手册中讨论了此类隔板的几种类型。隔板不仅支撑着管体，而且能影响流经壳体侧的流体。因而，对隔板的设计也是基于传热方面的考虑而确定的。

第4143709号美国专利公开了一种用于支撑平行管束的支撑件，该支撑件包括多个横向支撑板，这些支撑板沿要被支撑的管体的长度方向分隔开。每个支撑板都是用单块薄板一体地制成的，在该薄板上，以规则的网格形式切制了多个孔洞，每个孔洞的尺寸都足以容纳多根管体。孔洞的形状可以总体上为矩形、总体上为正方形、总体上为三角形或总体上是菱形(斜方形)。

这种现有支撑件中至少一块支撑板的布置是异位的或错开的。延伸穿过某一支撑板上同一个孔洞的一些管体在另一支撑板上穿过不同孔洞延伸，从而，相互配合的相邻支撑板从相反侧支撑着管体，防止其出现侧向移动。

但是，申请人已经发现：由于孔洞的形状偏离精确的菱形或截顶菱形，所以难于将这样的金属网应用在例如第US 4143709号美国专利所公开的错位布局形式中，其中的原因在于至少两种不同类型的通道被制成具有略微不同的横截面和形状，而这对于最佳的管体支撑件来讲是不理想的。

本发明的一个目的是提供一种新型的金属网板，尤其是一种具有适于作为管体支撑件的最佳特性的金属网。

本发明的另一个目的是提供一种用于制造金属网的新方法。

发明内容

根据本发明，本申请提供了一种金属网板，其是通过在一金属薄板上制出狭缝、并沿一拉伸方向进行拉伸而制成的，该金属网板形成了开孔网格结构，该网格具有一个位于拉伸方向上的、重复的第一长度，并具有一个位于与拉伸方向相垂直方向上的、重复的第二长度，其中，第一重复长度和第二重复长度基本上相等。

此处的“重复长度”一词被用来指这样的距离：对网格(沿选定方向)进行平移以使得平移后网格的孔洞能与未平移网格的孔洞相覆盖而所需要的尺寸(单位长度)。

在两垂直方向上相等的重复长度实现了这样的效果：将两金属网板依次排列起来，并使它们的拉伸方向互为90度，但两网板的网格仍然匹配，且形成了一些具有均等横截面平行通道，以利于管体的穿入。

文中所用“基本上相等”一词的含义是：重复长度之间的偏差小于或等于2％，优选地是小于或等于0.5％(相当于5mm/m)，更为优选地是，偏差小于或等于0.2％(相当于2mm/m)。

对于此种金属网板而言，拉伸角适于为90度或更大。需要该拉伸角来实现在两个方向上具有相同的重复长度，除了其它因素之外，该拉伸角还取决于结合部长度与股条长度的比值，其中，所述比值越大，就需要拉伸角越大。当结合部长度被缩小以获得近乎于方形的孔洞时，就获得了一种合适的开孔构造。在拉伸角约为120度的条件下，获得了另一种合适的构造。在说明书和权利要求书中，拉伸角大于90度的金属网还被称为过度拉伸的金属网。本发明也涉及拉伸角大于90度的金属网板。

已经发现：现有方形孔金属网在拉伸方向与垂直方向上的重复长度是不相等的，其中的原因在于这样的事实：这些金属网结合部的长度大于其在拉伸方向上的宽度。

本发明还涉及根据本发明的金属网板用来支撑平行管束的使用。

此外，本申请还涉及一种制造金属网的方法，其中，所述金属网形成了一个开孔网格，且其具有位于第一方向上的第一重复长度和位于第二方向上的第二重复长度，其中，第一方向与第二方向垂直，使得第一重复长度和第二重复长度具有预定的比值，该方法包括步骤：

-提供金属网预制件，其拉伸方向与所述第一方向重合，并形成一种网格，其第一重复长度与第二重复长度的比值小于预定的比值；

-在相对于第二方向的各个位置的多个点上，沿第一方向施加扩张力，直到达到预定的重复长度比为止，其中，使用了与多个位置点相配合的多个力传递器来施加扩张力，且这些力传递器被布置成能在施加扩张力的同时在所述第二方向上相互移近。

根据本发明的制造方法能使金属网的拉伸角达到很大，例如超过85度，特别是达到90度或更大。对金属薄板的扩张是分两个步骤进行的。第一个步骤可以是对金属薄板的普通扩张过程，该步骤能制得金属网预制件，这种预制件例如可从原料市场购得。

这种金属网预制件的重复长度比并不符合要求。为了进一步对金属品进行扩张，以实现所需的比值，在沿与拉伸方向相垂直方向分布的多个点上对金属网预制件的网格施加了扩张力。

当向开缝金属或中间产品施加扩张力时，利用横向上的收缩而完成纵向上的扩张。在拉伸角很大的情况下-尤其是在拉伸角超过85度的情况下，这一效果最为明显。根据本发明，力传递器被布置成这样：当施加扩张力时，这些力传递器可以在第二方向上相互移近。按照这种方式，在进行扩张的过程中，扩张力始终能均匀地分布到金属网上。由此能防止出现这样的情况：例如，薄板周边部位的扩张大于中心区域的扩张。因而实现了使重复长度的偏差在整个薄板上都被减小的效果，获得了形状较为均匀的孔洞，尤其是对于过度拉伸的金属网，也能实现上述效果。

在一种有利的实施方式中，力传递器采用了如下的形式：一些基本上平行的臂件，且这些臂件上设置了用于与金属网进行接合的挂钩。

在另一种有利的实施方式中，使用了一种工具，其包括两组平行的构件，这两组构件利用接头相互连接起来，从而形成了一种可铰接的格栅，该格栅可呈现出平行构件组之间具有不同工具角的构造，其中，力传递器被布置在格栅上，并延伸到格栅所在的平面之外。

“力传递器”一词在文中被用来指代销体、凸榫、枢轴、楔块或具有合适形状的其它装置，它们的形状适于将作用力传递到金属网上。

附图说明

下文将参照附图、通过举例来对本发明作更为详细的描述。在附图中：

图1示意性地表示了一种热交换器的一部分纵向剖面结构，该热交换器包括一个管束，其被本发明的支撑件支撑着；

图2是沿图1中的II-II线所作的放大的示意图，其表示了根据本发明的支撑板的一种实施方式；

图3示意性地表示了一种用在图2所示管体支撑件中的、过度拉伸的金属网板；

图4示意性地表示了一些支撑通道，这些支撑通道是两块图3所示的金属网板在相互侧向移位时所形成的；

图5示意性地表示了一些支撑通道，这些支撑通道是两块图3所示的金属网板在按照本发明的设计相对彼此转动时所形成的；

图6示意性地表示了根据本发明的、用在管体支撑件中的过度拉伸金属网板的另一种实施方式；

图7示意性地表示了一些支撑通道，这些支撑通道是两块图6所示的金属网板在如现有技术中那样相互侧向移位时所形成的；

图8示意性地表示了一些支撑通道，这些支撑通道是两块图6所示的金属网板在按照本发明的设计相对彼此转动时所形成的；

图9和图10示意性地表示了根据本发明方法的第一实施方式的起始状态和结束状态，此过程用于将金属网预制件扩张到其最终尺寸；

图11示意性地表示了用于对金属网预制件进一步进行扩张的工具的一种实施方式；以及

图12和图13示意性地表示了根据本发明方法的第二实施方式的起始状态和结束状态，此过程用于将金属网预制件扩张到其最终尺寸。

在附图中，相同的数字标号被用来指代相同或类似的部件。

具体实施方式

下面参见图1，该图表示了热交换器1的一部分纵向剖面，该热交换器1为圆筒容器的形式，其具有一圆筒形的壳体5。由多根平行管体(图中表示出了其中的管体11、15、19)组成的管束被安装到该热交换器中。管体的长度方向与圆筒形壳体5的轴线平行。用于支撑管束的支撑件是由一些在轴向上分开的横向支撑板21、22、23、24、25构成的，这些支撑板支撑着圆筒形壳体5中管体的中间部分(图中未示出)。应当注意的是：图1并未表示出管体上带有管板的端部。

下面参见图2，该图示意性地表示了支撑板上孔洞一种合适的几何布置形式，图2是沿图1中圆筒形壳体5的纵向轴线对支撑板21、22的中心部分所作的视图。为了清楚起见，图2的绘制比例大于图1的比例，因而，图中不会看到支撑板21和22的环形部分。很显然：图2所示规则网格的延伸范围至少包括热交换器中被平行管体所占据的横截面，且支撑板的环形部分通过合适的方式连接到壳体上。为了清楚，图2没有表示出图1中的另一块支撑板。

下面将首先讨论支撑板21的特性。支撑板21上设置有多个孔洞，其中的一些孔洞用数字标号31、32、33、34、35、36、37指代。每个孔洞的形状都基本上为截顶的菱形，下面将针对孔洞31对该形状进行描述。孔洞31是由两对相邻的较长侧边(股条)限定的，其中的两对侧边对即为41、42和43、44。两个侧边对都形成了一个V形结构，并限定了相同的角度α，该角度在实践上例如尽可能地达到120度。两V形侧边对的端点被一对等长度的平行短侧边(结合部)45、46对称地连接起来。如图所示，股条和结合部的相对尺寸形成了一个截顶菱形的孔洞。如果结合部45、46比股条41、42、43、44要短得多，也就是说仅为股条长度的五分之一或更小，则就能获得基本上为菱形的孔洞。

孔洞31具有两条镜像对称的轴线48、49。孔洞沿轴线48拉长，且轴线48是孔洞31的镜像对称特征轴线。如下文进一步讨论的那样，轴线48与用金属网板制造支撑板21时的拉伸方向一致。

如图所示，支撑板21至少中心部分处的孔洞形成了规则的网格。所有的孔洞都具有相等的尺寸和形状，且都沿着各自的镜像对称特征轴线拉长，沿着或平行于轴线48。支撑板21的特征方向被标为标号50。

在特征方向50和与特征方向垂直的方向上，支撑板21的规则网格具有相等的重复长度，也即是：点51、52之间的距离和点53、54之间的距离分别与点51、53之间的距离和点52、54之间的距离相等。点51、52、53、54是一些相邻结合部上的中点，其中，点51和52位于同一条结合部中线56上，且点51和52是属于同一孔洞33的结合部上的中点。

支撑板21上各个孔洞的尺寸都足以容纳四根管体。在图2中标出了管体11、15、19，图中还表示出了其它一些管体，但出于清楚起见，未对这些管体进行标注。

支撑板22与支撑板21基本上类似，特别是在中心部分上孔洞的形状、尺寸和布置形式方面，支撑板22的情况与图2所示的情况相同。

图中只标注出了支撑板22的孔洞61、62、63、64。孔洞62的两条镜像对称轴线被标注为68、69。孔洞62沿轴线69拉长，因而，轴线69是孔洞62的镜像对称特征轴线，与此同时，该轴线69还代表了支撑板22的特征方向。

在纸面内，支撑板22已相对于支撑板21旋转了90度，也就是说，绕着管体的长度方向进行旋转，而管体的长度方向与纸面垂直。从而，两支撑板的特征方向50、69是垂直的。此外，支撑板21上孔洞的镜像对称特征轴线(都与轴线48平行)与支撑板22上孔洞的镜像对称特征轴线(都与轴线69平行)相垂直。支撑板21、22被布置成这样：使得其中一支撑板上结合部的中点投影到另一支撑板孔洞的中点上。

支撑板21、22上相互配合的孔洞形成了一些用于支撑平行管束的支撑通道。其中的一条支撑通道由标号70指代，其被绘制成阴影线区域；图中与阴影线区域具有相同尺寸的所有其它区域也都是支撑通道。延伸穿过其中一支撑板上同一个孔洞的支撑通道在延伸穿过另一支撑板时穿过的是不同的孔洞。例如，延伸穿过支撑板22上孔洞62的四条支撑通道71、72、73、74在延伸穿过支撑板21时，分别穿过的是孔洞31、32、33、37。为了清楚起见，未表示出这些支撑通道以及其它一些支撑通道中的管体。应当能清楚地认识到：管体可被设置在各条支撑通道中。

延伸穿过支撑通道的管体可受到五个不同侧面的支撑作用。在图2所示的特定布局示例中，管体的直径是19mm，且相邻管体之间最短距离为6mm，且交叉板条(股条和结合部)在横断面内的宽度也为6mm。但是在单个支撑板上，每个管体最多只受到两个侧面或三个侧面的支撑作用。因而，壳体侧的流体能在纵向上容易地流动。如果管体小于支撑通道所容许的横截面，则只能由孔洞的下侧提供支撑作用。

合适的设计是：图1中的支撑板23、25按照图2中支撑板21的形式进行布置，而支撑板24则按照支撑板22的形式进行布置。很显然，由于各支撑板特征方向(伸长方向)的定向相互垂直，所以，形成支撑通道的各个孔洞的镜像对称轴线延伸向不同的方向。例如，在支撑板所在的平面内，孔洞31轴线48的延伸方向相对于孔洞62的轴线69垂直，这两个孔洞都属于支撑通道71。

图2所示的、本实施方式所形成的这些支撑通道并非处于等边三角形或正方形的间距构造上。但是，该布局结构非常类似于三角形的间距构造，并具有类似的高组装密度。每三根最为靠近的管体的轴线都位于一等边三角形的拐角点上。

图2所示布局结构的另一优点在于：在横向面内，两相邻管体之间股条或结合部的延伸方向垂直于两管体轴线之间的虚拟连线。这就意味着：在横截面内，股条或结合部的宽度可以等于相邻管体之间的最小距离。在另一方面，由于管体只受到基本为五边形的支撑通道的两个或三个侧边的支撑，所以不会出现阻碍壳体侧流体进行流动的问题。按照这种方式，为了使高组装密度(相比于三角形间距关系的管体而言)的管体具有最大的机械稳定性和强度，最好是在壳体侧也设置流体流。这是一个优越于现有技术的优点：为了进行对比，可参见专利文件US 4143709中图3和图4所表示的两种实施方式，这两种实施方式中的管体支撑件处于三角形的间距构造上，用于进行支撑的交叉板条的宽度必须要被选择成小于相邻管体之间的最短距离。

上文参照图2所讨论的支撑板几何布局结构一个特别的特征在于：每个支撑板都形成了特征方向50上的重复长度与垂直方向上的重复长度相等的网格，其中的垂直方向是与特征方向相垂直的。在普通的金属网上，拉伸方向上的重复长度始终小于垂直方向上的重复长度。本发明提供了这样的金属网：其可被用作图2所示布局中的支撑板21、22、……25，或者更一般而言，这些金属网可被用在支撑板之间互有90度旋转角的布局中。

金属网上孔洞的几何形状偏离图2所示孔洞的理想化截顶菱形。下面将对此进行讨论。图3表示了根据本发明的金属网的一种实例，其表示了图2所示大体上的截顶菱形的实际形状。图3中与图2中所用标号对应的附图标号上带有符号“＇”。

拉伸方向即为特征方向50。拉伸角对应于图2中的角度α，也就是说，金属网是被过度拉伸的(拉伸角为120度)。

图3所示的金属网板是通过沿一些虚拟的、错列的平行短划线对金属薄板进行切割而制成的。在开缝之后，沿直线50＇的方向(特征方向)将薄板扩张。在扩张之前，狭缝对应着图6中可见的各对拐角点，这些拐角点对例如是拐角点81和82、83和84、85和86、87和88、89和90、91和92、以及93和94。结合部(沿虚拟短划线的未开缝部分)的长度相对较长，也就是说，大于股条(结合部之间的交叉板体)长度的约五分之一。例如，点82、83之间的距离或点86、87之间的距离(结合部的长度)与点81、86之间的距离或点88、93之间的距离(股条的长度)进行比较就符合上述关系。当考虑到拐角点81、82、……94时，就能最为清楚地认识到金属网板上孔洞的截顶菱形形状。

实际金属网的股条-例如属于孔洞31＇的股条41＇、42＇、43＇、44＇呈现为略微的S形。另外，股条和结合部绕它们的长度方向产生了扭转，这将减小它们的横截面，并降低了对壳体侧中流体的流动阻力。例如，图2中所示的直径为19mm、且最小间隔为6mm的管体可以由用2mm厚钢板制成的金属网板进行支撑，在所述的钢板上，在扩张之前，沿一些间距为8mm的交错平行短划线设置狭缝。由于在拉伸过程中股条和结合部发生了扭转，所以，在支撑着管体的位置点处，股条和结合部的横向面有效宽度最大为6mm。另外，由于股条和结合部是扭曲的，所以，对壳体侧中流体的流动阻力小于交叉板条未扭曲的情况。

可以注意到：在属于每个孔洞的两拐角点处，孔洞呈现出尖锐的切口形状，例如孔洞31＇的拐角点85和86处就具有这样的形状。孔洞的其余部分被平滑地弄圆。因而，在一定程度上，金属网上所形成孔洞的总体形状类似于双铃的形状。

拉伸角α是由在拉伸方向上相邻的一对基本为V形的股条的中间部分定义的，图中表示的是对于孔洞34＇的情况，在该实例中，该拉伸角在实践上尽可能地接近于120度。尽管所有孔洞都偏离于图2所示的理想化形状，但金属网板20在拉伸方向50和与拉伸方向垂直的方向上具有相等的重复长度，也就是说，点51＇与点52＇之间的距离、点53＇与点54＇之间的距离与点51＇与点53＇之间的距离、点52＇与点54＇之间的距离是相等的。

图4所表示的支撑通道是这样形成的：与专利文件US 4143709所公开的支撑板类似，当将两块图2所示的金属网板在侧向上移位时来形成通道。图4表示了出了图2所示的支撑板21＇和位于其后的相同支撑板22＇。支撑板22＇相对于支撑板21＇沿与拉伸方向50＇垂直的方向(或沿拉伸方向)侧向移位了重复长度的一半，从而使得支撑板22＇上结合部中点(例如点55＇、56＇、57＇)的投影位于支撑板21＇各孔洞的中心上。方向50＇也是支撑板22＇的拉伸方向。从图可见，侧向移位能形成两种类型的支撑通道。图中标出了其中一种类型通道70a的少数几个实例，该通道的横截面上具有两个切口形状的拐角点，而另一种通道70b的横截面上则不具有任何切口形的拐角点。(为了清楚起见，图中并未对两种类型的所有支撑通道进行标注)。为了清楚地进行表示，将股条的宽度相对于孔洞的尺寸作了略微的夸大，因此使横截面的差异显得相当大。如果要用图4所示的构造来支撑由一些相同的平行管体组成的管束，则管体的最大直径由通道类型70a限定，且管体在较大的通道70b中不会获得完全的支撑。

图5示意性地表示了一些支撑通道的横截面，这些支撑通道是由根据本发明的、在两维方向上具有相等重复长度的金属网形成的。图5的布局结构与上文参照图2所讨论的支撑板结构类似，其中，支撑板21＇和22″是用相同的金属网板制成的，该金属网板例如是图3所示的类型。位于支撑板21＇后方的支撑板22″在纸面内旋转了90度，并被布置成这样：使得支撑板22″结合部上中点-例如55″、56″、57″的投影位于支撑板21＇上孔洞的中心上。在根据本发明的这种布局结构中，只形成了一种类型的支撑通道70＇(图中为了简明未对所有的支撑通道进行标注)。各个支撑通道的横截面-例如通道71＇的横截面是由五个侧边限定的，其中一个侧边是由结合部(例如孔洞62＇的结合部)形成的，其中的两个侧边是由从该结合部的端部延伸出的股条形成的，另外两个侧边是由另一支撑板上的一对V形股条-例如股条43＇、44＇形成的。每个支撑通道的横截面上都具有一个切口形的拐角点-例如拐角点86。因而，本发明实现了这样的效果：尽管金属网上孔洞的形状偏离理想化的截顶菱形形状，但仍利用由金属网制成的支撑板构成了支撑通道较为均匀的布局。

下面参见图6，该图示意性地表示了根据本发明的金属网板120的另一种实施方式。图中所示的金属网板部分是根据本发明的支撑板121的中心部分，该支撑板与图1所示的支撑板21类似，并用于平行管束。

金属网板120是通过沿一些虚拟的、交错的平行短划线对金属薄板进行开缝而制成的。在开缝之后，沿直线150的方向将薄板扩张。在扩张之前，狭缝对应着图6中可见的各对拐角点，这些拐角点对例如是拐角点131和132、133和134、135和136、137和138、139和140、141和142、143和144、145和146、以及147和148。结合部(沿虚拟短划线的未开缝部分)的长度比股条的长度(等于扩张之前切口的长度)小得多，也就是说，小于股条长度的约五分之一。例如，点138、139之间的距离或点142、143之间的距离(结合部的长度)与点134、137之间的距离或点138、144之间的距离(股条的大致长度)进行比较就符合上述关系。为了清楚地进行表示，将股条的宽度相对于孔洞的尺寸作了略微的夸大。

金属网板120形成了规则的孔洞网格，图中标注了其中的孔洞161、162、163、164、165、166、167、168、169。每个孔洞都是由两对在拉伸方向上相邻的股条和两结合部围成的，在V形结构的端部处，结合部将两对股条相互连接起来。例如，孔洞164是由股条对171和172、股条对173和174、位于点134与135之间的结合部、以及位于点142与143之间的结合部限定的。每对股条都形成了大体上一个V形结构，并定义了相同的拉伸角。

在图6所示的实施方式中，结合部沿轴线180方向的长度略微大于其在拉伸方向150上的宽度。因而，拉伸角刚好大于90度，也就是说，这样就使得由结合部中点形成的网格是规则的正方形。因而，网板120是根据本发明的、过度拉伸的金属网板。在限定了结合部的拐角点之间(例如在点134与点135之间、或点142与点143之间)，结合部的中点是对称点，图中为了清楚而只标出了点181、182、183、184。拐角点代表了在对金属网进行拉伸之前狭缝的端点。由金属网板120所形成的规则网格在拉伸方向上的重复长度、以及在与拉伸方向相垂直方向上的重复长度都等于结合部中点间最短距离与2的平方根的乘积。

实际金属网的股条-例如股条171、172、173、174呈略微的S形。另外，股条绕它们的纵轴方向产生了扭转，这将减小它们的横截面，并降低了对壳体侧中流体的流动阻力。在属于各个孔洞的两拐角点处，孔洞表现为尖锐的切口，例如在孔洞164的拐角点137和138处就存在这样的尖切口。孔洞的其余部分被较为平滑地弄圆。

每个孔洞都具有两条镜像对称轴线。例如，孔洞169具有沿拉伸方向150和沿直线180方向的两条镜像对称轴线，其中的直线180与拉伸方向垂直，并经过拐角点147、148。由于金属网上孔洞的形状偏离正方形(股条略微为S形)，所以，两对称轴线150、180相互之间显著不同。因而，沿拉伸方向的镜像对称轴线150是独特的，并被选定为镜像对称特征轴线。与此同时，直线150是支撑板121的特征方向。还应当注意到：不存在有关旋转90度后的转动对称性，且不存在与拉伸方向150成45度角的镜像对称轴线。这与精确的正方形是有差异的，与US 4143709中所公开的大体上为正方形的孔洞形状也是有差异的，其中，精确或大体上的正方形孔洞具有多于两条的镜像对称轴线。

图7表示出了一些支撑通道，类似于专利文件US 4143709的情况，当将图6所示的两金属网板在侧向上移位时就能形成这样的支撑通道。图7表示了出了图6所示的支撑板121和位于其后的相同支撑板122，该视图类似于针对着图1的图2。

支撑板122相对于支撑板121沿直线180的方向侧向移位了重复长度的一半，从而使得支撑板122上结合部中点的投影位于支撑板121各孔洞的中心上。该图还表示出了：侧向移位能形成两种类型的支撑通道。其中一种类型通道190a的横截面上具有两个切口形状的拐角点，而另一种通道190b的横截面上则不具有任何切口形的拐角点。为了清楚起见，图中并未对所有的支撑通道进行标注。

图8示意性地表示了一些支撑通道的横截面，由两块图6所示的金属网支撑板相对彼此进行转动来形成这些支撑通道。图8类似于上文参照图2和图5所讨论的支撑板布局形式，但其中的支撑板121、122＇是用相同的金属网板构成的，该金属网板是图6所示的类型。按照本发明的设计将支撑板122＇布置在支撑板121的后方，以使得两特征方向(分别平行于支撑板122＇的拉伸方向150＇和支撑板121的拉伸方向150)在纸面内相对旋转了90度。两支撑板被布置成使得支撑板122＇上结合部中点的投影位于支撑板121上孔洞的中心处。在根据本发明的这种金属网板布局形式中，网格相配并形成了只有一种类型的支撑通道190(图中为了简明，未对所有的支撑通道进行标注)。

各个支撑通道的横截面-例如通道191的横截面是由四条侧边限定成的，其中的两条侧边是由V形的股条对形成的，该股条对例如是从结合部的拐角点(例如点137)处延伸出的两股条171、172，另外两条侧边是由另一支撑板122＇上两条与结合部(例如结合部195)光滑连接的股条形成的。各个支撑通道的横截面都具有一个切口形的拐角点(例如点137)。另外，在该实施方式中，尽管金属网上孔洞的形状偏离理想化的截顶菱形形状，但本发明仍然获得了较为均匀的支撑通道。

为了使拉伸方向和垂直方向具有相等的重复长度，要依据结合部和股条的相对尺寸来确定所需的拉伸角。一般而言，结合部相对于股条的长度越大-也就是说，在制造过程中，未开缝部分相对于虚拟短划线的长度越大，拉伸角就必须要越大。

由例如图5或图8所示布局形式形成的支撑通道应当具有合适的尺寸，以便于能很好地支撑热交换器中所用的标准管体。管体的标准直径例如是19.05mm(3/4英寸)、20mm、25mm、25.4mm(1英寸)。管体表面之间标准的最短距离是6mm或6.35mm(1/4英寸)。

在一种长度约为6m、直径为1m到3m的典型热交换器中，布置了几百到几千根管体。本领域技术人员知道如何来确定支撑隔板的间距和尺寸。在管体的长度方向上，间距一般是在10cm到70cm之间。板体的厚度主要是由机械要求决定的，一般可以在1.6mm-5mm之间。

可以将金属网压平，尽管这样作不是所要求的，也不是必须的。

本发明一个特定的应用场合是化学反应器，化学反应器例如被用来生产乙撑氧，其包括位于一壳体中的管束。在此场合下，通常要用到开有很多孔洞的管体支撑结构。

可按照任何合适的方法来制造根据本发明的、过度拉伸的金属网。可采用基本上常规的金属网制造技术，在一个步骤中完成制造，但要将金属网扩张到更大的拉伸角。还可以按照这样的方式进行制造：在一第一步骤中，制出普通的金属网，以其作为中间产品，并在一第二步骤中对中间产品进行过度拉伸以获得过度拉伸的金属网。显然，还可对来自于不同来源的普通金属网执行第二步骤，其中的来源例如是从市场上购买。

当向开缝金属板或中间产品施加扩张力时，借助于横向上的收缩而实现了纵向上的扩张。在高拉伸角的情况下-尤其在拉伸角超过大约85度的情况下，这一效应更为显著。

下面将参照图9和图10对根据本发明的金属网制造方法的第一实施方式进行讨论。图9表示了一普通的金属网板201(一部分)，该金属网板是通过对金属薄板进行开缝和拉伸而制成的。图9所示的金属网板210代表了金属网预制件，其形成了孔洞205的网格结构。每个孔洞都是由四个股条208和两个结合部210限定的。为了表示清楚，图中只为少数几个孔洞、结合部、以及股条标出了标号。该网格在拉伸方向215上的第一重复长度为A，在与拉伸方向215垂直的方向218上，网格的第二重复长度为B。两长度之间的比值A/B小于1。

利用一工具220执行第二扩张步骤，以达到所需的重复长度比，工具220上设置有一定数目的臂件225a、225b、225c、225d，这些臂件的一端上设置有挂钩228a、228b、228c、228d，另一端则可滑动地安装着，从该安装侧229施加扩张力。带有挂钩的臂件起到了力传递器的作用，并沿着方向218与一定数目的结合部相配合。当在箭头230所指的方向上施加扩张力时，臂件225能随着金属网板201的收缩沿方向218相互移近。臂件可保持着相互平行的状态，从而能将扩张力均匀地分配到金属网上。按照这样的方式，能实现如下的效果：使最终金属网与孔洞形状均匀的、且具有合适重复长度的所需金属网的偏离程度最低。图10表示了最终的状态，在该实例中，重复长度A＇、B＇是相等的。

还可以使臂件主动地移动以保持平行，而不是被动地相互移近。

应当清楚地认识到：臂件还可被布置成与金属网上更多个点或其它一些点进行配合，这些点例如可以位于沿方向215的不同位置上。

还可使用柔性的缆索，而不是使用刚性的臂件。也可以不将臂件或缆索设计成可在施加扩张力的一侧229进行滑动，只要将臂件或缆索设计成可在这一侧进行枢转并足够长，就可以使该结构在扩张过程中偏离平行状态的程度能忽略不计，由此而足以达到效果，其中，该结构出现偏离是由于挂钩侧向移动所致。情况例如是这样的：在扩张过程中，臂件或缆索之间的最大角度小于10度。

下面参见图11，图中示意性地表示了另一种工具，其可被用来将金属网预制件扩张到其最终的形状。工具301形成了一个可铰接的格栅。在图示的实施方式中，该格栅是一个由两组平行构件形成的规则网格，其中的构件为杆条305a、305b、305c、305d以及杆条306a、306b、306c、306d的形式。构件组中的每一杆条都与另一组构件中的所有杆条可枢转地连接着。在图示的实施方式中，所有平行相邻杆条对之间的间距都是相等的。

为简明起见，图中只对少数一些接头进行了标注310a、310b、310c、310d、310e。格栅的构造由两组板条之间的工具角β来表征。对于规则的网格结构，与第一方向315和第二方向318上的特定重复长度相对应，存在一个特定的角度，其中，两方向沿着网格孔洞325的对角线。

工具可进行枢转，从而呈现出具有另一角度和另一重复长度比的另一种构造。在较长的重复长度被缩短的同时，较短的重复长度被加长。当工具角β为90度时，两重复长度值相等。

在接头处连接两杆条的枢轴从格栅所在平面延伸出一定距离，从而可起到力传递器的作用。力传递器具有合适的形状，以与金属网进行相互作用。

为了将金属网预制件扩张到其最终的状态，将工具设置成具有第一工具角β的第一构造，并使其与金属网预制件进行接合。然后，将工具移动成具有第二工具角β的第二构造。力传递器将在其中一个方向315上相互离开，与此同时，在垂直的方向318上却相互靠近。力传递器与金属网上的多个位置点相互作用，从而同时在拉伸方向上施加扩张力和垂直方向上施加压缩力，由此将金属网变为所需的形式。

下面参见图12和图13。图12也表示了一种普通的金属网板201(一部分)，上文已经参照图9对这种金属网板进行了讨论。透过金属网板201的孔洞205可看到一个工具331，该工具与图11所示的工具301类似，且该工具上类似的部件由相同的标号指代。由工具331形成的网格被选择成：当工具角β与拉伸角相对应时，该网格能与金属网预制件形成的网格相匹配。

在金属网板201的各个孔洞中设置了一个力传递器335，其位于工具331接头310的顶部上。在附图中，只在周围不存在力传递器的位置处标注出了接头310。所有的力传递器都具有相同的尺寸和形状，且每个力传递器都是带有锥形端而伸长的，锥形端延伸向金属网预制件上孔洞的切口状拐角点。当工具被铰接起来以增大工具角时，力传递器与金属网预制件的股条相接合，从而使股条在方向215上扩张，同时在方向218上收缩。

图13表示了最终的状态。在该实施方式中，力传递器在其伸长方向上的长度确定了孔洞的最终宽度-即切口状拐角点之间的距离，也就是方向218上的距离。与此同时，扩张步骤中所能获得的最大工具角也是由该长度值确定的，从而，通过将工具角增加到最大，就能使孔洞具有所需的尺寸。在该实例中，力传递器335在方向218上的长度被选择成：考虑到金属网的一些参数-例如股条长度和结合部的厚度，可使得最终的金属网具有所需的重复长度比，在该实例中，分别沿拉伸方向215和垂直方向218的重复长度A＇、B＇是相等的。

合适的是，这样来进行设置：使得力传递器的定向状态在扩张过程中保持着其纵长方向与拉伸方向相垂直的关系。这例如可通过在金属网所在平面之外一定距离处设置一些导轨而实现，在扩张过程中，力传递器借助于自身的形状(或者其所连接的接头)在这些导轨中滑动，由此保持着自身的定向状态。

Claims (11)

1.一种金属网板，其是通过在一金属薄板上制出狭缝、并沿一拉伸方向进行拉伸而制成的，该金属网板形成了孔洞网格，该网格具有位于拉伸方向上的第一重复长度，并具有位于与拉伸方向相垂直方向上的第二重复长度，其中，第一重复长度和第二重复长度基本上是相等的。

2.根据权利要求1所述的金属网板，其特征在于：每个孔洞都是由两对基本上为V形的股条和两个结合部限定的，各个股条对中的股条在拉伸方向上相互邻接，并限定了一个拉伸角，两结合部将两对股条在V形结构的端部处相互连接起来，其中，拉伸角的数值大体上等于或大于85度。

3.根据权利要求2所述的金属网板，其特征在于：拉伸角大于90度，优选地是在110度到130度之间，更为优选地是大体上等于120度。

4.一种金属网板，其是通过在一金属薄板上制出狭缝、并沿一拉伸方向进行拉伸而制成的，该金属网板形成了孔洞网格，其中的各个孔洞都是由两对基本上为V形的股条和两个结合部限定的，其中，各个股条对中的股条在拉伸方向上相互邻接，并限定了一个拉伸角，两结合部将两对股条在V形结构的端部处相互连接起来，其中，所述拉伸角大于90度。

5.对根据权利要求1-4之一所述金属网板的应用，该金属网板用来支撑平行管束。

6.根据权利要求5所述的应用，其特征在于：多块金属网板被用作横向的支撑板，这些支撑板沿要被支撑管体的长度方向分离开，且其中至少两块金属网板的拉伸方向相互垂直。

7.一种制造金属网的方法，其中，所述金属网形成了开孔网格，且其具有位于第一方向上的第一重复长度和位于第二方向上的第二重复长度，其中，第二方向与第一方向垂直，并使得第一重复长度和第二重复长度具有预定的比值，该方法包括步骤：

-提供金属网预制件，其拉伸方向与所述第一方向一致，并形成一种网格，其第一重复长度与第二重复长度的比值小于预定的比值；

-在相对于第二方向的各个位置的多个点上，沿第一方向施加扩张力，直到达到预定的重复长度比为止，其中，使用了与多个点相配合的多个力传递器来施加扩张力，且这些力传递器被布置成能在施加扩张力的同时在所述第二方向上相互移近。

8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于：力传递器为一些基本上平行的臂件的形式，这些臂件上设置了用于与金属网进行接合的挂钩。

9.根据权利要求8所述的方法，其特征在于：臂件可滑动地安装在施加扩张力的一侧。

10.根据权利要求7所述的方法，其特征在于：使用了一种工具，其包括两组平行的构件，这两组构件利用接头相互连接起来，从而形成了一个可铰接的格栅，该格栅可呈现出两组平行构件之间具有不同工具角的构造，其中，力传递器被布置在格栅上，并延伸到格栅所在的平面之外，所述方法还包括步骤：

-将工具设置成具有第一工具角的第一构造；

-将工具与金属网预制件进行接合；以及

-将工具移动成具有第二工具角的第二构造，由此向金属网施加了扩张力。

11.根据权利要求10所述的方法，其特征在于：力传递器的形状确定了当工具与金属网接合时的最大工具角。

Images