專利名稱：板式熱交換器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用于在介質(zhì)之間交換熱量的板式熱交換器，該熱交換器包括多個(gè)堆疊的板，板設(shè)置有包括脊和槽的第一大型壓型圖案(large scale pressed pattern),脊和槽適用于使堆疊的第一板對(duì)與堆疊的第二板對(duì)彼此保持距離，使得在板對(duì)之間的空間中形成用于第一介質(zhì)的流道，并且適用于在相鄰板對(duì)的大型壓型圖案彼此接觸的點(diǎn)處提供板對(duì)之間的接觸點(diǎn)。
背景技術(shù)：
熱交換器被廣泛用于兩種介質(zhì)彼此交換熱量的多種應(yīng)用中。 多年來(lái)已證明板式熱交換器、尤其是釬焊板式熱交換器對(duì)于大多數(shù)應(yīng)用而言是最高效且最經(jīng)濟(jì)的解決方案。正如本領(lǐng)域技術(shù)人員所熟知的，釬焊板式熱交換器包括多個(gè)熱交換器板，該多個(gè)熱交換器板設(shè)置有適于提供板之間的接觸點(diǎn)從而在形成板間流道的狀態(tài)下使相鄰板彼此保持距離的脊和槽的壓型圖案。相鄰板在接觸點(diǎn)處被彼此釬焊。大多數(shù)釬焊板式熱交換器是“對(duì)稱的”，即，對(duì)于所有板間流道而言，針對(duì)相等質(zhì)量流量他們具有相同的流動(dòng)阻カ。此外，板式熱交換器能否承受高壓不得而知；大多數(shù)熱交換器具有20或30巴的設(shè)計(jì)破裂壓カ(design burst pressure)。這對(duì)于大多數(shù)應(yīng)用是足夠的(即使用在制冷回路中)，但是對(duì)于以ニ氧化碳作為制冷劑的應(yīng)用而言，迄今為止釬焊板式熱交換器尚不夠結(jié)實(shí)。為了提高釬焊板式熱交換器的設(shè)計(jì)壓力，已經(jīng)做了ー些努力，例如為熱交換器的外邊緣設(shè)置加固結(jié)構(gòu)。數(shù)十年來(lái)，已知的是如果熱交換器板的壓型圖案“窄”，即表現(xiàn)為熱交換器板的壓型圖案的脊和槽之間的小距離，則釬焊板式熱交換器的設(shè)計(jì)壓力増加。正如本領(lǐng)域技術(shù)人員所熟知的，在大多數(shù)應(yīng)用中，所有流道具有相同的設(shè)計(jì)壓力不是必要的。在大多數(shù)情況中，制冷劑流道需要高得多的設(shè)計(jì)壓力。使與制冷劑交換熱量的介質(zhì)所用的流道具有高的設(shè)計(jì)壓力通常不可避免，但毫無(wú)意義。相反，對(duì)于該介質(zhì)而言使流道具有高的設(shè)計(jì)壓力通常有害；采用高的設(shè)計(jì)壓力，板之間接觸點(diǎn)的高表面密度以及板之間的小間距都會(huì)導(dǎo)致壓降上升。已知的熱交換器的另外ー個(gè)問(wèn)題是具有相等的通道長(zhǎng)度。從熱傳遞的角度來(lái)看這并不非常高效。作為示例，例如鹽水溶液與金屬之間的熱傳遞率顯著地高于冷卻劑與金屬之間的熱傳遞率。因此期望増加冷卻劑流道的長(zhǎng)度而保持鹽水通道的長(zhǎng)度不變。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明通過(guò)用于在介質(zhì)之間交換熱量的板式熱交換器解決以上及其它問(wèn)題，該熱交換器包括多個(gè)堆疊的板。所述板設(shè)置有包括脊和槽的第一大型壓型圖案，所述脊和槽適用于使堆疊的第一板對(duì)與堆疊的第二板對(duì)彼此保持距離，使得在板對(duì)之間的空間中形成用于第一介質(zhì)的流道。此外，在相鄰板對(duì)的大型壓型圖案彼此接觸的點(diǎn)處在板對(duì)之間提供有接觸點(diǎn)。各板對(duì)的板通過(guò)包括脊和槽的小型壓型圖案而彼此保持距離。大型的脊R和槽G可以被布置為在熱交換器板的寬度上傾斜走向的長(zhǎng)形的脊和槽，其中，當(dāng)板對(duì)被彼此堆疊時(shí)，相鄰板對(duì)的脊和槽彼此相交。在另ー實(shí)施方式中，大型的脊和槽可以布置成人字形圖案(herringbonepattern),其中,相鄰板對(duì)的相鄰板的人字形圖案的頂點(diǎn)朝向相反方向指向。為了實(shí)現(xiàn)緊湊且結(jié)實(shí)的熱交換器，熱交換器板可以彼此被釬焊。


在下文中，將參照附圖描述發(fā)明，其中圖1是根據(jù)發(fā)明的熱交換器包括的四個(gè)熱交換器板的剖視立體圖，以及圖2是示出了圖1中的四個(gè)板的隨機(jī)選出部分的剖面圖。
具體實(shí)施例方式在圖1中，以剖視立體圖示出了四個(gè)熱交換器板A、B、C和D。四個(gè)熱交換器板全部設(shè)置有在熱交換器板的寬度上傾斜走向(未示出)的脊R和凹槽D的大型壓型圖案。熱交換器板布置成使得包括熱交換器板A和B的熱交換器板對(duì)被布置成大型壓型圖案的脊R和槽G彼此平行且同步地走向。板C和D形成了其中脊R和槽G彼此平行且同步地走向的另ー熱交換器板對(duì)。在形成熱交換器的熱交換器板的堆疊中，所述兩對(duì)板A、B和C、D分別設(shè)置為使得板B和C的脊R和槽G相交(cross)以在板B和C之間形成接觸點(diǎn)。脊R和槽G之間的接觸點(diǎn)將使板彼此保持距離，因此形成了流道BC。所有熱交換器板A、B、C和D還設(shè)置有包括脊r和槽g的小型壓型圖案。脊r和槽g被整合在包括脊R和槽G的大型圖案內(nèi)，并且被布置成使得熱交換器板D的槽g與熱交換器板C的脊r相交，以便在板C和D之間形成接觸點(diǎn)，使得在形成窄流道CD的狀態(tài)下熱交換器板彼此保持距離，而接觸點(diǎn)提供了連接(在下面說(shuō)明的釬焊操作之后)，該連接使板保持彼此結(jié)合。熱交換器板A和B也設(shè)置有小型槽g和小型脊r，使得在形成流道AB的狀態(tài)下板A和B彼此保持距離。為了使選擇性流體能夠流動(dòng)通過(guò)由大型和小型壓型圖案所提供的流道AB、⑶和⑶，圍繞端開(kāi)ロ(port openings)(未示出)的區(qū)域(未示出)以本領(lǐng)域技術(shù)人員熟知的方式設(shè)置在不同高度處。同樣以本領(lǐng)域技術(shù)人員熟知的方式，熱交換器的熱交換器板還設(shè)置有被設(shè)計(jì)成與相鄰板的邊緣部分相互作用(co-act)以形成密封的周緣部的邊緣部分。在示出的實(shí)施方式中，使用了四個(gè)不同種類的熱交換器板。如果端開(kāi)ロ具有相同尺寸，則可以使用兩種類型的熱交換器板，只是通過(guò)使用四個(gè)熱交換器板，可以使端開(kāi)ロ具有兩種不同尺寸。使用兩種不同的端ロ(port)尺寸是有益的，因?yàn)橛砂ú跥和脊R的大型壓型圖案形成的流道BC的流動(dòng)面積顯著大于由包括槽g和脊r的小型壓型圖案形成的流道AB和CD的流動(dòng)面積；流道具有不同的流動(dòng)面積并且端開(kāi)ロ具有相同的尺寸將使要么端開(kāi)ロ太大要么端開(kāi)ロ太小。在本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式中，與由小型槽和脊限定的流道連通的端開(kāi)ロ小干與由大型槽和脊限定的流道連通的端開(kāi)ロ。正如從以上描述能夠理解的，由具有脊r和槽g的小型壓型圖案形成的流道AB和CD將以由大型壓型圖案限定的方式蜿蜒。這意味著與由包括脊R和槽G的大型壓型圖案形成的流道的有效長(zhǎng)度相比，由小型壓型圖案形成的這些流道的有效長(zhǎng)度分別較大。在涉及到根據(jù)本發(fā)明的熱交換器的預(yù)期用途之一，即ニ氧化碳和鹽水溶液之間的熱交換時(shí)，這是非常有益的。正如本領(lǐng)域技術(shù)人員所熟知的，金屬與ニ氧化碳的熱傳遞率大大低于鹽水溶液與金屬之間的熱傳遞率。通過(guò)增加用于ニ氧化碳的熱流道的有效長(zhǎng)度，熱交換器的熱交換能力將大幅提升，而熱交換器的實(shí)際長(zhǎng)度沒(méi)有增加。
正如熱交換器領(lǐng)域技術(shù)人員所熟知的，這在ー些情況中非常有益。對(duì)于移動(dòng)通過(guò)小型流道的介質(zhì)，熱傳遞率通常較低。根據(jù)本發(fā)明的熱交換器的另ー個(gè)益處是，大通道BC和小通道AB及CD可以具有不同的破裂壓カ能力。這可以通過(guò)使脊r和槽g彼此靠近地布置來(lái)實(shí)現(xiàn)；如果脊r和槽g的位置彼此靠近，則在板間將形成更多的接觸點(diǎn)；因此破裂壓カ將升高。以上，脊R、r和槽G、g已經(jīng)被描述為彼此相交的長(zhǎng)形的脊和槽。然而在本發(fā)明的其它實(shí)施方式中，脊R、r和槽G、g分別可以呈“窩(dimples)”(即平滑圓錐形的凹槽和突起)的形式。然而，壓型圖案中沒(méi)有“消極(negative)”壓カ角是關(guān)鍵；在壓制壓型圖案后，壓制工具必須將被壓制的板釋放。根據(jù)本發(fā)明的熱交換器的板A、B、C和D優(yōu)選地彼此釬焊，但也可以將邊緣部分(未示出)和端ロ區(qū)域設(shè)計(jì)成主墊圈以形成墊圈密封的熱交換器。
權(quán)利要求
1.一種用于在介質(zhì)之間交換熱量的板式熱交換器，所述熱交換器包括多個(gè)堆疊的板 (A，B，C，D)，所述板設(shè)置有包括脊(R)和槽(G)的第一大型壓型圖案，所述脊(R)和槽(G)適用于使堆疊的第一板對(duì)(A，B)與堆疊的第二板對(duì)(C，D)彼此保持距離，使得在所述板對(duì)之間的空間中形成用于第一介質(zhì)的流道，并且所述脊(R)和槽(G)適用于在相鄰板對(duì)的所述大型壓型圖案彼此接觸的點(diǎn)處提供所述板對(duì)之間的接觸點(diǎn)，其特征在于，各板對(duì)(A，B ；C, D)的所述板通過(guò)包括脊(r)和槽(g)的小型壓型圖案而彼此保持距離。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的板式熱交換器，其中，大型的脊R和槽G被布置為在熱交換器板的寬度上傾斜走向的長(zhǎng)形的脊和槽，其中，當(dāng)所述板對(duì)被彼此堆疊時(shí)，相鄰板對(duì)的所述脊 R和槽G彼此相交。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的板式熱交換器，其中，大型的脊R和槽G布置成人字形圖案， 其中，相鄰板對(duì)的相鄰板的人字形圖案的頂點(diǎn)朝向相反方向指向。
4.根據(jù)前述權(quán)利要求中的任一項(xiàng)所述的熱交換器，其中，熱交換器板彼此被釬焊。
全文摘要
一種用于在介質(zhì)之間交換熱量的板式熱交換器，所述熱交換器包括多個(gè)堆疊的板(A，B，C，D)，板設(shè)置有包括脊(R)和槽(G)的第一大型壓型圖案，所述脊(R)和槽(G)適用于使堆疊的第一板對(duì)(A，B)與堆疊的第二板對(duì)(C，D)彼此保持距離，使得在板對(duì)之間的空間中形成用于第一介質(zhì)的流道。在相鄰板對(duì)的大型壓型圖案彼此接觸的點(diǎn)處提供板對(duì)之間的接觸點(diǎn)。各板對(duì)(A，B；C，D)的板通過(guò)包括脊(r)和槽(g)的小型壓型圖案而彼此保持距離。
文檔編號(hào)F28F3/04GK103026166SQ201180033465
公開(kāi)日2013年4月3日 申請(qǐng)日期2011年6月15日 優(yōu)先權(quán)日2010年7月8日
發(fā)明者T·達(dá)爾貝里 申請(qǐng)人:舒瑞普國(guó)際股份公司