板式換熱器的制造方法
【專利摘要】一種板殼式板式換熱器（1）包括板組件（2）、圍繞板組件（2）的外殼（3）、以及主要沿板組件的端部方向的端板（4a、4b），并且用于第一換熱介質(zhì)和第二換熱介質(zhì)的入口和出口連接件（5a、5b、6a、6b）被布置成穿過端板（4a、4b）。換熱器的板組件（2）以離心方式被布置在外殼（3）內(nèi)，從而使得板組件（2）的橫截面的中點與外殼（3）的橫截面的中點在橫截面的豎直方向和/或橫向方向上明顯偏離。
【專利說明】板式換熱器

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明的目的是根據(jù)下文提出的獨立權(quán)利要求的前序部分的換熱器。

【背景技術(shù)】
[0002]板殼式焊接板換熱器是在先已知的，其由板組件和圍繞所述板組件的外殼構(gòu)成，所述板組件由換熱板形成，所述外殼用作壓力容器。換熱器的芯通常由板組件形成，所述板組件由具有開口的圓形換熱板構(gòu)成，其中，板在其中的開口處和/或在板的外周處被緊緊焊接在一起。換熱器的主級回路形成在成為板組件的板的開口之間，并且次級回路在圍繞板組件的外殼的連接件之間，從而使得主級側(cè)流介質(zhì)在每隔一個板空間中流動，并且次級側(cè)流介質(zhì)在每隔一個空間中流動。在此類型的換熱器中，在組件側(cè)上的流連接件通常位于換熱器的端部中，并且外殼側(cè)上的流連接件位于外殼中，由此換熱器的管道結(jié)構(gòu)容易變得復(fù)雜并且在構(gòu)造成本方面是昂貴的。
[0003]在換熱器的一些應(yīng)用中，有利地將所有連接件都放置在端部中。例如在專利公布W02004/090450中提出了這種結(jié)構(gòu)，其中，外殼側(cè)流由布置在板組件的端板和換熱器的端板之間的單獨的Z形部件或相應(yīng)布置來引導(dǎo)以通過端部前進。然而，單獨的導(dǎo)流件使換熱器的結(jié)構(gòu)更加復(fù)雜，并因此使換熱器的制造更加復(fù)雜。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的目的是提出一種減少或甚至消除上述問題的板殼式板式換熱器的結(jié)構(gòu)。
[0005]本發(fā)明的目的是提出一種板式換熱器的結(jié)構(gòu)，其中，組件側(cè)和外殼側(cè)的流連接件可被布置在換熱器的端部中，而不需要在板組件的端板和換熱器的端板之間的結(jié)構(gòu)中的用于在外殼側(cè)上導(dǎo)引所述流的單獨的導(dǎo)引部件。
[0006]本發(fā)明的目的是提出一種換熱器的機構(gòu)，其適合尤其用于其中熱產(chǎn)生和熱接收物質(zhì)處于不同狀態(tài)的應(yīng)用中，諸如在氣液換熱器中。
[0007]為了達到此目的，根據(jù)本發(fā)明的換熱器的主要特征在于獨立權(quán)利要求的特征部分中示出的內(nèi)容。
[0008]其它從屬權(quán)利要求提出本發(fā)明的一些優(yōu)選實施例。
[0009]根據(jù)本發(fā)明的典型的換熱器包括:
板組件，所述板組件由具有開口并彼此上下疊置的換熱板形成，在所述板組件中，所述換熱板彼此附接成板對，所述板對的內(nèi)部被布置成經(jīng)由由所述換熱板的開口形成的流動通道而互相連接；
圍繞所述板組件的外罩，所述外罩包括主要在所述板組件的端部的方向上的端板以及連接所述端板的外殼；
用于第一換熱介質(zhì)的入口和出口連接件，其被布置成穿過所述外罩的端板，所述連接件被布置成與所述板組件的板對的內(nèi)部相連接；以及
用于第二換熱介質(zhì)的入口和出口連接件，其被布置成穿過所述外罩，所述連接件被布置為與所述外罩的內(nèi)部相連接，即，與所述板組件的外部相連接，
在所述換熱器中，所述板組件以離心方式被布置在所述外殼內(nèi)，從而使得所述板組件的橫截面的中點與所述外殼的橫截面的中點在橫截面的豎直方向和/或橫向方向上明顯偏離，由此由所述換熱板的外緣限定的所述板組件的外表面與所述外殼的內(nèi)表面之間的距離在所述板組件的相對外緣上明顯不同，并且在所述換熱器中，用于所述第二換熱介質(zhì)的至少一個入口和出口連接件被布置成穿過所述外罩的端板，從而使得所述連接件開通到所述板組件和所述外殼之間的空間中。
[0010]現(xiàn)在令人驚奇地發(fā)現(xiàn)，相對于板組件的外部尺寸來說，可增大板殼式換熱器的外殼的外部尺寸，而不會降低換熱器的換熱特性。在根據(jù)本發(fā)明的換熱器結(jié)構(gòu)中，圍繞板組件的外殼在其尺寸方面明顯大于板組件的外部尺寸，由此，板組件可以在外殼的橫截面的橫向方向和/或豎直方向上以離心方式被布置在外殼內(nèi)。在根據(jù)本發(fā)明的換熱器中，至少一個板組件以離心方式被裝配在外殼內(nèi)，這使得可以在換熱器的端板中布置用于在換熱器的外殼側(cè)上流動的換熱介質(zhì)的至少一個入口或出口連接件，從而使得連接件直接開通到外殼的內(nèi)表面和板組件之間的空間中。由于板組件的離心布置,外殼側(cè)的入口和出口連接件在換熱器結(jié)構(gòu)中不由板組件定位，而是直接接觸外殼側(cè)，由此在板組件和端板之間不需要單獨的導(dǎo)流件。
[0011]在根據(jù)本發(fā)明的換熱器中，除了組件側(cè)的連接件之外，(用于第二換熱介質(zhì)的)在外殼側(cè)上的至少一個入口和出口連接件被布置成穿過換熱器的端板。根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選實施例，所有外殼側(cè)入口和出口連接件都被布置在換熱器的端部結(jié)構(gòu)中。在外殼側(cè)上的(即用于第二換熱介質(zhì)的)入口和出口連接件優(yōu)選被布置為使得連接件開通到板組件和外殼之間的空間中，由此所述連接件不由板組件定位。組件側(cè)入口和出口連接件優(yōu)選地由端部結(jié)構(gòu)中的板組件來布置。
[0012]在根據(jù)本發(fā)明的典型的換熱器中，換熱器的外殼被布置為與板組件的外表面至少大體具有一距離，由所述換熱板的外緣限定的所述板組件的外表面與所述外殼的內(nèi)表面之間的距離在所述板組件的相對外緣上明顯不同。換熱器的外殼的內(nèi)表面與板組件的外表面之間的距離在板組件的較寬側(cè)上可以為例如20-500mm，所述較寬側(cè)即為在板組件和外殼之間的其中所述板組件距所述外殼的內(nèi)表面最遠的空間中，并且外殼側(cè)上的(即，用于第二換熱介質(zhì)的)至少一個連接件開通到該空間中。換熱器的外殼的內(nèi)表面和板組件的外表面之間的距離在板組件和外殼之間的較小空間中可以為例如5-10mm。換熱板的直徑可以例如在200-1400mm的范圍內(nèi)。
[0013]在根據(jù)本發(fā)明的典型的換熱器中，換熱表面由互相附接并聚集為板組件的傳熱板構(gòu)成，所述傳熱板具有至少兩個流動開口，以用于通過由板形成的導(dǎo)管來引入和移出換熱介質(zhì)。換熱器的板在換熱板的外周處被焊接在一起而成對，并且相鄰的板對通過焊接或者通過其它方式將兩個相鄰板對的流動開口結(jié)合在一起而附接在一起。因此，第一換熱介質(zhì)可在板組件內(nèi)部經(jīng)由流動開口從一個板對流到另一板對。第二換熱介質(zhì)被布置為在外殼內(nèi)部在板對之間的空間中流動。在根據(jù)本發(fā)明的換熱器中，換熱器的主級回路由此形成在第一換熱介質(zhì)的入口和出口連接件之間，所述連接件被布置成與板組件的板對的內(nèi)部相連接，由此主級回路的板空間位于板組件的板對內(nèi)。換熱器的次級回路形成在第二換熱介質(zhì)的入口和出口連接件之間，所述連接件被布置成與外殼的內(nèi)部(即，板組件的外部)相連接，由此次級回路的板空間位于相鄰的板對之間。因此，主側(cè)流介質(zhì)在板組件的每隔一個板空間中流動，并且次級側(cè)流介質(zhì)在每隔一個板空間中流動。
[0014]在本發(fā)明的一個實施例中，板組件由成型換熱板構(gòu)成，該換熱板彼此上下堆疊并互相附接，從而使得熱產(chǎn)生換熱介質(zhì)在每隔一個板空間中流動，并且熱接收換熱介質(zhì)在每隔一個板空間中流動。換熱板的構(gòu)型的高度至少部分地決定換熱板之間的距離，即，在換熱板之間形成的流路的尺寸。
[0015]在優(yōu)選實施例中，根據(jù)本發(fā)明的換熱器包括由圓形換熱板構(gòu)成的板組件，由此換熱器大致成形為圓柱形。板組件通常被裝配在用作壓力容器的柱形外殼部分內(nèi)。在優(yōu)選實施例中，根據(jù)本發(fā)明的換熱器的外殼和板組件由此被成形為圓柱形狀的，并且板組件相對于外殼以離心的方式位于外殼內(nèi)。
[0016]在本發(fā)明的優(yōu)選實施例中，板組件的外徑通常為柱形外殼的內(nèi)徑的30-70%，最常見地為柱形外殼的內(nèi)徑的50-70%。
[0017]根據(jù)本發(fā)明，板組件和/或圍繞換熱器的板組件的外殼還可具有除圓柱形之外的其它形狀。板組件和外殼可以彼此相獨立地成形以適于該目的，從而使得板組件可以以離心方式布置在外殼內(nèi)，即，外殼的橫截面的中點明顯偏離于板組件的橫截面的中點。板組件的橫截面通常是外殼的橫截面的30-70%。
[0018]在根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選實施例的換熱器中，板狀導(dǎo)流件被布置在板組件的外表面和外殼的內(nèi)表面之間，當(dāng)從所述換熱器的端板方向看時位于用于第二換熱介質(zhì)(在外殼側(cè)上)的入口和出口連接件之間，并且所述導(dǎo)流件沿縱向方向從所述換熱器的外罩的第一端板延伸到第二端板。導(dǎo)流件被布置在板組件和外殼之間在以離心方式布置的板組件的較寬側(cè)上，即，在板組件距外殼的內(nèi)表面最遠的一側(cè)上。在導(dǎo)流件的幫助下，用于換熱介質(zhì)的流動通道可形成在換熱器的外殼側(cè)上并且從入口連接件到板組件并從板組件到出口連接件。導(dǎo)流件在其一側(cè)上通常沿外殼的縱向方向被附接到外殼的內(nèi)表面，并且附接到導(dǎo)流件的另一側(cè)的密封部件被布置成壓靠板組件，從而密封部件基本在板組件的整個長度上布置。由板狀導(dǎo)流件產(chǎn)生的彈性力將附接到導(dǎo)流件的另一側(cè)的密封部件緊緊壓靠在板組件上。替代性地，導(dǎo)流件以相反方式布置在結(jié)構(gòu)中，即，導(dǎo)流件附接到板組件并且密封部件被布置在朝向外殼的一側(cè)上。導(dǎo)流件優(yōu)選沿外殼和板組件的縱向方向從換熱器的第一端板延伸到第二端板。因此，流動通道形成為具有整個板組件的長度。在本發(fā)明的實施例中，導(dǎo)流件附接到換熱器的端板。在本發(fā)明的第二實施例中，導(dǎo)流件被布置成緊靠換熱器的端板，而不以固定方式附接到端板。
[0019]在本發(fā)明的優(yōu)選實施例中，密封件被布置在換熱器的外殼的內(nèi)表面和板組件的外表面之間的較小空間中，密封件的目的是封閉外殼和板組件之間的空間。密封件優(yōu)選沿外殼和板組件的縱向方向從換熱器的一端延伸到另一端。密封件通常是橡膠的或相應(yīng)的密封件。
[0020]在根據(jù)本發(fā)明的換熱器中，換熱器的外罩的端板的至少一個角部延伸到換熱器的外殼之外，從而形成角部，換熱器可從該角部附接到機器單元等，而不需要單獨的附接凸耳。在本發(fā)明的優(yōu)選實施例中，換熱器的外罩的端板的至少一個角部是非圓形的，由此所述角部形成圓板式換熱器的附接元件。
[0021]根據(jù)本發(fā)明的換熱器可用于液體/液體、液體/氣體和氣體/氣體應(yīng)用。根據(jù)本發(fā)明的換熱器優(yōu)選適于其中外殼側(cè)換熱介質(zhì)被蒸發(fā)或冷凝的應(yīng)用。
[0022]根據(jù)本發(fā)明的換熱器結(jié)構(gòu)提供重要的優(yōu)點。主級側(cè)流和次級側(cè)流可以期望方式被劃分，并且它們所需要的連接件可以全部位于換熱器的端部中。在根據(jù)本發(fā)明的換熱器中，在端板中的連接件的凸緣可裝配到端板的表面或相對于端板表面來說的不同高度處，由此連接件可以被裝配得更靠近彼此，或者具有凸緣的連接件可以被裝配為在端板上疊置。根據(jù)本發(fā)明，板組件在外殼內(nèi)部的離心布置使得能夠增大在端部中的至少一個外殼側(cè)連接件的尺寸。連接件尺寸的增大尤其在二相換熱應(yīng)用(諸如蒸發(fā)器和冷凝器)中是有用的。在根據(jù)本發(fā)明的換熱器中，由此可根據(jù)換熱介質(zhì)的特性和流率自由地選擇換熱條件。根據(jù)本發(fā)明的換熱器可用作順流、逆流或交叉流換熱器。當(dāng)具有板結(jié)構(gòu)的換熱器的所有入口和出口連接件都被布置在換熱器的端部中、在其端板中時，換熱器的安裝工作變得更簡單，并且獲得用于布置換熱器的新可能。
[0023]在根據(jù)本發(fā)明的換熱器中，在外殼內(nèi)以離心方式布置的板組件還使得可以根據(jù)換熱應(yīng)用來自由地選擇換熱器的外殼的尺寸。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0024]在下文中，將參照附圖更詳細地描述本發(fā)明，在附圖中:
圖1示出根據(jù)本發(fā)明的部分地開口的換熱器；
圖2示出根據(jù)本發(fā)明的換熱器的導(dǎo)流件的截面圖，所述導(dǎo)流件被布置在外殼和板組件之間；
圖3示出被布置在板組件和外殼之間的密封件的截面圖；以及圖4示出根據(jù)本發(fā)明的換熱器，其中，外殼側(cè)和板組件側(cè)的入口和出口連接件被布置成穿過端板之一。

【具體實施方式】
[0025]圖1示出根據(jù)本發(fā)明的部分地開口的換熱器，其中，第一和第二換熱介質(zhì)的入口和出口連接件被裝配到一個端板中。
[0026]具有板結(jié)構(gòu)的換熱器I的外罩包括端板4a和4b以及連接所述端板的外殼3，該外罩用作壓力容器。形成換熱表面的板組件2被裝配在外罩內(nèi)。板組件2由連接在一起并具有開口的圓形換熱板構(gòu)成，通過在換熱板的外周處進行焊接而將換熱板成對地連接在一起，并且通過使換熱板的流動開口互相連接而將相鄰的板對結(jié)合在一起，由此在板組件內(nèi)部形成流動通道(在圖中示出了在板組件內(nèi)的一個流動通道12)。
[0027]在板組件2內(nèi)流動的換熱介質(zhì)形成主級流,其經(jīng)由入口連接件5a通過端板4a被引入板組件2中并經(jīng)由端板4a中的出口連接件5b被移出，并且連接件5a、5b與板組件的內(nèi)部接觸，即與板對的內(nèi)部接觸。
[0028]流到換熱器的外殼側(cè)的換熱介質(zhì)形成次級流，其經(jīng)由被布置在端板4a中的入口連接件6a被引入換熱器。外殼側(cè)流經(jīng)由流動通道7a流到板組件2，并且經(jīng)由被布置在端板4a中的出口連接件6b被移出換熱器I。換熱器的次級回路形成在外殼側(cè)的第二入口和出口連接件6a、6b之間。
[0029]在圖1中用箭頭示出主級流和次級流的傳送。
[0030]圖1所示的入口和出口連接件5a、5b、6a、6b僅作為例子被提出，連接件根據(jù)其用途可包括不同的凸緣結(jié)構(gòu)。
[0031]如果圖1所示的換熱器用作冷凝器，則蒸汽流經(jīng)由具有大直徑的蒸汽連接件6a被引導(dǎo)到板組件2上而進入外殼部分中。經(jīng)由冷凝物連接件6b從外殼的底部移出冷凝物。冷卻換熱介質(zhì)(優(yōu)選是液體)經(jīng)由入口連接件5a被引入板組件2中并經(jīng)由出口連接件5b從板組件排出。
[0032]圖2示出了板狀導(dǎo)流件8的截面圖，所述導(dǎo)流件被裝配在外殼3和板組件2之間位于外殼部分內(nèi)部，并且以離心方式放置在板組件2的較寬側(cè)上。導(dǎo)流件8的一個邊緣通過焊接或相應(yīng)的方式附接到外殼3的內(nèi)表面。橡膠密封件或類似物9附接到導(dǎo)流件8的朝向板組件2的末端，所述密封件壓靠板組件2的外表面，并優(yōu)選還壓靠以縱向方式附接到板組件2的扁鐵條10等。導(dǎo)流件8由一個或多個柔性板形成，所述柔性板彎曲從而使得由于彈性力，導(dǎo)流件8的第二邊緣壓靠所述板組件2的外周。導(dǎo)流件8的目的是將外殼側(cè)換熱介質(zhì)流從入口連接件6a經(jīng)由流動通道7a導(dǎo)引到板組件2，并相應(yīng)地將所述流從板組件2經(jīng)由流動通道7b導(dǎo)引到出口連接件6b。
[0033]圖3示出被裝配在板組件2的外表面和外殼3的內(nèi)表面之間的密封件11的截面圖，密封件11被布置在外殼部分內(nèi)并且位于離心的板組件2和外殼3之間的較小空間中。在附接到外殼3或組件2且從板彎曲的支撐部件13的幫助下，密封橡膠11被安裝就位。
[0034]圖4示出根據(jù)本發(fā)明的換熱器的端板4a，外殼側(cè)和組件側(cè)的入口和出口連接件5a、5b、6a、6b都被設(shè)置成穿過該端板。被布置在端板中的連接件可以是帶凸緣的管連接件、裝配到端板中的凸緣連接件和/或待被焊接的管連接件。通過將凸緣放置在不同高度，可以減小連接孔之間的距離。
[0035]圖4還示出了，換熱器的端板4a的至少一個角部可以是非圓形的。延伸到換熱器的外殼3之外的該角部可設(shè)置有孔14或其他相應(yīng)結(jié)構(gòu)，由此端板4a可用作換熱器的支撐元件且不需要單獨的附接凸耳。
[0036]本發(fā)明并非意在受限于上述示例性實施例，而是目的在于，在所附權(quán)利要求所限定的發(fā)明理念內(nèi)廣泛地應(yīng)用本發(fā)明。
【權(quán)利要求】
1.一種換熱器(I),包括: 板組件(2)，所述板組件由具有開口并彼此上下疊置的換熱板形成，在所述板組件(2)中，所述換熱板彼此附接成板對，所述板對的內(nèi)部被布置成經(jīng)由由所述換熱板的開口形成的流動通道而互相連接； 圍繞所述板組件(2)的外罩，所述外罩包括主要在所述板組件的端部的方向上的端板(4)以及連接所述端板的外殼(3)； 用于第一換熱介質(zhì)的入口和出口連接件(5a、5b)，其被布置成穿過所述外罩的端板(4)，所述連接件(5a、5b)被布置成與所述板組件(2)的板對的內(nèi)部相連接；以及 用于第二換熱介質(zhì)的入口和出口連接件(6a、6b)，其被布置成穿過所述外罩，所述連接件(6a、6b)被布置為與所述外罩的內(nèi)部相連接，即，與所述板組件(2)的外部相連接， 其特征在于， 所述板組件(2)以離心方式被布置在所述外殼(3)內(nèi)，從而使得所述板組件(2)的橫截面的中點與所述外殼(3)的橫截面的中點在橫截面的豎直方向和/或橫向方向上明顯偏離，由此由所述換熱板的外緣限定的所述板組件(2)的外表面與所述外殼(3)的內(nèi)表面之間的距離在所述板組件(2)的相對外緣上明顯不同；并且 用于所述第二換熱介質(zhì)的至少一個入口和出口連接件(6a、6b)被布置成穿過所述外罩的端板(4)，從而使得 所述連接件(6a、6b)開通到所述板組件(2)和所述外殼(3)之間的空間中。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的換熱器，其特征在于，用于第二換熱介質(zhì)的入口和出口連接件(6a、6b)被布置在所述外罩的端板(4)中，從而使得所述連接件(6a、6b)開通到所述板組件(2)和所述外殼(3)之間的空間中。
3.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項所述的換熱器，其特征在于，所述換熱器包括由圓形換熱板構(gòu)成的板組件(2 )，由此所述換熱器主要具有圓柱形狀。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的換熱器，其特征在于，所述板組件(2)的外徑通常為所述柱形外殼的內(nèi)徑的30%至70%，最常見地為所述柱形外殼的內(nèi)徑的50%至70%。
5.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項所述的換熱器，其特征在于，所述外殼的內(nèi)表面和所述板組件的外表面之間的距離在所述板組件和所述外殼之間的其中所述板組件離所述外殼的內(nèi)表面最遠的空間中為20 mm至500 mm,并且用于第二換熱介質(zhì)的至少一個連接件開通到所述空間內(nèi)。
6.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項所述的換熱器，其特征在于，所述外殼的內(nèi)表面和所述板組件的外表面之間的距離在所述板組件和所述外殼之間的較小空間中為5 mm至10 mm。
7.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項所述的換熱器，其特征在于，板狀導(dǎo)流件(8)被布置在所述板組件(2)的外表面和所述外殼(3)的內(nèi)表面之間，并且當(dāng)從所述換熱器的端部看時位于用于第二換熱介質(zhì)的入口和出口連接件(6a、6b)之間，并且所述導(dǎo)流件(8)沿所述換熱器的縱向方向從第一端板(4a)延伸到第二端板(4b)。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的換熱器，其特征在于，所述導(dǎo)流件(8)在其一側(cè)沿所述外殼的縱向方向附接到所述外殼的內(nèi)表面，并且附接到所述導(dǎo)流件(8)的第二側(cè)上的密封部件(9 )被布置成壓靠所述板組件(2 )。
9.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項所述的換熱器，其特征在于，在所述外殼(3)的內(nèi)表面和所述板組件(2)的外表面之間的較小空間中布置有密封件(11)，所述密封件沿所述外殼和板組件的縱向方向從所述換熱器的第一端板(4a)延伸到第二端板(4b)。
10.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項所述的換熱器，其特征在于，所述換熱器的端板(4a、4b)的至少一個角部 延伸到所述外殼(3)之外。
【文檔編號】F28F9/00GK104053967SQ201280052728
【公開日】2014年9月17日 申請日期:2012年10月25日 優(yōu)先權(quán)日:2011年10月25日
【發(fā)明者】M.康圖 申請人:瓦特魯斯公司