專利名稱：板式換熱器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種在第一和第二種流體之間傳遞熱量的板式換熱器，其中由板構(gòu)成的傳熱單元被永久地連接在一起，成為一個板式組件，各單元之間的間隔交替地分別形成第一種流體的第一液流通道和第二種流體的第二液流通道；每個傳熱單元由兩塊緊貼的板組成，板上開有相互對準的通孔；傳熱單元板上的上述通孔形成接通板式組件的第一入口通道和第一出口通道，這些通道與第一液流通道相通而與第二液流通道隔開；接通板式組件的第二入口通道和第二出口通道則與第二液流通道相通而與第一液流通道隔開。
由兩塊緊貼在一起的板構(gòu)成傳熱單元的板式換熱器以前就有。例如美國專利US 4,976,313就介紹了一種普通可開啟的這類板式換熱器。由于每個傳熱單元是由兩塊板組成，即使一塊板中出現(xiàn)了孔洞，在傳熱單元兩邊流動的兩種熱交換流體在板式換熱器內(nèi)也不會混合在一起。在這種情況下，通過這類孔洞泄漏的流體將流入兩板之間的空間，并進一步流出兩板的邊緣，從而使泄漏能被發(fā)現(xiàn)。因此，在板式換熱器正常工作時，熱交換流體不會流到傳熱單元兩塊板之間的空間。在每個傳熱單元中，兩塊板的通孔附近必須是彼此密封的。這種密封可以通過諸如電焊、釬焊或膠合的方法來實現(xiàn)。
即使是具有永久連接的傳熱單元，且每個單元由兩塊緊貼在一起的板組成的板式換熱器，以前也有過。EP 517,785和EP 527,875就介紹過雙壁傳熱單元通過釬焊連接的這類板式換熱器。
這些已有的釬焊板式換熱器的缺點是，雙壁傳熱單元是用普通的方式釬焊在一起的，也就是和單壁傳熱單元所用的釬焊方式相同。因而相鄰的傳熱單元是通過單個連續(xù)釬焊縫相互連接的。如果焊縫不封閉或者不牢，盡管是雙壁結(jié)構(gòu)，熱交換流體在板式換熱器中也有混合在一起而不被察覺的危險。
本發(fā)明的目的是，提供一種比現(xiàn)有同類板式換熱器更能防止熱交換流體混合而不被察覺的、具有永久連接的雙壁傳熱單元的板式換熱器。
本發(fā)明通過采用三道不同的隔開焊縫將相鄰傳熱單元按間隔連接在一起而達到上述目的。其中第一道焊縫圍繞包含液流通道的區(qū)域，該通道是由與板式組件相連的入口通道和出口通道以及單元之間的空間組成的，出入口通道則與液流通道相通。第二和第三道焊縫分別圍繞一個入口通道和一個出口通道，由它們構(gòu)成旁路通道，與單元間隔空間的液流通道隔開，而通過處于第一焊縫和第二、第三焊縫之間的泄漏區(qū)域與板式換熱器的外圍相通。
本發(fā)明涉及具有永久連接的傳熱單元的一般板式換熱器。傳熱單元的連接可以采用諸如電焊、釬焊或膠合的方法。
實際上，釬焊板式換熱器的傳熱單元往往是長方形的而且被緊貼在一起，使其較大的平面角落部分能在從板式組件伸出的入口通道和出口通道附近成對地釬焊在一起。因此本發(fā)明的一種特殊實施方案就與釬焊板式換熱器有關(guān)。在這種換熱器中，相鄰的傳熱單元在間隔中具有彼此相對的平面，并在平面之間夾著上述泄漏區(qū)以及上述三個接縫的至少一部分。這些接縫可能是釬焊縫或膠合縫，由連接式粘接材料形成，而泄漏區(qū)則沒有粘接材料。
當泄漏區(qū)域是按這種方法在兩個傳熱單元的兩個彼此相對且緊貼的平面之間形成時，這些平面應(yīng)同時部分地釬焊或用粘接劑膠合在一起，而且至少在面對泄漏區(qū)域的那個平面上，可以涂一種能防止表面被液體狀態(tài)的粘接劑弄濕的物質(zhì)。將兩個相對的平面部分地釬焊在一起的釬焊技術(shù)例如，可從《工程技術(shù)人員用釬焊技術(shù)》一書中查找(作者M.Schwartz，出版社Chapman & Hall倫敦，英國)。
按照本發(fā)明，在板式換熱器中處于第一接縫和第二、第三接縫之間的泄漏區(qū)域，可以從圍繞每個相鄰傳熱單元的一個邊緣伸展到另一個邊緣。不過最好還是讓泄漏區(qū)圍繞上述旁路通道伸展。
在本發(fā)明的范圍內(nèi)，上述泄漏區(qū)域可以由兩個相鄰傳熱單元的不同部分形成。一種可能是由靠得最近的傳熱單元的兩塊板形成。這時泄漏區(qū)域通過以下兩種方式之一與板式換熱器的外圍相通泄漏區(qū)域伸展到傳熱單元的邊緣，或通過上述兩塊板中至少一塊板上的孔，也就是通過這塊板和同一傳熱單元另一塊板之間的空間。
另一種可能性是由處在最遠的或彼此相隔最遠的兩個傳熱單元的兩塊板來形成泄漏區(qū)域。這時兩塊板上的通孔比彼此靠得最近的傳熱單元的兩塊板上的對準孔要小。另外，這種情況下，彼此離開最遠的兩塊板在它們的通孔附近直接或間接地密封連接在一起，泄漏區(qū)域就在連接區(qū)附近形成和伸展。即使在這種情況下，泄漏區(qū)域仍通過兩個傳熱單元中至少一個的兩塊板之間的空間與板式換熱器的外圍相通。
應(yīng)該指出，上述每個傳熱單元的兩塊板之間的空間可能在微觀上是很小的，也就是說，不一定比兩塊彼此緊貼著的平板所形成的間隙來得大。
下面將參照附圖來說明本發(fā)明，其中

圖1給出了一些雙壁傳熱單元，其排列與本發(fā)明的板式換熱器中一樣，只是各單元之間拉開了一定距離；圖2A和2B是兩塊將要裝入與圖1所示相同的一個雙壁傳熱單元中的板；圖2C是一塊粘接或釬焊材料薄膜，用以按圖1連接兩個傳熱單元；圖3為一塊將要裝入傳熱單元的板的特殊方案；圖4是通過幾個傳熱單元的截面圖，其中有些單元包含如圖3所示的板；圖5至10是通過傳熱單元零件的截面圖，這些單元根據(jù)本發(fā)明的不同的方式構(gòu)成；圖11是一個包含圖10的傳熱單元的板式換熱器的截面圖。
圖1為五個長方形雙壁傳熱單元1，2和一塊平面端板5，傳熱單元上開有瓦楞狀的傳熱道3，4。端板5用來將傳熱單元1，2一起組成板式組件的一部分，以便裝入永久連接的釬焊板式換熱器。在這種板式換熱器中，傳熱單元1，2之間交替地形成兩種流體的第一液流通道6和第二液流通道7，兩種流體間的熱量傳遞就是通過傳熱單元進行的。液流通道6和7是由于傳熱單元1，2上的傳熱道3，4具有高低相間的瓦楞狀而形成的，相鄰傳熱單元的凸起部分相互交叉且緊貼著。
為了讓流體進入通道6和7，在傳熱單元1，2的角部開有通孔8-11，它們構(gòu)成板式組件的入口通道和出口通道。在端板5上也開有與通孔8-11互相對準的相應(yīng)的通孔。
傳熱單元1，2中的通孔8和9分別構(gòu)成一種流體的入口通道和出口通道。這些入口通道和出口通道與第一液流通道65相通，而與第二液流通道7隔開。通孔10和11則分別構(gòu)成第二種流體的入口通道和出口通道，且與第二液流通道7相通，而與第一液流通道6隔開。之所以能形成通過按圖1所示的板式換熱器的流體通道，是因為傳熱單元1，2是按下面的方式釬焊在一起的。
兩個相鄰的傳熱單元1，2在其邊緣部分釬焊在一起，兩單元之間構(gòu)成液流通道6。同時還圍繞該兩單元角部的通孔10和11釬焊在一起。這些角部與兩傳熱單元瓦楞狀凸起的頂端處于同一平面，且液流通道6中兩個凸起部分相互交叉且緊貼著。
按同樣方式，可將在其間形成液流通道7的兩個相鄰的傳熱單元釬焊在一起。但這時傳熱單元除了沿邊緣釬焊外，是圍繞其通孔8和9進行釬焊。
圖2A和2B是兩塊板12和13，它們緊貼在一起形成圖1所示那種雙壁傳熱單元1。從圖2A和2B可以看出，板12和13上的瓦楞狀凸起和凹陷的方向是相同的，因此當兩塊板緊貼在一起時就形成表面接觸。兩板接觸時最好能同時壓緊，以使表面接觸發(fā)生在表面之間，橫跨彼此相對的表面上的槽。
板12和13上開有彼此對準的通孔8a-11a。兩板圍繞通孔8a11a的環(huán)形區(qū)域8b-11b被釬焊在一起，因而流經(jīng)板式換熱器中因通孔8a-11a形成的通道的流體不會流到板12和13之外。板12和13只圍繞通孔8a-11a進行釬焊，其它地方不焊。
圖2A中以數(shù)字14和15標明板12的角部，板12就在這個部位與相鄰傳熱單元的一塊板釬焊在一起。該圖中用點劃線16和17標出的兩個在角部14、15上的環(huán)形表面是分別從通孔10a和11a延伸而成的，在那兒板12將不與上面剛提到的那塊相鄰傳熱單元的板釬焊在一起。甚至沿著從表面16一直延伸至板12的邊緣的更遠一些的表面18，板12也不與上述相鄰傳熱單元進行釬焊連接。與環(huán)形表面17相關(guān)的也有一個類似的表面19。板12和13的邊緣部分向同一方向彎曲，且在圖2A和2B中分別用數(shù)字20和21標明。
圖2C是一塊釬焊料薄膜22，用來將由板12和13組成的傳熱單元與離板13最近的另一個傳熱單元釬焊在一起。因而板13就是與另一個傳熱單元中的一塊板釬焊在一起的那塊板。另外，在板13的通孔8a和9a處也存在著與表面16-19相應(yīng)的表面，這在圖2c中以不含釬焊料的小區(qū)域23和24來表示。
在將傳熱單元1，2釬焊在一起之前，要在每隔一個空隙的表面16-19上和其間一個空隙的相應(yīng)表面上(至少在將要焊在一起的兩塊板中的一塊上)涂上一種物質(zhì)，使得這些表面當所用的釬焊料還處于液體狀態(tài)時不被弄濕。因此，這些板上將保持不含釬焊料，當釬焊料凝固時也不會焊在一起。
對于所討論的如圖1和圖2A-C所示的這類釬焊板式換熱器，相鄰的傳熱單元是用三道隔開一定距離的焊縫釬焊在一起的。例如，在構(gòu)成液流通道6的空間，第一道焊縫是圍繞傳熱單元的邊緣，第二道焊縫是圍繞通孔10，第三道焊縫是圍繞通孔11。在傳熱單元之間對著表面16-19的區(qū)域不放釬焊料。這些區(qū)域?qū)⒌谝坏篮缚p與第二及第三道焊縫隔開。
由于采用了這樣的焊縫布局，如果流體因某種原因泄漏出靠近通孔10或11的一個焊縫，它就會繼續(xù)流向一個沒有焊料的區(qū)域，并通過傳熱單元的邊緣流入板式換熱器的外圍。
圖3為一種不同于圖2A的2B的傳熱單元的一部分。圍繞并最靠近通孔8C的是環(huán)形表面25，更外面一些是環(huán)形表面26。圍繞著表面26的表面27則包括整個傳熱單元的角部。
該傳熱單元通過表面25和27與相鄰的傳熱單元釬焊在一起，而表面26上則沒有釬焊料，于是在兩個焊在一起的傳熱單元之間形成一個環(huán)形區(qū)域。這個區(qū)域沒有焊料，因此可以讓因某種原因從對著表面25和27的焊縫泄漏出來的液體流過。
在圖3所示的傳熱單元之中，這種泄漏的液體不再流到傳熱單元的邊緣去，而是流入其中的一塊板上的小孔28。由于傳熱單元的兩塊板只在圍繞每個通孔的狹窄環(huán)形表面25上焊牢，其它地方不焊接，因此流入小孔28的液體能繼續(xù)流向板的邊緣而流到板式換熱器的外圍。
圖4為通過六個圖3所示那種雙壁傳熱單元的零件的截面圖，那些單位圍繞著通孔8a倆倆釬焊在一起。
圖5表示本發(fā)明的另一種實施方案。由板29和30組成的第一個傳熱單元與由板31和32組成的第二個傳熱單元釬焊在一起。板29有一個通孔33(相當于圖2A中板12上的通孔11a)，板31上有一個相同尺寸的通孔34。與此相當?shù)陌?0和32上的通孔比通孔33和34要大一些，并在圖5中分別以數(shù)字35和36標明。33，34和35，36四個通孔有一條公共的中心軸線37。板29和31之間的空隙在靠近通孔33和34處由環(huán)38局部地填充，此環(huán)在通孔33和34附近與板29和31焊在一起?？障兜钠溆嗖糠中纬上噜弬鳠釂卧g的泄漏區(qū)39。泄漏區(qū)39是由環(huán)38和板29，31以及板30，32的邊緣圍成的。板30和32沿著這些邊緣焊在一起。
按圖5的結(jié)構(gòu)，板30和32間的焊縫構(gòu)成傳熱單元29，30和31，32之間的第一流體通道(圖中未示)，而板29和31，環(huán)38以及環(huán)38與板29和31間的焊縫則構(gòu)成第二流體通向板式換熱器的入口通道或出口通道。如果這些焊縫中有一條不密封，兩種流體中就有一種經(jīng)過這條焊縫泄漏到泄漏區(qū)39中，并繼續(xù)經(jīng)過板29，30和/或板31，32之間流向由這些板形成的空間40，41，而且還將通過一個或二個空間40，41流到板式換熱器的外圍。
圖6所示為與圖3和圖4相似的一種實施方案。由于在一個傳熱單元中有一個凹槽42，因而形成了一個環(huán)狀泄漏空間42，它是從組成傳熱單元的四塊板47-50中的通孔43-46附近延伸出去的。
圖7和圖8所示的實施方案原則上與圖5的方案是同一類型。因此，兩圖中所用的標示數(shù)字與圖5是一樣的，只是分別加上了字母a和b，用以標明各圖中相互對應(yīng)的細節(jié)。
這些圖的一個區(qū)別是，圖5中的環(huán)38在圖7和圖8中不再出現(xiàn)，而分別代之以板29a，31a和29b，31b；這些板離得最遠且分別在其通孔33a，34a和33b，34b附近直接焊在一起。
圖8與圖7的一個不同點是，板29b和31b對著泄漏空間39b的部分分別做成環(huán)形凹陷51和52。這樣做的目的是為了讓泄漏空間39b能接納一些液態(tài)釬焊料，而不致讓泄漏空間39與空間40b，41b之間的通路堵塞。40b和41b是分別在板29b，30b和板31b，32b之間形成的。從圖中可見，板30b，32b的邊緣部分在其通孔35b，36b附近向泄漏區(qū)39b伸展了一段距離。
圖9為圖8方案的進一步發(fā)展。板29b和31b的兩邊做成彼此相背的突起53。這種突起在每塊板上有好幾個，處在泄漏區(qū)39b和通孔33b，34b之間而且圍繞通孔33b，34b彼此隔開一段距離，在相鄰傳熱單元上的突起53互相面對著且被釬焊在一起。
圖10為圖8方案的又一改進結(jié)構(gòu)。如圖所示，板31b中的環(huán)形凹陷52a做得比板29b中的凹陷51a深一些，因此泄漏區(qū)39b可以收集更多的液體釬焊料，而不致使它與板29b，30b及板31b，32b之間的空間的通路堵塞。圖中54標明所形成的焊料膜，它減小了釬焊料的一個入口在泄漏區(qū)39b中被蓋住的危險。
圖11是由圖10所示的雙壁傳熱單元組成的釬焊板式換熱器的一部分的截面圖。
傳熱單元裝在兩塊端板55和56之間。端板55上有一條第一種流體入口管道57和一條第二種流體出口管道58。這些管道與各個傳熱單元的通孔對準連接，通孔則分別形成通向板式換熱器的入口通道和出口通道。與端板56和入口管道57焊在一起的加強構(gòu)件59伸至第一種流體的入口通道。類似的加強構(gòu)件60則伸至第二種流體的出口通道并與端板56和出口管道58焊在一起。這兩塊加強構(gòu)件59和60是將各傳熱單元保持在一起所必需的，因為每一個傳熱單元是由兩塊板組成，它們僅僅在通向板式換熱器的熱交換流體的入口通道和出口通道附近區(qū)域釬焊在一起。但是，不同的傳熱單元除沿其邊緣焊接外，還在它們的瓦楞狀傳熱道的許多地方釬焊在一起。
權(quán)利要求
1.在第一和第二種流體之間傳熱熱量的板式換熱器，其中-由板形成的傳熱單元(1，2)永久地連在一起成為一個板式組件，并在各單元之間的間隔式交替地形成第一種流體的第一液流通道和第二種流體的第二液流通道；-每個傳熱單元(1或2)由兩塊彼此緊貼著的板組成，并開有相互對準的通孔(8a-11a)；-上述傳熱單元板中的通孔形成通過板式組件的第一入口通道和第一出口通道，它們與第一流體通道相通而與第二流體通道隔開；通過板式組件的第二入口通道和第二出口通道，則與第二流體通道相通而與第一流體通道隔開；其特征在于-相鄰傳熱單元(1，2)通過三道不同的隔開的焊縫在每個間隔(6)處連接在一起，其中第一道焊縫圍繞包含液流通道的區(qū)域，該通道是由間隔(6)和與板式組件相連的入口通道(8)及出口通道(9)組成的，且這些通道與液流通道相通；而第二和第三道焊縫則分別圍繞一個入口通道(10)和一個出口通道(11)，由它們構(gòu)成的旁路通道與間隔(6)的液流通道隔開；-在間隔(6)中分別處于第一焊縫和第二、第三焊縫之間的泄漏區(qū)(16-19)與板式換熱器的外圍相通。
2.按權(quán)利要求1的板式換熱器，其特征在于，兩個相鄰的傳熱單元在間隔中具有彼此相對的平面(25-27)，平面之間夾著泄漏區(qū)和三個接縫的至少一部分，這些接縫由釬焊縫或膠合縫組成以及由連接式粘接材料形成，泄漏區(qū)則沒有粘接材料。
3.按權(quán)利要求1或2的板式換熱器，其特征在于，泄漏區(qū)圍繞著各自的旁路通道。
4.按上述權(quán)利要求1至3中任一項的板式換熱器，其特征在于，每個泄漏區(qū)通過至少一個相鄰傳熱單元中的兩塊板之間的空間與板式換熱器的外圍相通。
5.按照權(quán)利要求4的板式換熱器，其特征在于，每個泄漏區(qū)通過傳熱單元中一塊板上的小孔(28)可與上述空間相通，該泄漏區(qū)就夾在板之間。
6.按照權(quán)利要求1-5中任一項的板式換熱器，其特征在于，-相鄰傳熱單元中彼此離得最近的兩塊板(30，32；30a，32a)之間形成液流通道，板上的通孔(35，36；35a，36a)與液流通道隔開，且孔的尺寸比傳熱單元中彼此離得最遠的板(29，31，29a，31a)的通孔(33，34；33a，34a)要大。-上述離得最遠的兩塊板(29，31；29a，31a)在每個旁路通道附近的一個連接區(qū)直接或間隔地永久連在一起，而且，-泄漏區(qū)(39；39a)圍繞著該連接區(qū)，夾在兩塊彼此離得最遠的板(29，31；29a，31a)之間。
7.按權(quán)利要求6的板式換熱器，其特征在于，相鄰傳熱單元中彼此離得最遠的兩塊板中至少有一塊(29b，31b)帶有凹槽，它是對著泄漏區(qū)(39b)開的，且延伸至旁路通道附近。
8.按權(quán)利要求1至3中任一項的板式換熱器，其特征在于，形成間隔的相鄰傳熱單元的周邊邊緣被永久連在一起，但與泄漏區(qū)(16，17)相通的小區(qū)(18，19)除外。
全文摘要
在具有形成傳熱單元(1,2)的雙壁板的板式換熱器中,相鄰的傳熱單元用三道隔開的焊縫永久釬焊在一起。第一道焊縫圍繞著蓋住傳熱單元的傳熱部分(3,4)和與在上述傳熱部分之間形成的流道(6)相通的第一入口和出口(8,9)的區(qū)域。第二和第三焊縫分別圍繞著與上述流道(6)隔開的入口和出口(10,11),在第一焊縫與第二焊縫之間形成與板式換熱器的外圍相通的泄漏區(qū)(16—19,39)。
文檔編號F28F3/00GK1192266SQ9619596
公開日1998年9月2日 申請日期1996年6月6日 優(yōu)先權(quán)日1995年6月13日
發(fā)明者A·恩斯特雷姆, R·布羅姆格倫 申請人:阿爾法拉瓦爾有限公司