專(zhuān)利名稱(chēng)：熱交換器及其制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種熱交換構(gòu)件以及用來(lái)加工該熱交換構(gòu)件的可變形簿片，該裝置特別適用于例如蒸發(fā)型熱交換器中兩種流體之間進(jìn)行熱交換。本發(fā)明還涉及一種制造該熱交換構(gòu)件的方法。
背景技術(shù)：
用于兩股流體之間熱交換的熱交換器中通常有一個(gè)隔壁來(lái)將兩股流體分開(kāi)。通常來(lái)講，許多這類(lèi)設(shè)備的目的是提高隔壁的表面積從而提高兩股流體之間的有效傳熱。通常，隔壁很簿因此這里的溫度梯度最大，此時(shí)如果其總面積足夠的大，那么隔壁材料的導(dǎo)熱性就不重要了。專(zhuān)利文獻(xiàn)EP0777094中公開(kāi)了一種設(shè)備，其用波紋板來(lái)制備熱交換構(gòu)件。
現(xiàn)在有人提出采用彎成U形的金屬片來(lái)形成隔壁。這種設(shè)備可參見(jiàn)美國(guó)專(zhuān)利文獻(xiàn)US4384611。常規(guī)的金屬型熱交換器中可使用多種技術(shù)來(lái)將熱交換器的各個(gè)部件連接起來(lái)。通常的連接技術(shù)包括卷邊、焊接、銅焊和粘接?，F(xiàn)已發(fā)現(xiàn)這些技術(shù)在使用時(shí)都會(huì)在成本、連接的整體性和復(fù)雜性以及連接工藝上存在一定的缺點(diǎn)。特別是在隔壁帶有肋片以達(dá)到所需的傳熱效果時(shí)更是如此，此時(shí)肋片很難連接到隔壁上。
在許多低溫場(chǎng)合下，例如在家用的熱回收和露點(diǎn)冷卻器中，經(jīng)常會(huì)用到塑料這種材料，這是因?yàn)槠浼庸は鄬?duì)比較便宜，而且容易做成所需的形狀。露點(diǎn)冷卻器是一種特定形式的蒸發(fā)型熱交換器，其旨在把產(chǎn)品空氣流的溫度盡可能降到接近露點(diǎn)的溫度。對(duì)于絕對(duì)濕度一定的空氣來(lái)說(shuō)，露點(diǎn)是指該空氣達(dá)到100％相對(duì)濕度時(shí)的溫度，此時(shí)空氣飽和不能再吸收水分。產(chǎn)品空氣流中的熱量通過(guò)一定量的液體蒸發(fā)成另一工作空氣流而被排出。這種方法在理論上極其高效并且不像常規(guī)制冷循環(huán)那樣需要壓縮機(jī)，現(xiàn)在許多人都在嘗試實(shí)現(xiàn)這種循環(huán)，但實(shí)際操作中在大多數(shù)溫度范圍內(nèi)卻很難接近露點(diǎn)。
Gershuni等人的專(zhuān)利US4976113中公開(kāi)了一種間接式蒸發(fā)型氣體冷卻器，其中產(chǎn)品空氣流和工作空氣流為逆流。現(xiàn)有的其它設(shè)備基本都采用叉流形式，例如Maisotsenko等人的專(zhuān)利文獻(xiàn)US2003/0033821所公開(kāi)設(shè)備。本發(fā)明可用于上述文獻(xiàn)所公開(kāi)的兩種設(shè)備中，這些文獻(xiàn)所公開(kāi)內(nèi)容這里以參考的形式全文并入到本申請(qǐng)。
在下面的說(shuō)明中，術(shù)語(yǔ)露點(diǎn)冷卻器是指這樣的一種設(shè)備，其通過(guò)熱交換將一流體冷卻到或接近其初始露點(diǎn)，從而使一液體蒸發(fā)成在或接近其飽和點(diǎn)操作的工作流體。特別是在露點(diǎn)冷卻器的情況下，現(xiàn)已發(fā)現(xiàn)最好將肋片連接到隔壁上，從而在隔壁溫度梯度很小時(shí)能達(dá)到必要的傳熱效果。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提供一種熱交換構(gòu)件，其包括由金屬層和熱封層構(gòu)成的可變形層壓制品，該層壓制品在熱壓下自身密封在一起或者密封到另一層壓制品上，從而為熱交換介質(zhì)形成一個(gè)流體通道。采用這種可變形的層壓制品，很容易就能做出復(fù)雜的形狀如圈形，也可生產(chǎn)出肋片等結(jié)構(gòu)，其相對(duì)于流體密封，同時(shí)傳熱性能很好而且非常牢固。
在本發(fā)明一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例中，該金屬層包括鋁，特別是軟退火的鋁，其在使用中非常容易變形。也可采用其它的金屬，但我們發(fā)現(xiàn)軟化退火鋁非常便宜而且制作非常容易。更為特別的是，如果選擇一種相對(duì)沒(méi)有彈性的材料，層壓制品的變形很可能會(huì)使熱封部分分開(kāi)。通過(guò)選擇相對(duì)很簿的箔片形式的金屬層，可以減少這種力。作為優(yōu)選，金屬層的厚度可以在25到120微米之間，更為優(yōu)選的是大約70微米。
在本發(fā)明的一個(gè)特定實(shí)施例中，熱封層基本與金屬層一起延伸，并且在金屬層的一面或兩側(cè)涂上涂層。
根據(jù)熱交換構(gòu)件性能和預(yù)期作用的不同，層壓制品可進(jìn)一步包括其它的層。在金屬層和熱封層之間可加一層底漆，以提高粘結(jié)性或防腐蝕。該底漆還可加上顏料或色彩，以提高外觀的美感或使傳熱達(dá)到最佳。此外，在用作蒸發(fā)性熱交換器、加濕器，或者在提高毛細(xì)作用時(shí)，可在層壓制品的全部表面或部分表面加上存水層或輸水層。該層可借助于熱封層或其它的層粘接形成。
在第一種熱交換器結(jié)構(gòu)中，層壓制品可做成卷曲或波紋形，從而形成多個(gè)肋片以增加表面積。在本文中，表面積增加即指給定體積下的表面積增加。
在另一熱交換結(jié)構(gòu)中，層壓制品的一個(gè)或兩個(gè)表面上可帶有多個(gè)肋片或其它的結(jié)構(gòu)，其與層壓制品熱導(dǎo)通，從而提高層壓制品的表面積。對(duì)于這些肋片來(lái)說(shuō)，最好使用上述金屬/熱封的層壓制品，其通過(guò)熱壓很容易就能連接起來(lái)。該肋片可進(jìn)一步帶有其它用來(lái)增加表面的結(jié)構(gòu)或用來(lái)破壞流體邊界層的結(jié)構(gòu)。這些結(jié)構(gòu)可以是肋片上的開(kāi)口或開(kāi)孔。
流體通道的常規(guī)形狀是總體為矩形斷面的平的長(zhǎng)管道。在用于熱交換單元時(shí)，這些流體通道并排布置在一個(gè)合適的殼體中，從而使主流體流過(guò)管道，第二流體流過(guò)管道外側(cè)。該管道可包括一個(gè)折起并在邊緣沿著一條單獨(dú)長(zhǎng)縫連接起來(lái)的單獨(dú)層壓制品。作為選擇，其可由兩半制成，其中第一和第二層壓制品部分沿各自的邊緣部分彼此密封起來(lái)。
在本發(fā)明的優(yōu)選使用情況中，平的長(zhǎng)管道包括布置在層壓制品內(nèi)外表面上的肋片部分。內(nèi)表面上的肋片彼此支撐，從而有助于保持管道的機(jī)械剛度。這對(duì)本結(jié)構(gòu)來(lái)說(shuō)非常有用，這樣就能使用非常簿的材料。在用作露點(diǎn)冷卻器時(shí)，至少外表面的肋片部分帶有存水層。由此，管道的內(nèi)部可用作主流體干通道，同時(shí)管道的外側(cè)可形成一部分第二流體濕通道。
本發(fā)明還涉及一種制造熱交換器的方法，其包括提供塑性可變形的第一金屬層壓制品；提供塑性可變形的第二層壓制品；將第一層壓制品塑性變形做成具有一系列凹槽的波紋形；在系列凹槽處將第一層壓制品與第二層壓制品相連，從而形成具有導(dǎo)熱肋片的傳熱壁；將第二層壓制品自身密封或者將第二層壓制品與另一個(gè)類(lèi)似的層壓制品相封接，從而形成一流體通道。
作為優(yōu)選，第一或第二層壓制品包括一熱封層，并且第一和第二層壓制品在第一溫度下通過(guò)熱封相互連接起來(lái)。
作為優(yōu)選，第一和第二層壓制品均為上述的層壓制品。此時(shí)，第二層壓制品可包括一個(gè)不同于第一層壓制品的熱封層，使得第二層壓制品能在低于第一溫度的第二溫度下通過(guò)熱封與密封或與另一個(gè)類(lèi)似的層壓制品密封起來(lái)。這樣，在將第二層壓制品做成流體通道前，可先將肋片連接到第二層壓制品上。
本方法進(jìn)一步包括在將第一層壓制品連接到第二層壓制品之前先將第一層壓制品分成多個(gè)部分的步驟。我們發(fā)現(xiàn)將各個(gè)肋片部分分開(kāi)能防止熱量沿傳熱器傳導(dǎo)，同時(shí)還能形成破壞邊界層的紊流。這也可通過(guò)在第一層壓制品連接到第二層壓制品之前，在第一層壓制品上形成開(kāi)口來(lái)實(shí)現(xiàn)。
在本發(fā)明的一個(gè)特定實(shí)施例中，該方法進(jìn)一步包括在第一層壓制品的第一表面上形成存水層，其中第一層壓制品的第二表面與第二層壓制品相連。由此制成的傳熱構(gòu)件非常適于用作露點(diǎn)冷卻器以便加濕干空氣，其也可用在熱回收設(shè)備中。
本發(fā)明還涉及一種制造熱交換器的方法，其包括相互交疊設(shè)置的兩組介質(zhì)流道，該介質(zhì)流道分別形成主介質(zhì)流道和第二介質(zhì)流道，兩股介質(zhì)分別流過(guò)這兩個(gè)流道，其在物理上相互分離并形成熱接觸；隔開(kāi)所述通道的導(dǎo)熱壁；以及一殼體，其用來(lái)容納通道外圍的壁，并連接兩組通道的至少一個(gè)入口和兩個(gè)出口。
該方法包括(a)提供塑性可變形板，例如塑料或像銅或鋁之類(lèi)的金屬；(b)至少提供一個(gè)金屬(例如銅或鋁)條，其模制成波紋形，從而可用作一排肋片；(c)使板塑性變形從而形成一個(gè)邊緣區(qū)域，使其可以與類(lèi)似的另一塊板相連；(d)在步驟(c)之前或之后，將波紋形的最外面朝著條并將該條連接到塑性可變形板上，由此可形成帶有導(dǎo)熱肋片的導(dǎo)熱壁；(e)重復(fù)步驟(a)、(b)(c)和(d)多次，以獲得多個(gè)帶有肋片的導(dǎo)熱壁；(f)按照步驟(c)用邊緣區(qū)域?qū)⑦@些壁至少兩兩相連，從而使所需數(shù)目的壁相互平行；以及
(g)將這些壁裝到殼體中。
因此，采用本發(fā)明的方法能夠以更低的成本快速可靠地制造熱交換器，從而相對(duì)于現(xiàn)有技術(shù)能以更低的成本來(lái)批量生產(chǎn)熱交換器。
塑性變形可采用多種方式，在選擇時(shí)可考慮所用材料的性能和類(lèi)型。這些方式例如可以是擠壓、熱成形、真空成形以及注射成型等。
在使用鋁材時(shí)，本方法的使用尤其具有優(yōu)勢(shì)，因?yàn)椴襟E(c)的塑性變形可以冷的狀態(tài)進(jìn)行。
本方法還可以下面的方式來(lái)實(shí)現(xiàn)，其中在步驟(d)之前使板和/或肋片上形成一層粘合劑，并且在步驟(d)時(shí)，至少在接觸表面的位置上將板和肋片擠壓在一起。作為選擇，這可在加熱時(shí)進(jìn)行。
為此，例如可使用一個(gè)簡(jiǎn)單的壓具，只要其在擠壓(也可同時(shí)加熱加熱)一段時(shí)間時(shí)能提供必要的粘性即可。必須確保粘合層所形成的熱阻處于預(yù)定數(shù)值以下。這就意味著對(duì)于給定的導(dǎo)熱性能，粘合層在形成連接后只有有限的厚度。
本方法的優(yōu)點(diǎn)在于粘合層幾乎完全覆蓋板和/或肋片，因此能防止它們被侵蝕。由此粘合層就能同時(shí)實(shí)現(xiàn)粘接和防蝕兩個(gè)目的。
在實(shí)施本方法時(shí)，粘合層可以是簿膜片的形式。
特別是在使用熱塑性塑料作為塑性可變形板的材料時(shí)，在實(shí)施本方法時(shí)，可使粘合層與板一起擠出成型形成一層狀擠出型材。
本方法的另一種重要變化形式是板和/或肋片由很難粘上粘接層的材料制成，例如鋁，此時(shí)加到鋁材上的部分粘合層通過(guò)一層底漆粘接在鋁材上。
該層底漆能使粘合層很好地粘接到鋁材上。在沒(méi)有底漆時(shí)，粘性會(huì)有所不足，從而對(duì)熱交換器的可靠性產(chǎn)生影響。
在實(shí)施該方法時(shí)，可使底漆具有一定的顏色、圖案和/或紋理，同時(shí)可使粘合層做成透明的。底漆例如可以是金色的。由此熱交換板的外觀非常漂亮。顏色、圖案和/或紋理也可用作熱交換器部件的代碼，由此用肉眼就能識(shí)別出所選技術(shù)參數(shù)的類(lèi)目。
在另一實(shí)施例中，該方法的特征在于底漆和/或涂層含有銀，由此該粘合層就具有抗菌作用。本實(shí)施例的優(yōu)點(diǎn)在于不需要什么特定的措施來(lái)防止細(xì)菌污染。
根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)方面，該方法的特征在于，制成的帶肋片的板以邊緣區(qū)域彼此交替成對(duì)地粘接起來(lái)，并且在步驟(g)之前將這樣形成的多組板子彼此堆疊起來(lái)。最終制成的板或壁可以是完全相同的。
后一實(shí)施例的方法的特征在于，先在板子上形成粘合層，再將邊緣區(qū)域彼此擠壓起來(lái)(可同時(shí)加熱)，由此實(shí)現(xiàn)粘接。該方法還能以非常簡(jiǎn)單、成本很低以及快速的方式來(lái)實(shí)現(xiàn)。
后面所述的方法還可進(jìn)一步以下面的方式來(lái)實(shí)現(xiàn)，板子通過(guò)一事先布置在板子之間并且兩側(cè)帶有粘合層的片體粘接起來(lái)，同時(shí)將各自邊緣區(qū)域彼此相對(duì)，并且優(yōu)選將各自肋片的外表面也彼此相對(duì)，然后通過(guò)擠壓(也可同時(shí)加熱)將它們彼此粘接在一起，其中的加熱例如可以是使之經(jīng)過(guò)熱空氣來(lái)實(shí)現(xiàn)。
在熱交換器的一個(gè)實(shí)施例中，至少第二介質(zhì)流道中的肋片帶有親水性多孔涂層或纖維涂層，其由例如微孔型硅酸鹽水泥構(gòu)成，該層通過(guò)加水裝置來(lái)保持濕潤(rùn)，形成熱交換器的一部分，由此通過(guò)第二介質(zhì)的蒸發(fā)，分別冷卻層、第二肋片、壁、主肋片以及最后的主介質(zhì)，該層的厚度應(yīng)使其在濕的狀態(tài)時(shí)具有足夠小的熱阻，從而使該熱交換器能用作露點(diǎn)冷卻器。
為了獲得良好的機(jī)械強(qiáng)度、防蝕能力、傳熱性能以及相對(duì)較低的成本，該熱交換器的特征在于，片體為層壓制品，其包括兩面均涂有塑料外層的金屬內(nèi)層。內(nèi)層例如可由厚度在25μm量級(jí)的鋁制成。塑料外層由合適的塑料制成，其厚度例如在25μm或更小的量級(jí)上。在這么小的厚度條件下，塑料外層的熱阻可忽略不計(jì)。
在本發(fā)明的另一方面，該熱交換器的特征在于將兩片體折成矩形波紋形，其中兩片體的波紋形具有相同的波距，并在縱向90度的方向上相互交疊。


下面將結(jié)合附圖以舉例的形式來(lái)描述本發(fā)明的實(shí)施例。其中圖1a為通過(guò)熱成型模制的塑料片體的透視圖，其兩側(cè)有導(dǎo)熱肋片；圖1b為片體沿著兩條折線(xiàn)折起從而使兩壁相對(duì)移動(dòng)的狀態(tài)；圖1c為兩壁相互平行固定時(shí)的最終位置；
圖2a、2b和2c分別對(duì)應(yīng)于圖1a、1b和1c，其寬度相同，但長(zhǎng)度更長(zhǎng)；圖3a為片體的透視圖，其中隔壁的區(qū)域上有矩形開(kāi)口以便肋片穿過(guò)；圖3b為導(dǎo)熱壁的透視圖，其兩側(cè)布置有肋片，該肋片固定在圖3a中片體的開(kāi)口中；圖4為熱交換器部分剖開(kāi)時(shí)的透視圖，其中為了清楚起見(jiàn)省略了殼體；圖5a和5b為露點(diǎn)冷卻器不同側(cè)面的透視圖；圖6為露點(diǎn)冷卻器一部分的透視圖；圖7對(duì)應(yīng)于圖4為另一種熱交換器的透視圖；圖8為圖3a、3b另一實(shí)施例剖開(kāi)的透視圖；圖9為兩個(gè)片體相互交錯(cuò)所構(gòu)成的熱交換器的立體示意圖；圖10a為將一板模壓成熱交換壁的壓模的示意圖；圖10b為熱交換壁兩側(cè)上布置肋片的示意圖；圖10c為其上布置有導(dǎo)熱肋片的熱交換壁；圖10d為四個(gè)帶有肋片的壁疊在一起形成本發(fā)明熱交換器內(nèi)部結(jié)構(gòu)的圖；圖11為另一個(gè)實(shí)施例，其通過(guò)粘性箔將熱交換壁以及肋片粘接在一起；圖12為肋片條實(shí)際實(shí)施例的透視圖；以及圖13為模制壁的透視圖。
具體實(shí)施例方式
圖1所示模制片體，其由很簿的片形材料如聚苯乙烯、PVC或PET構(gòu)成?？蓪⑦@些材料加工成厚度很小例如為0.1mm級(jí)的簿片。例如采用熱成形就能進(jìn)行快速低成本的生產(chǎn)。
片體1兩側(cè)帶有示意性表示出來(lái)的肋片，其在圖1中由附圖標(biāo)記2表示主介質(zhì)流路，用附圖標(biāo)記3表示第二介質(zhì)流路。
注意，助片2、3僅示意性示出。在本實(shí)施例中它們?cè)陂L(zhǎng)度方向上即介質(zhì)流動(dòng)方向上由長(zhǎng)度有限的Z字形模制條構(gòu)成。這一點(diǎn)對(duì)本發(fā)明來(lái)說(shuō)并不重要。
片體1中形成有變流板4以改變相應(yīng)流體的流向。這一點(diǎn)后面將參考圖4進(jìn)一步說(shuō)明。
片體1還具有多個(gè)冷凝出口，其為漏頭形并帶有三角形中部5以便排水。該水例如可以是冷凝水，當(dāng)然在熱交換器用作露點(diǎn)冷卻器的情況下，其也可能是加到第二介質(zhì)通道的過(guò)量的水。
通過(guò)圖1a、1b和1c所示步驟可以看出，壁8、9沿著鉸接線(xiàn)6和7對(duì)折從而形成圖1c所示的折起狀態(tài)。由此獲得的結(jié)構(gòu)就是形成一個(gè)構(gòu)件組，其組合起來(lái)能夠形成熱交換器。這一點(diǎn)例如也可參考圖4、5a、6和7。
該熱交換器也可用作例如露點(diǎn)冷卻器。如上所述，此時(shí)第二介質(zhì)流道中的熱交換表面必須能形成有效地間斷水流。這就意味著肋片3必須具有親水涂層，同時(shí)該涂層必須具有開(kāi)放的多孔或纖維結(jié)構(gòu)，從而使水或其它揮發(fā)性液體能通過(guò)毛細(xì)作用被快速地分配。水流的方式不在本發(fā)明的范圍之內(nèi)，因此不再詳細(xì)論述。圖5a象征性地表示出了這種水流。
在生產(chǎn)的過(guò)程中，先將肋片布置好，再對(duì)圖1a所示片體1進(jìn)行處理，至少要將肋片的外表面打濕，然后粉狀的灰漿以霧化方式噴涂到肋片上。由此獲得的多孔狀硅酸鹽水泥的厚度在50um的量級(jí)上。該工藝可進(jìn)行精密控制從而生產(chǎn)出親水性隔水涂層。主流道中的肋片2不帶有這種涂層，因?yàn)橹髁鞯乐胁粫?huì)出現(xiàn)蒸發(fā)。
如圖1b所示，將壁部8、9的自由邊10彼此相對(duì)靠近，并如圖1c所示例如通過(guò)膠接、焊接等使它們彼此相連。顯然，由此就形成一個(gè)密封的主介質(zhì)流道。為了密封肋片3所在的第二介質(zhì)流道，必須加上其它的結(jié)構(gòu)特別是密封裝置來(lái)與殼體一起工作。
圖2a、2b和2c所示結(jié)構(gòu)與圖1a、1b和1c的結(jié)構(gòu)相同，只是在介質(zhì)流向上的長(zhǎng)度要長(zhǎng)一些。注意，這里的介質(zhì)流向是指肋片3的畫(huà)線(xiàn)方向。圖2中的片體用附圖標(biāo)記11表示。
圖3a所示片體21為圖1中片體1的整體結(jié)構(gòu)。這里的片體21上沒(méi)有肋片2、3，其只帶有兩個(gè)開(kāi)口22、23。肋片24裝在該開(kāi)口中并通過(guò)例如焊接或錫焊布置在導(dǎo)熱壁25上。肋片和導(dǎo)熱壁可由例如銅制成。肋片26同樣布置在壁的另一側(cè)上。這些肋片分別裝在開(kāi)口22和23中。導(dǎo)熱壁25例如通過(guò)粘合劑密封粘接在板21上。最后所獲得的結(jié)構(gòu)在外部結(jié)構(gòu)上與圖1a相同。其與圖1a的不同在于板或壁25是在片體1的下面延伸。當(dāng)然，必須考慮使壁部25在鉸接線(xiàn)6這里折彎。
此外，在圖3b中，只是為了清楚起見(jiàn)，顯示了肋片26的輪廓線(xiàn)。顯然，這些輪廓線(xiàn)在透視圖中是看不到的。
圖4所示為露點(diǎn)冷卻器在省略了肋片去掉了殼體或外殼時(shí)的內(nèi)部結(jié)構(gòu)31。底座33中布置有多個(gè)單元32，即圖1c中的單元。如上所述，水可經(jīng)出口34以及底座33上的開(kāi)口35排掉。
圖5a和5b中所示的露點(diǎn)冷卻器41帶有兩個(gè)單元42、43。如圖5b所示，主介質(zhì)流44從一側(cè)進(jìn)入，其中一部分主介質(zhì)流45從另一側(cè)流出。另一部分主介質(zhì)流46掉頭流過(guò)帶水肋片47。由此，加濕了的第二空氣流48就被導(dǎo)流板49折流向上從頂部離開(kāi)單元41。
圖6所示為盤(pán)形底座51，其上布置有多個(gè)單元52。本實(shí)施例中同樣要用到導(dǎo)流板53。圖中肋片沒(méi)有畫(huà)出。構(gòu)槽之間的開(kāi)口54通到盤(pán)底以便水能經(jīng)出口55排掉。
圖7所示結(jié)構(gòu)與圖4相關(guān)。其中單元61模制形成不同的排水結(jié)構(gòu)。
圖8所示的兩個(gè)單元71是基于圖3a和3b的原理。銅板或銅箔72的兩側(cè)承載有肋片，這些肋片排列成塊73、74、75。圖中看不到的一側(cè)布置有同樣的肋片。這些肋片塊按箭頭176所示安裝到預(yù)制片體79上的開(kāi)口76、77和78中。與圖1c所示結(jié)構(gòu)類(lèi)似，其壁在上部的鉸接區(qū)域中對(duì)折成相互平行的狀態(tài)，之后將自由邊10相互粘接在一起。與圖1所示結(jié)構(gòu)的不同在于，本實(shí)施例只用了一條鉸接線(xiàn)80，該鉸接線(xiàn)為刻線(xiàn)，其兩側(cè)基本為剛性，并且由于相應(yīng)形成的相互作用的底壁83、84，使得壁81、82的最終距離對(duì)應(yīng)于所選的距離。
該距離例如可以是肋片相互壓靠在一起時(shí)的距離。利用一個(gè)合適的擠壓結(jié)構(gòu)，就能使單元71(可以是兩個(gè)以上的單元71)成為一個(gè)基本為剛性組塊。這樣，肋片就為最終形成的熱交換器的機(jī)械強(qiáng)度提供主要作用。
圖9所示為本發(fā)明熱交換器的另一個(gè)實(shí)施例。熱交換器90包括有兩個(gè)片體91、92，其折成具有相同間距或波長(zhǎng)的矩形波浪形。片體91、92沿縱向90度的方向相互交疊。用來(lái)送入排出主介質(zhì)流和第二介質(zhì)流的歧管在示意圖中省去。熱交換器90包括有肋片93。
如圖3所示的一樣，在圖9的實(shí)施例中，熱交換器90中肋片93彼此之間最好經(jīng)片體91、92中的開(kāi)口借助于例如導(dǎo)熱載板94熱交換接觸。這就避免了兩片體91、92之間位置不齊所產(chǎn)生的熱阻。此時(shí)，肋片93和載板94之間必須盡可能地?zé)峤佑|，例如借助于導(dǎo)熱膠(例如很簿的壓敏或熱敏膠)、焊接、錫焊或機(jī)械連接等來(lái)實(shí)現(xiàn)熱接觸。
圖10a所示為一個(gè)開(kāi)口模具，其包括下模部分101和上模部分102，兩者彼此對(duì)應(yīng)，并能按箭頭103所示靠近從而導(dǎo)致鋁板104塑性冷變形，其中的鋁板104兩面均涂有熱敏壓敏膠層。在使用鋁板時(shí)，采用PVC/聚炳烯酸基的粘性劑比較合適。其厚度大約為3微米，優(yōu)選與大約2微米厚的用作熱封漆的PVC底漆一起使用。
圖10b所示為肋片條106、107布置在這樣形成的模制熱交換壁105的兩側(cè)并分別按箭頭108和109的方向壓在其上。注意，肋片107的下表面120和肋片106的上表面110優(yōu)選帶有熱敏壓敏膠層，同樣板104上也可涂上這種膠層。作為選擇，可以選擇較高的熔合溫度，從而防止肋片在板104的熱封過(guò)程中松開(kāi)。
圖10c所示壁105上帶有肋片條106和107。
圖10d所示有多個(gè)相同的帶有肋片106和107的熱交換壁105彼此相連形成熱交換器內(nèi)部結(jié)構(gòu)的情況，之后將該內(nèi)部結(jié)構(gòu)布置在合適的具有入口和出口的殼體以便主介質(zhì)和第二介質(zhì)進(jìn)出，其還帶有相應(yīng)的歧管，從而使所述入口出口正確連接到圖10d所示熱交換單元111的不同通道上。在圖10d中，還要注意兩組肋片107是如何彼此支撐而形成加強(qiáng)結(jié)構(gòu)的?？蓪⒁徊?21布置在圖10d中的肋片107之間，從而提高結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性。
圖11所示為另一實(shí)施例，其中有一個(gè)粘性箔片112布置在制成的帶有肋片的壁之間，然后將邊緣區(qū)域113與其間的箔片112沿箭頭114方向壓在一起，同時(shí)將肋片107與肋片之間的箔片112按箭頭115的方向壓在一起，由此壁105之間通過(guò)粘性箔片112緊緊連接在一起，從而使所形成的結(jié)構(gòu)具有很高機(jī)械強(qiáng)度，從而能夠承受住更高壓力的熱交換介質(zhì)。使熱空氣流過(guò)肋片107所占據(jù)的空間能非常有效地使粘性箔片112在一定壓力下熔化，由此就能在短時(shí)間里實(shí)現(xiàn)所需的軟化效果以及冷卻后所需的粘接效果。粘性箔片112可由一塑料制成，該塑料比肋片上熱封粘接劑的軟化點(diǎn)和熔點(diǎn)要低。
盡管圖10a-11所示流體通道是由相同兩個(gè)層壓部分連接形成。但注意，也可用圖1-3所示的方式來(lái)實(shí)現(xiàn)一個(gè)單獨(dú)層壓制品(如兩面帶有肋片的層壓制品)折疊所形成的結(jié)構(gòu)。
圖12詳細(xì)地展示了前面示意性展示的肋片條107，該肋片條例如由銅或鋁制成。該條可以是一個(gè)層壓制品，其由銅或鋁的底層、涂在其上的底漆以及涂在其上的防蝕粘接層構(gòu)成，其可通過(guò)熱壓來(lái)將肋片條107連接到壁105上。該層壓制品的上表面還帶有存液層204。
存液層204由纖維無(wú)紡材料制成。盡管這里說(shuō)的是存液層，但顯然該層實(shí)際上是液體存放釋放層。層204示意性地展示了一個(gè)非常開(kāi)放的結(jié)構(gòu)，由此就能通過(guò)層204纖維之間的空間清楚地看到金屬層。形成存水層204的材料例如可以是20g/m2的聚酯/纖維膠，按50/50混合，其可從荷蘭的Lantor B.V.獲得；也可以是涂有聚酯纖維的30g/m2的聚酰胺，其可從荷蘭的Colbond N.V.獲得，其名稱(chēng)是ColbackTM。也可采用其它具有類(lèi)似性能的材料，這包括合成和天然纖維如羊毛。在必要的情況下，也可對(duì)存液層進(jìn)行涂覆或處理從而使其具有抗菌或防霉性能。
存液層204可粘接到層壓制品1整個(gè)區(qū)域的金屬層上。在將鋁與上述的Lantor纖維一起使用時(shí)，我們發(fā)現(xiàn)2微米厚的雙組分聚亞安酯粘合劑具有非常好的效果。這樣的簿層對(duì)傳熱的影響可忽略不計(jì)。當(dāng)然也可采用其它的存液層如上述的硅酸鹽水泥。
在圖12中，該條包括多個(gè)單獨(dú)的肋片216，每個(gè)肋片216均帶有長(zhǎng)槽形開(kāi)口218，該開(kāi)口穿透層壓制品(圖中僅示出第一個(gè)肋片上的開(kāi)口)。開(kāi)口218成組排列。第一組220用來(lái)將流體導(dǎo)入表面，第二組222將流體導(dǎo)出表面。由此沿著箭頭A的方向流過(guò)肋片的一些空氣會(huì)流過(guò)層壓制品而流向下面第二表面。沿著箭頭B方向流動(dòng)的空氣會(huì)經(jīng)第二組開(kāi)口向外流。由此，空氣會(huì)交叉流過(guò)第一表面，從而接收存水層蒸發(fā)出來(lái)的濕氣，接著在第二表面其直接接收熱能升高溫度。
除了在肋片216的表面之間導(dǎo)流，開(kāi)口218還能用來(lái)破壞空氣流過(guò)表面時(shí)形成的邊界層。也可布置其它的結(jié)構(gòu)來(lái)破壞邊界層，與開(kāi)口218一起使用或完全替代開(kāi)口218。此外，盡管圖12中的肋片是直的，但也可生產(chǎn)曲線(xiàn)形或Z字形的肋片。我們相信這種肋片形狀更有利于破壞沿著肋片流動(dòng)所形成的邊界層，因?yàn)槔咂看胃淖兎较蚓苤匦滦纬梢淮挝闪鳌Ｔ摾咂梢允歉鞣N剖面形狀，這包括起伏的方形、梯形、矩形、鈴鐺形以及正弦波形。注意，肋片底或槽底208優(yōu)選為盡可能的平并且具有銳利的轉(zhuǎn)角，從而增大其與板105的傳熱面積。
除了開(kāi)口218之外，肋片216還帶有導(dǎo)橋224。這些導(dǎo)橋224做成切口形式，其在肋片216的整個(gè)高度上穿過(guò)層壓制品。這些導(dǎo)橋224用來(lái)防止熱量沿空氣流動(dòng)方向沿肋片傳遞。
肋片條107優(yōu)選用標(biāo)準(zhǔn)的起皺技術(shù)來(lái)做出。將一卷寬度合適的準(zhǔn)備好的層壓制品送入一對(duì)波紋輥，該波紋輥一次就可形成肋片216、開(kāi)口218以及熱橋224。然后獲得的產(chǎn)品切成大小合適的肋片條107，以便進(jìn)一步加工。
最后的圖13展示的熱交換壁116由本發(fā)明的層壓制品形成，較短的兩頭帶有相對(duì)較淺的加強(qiáng)框117，此外，彎邊118帶有端法蘭119，該彎邊118可用作導(dǎo)流板。注意，在多數(shù)情況下不必使用例如圖1a所示那樣圓滑的導(dǎo)向板。介質(zhì)流動(dòng)只要穩(wěn)定而不產(chǎn)生不良損耗即可。
圖13的熱交換壁116為對(duì)稱(chēng)的。這一點(diǎn)并不是必須的。
盡管上面的示例為本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例，但在本發(fā)明的范圍內(nèi)還包括其它的結(jié)構(gòu)形式，該范圍由權(quán)利要求書(shū)來(lái)限定。
權(quán)利要求
1.一種熱交換構(gòu)件，其包括由金屬層和熱封層構(gòu)成的可變形層壓制品，該層壓制品在熱和壓力下自身密封在一起或者與另一層壓制品密封在一起，從而為熱交換介質(zhì)形成一個(gè)流體通道。
2.如權(quán)利要求1所述的熱交換構(gòu)件，其中所述金屬層包括軟退火的鋁。
3.如前述任一權(quán)利要求所述的熱交換構(gòu)件，其中金屬層的厚度在25到120微米之間，優(yōu)選為約70微米。
4.如前述任一權(quán)利要求所述的熱交換構(gòu)件，其中所述熱封層基本上與金屬層一起延伸。
5.如前述任一權(quán)利要求所述的熱交換構(gòu)件，其中所述金屬層的兩面均帶有熱封層。
6.如前述任一權(quán)利要求所述的熱交換構(gòu)件，其中所述層壓制品還包括存水層。
7.如前述任一權(quán)利要求所述的熱交換構(gòu)件，其中所述層壓制品制成增加表面積的卷曲形狀。
8.如前述任一權(quán)利要求所述的熱交換構(gòu)件，其中所述層壓制品波狀起伏，從而形成多個(gè)肋片。
9.如前述任一權(quán)利要求所述的熱交換構(gòu)件，其中所述層壓制品的一個(gè)或兩個(gè)表面上帶有多個(gè)在熱和壓力下連接起來(lái)的肋片，該肋片與層壓制品形成熱傳導(dǎo)，從而增加其有效面積。
10.如權(quán)利要求9所述的熱交換構(gòu)件，其中的肋片由權(quán)利要求1到8之一所述的層壓制品制成。
11.如前述任一權(quán)利要求所述的熱交換構(gòu)件，其中的流體通道包括總體為矩形斷面的平的長(zhǎng)管道。
12.如權(quán)利要求11所述的熱交換構(gòu)件，其中所述管道包括一具有側(cè)邊的第一層壓部分，該側(cè)邊被折疊在一起并封上，從而形成一長(zhǎng)縫。
13.如權(quán)利要求11所述的熱交換構(gòu)件，其中所述管道包括第一和第二層壓部分，每一個(gè)層壓部分均具有側(cè)邊，第一和第二層壓部分沿著其各自的側(cè)邊彼此密封。
14.一種制造熱交換器的方法，其包括提供可塑性變形的第一金屬層壓制品；提供可塑性變形的第二層壓制品；將第一層壓制品塑性變形形成具有一系列凹槽的波紋形狀；在系列凹槽處將第一層壓制品與第二層壓制品相連，從而形成具有導(dǎo)熱肋片的傳熱壁；以及將第二層壓制品封起來(lái)或者將第二層壓制品與另一個(gè)類(lèi)似的層壓制品封起來(lái)，從而形成一流體通道。
15.如權(quán)利要求14所述的方法，其中至少第一或第二層壓制品包括一熱封層，并且第一和第二層壓制品在第一溫度下通過(guò)熱封相互連接起來(lái)。
16.如權(quán)利要求15所述的方法，其中第二層壓制品包括一個(gè)熱封層，并且第二層壓制品在一個(gè)低于第一溫度的第二溫度下通過(guò)熱封與將自身密封起來(lái)，或者與另一個(gè)類(lèi)似的層壓制品密封起來(lái)。
17.如權(quán)利要求14到16之一所述的方法，其中第一層壓制品包括第一和第二表面，第一表面帶有存水層，第二表面與第二層壓制品相連。
18.如權(quán)利要求14到17之一所述的方法，還包括在將第一層壓制品連接到第二層壓制品之前將第一層壓制品分成多個(gè)部分的步驟。
19.如權(quán)利要求18所述的方法，其中第二層壓制品包括第一和第二表面，并且第一層壓制品的各個(gè)部分連接到第二層壓制品的第一和第二表面上。
20.如權(quán)利要求14到19之一所述的方法，還包括在第一層壓制品連接到第二層壓制品之前在第一層壓制品上形成開(kāi)口的步驟。
全文摘要
一種用可變形層壓制品(1、11、105)制造熱交換器的方法，其中的層壓制品包括金屬層和熱封層，將層壓制品在熱和壓力下自身密封起來(lái)，或者與另一個(gè)層壓制品密封起來(lái)，從而為熱交換介質(zhì)形成一流道。作為優(yōu)選，該熱交換器包括一系列肋片(3、106、107)，其形成在層壓制品(1、11、105)上從而提高熱交換能力，其還可包括一存水層(204)。
文檔編號(hào)F24F1/00GK1708669SQ200380102593
公開(kāi)日2005年12月14日 申請(qǐng)日期2003年10月31日 優(yōu)先權(quán)日2002年10月31日
發(fā)明者J·A·M·賴(lài)因德斯 申請(qǐng)人:奧克斯賽爾控股公司