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制造具有至少兩個(gè)流體流動(dòng)回路的熱交換器模塊的方法_4

文檔序號(hào):9620632閱讀:來(lái)源:國(guó)知局
的那些側(cè)面,也就是說(shuō),沿著其寬度1或1’。
[0094]在圖3、圖3A、圖4、圖4A以及圖5A中提出,在構(gòu)成了回路1的元件的板之間沒(méi)有示出任何交界面,這由于在該階段,它們被焊接。以同樣的方式,在圖5中,回路2的交界面也沒(méi)有示出。
[0095]示例1
[0096]步驟a/:為了制造第一流體回路C1的元件2,兩個(gè)彼此相同的金屬板1被制造出具有矩形形狀L*1和厚度H,槽10具有深度H1、寬度11和特定間距e (圖1A、圖1B)。兩個(gè)板1的槽的處理操作根據(jù)以彼此鏡像圖像的兩種圖案執(zhí)行:如圖1中所示,這些可以有利地為相對(duì)于板1的縱向軸線X彎折90°并且傾斜45°的之字形圖案。
[0097]作為示例,板1為不銹鋼1.4404,分別地,板1的尺寸L*1*H等于602mm*150mm*4mm,槽的尺寸 Hl*ll 等于公差等于 ±0.02mm 至 ±0.05mm,槽 R0、槽R1、槽R2的曲率半徑分別等于0.3mm、0.1mm和2.1mm,兩個(gè)連續(xù)槽之間的距離e (即,峽部的寬度)等于1mm,公差等于±0.05mm。槽10的端部和板10的縱向邊緣之間的距離dl等于llmm0
[0098]步驟al/:利用溶劑和清潔劑執(zhí)行對(duì)板1的清潔。
[0099]步驟b/:在已經(jīng)將板清潔之后,兩個(gè)板1堆疊起來(lái)以便重新構(gòu)造第一回路C1的元件2,所述第一回路C1包括一系列以之字形布置的通道11,所述通道11具有的高度等于2*H1,也就是說(shuō),在本示例中為2mm(圖2和圖2A)。兩個(gè)板1利用定位銷(xiāo)(未示出)而相對(duì)于彼此對(duì)齊。
[0100]步驟bl/:每一元件2的外周通過(guò)焊接被密封,所述每一元件2由彼此堆疊起來(lái)形成通道的的兩個(gè)金屬板1構(gòu)成。
[0101]步驟b2/:在每一密封堆疊的兩個(gè)板之間的交界面通過(guò)開(kāi)孔被除氣。
[0102]步驟b3/:開(kāi)孔被封閉。
[0103]步驟c/: 一批十一個(gè)相同堆疊2經(jīng)過(guò)所謂的低壓HIP循環(huán),包括在1020°C以及l(fā)OObar下加熱2小時(shí),在1020°C以及l(fā)OObar下1小時(shí)的穩(wěn)定水平,之后冷卻數(shù)小時(shí)并且最終降壓。
[0104]步驟c2/:第一回路的該十一個(gè)元件2的縱向側(cè)面之后被處理以便朝向外側(cè)敞開(kāi)由槽10形成的通道11的端部。通道11的開(kāi)口通過(guò)對(duì)將通道封閉的元件2的端部切割而制成,也就是說(shuō),通過(guò)在每一元件2的整個(gè)長(zhǎng)度L上切割出具有的寬度基本上等于距離dl的縱向條帶。每一元件2的寬度1’因此等于l_2*dl,也就是說(shuō),在上述的示例中為128mm。
[0105]因此,獲得了第一流體回路的十一個(gè)元件2,這可以通過(guò)超聲或放射顯影而容易單獨(dú)地控制。
[0106]步驟c3/:在敞開(kāi)步驟c2/之后,所謂的高壓熱等靜壓(high-pressure hotisostatic pressing,HIP)循環(huán)被應(yīng)用在已經(jīng)組裝起來(lái)的堆疊2的每一者上。該高壓HIP循環(huán)包括加熱3小時(shí),即在1080°C以及l(fā)OOObar下加熱3小時(shí)。
[0107]因此獲得了第一流體回路C1的十一個(gè)元件2,這可以通過(guò)超聲或放射顯影而容易單獨(dú)地控制。
[0108]十一個(gè)元件2的每一者的新的控制優(yōu)選地通過(guò)超聲執(zhí)行。
[0109]步驟d/:
[0110]步驟dl/:所獲得的第一回路的這十一個(gè)元件2的每一者的兩個(gè)正面以及兩個(gè)附加板4的僅一個(gè)正面被開(kāi)槽,以便在其中重新構(gòu)造第二流體回路C2的通道。第二槽30不在外側(cè)(圖3)敞開(kāi)。作為示例,每一槽30具有的寬度12等于5.75mm,具有的深度(高度)H2等于1.75mm,并且通過(guò)具有的寬度e2等于1.75mm的峽部(肋部)與連續(xù)槽30分開(kāi)。槽30的端部和元件2的橫向邊緣之間的距離d2等于11mm。
[0111]在已經(jīng)清潔所有的元件之后,它們被堆疊起來(lái)以便獲得第一流體回路Cl的十一個(gè)元件2和第二流體回路C2的十二個(gè)元件3的疊加,所述第二流體回路C2的通道31由第二槽30形成(圖4)。所述元件利用插入到盲孔中的定位銷(xiāo)對(duì)齊。
[0112]然后,完整堆疊5的外周被密封并且每一交界面經(jīng)由被阻擋的開(kāi)孔被除氣。為了在堆疊的外周處形成密封,可以或?qū)⑼暾询B5布置在容器中而留下與第一回路C1的通道11相對(duì)的開(kāi)孔,或者將構(gòu)成堆疊5的所有的板1的外周焊接起來(lái)。
[0113]步驟d2/:所述完整堆疊經(jīng)過(guò)低壓HIP循環(huán),所述低壓HIP循環(huán)包括在1020°C以及在lOObar下加熱2小時(shí),在1020°C以及l(fā)OObar下3小時(shí)的穩(wěn)定水平,之后冷卻數(shù)小時(shí)并且降壓。
[0114]在該第二 HIP循環(huán)期間,第一流體回路的通道11被腔的實(shí)施該HIP循環(huán)的壓縮氣體填充,這使得將焊接力良好地傳遞到板1的交界面,所述板1的交界面形成了第二流體回路C2的通道31。
[0115]然后,第二流體回路C2的通道31通過(guò)處理由完整堆疊5構(gòu)成的模塊的橫向側(cè)面而敞開(kāi)。通道31的敞開(kāi)通過(guò)切割將它們阻擋的堆疊5的端部而執(zhí)行,也就是說(shuō),通過(guò)在整個(gè)長(zhǎng)度1’上在堆疊的一側(cè)和另一側(cè)處切割出橫向條帶,所述條帶具有的寬度基本上等于距離d2。堆疊5的長(zhǎng)度L’因此等于L-2*d2,S卩,在上述的示例中為580mm。
[0116]第二回路C2的通道31因此在堆疊5的橫向邊緣的每一者上敞開(kāi),而第一回路C1的通道11在堆疊5的縱向邊緣的每一者上敞開(kāi)(圖5)。
[0117]步驟e/:在該處理過(guò)程以后,也就是說(shuō),一旦第二流體回路的通道31朝向堆疊的外側(cè)敞開(kāi),在1080°C下的HIP循環(huán)在lOOObar下被應(yīng)用到以這種方式獲得的模塊達(dá)3小時(shí),以便消除焊接接合點(diǎn)中的殘留缺陷。
[0118]步驟f/:最后,流體分布收集器(未示出)通過(guò)焊接而連接以便在形成通道11和通道31的槽的端部的區(qū)域中在第一回路C1和第二回路C2的每一者中供給和/回收流體。
[0119]由于根據(jù)步驟a/至步驟υ的方法,通過(guò)利用HIP的擴(kuò)散焊接而緊湊并且組裝的熱交換模塊得以制成。
[0120]根據(jù)示例1/的熱交換模塊可以被視為具有小尺寸和復(fù)雜幾何構(gòu)造(以之字形形式)的流體循環(huán)通道。
[0121]作為示例,根據(jù)示例1/的交換器模塊可以為具有兩個(gè)方形面的長(zhǎng)方體。該模塊的尺寸可以等于580mmX 1 28mmX 104mm。
[0122]示例2
[0123]相同的步驟如同示例1執(zhí)行,其中不同之處在于,除此之外,第一回路Cl的十一個(gè)元件2的正面被處理直到槽10的基部和外側(cè)之間的壁厚等于兩個(gè)回路C1和回路C2的每一者之間的所需厚度的一半。
[0124]堆疊5通過(guò)將已經(jīng)根據(jù)相同原理被制成并且被處理的第二流體回路的十二個(gè)元件30、4插入在第一流體回路C1的十一個(gè)元件2之間而制成。
[0125]然后,以該方式獲得的平面的外周被焊接,它們被除氣以及高壓HIP循環(huán)在1080°C以及在lOOObar下應(yīng)用3小時(shí)。
[0126]示例3
[0127]相同的步驟如同示例1執(zhí)行,其中不同之處在于,除此之外,第一回路C1的十一個(gè)元件2的正面被處理直到槽10的基部和外側(cè)之間的壁厚等于兩個(gè)回路的每一者之間的所需的厚度的一半。
[0128]在該情況下,第二流體回路C2有十個(gè)元件,所述十個(gè)元件的每一者由本身由方形調(diào)整管60和與管的厚度相同的兩個(gè)桿7構(gòu)成的板材6構(gòu)成,所述方形調(diào)整管60布置成彼此平行,兩個(gè)桿7平行于板材6的每一側(cè)處的管而被添加(圖6)。板材6的外部尺寸(即,寬度和長(zhǎng)度)等于構(gòu)成第一回路C1的元件2的溝槽板1的寬度和長(zhǎng)度。
[0129]然后,堆疊通過(guò)將具有彼此對(duì)接接合的(butt-jointed)方形調(diào)整管60的板材6插入在第一回路C1的兩個(gè)連續(xù)元件2之間而制成。
[0130]以這種方式獲得的交界面的外周被焊接,它們被除氣,之后HIP循環(huán)在1080°C以及在lOOObar下應(yīng)用3小時(shí)。
[0131]當(dāng)然,本發(fā)明不限于所描述的變型以及作為說(shuō)明和非限制性的實(shí)例提供的實(shí)施方式。
[0132]所述通道還可以具有除如圖1所示出的之字形圖案之外的同時(shí)為細(xì)長(zhǎng)的幾何構(gòu)造。
[0133]對(duì)于流體回路的每一者,通道的尺寸可以是不同的,該不同取決于待輸送的流體的特性和屬性、可允許的壓降和所需的輸出。可以將相同回路的多個(gè)元件堆疊以便優(yōu)化交換器的功能,例如,流體的一者的熱交換或流動(dòng)。
[0134]盡管所示出的示例1/至示例3/涉及到具有精確的兩個(gè)流體回路的交換器,完全可以制造出具有三個(gè)流體回路或更多個(gè)流體回路的交換器。
[0135]兩個(gè)流體收集器可以布置在構(gòu)成模塊的堆疊的一側(cè)處和另一側(cè)處,或可替選地在堆疊的同側(cè)處。
[0136]根據(jù)本發(fā)明的方法而獲得的熱交換器模塊可以例如通過(guò)利用凸緣或通過(guò)焊接流體供應(yīng)管而將一者組裝在另一者之上。因此可以理解的是,制造出具有
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