专利名称：多通道螺旋波纹板式换热器及其制造方法
技术领域：
本发明涉及一种螺旋板式换热器及其制造方法，其基板为波纹板，两流体都走螺旋道，具有并联的多通道。
背景技术：
从1930年在瑞典诞生了第一个螺旋板式换热器的专利起，到现在前后共发展了多种型号。我国是从上世纪60年代开始生产。目前的主导产品为I、II、III型三种型式和由申请人发明的螺旋板壳式换热器(ZL03131883. 5)和(ZL200510041521. 2)。传统螺旋板式换热器的优点(1).传热效率高，在较低的雷诺数时，即可出现湍流，水-水换热时传热系数可达 3000W/m2° k ；(2).可以很方便的改变两流道的宽度，使两流都处在最佳流速下流动；(3).不易垢塞；垢的形成速度约为管壳式的1/10 ；(4).温差应力小，当冷热两流体温差达200°C时，仍无需膨胀另部件；(5)为纯逆流换热，端部温差可小到3°C左右，可充分利用低温热源；(6).紧凑性好，可比管壳式大3倍。传统的螺旋板式换热器有以下缺陷流道为单通道，流道截面积不大，因而处理量很小；要将大量定距柱焊在基板上，两侧的封条和基板采用手工电弧焊，工效极低，又难于保证质量；基板为平板，搅流弱，传热效率低；基板厚度一般大于2mm，耗材量大。中国专利ZL0(^61909. 1公开了一种钛材四通道螺旋板式换热器。一个流体走螺旋道，另一流体走轴向直道，所用的基板仍是平板，和传统的螺旋板式换热器一样有以下缺陷将大量定距柱焊在基板上，两侧的封条和基板采用手工电弧焊，工效极低，又难于保证质量；基板为平板，搅流弱，传热效率低；基板厚度一般大于2mm，耗材量大。美国专利US4089370A公开了一种螺波纹板式换热器，它是由两块波纹板相互交叉，在卷床上卷制互不相通的螺旋道，依靠中间隔板和封条，使两流体都呈轴向流而不是螺旋流，中间隔板和封条与基板间必须采用电弧焊。两流体的进出口设置在换热器的两端部。欧洲专利EPU95077B1公开了一种螺旋定距泡式换热器，它是由两块冲压多个顶部为平面的定距泡的基板相互交叉，在卷床上卷制互不相通的螺旋道，使定距泡的平顶紧密接触，两流体都走螺旋道，但是，这种结构实施时的困难在于很难保证两块基板的定距泡的平顶都能紧密接触。板式换热器是一种高效换热器，由许多波纹形的传热板片，按一定的间隔，通过橡胶垫片压紧组成的可拆卸的换热设备。板片组装时，两组交替排列，板与板之间用橡胶密封板条固定好，其作用是防止流体泄漏并使两板之间形成狭窄的网形流道，两流体在其中贯流流动，换热板片压成各种波纹形，以增加换热板片面积和刚性，并能使流体在低流速下形成湍流，以达到强化传热的效果。板上的四个角孔，形成了流体的分配管和泄集管，两种换热介质分别流入各自流道，形成逆流、并流和错流通过每个板片进行热量的交换。
其优点(1)体积小，占地面积少；(2)板间距小，传热效率高；(3)组装灵活；(4) 基板的厚度可小于1mm，金属消耗量低。其缺点(1)不是纯逆流换热，在对角角孔处有流通死角；( 密封周边较长，容易泄漏C3)使用温度只能低于150°C，承受压差较小，处理量较小；(4) 一旦发现板片泄漏或结垢必须拆开清洗，重新组装时，要更换橡胶密封板条，运行费用高。
发明内容
本发明的任务在于在不增大流道宽(流道越宽，传热系数越小)的条件下增加单台换热器的处理量；废弃定距柱，改进封条焊接工艺，提高工效以降低加工成本；减薄基板厚度以降低材料成本。本发明采用的技术措施是1.将传统的双通道螺旋板式换热器改为多通道；2.将传统的平基板改为波纹板；3.将传统的封条电弧焊接改为粘结焊或浇铸焊。
应说明，所述附图和实施例是用来说明本发明，并非用于限制本发明的范围。在阅读本发明后，如对本发明作各种改动或修改，都属于等价的改动或修改，同样包括于本申请所附权利要求书限定的范围内。下面结合附图和实施例，对本发明作进一的描述。图1是工作压力不高的多通道螺旋波纹板式换热器的结构示意图，图2是图1的 A-A剖视图，图3是图1的B-B剖视图，图4是波纹板展开示意图，图5是图4的C-C剖视图，图6是工作压力较高的多通道螺旋波纹板式换热器的结构示意图，图7是图6的俯视图。图中冷流体进口配流管⑴，中心隔板O)，热流体出口配流管(3)，热侧基板，冷侧基板(5)，封条(6)，热流体进口配流环(7)，壳体(8)，热流体进口接管(9)，外环隔板(10)， 冷流体出口配流环(11)，冷流体出口接管(12)，胎板(13)，上波(14)，下波(15)，压紧法兰 (16)，压紧螺杆(17)，冷流体进口管(18)，热流体出口管(19)，波高h，波间距m，波纹倾角 a，基板宽B，基板长L，基板厚S。实施例一，换热器的工作压力不高。图1是工作压力不高的多通道螺旋波纹板式换热器的结构示意图。用中心隔板 (2)将中心管在中间分隔成互不相通的冷流体进口配流管(1)和热流体出口配流管(3)，将偶数块的波纹状基板(图中以6块为代表)焊在中心管上，固定胎板(13)，安装在专用卷床上，卷制成有6个通道的螺旋换热芯，其中三个奇数通道如并联走冷流体，则另三个偶数通道并联走热流体，奇数通道和偶数通道间互不相通。冷流体从冷流体进口管(18)进入冷流体进口配流管(1)，对应于奇数道的管壁上开有流通孔，冷流体就从这些流通孔中流往奇数通道，由中心管向外流动，通过热侧基板 (4)和冷侧基板(5)，与热流体进行热交换。从冷流体出口配流环(11)的内壁上的流通孔进入到冷流体出口配流环(11)中，最后由冷流体出口接管(1 外排。在冷流体出口配流环(11)和热流体进口配流环(7)间，设置有外环隔板(10)，使两配流环互不相通。热流体从热流体进口接管(9)，进入热流体进口配流环(7)，从热流体进口配流环 (7)的内壁上的流通孔进入到偶数通道，由外向里，通过热侧基板⑷和冷侧基板(5)，与冷流体进行热交换。最后通过热流体出口配流管(3)的管壁上的流通孔、热流体出口配流管 ⑶和热流体出口管(19)外排。当换热器的工作压力不高时，封条(6)不采用电弧焊，而改为粘结焊或浇铸焊，当工作温度不高时，封条(6)采用工程粘合剂或包衬橡胶密封，当工作温度较高时，封条(6) 采用低熔点金属浇铸焊密封。这些都是公知技术，无需赘述。胎板(1 有两个作用，(参见图2和图幻其一是将对折的波纹基板压紧在中心管上、其二是在卷制时使基板定位。图4是波纹板展开示意图，图5是图4的C-C剖视图。基板宽为B，基板长为L，基板厚为s，左侧为热侧基板，右侧为冷侧基板( 。在步进式轧机上，轧制成倾角为a，波高为h，波距为m的波纹板，轧制时，波纹的倾角a相同(参见图4，图5)。卷制前，将整块基板从中线对折，在中线处，用胎板(13)将基板压紧在中心管上，再安装在卷床上。由于基板对折，使具有倾角的波纹的波峰交叉接触，于是，基板间有很多相互支撑的点阵，故基板厚s 可小于1mm，在基板间形成狭窄的网形流道，流体在其中作贯流流动。这样，在增加换热板片面积和刚性的同时，使流体在低流速下形成湍流，以达到强化传热的效果。实施例二，换热器的工作压力较高。图6是工作压力较高的多通道螺旋波纹板式换热器的结构示意图，图7是图6的俯视图。当换热器的工作压力较高时，按实施例一加工的封条承受不住换热器内的压力，会发生流体泄漏，甚至将封条吹脱。为此，在换热器的两端部，设置压紧法兰(16)，两法兰间用压紧螺杆(17)以压紧封条(6)。有益效果较之传统螺旋板式换热器采用多通道后，可成倍地增大换热器的处理量，采用波纹板结构使基板的厚度s减薄，可显著降低材料的购置费，废弃定距柱，改进封条焊接工艺，提高工效可降低加工成本。较之传统板式换热器，在保留其优点的同时，克服了传统板式换热器不是纯逆流换热，在对角角孔处有流通死角；密封周边较长，容易泄漏使用温度只能低于150°C，承受压差较小，处理量较小；一旦发现板片泄漏或结垢必须拆开清洗， 重新组装时，要更换橡胶密封板条，运行费用高的缺点。
权利要求
1.一种多通道螺旋波纹板式换热器，是由多块波纹板卷制成多条螺旋道的换热芯，封条，中心管，壳体，两流体的进出口所组成，其特征在于多条螺旋道分成数量相等的奇数通道和偶数通道，所述奇数通道走一种流体(冷流体)，偶数通道则走另一种流体(热流体)， 奇数通道和偶数通道间互不相通，冷流体从冷流体进口管(18)进入冷流体进口配流管 (1)，对应于奇数道的管壁上开有流通孔，冷流体就从这些流通孔中流往奇数通道，由中心管向外流动，通过热侧基板(4)和冷侧基板(5)，与热流体进行热交换，从冷流体出口配流环(11)的内壁上的流通孔进入到冷流体出口配流环(11)中，最后由冷流体出口接管(12) 外排，在冷流体出口配流环(11)和热流体进口配流环(7)间，设置有外环隔板(10)，使两配流环互不相通，热流体从热流体进口接管(9)，进入热流体进口配流环(7)，从热流体进口配流环(7)的内壁上的流通孔进入到偶数通道，由外向里，通过热侧基板(4)和冷侧基板 (5)，与冷流体进行热交换，最后通过热流体出口配流管(3)的管壁上的流通孔，热流体出口配流管⑶和热流体出口管(19)外排。
2.一种如权利要求1所述的多通道螺旋波纹板式换热器，其特征在于将基板在步进式轧机上，轧制成倾角为a，波高为h，波距为m的波纹板，热侧基板(4)和冷侧基板(5)波纹的倾角a相同，卷制前，将整块基板从中线对折，在中线处，用胎板(1 将基板压紧在中心管上，再安装在卷床上卷制。
3.—种如权利要求1所述的多通道螺旋波纹板式换热器，其特征在于当换热器的工作压力不高时，封条(6)不采用传统的电弧焊，而改为粘结焊或浇铸焊，当工作温度不高时，封条(6)采用工程粘合剂或包衬橡胶密封，当工作温度较高时，封条(6)采用低熔点金属浇铸焊密封。
4.一种如权利要求1所述的多通道螺旋波纹板式换热器，其特征在于当换热器的工作压力较高时，在换热器的两端部，设置压紧法兰(16)，两法兰间用压紧螺杆(17)以压紧封条(6)。
全文摘要
本发明涉及一种螺旋板式换热器及其制造方法，其基板为波纹板，两流体都走螺旋道，具有并联的多通道。本发明的任务在于在不增大流道宽(流道越宽，传热系数越小)的条件下增加单台换热器的处理量；废弃定距柱，改进封条焊接工艺，提高工效以降低加工成本；减薄基板厚度以降低材料成本。采用的技术措施是1.将传统的双通道螺旋板式换热器改为多通道；2.将传统的平基板改为波纹板；3.将传统的封条电弧焊接改为粘结焊或浇铸焊。较之传统螺旋板式换热器，可成倍地增大换热器的处理量，使基板的厚度s减薄，降低材料的购置费，废弃定距柱，改进封条焊接工艺，提高工效可降低加工成本。较之传统板式换热器，在保留其优点的同时，又克服了传统板式换热器的缺点。
文档编号B23P15/26GK102445095SQ20111031930
公开日2012年5月9日 申请日期2011年10月20日 优先权日2011年10月20日
发明者吴植仁 申请人:吴植仁