板式换热器的制造方法

板式换热器的制造方法
【专利摘要】提供一种板式换热器(2)，其包括第一框板(4)、第二框板(6)和传热板(26)的堆(24)。传热板中的每个具有中心部分(56)和围绕中心部分的周围部分(58)。传热板成对地布置在第一和第二框板之间，用于第一流体的第一流动路径(F1)形成在成对的传热板之间而用于第二流体的第二流动路径(F2)形成在传热板对之间。第一和第二流动路径中的一个是自由流动路径，传热板的中心部分沿着其彼此完全分离。板式换热器特征在于此外包括加强板(28a)，其比传热板更厚且具有由周围部分(102)围绕的中心部分(100)。加强板布置在第一框板和传热板的堆之间。第一数量的持久的加强接头(106)各自将加强板和最外面的传热板(26a)连结在一起。
【专利说明】板式换热器

【技术领域】
[0001]本发明涉及一种板式换热器，其包括第一框板、第二框板和传热板的堆。传热板各具有中心部分和围绕中心部分的周围部分。而且，传热板成对地布置在第一和第二框板之间，用于第一流体的第一流动路径形成在成对的传热板之间而用于第二流体的第二流动路径形成在传热板的对之间。第一和第二流动路径中的一个是自由流动路径，传热板的中心部分沿着其彼此完全分离。

【背景技术】
[0002]当今存在一些不同类型的板式换热器，其根据其类型使用在不同的应用中。一确定类型的板式换热器通过将顶盖(top head)、底盖(bottom head)和四个侧板(sidepanel)螺栓连接至一组角梁(corner girder)被组装以形成围绕传热板堆的盒状封壳(enclosure) 0该确定类型的板式换热器常常被称为块型换热器。商业上可用的块型换热器的一示例是在产品名称Compabloc下由Alfa Laval AB提供的换热器。
[0003]块型换热器典型地具有布置在侧板处的流体入口和流体出口，而挡板(baffles)附连至传热板的堆用于引导流体来回地穿过形成在传热板的堆中的传热板之间的通道。
[0004]因为传热板的堆被顶盖、底盖和四个侧板包围，与许多其它类型的板式换热器相比该换热器可经受高压力水平。块型换热器仍是紧凑的，其具有良好的传热特性并且可经受粗暴使用而不破裂。
[0005]传热板的堆有时被称为板组(plate pack)并且具有特别的对于块型换热器特有的块状设计。传热板的堆常常是全焊接的并且在传热板之间不需要垫片(Gasket)用于在板之间形成的流动通道的合适密封。这使块型换热器适合于在高温下和在高压下以广泛的腐蚀性流体运行。
[0006]在块型换热器的维护期间，传热板的堆可通过移除例如两个侧板和利用清洁剂冲洗传热板的堆来接近且清洁。也可能以新的堆代替传热板的堆，新的堆可与之前的堆相同或不同，只要其能够合适地布置在换热器内。
[0007]通常，块型换热器不仅适合作为传统的换热器而且适合作为冷凝器或重沸器(reboiler)。在后两个情况中换热器可包括用于冷凝物的附加的入口 /出口，其可消除对特殊的分离器单元的需要。
[0008]在一些情况中，需要包括用于流体的中一种的自由流动通道、也就是在其内在限定通道的传热板之间没有接触的通道的块型换热器。例如，在对于卫生有特别高的要求的应用、诸如制药应用中，常常需要带有自由流动通道的板式换热器。这是因为在传热板之间没有接触点使相关的自由流动通道的清洁容易得多。而且，自由流动通道使能够视觉检查整个通道以确保其是洁净的。作为另一示例，与高污垢应用联系，自由流动通道使能够以相对低的堵塞风险处理包含纤维和固体的流体，因为对在自由流动通道内的流体没有障碍。这里，自由流动通道的容易清洁当然也是一优点。
[0009]包括自由流动通道的现有的换热器对于在自由流动通道内的压力高于在换热器外的压力的应用非常良好地起作用。然而，对于在换热器外的压力高于在自由流动通道内的压力的应用存在至少最外面的自由流动通道变形、尤其压缩的风险。当然，这会负面地影响板式换热器的性能。


【发明内容】

[0010]本发明的目的是提供一种板式换热器，其至少部分地消除现有技术的潜在限制。本发明的基本构思是强化传热板堆以使其对外部的相对过压更加有抵抗性。用于实现上述目的的板式换热器在所附权利要求来定义和下面来讨论。
[0011]根据本发明的板式换热器包括第一框板、第二框板和传热板的堆。传热板中的每个具有中心部分和包围中心部分的周围部分。传热板成对地布置在第一和第二框板之间。用于第一流体的第一流动路径形成在成对的传热板之间而用于第二流体的第二流动路径形成在传热板的对之间。第一和第二流动路径中的一个是自由流动路径，传热板的中心部分沿着其彼此完全分离。该板式换热器特征在于还包括加强板(reinforcement plate),其比传热板更厚且具有由周围部分围绕的中心部分。加强板布置在第一框板和传热板的堆之间并且第一数量的持久的加强接头各自将加强板和最外面的传热板连结在一起。
[0012]在如开头所说明的块型换热器中，第一和第二框板分别对应于顶盖和底盖。
[0013]在传热板之间贯穿堆形成有通道。通道形成流动路径；每隔一个通道被包括在第一流动路径中而其余通道被包括在第二流动路径中。
[0014]因为第一和第二流动路径中的一个是自由流动路径，形成该自由流动路径的通道是自由流动通道，如通过序言所说明的那样，本发明的板式换热器适合于涉及处理包含纤维和固体的流体的应用和存在对卫生的高要求的应用。
[0015]与“传统的”不自由的或阻塞的在传热板之间存在支撑点的流动路径相比，自由流动路径更弱并且在特定条件下更容易变形。通过包括加强板(其具有比传热板更大的厚度且持久地连结至最外面的传热板)的板式换热器，传热板的堆且尤其最外面的自由流动通道被加强。因此，可防止自由流动路径的变形并且可扩宽板式换热器的应用范围。
[0016]板式换热器可布置成维持沿着自由流动路径的第二压力，其低于在板式换热器外存在的外部的压力。该压力关系在一些板式换热器应用中是必要的，但是如果加强板不存在会导致自由流动路径的变形。更具体地，如果板式换热器不根据本发明来构建，这样的压力关系会导致传热板中的一个或更多个(包括最外面的传热板)从板式换热器的中心观察向内隆起，引起变窄的自由流动路径。当然，这会危害板式换热器的性能。
[0017]代替仅将加强板和最外面的传热板连结在一起，加强接头各可将加强板、堆的最外面的传热板和堆的第二最外面的传热板连结在一起。加强板与两个传热板的这样的连接甚至更多地增加了堆的强度。而且，如果加强接头中的每个延伸穿过所有三个板，与如果这三个板应通过各仅连接两个板的接头来连接相比可保持接头的数目较低。而这有助于板式换热器的制造并且降低其制造成本。
[0018]持久的加强接头可在所连结的加强板和传热板的中心部分中延伸。这是有利的，因为沿着自由流动的路径传热板的中心部分是最易于变形的部分、诸如隆起。
[0019]如上面所讨论的那样，第一和第二流动路径中的一个是自由流动路径。第一和第二流动路径中的另一个可以是非自由流动或阻碍流动路径，其中，限定该阻碍流动路径的传热板中的每个的中心部分包括第二数量的支撑区域。传热板中的一个的支撑区域中的每个接触沿着阻碍流动路径的传热板中的邻近的一个的支撑区域中的对应一个。如上所述，这样的阻碍流动路径可比自由流动路径对变形更有抵抗力，因为两个传热板可协作以保持不变形。
[0020]传热板可沿着阻碍流动路径由在彼此相接触的支撑区域之间的对应的中心接头持久地彼此相连结。因此，传热板可被保持在一起并且甚至在阻碍流动路径中的压力比在阻碍流动路径外更高的情况中阻碍流动路径的形状可基本保持恒定。
[0021]板式换热器可构造成使得在最外面的和第二最外面的传热板之间的任何中心接头被包括在加强接头中，也就是说中心接头是各自的加强接头的一部分。因此，如果最外面的传热板是限定阻碍流动路径的板之一，也就是说如果在传热板的堆中的最外面的通道是包括在传热板之间的支撑点的阻碍流动通道，加强接头将最外面的和第二最外面的传热板彼此连接并且不需要用于该目的的单独的接头。然而，如果在堆中的最外面的通道代替地是自由流动通道，在最外面的和第二最外面的传热板之间没有中心接头而加强接头仅将加强板连接至最外面的传热板。
[0022]传热板中的每个可利用包括褶皱(corrugat1n)的模型来按压以提供有效的热传递。而且，支撑区域中的每个可通过传热板的局部增加的按压深度来制造，在传热板的一侧上形成凹部(recess)而在另一侧上形成凸起(bulge),该凸起的顶部构成支撑区域。因此，支撑区域可在该板按压操作中来形成，由此将不需要用于制造支撑区域的单独的操作。
[0023]根据本发明的板式换热器的一实施例，加强板在布置成面向最外面的传热板的侧面处具有突起。这些突起中的每个容纳在最外面的传热板的凹部中的对应一个中。因此，该实施例提供用于加强板在传热板的堆上的正确定位的引导。同时，使加强板和最外面的传热板的紧密的布置和因此容易的连结成为可能。
[0024]板式换热器还可包括布置在最外面的和第二最外面的传热板的周围部分之间的第三数量的第一插入物。第一插入物可与加强接头对准地沿着传热板的两个相对的边缘来布置。第一插入物中的每个可由持久的第一插入接头被连结至最外面的和第二最外面的传热板中的一个或两个。通过提供第一插入物，可降低在加强接头中的应力。
[0025]板式换热器可这样使得第一插入物中的每个形成对应的梳形的加强器件的第一齿，该加强器件还包括布置在第三和第四最外面的传热板的周围部分之间的第二齿和布置在第五和第六最外面的传热板的周围部分之间的第三齿。
[0026]板式换热器还可包括布置在最靠近第二框板布置的两个传热板的周围部分之间的所述第三数量的第二插入物和所述第三数量的条杆(bar)，每个条杆将第一插入物中的对应一个与第二插入物中的相对一个相连接。
[0027]后两个结构使相对不贵的且机械上直接的板式换热器成为可能。
[0028]上面所讨论的接头可通过焊接来制造。焊接的接头相对坚固。不同的焊接技术、诸如激光焊接和TIG焊接可被用于不同类型的接头。
[0029]另外，板式换热器可包括用于将加强板可拆卸地紧固至第一框板的附连器件(attachment means)。该设置意味着至少最外面的传热板也被紧固(尽管间接地)至第一框板。因此，至少最外面的传热板的变形或弯曲被抵消，这意味着自由流动路径甚至更多地受保护免于变形。
[0030]附连器件可布置成与加强板和第一框板的对应的中心部分接合。这是有利的，因为板的中心部分是最易于变形的部分。

【专利附图】

【附图说明】
[0031]现在将参考示意性的附图更详细地来说明本发明，其中:
图1显示了包括传热板堆的块型换热器的分解图，
图2显示了传热板堆的部分的顶视图，
图3显示了包含在传热板的堆中的盒子(cassette)的透视图，
图4显示了沿着图2的截面A-A的横截面图，
图5显示了沿着图2的截面B-B的横截面图，
图6显示了包含在图1的板式换热器中的加强板的透视图，
图7显示了附连至图3的盒子的图6的加强板的透视图，
图8显示了附连至图3的盒子的图6的加强板的顶视图，
图9显示了沿着图8的截面A-A的横截面图，
图10显示了沿着图8的截面B-B的横截面图，
图11显示了包含在图1的板式换热器中的第一插入物的透视图，
图12以补充的添加显示了附连至图3的盒子的图6的加强板的顶视图，
图13显示了沿着图12的截面B-B的横截面图，
图14a显示了包括梳形的加强器件的板式换热器的部分的示意性侧视图，
图14b显示了在图14a中所示的板式换热器的部分的透视图，以及图15显示了包括钩环形的加强器件的板式换热器的部分的示意性侧视图。

【具体实施方式】
[0032]参考图1，示出块型的板式换热器2。板式换热器2包括第一框板或顶盖4、第二框板或底盖6和四个侧板8、10、12和14，其与四个角梁16、18、20和20被螺栓连接在一起以形成所组装的板式换热器2的平行六面体形的封壳。对齐的大致矩形的不锈钢传热板26的堆24和两个矩形的不锈钢加强板28 (在图1中可见以28a表示的其中的仅仅一个)布置在封壳内。加强板28与传热板26对齐并且被附连至堆24的对应的端部。传统的挡板29和31被连接至传热板26的堆24的侧面。下面将进一步来讨论传热板、加强板和挡板。
[0033]布置成面向角梁16、18、20和20中的对应一个的四个侧衬(side lining) 30、32、34和36布置在堆24的角中的对应一个处。而且，四个顶衬布置成在侧衬之间且在加强板中的一个与侧板8、10、12和14中的对应一个之间延伸。类似地，四个底衬布置成在侧衬之间且在加强板中的另一个与侧板8、10、12和14中的对应一个之间延伸。在图1中，为了清晰性仅示出底衬，并且在该示图中底衬中的仅仅两个(以38和40表示)可见。提供垫片(未示出)从而密封由侧板和衬垫限定的四个空间以使板式换热器防漏。此外，侧板8包括用于第一流体的入口 42和出口 44，而侧板14具有用于第二流体的入口 46和出口 48。
[0034]传热板26都基本类似并且其成对地布置在堆24中。传热板的对以下还被表示盒子。现在将参考图2-5来进一步说明一些传热板。然而，所做的说明对于其余传热板一样有效。应强调的是，为了清晰性的原因在这些附图中未示出加强板。图3示出两个从堆24的顶部T (图1)最外面的传热板26a和26b而图2、4和5示出四个从堆24的顶部T最外面的传热板26a-26d。这四个传热板形成两个传热板对或盒子；最外面的和第二最外面的传热板26a和26b分别形成最外面的盒子52,而第三和第四最外面的传热板26c和26d分别形成第二最外面的盒子54。在图2中仅可见盒子52的最外面的传热板26a。在下文中，当描述传热板26a时后缀“a”被置于每个参考标号后，当描述传热板26b时后缀“b”被置于每个参考标号后，等等。应强调的是，当谈论任意的传热板时仅使用不带后缀的参考标号。
[0035]传热板26a具有中心部分56a和围绕中心部分的周围部分58a。在中心和周围部分之间的限制以图2中的虚线来表示。传热板26a的中心部分56a以包括六组60a褶皱62a的模型来挤压，它们被七个等距布置的凹槽(groove) 64a分开，凹槽还布置在最外面的褶皱组的外面上。凹槽64a中的每个延伸穿过传热板26a的整个中心部分56a，并且平行于两个相对的边缘。这些组的褶皱包括谷部(valley) 66a和脊部(ridge) 68a并且平行于凹槽延伸地成排来布置。与褶皱62a的谷部66a相比，在凹槽64a处按压深度局部增加成在传热板26a的一侧上形成相对深的凹部64’ a或者在传热板26a的另一侧上形成相对高的凸起64〃a。如从图4显而易见的那样,横向于凹部的延伸方向观察凹部64’ a每个具有截顶的V的横截面形状。凸起64a"的对应的基本吊顶部分构成传热板26a的支撑区域70a,其将在下文中继续来讨论。周围部分58a包括传热板的第一边缘部分72a、第二边缘部分74a、第三边缘部分76a和第四边缘部分78a。从图2的图平面观察，这两个相对的第一和第三边缘部分72a和76a朝上折叠，而这两个相对的第二和第四边缘部分74a和78a朝下折叠。最外面的传热板26a的定向如此使得第一边缘部分72a邻近于且沿着侧板8延伸，第二边缘部分74a邻近于且沿着侧板10延伸，第三边缘部分76a邻近于且沿着侧板12延伸而第四边缘部分78a邻近于且沿着侧板14延伸。
[0036]如上所述且还从图中显而易见的那样，传热板成对地或者盒子52，54，.....布置贯穿堆，盒子的数目根据板式换热器的特别的应用可变。堆的每隔一个传热板26b，26d,……相对于其余传热板26a，26c,...围绕轴线X翻转180°，轴线X分别平行于顶盖和底盖4和6的平面、也就是图2的图平面。因此，在传热板的对中，比如对52，传热板26a和26b的第二边缘部分74a和和74b将彼此接合，而传热板26a和26b的第四边缘部分78a和78b将彼此接合。而且，传热板26a的第一边缘部分72a将与传热板26b的第三边缘部分76b对齐，该第一和第三边缘部分72a和76b然而在相反的方向上延伸。类似地，传热板26a的第三边缘部分76a将与传热板26b的第一边缘部分72b对齐,该第一和第三边缘部分76a和72b然而在相反的方向上延伸。另外，传热板26a的支撑区域70a中的每个将与传热板26b的支撑区域70b中的对应一个接合。因为传热板中的每个包括七个凹槽64，对于传热板中的每个存在七个支撑区域70 (第二数目=7)。
[0037]在堆24中，传热板的对或盒子将彼此接合。更具体地，以盒子52和54为例，最外面的盒子52的传热板26b的第三边缘部分76b将与第二最外面的盒子54的传热板26c的第一边缘部分72c接合。类似地，最外面的盒子52的传热板26b的第一边缘部分72b将与第二最外面的盒子54的传热板26c的第三边缘部分76c接合。
[0038]板式换热器2是全焊接的，意味着堆24的传热板26通过焊接永久地彼此连结。盒子或对的传热板通过两个相对的边缘板接头永久地彼此连结，第一边缘板接头80在该对的传热板的接合的第二边缘部分74之间延伸而第二边缘板接头82在该对的传热板的接合的第四边缘部分78之间延伸。另外，盒子或对的传热板通过由激光焊接制成的七个平行的中心接头84永久地彼此连结。这些中心接头84在该对的传热板的接合的支撑区域70之间延伸，穿过其整个中心部分56。
[0039]而且，传热板的盒子或对通过两个邻近的对的邻近的传热板的两个相对的边缘对接头永久地彼此连结，第一边缘对接头85在接合的第三和第一边缘部分76和72之间延伸而第二边缘对接头86在接合的第一和第三边缘部分72和76之间延伸。
[0040]因此，对或盒子的两个传热板26的中心部分56沿着七个平行的中心接头84彼此固定并且在这些中心接头84之间彼此分离，由此穿过盒子的通道包括六个分离的主通路(main passage)90。实际上，穿过盒子的通道还包括两个外部的副通道(by channel)91,传热板沿着其不起皱。这些副通道91存在用于制造目，不很多地有助于传热而在本文中将不进一步来讨论。因此，穿过盒子的通道受限制。两个邻近的盒子的两个邻近的传热板的中心部分56彼此完全分离，由此在盒子之间的通道是一个大的自由通路92。因此，在盒子之间的通道不受限制。
[0041]穿过板式换热器2存在用于第一流体的第一流动路径Fl和用于第二流体的第二流动路径F2。第一流动路径Fl延伸穿过侧板8的入口 42、穿过盒子且穿过侧板8的出口44。挡板29引导第一流体的流来回穿过堆24，更具体地通过穿过盒子的主通路90(和副通路91)，从入口 42至出口 44，如由图2中的箭头所示。因为穿过盒子的可通过性受限制，第一流动路径Fl被称为阻塞流动路径。第二流动路径F2延伸穿过侧板14的入口 46、穿过盒子之间且穿过侧板14的出口 48。挡板31引导第二流体的流来回穿过堆24，更具体地穿过在盒子之间的通路92，从入口 46至出口 48，如由图2中的箭头所示。因为在盒子之间的可通过性不受限制，第二流动路径F2被称为自由流动路径。衬垫30、32、34和36密封堆24的角，确保这两个不同的流动路径Fl和F2分离。
[0042]板式换热器2以第一压力P1沿着阻塞流动路径F1、也就是说在盒子中而以第二压力P2沿着自由流动路径F2、也就是说在盒子之间运行，在板式换热器2外存在大气压力Pa0沿着自由流动路径的压力显著低于大气压力，而沿着阻塞流动通道的压力显著高于大气压力，也就是说PZP/Pi。沿着阻塞流动路径的相对高的压力努力迫使盒子的传热板彼此远离。然而，因为盒子的传热板通过不仅第一和第二边缘板接头80和82而且中心接头84永久地彼此连结，盒子可抵抗由第一压力P1引起的分离力并且阻塞流动路径的形状可保持。沿着自由流动路径的相对低的压力努力迫使两个邻近的盒子的邻近的传热板以及因此全部盒子朝向彼此。在传热板的堆之内，这将不造成任何问题，因为相同的压力、也就是第二压力P2在盒子的两侧上存在。然而，在堆的端部处、也就是说在堆的顶部T处的最外面的盒子52处和在堆的底部处的对应的最外面的盒子处，比在盒子的内侧(在其处压力P2将存在)处高得多的压力、压力Pa将在盒子的外侧处存在。作为该压力差的结果，指向堆的内部的外力将被施加至最外面的盒子。这些外力可引起最外面的盒子的向内的隆起和因此在最外面的与第二最外面的盒子之间的通路92的变形、也就是说在堆的端部处的自由流动路径的变形。
[0043]在板式换热器2中存在加强板28解决了该问题。这两个加强板28是相似的。在下文中，将参照图6-10进一步来说明布置在堆24的顶部T处且以28a表示的加强板。当然，以下说明对于另一加强板同样有效。
[0044]在图6中单独以一视图示出加强板28a，在其处它的下侧94清晰可见。加强板28a布置成与图3的盒子52相结合，以下侧94面向盒子52,以形成端板(endplate) 96,其在图7-10中示出。加强板28a具有基本上平的上侧98，其布置成面向在组装的板式换热器2中的第一框板或顶盖4。在组装的板式换热器中，垫片将被布置在顶盖4与加强板28a之间。该垫片未示出，在本文中也不进一步来讨论。
[0045]加强板28a是实心的并且比传热板26更厚。其具有中心部分100和围绕该中心部分的周围部分102，分别对应于最外面的传热板26a的中心和周围部分56a和58a。在中心和周围部分之间的界线以图6中的虚线来表示。加强板28a包括七个等距布置的伸长的突起104，其从它的下侧94伸出并且延伸穿过整个中心部分100且平行于加强板28a的两个相对的边缘。五个最中心的突起(以104a表示)横向于突起的延伸方向观察各具有矩形的横截面，如从图10显而易见的那样。此外，两个最外面的突起(以104b表示)横向于突起的延伸方向观察各具有梯形的横截面形状，其在突起的远端104b’处带有两个直角以适应最外面的传热板26a的最轮廓，如下面将进一步来讨论的那样。加强板28a的突起104的位置对应于最外面的传热板26a的凹部64a’的位置，使得当加强板28a布置在盒子52处时突起104中的每个容纳在凹部64a’中的对应一个中。而且，加强板28a尺寸设定成使得在端板96中加强板的突起104的远端104a’和104b’与最外面的传热板26a的凹部64a’的底部接触，而加强板在突起之间的部分接触传热板26a的脊部68a且加强板的周围部分102接触最外面的传热板26a的周围部分58a。
[0046]加强板28a通过由激光焊接制成的七个平行的加强接头106 (第一数量=7)永久地连结至最外面的盒子52。这些加强接头106中的每个在第二最外面的传热板26b的支撑区域70b中的一个至加强板28a的对应的突起104之间延伸，穿过最外面的传热板26a的对应的支撑区域70a。因此，加强接头106中的每个将三个板连结在一起；盒子52的传热板和加强板。实际上，前述的在最外面与第二最外面的传热板之间的中心接头84被包括到加强接头106中的对应一个中或者是其部分。换言之，当最外面和第二最外面的传热板永久地彼此连结时，其同时连结至加强板以形成盒子96。对于制造加强接头的焊接操作从第二最外面的传热板的下侧来进行。
[0047]如名称所暗示的那样，加强板28a的目的是增强最外面的盒子52以防止由于上面所讨论的压力条件(也就是说PZP^P1，其中，P1是沿着阻塞流动路径Fl、也就是说在盒子中的压力，P2是沿着自由流动的路径F2、也就是说在盒子之间的压力而Pa是在板式换热器2外存在的大气压力)它的朝内的隆起。结果，最外面的自由通路92、也就是自由流动路径F2的形状可被维持。因为加强板通过焊接被连结至最外面的传热板，板之间的结合很坚固。因此，甚至在恶劣的操作条件下，有限数目的加强接头(在此七个)足以保持板连结。如果使用较弱的连结方法，接头的数目可能将必须更大并且/或者接头更宽。在利用相对弱的连结方法的极端情况中，可能需要将加强板的整个下表面连结至最外面的传热板的整个上表面。
[0048]由于上述压力条件而被施加到加强板28a上的负荷导致在加强接头106中的应力。尤其在加强接头106的相对的端部108处，应力可较大。这是因为该负荷努力将最外面的和第二最外面的传热板分离。为了减小该应力，板式换热器还包括第三数量的不锈钢的第一插入物110，这里14个第一插入物。第一插入物110全部相似。它们中的一个在图11中单独示出。第一插入物I1全部具有填充部分112和定位部分114。其布置成被置入在盒子52的最外面的传热板26a和第二最外面的传热板26b之间，如在图7、8和9中所示。第一插入物布置在盒子52的两个相对的侧面处，成对地彼此对齐并且与加强接头106且因此与传热板26a和26b的支撑区域70a和70b对齐。第一插入物具有宽度X，其略大于加强板28a的突起104的宽度y。此外，第一插入物110的填充部分112具有适于充填在最外面的和第二最外面的传热板的周围部分之间的空间的形状，而第一插入物110的定位部分114适于在盒子的一侧上分别邻接最外面和第二最外面的传热板的第一和第三边缘部分72a和76b的外侧而在盒子的另一侧上分别邻接最外面和第二最外面的传热板的第三和第一边缘部分76a和72b的外侧。为了保持在正确的位置中，第一插入物110沿着由激光焊接制成的第一插入接头116被持久地紧固至第二最外面的传热板26b。
[0049]因此，最外面的盒子与堆24中的其余盒子不同之处在于在最外面的盒子的传热板之间的中心接头被包括在加强接头中。对于其余的盒子不是这样的情况。最外面的传热板与其余的传热板稍微不同之处还在于其第一和第三边缘部分72和76比其它传热板的第一和第三边缘部分更长，如从图5和9显而易见的那样。这是要适应于加强板28。对于端板96，期望第一和第三边缘部分的远端边缘与加强板28a的上侧98齐平。
[0050]图12和13示出可如何甚至进一步通过提供以紧固装置的形式的附连器件(其用于将加强板28a可拆卸地紧固至第一框板或顶盖4)来增强最外面的盒子52。这里存在四个紧固装置；第一类型的两个紧固装置118a和第二类型的两个紧固装置118b。顶盖4具有中心部分120 (参见图1)并且紧固装置布置成与顶盖4的中心部分120和加强板28a的中心部分100相接合且连接它们。存在四个穿过顶盖4的大致哑铃形的孔洞；两个孔洞122a适于与紧固装置118a协作而两个孔洞122b适于与紧固装置118b协作。紧固装置Ila各包括焊接到加强板28a的上侧98上且容纳在各自的孔洞122a的下部中的槽124a、位于孔洞122a的上部中的垫圈(washer) 126a和布置成穿过垫圈126a、延伸穿过孔洞122a且被拧入槽124a中的螺栓128a。紧固装置118b各包括布置在各自的孔洞122b的上部中的槽124b、位于孔洞122b的上部中的垫圈126b、焊接至加强板28a的上侧98上延伸穿过孔洞122b和垫圈126b且被拧入槽124b中的螺栓128b。通过将加强板28a和因此盒子52固定至顶盖4，盒子52无向内隆起地抵抗外部压力的能力增加。
[0051]本发明的上述实施例应仅被视为示例。本领域技术人员意识到能够以许多方式来改变和组合所讨论的实施例而不偏离本发明构思。
[0052]作为一示例，板式换热器可包括不同于上述类型的其它类型的应力减小器件。图14a&b和15示例性地示出了两个这样的备选类型的应力减小器件。
[0053]图14a和b示出了一种带有梳形的不锈钢加强器件130的解决方案。板式换热器在此包括八个这样的加强器件130(即使仅它们中的四个在图14a中可见)，四个在加强板28中的每个处，在其每个角处一个。在下文中，将进一步来说明以130a表示的加强器件但是应理解的是所有加强器件130具有相似的结构。加强器件130a包括以第一齿132、第二齿134和第三齿136的形式的第一插入物。第一齿132布置在第一和第二最外面的传热板26a和26b的周围部分58a、58b之间。第二齿134布置在第三和第四最外面的传热板26c和26d的周围部分58c、58d之间。第三齿布置在第五和第六最外面的传热板26e和26f的周围部分58e、58f之间。如在图14b中所示，为了可靠地被保持在位置中，加强器件130a可被焊接至支撑挡板138，其布置成与侧衬30接触。支撑挡板138形成所谓的“全真空笼(Full Vacuum cage) ”的部分，该“全真空笼”是在真空应用中所使用的板式换热器的侧衬并且可能还有顶衬和底衬的加强。“全真空笼”未在其余附图中示出并且在本文中将不详细地来说明它。
[0054]图15示出了一种带有钩环形的不锈钢加强器件140的解决方案。板式换热器这里包括四个这样的加强器件140 (即使仅它们中的两个在图15中可见)，一个在加强板28的每对相对的角之间延伸。在下文中，将进一步来说明以140a表示的加强器件但是应理解的是所有加强器件140具有相似的结构。加强器件140a包括第一插入物142和相对的第二插入物144 (也就是说第三数量=4)和连接它们的条杆146。第一插入物142布置在最外面的和第二最外面的传热板26a、26b的周围部分58a、58b之间。第二插入物144布置在最靠近第二框板6、也就是以28b表示的加强板布置的两个传热板26g、26h的周围部分58g、58h之间。为了可靠地被保持在位置中，加强器件140a可被焊接至类似于前面所述的“全真空笼”(未示出)的支撑挡板。
[0055]当然，上述备选的应力减小器件可以以许多方式来改变，例如关于它们的数目、齿的数目、与其它部件接合的类型等等。
[0056]作为另一示例，本发明可与不同于全焊接的、块型的板式换热器的其它类型的换热器(例如填密型板式换热器)结合地来使用。
[0057]此外，在上述板式换热器中，自由流动路径经过盒子之间，而阻碍流动路径穿过盒子。可设想将传热板改造成具有相反的方式使得自由流动路径穿过盒子，而阻碍流动路径经过盒子之间。在这样的实施例中，加强板将仅被永久地连结至最外面的传热板，因为在最外面的与第二最外面的传热板之间将存在自由流动通道。
[0058]上面所说明的在最外面的与第二最外面的传热板之间的中心接头被包括在加强接头中。作为备选方案，这些中心接头代替地可与加强接头分离。更具体地，在这样的实施例中，最外面的盒子的传热板可通过与所有其它盒子的中心接头类似的中心接头彼此结合。那么加强板可在单独的操作中沿着加强接头被连结至最外面的、并且可能还第二最外面的传热板。
[0059]在上述实施例中，最外面的盒子的两个传热板和加强板从第二最外面的传热板的下侧通过激光焊接来连结。当然，焊接可以其它方式和通过其它技术来完成。与此相联系，可能需要修改例如加强板和/或传热板的设计。作为示例，可能需要提供带有槽口(notch)的加强板和/或传热板，在槽口处加强接头应被布置成使焊接操作成为可能。此外，用于实现上述永久接头的不同于焊接的其它技术当然是可能的。一示例是钎焊。
[0060]上述的是连续的且直的接头。当然，存在许多其它可设想的类型的接头，比如不直的和/或不连续的接头和点接头。此外，上面，传热板的凹部和加强板的突起是伸长的并且彼此平行地且沿着阻碍流动路径且穿过加强板和传热板的整个中心部分延伸。该设计使加强板以及传热板相对坚固。这还使带有最小的流动妨碍以及加强板和传热板的坚固的连结的沿着阻碍流动路径的连续的支撑成为可能。然而，凹部和突起可以以许多其它方式来设计。作为示例，其不需要连续地延伸穿过板的中心部分但是可包括中断。凹部和突起也可以以不同于在图中所示的横截面的其它横截面来形成。作为示例，突起可被设计成以便充填整个凹部。
[0061]在上述板式换热器中，沿着自由流动路径维持的压力比在板式换热器外存在的压力低得多。本发明也可结合不以该压力关系运行的板式换热器来使用。然而，由本发明提供的优点那么可能较小。另外，也可能在不存在大气压力的环境中的使用该板式换热器，也就是说Pa不必是大气压力。
[0062]如上面所使用的那样，术语“对”指的是一个盒子的传热板。然而，“对”也可被用作用于两个邻近的传热板(其形成两个邻近的但是不同的盒子的部分)的术语。
[0063]上文的堆的传热板全部基本上相似，但是它们具有两个不同的方向。当然，堆的传热板代替地可以是不同的类型(交替布置)。
[0064]上文的加强板不具有传热功能，但是仅存在用于增强最外面的盒子。因此，在加强板与最外面的传热板之间没有流体的流动。根据备选的实施例，在加强板和最外面的传热板之间可存在流体通道，并且加强板还可作为传热板起作用。该流体通道可形成穿过板式换热器的阻碍流动路径或者自由流动路径的部分。
[0065]在顶盖与加强板之间的附连器件可以是多种类型，上述类型仅仅是示范性的。
[0066]最后，本文中所说明的传热板的模型(其在欧洲专利申请N0.11161423.6中详细地来说明、在2011年四月7号以Alfa Laval Corporate AB的名义来提交并且通过引用以其整体被包括到本文中)可在不偏离本发明构思的情况下被改变。
[0067]应强调的是，已省略与本发明不相关的细节的说明并且附图仅仅是示意性的且未按照比例来绘制。还应提及的是附图中的一些比其它更加简化。因此，一些部件可能在一个附图中示出、但是在另一附图处略去。
【权利要求】
1.一种板式换热器(2),其包括第一框板(4)、第二框板(6)和传热板(26)的堆(24),每个传热板具有中心部分(56)和围绕所述中心部分的周围部分(58)，所述传热板成对地布置在所述第一框板和所述第二框板之间，用于第一流体的第一流动路径(Fl)形成在成对的传热板之间而用于第二流体的第二流动路径(F2)形成在传热板对之间，其中，所述第一流动路径和第二流动路径中的一个是自由流动路径，所述传热板的中心部分沿着所述自由流动路径彼此完全分离，其特征在于还包括加强板(28a)，其比所述传热板更厚且具有由周围部分(102)围绕的中心部分(100)，所述加强板布置在所述第一框板与传热板的所述堆之间，第一数量的持久的加强接头(106)各自将所述加强板和最外面的传热板(26a)连结在一起。
2.根据权利要求1所述的板式换热器(2)，其布置成维持沿着所述自由流动路径的第二压力(P2),所述第二压力低于在所述板式换热器外存在的外部压力(Pa)。
3.根据上述权利要求中任一项所述的板式换热器(2)，其中，所述加强接头(106)各自将所述加强板(28a)、所述堆的最外面的传热板(26a)和所述堆(24)的第二最外面的传热板(26b)连结在一起。
4.根据上述权利要求中任一项所述的板式换热器(2)，其中，持久的所述加强接头(106)在所连结的加强板和传热板(28a, 26)的中心部分(100, 56)中延伸。
5.根据上述权利要求中任一项所述的板式换热器(2)，其中，第一和第二流动路径(FI, F2)中的另一个是阻碍流动路径，限定该阻碍流动路径的所述传热板(26)的中心部分(56)包括第二数量的支撑区域(70)，所述传热板中的一个的支撑区域中的每个接触沿着所述阻碍流动路径的所述传热板中的邻近的一个的支撑区域中的对应的一个。
6.根据权利要求5所述的板式换热器(2)，其中，所述传热板(26)沿着所述阻碍流动路径通过在彼此相接触的所述支撑区域(70)之间的各自的中心接头(84)持久地彼此结入口 ο
7.根据权利要求6所述的板式换热器(2)，其中，在最外面的和第二最外面的传热板(26a, 26b)之间的任何中心接头(84)被包括在所述加强接头(106)中。
8.根据权利要求5-7中任一项所述的板式换热器(2)，其中，所述传热板(26)中的每个以包括褶皱￠2)的模型来按压，所述支撑区域(70)中的每个通过所述传热板的局部增加的按压深度来制造，在所述传热板的一侧上形成凹部出4’)而在另一侧上形成凸起(64")，该凸起的顶部构成所述支撑区域。
9.根据权利要求8所述的板式换热器(2)，其中，在布置成面向最外面的传热板(26a)的侧面上的所述加强板(28a)具有突起(104)，所述突起中的每个被容纳在最外面的传热板的凹部(64’)中的对应一个中。
10.根据上述权利要求中任一项所述的板式换热器(2)，其还包括第三数量的第一插入物(110，132，142)，其布置在最外面的和第二最外面的传热板(26a，26b)的周围部分(58a, 58b)之间。
11.根据权利要求10所述的板式换热器(2)，其中，所述第一插入物(110)与所述加强接头(106)对准地沿着所述传热板(26)的两个相对的边缘来布置。
12.根据权利要求10-11中任一项所述的板式换热器(2),其中,各自的持久的第一插入接头(116)将所述第一插入物(110)中的每个连结至最外面的和第二最外面的传热板(26a, 26b)中的一个。
13.根据权利要求10所述的板式换热器(2)，其中，所述第一插入物中的每个形成对应的梳形的加强器件(130)的第一齿(132)，所述加强器件(130)还包括布置在第三和第四最外面的传热板(26c, 26d)的周围部分(58c, 58d)之间的第二齿(134)和布置在第五和第六最外面的传热板(26e，26f)的周围部分之间的第三齿(136)。
14.根据权利要求10所述的板式换热器(2)，其还包括布置在最靠近所述第二框板(6)布置的两个传热板(26g，26h)的周围部分(58g，58h)之间的所述第三数量的第二插入物(144)和所述第三数量的条杆(146)，每个条杆将所述第一插入物(142)中的对应一个与所述第二插入物中的相对的一个相连接。
15.根据上述权利要求中任一项所述的板式换热器(2)，其中，所述接头(80，82，84，85，86，106, 116)通过焊接来制造。
16.根据上述权利要求中任一项所述的板式换热器(2)，其还包括附连器件(118a，118b)用于将所述加强板(28a)可拆卸地紧固至所述第一框板(4)。
17.根据权利要求16所述的板式换热器(2)，其中，所述附连器件(118a，118b)布置成与所述加强板和所述第一框板(28a，4)的对应的中心部分(100，120)接合。
【文档编号】F28D9/00GK104204706SQ201380018857
【公开日】2014年12月10日 申请日期:2013年4月3日 优先权日:2012年4月5日
【发明者】R.布洛姆格伦, O.诺伊-巴龙 申请人:阿尔法拉瓦尔股份有限公司