板式热交换器的制造方法
【专利摘要】本发明涉及一种板式热交换器，该板式热交换器包括板片堆(2)和包围着板片堆的壳体(1)，其中，板片堆(2)中的板片(2a)这样彼此相连，使得第一介质和至少另一介质能够交替地流过相邻的板片中间间隙，其中一种介质能够通过沿堆叠方向走向的穿流通道输入板片堆(2)或从该板片堆输出，而另一种介质能够通过壳体(1)与板片堆(2)的外周之间的间隙输入与该另一种介质相对应的板片中间间隙或从与该另一种介质相对应的板片中间间隙输出。在此重要的是，存在如下材料组合：板片堆(2)的板片(2a)以已知的方式由耐腐蚀的材料制成，而壳体(1)由非耐腐蚀性材料制成，这种非耐腐蚀性材料在壳体的被介质加载的内侧上具有搪瓷-覆层。
【专利说明】板式热交换器
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种板式热交换器，该板式热交换器包括板片堆和包围着板片堆的壳体，其中，板片堆中的板片这样彼此相连，使得第一介质和至少另一介质能够交替地流过相邻的板片中间间隙，其中一种介质能够通过沿堆叠方向走向的穿流通道输入板片堆或从该板片堆输出，而另一种介质能够通过壳体与板片堆的外周之间的间隙输入与该另一种介质相对应的板片中间间隙或从与该另一种介质相对应的板片中间间隙输出。
【背景技术】
[0002]这种类型的板式热交换器在众多实施方案中都得到公开。本发明不仅涉及这种结构形式:其中板片在其边缘处和围绕其通流孔的部分具有密封件并且沿堆叠方向紧密夹紧。这种结构形式具有的优点是板片堆能够以简单方式打开、检查和清洗。
[0003]本发明同时还涉及根据US 6，158，238、US 2005/0039896、WO 2008/046952 和 W2010/149858所述的完全焊接的板式热交换器，为避免不必要的重复，它们的内容也被归属于本申请的内容。在此，该板片堆由多组板片对组成，其中每组板片对都由两个板片构成，这两个板片至少沿它们的外周相互焊接。每个板片都具有至少两个用于使介质流过的孔，其中通过沿这些孔进行焊接将相邻的板片对相互连接，从而使所述介质通过这些孔从一组板片对到达下一组板片对。与之相对，所述另一介质流过在壳体和板片堆之间的间隙，并且通过板片堆的外周进入相邻的板片对之间的间隙中。
[0004]本发明此外还涉及上述两种板式热交换器-结构方案之间的混合形式，也就是涉及部分焊接的热交换器，其中将相互焊接的板片对通过密封件相互贴靠压紧，也就是一直只有相邻的板片对之间的间隙可以被打开。
[0005]当然，这些板式热交换器还可以这样设计，使得多于两个介质参与热交换或者使得进行换热的板片中间间隙不是直接相继的，而是中间插入一不活动/闲置的板片中间间隙，该板片中间间隙例如可以起安全垫的作用。
[0006]至于开头所说的第一介质和至少另一介质能够交替地流过相邻的板片中间间隙，这并不意味着在此对于直接相邻的间隙都必须一直这样设计；而更确切地说是可以在直接相邻的间隙中容纳第三介质——该第三介质或者是静止的，或者是流过的介质。
[0007]关于板式热交换器的材料，通常使用的是铬镍合金的不锈钢。为了实现例如相对于酸的耐腐蚀性，还已知了添加钥作为其他的合金成分或者使用由钛、镍或它们的合金制成板片。但是，这些材料的缺点是其成本非常高。因此WO 2008/046952公开了利用含有0.05%至2.1 %碳含量的碳素钢来制造热交换器的板片和壳体，由此实现了用于多种使用情况的足够的耐腐蚀性。
【发明内容】
[0008]本发明的目的在于，以如下方式改进开头所述的结构形式的热交换器，使得一方面确保出色的耐腐蚀性，另一方面相比现在大大降低制造成本。
[0009]该目的根据本发明这样得以实现，即选择如下材料组合:板片堆的板片以已知的方式由耐腐蚀的材料、尤其是不锈钢制成，而壳体由非耐腐蚀性材料制成，这种非耐腐蚀性材料在壳体的被介质加载的内侧上具有搪瓷-覆层。
[0010]通过这种材料组合大大减小了壳体的材料成本，而并未损害其耐腐蚀性。因而也就用更低成本得到了高耐腐蚀性。
[0011]原则上，热交换器的壳体几乎可以由任意材料制成，只要该材料足够稳定、坚固并且适于作为搪瓷-覆层的基体。特别符合目的的是，该壳体由涂搪瓷釉的碳钢/黑铁制成。
[0012]在搪瓷-覆层方面，适合的是使用多层的/多重的搪瓷-覆层——包括具有对壳体的金属基体材料有良好附着性和本身平整性的特点的底釉和具有高耐化学腐蚀性、尤其是耐酸的面釉。
[0013]对于搪瓷-覆层的材料成分一至少在其表层方面一适合的是，其含有超过50 %的、优选超过60 %的S12和/或超过3.5%的、优选超过4.5 %的T12和/或超过12 %的、优选超过15%的Na20。
[0014]此外适合的是，搪瓷-覆层至少在其表层中含有优选都在一位数的百分比范围内的B2O3和/或Ka2O和/或Li2O和/或MoO3和/或MnO和/或ZrO2和/或F。此外适合的是，添加优选都在千分比范围内的BaO和/或CoO和/或V2O5。
[0015]搪瓷-覆层的厚度为约Imm至3mm,优选为约2mm。
[0016]在通常的焊接到壳体上的连接管方面对于本领域技术人员来说有多种已知的可选方案，尤其也就是使用不锈钢的方案。但是在本发明的范围内，这些连接管——尤其是在被用于流过壳体和板片组之间的间隙的介质的范围内——同样可以使用涂搪瓷釉的黑板。
【专利附图】
【附图说明】
[0017]下面由对实施例和附图的说明得出本发明的其他特征和优点；其中示出:
[0018]图1:示出横向于板片穿过根据本发明的板式热交换器的截面图；
[0019]图2:示出一组板片对的外侧和内侧的俯视图。
【具体实施方式】
[0020]从图中可以看出壳体1，该壳体以已知的方式包围板片组2。壳体以及板片组可以具有矩形的轮廓，但同样也可以具有圆形或其他形状的轮廓。
[0021]板片组2由成对地相互焊接在一起的板片2a组成，其中介质流过每组板片对，该介质经由在板片组上部区域中的至少一个连接管3输入并且经由在板片组下部区域中的至少一个连接管4输出。板片2a为此以已知的方式具有通流孔，这些通流孔与连接管3和4对准。
[0022]相邻的板片对至少沿这些通流孔相互焊接，从而在所有的相邻的板片对之间形成用于另一介质的通流缝隙。该另一介质经由连接管5输入到板片组2的上部的周缘处，在下部的边缘处离开板片组并且通过连接管6被排出。在此，在壳体I中的本身已知的内装部件Ia确保了后面所提到的介质不能在外部在板片组周围流动，而是必须流动经过板片对之间的缝隙。
[0023]所述的热交换器以被完全焊接和无需密封的方式设计。根据所选择的流动方向，可以以直流、对流或交叉流动的方式来操作所述热交换器。
[0024]重要的是，壳体I由非耐腐蚀的材料制成并在其所有内壁上——至少是在其被分配的介质加载的范围内——都具有约2mm厚的技术搪瓷-覆层。而板片组2和其连接管3和4都由耐腐蚀的不锈钢组成。
[0025]就上面所谈到的壳体I的带有搪瓷的内覆层而言，这当然也涉及起到流动导向作用的内装部件la，该内装部件不仅设置在板片堆2的端侧上，而且还设置在板片堆的周缘区域中。
[0026]在壳体I的设计方面值得推荐的是，使该壳体可以至少从一个端侧被打开，方法是在该端侧处设置可松脱的顶盖。当然，该顶盖可以在其被介质加载的一侧上也同样具有上述的搪瓷-覆层。如果该顶盖在拧紧过程中会与相对的搪瓷层直接接触，那么就优选通过在中间布置一个由耐腐蚀的塑料制成的弹性密封件来避免这种直接接触。
[0027]搪瓷-覆层的——至少是其外部表层的——特别符合目的的组成成分可以限定如下:
[0028]65% S12,15% Na2O, 5% T12, 3.5Zr02,2.5% B2O3,
[0029]1.8% F, 1.7% Li2O, 1.4% MnO, 1.1% MoO3,1 % Ka2O,
[0030]0.3% BaO, 0.25% V2O5 和 0.1 % CoO ；
[0031]其中，在本发明的范围内不言而喻的是，上述的百分比数据分别可以围绕原始数值向上或向下变化5%至10%。
[0032]在图2的左半侧视图示出相邻的板片对如何相互连接在一起或者以可松脱的方式互相贴靠联接的解决方案，在图2的右半侧的视图示出了如何将一组板片对的板片相互连接在一起或者以可松脱的方式互相贴靠联接的解决方案。
[0033]根据图1中所使用的连接管的附图标记，用附图标记3a表示在板片2a中的被分配给上部的连接管3的通流孔，用附图标记4a表示被分配给下部的连接管4的通流孔。
[0034]在左侧所示的一组板件对的外侧的俯视图中，相邻的板件对的连接——无论是可松脱的还是不可松脱的——都沿着通流孔3a和4a的周缘进行，也就是在被涂黑的区域13a或14a中进行。在这些区域处一这些区域实际上并不应设想为所示的180°的周缘区域，而是要设想为整个360°的周缘区域——可以将相邻的板片对相互焊接。
[0035]替代于焊接连接，同样可以使用可松脱的连接方式；那么在涂黑的区域处——当然还是在整个开口周缘上——设有密封件并且从外部轴向压紧这些板片对，从而使相邻的板片对在通流孔3a和4a的周缘区域中相继密封。
[0036]在这两种情况下，在焊缝或密封件13a和14a的外部的、存在于相邻的板片对之间的间隙都被所述另一介质流过，该介质通过连接管5和6输入或输出。
[0037]在图2的右半侧中示出了同一板片对的两个板片之间的连接，并且是从板片对的内部空间的视角示出。在此分别沿这些板片的外侧的周缘将这些板片相互焊接或者以可松脱的方式压向中间密封件。该焊接区域或密封区域由附图标记15表示，在此值得一提的是，该焊接区域或密封区域也覆盖在整个周缘上，也就是360°延伸。
[0038]这些通流孔3a和4a朝向板片对的内部空间打开，由此使得介质可以从通流孔3a穿过板片对的内部空间流向通流孔4a。
[0039]热交换器在图1和图2中仅示意示出，因为它在本发明中只涉及特殊的材料组合，而流动模式和板片的焊接变型方案与已知的现有技术一致。
[0040]最后可以确定，通过所示的材料组合，本发明在制造成本相对较低的同时具有出色的耐腐蚀性的特点。
【权利要求】
1.一种板式热交换器，该板式热交换器包括板片堆(2)和包围着板片堆的壳体(1)，其中，板片堆(2)中的板片(2a)这样彼此相连，使得第一介质和至少另一介质能够交替地流过相邻的板片中间间隙，其中一种介质能够通过沿堆叠方向走向的穿流通道输入板片堆(2)或从该板片堆输出，而另一种介质能够通过壳体(I)与板片堆(2)的外周之间的间隙输入与该另一种介质相对应的板片中间间隙或从与该另一种介质相对应的板片中间间隙输出， 其特征在于， 存在如下材料组合:板片堆(2)的板片(2a)以已知的方式由耐腐蚀的材料制成，而壳体(I)由非耐腐蚀性材料制成,这种非耐腐蚀性材料在壳体的被介质加载的内侧上具有搪瓷_覆层。
2.根据权利要求1所述的热交换器，其特征在于，所述壳体由涂搪瓷釉的碳钢制成。
3.根据权利要求1所述的热交换器，其特征在于，所述搪瓷-覆层是多层的。
4.根据权利要求1所述的热交换器，其特征在于，所述搪瓷-覆层包括至少一个基底覆层和至少一个表面覆层。
5.根据权利要求1或4所述的热交换器，其特征在于，所述搪瓷-覆层至少在其表层中含有超过50%的、优选超过60%的S12。
6.根据权利要求1或4所述的热交换器，其特征在于，所述搪瓷-覆层至少在其表层中含有超过3.5%的、优选超过4.5%的T12。
7.根据权利要求1或4所述的热交换器，其特征在于，所述搪瓷-覆层至少在其表层中含有超过12%的、优选约15%的Na20。
8.根据权利要求1或4所述的热交换器，其特征在于，所述搪瓷-覆层至少在其表层中含有B2O3和/或Ka2O和/或Li2O和/或MoO3和/或MnO和/或ZrO2和/或F，它们优选都在一位数的百分比范围内。
9.根据权利要求1或4所述的热交换器，其特征在于，所述搪瓷-覆层至少在其表层中含有BaO和/或CoO和/或V2O5,它们优选都在千分比范围内。
10.根据权利要求1所述的热交换器，其特征在于，所述搪瓷-覆层的厚度为约Imm至约3mm,优选为约1.5mm至约2.5mm。
11.根据权利要求1所述的热交换器，其特征在于，所述壳体(I)具有焊接上的用于流动导向的内装部件(Ia)，这些内装部件同样由涂搪瓷釉的碳钢制成。
12.根据权利要求1所述的热交换器，其特征在于，所述壳体(I)具有焊接上的连接管(5、6)，这些连接管同样由涂搪瓷釉的碳钢制成。
13.根据权利要求1所述的热交换器，其特征在于，所述壳体(I)具有能够相互拧紧的壳体部件(IaUb)0
【文档编号】F28F19/02GK104395686SQ201380032130
【公开日】2015年3月4日 申请日期:2013年6月17日 优先权日:2012年6月18日
【发明者】V·瓦格纳 申请人:Api施密特 - 布莱顿两合公司