附接器件、衬垫布置、换热板和组件的制作方法

本发明涉及一种附接器件，其布置成与换热板的边缘部分接合以用于将衬垫紧固到换热板的第一侧。本发明还涉及一种包括此衬垫和此附接器件的衬垫布置。此外，本发明涉及换热板和包括此换热板、此衬垫和此附接器件的组件。

背景技术：

板式换热器PHE通常由两个端板构成，多个换热板以对准的方式(即，在堆叠中)布置在两个端板之间。在一种类型的已知PHE(所谓的衬垫式PHE)中，衬垫布置在换热板之间，通常在沿换热板的边缘延伸的衬垫凹槽中。端板且因此换热板朝彼此压制，由此衬垫密封在换热板之间。衬垫限定换热板之间的平行流动通道，初始地不同温度的两股流体可交错地流过该通道，以用于将热从一股流体传递至另一股。为了使通道不泄漏，自然关键的是衬垫适当地定位在板之间。

当板式换热器关闭时，衬垫在板之间被挤压且因此牢固保持就位。然而，当衬垫未在板之间挤压时，诸如在板式换热器组装或打开用于维护时，用于将衬垫恰当地固定至板的一些类型的器件是期望的。已知使用一些类型的粘合器件(诸如胶或带)以用于将衬垫固定至板。然而，通过粘合剂附接衬垫相对耗时且因此昂贵。此外，通过粘合剂固定可能不利地影响衬垫和其密封能力。另外，机械衬垫固定解决方案例如通过申请人拥有的美国专利第4635715号是之前已知的。该文献公开了衬垫的不同实施例，其设有用于将衬垫装固至换热板的凸起。本文所述的衬垫可能难以处理，更特别而言，相对地易于混乱，因为凸起可彼此卡住或卡在其它物体中。此外，这些衬垫可提供相对不可靠的紧固至换热板，因为凸起与换热板之间的接合相对较弱，具有凸起"滑出"换热板的风险。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供一种用于将衬垫紧固至换热板的附接器件，其相比于现有技术提供了更可靠的衬垫紧固以及更容易的衬垫处理。本发明的基本概念为构造带有至少一个包围的指部的布置成"自锁"在换热板中的附接器件。本发明的其它目的在于提供一种包括此衬垫和此附接器件的衬垫布置、换热板，以及包括此换热板、此衬垫和此附接器件的组件。

附接器件、衬垫布置、换热板和用于实现以上目的的组件在所附权利要求中限定且在下文中论述。

根据本发明的附接器件布置成与换热板的边缘部分接合以用于将衬垫紧固到换热板的第一侧。其包括第一连接部件、第二连接部件和桥接件。第一连接部件的第一部分布置成与衬垫接合，且第一连接部件的第二部分与桥接件接合。类似地，第二连接部件的第一部分布置成与衬垫接合，且第二连接部件的第二部分与桥接件接合。附接器件还包括布置在第一连接部件与第二连接部件之间的指部。指部的连接部分与桥接件接合，且指部布置成从桥接件朝衬垫延伸。附接器件的特征在于，指部具有沿指部的长度变化的宽度，其中指部的宽度延伸平行于桥接件的长度延伸。

因为指部由与桥接件一起的第一连接部件和第二连接部件形成的框架包围，故指部意外卡在某处的风险相对较小。通过与更"开放"的结构相比，该框架结构在附接器件的刚度方面也是有益的。

通常，换热板的边缘部分为波状的，使得包括交错布置的凸脊和凹谷，凸脊和凹谷中的一者布置成接纳附接器件的指部。此外，指部和布置成接纳指部的凸脊或凹谷通常基本上是一致的，且指部基本上填充整个凸脊或凹谷。因此，通过具有变化宽度的指部，可在垂直于指部的宽度延伸和平行于换热板的延伸平面的方向上允许附接器件与换热板的边缘部分之间的机械联锁，由此附接器件可牢固地固定至换热板。

指部可具有带第一宽度的第一部分和带第二宽度的第二部分，第一部分布置成比第二部分更接近桥接件，且第一宽度小于第二宽度。由此，当附接器件与换热板适当地接合时，可禁止附接器件沿平行于换热板的延伸平面的方向和垂直地从其边缘部分的边缘的滑动。

指部的第三部分可在朝桥接件的方向上沿指部的长度渐缩。指部的第三部分可为整个指部，由此指部沿其全部长度渐缩，且长度减小沿指部为连续的。作为备选，指部的第三部分可仅构成指部的一部分，其然后可仅沿其长度的该部分渐缩。在任一情况下，渐缩的指部可允许附接器件相对简单制造和应用到换热板上。从以上推理清楚的是，第三部分可部分地或完全地包括指部的第一部分和/或第二部分。

第一连接部件和第二连接部件中的至少一者可具有沿第一连接部件和第二连接部件中的所述至少一者的长度变化的宽度，其中第一连接部件和第二连接部件中的所述至少一者的宽度延伸平行于桥接件的长度延伸。根据其，附接器件可具有变化的宽度，其中附接器件的宽度延伸平行于桥接件的长度延伸。在后面的实施例中，第一连接部件和第二连接部件中的所述至少一者的设计可适于指部的设计。此外，此实施例可允许能够与换热板牢固接合的相对较强且稳定的附接器件。

附接器件可构造成使得第一连接部件和第二连接部件中的每一个布置成与换热板的第一侧接合，而指部布置成与换热板的第二相对侧接合。因此，换热板可"夹"在第一连接部件和第二连接部件与指部之间，由此附接器件可牢固地固定至换热板。

根据本发明的衬垫布置包括如上文所述的衬垫和附接器件。

根据本发明的换热板包括在其第一侧上的沿换热板的边缘延伸的衬垫凹槽。换热板的边缘部分在边缘与衬垫凹槽之间延伸，且其为波状的以便包括如从第一侧所见的交错地布置的凸脊和凹谷。边缘部分布置成与用于将衬垫紧固在衬垫凹槽中的附接器件接合。凸脊和凹谷的宽度延伸平行于衬垫凹槽的长度延伸。换热板的特征在于，凸脊和凹谷中的至少一者具有沿凸脊和凹谷中的所述至少一者的长度变化的宽度。凸脊和凹谷中的所述至少一者的第一部分具有第一宽度，且凸脊和凹谷中的所述至少一者的第二部分具有第二宽度。第一部分布置成比第一部分更接近衬垫凹槽，且第一宽度大于第二宽度。

换热板可使得凸脊和凹谷中的所述至少一者朝衬垫凹槽闭合或与衬垫凹槽分开。这意味着凸脊和凹谷中的所述至少一者(或更特别而言由凸脊和凹谷中的所述至少一者限定的空间)不与衬垫凹槽连通。因此，允许了换热板的相对简单的构造。由于凸脊和凹谷中的所述至少一者朝衬垫凹槽闭合，故可允许凸脊和凹谷中的所述至少一者的区域中的完整衬垫支撑。

此外，凸脊和凹谷中的所述至少一者的第三部分可在从衬垫凹槽的方向上沿凸脊和凹部中的所述至少一者的长度渐缩。凸脊或凹谷的第三部分可为整个凸脊或凹谷，或其可构成凸脊或凹谷的仅一部分。在任一情况下，渐缩的凸脊或凹谷可允许相对简单制造和与附接器件接合的换热板。

凸脊和凹谷中的所述至少一者可为凸脊中的一个，且凹谷中的至少一个凹谷可具有沿凹谷中的所述至少一个凹谷的长度变化的宽度。

根据本发明的组件包括如上文所述的换热板、衬垫和附接器件。

附接器件的不同实施例的上述优点可转移至衬垫布置、换热板和组件。

本发明的还有其它目的、特征、方面和优点将从以下详细描述和从附图中出现。

附图说明

现在将参照所附示意图来更详细描述本发明，在附图中：

图1为包括换热板和衬垫布置的中间的平面视图，

图2为图1的组件的局部放大图，

图3为图1的组件的另一个局部放大图，

图4为前述附图的衬垫布置的局部放大图，

图5a为前述附图的衬垫布置的局部平面视图，

图5b为沿图5a中的线A-A截取的衬垫布置的截面，

图5c为沿图5a中的线B-B截取的衬垫布置的截面，

图5d为沿图5a中的线C-C截取的衬垫布置的截面，以及

图6为备选衬垫布置的局部平面视图。

具体实施方式

参看图1、图2和图3，示出了包括换热板4和衬垫布置6的组件2。图2示出了由图1中的虚线矩形A包围的组件的一部分的放大图，且图3示出了由图2中的虚线矩形B包围的组件的一部分的放大图。其第一侧8在附图中可见的换热板4为基本上矩形的不锈钢的板，其设有多个端口孔10、12、14和16，且在换热板的不同区域内以特定图案压制(图2中部分地示出)。换热板4包括衬垫凹槽18，其沿外板周边20延伸以包围端口孔10、12、14和16，且完全沿两个内板周边22和24延伸，分别限定两个端口孔10和14，以单独包围这些。此外，衬垫凹槽18"对角地"延伸越过换热板两次，以进一步包围端口孔10和14。换热板4还相应地包括第一长度凸缘部分26和第二长度凸缘部分28，其相应地在换热板4的衬垫凹槽18以及第一长度边缘30和第二长度边缘32之间延伸。边缘部分26和28为波状的，以便包括交错地布置的凸脊34和凹谷36(图2和图3)。凸脊34朝衬垫凹槽18闭合，且布置成提供衬垫支撑。

参照图1中的直角坐标系，图2和图3中所示的凸脊34和凹谷36具有沿x方向的长度延伸、沿y方向的宽度延伸，以及沿z方向的高度/深度延伸，而图2和图3中所示的衬垫凹槽18的部分具有沿y方向的长度延伸、沿x方向的宽度延伸，以及沿z方向的厚度延伸。

如从附图清楚的那样，凸脊34正如凹谷36那样具有分别沿凸脊和凹谷的长度变化的宽度，即，沿x方向。更特别而言，各个凸脊34具有带第一变化宽度wr1的第一部分38，以及带第二变化宽度wr2的第二部分40。第一部分比第二部分更接近衬垫凹槽18，且第一部分比第二部分更宽，即，wr1＞wr2。凸脊34中的每一个均包括第三部分42，这里由第一部分38和第二部分40构成，第三部分渐缩，使得第三部分的宽度朝衬垫凹槽18逐渐地增大。此外，各个凹谷36具有带第一变化宽度wv1的第一部分44，以及带第二变化宽度wv2的第二部分46。第一部分比第二部分更接近衬垫凹槽18，且第二部分比第一部分更宽，即，wv2＞wv1。凹谷36中的每一个均包括第三部分48，这里由第一部分44和第二部分46构成，第三部分渐缩，使得第三部分的宽度朝衬垫凹槽18逐渐地减小。

衬垫布置6包括橡胶衬垫50，以及与衬垫整体结合形成的多个基本上类似的橡胶附接器件52，这些附接器件中的一个在图4和图5a-5d中更详细示出。附接器件52包括第一连接部件54、第二连接部件56和桥接件58。第一连接部件和第二连接部件基本上相似，且它们具有刚好超过第一长度边缘部分26和第二长度边缘部分28的宽度(参照图1的沿x方向的延伸)的长度。

第一连接部件54的第一部分(更特别而言第一端60)连接到衬垫50。类似地，第二连接部件56的第一部分(更特别而言第一端62)连接到衬垫50。第一连接部件54的第二部分(更特别而言第二端64)连接到桥接件58。类似地，第二连接部件56的第二部分(更特别而言第二端66)连接到桥接件58。

第一连接部件和第二连接部件与彼此分开且基本上平行于彼此，且它们从衬垫基本上垂直地突出。如图5a中所见，桥接件具有沿y方向的长度延伸、沿x方向的宽度延伸，以及沿z方向的厚度延伸，而第一连接部件和第二连接部件具有沿x方向的长度延伸、沿y方向的宽度延伸，以及沿z方向的厚度延伸。

桥接件58基本上平行于衬垫50延伸。其具有比桥接件的其余部分更宽的居中部分68，且居中部分的上表面70设有基本上平行于衬垫(即，沿y方向)延伸的伸长凸起72的形式的摩擦增大结构。这便于衬垫布置的应用，结合衬垫布置，附接器件由桥接件58抓住。较宽的居中部分还增大桥接件且因此整个附接器件的刚度。

附接器件52还包括布置在第一连接部件54与第二连接部件56之间的指部74。指部74的连接部分(更特别而言第一端76)连接到桥接件58，而指部的第二端78自由。指部从桥接件朝衬垫50基本上垂直地突出。因此，指部74具有沿x方向的长度延伸、沿y方向的宽度延伸，以及沿z方向的厚度延伸。

如从附图清楚的那样，指部74具有沿指部的长度变化的宽度，即，沿x方向。更特别而言，指部的第一部分80具有第一变化宽度wf1，而指部的第二部分82具有第二变化宽度wf2。第一部分比第二部分更接近桥接件58，且第二部分比第一部分更宽，即，wf2＞wf1。此外，指部74的第三部分84(包括第一部分80和第二部分82以及其间延伸的部分)渐缩，使得第三部分的宽度在朝桥接件58的方向上沿指部的长度逐渐减小，即，-x方向，其与x方向相反。

根据本发明构造的衬垫板式换热器包括换热板4的压缩堆叠，每两个换热板由衬垫布置6分开。关于板式换热器的组件，各个换热板4设有衬垫布置，其中衬垫50布置在换热板的第一侧8上的衬垫凹槽18中，且附接器件52布置成分别与换热板4的第一长度边缘部分26和第二长度边缘部分28接合。更特别而言，各个附接器件52紧固到换热板4，使得第一连接部件54和第二连接部件56在边缘部分26和28中的两个相邻凹谷36中的相应一个中分别布置在换热板4的第一侧8上。此外，指部74在布置于上述相邻凹谷之间的凸脊34中布置在第二侧(未示出)上，其与换热板4的第一侧8相对。像这样布置，第一连接部件和第二连接部件以及指部一起挤压换热板4以将衬垫50附接在其凹槽18中。这在图2中示出。

如从附图清楚的那样，凸脊34和指部74大小确定成使得指部基本上占据整个凸脊，导致了换热板4与附接器件52之间的牢固接合。此外，由于以上述方式变化的凸脊和指部的宽度，附接器件"锁定"到换热板。更特别而言，防止了附接器件在平行于换热板的延伸平面的方向上关于换热板移动，即，防止了指部滑出与凸脊的接合，这可在一些现有技术的附接器件的情况下发生。

如图5b中所示，指部74渐缩，使得在其第一端76处比在其自由第二端78处更厚。因此，当附接器件应用于换热板上时，指部可更紧密遵循换热板且因此与其较强接合。此外，当衬垫布置6应用于其上时，指部74的自由第二端78在背对换热板4布置的表面86处略微倒角。倒角的目的在于使附接器件在固定至换热板4时较少散乱压印，因为指部74取决于其刚度和准确形状可不与沿其整个延伸部的换热板的第二侧接合。关于附接器件应用于换热板上，此倒角的另一个目的在于使指部不易于与在下面的外部结构接合。

附接器件52的另一个特征为桥接件58较厚，且因此比指部74更刚性，这便于附接器件应用于换热板上。

如图5c中最清楚所示，衬垫50在其与第一连接部件54和第二连接部件56的连接处比分别在其相应的第二端64和66处的第一连接部件和第二连接部件更薄。为了不延伸超过衬垫(带有压制另一个换热板时影响其密封能力的风险)，第一连接部件和第二连接部件渐缩，使得在它们接合衬垫50的地方在其相应第一端60和第二端62处不太厚。

图6示出了适于与换热板4接合的备选衬垫布置88。衬垫布置88在许多方面类似于衬垫布置6，且对于两个衬垫布置的相似的部分使用了相同的参考标号。将不再描述这些相似的部分。衬垫布置88包括与衬垫整体结合形成的多个基本上类似的橡胶附接器件90，这些附接器件中的一个在图6中更详细示出。附接器件90包括第一连接部件92、第二连接部件94和桥接件96。

如从图6清楚的那样，连接部件92和94分别具有沿连接部件的长度变化的宽度，即，沿x方向。更特别而言，连接部件的相应第一部分98具有第一变化宽度wc1，而连接部件的相应第二部分100具有第二变化宽度wc2。第一部分比第二部分更接近桥接件96，且第一部分比第二部分更宽，即，wc1＞wc2。此外，连接部件92和94的相应第三部分102(包括第一部分98和第二部分100以及其间延伸的部分)渐缩，使得第三部分的宽度在从桥接件96的方向(x方向)上沿连接部件的长度逐渐地减小。其结果在于，如图6中所示，桥接件96以及整个附接器件98渐缩，即，具有变化的宽度，宽度延伸平行于桥接件的长度方向，即，y方向。

本发明的上文所述的实施例仅应当看作是示例。本领域的技术人员认识到所论述的实施例可以以多种方式改变而不脱离本发明的构想。

举例来说，上述衬垫布置包括沿衬垫的外侧分布的多个附接器件，以便与换热板的第一长度边缘和第二长度边缘接合。自然，一个或多个附接器件也可/改为布置成与换热板的第一和/或第二横向边缘和/或端口孔边缘接合。

本发明可结合备选衬垫设计使用，例如，衬垫布置成仅包围端口孔一次，由此衬垫可基本上为矩形，或环形衬垫布置成仅包围其中一个端口孔。

附接器件不一定像上文那样仅包括一个指部，而是可包括任何数目的指部，一些或所有指部具有变化的宽度。在附接器件包括多个指部的情况中，指部可布置成与换热板的第一侧和第二侧交错地接合。因此，具有或没有变化宽度的一个或多个指部可布置成与换热板的凹谷中的相应一个接合。此外，布置成与换热板的凹谷(即，第一侧)接合的指部不必具有自由第二端，而是可改为具有布置成与衬垫接合的第二端。

衬垫和附接器件必须整体结合形成，但可为两个单独但可连接的部分。此外，衬垫和附接器件不必由橡胶制成，但可由任何适合的材料制成。此外，衬垫和附接器件不必为相同材料。

以上附接器件的第一连接部件和第二连接部件从桥接件延伸至衬垫，但它们可改为延伸超过桥接件和/或衬垫。类似地，指部可延伸超过桥接件和/或衬垫。

根据以上实施例的组件使得衬垫凹槽和长度边缘部分的凹谷基本上在同一平面中。自然，在衬垫凹槽和凹部在不同平面中的情况中，备选实施例是可能的。

指部和连接部件以及附接器件的桥接件可以以不同于上文所述的备选方式形成。例如，指部和/或连接部件不必平行于彼此和/或垂直于桥接件延伸。另外，桥接件不必基本上平行于衬垫延伸。此外，指部和/或连接元件不必在z方向上渐缩和/或倒角。另外，指部可具有沿其长度的部分/多个部分的恒定宽度。

上述附接器件90包括具有变化宽度的连接部件92和94，其中连接部件的外侧不垂直于衬垫50延伸，这也给予附接器件90变化的宽度。作为备选，连接部件的内侧可改为不垂直于衬垫50延伸，由此附接器件90可具有基本上恒定的宽度。此外，连接部件的内侧和外侧两者可不垂直于衬垫50延伸。

换热板的凸脊和凹谷全部相似，但这不是必需的。作为备选，仅布置成用于与附接器件接合的凸脊和/或凹谷可具有变化的宽度，或仅布置成用于与附接器件的指部接合的凸脊和/或凹谷可具有变化的宽度，而凸脊和/或凹谷的其余部分可具有基本上恒定的宽度。

桥接件的摩擦增大结构不必形成为伸长凸起，而是可以以其它方式形成，例如，形成为肋状或粗糙表面部分。此外，设有该摩擦增大结构的表面不必为桥接件的上表面，但可为其另一个表面。

本发明可结合不同于上文所述的其它类型的换热板使用。此外环类型可由除不锈钢之外的材料制成，设有备选设计的衬垫凹槽或完全没有衬垫凹槽，设有另一图案、另一端口孔设计，或除四个之外的任何数目的端口孔。

最后，本发明可结合不同于纯衬垫的板式换热器的其它类型使用，例如，包括持久地接合的换热板的板式换热器。

应当强调的是，定语第一、第二、第三等在本文中仅用于在相同类型的种类之间区分，且不表示种类之间的任何类型的相互顺序。

应当强调的是，与本发明不相关的细节的描述已省略，且附图仅为示意性的，且未根据比例绘制。还应当假定其一些附图比其它更简化。因此，一些构件可在一个图中示出但在另一个图中漏掉。

本发明可与申请人在与本欧洲专利申请同日提交的名称为"HEAT TRANSFER PLATE AND PLATE HEAT EXCHANGER"的未决欧洲专利申请中描述的发明以及申请人的共同未决专利申请EP13153167.5中所述的发明组合。