通过液压地扩宽型材之间的管而实现热交换器块的全面式连接的制作方法

本发明涉及一种板式热交换器以及一种用于制造这种板式热交换器的方法。

背景技术

在板式热交换器、尤其由铝制的钎焊的板式热交换器的制造中，通常选择模块化结构方式，以便因此形成较大的管连接单元并且节省在管连接时的花费和成本。为此，两个或更多热交换器块(模块)例如借助连接位置连接成较大的单元、要制造的板式热交换器。通过在两个块之间的边缘处放入板条并且通过将板条与块焊接，将所述块相互连接。焊缝在此沿着块的外边缘延伸。因此，块或者说模块刚好也仅在外边缘处相互连接。在此，能够在边缘环绕地构造所述连接，然而也能够沿着边缘具有所述连接的中断部。

从机械的角度看，模块连接构成几何的不连续性，因为所述模块连接刚好仅存在于外边缘处并且通常也具有中断部。过去已经观察到正好在这些部位形成的零星的损坏，因为模块连接构成应力集中。由于板式热交换器的温度变化过程产生热变形。模块连接构成相邻模块或者说相邻块之间的变形阻碍和热障。由此形成机械的约束应力，该约束应力也由于在模块连接处的不连续性还被强化。

技术实现要素：

由此出发，本发明所基于的任务是，给出一种板式热交换器及其制造方法，它们减少了前述问题。

该任务通过具有权利要求1特征的板式热交换器以及具有权利要求7特征的方法来解决。在相应的从属权利要求中给出并且下面说明本发明的有利构型。

根据权利要求1公开了一种具有至少一个第一热交换器块和至少一个第二热交换器块的板式热交换器，其中，每个热交换器块具有多个相互平行布置的分隔板，所述分隔板形成多个用于参与热传递的流体的热传递通道，其中，所述热交换器块被盖板向外限界，其中，第一热交换器块的第一盖板固定在第二热交换器块的相对置的第二盖板上，其中，根据本发明，在第一盖板上固定有至少一个纵向伸长的第一型材，其中，在第二盖板上固定有至少一个纵向伸长的并且平行于所述至少一个第一型材延伸的第二型材，使得两个型材沿平行于两个盖板延伸的方向相对置，其中，在两个型材之间存在间隙，纵向伸长的元件摩擦锁合地布置在该间隙中，使得两个盖板进而两个热交换器块彼此固定，其中，尤其所述纵向伸长元件构造为中空型材。

根据本发明的板式热交换器的一个优选实施方式设置：所述纵向伸长的元件不但配合到第一型材的凹槽中而且配合到第二型材的凹槽中，其中，这两个凹槽分别构成所述间隙的区域并且沿所提及的方向彼此相对置以及彼此相向。

然而，这种凹槽对于产生所提及的摩擦锁合不是绝对必要的。因此，所述两个型材也能够具有彼此面向的平面侧，所述平面侧因此不构成任何凹槽，其中在这里，纵向伸长的元件与型材的彼此面向的侧摩擦锁合地布置在被这两侧限界的间隙中。

根据本发明的板式热交换器的一个优选实施方式设置：纵向伸长的元件摩擦和形状锁合地布置在两个凹槽或者说间隙中。

因此，本发明因此能够有利地实现两个盖板或者热交换器块之间的全面式连接，所述全面式连接保证所述块之间的特别良好的导热接触，使得能够容易地减小所述块之间的温度差。此外，实现模块之间的机械连接并且弱化或者说减少应力集中。

至少一个第一型材和至少一个第二型材以及纵向伸长的元件分别能够沿着两个盖板的整个侧面长度延伸，使得盖板的整个面能够被用于这两个块的机械连接。在此，型材和纵向伸长的元件例如能够沿着竖直线或沿着水平线延伸。

特别优选地，根据本发明的一个实施方式设置：为了产生摩擦锁合或者摩擦和形状锁合，布置在间隙中的纵向伸长的元件的横截面通过该纵向伸长的元件的变形被扩宽。这优选液压地进行，其方式是：例如将导管导入到纵向伸长的元件(例如中空型材)的内部空间中并且相应的纵向伸长的元件的横截面或者外径由于加载通过导管供应的流体(例如水或油)被增大，使得所述纵向伸长的元件分别摩擦锁合或者摩擦和形状锁合地位于凹槽和/或间隙中。

(尤其液压地)扩宽的优点在于，能够补偿制造不精确性(例如模块或者说块在钎焊过程中的错位)。由此实现摩擦锁合或者摩擦和形状锁合，所述摩擦锁合或者摩擦和形状锁合能够在所述块之间传递力。还产生模块之间的导热接触。由此实现均匀并且尤其面式的复合结构，所述复合结构也能够传递机械负荷和热负荷。因此，补偿或减少模块或者说块之间的温度差并且通过减少切口效应减弱机械的不连续性。由此能够制造较大的单元而没有局部机械过载的风险。借助模块连接的当前实施方式而形成的在模块连接开始/结束处的应力集中(所述应力集中通常也导致损坏)通过本发明被消除，因为模块的复合结构由此变为面式并且消除了局部应力集中。因此提高了热交换器的运行安全性和失效安全性或者说使用寿命。

原则上，通过从间隙中抽出纵向伸长的元件(例如中空型材)甚至也能够又松开所述连接。

特别优选地设置：纵向伸长的元件具有至少一个区段，该区段与两侧邻接的型材的凹槽互补地或者与所述间隙互补地构造，在所述间隙中导入所述纵向伸长的元件。在此，纵向伸长的元件优选能够沿着其纵向轴线有空隙地导入所述间隙中，使得所提及的区段能够定位在所述凹槽中。此后，能够通过使纵向伸长的元件相应地变形的方式产生摩擦锁合或者摩擦和形状锁合(也参见下文)。

根据本发明的一个实施方式设置：所述间隙在横截面上圆形或至少近似圆形地构造。然而，所述间隙也能够在横截面上不同地成型。

在此(如下所说)，前述横截面的相应横截面平面垂直于平行型材以及纵向伸长的元件的纵向轴线或者说纵向伸长方向延伸。

此外，根据本发明的一个实施方式，所述纵向伸长的元件优选构造为中空型材，该中空型材例如能够具有圆形的横截面。

此外，根据本发明的一个实施方式设置：相应的第一型材或者第二型材的两个彼此背离的外侧在横截面上凹形地构造。因此，型材的两个外侧分别优选限定横截面上凹形的凹槽或者凹腔，优选半圆形的凹槽或者凹腔。

然而，凹槽也能够在横截面上三角形地构型。

在横截面上为圆形或者近似圆形的间隙的情况下，纵向伸长的元件优选是在横截面上相应圆形的中空型材。该中空型材在此能够有利地有小空隙地引入到间隙或者构造为凹形凹腔的凹槽中。其中，由于纵向伸长的元件的与间隙或者说凹槽互补的构造，仅需要管的较小变形来产生所提及的摩擦锁合或者摩擦和形状锁合。

在横截面为三角形的凹槽的情况下，纵向伸长的元件由于前述原因例如能够是在横截面上相应地成型的四边形中空型材。

同样也能够设想纵向伸长的元件和相应的间隙或者说凹槽的其它互补配对。

优选地，凹槽或者说凹腔分别沿涉及的型材的纵向伸长方向或者纵轴线方向延伸到整个所涉及的型材上。

此外，根据本发明的一个实施方式设置：第一型材固定钎焊或固定熔焊在第一盖板上和/或第二型材固定钎焊或固定熔焊在第二盖板上。

此外，根据本发明的一个实施方式设置：在第一盖板上固定有多个纵向伸长的以及相互平行延伸的第一型材，并且在第二盖板上固定有多个纵向伸长的以及相互平行延伸的第二型材，使得第二型材沿所提及的方向布置在每两个相邻的第一型材之间，其中，在每个第二型材和两侧相邻的第一型材之间分别存在一个间隙，纵向伸长的元件分别与邻接的第一型材和邻接的第二型材摩擦锁合地布置在所述间隙中，使得两个盖板进而两个热交换器块彼此固定。

优选地，根据一个实施方式设置：相应的纵向伸长的元件不但配合到邻接的第一型材的凹槽中而且配合到邻接的第二型材的凹槽中，其中，这两个凹槽分别构成相应间隙的区域并且沿所提及的方向彼此相对置以及彼此相向。

此外，根据本发明的一个实施方式设置：相应的纵向伸长的元件摩擦和形状锁合地布置在两个所配属的凹槽中或者说在所述间隙中。

相应的纵向伸长的元件和所配属的凹槽或者说所配属的间隙又能够根据上面所说明的实施方式中的一个实施方式构造。

根据本发明的另一方面，提出一种用于制造板式热交换器或用于将至少两个热交换器块连接成这种板式热交换器的方法。

根据本发明的方法设置：每个热交换器块具有多个相互平行布置的分隔板，所述分隔板构成多个用于参与热传递的流体的热传递通道，其中，热交换器块被盖板向外限界，其中，至少一个纵向伸长的第一型材固定在第一热交换器块的第一盖板上，其中，至少一个纵向伸长的第二型材固定在第二热交换器块的第二盖板上，其中，两个盖板彼此相对置地布置，使得两个型材沿平行于两个盖板延伸的方向彼此相对置，其中，在两个型材之间存在间隙，纵向伸长的元件与所述两个型材摩擦锁合地布置在该间隙中，使得两个盖板进而两个热交换器块彼此固定，其中，尤其纵向伸长的元件构造为中空型材。

根据本发明的方法的一个优选实施方式设置：纵向伸长的元件布置在所配属的间隙中，使得该纵向伸长的元件配合到邻接的第一型材的凹槽中以及邻接的第二型材的凹槽中。

优选地，纵向伸长的元件摩擦和形状锁合地布置在两个所配属的凹槽中。

根据本发明的方法的一个实施方式设置：所述间隙在横截面上圆形或基本圆形地构造。相应地根据本发明的方法的一个实施方式，所述纵向伸长的元件构造为在横截面上圆形的中空型材或者管(也参见上文)。同样能够设想所述间隙或者凹槽以及管的其它横截面形状。

此外，根据本发明的方法的一个优选实施方式，型材的所提及的外侧(参见上文)或由该外侧限定的凹槽在横截面上凹形地构造，也就是说优选构造为在横截面上半圆形或基本半圆形的凹腔。所述凹槽也能够构造为在横截面上三角形的凹腔。同样能够设想凹槽的其它横截面形状(也参见上文)。

根据本发明的一个特别优选的实施例方式设置：纵向伸长的元件例如有空隙地布置在所配属的间隙中，然后在横截面上通过变形而被扩宽，使得纵向伸长的元件摩擦锁合或者摩擦和形状锁合地布置在所配属的凹槽中或者说所配属的间隙中。

特别优选地，一旦所述纵向伸长的元件布置在所配属的间隙中，该纵向伸长的元件就在横截面上被扩宽。由此优选地产生与两个邻接的(第一和第二)型材的内部形状锁合。优选地，纵向伸长的元件或者中空型材被液压地扩宽，例如，其中导管被导入到中空型材的内部空间中，其中，所述内部空间通过导管用流体(例如水或油)加载，使得引起中空型材外径的所提及的扩宽或者说增大。用流体加载尤其实施为使得中空型材塑性地流动，以便与围绕的型材实现尽可能良好的形状锁合。

此外，根据本发明的方法的一个实施方式设置：至少一个第一型材固定钎焊或固定熔焊在第一盖板上，和/或至少一个第二型材固定钎焊或固定熔焊在第二盖板上。

此外，根据本发明的方法的一个实施方式设置：在第一盖板上固定有多个纵向伸长的以及相互平行延伸的第一型材，并且在第二盖板上固定有多个纵向伸长的以及相互平行延伸的第二型材，其中，这两个盖板彼此相对置地布置，使得第二型材沿所提及的方向布置在每两个相邻的第一型材之间，其中，在每个第二型材和两侧相邻的第一型材之间分别存在一个间隙，纵向伸长的元件分别与邻接的第一型材和邻接的第二型材摩擦锁合地布置在所述间隙中，使得两个盖板进而两个热交换器块彼此固定。

优选地，根据本发明的方法的一个实施方式设置：相应的纵向伸长的元件不但配合到邻接的第一型材的凹槽中而且配合到邻接的第二型材的凹槽中，其中，所述两个凹槽分别构成相应间隙的区域并且沿所提及的方向彼此相对置以及彼此相向。

此外，根据本发明的方法的一个实施方式设置：相应的纵向伸长的元件摩擦和形状锁合地布置在两个分别配属的凹槽或者分别配属的间隙中。

相应的纵向伸长的元件和所配属的凹槽或者说所配属的间隙又能够根据上面所说明的实施方式中的一个实施方式构造。

附图说明

在下面应根据实施例的附图说明详细地阐述本发明的其它特征和优点。其示出了：

图1根据本发明的具有第一热交换器块的板式热交换器的局部立体视图，所述第一热交换器块具有用于连接第一块和另一第二块的第一型材，在所述第二块上固定有第二型材；

图2两个块借助第一型材和第二型材以及保持在其中的纵向伸长元件连接的示意性局部截面视图；

图3导管的示意性截面视图，该导管用于扩宽布置在型材之间的管，

用于产生两个热交换器块的两个盖板之间形状锁合连接；和

图4根据本发明的具有第一型材和第二型材的板式热交换器的细节，

所述第一型材和第二型材具有三角形凹槽；和

图5根据本发明的具有第一型材和第二型材的板式热交换器的细节，

所述第一型材和第二型材具有平坦的侧面。

具体实施方式

图1结合图2示出根据本发明的板式热交换器100，其具有至少两个热交换器块10a、10b，其中，在图1中由于清楚性的原因仅示出一个块10a。第二块10b仅根据局部示出的盖板5b示意性地表示。第二块10b例如能够按照第一块10a的类型构型。

两个热交换器块10a、10b优选是板式热交换器，优选铝制的、硬钎焊的板式热交换器。这种热交换器在各种压力和温度下被用在许多设备中。该热交换器例如用于分解空气、液化天然气或用于生产乙烯的设备中。这种板式热交换器例如在alpema的2010第3版的《硬钎焊铝板翅式热交换器制造商协会标准》的第5页中示出和说明。

两个热交换器块10a、10b分别具有多个相互平行布置的分隔板(例如呈分隔板材的形式)4，该分隔板形成多个用于使介质相互进行热交换的热交换通道1。热交换通道1通过平齐地安装在分隔板4边缘的边缘条(例如板条)8(此外也称为侧条8)向外闭合。在热交换通道1内布置有例如波纹状的导热结构(例如呈板材的形式)3，所述波纹状的导热结构也称为翅片3。分隔板4、翅片3和侧条8相互固定地连接并且因此构成紧凑的热交换器块10a和10b。两个热交换器块10a、10b向外分别通过盖板(例如呈盖板材的形式)5a或者5b向外限界。

为了供应和导出热交换介质，在热传递通道1的入口和出口9上方安装有带有接管6的半柱体形收集器7，所述接管用于衔接供应和导出管线。该收集器7在下面也称为集管7。热传递通道1的入口和出口9由所谓的分配器片或者说分配器翅片2构成，其负责将介质在单个热传递通道1内均匀地分布。介质通过热传递通道1流到由翅片3和分隔板4构成的通道中。收集器7和接管6能够是已经安装到单个块10a或者10b上。替代地，根据一个实施方式也存在以下可行性：根据本发明在所有的或单个的收集器7已经彼此固定之后，它们才被固定到两个块10a、10b上。在此，例如集管7延伸到两个块10a、10b上或者固定在两个块10a、10b上，以便以介质供给两个块或者从两个块10a、10b中抽走介质(这在图1中用虚线表示)。

翅片3钎焊在其与分隔板4的接触部位处，由此在翅片3和分隔板4之间产生强烈的导热接触。由此改善交替地流到相邻的热交换通道1中的各种介质之间的热交换。

块10a、10b优选由铝构成，其中，这些构件通过硬钎焊相互连接。然而也能够使用不锈钢作为材料。设有焊剂的翅片、分隔板材、分配器翅片、盖板材和侧条彼此相堆叠并且随后在烘箱中硬钎焊成热交换器块10a或者10b。接下来，将带有接管6的集管7焊接到热交换器块10a、10b上。

如从图1和图2中得出，至少一个第一型材11固定在第一热交换器块10a的第一盖板5a上，其中，优选地多个纵向伸长的以及相互平行延伸的第一型材11固定在第一盖板5a上，所述第一型材在此分别沿竖直方向延伸。同样，在第二热交换器块10b的第二盖板5b上固定有至少一个第二型材12，其中，在此优选地也有多个纵向伸长以及相互平行延伸的第二型材12固定在第二盖板5b上，所述第二型材同样分别沿竖直方向延伸。

为了连接两个热交换器块10a、10b，所述热交换器块布置为使得第一盖板和第二盖板5a、5b彼此相向并且相对彼此平行，使得至少一个第一型材和至少一个第二型材沿平行于两个盖板(以及在此垂直于竖直方向延伸)的方向r彼此相对置，从而实现至少一个间隙15，纵向伸长的元件13与邻接的型材11、12摩擦锁合以及优选也形状锁合地布置在所述间隙中。

优选地(如在图2中所示地)设置多个第一型材和第二型材11、12，其中，在这种情况下优选地设置：第二型材12布置在每两个相邻的第一型材11之间，使得在相应的第二型材12和两侧(沿方向r)相邻的第一型材11之间分别存在一个间隙15，纵向伸长的元件13与相邻的型材11、12摩擦锁合以及优选也形状锁合地布置在所述间隙中，并且在此摩擦锁合以及尤其也形状锁合地配合到相应邻接的第一型材11的凹槽110中以及配合到相应第二型材12的凹槽120中，使得两个盖板5a、5b进而两个热交换器块10a、10b彼此固定。借此尤其实现两个块沿法向于两个盖板5a、5b的方向不能彼此远离运动。

根据图2，纵向伸长的元件13能够是中空型材，其具有中空柱形的壁并且相应地分别限界一个内部空间。相应地，凹槽110、120构造为在横截面上(在这里垂直于元件13的竖直轴线或者纵轴线)凹形的(例如基本上半圆形的)凹腔。同样能设想其它横截面配对。因此，如图4中所示，凹槽110、120在横截面上也三角形地构造，其中中空型材13在此在横截面上相应地四边形(例如正方形或矩形)地构造。此外，也存在省去型材11、12中的凹槽的可行性。因此，型材11、12例如能够具有平面侧11a、12a，纵向伸长的元件在此(例如通过扩宽其横截面)被纯摩擦锁合地锚定在所述平面侧之间，如图5中所示，其中中空型材13的扩宽状态用虚线表示。

根据图2(如上面所说明的)，如果两个盖板5a、5b彼此相对置地布置，元件13则优选地有空隙地被导入到所提及的间隙中，其中，为了在相应的元件13和两个邻接的型材11、12之间产生摩擦锁合和也优选的形状锁合，使相应的元件13变形。图2示意性地示出将元件13有空隙地布置到所配属的间隙15中(图2上)到将元件13无间隙地摩擦和形状锁合地布置到所配属的间隙15中(图2下)的过渡。在此，管13的外径d增大到更大的外径d'。

最后，图3示出用于扩宽中空型材(例如管)或者元件13的可行性，为了产生相应的摩擦锁合或者摩擦和形状锁合。在此，导管20被导入到相应地有空隙地布置到所配属的间隙15中的中空型材13的内部空间13a中，所述导管尤其借助环绕的法兰20a端侧地置于型材11、12上，其中，导管的从法兰20a突出的区段20b伸入到涉及的中空型材13的内部空间13a中。导管20的该区段20b在其两端部处借助各一个环绕的密封件23(例如呈o形圈的形式)相对于相应的中空型材13的内部空间13a密封。

液压流体f(例如水或油)现在通过输送管路24供给到由导管构成的通道21中，该通道通向导管20的区段20b的侧向开口22中，使得流体f能够加载相应的中空型材13的内壁。由此引起将相应的中空型材13扩宽到更大的外径d'，该更大的外径将相应的中空型材13形状锁合地锚定在所配属的间隙15或者凹槽110和120中。优选地进行用流体f的加载，使得相应的中空型材13塑性地流动，以便实现与围绕的型材11、12的尽可能良好的形状锁合。

附图标记列表