换热器板和板式换热器的制作方法

本发明涉及一种换热器板，其包括换热区域、各自具直径的至少两个端口孔、至少两个端口孔区域，其中各个端口孔由端口孔区域中的相应一个包绕，各个端口孔区域包括波状结构的梁，梁中的每一个沿相应的延伸方向朝端口孔延伸。

本发明还涉及一种具有此换热器板的板式换热器。

背景技术：

板式换热器的此换热器版的端口孔区域在板式换热器的操作期间经历较强且变化的负载。当压力在每隔一个板空隙中增大时，较大的拉力在端口孔区域中出现，这趋于将相邻的换热器板拉开，尤其是在钎焊或焊接的板式换热器的情况下。具体而言，较大的力因此出现在端口孔区域中的梁的接触区处或周围。

将接触区设在梁的端部处是不利的，因为换热器板的端口孔区域的材料厚度在梁的端部处最薄，在该处，材料沿若干方向弯曲和变形。因此，端部不适合承受较大的负载。如果接触区位于梁的端部处，在换热器板的材料中将因此存在开裂的风险。

换热区域的梁沿相同方向继续到端口孔区域中的板式换热器将在端口孔区域中具有不规则定位的接触区。换言之，一些接触区将位于端口孔附近，且一些更远离端口孔。此外，端口孔区域中的相邻接触区之间的距离将围绕端口孔变化。这关于端口孔区域的强度是不利的。

US 8109326公开了一种换热板，其旨在与其它换热板一起构成板堆叠，板堆叠带有用于换热器的持久连接的板，该换热板具有第一长侧和相对的第二长侧、第一短侧和相对的第二短侧、呈现脊和谷的图案的传热表面、第一端口区域和第二端口区域，第一端口区域位于形成在第一长侧与第一短侧之间的交汇处的第一转角部分中，第二端口区域位于形成在第二长侧与第一短侧之间的交汇处的第二转角部分中，且第一端口区域连接到一定数目的脊和谷上，脊和谷原则上具有从第一端口区域对角地朝第二长侧的范围。

WO 201173083公开了一种换热器板，其包括底部，底部具有分别置于四个转角区域中的四个流体通路开口，所述底部设有从板的中间纵轴线的两侧延伸的人字图案的波纹。板的波纹旨在以垂直相邻的关系与相同的相邻板的波纹交叉，其中两个板旋转180°，因此形成逐点的接触区域以用于其相互钎焊。在转角区域中且在通路开口附近，底部具有互补的升高区域，其能够限定用于钎焊的互补逐点接触区域，因此使得有可能改善对来自换热器的压力的阻力。

技术实现要素：

本发明的目的在于补救上文所论述的问题。具体而言，其针对改善换热器板的端口孔周围的端口孔区域的强度，并且同时改善端口孔区域的流动状况以减小不必要的压降并且因此实现更有效的换热。

该目的由最初限定的换热器板达成，且特征为各个梁在延伸方向上具有交替布置的突起部和凹陷部。

根据本发明的实施例，各个梁具有多个突起部和多个凹陷部，其中，凹陷部的数量比突起部的数量少一个。梁的多个突起部能够与相邻换热器板的梁的多个突起部形成多个接触区，从而有利地对换热器板进行支承。梁的多个凹陷部能够与相邻换热器板的梁的多个凹陷部形成多个流体通道区，从而能够在端口孔区域内提供改善的流动状态并且因此降低流体压降。

根据本发明的实施例，突起部的数量为2、3、4、5或6，而凹陷部的数量为1、2、3、4或5。

根据本发明的实施例，梁中的每一个具有第一端部和相对的第二端部。

突起部布置在在梁的第一端部和第二端部附近，并且凹陷部布置在突起部之间。

梁中的每一个的延伸方向与通过梁的第一端部的径向线形成锐角。

相对于径向线倾斜的此梁带来了有利的解决方案，使得板式换热器的相邻换热器板的端口孔的相对梁将在位于离相应梁的端部一定距离处的接触区处彼此交叉。因此，可避免梁的端部(在那里梁的材料最薄)附近的接触区。因此，如提出的换热器板导致了端口孔区域且因此板式换热器的改善的强度。

根据本发明的实施例，锐角对于梁中的每一个大致相等，并且锐角大于10°并且小于80°。该特征有助于所有接触区位于离梁的端部的相同距离处，且位于离端口孔的相同距离处。因此，可实现围绕端口孔的端口孔区域的一致强度。

根据本发明的实施例，梁围绕端口孔等距设置。另外，该特征有助于围绕端口孔的端口孔区域的一致强度，因为负载将围绕端口孔均匀地分布。

根据本发明的实施例，各个梁的延伸方向相对于圆相切，圆具有比端口孔直径小的直径且与端口孔同心。

根据本发明的实施例，各个梁的第一端部位于离端口孔一定距离处。因此，存在围绕端口孔的环形平坦区域。环形平坦区域可在端口孔与端口孔区域的梁的第一端部之间延伸。此平坦环形区域有助于增强端口孔区域。

根据本发明的实施例，梁中的至少一些的第二端部连接到换热区域的波状结构的梁的端部上或者离换热区域的波状结构的梁的端部一定距离。有利地，然后在端口孔的梁的相对的第二端部与换热区域或换热区域的梁之间可存在环形区域(可能平坦)。

该目的还通过最初限定的且包括多个如上文限定的换热器板的板式换热器实现。

根据本发明的实施例，一个换热器板的端口孔区域的各个梁的突起部与相邻换热器板的端口孔区域的梁的突起部形成接触区。

根据本发明的实施例，一个换热器板的端口孔区域的各个梁的凹陷部与相邻换热器板的端口孔区域的梁的凹陷部形成流体通道区。

根据本发明的实施例，一个换热器板的端口孔区域的各个梁与相邻换热器板的端口孔区域的两个、三个或者更多个梁形成两个、三个或者更多个接触区。

附图说明

现在将通过描述各种实施例且参照其附图来更详细阐释本发明。

图1示意性地公开了根据本发明实施例的板式换热器的前视图。

图2示意性地公开了图1中的板式换热器的侧视图。

图3示意性地公开了沿图1中的线III-III的穿过板式换热器的纵截面。

图4示意性地公开了图1中的板式换热器的换热器板的平面视图。

图5公开了图4中的换热器板的端口孔区域的部分的更详细的平面视图。

图6公开了根据本发明另外实施例的板式换热器的换热器板的端口孔区域的部分的更详细的平面视图。

图7-8公开了根据本发明另外实施例的板式换热器的换热器板的端口孔区域的部分的更详细的平面视图。

具体实施方式

图1-3公开了包括多个换热器板2的板组的板式换热器1。换热器板2包括可形成最外板的压力板2a，以及可形成另一最外板的框架板2b。换热器板2形成用于第一介质的第一板空隙3，以及用于第二介质的第二板空隙4，见图3。第一板空隙3和第二板空隙4以交错顺序布置在板式换热器1中。板式换热器1包括用于第一介质的第一入口6、用于第一介质的第一出口7、用于第二介质的第二入口8以及用于第二介质的第二出口9。

图4中公开了换热器板2中的一个。在公开的实施例中，所有换热器板2是相同的。另外，压力板2a和框架板2b可与其余换热器板2相同。

在板式换热器1中，每隔一个板2旋转180°。然而，应当注意，换热器板不必是相同的，而是例如每隔一个换热器板可倒置，即，换热器板的图案倒置。板式换热器因此可包括两个或更多个不同种类的换热器板。

根据实施例，各个换热器板2包括换热区域11和四个端口孔12。纵向中心轴线x沿换热器板2延伸。要注意的是，各个换热器板2可包括另一数目的端口孔12，例如两个，一个用于第一介质的入口且一个用于第一介质的出口，其中用于第二介质的入口和出口由板组中的开口侧形成。还有可能带有多于四个端口孔，例如，在多于两种介质的情况下。

各个端口孔12具有直径D。各个端口孔12由相应一个端口孔区域13包绕。如图4中可见，端口孔13彼此分开。在公开的实施例中，各个端口孔区域13是环形的，即，各个端口孔区域13一直围绕相应的端口孔12延伸。

在公开的实施例中，各个端口孔12和端口孔区域13是圆形或大致圆形的。要注意的是，端口孔12和端口孔区域可具有偏离圆形的形状，例如，卵形或椭圆形的形状，或类似多边形的形状。

在公开的实施例中，四个端口孔12和端口孔区域13是相同的。然而，要注意的是，端口孔12和端口孔区域13可不同于彼此，例如，关于端口孔12和端口孔区域13的尺寸。

换热器板2还包括形成换热器板2的外部部分的边缘区域14。边缘区域14包绕换热区域11。在公开的实施例中，如图2和3中可见，边缘区域14构造为凸缘，其远离换热区域11弯曲。

在公开的实施例中，换热器板2持久地连结至彼此，例如，通过钎焊、焊接或胶合。持久连结可沿两个相邻的换热器板2的边缘区域14的凸缘延伸。因此可密封包围在两个相邻的换热器板2之间的板空隙3,4。

在实施例中，带有相应的端口孔12的端口孔区域13在离边缘区域14一定距离处位于换热区域11上。然而，要注意的是，端口孔区域13可位于边缘区域14附近，例如，见图6。

换热区域11具有以本来已知的方式形成脊和谷的波状结构的梁15。在公开的实施例中，换热区域11的波状结构的梁15全部沿相同方向对角地延伸。梁15与纵向中心轴线x形成角度。要注意的是，换热区域11的梁15的波状结构的图案可不同于所公开的，例如，所谓的鱼骨图案，其中梁15形成类似箭头的图案。波状结构还可在换热区域11的不同区段中不同。此外，在端口孔区域13附近还可存在不同波状结构的换热区域11以形成所谓的分配区域。

各个端口孔区域13还包括形成端口孔区域13处的脊和谷的波状结构的梁20。端口孔区域13的各个梁20具有朝向端口孔12的第一端部21，以及朝向换热区域11或朝向边缘区域14的相对的第二端部22，也见图6。

端口孔区域13的各个梁20沿相应的延伸方向23朝端口孔12延伸。端口孔区域13的各个梁20具有沿延伸方向23的伸长形状。在实施例中，伸长形状是直的或大致直的。

在实施例中，如图5中可见，端口孔区域13的各个梁20的第一端部21位于离端口孔12一定距离处。因此，在端口孔12与端口孔区域13的梁20的第一端部21之间存在环形平坦区域24。端口孔区域13的各个梁20的相对的第二端部22位于相应的端口孔区域13内。在实施例中，至少一些梁20的相对的第二端部22连接到换热区域11的波状结构的梁15上。

仅示出端口孔区域13的一部分的图5公开了一个梁20，其并未连接到换热区域11的任何梁15上。当然可存在未连接到换热区域11的任何梁15上的端口孔区域13的不止一个梁20。例如，端口孔区域13的2、3、4、5、6、7、8个或甚至更多个梁20可不连接到换热区域11的任何梁15上。

图5也公开了连接到换热区域11的两个梁15上的端口孔区域13的至少三个梁20。梁20的该数目也可更大或更小。此外，图5示出了连接到换热区域11的同一个梁15上的端口孔区域13的两个梁20的示例。

端口孔区域13的各个梁20的延伸方向23与径向线25形成锐角α，径向线延伸通过端口孔区域13的梁20的第一端部21且通过端口孔的中心C。对于端口孔区域13的各个梁，锐角α大致相等或相等。

锐角α可大于10°、大于20°、大于30°或大于40°。此外，锐角α可小于80°、小于70°、小于60°或小于50°。例如，锐角α可为45°或大约45°。

因此，端口孔区域13的各个梁20的延伸方向23关于圆26相切。圆26具有比端口孔12的直径D小的直径d。圆26与端口孔12同心，即，圆26的中心C形成端口孔12的中心。

圆26的直径d可小于端口孔12的直径D的80%，可小于端口孔12的直径D的70%或可小于端口孔12的直径D的60%。此外，圆26的直径d可大于端口孔12的直径D的20%，可大于端口孔12的直径D的30%或可大于端口孔12的直径D的40%。

端口孔区域2的梁20围绕端口孔12等距设置。

图5示出了板式换热器1的板组的两个换热器板2。第一换热器板2的梁15和20以连续线示出，而第二相邻且在下面的换热器板2的梁15和20以虚线示出。如上文所述，第二板式换热器2相对于第一换热器板2旋转180°。

第一换热器板2的端口孔区域13的各个梁20与第二换热器板2的端口孔区域13的梁20形成接触区30。如图5中可见，接触区30位于远离第一端部21和相对的第二端部22或离其一定距离的梁20的中心部分处。

接触区30围绕端口孔12等距设置。接触区30具有相对小的尺寸。它们可具有如图5和6中可见的卵形形状或轮廓。接触区30还位于离端口孔12相同的距离处，且在离端口孔12的中心相同的距离处。

图6示出了另外实施例，其与先前实施例的差别在于，端口孔区域的各个梁20具有伸长的延伸，但是弯曲的形状或略微弯曲的形状，从而穿过梁20的延伸方向23两次。

图6示出了板式换热器1的板组中彼此相邻的两个换热器板2，但两个换热器板2均以连续线示出。

该实施例与先前实施例的差别还在于，端口孔区域13的各个梁20的相对的第二端部22位于离换热区域11的梁15的端部一定距离处。因此，存在围绕端口孔区域13延伸的环形区域27。在图6中，环形区域27在端口孔区域13与换热区域11之间以及端口孔区域13与边缘区域之间延伸。环形区域27不具有梁。环形区域27可为平坦或大致平坦的。

由于弯曲形状，一个换热器板2的端口孔区域13的各个梁20与相邻的换热器板2形成两个接触区30。更具体而言，如图6中可见，在实施例中，一个换热器板2的端口孔区域13的各个梁20与相邻换热器板2的端口孔区域13的两个梁20形成两个接触区30。两个接触区30位于离相应梁20的第一端部21一定距离处，且在离相应梁的相对的第二端部22一定距离处。

具体而言，一个换热器板2的梁20的突起部32抵靠相邻换热器板2的梁20的突起部而形成接触区。如图6所示，一个换热器板2的梁20的两个突起部抵靠相邻换热器板2的两个梁20的各相应一个突起部而形成上述两个接触区30。在换热器板2的一个梁20的两个突起部之间存在凹陷部以形成流体通道区。在端口孔区域13中，换热器板2的各个梁20都形成有凹陷部并且与相邻换热器板2的各个梁20上的凹陷部一起形成流体通道，从而有助于换热流体在端口孔区域13中在各个梁之间流动，以降低换热流体的压降并且因此提高换热效率。

一个换热器板2的端口孔区域13的各个梁20与相邻换热器板2的端口孔区域13的三个梁20形成三个接触区30。具体而言，一个换热器板2的梁20的三个突起部抵靠相邻换热器板2的三个梁20的各相应一个突起部而形成上述三个接触区30。在换热器板2的一个梁20的两个突起部之间存在凹陷部以形成流体通道区。在端口孔区域13中，换热器板2的各个梁20都形成有凹陷部并且与相邻换热器板2的各个梁20上的凹陷部一起形成流体通道。

同样，一个换热器板2的端口孔区域13的各个梁20与相邻换热器板2的端口孔区域13的三个梁20形成三个接触区30。具体而言，一个换热器板2的梁20的三个突起部抵靠相邻换热器板2的三个梁20的各相应一个突起部而形成上述三个接触区30。在换热器板2的一个梁20的两个突起部之间存在凹陷部以形成流体通道区。在端口孔区域13中，换热器板2的各个梁20都形成有凹陷部并且与相邻换热器板2的各个梁20上的凹陷部一起形成流体通道。

另外，在端口孔12与端口孔区域13的梁20的第一端部21之间存在环形平坦区域24，并且在端口孔区域13与换热区域11之间以及端口孔区域13与边缘区域之间存在环形区域27。环形区域27不具有梁。环形区域27可为平坦或大致平坦的。

换热器板2的端口孔区域13的各个梁20均具有突起部32和凹陷部34。各个梁20的突起部32和凹陷部34均交替布置。优选地，各个梁20的凹陷部34的数目比突起部32的数目少一个。更优选地，突起部32布置在在各个梁20的第一端部21和第二端部22附近，并且凹陷部34布置在突起部32之间。各个梁可具有不同数目的突起部32和凹陷部34。

图8示出了两个图7所示的换热器板2相互堆叠时的端口孔区域13的详细视图。一个换热器板2的端口孔区域13的各个梁的突起部与相邻换热器板2的端口孔区域13的梁20的突起部形成接触区30，并且一个换热器板2的端口孔区域13的各个梁的凹陷部与相邻换热器板2的端口孔区域13的梁20的凹陷部形成流体通道区36。另外，一个换热器板2的端口孔区域13的各个梁20与相邻换热器板2的端口孔区域13的两个、三个或者更多个梁20形成两个、三个或者更多个接触区30。

在上述实施例中，一个换热器板2的各个梁20的突起部32和凹陷部34的数目可彼此相等，例如，三个突起部32和两个凹陷部34，实际上，突起部32的数量可为2、3、4、5或6，而凹陷部34的数量可相应地为1、2、3、4或5。可选地，一个换热器板2的各个梁20的突起部32和凹陷部34的数目可彼此不同，一个换热器板2的各个梁20具有不同数目的突起部32和凹陷部34。

即使公开的实施例是指持久地连结的板式换热器，但本发明还可适用于其中换热器板以其它方式连结的板式换热器，例如，借助于拉紧螺栓。在此情况中，边缘区域14可构造成允许垫圈定位在相邻的换热器板之间。

本发明不限于公开和论述的实施例，而是可在权利要求的范围内变化和修改。