制作用于板式热交换器的板包装的方法_4

文档序号:8435627阅读:来源:国知局
0的凸缘部分21布置成在与第一对Pl的第一热交换器板A和第二热交换器板B中的第二热交换器板B的周缘20的对应凸缘部分21至少部分重叠的状态。因此,形成一对Pl的第一热交换器板A和第二热交换器板B的凸缘部分21形成基本上垂直于第一入口通道9的纵向延伸L延伸的搭接接头22。此夕卜,搭接接头22沿入口通道9的周向方向延伸。这导致了第一入口通道9的不均匀的凸缘包络表面24。
[0081]一定数量的通孔25布置在第一热交换器板A或第二热交换器板B的周缘20的凸缘部分21中。通孔25均形成流体通路26,以允许入口通道9与第一板间隙3之间的连通。
[0082]在该实施例中,通孔25可在第一热交换器板A或第二热交换器板B中产生。此夕卜,通孔25布置在凸缘部分中,其具有对应于一个单一热交换器板A,B的材料厚度的材料厚度。
[0083]在其中第一热交换器板A和第二热交换器板B连结于彼此以形成板包装P的状态中制作了至少一个通孔25。
[0084]通孔25优选由使用激光束工艺或电子束工艺的热工艺来制作。作为备选,通孔25由使用冲压工艺或钻孔工艺的机械工艺来制作。这些工艺将在下文中分开论述。
[0085]现在参照图10和11,将论述本发明的板包装P的两个附加实施例。图10和11仅公开了入口通道的一部分,并且是高度示意性的。举例来说,它们并未示出第一板间隙和第二板间隙。板包装P的总体设计就此而言先前已经在上文论述,并且为了避免不适当重复,参照先前的论述。
[0086]在公开的实施例中,第一热交换器板A和第二热交换器板B的周缘20均具有在与入口通道9的纵向延伸L基本上平行的平面中延伸的凸缘部分21。在图10中,凸缘部分21的自由边缘23沿面对彼此的相对方向布置,并且还在至少部分重叠的状态中与彼此连结,形成搭接接头22。在图11中,凸缘部分21的自由边缘23沿面对彼此的相对方向布置,并且以边缘到边缘的邻接关系与彼此连结。因此,它们形成抵接接头。
[0087]按照上文所述的实施例,一定数量的通孔25布置在第一热交换器板A或第二热交换器板B的周缘20的凸缘部分21中。通孔25均形成流体通路26,以允许入口通道9与第一板间隙3之间的连通。在其中第一热交换器板A和第二热交换器板B连结于彼此以形成板包装P的状态中制作了至少一个通孔25。通孔25优选由使用激光束工艺或电子束工艺的热工艺来制作。作为备选,通孔25由使用冲压工艺或钻孔工艺的机械工艺来制作。这些过程将在下文分开论述。
[0088]现在参照图12,本发明公开为应用于所谓的半焊接或半连结板包装。公开的实施例基于板包装P,其具有对应于先前在图9中公开的总体设计。差异在于包括在板包装中的热交换器板A,B成对地永久连结,其中各对P1,P2形成盒30。此外,垫圈29布置在各个盒30之间。
[0089]在下文中,将论述提到的孔制作过程。如上文给出的,通孔25优选由使用激光束工艺或电子束工艺的热工艺来制作。作为备选,通孔25由使用冲压工艺或钻孔工艺的机械工艺来制作。
[0090]以激光开始,也称为激光束加工(LBM)的激光束工艺为其中高度相干光束(称为激光束)朝工件引导的加工过程。由于激光束的光线为单色且平行的,故光束可聚焦于非常小的直径,并且在严格限制的区域处产生非常高的能含量。技术人员已知的是,存在一定数量可用的激光器,如,CO2激光器、钕激光器(Nd激光器)和钕钇铝石榴石(Nd-YAG)激光器。
[0091]在孔制作过程期间,包括光学器件和镜子(未示出)的数字控制的头100 (见图3)插入入口通道内部中并且沿入口通道内部移动,由此多个通孔可通过将激光束引导至待制作的孔的预计位置来产生。孔制作可看作是钻孔或切割操作。有可能使用所谓的脉冲激光器,其中能量的大功率爆发在短时段内提供。假设需要任何冷却,则这可提供。
[0092]圆柱形孔的激光钻孔大体上通过经由从激光束的能量吸收的工件材料的熔化和/或气化(也称为烧蚀)而发生。因此,激光束过程提供了基本上没有碎肩形成的孔制作过程,并且因此不存在碎肩集中在板包装内而危害未来操作问题的风险。
[0093]作为备选方法,有可能使用电子束加工(EBM)。EBM为其中集中到窄束中的高速电子朝工件引导,产生了熔化和/或气化材料的热的过程。EBM可用于非常准确的切割或钻孔。当电子在非常小体积中将它们的动能转化成热时,由束冲击的材料在非常短时间内蒸发。在孔制作过程期间,包括所需喷嘴(未示出)的数字控制的头100(见图3)插入板包装的入口通道内部中,并且沿该内部移动,从而可以以非常高的准确度制作多个通孔。
[0094]等离子切割或等离子钻孔为使用等离子炬的方法。在过程中,惰性气体(在一些单元中是压缩空气)以高速从喷嘴吹出。同时,电弧形成为穿过气体,从喷嘴到切割的表面。这将气体中的一些转变成等离子。等离子足够热,以熔化切割的金属,并且其还足够快地移动来将熔化金属吹离切割部。在孔制作过程期间,包括所需喷嘴(未示出)的数字控制的头100(见图3)插入板包装的入口通道内部中,并且沿该内部移动,从而可以以非常高的准确度制作多个通孔。
[0095]在上文给出的实施例中,通孔25的数量、尺寸、几何形状和位置高度示意性地示出。通孔25已经示为圆孔,但将理解的是,其它几何形状是可能的。
[0096]由于至少一个通孔25在其中第一热交换器板A和第二热交换器板B连结于彼此以形成板包装P的状态中制作,故提供了极大的灵活性。现成的热交换器板可用于形成板包装P,并且接着所得的板包装P可按照将流体从入口通道9分送至独立的第一板间隙3的通孔25的数量、大小、几何形状和位置来定制。
[0097]这提供了新的可能性,允许了非常高的灵活性。举例来说,板包装P可按照热交换器板A,B的数量和热交换器板的类型,取决于热交换器的预计使用并且取决于确定大小的效率来确定大小。在该整个过程中,可使用现成的热交换器板。接着,板包装P可放到一起,并且通过任何期望的方法连结,如,硬钎焊、焊接、粘合剂或连结。所得的板包装P接着经受使用激光束工艺、电子束工艺或等离子工艺的热工艺,其中制作了通孔25的客户特有图案。孔图案可通过使用数字控制的操作来以高准确度制作。孔图案可基于流体流的计算或模拟,基于特定客户需要。
[0098]在设计板式热交换器时待解决的问题中的一个在于提供流体在入口通道内和进入独立的第一板间隙的均匀分布,并且还允许独立板间隙内的均匀分布,以便尽可能有效地使用热交换器板的可用热传递表面。分送到第一板间隙中由通孔提供,并且将理解的是,通孔围绕和沿入口通道的周向包络表面的分布可从一个热交换器到另一个不同,这取决于客户需要。还将理解的是,分布甚至可在同一个板包装内变化,如沿入口通道的纵向方向看到的。
[0099]因此,遵循通孔的位置和分布的复杂性,一旦板包装形成并且连结就由本发明现在制作通孔的事实在板式热交换器的设计中基于客户特有的需要和效率的优化而提供了全新的可能性。
[0100]本发明在该整个文献中示出和公开为具有孔道8,并且从而还具有布置在矩形热交换器板A,B的转角中的第一入口通道9。然而,将理解的是,其它几何形状和位置在保护范围内也是可能的。另外,孔道8已经示为和公开为圆孔。将理解的是,其它几何形状在保护范围内是可能的。
[0101]将理解的是,本发明还能够应用于一个类型的板式热交换器(未公开),其中板包装通过延伸穿过热交换器板和上端板和下端板的系紧螺栓来保持在一起。在后一情况中,垫圈可在热交换器板之间使用。
[0102]板式热交换器可设有若干入口通道和出口通道,然而通道的形状和位置可自由选择。例如,板式热交换器可为具有六个端口的用于三种不同流体的双回路热交换器。在后一情况中,不是每个热交换器板或每隔一个热交换器板和其相关边沿设有至少一个通孔,而是每四个热交换器板。
[0103]因此,尽管本发明已经在上文例示为各个独立热交换器板或每隔一个热交换器板和它们的相关边沿设有至少一个通孔,但将理解的是,不一定是该情况。相反,将理解的是,通孔应当布置在提供接近板间隙的边沿中,该板间隙旨在接收待通过实际入口通道给送的流体,该实际入口通道由多个相互连结的热交换器板的边沿形成。
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