板式热交换器的制造方法
【技术领域】
[0001] 本发明设及一种堆叠多个板且所述多个板由于表面结构形成在相邻板之间的流 动路径的类型的热交换器。
[0002] 具体地，本发明设及一种板式热交换器，其中所述板在相反的方向上限定第一组 凹部和第二组凹部。第一组凹部中的凹部形成第一组接触面，所述第一组接触面中的每一 个被布置成抵靠相邻板的接触面，并且第二组凹部中的凹部形成第二组接触面，所述第二 组接触面中的每一个被布置成抵靠相邻板的接触面。
【背景技术】
[0003] 板式热交换器使用板在两个介质（典型地在分开的第一和第二流动路径中流动 的流体）之间输送热量。与传统的热交换器相比较，流体暴露于板表面限定的大的表面积。 运增加了流体之间的热能的交换。
[0004] 板式热交换器通常用于热水锅炉，尤其是用于家用热水等的瞬时制备。 阳〇化]重要因素是热交换、流动阻力、价格、尺寸和耐用性。
[0006] 流动路径每一个连接到一次流体连接部或二次流体连接部，例如用于提供加热流 体或家用热水。第一和第二流动路径在板的相对侧，并且所述板带有许多不同结构，例如鱼 骨形或緋骨状皱折。例如，当堆叠的鱼骨形热交换器板被定位成使得所述热交换器板接入 皱折的相交点时且由于皱折形成相对的尖端顶部，相邻板的顶部之间的接触面积变小且较 少有明显边界。
[0007] 由于在运些接触区没有直接的热传递，因此小接触面积是理想的。另一方面，所述 接触区吸收板的力，从而抵消第一和第二流动路径中的流体的压力。
[0008] 如果接触面积过小，则减小的强度必须通过增加板厚度来补偿W防止变形。通常， 所述板具有0. 4mm或更大的厚度。热传递通过增加板厚度基本上被减小。
[0009] 微凹图案的概念使得可m受计具有界限分明区域的接触区，并且因此界限分明且 优化强度和水力特性。
[0010] 由于介质通过热交换器型面时出现减速变化，与传统的鱼骨形图案相比，微凹图 案的剖面高度可W被通常减小30%，并且仍然保持相同的压降。减小的剖面高度造成大约 两倍的硬焊点数量，因此增加强度。可选地，可W应用较薄板。
[0011] 此外，介质在通过热交换器时出现的减速变化对于给定的压力损失导致更高的对 流换热比。运能够设计界限分明的硬焊区域而不会降低基于微凹图案的热交换器的总性 能。
[0012] 楠圆形凹部的益处是增加的微凹圆周，产生更高的强度且同时减小接触面积，从 而导致增加的热传递面积并因此增加总效率。
[0013] 緋骨状皱折的另外缺点是引导流体沿着Z字形路径，从而产生不受欢迎的阻力和 压力下降。
【发明内容】
[0014] 本发明的一个目的是提供一种具有良好的导热性、良好的强度重量比的板式热交 换器并提供一种容易制造且耐用的板式热交换器。
[0015] 在第一方面中，本发明提供一种具有凹部的板式热交换器，所述凹部被布置成矩 阵图案，并且在相邻行中的凹部的中屯、之间具有距离XI且在相邻列中的凹部的中屯、之间 具有距离X2,其中所述凹部具有圆周长C且C/X1在1.03-2. 27的范围内，例如在1. 1-2. 3 的范围内。相应地，C/X2可W优选地还在1. 1-4. 32的范围内，例如在1.2-4. 0的范围内。
[0016] 通过主张的保护范围，本发明令人吃惊地提供了一种具有高强度且具体地对重量 和成本因素具有高强度的热交换器板。
[0017] 本发明尤其与衬垫式交换器有关，其中堆叠的热交换器板通过外力保持在一起， 例如当挤压在顶板与底板之间时通过螺栓固定，并且基于在构建坚固的热交换器发现的要 点，该要点是如果顶部分别为凹部的底部，则最重要的不是表面积而是其圆周的长度。然 而，本发明还可W被应用于板粘合连结的情况。热交换器可W具体地包括具有小于0. 30mm 的厚度的板。在运种情况下，与平坦微凹区域的强度相比，凹部圆周的强度通常变成关键。
[0018] 在此，矩阵图案是行和列的二维表格状图案，矩阵图案可W具体地为平行的行和 平行的列，且可W具体地为垂直于列的行。
[0019] 通过限定，每一个凹部可W在朝向相邻行中的凹部的中屯、的最短的方向上形成从 该凹部的中屯、到该凹部的接触面的边缘的距离rl。在行垂直于列的实施例中，最短的方向 将为从一行中的第η个凹部的中屯、到直接相邻的行中的第η个凹部的中屯、的直线方向。
[0020] 通过限定，每一个凹部可W在朝向相邻列中的凹部的中屯、的最短的方向上形成从 该凹部的中屯、到该凹部的接触面的边缘的距离r2。在行垂直于列的实施例中，最短的方向 将为从一列中的第η个凹部的中屯、到直接相邻的列中的第η个凹部的中屯、的直线方向。
[0021] 具体地，已经发现C/X1有利地可W选择为在上边界与下边界之间，所述上边界 由-0. 2*(rl/r2)巧.4的函数限定，所述下边界由-0. 03*(rl/r2)+l. 23的函数限定。
[0022] 图17的表格1显示根据本发明的所有应用的不同强度间隔。
[0023] 在另一个实施例中，C/X2可W被选择为在上边界与下边界之间，所述上边界由 0. 9*(rl/r2)+l. 36的函数限定，所述下边界由0. 27*(rl/r2)+0. 95的函数限定。
[0024] 第一组接触面中的每一个接触面可W至少形成对称的第一和第二垂直轴线，从而 限定例如具有圆形或楠圆形的凹部。具体地，对称轴线可W具有不同的长度，例如在达到 1 : 4、例如1 : 3或1 : 2的范围内的长度，从而限定例如楠圆形。
[0025] 第一组接触面中的接触面可W被布置成抵靠相邻板的第二组接触面中的接触面， 并且所有板可W是相同的。
[00%] 在第二方面，本发明提供一种用于板式热交换器的板，所述板在相反的方向上限 定第一组凹部和第二组凹部，第一组凹部中的每一个凹部形成布置成抵靠相邻板的接触 面的第一接触面，第二组凹部中的每一个凹部形成布置成抵靠相邻板的接触面的第二接触 面，所述凹部被布置成矩阵图案，并且在相邻行中的凹部的中屯、之间具有距离XI且在相邻 列中的凹部的中屯、之间具有距离X2,其中所述凹部具有圆周长C且C/X1在1. 1-2. 3的范围 内。
[0027] 通过应用到根据本发明的第一方面的热交换器的限定，C/X1可W优选地被选 择成在上边界与下边界之间，所述上边界由-0.2*(rl/r2)巧.4的函数限定，所述下边界 由-0.03*(rl/r2)+1.23的函数限定。C/X2可W被选择成在上边界与下边界之间，上边界由 0. 9*(rl/r2)+l. 36的函数限定，并且下边界由0. 27*(rl/r2)+0. 95的函数限定。
[0028] 在第Ξ方面，本发明提供一种设计板式热交换器的方法，所述板式热交换器具有 多个板，每一个板都在相反的方向上限定第一组凹部和第二组凹部，第一组凹部中的每一 个凹部形成布置成抵靠相邻板的接触面的第一接触面，第二组凹部中的每一个凹部形成布 置成抵靠相邻板的接触面的第二接触面，其特征在于，所述凹部被布置成矩阵图案，并且在 相邻行中的凹部的中屯、之间具有距离XI且在相邻列中的凹部的中屯、之间具有距离X2,其 中所述凹部具有圆周长C且C/X1在1、1-2、3的范围内。
[0029] 再次，通过应用到根据本发明的第一方面的热交换器的限定，C/X1可W优选地被 选择成在上边界与下边界之间，所述上边界由-0. 2*(rl/r2)巧.4的函数限定，所述下边界 由-0.03*(rl/r2)+1.23的函数限定。CA2可W被选择成在上边界与下边界之间，上边界由 0. 9*(rl/r2)+l. 36的函数限定，并且下边界由-0. 27*(rl/r2)+0. 95的函数限定。
【附图说明】
[0030] 图1显示根据本发明的热交换器的立体图；.
[0031] 图2显示根据本发明的板式热交换器的俯视图；.
[0032] 图3显示用于热交换器的板；. 阳03引图4 W侧视图显示堆叠的板；.
[0034] 图5和图6显不一个板的四边形部分；
[0035] 图7-9显示对Ξ个不同的rl/r2比值的计算；
[0036] 图10-12显示对圆周长/XI和圆周长/X2的计算；
[0037] 图13显示rl/a数值的上限和下限；
[0038] 图14显示圆周长/a数值的上限和下限；
[0039] 图15-20显示分别对于不同强度间隔的圆周长/XI和圆周长/X2的数值；W及
[0040] 图21包括具有根据本发明全部适用的不同的强度间隔的表格。
【具体实施方式】
[0041] 应该理解的是详细说明和具体的示例虽然表示本发明的实施例，但仅是作为示例 提供，运是因为本发明的精神和保护范围内的各种变化和变型对于本领域的技术人员从详 细说明中都是清楚的。
[0042] 图1显示板式热交换器1，所述板式热交换器包括沿着箭头3显现的堆叠方向堆叠 的多个热交换器板2。所述热交换器板W顶部抵靠底部的方式堆叠。
[0043] 图2显示热交换器的俯视图。热交换器板具有用于连接到流体连接部的四个拐角 开口 4、5、6、7,使得两个开口 4、7通过入口和出口将第一流体供给源连接到所述板的上侧 一从入口到出口的整体流动方向由实线箭头显示。第二供给源在所述板的下侧连接到两个 开口 6、5。从入口到出口的整体流动方向W虚线箭头显示。所述流为横向逆流。另外，逆流 为一种选择，其中4+6和7巧相连接。
[0044] 具有微凹顶部和底部的微凹结构由白色和黑色楠圆形标记9、10显示。所述凹部 沿着相反的方向突出。所述板可w例如由平坦的板制成，所述平坦的板通过冲压加工变形， W形成相对于原始平坦板的中屯、面沿着相反的方向延伸的凹部。 W45] 图3显示单个板。W数字11标记的虚构平面显示每一个板限定的中屯、面。所述 板形成第一组凹部12和第二组凹部13。第一和第二组凹部在相反的方向上从虚构的中屯、 面远离所述中屯、面延伸。所述板且因此还有凹部可W通过例如在模具中将例如为不诱钢、 侣、铜、黄铜、锋或塑料的金属薄板挤压成期望的形状而制成。所述板还可W通过成型、例如 通过在模具或冲模中对塑料压力成型来制成。
[0046] 图3显示侧视图且凹部可W具有为任何形状的顶面，例如根据本发明的例示实施 例的凹部的楠圆形设计。其它形状也可W采用，例如超楠圆形、矩形等，只要凹部在第一方 向上具有界限分明的延伸部，且在正交于第一方向的第二方向上具有界限分明的延伸部即 可。
[0047] 图4显示4个板14、15、16、17,并且显示微凹顶部18如何被放置在上部相邻的板 的微凹底部19上且W同样方式将微凹底部20连接到下部相邻板的微凹顶部21。
[0048] 图4还显示了凹部的侧壁大致呈45度，如角度标示。运样，顶部和底部的凹部尽 可能相互靠近。运产生更高数量的凹部和更高的强度。45度的角度由例如不诱钢材料的最 大伸长度来限制。对于实际的原因，例如由于挤压工具的公差，通常应用更小的角度。所述 壁通过材料的自由浮动而平滑地形