用于板式热交换器的板和衬垫的制作方法
【专利摘要】本发明涉及一种用于板式热交换器的热交换板，其中热交换板包括多个端口、分配区、绝热区、传热区以及在端口与所述区域外延伸的边缘区，其中热交换板包括衬垫槽，其在所述区域外和围绕端口的边缘区中延伸，其中衬垫槽容纳衬垫，用于密封紧靠在板式热交换器中的相邻热交换板上，其中衬垫槽沿着传热区的每一侧产生该传热区的至少一个凹部，并且该凹部能使夹片在该凹部处牢固地固定到热交换板的边缘区上。
【专利说明】用于板式热交换器的板和衬垫
[0001]本申请是于2009年11月26日提交的已进入中国国家阶段的PCT专利申请(中国国家申请号为200980151599.6，国际申请号为PCT/SE2009/051340，发明名称“用于板式热交换器的板和衬垫”)的分案申请。
【技术领域】
[0002]本发明大体上涉及板式热交换器，其容许处于两种不同温度的流体之间进行传热以用于各种目的。具体地说，本发明涉及一种热交换板和用于该热交换板的衬垫(gasket)以及包括根据本发明的热交换板与衬垫的板式热交换器。
【背景技术】
[0003]设有衬垫的板式热交换器通常包括彼此相邻布置的热交换板的板组件。衬垫布置在热交换板之间。板组件还可由热交换板形成，热交换板成对地永久连接在一起以形成所谓的板盒(cassette)(例如通过焊接或钎焊)，其中衬垫放置在相应板盒之间。衬垫被容纳在衬垫槽中，该衬垫槽在热交换板的成形压制期间形成。板式热交换器还包括用于两种或多种介质的延伸穿过板组件的入口端口与出口端口。
[0004]热交换板通常通过对金属板成形压制而制成，并且以形成第一板中间间隔和第二板中间间隔的方式布置在板组件中，第一板中间间隔与第一入口端口和第一出口端口连通，并且第二板中间间隔与第二入口端口和第二出口端口连通。第一板中间间隔和第二板中间间隔交替地布置在板组件中。
[0005]用于板式热交换器的热交换板的设计目的在于使用尽可能多的传热区或换热区以用于两种或更多介质之间的热交换，但其还需要考虑可如何将衬垫应用在热交换板上，以便将其牢固地固定住并实现其密封功能。
[0006]热交换板和相关联的衬垫的不同设计是本领域中已知的。例如一种板式热交换器是从US-A-5 070 939中已知的，其中热交换板设有衬垫槽，其具有相应的带有凸块的衬垫，该凸块被粘合到衬垫槽中。凸块用作应当施加粘合之处的指示物。在另一现有技术文献GB-A-668905中，传热区沿着传递方向交替地收缩以便产生增加的介质湍流。在US-A-5927 395、W0-A1-00/77468和W0-A1-2005/045346中显示了如何通过将衬垫夹紧在板边缘周围以及通过形成衬垫槽而使衬垫固定到热交换板上的其它解决方案。
[0007]上面的解决方案的缺点是其需要应用沿着热交换板边缘的大量区域，并从而减少了潜在的热交换区。此外，夹紧装置的设计是相当复杂的。
【发明内容】
[0008]本发明的目的是提供一种改进的热交换板，并防止或至少减少上面指出的缺点，并且提供一种更好的解决方案以用于包括衬垫与衬垫槽的热交换板。特定目的是新的并且更好的热交换板和衬垫，其容许对板的传热区的最佳利用，并因此利用给定数量的板导致更好的板式热交换器性能。
[0009]根据本发明，该目的通过如介绍中所指出的用于板式热交换器的热交换板而实现，其特征在于，衬垫槽沿着传热区的每一侧包括至少一个传热区的凹部，并且该凹部能使夹片在该凹部处牢固地固定到热交换板的边缘区上。
[0010]本发明使得可提供这样的热交换板，其中更大比例的板表面可被用于传热。
[0011]根据本发明的一个实施例，沿着传热区每一侧的凹部设置在相应位置上，并且沿着传热区每一侧的凹部相对于彼此以相等的距离设置，或者以距水平中心线相等的距离设置。
[0012]根据本发明的还有一实施例，边缘区在沿着传热区的凹部处比剩余的沿着传热区的边缘区更宽。
[0013]根据本发明的又一实施例，凹部设有上夹片位置和下夹片位置，以便容许夹片交替地容纳在凹部的两个不同位置中。
[0014]根据本发明的还有另一实施例，两个热交换板成对地永久连接在一起以形成板盒。板盒具有布置在其之间的衬垫，用于密封紧靠在板式热交换器中的相邻板盒上。热交换板通过焊接而成对地连接在一起以形成板盒。
[0015]本发明的另一目的是提供一种衬垫，其适合于根据本发明的热交换板的设计。
[0016]根据本发明，该目的通过一种衬垫而实现，其设有在衬垫槽的凹部处将衬垫固定到热交换板上的夹片，并且还设有用以在热交换板的端口附近将衬垫固定到热交换板上的夹片。
[0017]根据本发明的一个实施例，夹片设置成用以分别交替地容纳在热交换板每一侧的相应凹部中的上夹片位置和下夹片位置中。衬垫由橡胶或聚合物材料制成。
[0018]本发明的还有另一目的是提供一种包括热交换板与衬垫的组件的板式热交换器。
[0019]本发明使得能制造具有增强性能的热交换器。在保持相同能力的同时可减少板的数量，导致在材料和空间上均节省成本。因为许多应用(例如用于腐蚀性介质的那些)涉及非常昂贵的材料，所以，传热能力以及因而热交换板的数量对于成本具有极为重要的意义。板式热交换器包括高达上千个热交换板并非罕见的，其意味着根据本发明的热交换板与板式热交换器即使看似轻微的能力改进也可在有利性方面具有非常大的影响。
[0020]本发明的进一步的方面在从属权利要求中限定。
【专利附图】
【附图说明】
[0021]现在将通过对各种实施例进行描述以及对本文所附的附图进行参考来更确切地说明本发明。
[0022]图1公开了一种板式热交换器的侧视图；
图2显示了一种热交换板的示意性正视图；
图3公开了根据本发明的一个实施例的热交换板的正视图；
图4公开了根据本发明的一个实施例的热交换板的第一局部详细视图；
图5公开了根据本发明的一个实施例的热交换板的第二局部详细视图；以及图6公开了根据本发明的一个实施例的热交换板的第三局部详细视图，其中两个热交换板彼此一个放置在另一个之上。
【具体实施方式】
[0023]热交换器用于在被固体分开的两个流体之间传递热量。热交换器可具有若干种类型，最常见的是螺旋型热交换器、管式热交换器和板式热交换器。板式热交换器用于在交替的流通路中流动的热流体和冷流体之间传递热量，该流通路在一组热交换板之间形成。上面所限定的热交换板的装置被围在端板之间，端板比热交换板相对更厚一些。各端板的内表面朝向传热板。
[0024]图1公开了板式热交换器100的示意图，该板式热交换器100包括多个加压-模制的热交换板1，所述热交换板I以这样的方式彼此平行并且连续地设置从而使其形成板组件2。板组件2设置在第一端板4 (也被称为框架板)和第二端板5 (也被称为压板)之间。在热交换板I之间，形成了第一板间隙和第二板间隙。端板4和端板5被压靠在板组件2上，并通过将螺栓6拧紧而彼此压靠，螺栓6延伸穿过端板4和端板5。
[0025]板式热交换器100包括用于第一介质的第一入口端口与第一出口端口，以及用于第二介质的第二入口端口与第二出口端口。入口端口和出口端口延伸穿过一个端板4以及板组件2。当然，还可使入口端口和出口端口布置在板式热交换器100的两侧，即在端板4和端板5两者上。这两种介质可相对于彼此在相同或相反的方向上被引导。
[0026]热交换板I以这样的方式设计，从而使得一种板型就足以组装板式热交换器100。因此，每隔一个热交换板I相对于水平轴线(B)倒置，从而在组装板式热交换器100时得到不同的流通路。这样，热交换板的图案将相互作用，从而使一个热交换板I的图案抵靠另一热交换板I的图案，从而产生多个中间接触点。
[0027]图2显示了由成形压制的金属板(例如不锈钢、钛或适合于该应用的一些其它材料)制成的热交换板I的示意图。如上所述，热交换板I还包括上分配区12和下分配区12，以及位于它们之间的传热区13。所谓的第一绝热区14布置在端口 8和端口 9处，并且第二绝热区15在端口 10和端口 11处。在端口 8-11以及区域12、13、14和15之外和周围具有边缘区16。
[0028]所有所述区域12-15都设有凸脊与凹谷的波纹部(corrugat1n)。各区域的图案可取决于其特定目的而变化，即，其是分配区12、传热区13还是绝热区14、15。一种常见的图案设计是所谓的人字形或鱼骨形图案，其中波纹部呈现一个或多个方向变化。人字形图案的一种简单形式是V形。在所示的示例中，波纹状图案包括直的纵向波纹部。波纹面的图案(即，凸脊和凹谷)相对于热交换板I的纵向轴线是有角度的。取决于所使用的图案，该图案相对于热交换板I的水平轴线可以是镜像倒置的或者不是镜像倒置的。在所示的示例中，板在传热区13外的区域(即，上分配区12和下分配区12)总是镜像倒置的。
[0029]热交换板I在所示的实施例中具有四个延伸穿过热交换板I的端口 8-11。端口 8-11通常各自定位在热交换板I的其相应转角部分附近，但是在本发明的范围内，端口8-11的其它定位也是可以的。
[0030]在所示的实施例中，热交换板I以形成第一板中间间隔和第二板中间间隔的方式而布置在板组件2中，第一板中间间隔与第一入口端口 8和第一出口端口 9连通，并且第二板中间间隔与第二入口端口 10和第二出口端口 11连通。第一板中间间隔和第二板中间间隔交替地布置在板组件2中。板中间间隔的分隔可通过在衬垫槽20、22中延伸的衬垫30而实现，该衬垫槽20、22在热交换板I的成形压制期间形成。衬垫30通常由橡胶或聚合物材料制成。
[0031]在图2中显示了热交换板I的第一衬垫槽20如何沿着传热区13、分配区12、第一绝热区14与第二绝热区15周围以及围绕端口 8-11的板边缘21延伸。第二衬垫槽22在第二绝热区15与相邻的分配区12之间斜向延伸。为了使得可利用可能最大量的传热区13，需要能将衬垫槽20定位得尽可能靠近板边缘21。然而，限制因素在于，边缘区16由于强度原因必须设有带凸脊与凹谷的波状波纹图案，其形成占据边缘区16的一定最小表面的多个所谓的尖部。因此在板边缘21和衬垫槽20之间必须具有至少一定的最小距离。
[0032]需要考虑的另一限制因素是如何将衬垫30应用于热交换板I上，以便将其牢固地固定并实现其密封功能。将衬垫30牢固地固定到热交换板I上但又容许容易更换衬垫30的最佳方式是，使用沿着衬垫30设置的夹片(clip-on tab)。这样的夹住设置的衬垫的一个示例被显示于外观设计注册EU 000788674-0001。夹片在板边缘21的周围折迭，从而将衬垫固定到热交换板I上。将衬垫30固定到热交换板I上的一种备选方法是使用粘合的衬垫。很多时候使用一种组合，其具有设有粘合到热交换板上的夹片的垫圈。
[0033]为了实现一种具有尽可能大的传热表面并且仍然具有板边缘的稳定性和将衬垫牢固地固定的可能性的优化的解决方案，传热区13设置带有进入传热区13中的衬垫槽20的局部凹槽或凹部40 (参见图3-图6)，以便容许使用具有夹片41的衬垫30和容纳最大的传热区13。在图3的热交换板I上沿各板边缘21提供了传热区13的五个凹部40，但取决于热交换板I的长度可以更多或更少。凹部40和相应夹片41的数量被调节以确保衬垫30被牢固地固定。
[0034]因为在板式热交换器100中只使用一种类型的热交换板1，所以夹片41基本上不位于板边缘21上的相应位置上，S卩，夹片相对于热交换板I的纵向中心线A不是镜像的。参见图3和图5。为了使衬垫组装到热交换板I上比较容易，凹部40被设计成使夹片41可在两个不同的位置(下部位置42和上部位置43)被安装。在图5中，右夹片44被安装在下面位置42中，并且左夹片45被安装在上面位置43中。在图3中还显示了夹片41交替地安装在下面位置42与上面位置43中。
[0035]在图6中显示了两个热交换板I彼此一个放置在另一个之上的局部详细视图。为了便于理解，热交换板I是透明的。两个热交换板I的夹片41在它们被安装在凹部40的不同位置42、43中时定位在彼此旁边。如果夹片41安装在凹部40的相同位置42、43中，那么夹片41将是彼此一个放置在另一个之上的，因而板式热交换器100的组装将不会成功。
[0036]如图3中所示，沿着传热区13每一侧的凹部40之间的距离优选地相等，但凹部40之间的距离还可能是变化的，只要对于相应凹部40而言凹部与位于热交换板I中间的水平中心线C之间的距离是相等的即可。因此可以将相邻的热交换板相对于水平轴线B旋转180度，并且不管相邻的凹部40之间的距离如何仍然可使夹片41与相邻热交换板的凹部40相匹配。
[0037]热交换板I和板式热交换器100的能力将因而更大，因为可增大传热区13，并且需要较少的板用于实现所需的性能。结果是材料成本的极大节省。
[0038]在图4到图6中，可能认为似乎衬垫30没有填满整个衬垫槽20，但其填满了。衬垫30设有中央凸脊31 (在图4中示出)。衬垫30还被容纳在端口周围以及相邻的绝热区与分配区中的衬垫槽20和22中。
[0039]在所示的示例中，已经结合热交换板描述了衬垫槽以及衬垫槽的局部移位，热交换板设置在各热交换板之间具有衬垫的板组件中，但是，当两个热交换板成对地永久连接在一起以形成板盒时(例如通过焊接)，也可设置衬垫槽移位。衬垫有利地布置在相邻的板盒之间。
[0040]本发明并不限于上面所述和图中所示的实施例，而是可在如所附权利要求限定的本发明的范围内以任何方式进行补充和修改。
【权利要求】
1.一种用于板式热交换器(100)的热交换板(I)，其中所述热交换板(I)包括多个端口(8，9，10，11)、分配区(12)、绝热区(14，15)、传热区(13)，以及在所述端口(8，9，10，11)与所述区域(12，13，14，15)外延伸的边缘区(16)，其中所述热交换板(I)包括衬垫槽(20)，所述衬垫槽(20)在所述区域(12，13，14，15)外并围绕所述端口(8，9，10，11)在所述边缘区(16)中延伸，其中所述衬垫槽(20)容纳用于密封紧靠在所述板式热交换器(100)中的相邻热交换板(I)上的衬垫(30)，其特征在于，所述衬垫槽(20)包括沿着所述传热区(13)每一侧的所述传热区(13)的至少一个凹部(40)，并且所述凹部(40)使夹片(41)在所述凹部(40)处能够牢固地固定到所述热交换板(I)的边缘区(16)上。
2.根据权利要求1所述的热交换板，其特征在于，沿着所述传热区(13)每一侧的所述凹部(40)设置在相应位置上。
3.根据权利要求2所述的热交换板，其特征在于，沿着所述传热区(13)每一侧的所述凹部(40)相对于彼此以相等的距离设置。
4.根据权利要求2所述的热交换板，其特征在于，沿所述传热区(13)每一侧的所述凹部(40)相对于水平中心线(C)以相等的距离设置。
5.根据权利要求1-3中任一项所述的热交换板，其特征在于，所述边缘区(16)在沿着所述传热区(13)的所述凹部(40)处比剩余的沿着所述传热区(13)的边缘区(16)更宽。
6.根据权利要求1-5中任一项所述的热交换板，其特征在于，所述凹部(40)设有上夹片位置(43)和下夹片位置(42)，使所述夹片(41)能够交替地容纳在所述凹部(40)的两个不同位置(42，43)中。
7.根据权利要求1-6中任一项所述的热交换板，其特征在于，两个热交换板(I)成对地永久连接在一起以形成板盒。
8.根据权利要求7所述的热交换板，其特征在于，所述板盒具有布置在其之间的衬垫(30)，用于密封紧靠在所述板式热交换器(100)中的相邻板盒上。
9.根据权利要求7或8中任一项所述的热交换板，其特征在于，所述热交换板(I)通过焊接而成对地连接在一起以形成板盒。
10.一种用于根据权利要求1-9中任一项所述的热交换板(I)的衬垫(30)，其特征在于，所述衬垫(30)设有在所述衬垫槽(20)的所述凹部(40)处将所述衬垫(30)固定到所述热交换板(I)上的夹片(41)，并且还设有用以在所述热交换板(I)的所述端口(8,9, 10，11)附近将所述衬垫(30)固定到所述热交换板⑴上的夹片(41)。
【文档编号】F28F3/08GK104075609SQ201410268884
【公开日】2014年10月1日 申请日期:2009年11月26日 优先权日:2008年12月16日
【发明者】J.克兰茨 申请人:阿尔法拉瓦尔股份有限公司