专利名称：板式换热器的制作方法
技术领域：
本发明的技术领域及现有技术本发明涉及一种板式换热器，该换热器包括设置在两个尾端件之间的一叠传热板，每一个传热板有一个大致为平面的延伸部分，每一个尾端件有一个向着所述传热板的内表面，和一个背离所述传热板的外表面，而且该板式换热器从所述端件的一侧延伸到另一侧，该板式换热器由至少一个件压紧，该件沿所述尾端件及传热板周围延伸，使该件紧贴所述每一个尾端件的外表面，以阻止每一个尾端件彼此退却。
传统板式换热器包括一叠由两个或两个以上螺栓或紧固杆压紧在两个尾端件或端板之间的传热板。所述螺栓分布在通过端板的、在其外面的孔与夹在所述端板之间的一叠传热板的外面的孔之间。由于该换热器的内压作用于端板上，而且所述螺栓位于端板受压表面外部，在该端板上存在大的弯曲应力，该应力会导致所述端板明显挠曲。这种挠曲会导致板叠窜动，这种窜动又会影响其热性能，并在一定程度上影响传热板的疲劳强度。为了克服上述缺点，必须使用具有较大厚度的材料制成的端板，并使用较适中的工作压力。因此，使所述板式换热器变得沉重，而且造价也较高。
JP-A-62 062 186披露了一种原始类型的板式换热器，它包括设置在两个端板之间的一叠传热板。每一个端板包括一个向着传热板的平面内表面，一个平面外表面，和连接所述内外表面的侧表面。一个带型薄片材形式的压紧件沿着该板式换热器周围延伸。所述片材在由所述外表面和侧表面形成的转角处形成急弯。由于这种急弯转角，压紧件上的固有应力不可忽视。而且，在端板上还存在弯曲应力，导致导板中部发生挠曲。因此，披露了JP-A-62062186中的板式换热器不能承受高的内压。
与上述日本现有技术形成对比的是，在JP-A-62 062 187披露了一种略加改进的板式换热器，它包括设置在所述端板外表面的纵向肋。压紧件的薄片材沿板式换热器的周围延伸，并紧贴在所述肋的垂直侧表面上，以使该薄片材绕肋弯曲。与在JP-A-62062186中所披露的情形一样，该薄片材在端板的转角处形成急弯。
SE-B-343383披露了一种板式换热器，它具有一叠设置在两个尾端件之间的传热板，每一个尾端件包括一个背离所述传热板的曲面的外表面，和一个向着传热板的平面内表面。所述曲面外表面为拱顶状形状，即沿所有方向均为弯曲的。而且，每一个尾端件还设有周向延伸的凸缘，凸缘上有孔，紧固螺栓穿过这些孔将板式换热器叠片固定在一起。另外，所述尾端件之一包括一个构成所述平面内表面的板，并可通过液压移向传热板，以便将其压紧在一起。
SE-B-413 695披露了换热板的密封装置，该密封装置计划装在旋转换热器的室中。该换热器密封装置由一个带暂时夹紧，以便将该密封装置插入所述室中。当所述换热器密封装置被安装在旋转换热器的室中之后，将所述带切断，并使所述密封装置在所述室中沿径向膨胀。因此，当所述换热器密封装置受到流动介质的压力时，不适于用所述带压紧该换热器密封装置。
GB-A-2 151 347披露了一种板式换热器，它有多个封装在一个底座和一个密封件之间的传热板，该密封件通过侧壁与底座整体连接，以形成一个周向支架。一个活动板可插在所述密封件与传热板之间。通过沿底座方向拧紧螺钉使所述活动板远离密封件运动，将传热板压紧在一起。
发明概述本发明的目的是提供一种板式换热器，该换热器以这种方式压紧，以降低尾端件上的弯曲应力。上述目的是通过原始形式的板式换热器实现的，其特征在于所述每一个尾端件的外表面是曲面，以使所述端件沿垂直于所述侧壁并垂直于传热板的大致为平面延伸部分的第一平面的载面为中凸形状。由于尾端件的这种曲面外表面，使周向延伸的压紧件可有效克服其内部压力。通过本发明的压紧件可将所述换热器的内压以均匀分布的压缩应力形式传给弯曲的尾端件。因此，所述尾端件不会出现大的弯矩也不会出现大的挠曲。该尾端件的主要作用是作为隔离件，因此，可以用强度比现有技术要求的强度低的材料制成。
按照本发明的一种实施方案，所述每一个尾端件的外表面从一侧到另一侧是连续弯曲的。这种连续的曲面可以降低所述尾端件上的应力。
按照本发明的另一种实施方案，位于介于所述内表面和外表面之间的边缘附近的曲面外表面的形状是这样的使所述外表面的一个切向平面大体上垂直于传热板的大致为平面的延伸部分。这样可以避免在压紧件上出现急弯，否则会在尾端件上产生弯曲应力，或出现压紧件的强度问题。
按照本发明的再一种实施方案，所述压紧装置包括用于将该压紧件可松开地紧固在尾端件与传热板周围的连接装置。而且，所述连接装置还可用于调节压紧件的压力。
按照本发明的又一种实施方案，所述压紧件包括至少一个沿所述尾端件和传热板周围延伸的线材、条状、带状或板状件。所述压紧件包括至少一个以如下方式穿在一个环中的螺栓使其紧贴在所述尾端件的至少一个曲面外表面上。另外，该压紧件还可以包括至少一对相互连接成环状的弯曲螺栓，而且以如下方式弯曲使其紧贴在位于一个公共平面上的相应尾端件的曲面外表面上。有利的是，所述连接装置可包括一个具有右旋螺纹和左旋螺纹的螺母，并可拧在相反的螺栓末端上。另外，所述压紧件可以包括绕所述尾端件和传热板绕成螺旋形线圈的线材。有利的是，所述螺旋线材线圈是以如下方式缠绕的使每一匝线材紧贴相邻的其它匝。按照另一种方案，所述压紧件包括一个环绕所述尾端件和传热板延伸的板。举例来说，该板的宽度可以与板式换热器的宽度相同。而且，该板可分为两部分，每一部分沿一个相应的尾端件延伸，使一个部分的每一个端部与另一部分的端部接近，并可用所述连接装置将所述部分的相邻的端部连接在一起。
按照本发明的另一个方面，每一个尾端件包括一个构成所述内表面的平板。因此，每一个尾端件包括一个位于所述平板上的支承板，并具有一个曲面侧表面。有利地是，该支承板大体上垂直于所述平板延伸。而且，可以设置几个这样的支承板，并彼此隔开，并可另有一个支承板大体上垂直于所述支承板延伸，以便沿侧向支承所述支承板。
按照本发明的再一方面，所述中凸形状大致为半圆形。通过所述尾端件的半圆形曲面，基本上可消除其上的一切弯曲应力。
附图的扼要说明下面将结合在附图中所披露的不同实施方案对本发明做更详细地说明。
图1是本发明第一种实施方案的换热器的剖视图。
图2是所述换热器的另一种剖视图。
图3是本发明第二种实施方案的局剖侧视图。
图4是图3所示换热器的另一种侧视图。
图5是图3所示板式换热器的下视图。
图6是图3所示换热器的上视图。
图7是另一种实施方案的剖视图。
图8是图7的细部放大剖视图。
对不同实施方案的详细说明图1披露了本发明板式换热器1的第一种实施方案。板式换热器1包括一叠传热板2，这些传热板是波纹状的，并且彼此贴紧地夹在两个尾端件3和4之间。所述尾端件之一3包括分别用于第一和第二介质运载通道6和7的入口和出口装置5，一个通道运载一种介质，而且将其设置在传热板2之间。为了密封通道6和7，在其之间放置垫圈8，优选橡胶垫圈。不过，应当指出的是，也可以用任何适当方法对通道6、7进行永久性密封，如焊接、铜焊或涂胶等方法。而且，可以把传热板永久性地固定在一起，然后再将成对的传热板排列成所述传热板叠。每一个传热板沿纵向X和垂直于X方向的Z方向为大体上呈平面的延伸部分，并沿Y方向相对该平面延伸部分有一较小的高度。每一个传热板2相对所述大致平面延伸部分有一个法线，而传热板2的排列形式使其法线大致平行。
如图2中的剖视图所示，尾端件3和4中的各有一个向着传热板2的内表面9，和一个背离传热板2的曲面外表面10。曲面外表面10的截面为中凸的椭圆形。该椭圆形无锐角，而曲面外表面10在其接近介于内表面9和外表面10之间的边缘处，即位于与平面内表面9的接合处垂直于传热板2的大体上为平面的延伸部分，即沿Y方向延伸。应当指出的是，也可以采用其它曲面形状，例如半圆形或椭圆形。
为了压紧板式换热器1，将一个弹性的可弯曲压紧件，在所披露的例子中为线材11缠绕在尾端件3和4以及位于它们之间的传热板2上。理想的是，线材11由高强度材料制成。将线材11在尾端件3，4和传热板2上绕成螺旋线圈，以使线材11的每一匝与和它相邻的匝贴紧。将线材11紧紧缠绕在板式换热器1的整个长度上，线材11的一端固定在尾端件3，4中的一个上，线材11的另一端固定在尾端件3，4中的另一个上。由于尾端件3和4的曲面形状，在其上不会有大的弯曲应力，而主要有压力应力。该压力应力以拉伸应力形式传给线材11。为了能够承受所述压力应力，所披露的尾端件3和4可以固体材料，例如，像PVC这样的塑料制成。另外，所述固定材料可以是混凝土或模制铝。还可以采用其它材料。应当指出的是，本发明第一种实施方案的板式换热器1也可以装配具有除实心之外的结构的尾端件3，4。例如，尾端件3，4可以是中空的，并填充有能承受压力的装置，如液体或支承梁。
图3～6披露了本发明板式换热器1的第二种实施方案。应当指出的是，在本文中所披露的所有实施方案中，具有相当功用的元件采用相同的编号。第二种实施方案与第一种实施方案一样，也包括一叠传热板2。每一个板2在平面X，Z上具有大体上为平面的延伸部分，板2在尾端件3和4之间被彼此压紧在一起。尾端件之一3包括分别用于由板式换热器1所携带的第一和第二介质的入口和出口装置。
每一个尾端件3，4包括一个平面板12，例如钢板，构成向着传热板2的内表面9。所述入口和出口装置5穿过尾端件之一3的平面板12上的孔。多个支承板13垂直于平面板12，即沿Y方向设置。如图5所示，每个支承板13(可能由钢板制成)，包括一个背离传热板的曲面侧表面14。这样，在横载面Y，Z上，每一个支承板13具有一个垂直的边缘线9和一个中凸的边缘线14，例如，该中凸边缘线可以为卵形，椭圆形，或象在所坡露的实例中那样为半圆形。在每个支承板13之间还没有支承板15，该板大体上垂直于支承板13延伸。如图5所示，在中间的支承板13之间设有2个这样的支承板15，而在外侧的支承板13之间设有3个这样的支承板15。应当指出的是，所述其它支承板15的数量理所当然地可以改变，而且，在很多场合每个支承板13之间仅有一个这样的板15就足够了。所述其它支承板15可以制成独立的、松散的板，位于每一对支承板13之间，或制成分布在几个支承板13上的整体板，并设有若干延伸到大致为板15高度一半处的槽16。在这种情况下，支承板13上也具有延伸至板13高度左右的槽17。采用上述形状，如图5所示，可将支承板13插入设在平面板12上的其它支承板15中，使板13，15相互锁定在正确位置上。因此，无须诸如焊接之类的其它连接。不过，也可以通过诸如焊接的任何适当的连接方法将平面板12、支承板13和所述其它支承板15固定在一起。
为了压紧板式换热器1，可将一个压紧件紧固在尾端件3，4和传热板2周围。如图3和4所述，所述压紧件包括一种U形件，弯曲螺栓18环绕板式换热器1成对设置，以使螺栓18沿其曲面延伸部分贴紧支承板13的曲面侧表面14。由两个螺栓18组成的每一对设置在沿Y和Z方向延伸的公共平面上。通过两个可紧连接件19将每一对螺栓18相互可松开地连接在一个密封环，所述连接件19为具有右旋螺纹和左旋螺纹的螺母。通过拧紧螺母19，可以适当的力将板式热交换器预拧紧。因此，每一个螺栓18可设有右旋螺纹和左旋螺纹，或每一对螺栓18中的一个设有左旋螺纹，而其中的另一个螺栓设有右手螺纹。为了确保螺栓18不会滑离支承板13的侧表面14，所述其它支承板15向上延伸超过支承板13，使其阻止18的侧向运动，参见图3和4。所述其它支承板15还可以设有设在其上转角上的凹槽20，此时，螺栓18的直径大于支承板13的厚度。当然，压缩件的这种实施方案可以结合所披露的尾端件的其它实施方案，如实心尾端件或中空尾端件。
图7和8披露了本发明板式换热器1的另一种实施方案。该板式换热器1包括若干夹在两个尾端件3之间的图示形式的传热板2。在图7中，仅示出了两个尾端件3中的一个。每个尾端件3包括一个贴在传热板2上的平面板12。和一个具有中凸外表面22的曲面体21。该曲面体21可以由实心体制成，它分布在板式换热器1的整个长度X上，一个曲面板固定在平面板12上，或由几个由平面板12沿Y方向垂直分布的、并具有中凸的侧表面22的平面板构成。在该实施方案中，所述中凸形状也可以为卵形、椭圆形或半圆形。板式换热器1由压紧件23压紧，该压紧件被制成沿所述板式换热器周围延伸，并压紧至少一对平缓弯曲的板24，该板沿相应的末端件3周围设置，使弯曲板24的末端相互邻接，在其之间有间隙25。可将曲面体21焊接在平面板12上，也可以焊接在弯曲板24上。而且，如图7所示，平面板12可以焊接在弯曲板24上。通过至少一个如图8的放大的剖视图所示的连接件26将弯曲板24保持在一起。理想的是，至少设置2个连接件26，在板式换热器的每一边各有一个。用两个图示的螺钉27将各个连接件26固定在每一个弯曲板24上。所述螺钉27可穿在连接件26上的孔26a、26b中，并被拧入弯曲板24上的螺纹孔中。连接件26包括用于每个弯曲板24的一个或几个(在本实施例中为5个)沿板式换热器1的纵方向延伸的突出的脊，这些脊用于与板24上的凹槽接合。每一个脊和凹槽29具有倾斜的表面30，以利于脊28插入凹槽30中。在安装板式换热器1时，用紧固件或压紧件将传热板2、平面板12和弯曲板24紧固在一起。然后，用螺钉26将连接件26和弯曲板24拧紧。因此，可对连接件26预热，以便当连接件冷却时板24达到预张紧。可将板24成型为沿纵向X方向沿板式换热器1的整个长度延伸，可分成几对，这些对可以沿纵向X方向在换热器的长度上均匀分布。
本发明并不局限于所披露的实施方案，而是可以在所附权利要求的范围内加以改进和变化。
还可以其它方式对所述压紧件进行成型。例如，可将其制成一个板，并优选将其分成两部分，它可以沿着板式换热器1的整个长度X分布，并绕每一个尾端件3和4弯曲。用一种合适的紧固装置通过外板将尾端件3和4压紧在一起，以这种方式使所述板的末端彼此贴在一起。然后，通过诸如焊接之类的合适方法将所述末端连接在一起。
除了包括一对由螺母19相互连接成环状的螺栓18的压紧件之外，该压紧件可以包括一个沿尾端件3，4延伸成一个环的螺栓和传热板2的叠片。在这种场合，用一个螺母19将所述螺栓的末端彼此连接在一起，该螺母19具有一种左旋螺纹和一种右旋螺纹，以使所述螺栓紧贴尾端件3，4的曲面外表面。
另外，所述压紧件可以是一条或几条绕板式换热器1分布的带。可以用紧固装置安装这些带，由紧固装置将带紧固在板式换热器1周围，并使所述带的两端的材料变形，以便其末端相互固定在一起。就使用板状压紧件的情况而言，提供成对设置的两条带是有利的，每一条带绕一个相应的尾端件3，4分布，并紧固在板式换热器1的每一例。这样可以避免摩擦导致的在板式换热器的每一侧有不同的紧固力。
应当指出的是，可以仅在一处或几处环绕板式换热器1设置压紧件11、18、24，以加固较弱部分，例如，分别绕入口和出口装置5的部分。
每一个尾端件可以包括一个紧贴传热板2的平面板，和一个固定在该平面板上的曲面板，并构成紧贴着线材、带、螺栓等的曲面外表面。为了提高其应付压力的强度，并防止曲面板变形，可以在平面板和曲面板之间设置一个能承受压力的装置。例如，上述装置可以是液体、支承梁或混凝土。
权利要求
1.一种板式换热器(1)，包括一叠设置在两个尾端件(3，4)之间的传热板(2)，每一个传热板各有一个大致为平面的延伸部分，每一个尾端件(3，4)都有一个向着所述传热板(2)的内表面，和一个背离该传热板(2)的外表面(10，14，22)，而且，该板式换热器从尾端件(3，4)的一侧延伸到另一侧，该板式换热器(1)由至少一个环绕所述尾端件和传热板分布的件(11，18，24)压紧，使该件贴紧所述每一个尾端件(3，4)的外表面(10，14，22)，以阻止尾端件的彼此退却，其特征在于所述每一个尾端件(3，4)的外表面(10，14，22)是曲面，使尾端件沿第一平面(Y，Z)的截面为中凸形状，该第一平面与所述侧面相交，并垂直于传热板(2)大体上为平面的延伸部分。
2.如权利要求1的板式换热器，其特征在于所述每一个尾端件(3，4)的外表面(10，14，22)从其一侧到另一侧为连续的曲面。
3.如权利要求1和2中任一项的板式换热器，其特征在于所述曲面外表面(10，14，22)在接近介于所述内表面(9)和外表面(10，14，22)之间的边缘处的形状使得该外表面的切向平面(X，Y)大致垂直于传热板(2)大体上为平面的延伸部分。
4.如上述权利要求中任一项所述的板式换热器，其特征在于所述压紧件(11，18，24)包括用于将该压紧件可松开地紧固在所述尾端件(3，4)和传热板(2)周围的连接件(19，26)。
5.如权利要求4的板式换热器，其特征在于所述连接件(19)可用于调节所述压紧件(18)的压力。
6.如上述权利要求中任一项的板式换热器，其特征在于所述压紧件(11，18，24)包括至少一个环绕尾端件(3，4)和传热板(2)分布的线材、条、带或板状件。
7.如上述权利要求中任一项的板式换热器，其特征在于所述压紧件包括至少一个环状延伸的螺栓(18)，该螺栓紧贴所述尾端件(3，4)的至少一个曲面外表面。
8.如权利要求7的板式换热器，其特征在于所述压紧件包括至少一对相互连接成环状的螺栓(18)，其弯曲形式使其能紧贴位于一个公共平面上的相应尾端件(3，4)的曲面外表面(14)。
9.如权利要求4和权利要求7和8中任一项的板式换热器，其特征在于所述连接装置包括一个具有右旋螺纹和左旋螺纹的螺母(19)，并将其拧在相反的螺栓末端上。
10.如上述权利要求中任一项的板式换热器，其特征在于所述压紧件包括一个绕所述尾端件(3，4)和传热板(2)缠绕成螺旋线圈的线材(11)。
11.如权利要求10的板式换热器，其特征在于所述螺旋线圈是这样缠绕的使每一匝线材贴紧与其相邻的线材匝。
12.如上述权利要求中任一项的板式换热器，其特征在于所述压紧件包括一个环绕尾端件(3)和传热板(2)分布的板(24)。
13.如权利要求12的板式换热器，其特征在于所述压紧板(24)分成两部分，每一部分环绕相应的一个尾端件(3)延伸，以使一个部分的末端与另一部分的末端相邻，并通过所述连接装置(26)连接所述部分(24)的末端。
14.如上述权利要求中任一项的板式换热器，其特征在于每一个尾端件(3，4)包括一个构成所述内表面(9)的平面板(12)。
15.如权利要求14的板式换热器，其特征在于每一个尾端件(3，4)包括一个位于平面板(12)上的支承板(13，21)，它具有曲面侧表面(14，22)。
16.如权利要求15的板式换热器，其特征在于所述支承板(13，21)大体上垂直于所述平面板(12)延伸。
17.如权利要求15和16中任一项的板式换热器，其特征在于有几个支承板(13)相互间隔设置，并有其它的支承板(15)大体上垂直于支承板(13)分布，以便以侧向支承支承板(13)。
18.如上述权利要求中任一项的板式换热器，其特征在于所述中凸形状大致为半圆形。
19.如上述权利要求中任一项的板式换热器，其特征在于所述压紧件(11，18，24)在平面(Y，Z)上沿周向环绕板式换热器(1)分布，所述平面垂直于传热板(2)大体上为平面的延伸部分。
全文摘要
一种板式换热器(1),包括一叠设置在两个尾端件(3,4)之间的传热板(2),每一个传热板有一个大致为平面的延伸部分。每一个尾端件(3,4)有一个向着所述传热板的内表面(9),和一个背离该传热板(2)的外表面(14),而且,所述换热器从尾端件(3,4)的一侧延伸到其另一侧。所述板式换热器(1)由至少一个件(18)压紧,该件沿板式换热器周围延伸,并紧贴每一个尾端件(3,4)的外表面(14),以阻止所述尾端件彼此退却。每一个尾端件(3,4)的外表面(14)是曲线形的,使所述端件沿垂直于传热板(2)的大致为平面的延伸部分的第一平面(Y,Z)的截面为中凸形状。
文档编号F28D9/00GK1202236SQ9619833
公开日1998年12月16日 申请日期1996年9月24日 优先权日1995年9月26日
发明者R·E·布罗姆格伦 申请人:阿尔法拉瓦尔有限公司