一种集流结构、换热芯体和换热器的制作方法

本发明涉及换热器，特别涉及一种集流结构、换热芯体和换热器。

背景技术：

1、印刷电路板式换热器（pche）是一种紧凑式换热器，其通过微通道蚀刻成形技术和扩散焊技术加工而成。微通道蚀刻成形技术赋予了该型换热器体积紧凑、换热效能高的优点，而扩散焊接技术使得焊接面金属原子相互扩散，实现了结构强度极高的焊接效果。因此，该型换热器在太阳能利用领域、核能利用领域以及制氢行业具有很大潜力。如图1、图2所示，典型的pche主要由多层换热片1、固定板2、外接集流器3组成，多层换热片1与固定板2构成pche主体部分，通过真空扩散焊接设备进行焊接成型，制得换热器主体部分后通过常规氩弧焊与外接集流器进行焊接。受真空扩散焊接设备温区高度尺寸限制，pche主体部分厚度上限已定，换言之，换热片的数量/换热面积的上限也已基本确定。但在某些换热工况下，换热量需求较大，单一模块的pche换热器受换热面积所限难以满足要求，多模块pche就成为现实可行的解决方法。

2、如图3、图4所示，典型的多模块pche通过多个多层换热片1并联布置，再由整体式外接集流器4封闭进出口从而成型。但这种结构设计存在一个弊端，即无法针对单个模块进行组装前的压力试验，多模块并联焊接后若某一模块发生泄漏则意味着整个多模块pche无法使用，甚至需报废处理。若采用分体式外接集流器，可以实现单个模块的压力试验、保证成型后的多模块换热器耐压合格，但却带来另一个问题：即需在单模块之间设置厚度与分体式集流器壁厚相当的固定板2。对于服役于高温高压工况的pche，其体积硕大的集流器往往需要大壁厚以满足结构强度要求，如此将导致固定板2的厚度较厚，由于单个模块总厚度上限已定，势必将严重限制多层换热片1厚度，造成pche换热面积减少，此外，数量较多的分体式集流器亦会大幅增加材料成本。因此，如何通过pche结构设计，优化/规避上述两种结构带来的压力试验问题和换热板数量减少问题成为了多模块pche必须要解决的关键问题，这一问题具体体现在如何通过结构优化实现分体式集流器小型化上。

3、有鉴于此，本发明人根据多年从事本领域和相关领域的生产设计经验，经过反复试验设计出一种集流结构、换热芯体和换热器，以期解决现有技术存在的问题。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提供一种集流结构、换热芯体和换热器，以使换热芯体和换热器更加小巧和紧凑。

2、为达到上述目的，本发明提出一种集流结构，设置于换热芯体上，所述换热芯体由层叠设置的多个换热板焊接而成，其中，所述集流结构包括多条联通流道、至少一个集流口和至少一个集流罩，所述集流口开设于所述换热芯体的侧壁上，部分所述换热板的侧边开设有缺口，多个所述缺口依次连接形成所述集流口，其余所述换热板上开设有与所述缺口对位配合的多个联通孔，多个所述联通孔沿所述换热板的侧边顺序间隔设置，各所述换热芯体的所述联通孔对位配合并联通形成所述联通流道，所述联通流道与所述集流口相连通，所述集流罩设于所述集流口处并与位于所述集流口外侧的所述换热板的侧壁密封连接。

3、本发明还提出一种换热芯体，其中，所述换热芯体包括两个承压板和多个换热板，多个所述换热板层叠设置于两个所述承压板之间，沿层叠方向，第单数个所述换热板上开设有第一微流道，第双数个所述换热板上开设有第二微流道，多个所述第一微流道的两端各通过第一集流结构和第二集流结构与流体管道相连通，多个所述第二微流道通道的两端各通过第三集流结构和第四集流结构与流体管道相连通，所述第一集流结构、所述第二集流结构、所述第三集流结构和所述第四集流结构均为如上所述的集流结构。

4、本发明还提出一种换热器，其中，所述换热器包括至少一个如上所述的换热芯体。

5、与现有技术相比，本发明具有以下特点和优点：

6、本发明提出的集流结构、换热芯体和换热器，利用换热板上的的多个联通孔和多个缺口形成部分集流结构，通过多个换热板堆叠扩散焊接形成包含部分集流功能的换热芯体，进而无需再外接大型化的集流器，以使换热芯体和换热器更加小巧和紧凑。

技术特征：

1.一种集流结构，设置于换热芯体上，所述换热芯体由层叠设置的多个换热板焊接而成，其特征在于，所述集流结构包括多条联通流道、至少一个集流口和至少一个集流罩，所述集流口开设于所述换热芯体的侧壁上，部分所述换热板的侧边开设有缺口，多个所述缺口依次连接形成所述集流口，其余所述换热板上开设有与所述缺口对位配合的多个联通孔，多个所述联通孔沿所述换热板的侧边顺序间隔设置，各所述换热芯体的所述联通孔对位配合并联通形成所述联通流道，所述联通流道与所述集流口相连通，所述集流罩设于所述集流口处并与位于所述集流口外侧的所述换热板的侧壁密封连接。

2.如权利要求1所述的集流结构，其特征在于，相邻的两个所述联通孔之间设置有拉筋。

3.如权利要求1所述的集流结构，其特征在于，所述联通孔为矩形孔，且所述矩形孔具有圆形倒角。

4.如权利要求1所述的集流结构，其特征在于，所述集流结构包括两个所述集流口，两个所述集流口间隔设置，各所述集流口外分别罩设有所述集流罩。

5.如权利要求1所述的集流结构，其特征在于，所述集流罩与位于所述集流口外侧的所述换热板的侧壁焊接。

6.一种换热芯体，其特征在于，所述换热芯体包括两个承压板和多个换热板，多个所述换热板层叠设置于两个所述承压板之间，沿层叠方向，第单数个所述换热板上开设有第一微流道，第双数个所述换热板上开设有第二微流道，多个所述第一微流道的两端各通过第一集流结构和第二集流结构与流体管道相连通，多个所述第二微流道通道的两端各通过第三集流结构和第四集流结构与流体管道相连通，所述第一集流结构、所述第二集流结构、所述第三集流结构和所述第四集流结构均为如权利要求1所述的集流结构。

7.如权利要求6所述的换热芯体，其特征在于，所述第一微流道的两端各连接有一个所述第一集流结构和所述第二集流结构，所述第二微流道的两端各连接有一个所述第三集流结构和所述第四集流结构。

8.如权利要求6所述的换热芯体，其特征在于，第单数个所述换热板上开设有平行设置的多个所述第一微流道，在该换热板上，各所述第一微流道的一端通过第一连接流道与所述第一集流结构的联通孔或缺口相连接，各所述第一微流道的另一端通过所述第一连接流道与所述第二集流结构的联通孔或缺口相连接。

9.如权利要求6所述的换热芯体，其特征在于，第双数个所述换热板上开设有平行设置的多个所述第二微流道，在该换热板上，各所述第二微流道的一端通过第二连接流道与所述第三集流结构的联通孔或缺口相连接，各所述第二微流道的另一端通过所述第二连接流道与所述第四集流结构的联通孔或缺口相连接。

10.一种换热器，其特征在于，所述换热器包括至少一个如权利要求6至9中任意一项的所述的换热芯体。

11.如权利要求10所述的换热器，其特征在于，所述换热器包括多个所述换热芯体，多个所述换热芯体并联设置。

技术总结
本发明提出一种集流结构、换热芯体和换热器，涉及换热器技术领域，该换热芯体由层叠设置的多个换热板焊接而成，集流结构包括多条联通流道、至少一个集流口和至少一个集流罩，集流口开设于换热芯体的侧壁上，部分换热板的侧边开设有缺口，多个缺口依次连接形成集流口，其余换热板上开设有与缺口对位配合的多个联通孔，多个联通孔沿换热板的侧边顺序间隔设置，各换热芯体的联通孔对位配合并联通形成联通流道，联通流道与集流口相连通，集流罩设于集流口处并与位于集流口外侧的换热板的侧壁密封连接。本发明提出的集流结构、换热芯体和换热器，使换热芯体和换热器更加小巧和紧凑。

技术研发人员：唐佳,黄彦平,刘旻昀,刘睿龙,费俊杰
受保护的技术使用者：中国核动力研究设计院
技术研发日：
技术公布日：2024/1/14