具有接合的框架的热交换器的制造方法
【专利说明】具有接合的框架的热交换器
[0001]相关申请的交叉引用
[0002]本申请要求保护在2013年3月15日提交的、名称为“HEAT EXCHANGER WITHJOINTED FRAME (具有接合的框架的热交换器)”的美国临时专利申请第61/793，865号的权益。上述专利申请的内容通过引用到本申请的详细描述内而明确地并入到本文中。
技术领域
[0003]本发明大体而言涉及热交换器，特别是包括间隔开的平板堆叠的热交换器。
【背景技术】
[0004]条和板或者板和框架热交换器最常在工业中用于原型应用或少量生产和高模型混合应用。对于这些类型的应用，希望保持生产和制造成本最小，特别地同时允许设计灵活性而没有对于昂贵工具的对应的再投资。传统的条和板或板与框架型热交换器允许设计灵活性并且通常需要最少的工具成本，对于给定应用，这是合乎需要的。然而，条和板和框架型热交换器常常构建/制造起来是费力的，并且可能需要许多条或框架部件，这在材料成本方面相对昂贵并且可能组装起来相对复杂。
[0005]持续地需要降低与这种类型的板型热交换器的设计和制造相关联的成本以及减少其制造常常需要的劳动强度和组装复杂性。
[0006]因此，不断地需要维持或提高板型热交换器设计的灵活性，同时降低或避免工具成本，减少部件总数和相关联的材料成本，并且提供更简单并且更牢固的组装方法。
【发明内容】
[0007]根据本公开的第一示例实施例，提供一种热交换器，包括:多个堆叠的热交换器板；多个框架构件，其间设于所述热交换器板中的每一个之间，框架构件与所述板中的每一个间隔开，框架构件和多个堆叠热交换器板一起在它们之间限定流体通道；形成于所述热交换器板中的每一个中的对应的成对的开口，在相邻板中的对应的成对的开口对准，以限定相应入口歧管和出口歧管，以使第一流体和第二流体通过所述热交换器中的所述流体通道中的对应的通道流动；其中所述框架构件中的每一个包括:第一密封构件，其适于对应于热交换器板的至少一部分的周界；第二密封构件，其适于绕形成于热交换器板中的对应的成对的开口形成流体边界；至少两个自由端，其形成至少一个接头，以使得所述框架构件提供围绕这些板的整个周界的第一不透流体的密封和围绕这些板中形成的所述对应的成对开口之一的第二不透流体的密封。
[0008]根据本公开的另一示例实施例，提供一种制造热交换器的方法，包括以下步骤:提供多个热交换板，在热交换板中形成有流体开口 ；提供多个框架构件，框架构件由具有两个自由端的至少一段材料形成；将所述至少一段材料弯曲成一定构造，以提供第一密封构件和第二密封构件，第一密封构件跟随热交换板的周界，第二密封构件形成绕所述板中的所述流体开口中的至少一个的边界，所述自由端中的每一个形成接头的至少一部分，以形成密封框架构件；形成所述热交换器板和所述密封框架构件的交替堆叠，以形成第一组和第二组流体通道构件。
【附图说明】
[0009]现将参考附图仅以举例说明的方式描述本公开，在附图中:
[0010]图1是根据本公开的示例性实施例的热交换器的一部分的立体分解图；
[0011]图2是图1所示的热交换器的框架构件的一部分的顶部立体图；
[0012]图3是处于分解状态的图2的框架构件的俯视图；
[0013]图4是处于分解状态的根据本公开的另一示例性实施例的框架构件的俯视图，其示出了替代机械连接；
[0014]图5是图4所示的实施例的机械连接的详细视图；
[0015]图6是图3所示的实施例的机械连接的详细视图；
[0016]图7是根据本公开的另一示例性实施例的框架构件的俯视图；
[0017]图8是根据本公开的另一示例性实施例的框架构件的俯视图；
[0018]图8A是图8所示的框架构件的变型的俯视图；
[0019]图9是根据本公开的另一示例实施例的互锁连接的详细视图；
[0020]图9A是图9所示的互锁连接的变型的详细视图；
[0021]图10是根据本公开的另一示例实施例的互锁连接的详细视图；
[0022]图11是根据本公开的另一示例实施例的热交换器的一部分的详细截面图。
[0023]图12是根据本公开的另一示例实施例的热交换器板的顶部立体图；
[0024]图12A是图12所示的热交换器板的一变型的顶部立体图；
[0025]图13是根据本公开的另一示例性实施例的框架构件的俯视图；
[0026]图14是根据本公开的另一示例性实施例的框架构件；
[0027]图15是图14所示的框架构件的变型的俯视图；
[0028]图16是图14和图15所示的实施例的框架构件各部件之间的互锁连接的详细视图；
[0029]图17是用于形成双程或U形流动流体通道的根据本公开的另一示例性实施例的框架构件的俯视图；以及
[0030]图18是用于形成多程流体通道的根据本公开的另一示例性实施例的框架构件的俯视图；
[0031]图19是用于形成交叉流动热交换器的流体通道的根据本公开的另一示例性实施例的框架构件的俯视图，其中相应的入口歧管和出口歧管被布置成相对于彼此成90度；
[0032]图20是用于形成具有外侧流体端口的热交换器的根据本公开的另一示例性实施例的第一框架构件的俯视图；以及
[0033]图21是与图20所示的第一框架构件结合以形成具有外侧流体端口的热交换器的第二框架构件的俯视图。
【具体实施方式】
[0034]现参考图1，示出了根据本公开的示例性实施例的热交换器100的一部分。热交换器100包括流体通道构件10，流体通道构件10用作构建块，以使得多个流体通道构件10堆叠在彼此之上，以形成用于加热/冷却通过那里流动的两种不同流体的热交换器。应了解封闭流体通道构件10堆叠的合适端板(未图示)和用于通过热交换器100流动的各种流体的适当入口和出口连接部(未图示)将也根据本领域已知的原理设置。虽然图1所示的示例实施例示出了流体通道构件10具有布置在大体上矩形板12、14的相应端部处的入口 /出口开口以形成并流式热交换器，应了解各种其它形式的热交换器也设想到在本公开的范围内，如在下文中结合其它示例实施例进一步详细地描述。
[0035]如图所示，流体通道构件10包括一对第一板12和第二板14，第一板12和第二板14彼此间隔开并且由框架构件16连接在一起以在它们之间形成流体通路18。根据热交换器100的特定设计和应用，湍流器或其它传热增进装置(未图示)可以定位于板12、14之间的流体通路18内。板12、14基本上彼此相同并且应了解由于流体通道构件10堆叠在彼此之上以形成热交换器100，一个流体通道构件10的第一(或上)板12变成相邻的流体通道构件10的第二(或下)板14。
[0036]第一板12和第二板14大体上为矩形并且由任何合适材料、诸如铝或不锈钢制成。铝板优选地由预先包覆的铝钎焊薄板制成。不锈钢板可以由包有填充金属、诸如铜的不锈钢薄板形成；或者板可以被预先涂布有另一合适填充金属；或者填充金属可以被提供为与每个板表面接触的垫片。板12、14也大体上是平坦的并且各设有四个开口 20、22、24、26，其中一个开口定位于板12、14的相应角部中的每一个角部处。开口 20、22、24、26用作相应入口 /出口端口，以将流体引入和排放到其对应的的流体通路18内。当多个流体通道构件10布置在彼此顶上时，开口 20、22、24、26与相邻流体通道构件10中的对应的开口 20、22、24,26对准，以形成用于使两种单独流体通过热交换器10流动的相应成对的入口 /出口歧管(未图示)，如本领域中已知的那样。
[0037]框架构件16包括第一或外周缘密封构件32和第二或歧管密封构件34。第一密封构件32大体上绕板12、14的纵向边缘和端边缘35、37跟随板12、14的周界或周边，第一密封构件32使第一板12和第二板14以间隔开的关系在它们的周界处连结在一起，从而在第一板12与第二板14之间形成防漏的流体通路18。因此，第一密封构件32绕流体通道构件10的整个周界提供不透流体的密封，板12、14和框架构件16通过钎焊或任何其它合适方法连结在一起，以在板12、14与框架构件16之间形成密封的流体通路。
[0038]第二密封构件34绕形成于板12、14中的对应的开口 20、22、24、26中的二个形成流体屏障或流体边界。在图1所示的示例实施例中，一个框架构件16( S卩，在图1中示出的最上框架构件16)具有绕对角相对的开口 20、24形成的第二密封构件34，而另一框架构件16 ( S卩，在图1中示出的最下框架构件16)具有绕对角相对的相对那对开口 22、26形成的第二密封构件34。因此，在图示的示例实施例中，流体可以经由开口 20、22进出形成于板12、14之间的流体通路18，同时由于歧管密封构件34的定位而防止流经热交换器的第二流体进入流体通路18，第二流体替代地允许经由开口 24、26进/出相邻流体通路18。因此，应了解热交换器100包括一系列交替的流体流动通路18(1)、18 (2)，以用于第一热交换器流体通过第一组流体流动通路18(1)流动和第二热交换流体通过第二组流体流动通路18(2)流动，通过穿过热交换器100的流体流动通路18 (I)、18 (2)的交替布置，使第一热交换器流体和第二热交换流体成传热关系。应了解到尽管第二或歧管密封构件34被示出定位成对应于并流单程(single pass，单道)热交换器在板12、14的对角相对的角部(拐角)处的流体开口，根据穿过流体通道构件10和热交换器100的所希望的流体流动路径，其它构造也是可能的。
[0039]框架构件16通常包括匹配的第一框架部分16 (I)和第二框架部分16 (2)。在本示例实施例中，第一框架部分16 (I)和第二框架部分16(2)大体上彼此相同，其中第二框架部分16⑵相对于第一部分16⑴旋转180度，或反之亦然，如在图2和图3中更清楚地示出。第一框架部分16(1)和第二框架部分16(2)中的每一个具有呈第二密封构件34形式的一端40，而框架部分16 (I)、16 (2)的其余部分跟随板12、14的周界，即，沿着其余纵向边缘35、端边缘37并且围绕板12、14的角部并且沿着相对的纵向边缘35，之后止于第二端42处。如图所示，第一框架部分16(1)和第二框架部分16(2)中的每一个的第一密封构件32跟随板12、14的周界的大约一半，使得当框架部分16 (I)、16 (2)定位成其匹配关系时，提供跟随板12、14的周界的闭合框架构件16。
[0040]为了确保当部件被钎焊或以其它方式连结在一起时第一框架部分16(1)和第二框架部分16(2)彼此适当对准以形成绕板12、14的整个周界的牢固的第一密封32和绕流体通道构件10内的歧管区域的牢固的第二密封34，第一框架部分16(1)和第二框架部分16(2)设有对应的的互锁特征，以确保框架部分16(1)、16 (2)牢固地定位成其匹配关系。如图2和图3所示，第一框架部分1