專利名稱：雙板熱交換器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種具有雙板類型的板式熱交換器。更具體地，本發(fā)明涉及雙板熱 交換器，其中泄漏可以比類似現(xiàn)有技術(shù)的雙板熱交換器更容易地進(jìn)行檢測(cè)，并且其中獲 得了熱交換流體之間的改進(jìn)的熱接觸。而且，本發(fā)明的板式熱交換器適于利用高速生產(chǎn) 技術(shù)進(jìn)行生產(chǎn)，例如與擠壓相比不施加其它生產(chǎn)步驟。
背景技術(shù)：
板式熱交換器在兩種或多種流體之間進(jìn)行熱交換。在大多數(shù)板式熱交換器中， 多個(gè)堆疊的板組件將流體隔開，每個(gè)板組件具有熱傳遞部分和圍繞邊緣部分。在一些情 形中，必須特別小心地操作以免一種熱交換流體泄漏到另一熱交換流體的流徑中。例 如，在這樣的熱交換器中情況就是如此，即用于利用非飲料流體加熱或冷卻飲料流體的 熱交換器，用于處理關(guān)鍵流體的熱交換器以及其中兩種流體的混合將導(dǎo)致不期望的化學(xué) 反應(yīng)的熱交換器。在這些情形中，通常使用雙壁類型的熱交換器。在雙壁熱交換器中， 分隔熱交換流體的板組件的每一個(gè)包括兩個(gè)結(jié)合在一起的板。對(duì)于銅焊的熱交換器，一 些區(qū)域的銅焊必須避免。為了能夠檢測(cè)一個(gè)板的泄漏，各個(gè)板通常以這樣的方式結(jié)合在一起，即泄漏流 體允許在板之間向著板組件的邊緣部分流到例如它可以被檢測(cè)到的位置。泄漏的快速檢 測(cè)要求板間安置有足夠間隔以允許泄漏流體容易地流向檢測(cè)位置。另一方面，為了提供 熱交換流體之間的足夠有效的熱交換，期望將板安置得盡可能靠近。相應(yīng)地，之前已經(jīng) 進(jìn)行了各種嘗試以設(shè)計(jì)出將這兩個(gè)要求都考慮進(jìn)去的雙壁熱交換器。US 5,291,945公開雙壁熱交換器的一個(gè)例子，包括限定板組件之間的流動(dòng)空間的 多個(gè)板組件。每個(gè)板組件包括兩個(gè)嵌套的板，該兩個(gè)嵌套的板大致被擠壓為相同形狀并 且彼此緊靠，但仍允許在板之間進(jìn)行的熱交換流體泄漏通過板之一的孔到達(dá)板組件的邊 緣部分。這種熱交換器的缺點(diǎn)在于，從泄漏發(fā)生直到泄漏流體在邊緣部分被檢出所耗費(fèi) 的時(shí)間相對(duì)較長(zhǎng)，因?yàn)榘灞舜司o靠著。US 6,662,862公開熱交換器的另一個(gè)例子，其中，相鄰板形成雙壁板單元。形成 在一個(gè)板中的脊和谷安置為適于并幾乎接觸另一板的相應(yīng)的脊和山谷，除了在適于安置 為與相鄰的雙壁板單元接觸的某些點(diǎn)處。在這些點(diǎn)上，雙壁板單元的板安置為在它們之 間具有一定距離以為了避免在雙壁板單元的板之間不想要的銅焊材料，因?yàn)檫@將引入阻 塞板之間形成的流徑的危險(xiǎn)，從而防止可能的泄漏被檢出。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的一個(gè)目的是提供一種雙壁熱交換器， 其中可能的泄漏可以比相似的現(xiàn) 有技術(shù)的熱交換器更快速地被檢出。本發(fā)明的另一目的是提供一種雙壁熱交換器，其中熱交換流體之間的熱傳遞， 特別地以效率/每千克進(jìn)行衡量，與相似的現(xiàn)有技術(shù)熱交換器相比得以改善。
本發(fā)明的又另一目的是提供一種雙壁熱交換器，其中在操作過程中熱交換流體 的壓力損失與相似的現(xiàn)有技術(shù)熱交換器相比減少了。本發(fā)明的又再一目的是提供一種雙壁熱交換器，其與相似的現(xiàn)有技術(shù)的熱交換器相比能夠更成本有效以及更加有效率地進(jìn)行生產(chǎn)。本發(fā)明的又還一目的是提供一種雙壁熱交換器，其可以生產(chǎn)為具有比相似的現(xiàn) 有技術(shù)熱交換器更薄的材料，同時(shí)維持甚至提高熱交換器強(qiáng)度。根據(jù)本發(fā)明的第一方面，上面的以及其它的目的通過提供一種板式熱交換器而 實(shí)現(xiàn)，該板式熱交換器包括形成用于至少兩種熱交換流體的流徑的一堆板組件，每個(gè)板 組件是包括第一板和第二板的雙壁結(jié)構(gòu)的，第一和第二板的每一個(gè)包括邊緣部分和中心 熱交換部分，其中第一板的中心熱交換部分設(shè)置有第一表面圖案，其具有限定距離第一板的板平 面第一距離的多個(gè)第一凸出區(qū)域和限定距離所述板平面第二距離的多個(gè)第二凸出區(qū)域， 所述第二距離小于所述第一距離，以及第一板和第二板結(jié)合為以使得組合起來的凸出區(qū)域形成安置在第一板和第二板 之間的流徑，該流徑流體連接到板的邊緣部分。板組件是雙壁結(jié)構(gòu)的，也就是每個(gè)板組件包括兩個(gè)結(jié)合在一起的板，如上所 述，相應(yīng)地，本發(fā)明的板式熱交換器適于用在避免熱交換流體之間的交叉污染很重要的 場(chǎng)合。每一板包括邊緣部分和中心熱交換部分。邊緣部分安置為大致圓周圍繞中心熱 交換部分。熱交換流體之間的熱傳遞經(jīng)由板的中心熱交換部分進(jìn)行。邊緣部分流體連接到周圍。這樣，經(jīng)由流徑流動(dòng)的泄漏流體最終將經(jīng)由邊緣部 分離開熱交換器，從而允許可視地檢測(cè)泄漏。邊緣部分可以完全開孔的，也就是，整個(gè) 邊緣部分可以與周圍流體連通。在這種情形中，能夠在相關(guān)流徑抵達(dá)邊緣部分的位置處 檢測(cè)泄漏。或者，邊緣部分可以為或包括一個(gè)或多個(gè)流道，每個(gè)流道設(shè)置有一個(gè)或多個(gè) 提供到周圍的流體連通的開孔。安置在第一板和第二板之間的流徑的每一個(gè)然后流體連 通到邊緣部分的流道中的至少一個(gè)。在這種情形中，可能的泄漏能夠在開孔之一的位置 處進(jìn)行可視檢測(cè)。第一板的中心熱交換部分設(shè)置有第一表面圖案。第一表面圖案具有多個(gè)第一凸 出區(qū)域和多個(gè)第二凸出區(qū)域。第一凸出區(qū)域限定距離板平面的第一距離，第二凸出區(qū)域 限定距離板平面的第二距離，第二距離小于第一距離。這樣，第一表面圖案包括兩種類 型的凸出區(qū)域，從板平面凸出兩個(gè)不同的距離。第一板和第二板結(jié)合為以使得相組合的凸出區(qū)域形成流徑。該流徑流體連接到 板的邊緣部分。從而，在板之一中在至少部分地與凸出區(qū)域重疊的位置發(fā)生泄漏的情形 下，泄漏流體被允許經(jīng)由一個(gè)或多個(gè)流徑流到板的邊緣部分，從而允許泄漏被檢出。同時(shí)，第一板的不是凸出區(qū)域的部分可以安置為緊密接觸第二板從而提供沿著 板組件的相對(duì)側(cè)面流動(dòng)的熱交換流體之間的良好的熱接觸。第一板和第二板甚至可以在 對(duì)應(yīng)這些部分的位置銅焊在一起，從而提高熱交換流體之間的熱傳遞。這樣，本發(fā)明的板式熱交換器保證可能的泄漏能夠毫無折扣地被迅速檢出，或 者甚至同時(shí)改善熱交換流體之間的熱傳遞。
而且，第一凸出部分和第二凸出部分限定從第一板板平面兩個(gè)不同的距離的事 實(shí)允許熱交換流體直接沿著熱交換器的整個(gè)長(zhǎng)度和/或?qū)挾攘鲃?dòng)，因?yàn)榱黧w將能夠沿著 由第二凸出區(qū)域限定的區(qū)域流動(dòng)。因此跨過板式熱交換器的熱交換流體的壓力損失能夠 得以最小化。這是一種優(yōu)點(diǎn)，因?yàn)樵跓峤粨Q器用于供水系統(tǒng)例如區(qū)域供熱系統(tǒng)的情形 中，在終端用戶處的高壓因此得以保持。在熱交換器用于冷卻回路或熱泵回路的情形 中，泵所需要的工作減小。這樣，流速能夠在通道中增大，從而在相同或更低的壓降下 產(chǎn)生更好的熱傳遞。第一凸出區(qū)域可有利地為在第一板上安置為期望圖案的多個(gè)凹坑(dimple)的形式，第二凸出區(qū)域可以是通道形式的，每個(gè)通道互連兩個(gè)或更多凹坑。第二板的中心熱交換部分還可以設(shè)置有例如與第一板的表面圖案大致相同的表 面圖案，或者不同的表面圖案。作為一種替代，第二板可以大致為平的，在該情形下， 安置在板之間的流徑通過第一表面圖案的凸出區(qū)域唯一限定。這將在下面進(jìn)一步詳細(xì)描 述。凸出區(qū)域可以形成魚骨形(herringbone)圖案。根據(jù)該實(shí)施例，相鄰板組件可以 有利地安置為以使得在相鄰板的魚骨形圖案在相反方向傾斜的意義上來說相鄰的板組件 相對(duì)于彼此180度旋轉(zhuǎn)。從而凸出區(qū)域限定在板組件之間的空間，在該空間中熱交換流 體可以流動(dòng)。但是，因?yàn)榈谝煌钩鰠^(qū)域比第二凸出部分從第一板的板平面延伸更遠(yuǎn)的距 離，所以熱交換流體將被允許跨過由第二凸出部分構(gòu)成的魚骨形圖案部分，從而熱交換 器的壓力損失與現(xiàn)有技術(shù)的具有魚骨形表面圖案的板式熱交換器相比降低。第一板和第二可以利用銅焊技術(shù)有利地結(jié)合。根據(jù)該實(shí)施例，銅焊材料，例如 銅、銅鎳合金、鎳或者其它適當(dāng)?shù)你~焊材料，優(yōu)選地為薄片形式，在選取的位置處安置 在第一板和第二板之間。當(dāng)熱交換器已經(jīng)組裝好時(shí)，它優(yōu)選地在適當(dāng)?shù)暮嫦渲斜患訜岬?足以熔化銅焊材料的溫度，板因此銅焊在一起。應(yīng)當(dāng)理解，該工藝是以板之間的流徑不 被阻塞的方式進(jìn)行的。這將在下面進(jìn)一步描述。作為一種替代，第一板和第二板可以利用其它技術(shù)例如膠粘結(jié)合在一起。第一板和第二板可以在不是凸出區(qū)域的區(qū)域中銅焊在一起。根據(jù)該實(shí)施例，大 致安置在由板限定的板平面中的第一板和第二板的部分通過銅焊材料結(jié)合。從而可以保 證板在這些區(qū)域牢固地保持在一起，從而提供在板組件的相對(duì)側(cè)面上流動(dòng)的熱交換流體 之間的熱接觸。而且，銅焊材料本身典型地進(jìn)一步改善熱傳遞。這樣，根據(jù)該實(shí)施例， 提供一種熱交換器，其中熱交換流體之間的熱傳遞與相似的現(xiàn)有技術(shù)的熱交換器相比得 到實(shí)質(zhì)上的改善。應(yīng)當(dāng)注意到，凸出區(qū)域的尺寸和形狀應(yīng)當(dāng)設(shè)計(jì)為以使得銅焊材料不進(jìn)入和阻塞 由凸出區(qū)域形成的流徑。凸出區(qū)域的組合區(qū)域可以構(gòu)成第一板的總面積的至多80%，例如在20%-50% 的范圍，例如大致40%。應(yīng)當(dāng)注意到，流徑應(yīng)當(dāng)最小化但是必須足夠大以避免緊隙銅 焊，也就是避免銅焊材料進(jìn)入流道，從而阻塞流道。根據(jù)該實(shí)施例，可以保證經(jīng)由板的非凸出區(qū)域進(jìn)行充分的熱傳遞。第一距離，也就是距離第一板的板平面的距離，其由第一凸出區(qū)域限定，可以 是在0.2毫米-3毫米范圍內(nèi)，例如在0.4毫米-2毫米范圍內(nèi)，例如在0.5毫米-1毫米范圍內(nèi)，例如大致0.6毫米。因?yàn)樵诤芏嗲樾蜗碌谝痪嚯x限定相鄰板組件之間的距離，從而 限定用于熱交換流體的流徑的尺度，所以第一距離將通過這些流徑的期望尺寸從而通過 意在的應(yīng)用進(jìn)行確定。替代地，或者額外地，第 二距離，也就是距離由第二凸出區(qū)域限定的第一板的 板平面的距離，可以是在0.1毫米-2.5毫米范圍，例如在間隔0.2毫米-2毫米范圍，例如 在0.25毫米-1毫米范圍，例如在0.3毫米-0.5毫米范圍，例如在大約0.4毫米。但是， 該距離將取決于熱交換器的尺寸以及跨過熱交換器的設(shè)計(jì)壓降。應(yīng)當(dāng)注意到，第一距離以及第二距離應(yīng)當(dāng)優(yōu)選地足夠大以保證銅焊材料將不會(huì) 進(jìn)入和阻塞由凸出區(qū)域限定的流徑，從而潛在地防止有效的泄漏檢測(cè)。第一凸出區(qū)域可以在第一板上安置為大致六邊形圖案。以這種方式安置第一凸 出區(qū)域具有以下優(yōu)點(diǎn)相鄰第一凸出區(qū)域之間的距離可以最小化，同時(shí)優(yōu)化沒有凸出的 板組件的區(qū)域，也就是實(shí)際傳遞熱的區(qū)域。因此保證了對(duì)應(yīng)相鄰第一凸出區(qū)域之間的距 離的預(yù)定的最小尺寸的泄漏可以被檢出，同時(shí)優(yōu)化熱交換流體之間的熱傳遞。第一凸出部分可以有利地為安置為在110-145度范圍內(nèi)，例如大致120度的相互 角度。如上所述，第一凸出區(qū)域可以有利地為凹坑形式，第二凸出區(qū)域可以為互連凹 坑的通道的形式。在優(yōu)選實(shí)施例中，這樣的凹坑可以安置為大致六邊形圖案，同時(shí)通道 互連凹坑以使得形成魚骨形圖案。兩個(gè)相鄰第一凸出區(qū)域之間的平均距離可以在0.5毫米-5毫米范圍內(nèi)，例如0.7 毫米-4毫米范圍內(nèi)，例如1毫米-3毫米范圍內(nèi)，例如大致1.9毫米或大致2.9毫米。如 上所述，兩個(gè)相鄰第一凸出部分之間的平均距離可以用作用于最小可檢測(cè)泄漏的指標(biāo)。 在許多國(guó)家有標(biāo)準(zhǔn)的法律要求，即在雙壁熱交換器中必須可以檢測(cè)出具有大于2毫米直 徑的泄漏。以它們的相互距離不超過2毫米的方式安置第一凸出區(qū)域?qū)⒈ＷC該要求得以 實(shí)現(xiàn)，因?yàn)榫哂写笥?毫米直徑的泄漏必須與至少一個(gè)第一凸出區(qū)域重疊，從而來自泄 漏的流體泄漏進(jìn)入由凸出區(qū)域限定的流徑并被引導(dǎo)到邊緣部分，在該邊緣部分泄漏可以 被檢出。第二板的中心熱交換部分可設(shè)置有表面圖案，該表面圖案具有限定距離第二板 的板平面的第三距離的多個(gè)第三凸出區(qū)域和限定距離所述板平面的第四距離的多個(gè)第四 凸出區(qū)域，所述第四距離小于所述第三距離。根據(jù)這個(gè)實(shí)施例，第一板以及第二板設(shè)置有限定距離相關(guān)板的板平面的不同距 離的凸出區(qū)域的表面圖案。第一板的凸出部分和第二板的凸出部分優(yōu)選地配合形成板之 間的流徑。作為一種替代，第二板可以為大致平面的。第一板和第二板可以結(jié)合為以使得第一凸出區(qū)域安置在對(duì)應(yīng)第三凸出區(qū)域的位 置而第二凸出區(qū)域安置在對(duì)應(yīng)第四凸出區(qū)域的位置，第一板的凸出區(qū)域與第二板的凸出 區(qū)域相比大致在相反方向凸出，并且使得相組合的凸出區(qū)域形成流體連接到板的邊緣部 分的流徑。根據(jù)該實(shí)施例，第二板大致為第一板的鏡像。這使得非常容易制造熱交換器。第三凸出區(qū)域可以在第二板上安置為大致六邊形圖案。上面關(guān)于安置為大致六邊形圖案的第一凸出區(qū)域提出的評(píng)述在此可同樣適用。熱交換器可以在熱交換流體的入口 /出口附近的位置進(jìn)一步設(shè)置有其它的泄漏 保護(hù)。這樣的漏泄保護(hù)可以有利地為例如由安置在每個(gè)入口/出口周圍的分隔槽形成的 分隔帶的形式。僅通過涉及的入口 /出口流入或流出熱交換器的熱交換流體被允許進(jìn)入 分隔帶中。在分隔帶中，有利地提供隔開空間，該空間在正常操作條件下不能由任何熱 交換流體到達(dá)。為該空間提供泄漏通風(fēng)孔，該通風(fēng)孔僅能在泄漏情形下由交換流體到 達(dá)，并且通過流體連接泄漏通風(fēng)孔和周圍，泄漏檢測(cè)可以有效地得以執(zhí)行。其它的泄漏 保護(hù)可以有利地為EP 0974036中描述的類型，EP 0974036公開內(nèi)容在此被引用作為參 考。根據(jù)本發(fā)明的第二方面，上面以及其它目的通過提供一種制造根據(jù)本發(fā)明的第 一方面的板式熱交換器的方法而得以實(shí)現(xiàn)，所述熱交換器包括多個(gè)雙壁結(jié)構(gòu)的板組件， 所述方法包括步驟 提供多個(gè)板，所述板是成對(duì)方式的適于形成雙壁板組件，通過安置在相鄰板之間的銅焊材料片堆疊所述多個(gè)板，以及加熱堆疊的板到足以熔化銅焊材料的溫度。應(yīng)當(dāng)注意到，本領(lǐng)域技術(shù)人員將容易地認(rèn)識(shí)到，結(jié)合本發(fā)明的第一方面描述的 任何特征還可以與本發(fā)明的第二方面相結(jié)合，反之亦然。本發(fā)明的第二方面涉及一種制造根據(jù)本發(fā)明的第一方面的板式熱交換器的方 法。相應(yīng)地，應(yīng)當(dāng)理解，上面描述的板式熱交換器的所有特征，包括形成在每個(gè)板組件 的至少一個(gè)板上的第一表面圖案和在板組件的板之間形成的流徑，同樣存在于根據(jù)本發(fā) 明的第二方面的方法得到的熱交換器中。根據(jù)所述方法，熱交換器以非常簡(jiǎn)單的方式進(jìn)行制造，也就是，簡(jiǎn)單地通過堆 疊板，在板之間有銅焊材料，然后加熱堆疊的板以為了熔化銅焊材料，從而將板銅焊在 一起。這樣，不需要繁瑣的額外的制造步驟，例如在堆疊板組件之前形成板組件，并且 制造步驟因此最小化。第一表面圖案的特定設(shè)計(jì)，尤其是第一和第二凸出區(qū)域，使得這 成為可能，因?yàn)檫@防止緊隙銅焊，如上所述。加熱步驟可以利用烘箱執(zhí)行，或者它可以以任何其它適當(dāng)方式進(jìn)行。銅焊材料可以有利地為銅?；蛘?，它可以是銅鎳、鎳或者其它的適當(dāng)銅焊材 料。提供多個(gè)板的步驟可以包括擠壓至少一些板以獲得第一表面圖案，該第一表面 圖案具有限定距離板平面的第一距離的多個(gè)第一凸出區(qū)域和限定距離所述板平面的第二 距離的多個(gè)第二凸出區(qū)域，所述第二距離小于所述第一距離。這是獲得期望表面圖案的 非常容易的方式。根據(jù)一個(gè)實(shí)施例，形成板組件的兩個(gè)板中的僅僅其中之一可以被擠壓 以在其上形成表面圖案，所述組元的另一板大致為平面的?；蛘?，優(yōu)選地，兩個(gè)板都可 以被擠壓以在其上形成圖案。所述板可以有利地安置為以使得凸出區(qū)域在相反方向凸 出，如上所述。第一表面圖案可以有利地通過單一擠壓步驟提供，也就是整個(gè)表面圖案可以在 一個(gè)擠壓步驟中獲得。替代地，或者額外地，提供多個(gè)板的步驟可以包括在每個(gè)板上沖壓至少一個(gè)入口開孔和至少一個(gè)出口開孔。沖壓步驟優(yōu)選地與擠壓步驟分開執(zhí)行。但是，也能夠想 至IJ，擠壓步驟和沖壓步驟可以在一個(gè)步驟中執(zhí)行。


現(xiàn)將參照附圖更詳細(xì)地描述本發(fā)明，其中圖1是根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的用于板式熱交換器的板組件的板的透視圖；圖2是圖1的板的細(xì)節(jié)；圖3a和3b是根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的用于板式熱交換器的板組件的第一板的沿著 兩個(gè)不同方向的橫截面示意圖；圖4a和4b是根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的用于板式熱交換器的板組件的第二板的沿著 兩個(gè)不同方向的橫截面示意圖；圖5是包括三個(gè)具有圖1所示類型的板的板組件的板式熱交換器的沿著圖2所示 的線Yl-Yl剖開的橫截面視圖；圖6是包括三個(gè)具有圖1所示類型的板的板組件的板式熱交換器沿著圖2所示的 Y2-Y2剖開的橫截面視圖；以及圖7是包括三個(gè)具有圖1所示類型的板的板組件的板式熱交換器沿著圖2所示的 線X-X剖開的橫截面視圖。
具體實(shí)施例方式圖1是根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的用于板式熱交換器的板組件的第一板1的透視圖。 板1設(shè)置有兩個(gè)大的開孔2，其適于連接到用于熱交換流體的入口或出口。板1包括邊緣 部分3和中心熱交換部分4。板1的中心熱交換部分4設(shè)置有表面圖案，該表面圖案包括安置為大致六邊形圖 案的多個(gè)凹坑5和多個(gè)管道部分6，每個(gè)管道部分互連兩個(gè)凹坑5或者互連凹坑5和邊緣 部分3。凹坑5以及管道部分6從板1在從紙張平面出來的方向凸出。管道部分6進(jìn)一 步安置為以使得凸出區(qū)域5、6的魚骨形圖案得以形成。在熱交換器的組裝過程中，板1銅焊到另一板以為了沿著在圖1中不可見的側(cè)面 形成雙壁板組件。另一板在它也設(shè)置有相似的凹坑表面圖案和管道部分的意義上對(duì)應(yīng)如 圖1所示的板1，凹坑和管道部分安置在對(duì)應(yīng)第一板的凹坑5和管道部分6的位置的位置 處，但是在相反方向凸出。這樣，兩個(gè)板的凹坑5和管道部分6相結(jié)合形成安置在板之 間的流道，并且每一個(gè)形成到邊緣部分3的流徑。銅焊材料被允許進(jìn)入并不對(duì)應(yīng)凹坑5 或管道部分6的區(qū)域7處的板之間。從而獲得在雙壁板組件的兩側(cè)上流動(dòng)的熱交換流體 之間的良好熱傳遞。以這種方式形成雙板組件，它們能夠被認(rèn)為是具有內(nèi)部通道的傳統(tǒng) 的單板。這將在下面進(jìn)一步詳細(xì)描述。凹坑5比管道部分6在從紙張平面出來的方向更加凸出。這允許當(dāng)熱交換器已 經(jīng)組裝時(shí)熱交換流體通過對(duì)應(yīng)管道部分6的區(qū)域。這將在下面進(jìn)一步詳細(xì)描述。圖2是圖1的板的細(xì)節(jié)。從圖2可以清楚看出，凹坑5比管道部分6在從紙張 出來的方向更加凸出。圖3a和3b是根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的用于板式熱交換器的板組件的第一板1的橫截面示意圖。圖3a示出沿著與板1的凹坑5和平的區(qū)域7但是不是管道部分相交的方向 上的板1的橫截面。從圖3a可以看出，平的區(qū)域7大致與由虛線表示的板平面8平齊。 邊緣部分3同樣能夠看到。圖3b示出板1沿著 與凹坑5以及管道部分6相交的方向的橫截面。從圖3b可 以看出，管道部分6安置在距離板平面8的一定距離處，并且凹坑5比管道部分6從板平 面8凸出更多。圖4a和4b為沿著對(duì)應(yīng)如圖3a和3b所示方向的方向上的第二板9的橫截面的示 意圖。這樣，在圖4a中，所述方向與凹坑5和平的區(qū)域7相交，在圖4b中，所述方向 與凹坑5和管道部分6相交?？梢钥闯?，第二板9的凹坑5和管道部分6在大致與其中 第一板1的凹坑5和管道部分6凸出的方向相反的方向凸出。而且，凹坑5和管道部分 6安置在板1、9的相應(yīng)位置處。這樣，當(dāng)?shù)谝话?和第二板9結(jié)合時(shí)，組合兩個(gè)板1、9 的凹坑5和管道部分6形成適于向著邊緣部分3引導(dǎo)泄漏流體的流徑。圖5是包括三個(gè)具有如圖1所示類型的板1、9的板組件的板式熱交換器10沿著 如圖2所示的線Yl-Yl剖開的橫截面視圖。板Ia和9a形成第一雙板，板Ib和9b形成 第二雙板，板Ic和9c形成第三雙板。每一雙板的板1、9之間形成流徑11。這些流徑 11適于將可能的泄漏流體向著板1、9的邊緣部分3引導(dǎo)用于檢測(cè)。每個(gè)雙板在對(duì)應(yīng)凹坑5的位置銅焊到其相鄰的雙板。進(jìn)一步地，雙板在平行于 板的平面180度取向。這類似于標(biāo)準(zhǔn)熱交換器。從而，用于第一熱交換流體的第一通道 12和用于第二熱交換流體的第二通道13得以形成。顯然，凹坑5限定到板平面8的距 離，其大于由管道部分6.限定的距離。從圖5還可以清楚看出，熱交換流體被允許經(jīng)由 由管道部分6限定的區(qū)域通過流徑11。從而，跨過熱交換器10的壓力損失與相似的現(xiàn)有 技術(shù)的熱交換器相比減少。圖6是如圖5所示的板式熱交換器10的橫截面視圖，但是是沿著圖2所示的線 Y2-Y2剖開的。這樣，在圖6中，橫截面是沿著僅與平的區(qū)域7相交的方向?？梢钥?出，在第一通道12中流動(dòng)的第一熱交換流體和在第二通道13中流動(dòng)的第二熱交換流體沿 著這個(gè)橫截面彼此非?？拷匕仓茫瑥亩峁﹥煞N流體之間的良好的熱接觸，并從而提 供良好的熱傳遞。而且，每個(gè)雙板的板1、9在平的區(qū)域7銅焊在一起，從而更進(jìn)一步提 高跨過每個(gè)雙板的熱傳遞。圖7是圖5和6的板式熱交換器10的橫截面視圖，但是是沿著圖2所示的線 X-X。這樣，在圖7中，橫截面是沿著與凹坑5、管道部分6和平的區(qū)域7相交的方向。 應(yīng)當(dāng)注意到，板9a和Ib以及板9b和Ic分別在對(duì)應(yīng)凹坑5的位置銅焊在一起。而且， 板Ia和9a、Ib和9b以及Ic和9c分別在對(duì)應(yīng)平的區(qū)域7的位置銅焊在一起。盡管圖5和7僅僅是示意圖，但是凹坑5和管道部分6具有如圖5和7所示的大 致方形形狀是期望的。當(dāng)將它們制造為大致方形時(shí)，管道在銅焊工藝過程中將不會(huì)充填 銅焊材料，從而保證可靠的且良好的性能熱交換器。
權(quán)利要求
1.一種板式熱交換器(10)，包括形成用于至少兩種熱交換流體的流徑(12，1 的一 堆板組件，每個(gè)板組件是包括第一板(1)和第二板(9)的雙壁結(jié)構(gòu)，所述第一板(1)和第 二板(9)的每一個(gè)包括邊緣部分C3)和中心熱交換部分G)，其中所述第一板(1)的所述中心熱交換部分(4)設(shè)置有第一表面圖案，該第一表面圖案具 有限定距離所述第一板(1)的板平面(8)的第一距離的多個(gè)第一凸出區(qū)域(5)和限定距離 所述板平面(8)的第二距離的多個(gè)第二凸出區(qū)域(6)，所述第二距離小于所述第一距離， 以及所述第一板(1)和所述第二板(9)結(jié)合為以使得相組合的所述凸出區(qū)域(5，6)形成 安置在所述第一板(1)和所述第二板(9)之間的流徑(11)，所述流徑(11)流體連接到所 述板(1，9)的所述邊緣部分(3)。
2.如權(quán)利要求1所述的板式熱交換器(10)，其中，所述凸出區(qū)域(5，6)形成魚骨形圖案。
3.如權(quán)利要求1或2所述的板式熱交換器(10)，其中，所述第一板(1)和所述第二板 (9)利用銅焊技術(shù)結(jié)合。
4.如權(quán)利要求3所述的板式熱交換器(10)，其中，所述第一板(1)和所述第二板(9) 在不是凸出區(qū)域的區(qū)域(7)中銅焊在一起。
5.如前述任一權(quán)利要求所述的板式熱交換器(10)，其中，凸出區(qū)域(5，6)的所述組 合區(qū)域構(gòu)成所述第一板(1)的總面積的至多80%。
6.如前述任一權(quán)利要求所述的板式熱交換器(10)，其中，所述第一距離是在0.2毫 米-3毫米范圍內(nèi)。
7.如前述任一權(quán)利要求所述的板式熱交換器(10)，其中，所述第二距離是在0.1毫 米-2.5毫米范圍內(nèi)。
8.如前述任一權(quán)利要求所述的板式熱交換器(10)，其中，所述第一凸出區(qū)域(5)在 所述第一板(1)上安置為大致六邊形圖案。
9.如前述任一權(quán)利要求所述的板式熱交換器(10)，其中，在兩個(gè)相鄰的第一凸出區(qū) 域(5)之間的平均距離是在0.5毫米-5毫米范圍內(nèi)。
10.如前述任一權(quán)利要求所述的板式熱交換器(10)，其中，所述第二板(9)的中心熱 交換部分(4)設(shè)置有表面圖案，該表面圖案具有限定距離所述第二板的板平面(8)的第三 距離的多個(gè)第三凸出區(qū)域(5)和限定距離所述板平面(8)的第四距離的多個(gè)第四凸出區(qū)域 (6)，所述第四距離小于所述第三距離。
11.如權(quán)利要求10所述的板式熱交換器(10)，其中，所述第一板(1)和所述第二板 (9)結(jié)合為以使得所述第一凸出區(qū)域(5)安置在對(duì)應(yīng)所述第三凸出區(qū)域(5)的位置并且所 述第二凸出區(qū)域(6)安置在對(duì)應(yīng)所述第四凸出區(qū)域(6)的位置，所述第一板(1)的凸出區(qū) 域(5，6)與所述第二板(9)的凸出區(qū)域(5，6)相比在大致相反的方向凸出，并且使得相 組合的所述凸出區(qū)域(5，6)形成流體連接到所述板(1，9)的所述邊緣部分(3)的流徑 (11)。
12.如權(quán)利要求10或11所述的板式熱交換器(10)，其中，所述第三凸出區(qū)域(5)在 所述第二板(9)上安置為大致六邊形圖案。
13.—種制造如前述任一權(quán)利要求所述的板式熱交換器的方法，所述熱交換器包括雙壁結(jié)構(gòu)的多個(gè)板組件，該方法包括步驟提供多個(gè)板，所述板是成對(duì)方式地適于形成雙壁板組件， 通過安置在相鄰板之間的銅焊材料片堆疊所述多個(gè)板，以及 加熱堆疊的板到足以熔化銅焊材料的溫度。
14.如權(quán)利要求13所述的方法，其中，所述加熱步驟利用烘箱執(zhí)行。
15.如權(quán)利要求13或14所述的方法，其中所述銅焊材料是銅。
16.如權(quán)利要求13-15的任何一項(xiàng)所述的方法，其中，提供多個(gè)板的步驟包括擠壓至 少一些所述板以獲得第一表面圖案，該第一表面圖案具有限定距離板平面的第一距離的 多個(gè)第一凸出區(qū)域以及限定距離所述板平面的第二距離的多個(gè)第二凸出區(qū)域，所述第二 距離小于所述第一距離。
17.如權(quán)利要求16所述的方法，其中，所述第一表面圖案通過單一的擠壓步驟提供。
18.如權(quán)利要求13-17的任何一項(xiàng)所述的方法，其中，提供多個(gè)板的步驟包括在每個(gè) 板中沖壓至少一個(gè)入口開孔和至少一個(gè)出口開孔。
全文摘要
一種具有多個(gè)堆疊的板組件的雙板類型的板式熱交換器(10)，每個(gè)板組件包括第一板(1)和第二板(9)。至少第一板(1)設(shè)置有表面圖案，該表面圖案具有限定距離板平面(8)第一距離的多個(gè)凹坑和限定距離板平面(8)更小的第二距離的多個(gè)管道部分(6)。第一板(1)和第二板(9)結(jié)合為以使得相組合的凸出區(qū)域(5，6)形成流體連接到板(1，9)的邊緣部分(3)的流徑(11)。熱交換器(10)提供經(jīng)由流徑(11)的有效泄漏檢測(cè)，同時(shí)保證經(jīng)由凸出部分(5，6)之間的平的部分(7)通過板(1，9)在熱交換流體之間的良好熱接觸。
文檔編號(hào)F28F3/04GK102027306SQ200980117508
公開日2011年4月20日 申請(qǐng)日期2009年3月12日 優(yōu)先權(quán)日2008年3月13日
發(fā)明者拉斯·珀森 申請(qǐng)人:Ep技術(shù)股份公司, 丹佛斯公司