專利名稱：在最外層熱交換器板外側設有加強板的板式熱交換器的制作方法
技術領域：
本發明涉及板式熱交換器，其包括板組件，該板組件具有根據權利
要求l前序部分的板，如US4987955A所述。
背景技術：
在許多永久連接例如釬焊的板式熱交換器的應用中，需要高強度。 在如下情況下這是重要的當通過板式熱交換器傳送的一個或者多個介 質的工作壓力很高時或者當一個或者多個介質的工作壓力隨著時間變
化時。板式交換器在傳送之前進行壓力測試。希望獲得這樣的板式交換 器的強度和剛度，使得與壓力測試有關的彈性變形盡可能小。
為了滿足更高強度的要求，已知使用更厚的端部或者加強板，也就 是說，兩個板位于板組件的最外層外置處。這些加強板也可以是襯板或 者框架和壓力板。也已知將片材、墊片或者厚的平板作為加強板。這些 片材、墊片或者厚的平板可以設置在框架和/或壓力板的外側。這種附 加板、墊片等的缺點是由于當制造板式熱交換器(例如當其被釬焊)時 更多的部件需要固定，使得制造復雜。
具有更多材料的加厚加強板的另一缺點在于，對于該加強板的熱 "遲鈍"增加。由于該加強板的增加的熱遲鈍，獲得了板式熱交換器的減 小的熱疲勞性能，熱別是在設置在加強板內側最相鄰的位置的熱交換器 板中更是如此。由于熱交換器板由更薄的材料制成，它們更迅速地適應 介質溫度，導致在熱交換器板和加強板之間出現不期望的溫度差，并導 致熱應力。
此外，加厚的加強板導致如下缺點消耗更多材料并因此增加了板
式熱交換器的成本。
美國專利US4987955A中公開了 一種板式熱交換器，其包括多個與 主延伸平面平行地延伸的板。這些板包括多個熱交換器板和至少一個加 強板。熱交換器板彼此相鄰設計，并形成板組件，其中對于第一介質形成第一板空間，對于第二介質形成第二板空間。每個熱交換器板具有四
個孔口，這些孔口形成穿過板組件延伸的端口。熱交換器板包括位于板
組件一側的最外層熱交換器板和位于板組件相對一側最外層熱交換器
板。在板組件中的兩個板空間在板組件的相應側形成相應的最外層板空
間，它們通過相應一個最外層熱交換器板向外界定。加強板設置在最外
層熱交換器板之一的旁邊和外側。
發明內容
本發明的目的是彌補上述缺點并提供具有高強度的板式熱交換器。 此外，本發明的目的是提功能夠以低成本制造的板式熱交換器。其旨在 提供具有高強度的永久連接的板式熱交換器。
上述目的通過最初限定的板式熱交換器實現，其特征在于，加強板 具有主區域，所述主區域與所述延伸平面平行地延伸，并包括加強圖案， 所述加強圖案設置在兩個端口的附近并包括從板組件向外伸出的至少 一個凹陷，從主平面的法向看所述凹陷沿著主平面是細長的。這種具有 加強圖案的加強板可以比完全平的板制得更薄，并同時抵抗作用在板組 件上的力。具體而言，這種加強圖案可以對由于任何介質的高壓力傾向 于使得熱交換器板向外變形的力進行抵抗。有利的是，凹陷在與傾向于 使熱交換器板向外變形的力垂直的平面內延伸。可以通過壓縮模制加強 板形成凹陷。凹陷長度比寬度大，并在垂直于傾向于使熱交換器板向外 變形的力的所述平面內獲得明顯的長度。
根據本發明的一種實施方式板式熱交換器彼此永久連接。優選的 是，所述板通過熔化金屬材料例如通過釬焊和/或熔焊彼此永久連接。 應當理解，這些板也可以彼此膠接。應當注意，本發明同樣適用于設有 墊片的板式熱交換器，其中熱交換器板通過合適的連接件例如連接螺栓 相互壓在一起。
根據本發明的另一實施方式，加強圖案被設計成與設置在加強板旁 邊的最外層熱交換器板的壓制圖案相互作用，使得加強板相對于最外層 熱交換器板定位在限定的位置中。通過這種方式，由于加強板不必在釬 焊板式熱交換器之前例如通過焊接安裝到最外層熱交換器板上，方4更了 板式熱交換器的制造。由于該限定的位置，加強板可以相對于最外層熱 交換器板和板組件鎖定在期望的位置。
根據本發明的又一種實施方式，凹陷具有基本上直的延伸部。該直的延伸部可以如上所述平行于與傾向于使得熱交換器板變形的力垂直 的平面延伸。該平面與延伸平面垂直或者基本上垂直。
根據本發明的再一種實施方式，凹陷在所述兩個端口之間延伸。特 別在兩個端口之間出現相對于延伸平面從板組件沿法向向外作用的力。 該區域的凹陷可以有效地抵抗這些力。
根據本發明的另一種實施方式，加強圖案包括從熱交換器板向外伸 出的多個凹陷。有利的是，至少一個凹陷具有基本上直的延伸部。所有 或者一些凹陷可以有利地基本上是直的并彼此基本上平行地延伸。此 外，至少一個凹陷可在所述兩個端口之間延伸。
根據本發明的另一種實施方式，主區域具有基本上平的延伸部，加 強圖案從所述平的延伸部向外伸出。
根據本發明的另一種實施方式，主區域具有形成加強板的至少大部 分區域的區域。加強板的該區域可以一定程度上小于熱交換器板的該區 域。
根據本發明的另一種實施方式，加強板包括至少兩個孔口，其相對 于所述兩個端口的相應端口同心。因此，加強板的孔口可以形成板式熱 交換器的一部分端口。應當理解，加強板可以是連續的，即不包括孔口， 因為用于所涉及的端口的入口和/或出口可以定位在板組件的背離加強 板的一側上。
根據本發明的另一種實施方式，加強板包括兩個加強圖案，所述加 強圖案設置在相應一對端口附近，并且每個加強圖案包括至少一個從熱 交換器板向外伸出的凹陷。加強板包括至少四個孔口，這些孔口相對于 板組件的端口的相應端口同心。
根據本發明的另一種實施方式，每個熱交換器板包括熱交換器區域 和圍繞所述熱交換器區域延伸的外部邊緣區域，其中，加強板的尺寸適 于容納在所述外部邊緣區域中。所述外部邊緣區域包括從所述延伸平面 向外伸出的環繞凸緣。根據該實施方式，加強板的區域因此小于熱交換 器板的區域，于是加強板可以有利地基本上是平的，其不包括任何熱交 換器板包括的凸緣。但是，應當理解，加強板原則上可以與熱交換器板 具有相同的區域，并設有與熱交換器板相同的環繞凸緣。
根據本發明的另一種實施方式，所述板包括設置在第二最外層熱交 換器板外側的另一加強板，所述另一加強板具有主區域，所述主區域與延伸平面平行地延伸并且包括加強圖案，所述加強圖案設置在兩個端口 的附近并包括從所述熱交換器板向外伸出的至少一個凹陷。因此，板組 件可在兩側上包括用于加強端口周圍區域的加強板。所述另 一加強板可 以大體上具有與上述加強板相同的設計。
通過下面參照附圖對各個實施實施方式的描述，本發明將被i兌明地
更加清楚，其中
圖l是根據本發明第一實施方式的板式熱交換器的側視圖2是圖1所示板式熱交換器的前視圖3是圖1所示板式熱交換器的前視圖4是沿著圖2的線IV-IV截取的剖視圖5是圖1所示板式熱交換器的熱交換器板的前視圖6是根據本發明的第二實施方式的板式熱交換器的側視圖7是圖6所示板式熱交換器的前視圖8是圖6所示板式熱交換器的前視圖9是根據本發明的第三實施方式的板式熱交換器的側視圖IO是圖9所示板式熱交換器的前視圖；以及
圖11是圖9所示板式熱交換器的前視圖。
具體實施例方式
圖1-4示出了根據本發明的板式熱交換器的第一實施方式。該板式 熱交換器包括多個板，每個板與主延伸平面P基本上平行地延伸。這些 板在第一實施方式中包括多個熱交換器板1和至少一個加強板2。在第 一實施方式中，板式熱交換器包括四個加強板2。此外，這些板包括框 架板3和壓力板4，它們設置在熱交換器板l的相應一側。熱交換器板 l形成板組件，其具有用于第一介質的第一板空間5和用于第二介質的 第二板空間6。板空間5和6交替設置，使得每兩個第二板空間之間是 第一板空間5，其他板空間是第二板空間6,參見圖4。
參見圖5，每個熱交換器板l包括四個孔口 7，它們形成穿過板組 件延伸的端口 8，所述端口形成分別用于使兩種介質到達第一板空間5 和第二板空間6的入口和出口。入口和出口連接到示意性示出的入口和 出口管9上。每個熱交換器板l包括內部熱交換器區域IO和圍繞熱交 換器區域10延伸的外部邊緣區域11。外部邊緣區域11包括或者形成從主延伸平面p向外伸出的環繞凸緣。框架板3和壓力板4也具有這種 包括或者形成從主延伸平面p向外伸出的環繞凸緣的外部邊緣區域11。 在第一實施方式中，每個加強板2的尺寸使得它們可以容納在外部邊緣 區域11中。
此外，參見圖5，每個熱交換器板1以本身公知的方式具有壓制圖 案13，其為在熱交換器區域10上的至少一個波峰和波谷的形式。圖5 中示出的該壓制圖案13僅僅是示意性的，只是這種圖案的一個例子。 應當理解，熱交換器板1可以具有各種設計的壓制圖案。
熱交換器板1包括位于板組件的一側的最外層熱交換器板l'和位 于板組件的相對一側的最外層熱交換器板1〃。此外，熱交換器板l、 l'和1〃在板組件的相應側形成兩個最外層板空間(參見圖4中的標記
6)。這兩個最外層板空間分別通過最外層熱交換器板r和最外層熱交
換器板l"向外界定。加強板2分別設置在最外層熱交換器板1'和1" 之一的外側。
在第一實施方式中，框架板3緊挨著最外層熱交換器板l'設置在 最外層熱交換器板r外側，壓力板4緊挨著最外層熱交換器板l"設置 在最外層熱交換器板1''外側。框架板3和壓力板4在第一實施方式中 不具有熱功能，即沒有介質在最外層熱交換器板l'和框架板3之間或 者在最外層熱交換器板1〃和壓力板4之間傳送。框架板3和壓力板4 可因此基本上是平面，即沒有設置在熱交換器板1上的壓制圖案13。
所有板，即加強板2、框架板3、熱交換器板l、'和1'、以及壓力 板4彼此相互永久連接，優選通過金屬材料的熔化例如釬焊、熔焊或者 釬焊和熔焊的結合。入口和出口管9也可以釬焊到板上，更確切地說為 釬焊到加強板2上。這些板也可以通過膠接永久連接。應當理解，也可 以通過可釋放的連接件使得這些板相互連接，其中這些板可以通過連接 螺栓彼此壓在一起。
在第一實施方式中，加強板2分別緊挨著框架板3設置在框架板3 外側和緊挨著壓力板4設置在壓力板4外側。每個加強板2具有主區域 20,主區域20與延伸平面p平行地延伸。主區域20包括加強圖案21， 其設置在兩個端口 8附近并包括至少一個(在第一實施方式中為四個) 細長的從板組件向外伸出的凹陷22,參見圖4，該圖示意性示出了凹陷 22的剖面形狀。實際上，該剖面形狀可以更光滑，例如可以接近于半圓形。可以有利地結合加強板2的壓縮模制來獲得加強圖案21。設置 在框架板3旁邊的加強板2包括兩個與相應的端口 8同心的孔口 。設置 在壓力板4旁邊的加強板2是連續的，即沒有孔口，參見圖4。
應當理解，這些凹陷不是必須是細長的，而是沿著主延伸平面p的 法向看可以具有基本上具有圓形或者方形的形狀。必要的是，凹陷22 在與使熱交換器板1、 r和1〃向外變形的力垂直的平面內具有特定的 延伸。凹陷22在第一實施方式中是細長的，基本上直地延伸，在上述 法向上看長度明顯大于寬度。此外，細長凹陷22基本上彼此平行延伸。 至少三個細長凹陷22在第一實施方式中在兩個端口 8之間延伸。應當 理解， 一個或者多個細長凹陷22可以偏離所示的直的形狀延伸。例如， 一個或者多個細長凹陷22可以光滑彎曲或者彎曲成一個或者多個部 分。
在操作時，壓力出現在板式熱交換器的內部，該壓力傾向于向外按 壓板組件，特別是外部熱交換器板l、 1'和1〃。通過設置細長凹陷22， 這種向外的彎曲被防止或減輕，因為細長凹陷22沿著這樣的平面延伸， 該平面與該內部力提供的向外彎曲垂直、基本上垂直或者形成較大的角 度。
加強圖案21也可以有利地設計成與最靠近加強板2的板，即在第 一實施方式中的框架板3和壓力板4的壓制圖案的突起和/或凹陷相互 作用。由于這種配合，在制造板式熱交換器時，可以將加強板相對于所 述最靠近設置的板定位在限定的位置。這樣，不必例如在板式熱交換器 被釬焊之前預先連接熱交換器板，例如通過點焊連接到所述最靠近設置 的板上。
圖6-8示出了第二實施方式，其與第一實施方式的不同之處在于， 其包括兩個加強板2而不是四個。應當理解，在所有實施方式中，具有 基本上相同的功能的元件具有相同的附圖標記。第二實施方式中的加強 板2大于第一實施方式中的加強板，并在包括四個端口 8的區域上延伸。 此外，在第二實施方式中，兩個入口和出口管9從板式熱交換器的一側 延伸，兩個入口和出口管9從板式熱交換器的相對一側延伸。設置在框 架板3旁邊的加強板2包括相對于相應的端口 8同心的四個孔口。參見 圖8，設置在壓力板3旁邊的加強板2是連續的，即沒有孔口。
圖9-11示出了第三實施方式，其與第一和第二實施方式的不同之處在于，其包括在板組件的一側上形成框架板的加強板32和在板組件 的另一相對側上形成壓力板的加強板42。在第三實施方式中，加強板 32和42比第二實施方式中的大一些，也包括形成從延伸平面向外伸出 的凸緣的相應的邊緣區域11。加強板32包括相對于相應的端口同心的 四個孔口，而加強板42是連續的，參見圖11，即沒有孔口。此外，每 個加強板21的細長凹陷22之一在第三實施方式中具有替代的設計，其
具有一定程度上彎曲的端部。
本發明不限于上面描述的實施方式，而是可以在后面的權利要求書 的范圍內變化和改進。
權利要求
1. 一種板式熱交換器，包括多個板，每個板與主延伸平面(p)平行地延伸，所述多個板包括多個熱交換器板(1)和至少一個加強板(2、32、42)，其中，所述熱交換器板(1)彼此相鄰設置并形成板組件，所述板組件具有用于第一介質的第一板空間(5)和用于第二介質的第二板空間(6)，每個熱交換器板具有四個孔口(7)，所述孔口形成穿過所述板組件延伸的端口(8)，所述熱交換器板(1)包括在板組件一側的最外層熱交換器板(1′)和在板組件相對一側的最外層熱交換器板(1′′)，所述板組件的所述板空間(5、6)中的兩個在板組件的相應一側形成相應的最外層板空間，相應的最外層板空間由最外層熱交換器板(1′、1′′)中的相應一個向外界定，以及所述加強板(2、32、42)設置在所述最外層熱交換器板(1′、1′′)之一的外側，其特征在于，所述加強板(2、32、42)具有主區域(20)，所述主區域與所述延伸平面(p)平行地延伸并包括加強圖案(21)，所述加強圖案設置在兩個端口(8)的附近并包括從板組件向外伸出的至少一個凹陷(22)，從主平面(p)的法向看所述凹陷沿著主平面(p)是細長的。
2. 根據權利要求1所述的板式熱交換器，其特征在于，所述板彼 此永久連接。
3. 根據權利要求2所述的板式熱交換器，其特征在于，所述板通 過熔化金屬材料彼此永久連接。
4. 根據前述權利要求中任一項所述的板式熱交換器，其特征在于， 加強圖案(21)被設計成與設置在加強板(2)旁邊的最外層熱交換器 板(r 、 1")的壓制圖案(13)相互作用，使得加強板(2)相對于最 外層熱交換器板(l'、 1")定位在限定的位置中。
5. 根據前述權利要求中任一項所述的板式熱交換器，其特征在于， 所述凹陷(22)具有基本上直的延伸部。
6. 根據前述權利要求中任一項所述的板式熱交換器，其特征在于， 所述凹陷(22)在所述兩個端口之間延伸。
7. 根據前述權利要求中任一項所述的板式熱交換器，其特征在于， 加強圖案(n)包括從熱交換器板(1)向外伸出的多個凹陷(22)。
8. 根據權利要求7所述的板式熱交換器，其特征在于，至少一個 凹陷(22)具有基本上直的延伸部。
9. 根據權利要求7或8所述的板式熱交換器，其特征在于，至少 一個凹陷(")在所述兩個端口 (8)之間延伸。
10. 根據前述權利要求中任一項所述的板式熱交換器，其特征在 于，主區域(20)具有基本上平的延伸部，加強圖案(21)從所述平的 延伸部向外伸出。
11. 根據前述權利要求中任一項所述的板式熱交換器，其特征在 于，主區域(10)具有形成加強板(2)的至少大部分區域的區域。
12. 根據前述權利要求中任一項所述的板式熱交換器，其特征在 于，加強板(2、 32、 42)包括至少兩個孔口，其與所述兩個端口 (8) 的相應端口 (8)同心。
13. 根據前述權利要求中任一項所述的板式熱交換器，其特征在 于，加強板(2)包括兩個加強圖案(11)，所述加強圖案(11)設置在 相應一對端口 (8)附近，并且每個加強圖案(11)包括至少一個從熱 交換器板(1)向外伸出的凹陷(12)。
14. 根據權利要求13所述的板式熱交換器，其特征在于，加強板 (2)包括至少四個孔口，其與板組件的端口 (8)的相應端口 (8)同心。
15. 根據前述權利要求中任一項所述的板式熱交換器，其特征在 于，每個熱交換器板(1)包括熱交換器區域(10)和圍繞所述熱交換 器區域(10)延伸的外部邊緣區域(11)，其中，加強板(2)的尺寸適 于容納在所述外部邊緣區域(11)中。
16. 根據權利要求15所述的板式熱交換器，其特征在于，所述外 部邊緣區域(11)包括從所述延伸平面(p)向外伸出的環繞凸緣。
17. 根據前述權利要求中任一項所述的板式熱交換器，其特征在于，所述板包括設置在第二最外層熱交換器板(1〃 )外側的另一加強板(2、 42)，所述另一加強板(2、 42)具有主區域(20)，所述主區 域(20)與延伸平面(p)平行地延伸并且包括加強圖案(21)，所述 加強圖案(21)設置在兩個端口 (8)的附近并包括從所述熱交換器板 (1)向外伸出的至少一個凹陷(22)。
全文摘要
本發明涉及包括多個板的板式熱交換器。這些板與主延伸平面平行地延伸并包括多個熱交換器板和一個加強板(2)。熱交換器板彼此相鄰設置并形成板組件，板組件具有第一板空間和第二板空間。每個熱交換器板具有四個孔口，孔口形成穿過板組件延伸的端口(8)。熱交換器板包括在板組件一側的最外層熱交換器板和在板組件相對一側的最外層熱交換器板。板組件的板空間中的兩個在板組件的相應一側形成相應的最外層板空間，其由最外層熱交換器板中的相應一個向外界定。加強板設置在一個第一熱交換器板的外側。加強板(2)具有主區域(20)，其與延伸平面平行地延伸，并包括加強圖案(21)，加強圖案設置在兩個端口(8)附近并包括從熱交換器板向外伸出的至少一個凹陷(22)。
文檔編號F28D9/00GK101416017SQ200780011930
公開日2009年4月22日 申請日期2007年3月29日 優先權日2006年4月4日
發明者J·E·J·拉斯穆斯 申請人:阿爾法拉瓦爾股份有限公司