具有接合的框架的熱交換器的制造方法
【專利說明】具有接合的框架的熱交換器
[0001]相關申請的交叉引用
[0002]本申請要求保護在2013年3月15日提交的、名稱為“HEAT EXCHANGER WITHJOINTED FRAME (具有接合的框架的熱交換器)”的美國臨時專利申請第61/793，865號的權益。上述專利申請的內容通過引用到本申請的詳細描述內而明確地并入到本文中。
技術領域
[0003]本發明大體而言涉及熱交換器，特別是包括間隔開的平板堆疊的熱交換器。
【背景技術】
[0004]條和板或者板和框架熱交換器最常在工業中用于原型應用或少量生產和高模型混合應用。對于這些類型的應用，希望保持生產和制造成本最小，特別地同時允許設計靈活性而沒有對于昂貴工具的對應的再投資。傳統的條和板或板與框架型熱交換器允許設計靈活性并且通常需要最少的工具成本，對于給定應用，這是合乎需要的。然而，條和板和框架型熱交換器常常構建/制造起來是費力的，并且可能需要許多條或框架部件，這在材料成本方面相對昂貴并且可能組裝起來相對復雜。
[0005]持續地需要降低與這種類型的板型熱交換器的設計和制造相關聯的成本以及減少其制造常常需要的勞動強度和組裝復雜性。
[0006]因此，不斷地需要維持或提高板型熱交換器設計的靈活性，同時降低或避免工具成本，減少部件總數和相關聯的材料成本，并且提供更簡單并且更牢固的組裝方法。
【發明內容】
[0007]根據本公開的第一示例實施例，提供一種熱交換器，包括:多個堆疊的熱交換器板；多個框架構件，其間設于所述熱交換器板中的每一個之間，框架構件與所述板中的每一個間隔開，框架構件和多個堆疊熱交換器板一起在它們之間限定流體通道；形成于所述熱交換器板中的每一個中的對應的成對的開口，在相鄰板中的對應的成對的開口對準，以限定相應入口歧管和出口歧管，以使第一流體和第二流體通過所述熱交換器中的所述流體通道中的對應的通道流動；其中所述框架構件中的每一個包括:第一密封構件，其適于對應于熱交換器板的至少一部分的周界；第二密封構件，其適于繞形成于熱交換器板中的對應的成對的開口形成流體邊界；至少兩個自由端，其形成至少一個接頭，以使得所述框架構件提供圍繞這些板的整個周界的第一不透流體的密封和圍繞這些板中形成的所述對應的成對開口之一的第二不透流體的密封。
[0008]根據本公開的另一示例實施例，提供一種制造熱交換器的方法，包括以下步驟:提供多個熱交換板，在熱交換板中形成有流體開口 ；提供多個框架構件，框架構件由具有兩個自由端的至少一段材料形成；將所述至少一段材料彎曲成一定構造，以提供第一密封構件和第二密封構件，第一密封構件跟隨熱交換板的周界，第二密封構件形成繞所述板中的所述流體開口中的至少一個的邊界，所述自由端中的每一個形成接頭的至少一部分，以形成密封框架構件；形成所述熱交換器板和所述密封框架構件的交替堆疊，以形成第一組和第二組流體通道構件。
【附圖說明】
[0009]現將參考附圖僅以舉例說明的方式描述本公開，在附圖中:
[0010]圖1是根據本公開的示例性實施例的熱交換器的一部分的立體分解圖；
[0011]圖2是圖1所示的熱交換器的框架構件的一部分的頂部立體圖；
[0012]圖3是處于分解狀態的圖2的框架構件的俯視圖；
[0013]圖4是處于分解狀態的根據本公開的另一示例性實施例的框架構件的俯視圖，其示出了替代機械連接；
[0014]圖5是圖4所示的實施例的機械連接的詳細視圖；
[0015]圖6是圖3所示的實施例的機械連接的詳細視圖；
[0016]圖7是根據本公開的另一示例性實施例的框架構件的俯視圖；
[0017]圖8是根據本公開的另一示例性實施例的框架構件的俯視圖；
[0018]圖8A是圖8所示的框架構件的變型的俯視圖；
[0019]圖9是根據本公開的另一示例實施例的互鎖連接的詳細視圖；
[0020]圖9A是圖9所示的互鎖連接的變型的詳細視圖；
[0021]圖10是根據本公開的另一示例實施例的互鎖連接的詳細視圖；
[0022]圖11是根據本公開的另一示例實施例的熱交換器的一部分的詳細截面圖。
[0023]圖12是根據本公開的另一示例實施例的熱交換器板的頂部立體圖；
[0024]圖12A是圖12所示的熱交換器板的一變型的頂部立體圖；
[0025]圖13是根據本公開的另一示例性實施例的框架構件的俯視圖；
[0026]圖14是根據本公開的另一示例性實施例的框架構件；
[0027]圖15是圖14所示的框架構件的變型的俯視圖；
[0028]圖16是圖14和圖15所示的實施例的框架構件各部件之間的互鎖連接的詳細視圖；
[0029]圖17是用于形成雙程或U形流動流體通道的根據本公開的另一示例性實施例的框架構件的俯視圖；以及
[0030]圖18是用于形成多程流體通道的根據本公開的另一示例性實施例的框架構件的俯視圖；
[0031]圖19是用于形成交叉流動熱交換器的流體通道的根據本公開的另一示例性實施例的框架構件的俯視圖，其中相應的入口歧管和出口歧管被布置成相對于彼此成90度；
[0032]圖20是用于形成具有外側流體端口的熱交換器的根據本公開的另一示例性實施例的第一框架構件的俯視圖；以及
[0033]圖21是與圖20所示的第一框架構件結合以形成具有外側流體端口的熱交換器的第二框架構件的俯視圖。
【具體實施方式】
[0034]現參考圖1，示出了根據本公開的示例性實施例的熱交換器100的一部分。熱交換器100包括流體通道構件10，流體通道構件10用作構建塊，以使得多個流體通道構件10堆疊在彼此之上，以形成用于加熱/冷卻通過那里流動的兩種不同流體的熱交換器。應了解封閉流體通道構件10堆疊的合適端板(未圖示)和用于通過熱交換器100流動的各種流體的適當入口和出口連接部(未圖示)將也根據本領域已知的原理設置。雖然圖1所示的示例實施例示出了流體通道構件10具有布置在大體上矩形板12、14的相應端部處的入口 /出口開口以形成并流式熱交換器，應了解各種其它形式的熱交換器也設想到在本公開的范圍內，如在下文中結合其它示例實施例進一步詳細地描述。
[0035]如圖所示，流體通道構件10包括一對第一板12和第二板14，第一板12和第二板14彼此間隔開并且由框架構件16連接在一起以在它們之間形成流體通路18。根據熱交換器100的特定設計和應用，湍流器或其它傳熱增進裝置(未圖示)可以定位于板12、14之間的流體通路18內。板12、14基本上彼此相同并且應了解由于流體通道構件10堆疊在彼此之上以形成熱交換器100，一個流體通道構件10的第一(或上)板12變成相鄰的流體通道構件10的第二(或下)板14。
[0036]第一板12和第二板14大體上為矩形并且由任何合適材料、諸如鋁或不銹鋼制成。鋁板優選地由預先包覆的鋁釬焊薄板制成。不銹鋼板可以由包有填充金屬、諸如銅的不銹鋼薄板形成；或者板可以被預先涂布有另一合適填充金屬；或者填充金屬可以被提供為與每個板表面接觸的墊片。板12、14也大體上是平坦的并且各設有四個開口 20、22、24、26，其中一個開口定位于板12、14的相應角部中的每一個角部處。開口 20、22、24、26用作相應入口 /出口端口，以將流體引入和排放到其對應的的流體通路18內。當多個流體通道構件10布置在彼此頂上時，開口 20、22、24、26與相鄰流體通道構件10中的對應的開口 20、22、24,26對準，以形成用于使兩種單獨流體通過熱交換器10流動的相應成對的入口 /出口歧管(未圖示)，如本領域中已知的那樣。
[0037]框架構件16包括第一或外周緣密封構件32和第二或歧管密封構件34。第一密封構件32大體上繞板12、14的縱向邊緣和端邊緣35、37跟隨板12、14的周界或周邊，第一密封構件32使第一板12和第二板14以間隔開的關系在它們的周界處連結在一起，從而在第一板12與第二板14之間形成防漏的流體通路18。因此，第一密封構件32繞流體通道構件10的整個周界提供不透流體的密封，板12、14和框架構件16通過釬焊或任何其它合適方法連結在一起，以在板12、14與框架構件16之間形成密封的流體通路。
[0038]第二密封構件34繞形成于板12、14中的對應的開口 20、22、24、26中的二個形成流體屏障或流體邊界。在圖1所示的示例實施例中，一個框架構件16( S卩，在圖1中示出的最上框架構件16)具有繞對角相對的開口 20、24形成的第二密封構件34，而另一框架構件16 ( S卩，在圖1中示出的最下框架構件16)具有繞對角相對的相對那對開口 22、26形成的第二密封構件34。因此，在圖示的示例實施例中，流體可以經由開口 20、22進出形成于板12、14之間的流體通路18，同時由于歧管密封構件34的定位而防止流經熱交換器的第二流體進入流體通路18，第二流體替代地允許經由開口 24、26進/出相鄰流體通路18。因此，應了解熱交換器100包括一系列交替的流體流動通路18(1)、18 (2)，以用于第一熱交換器流體通過第一組流體流動通路18(1)流動和第二熱交換流體通過第二組流體流動通路18(2)流動，通過穿過熱交換器100的流體流動通路18 (I)、18 (2)的交替布置，使第一熱交換器流體和第二熱交換流體成傳熱關系。應了解到盡管第二或歧管密封構件34被示出定位成對應于并流單程(single pass，單道)熱交換器在板12、14的對角相對的角部(拐角)處的流體開口，根據穿過流體通道構件10和熱交換器100的所希望的流體流動路徑，其它構造也是可能的。
[0039]框架構件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)。在本示例實施例中，第一框架部分16 (I)和第二框架部分16(2)大體上彼此相同，其中第二框架部分16⑵相對于第一部分16⑴旋轉180度，或反之亦然，如在圖2和圖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)中的每一個具有呈第二密封構件34形式的一端40，而框架部分16 (I)、16 (2)的其余部分跟隨板12、14的周界，即，沿著其余縱向邊緣35、端邊緣37并且圍繞板12、14的角部并且沿著相對的縱向邊緣35，之后止于第二端42處。如圖所示，第一框架部分16(1)和第二框架部分16(2)中的每一個的第一密封構件32跟隨板12、14的周界的大約一半，使得當框架部分16 (I)、16 (2)定位成其匹配關系時，提供跟隨板12、14的周界的閉合框架構件16。
[0040]為了確保當部件被釬焊或以其它方式連結在一起時第一框架部分16(1)和第二框架部分16(2)彼此適當對準以形成繞板12、14的整個周界的牢固的第一密封32和繞流體通道構件10內的歧管區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)設有對應的的互鎖特征，以確保框架部分16(1)、16 (2)牢固地定位成其匹配關系。如圖2和圖3所示，第一框架部分1