专利名称：热交换器的板片和板片上的垫片的制作方法
技术领域：
本发明关于在权利要求1的前序部分中所指的板式热交换器中的板片，以及权利要求4的前序部分中所指的相应的带垫片的板片。
板式热交换器由许多被垫片隔开的板片制成。通常，板片为矩形并且在每个角部设有两种热交换介质的进口和出口孔，在该板片上须隆起波状花纹并设置垫片。在组装板式热交换器时，该垫片被放在一堆板片中相邻板片之间。在垫片内形成通流区，该通流区角部开孔中有两个是连通的，因此使第一种热交换介质流到板片的一侧。剩下的两个角部开孔被垫片隔离。将一堆板片中的下一个热交换器板片转180°，该板片上的垫片又形成一个通流区，该通流区与第一个垫片另一侧的其它两个开孔相贯通的，并使另一种介质在该板片上的这一侧流动。将热交换器的板片每隔一个旋转180°，制成板式热交换器。每隔一个空间被第一种热交换介质填充，而剩下来的空间被另外一种热交换介质填充。
一般在每个热交换器板片上都设有垫片槽，在其中放置最好由橡胶制造的垫片。为了便于组装板式热交换器，需要将垫片固定到垫片槽中去，这可以通过各种方式来实现。传统的方法是将垫片胶粘到垫片槽中去，然而考虑到这将会引起以后在拆卸板式热交换器时出现问题这一实际情况，人们已经开发了另一种机械连接的方法。
这种机械连接的方法可以分成两组。第一组连接方法是通过在垫片上设置一个舌瓣而实现的，该舌瓣可以与一个设置在垫片槽中的槽孔相配合。该槽孔可以是一个冲压出来的孔(例如如US-A-4377204中所示)或者通过切割和隆起板片材料而形成，该槽孔的形成无需减少材料(例如如US-A-4905758中所示)。另一组方法中，垫片和垫片槽的形状为，垫片延伸到热交换器板片的边缘之外，并且由连接在该边缘周围的舌瓣固定(例如如EP0762071中所示)。
本发明关于如US-A-4905758中所示的、通过切割和隆起板片材料而形成槽孔这一组的连接方法。该方法与提到的其它方法相比具有许多优点。
在垫片槽附近的热交换器板片上冲压槽孔的方法有一些缺陷。冲孔或基本上沿垫片槽要间隔设置许多孔，可以假设在隆起板片之后分别进行一系列的操作，也可以假设在隆起工具上设置冲孔工具，这将会大大增加了该工具的成本。此外，后一种办法是不希望有的，因为存在冲掉的部分会被保留在隆起工具内的危险，进而有损于后面的隆起/冲压过程。
材料切割和隆起以形成槽孔的过程可以与隆起板片材料本身同在一个工作程序中进行，这样就不需要独立的工作程序，同样，对切割工具的自由公差的要求并不高，与隆起工具组合做在一起会相对便宜一些。
垫片和垫片槽的形状被设置成使垫片延伸到热交换器板片的外边缘、并且由连接在该边缘周围的舌瓣固定这种方法，需要复杂的垫片形状，这就一方面增加了垫片的成本，另一方面使得垫片安装困难且费时。
安装在切割和隆起材料后所形成的槽孔中的垫片，应该具有简单的形状并且能比较容易地安装在垫片槽中。
US-A-4905758提供了一种带垫片槽的热交换器板片，垫片槽每隔一段扩大一段，该扩大段与垫片槽本身位于同一个平面，该扩大段是相对于周围的垫片材料被向下压出来的。通过向下挤压已经被切割开的该扩大段的端部，在与垫片槽长度方向基本上相垂直的平面上形成槽孔。
垫片上设有插入到垫片槽扩大段中去的凸出来的连接件，其形状为它们能够与设在每一个扩大段端部的槽孔相配合。
实施固定垫片是通过将垫片凸出来的连接件的端部压到槽孔中去，也就是说固定力决定于垫片凸出来的连接件与主要是槽孔上部边缘之间的接合程度。
人们已经发现，在US-A-4905758中所示形状的热交换器板片的制造过程中，很难遵守槽孔两个上部边缘间距的许用公差。在平板被第一次向下压成所需要的形状时，该板片材料会收缩。收缩程度部分地取决于周围材料的隆起，部分取决于板片材料，部分取决于板片的厚度。两个上部边缘间距可以随着板片的不同和在沟槽中连接位置的不同而变化，因而会出现不希望有的在垫片槽扩大段和垫片连接件之间固定力的变化。这样的不规则的固定力会在组装板式热交换器时引起麻烦，因为万一垫片没有充分连接上，垫片可能被移到垫片槽之外。
本发明的目的是提供一种上面提到的热交换器板片，其中与垫片相接合的那些边的间距可以被制造在很小的公差范围内，以克服上述缺陷。
本发明目的的实现是通过构成上面提到的板片，其特征在权利要求1中的特征部分和关于组装板片和垫片的权利要求4中的特征部分已经指出。
那么就得到一种热交换器的板片，其中扩大段上隆起的舌状部分的每侧设置固定槽孔，所形成的槽孔之间的距离被保持在很小的公差范围内，在板片的制造过程中，该隆起的舌状部分不会受周围材料产生的收缩效应的影响。这种热交换器板片的设计，使所有相互之间隔开的扩大段中都设置上固定槽孔，这些固定槽孔之间的相互距离被保持在同样很小的公差范围内，而不会受到隆起过程以及板片的材料和厚度的影响。此外，也就是说，同样的隆起工具可以用在不同材料和不同厚度的热交换器板片的制造过程中。由于相接合的垫片在该公差范围内制造，该垫片的连接件也在很小的公差范围内制造，这就能够在板片和垫片之间所有空间内实现均匀的固定力。
根据本发明的第一个实施例，在扩大段的中间位置设置一个隆起的舌状部分，垫片的连接件包括两个突出部分，该突出部分设置成与舌状部分每侧的槽孔相接合。该实施例构成本发明的形状最简单的热交换器板片。
根据本发明的另一个实施例，在扩大段上设置两个隆起的相互隔开来的舌状部分。在该实施例中设置了四个连接槽孔，在两个舌状部分的每一侧各设置一个。因此，垫片的连接件可以以各种不同的方式制造，可以设置与不同的槽孔相接合的舌瓣。所以，垫片连接件可以包括一个凸出的舌瓣，它设置成与中间的两个互相面对的设在每个舌状部分上的槽孔相接合，也可以包括两个凸出舌瓣，它设置成与两个舌状部分上的相互之间最远的两个槽孔相接合。所以，在垫片上可以设置一种夹持在舌状部分之间的接合舌瓣，或者设置一种夹持在舌状部分周围的接合舌瓣。
在垫片连接件上的舌瓣可以被设置成使舌瓣部分地伸到槽孔中去，或者它们也可以被设置成使它们压靠在槽孔中而不伸入到其中太多，这取决于需要的固定力有多大。
最后，在垫片连接件上可以设置一个位于连接件上方的按压件，该按压件不会影响垫片连接件的功能，但是会帮助将垫片安装到板片上。
参照附图下面更详细地解释本发明，其中
图1表示了所发明的设有垫片的热交换器的板片；图2表示了本发明的第一个实施例中热交换器板片实例的局部放大视图；图3表示了可以安置在图2中所示的热交换器板片中的垫片局部；图4表示了图3中所示的垫片被安装到图2中所示的热交换器板片上；图5表示了本发明的另一个实施例中热交换器板片实例的局部放大视图；图6-8表示了可以安置在图5中所示的热交换器板片中的垫片局部。
图1表示了一个矩形热交换器的板片1，其角部为热交换介质设置了开孔2。板1上设有垫片3，它形成一种热交换介质的通流面4，热交换介质和两个角孔2连通。其余的两个角孔2被垫片3隔离。最好将板1做成所示的波纹形的表面，一方面它增加了在通过板1时的热交换，另一方面，提高了板1的刚度。波纹是在一个挤压工具中被隆起后而形成的。在组装热交换器时，将每隔一个带垫片3的板片1旋转180°，这样一种热交换介质隔一个板片流动，其它的介质在其它的板片之间流动。这是一个典型的传统热交换器的构造。
为了便于板式热交换器的安装，将垫片3接合到板片1上。为此，在垫片3上设有均匀分配在垫片周围的舌瓣5。在板片上挖掉一块并由垫片3上凸出来的部分填充，通过板片1上的挖掉的部分来固定垫片。
图2为本发明的第一个实施例中热交换器板片1的局部放大视图；可以看到，在板片1上设有接收垫片3的垫片槽6。垫片槽6每隔一段放大一部分7，它由垫片3上相应的舌瓣填充。在扩大段7的中心，设有一个槽孔8，它是在隆起板片1时形成的。在挤压的过程中，制成板1的波纹表面和设有扩大段7的垫片槽6。同时，形成槽孔8，两块挤压工具相对于垫片槽6和扩大段7向上压出舌状部分9。在此过程中，在板1上切割出两条缝但并没有去掉材料。
槽孔8和舌状部分9另一侧相应的槽孔一起形成垫片与板1之间的连接装置，其中在相互连接时，槽孔的上部边缘将卡住垫片上舌瓣的接合部分，下面将要描述该舌瓣。舌状部分9的宽度是精心确定的，制成该板片的材料不能因隆起而被进一步的拉伸和压缩。这也就是说，两个接合槽孔8的上部边缘是精确控制在很小的公差范围内的。
图3表示了垫片3的局部，该垫片与图2中所示的板片1上的垫片槽6相配合；在垫片3上每隔一段设置一个连接件10，在图示的实施例中，它包括两个凸出来的舌瓣11，垫片3的形状和凸出来的舌瓣11与垫片槽6和其扩大段7高精度地相配。舌瓣11的形状被设置成使相互面对的舌瓣能够与板片1上的槽孔8卡锁接合在一起。
该垫片最好由橡胶制造，它也可以由其它材料制造。在垫片3的顶部和底部，还可以设置所示的密封条12，在组装制成热交换器时以改进在热交换器板片之间的密封。
图4表示了图3中所示的垫片被安装到图2中所示的热交换器板片上。如图中的点划线所示，垫片3中的部分舌瓣11伸入到板片1中的槽孔8中。舌瓣11最好卡在槽孔8中，但连接的实现也可以完全靠夹持效应，其中垫片3上的软材料完全挤压在槽孔8的周围。如上所述，由于切割和隆起的操作过程在槽孔8上会形成毛刺，在安装垫片3的过程中，这些毛刺会嵌入到橡胶材料中去并且会将垫片3进一步固定。
图5表示了本发明的另一个实施例中热交换器板片。
同样，在板片21上设有带扩大段27的垫片槽26。在此实施例中，扩大段7的形成是通过从垫片槽6中隆起材料，这样形成两个相同的舌头一样的块29，每一个块实际上如同图2中所示的实施例中的舌状部分9。两个舌状部分9的上边是活动的，它们不受板片21上的其它板片元件以及在制造板片21的过程中可能存在的收缩的影响。结果是，所形成的槽孔28相互之间的距离(这里共有四个，每个舌状部分9上有两个)被精确限定在很小的范围之内。两个而不是一个舌块29的形状，就所关联的垫片的形状而言，应被认为可以有更多的选择，图6-8中表示了其中的三个。
图6表示了设有连接件30的垫片33，其形状为一个凸出来的中心连接舌瓣31和两个边侧舌瓣32。中心连接舌瓣31的宽度一般稍大于在板片21上扩大段27中的两个隆起的舌块29之间的距离，它能紧紧地卡在两个舌块29上的槽孔中。边侧舌瓣32的形状填充在板片21上扩大段27的最外侧。在安装时垫片33填充到整个扩大段27中去。在该实施例中，这里边侧舌瓣32不起固定垫片槽26中的垫片33的作用，因此这里也可以不设置它。
完成垫片33的安装是通过将垫片放置到垫片槽26中，然后向下按压在两个舌块29之间的中心连接舌瓣31，舌瓣卡入到舌块29的槽孔28中去并且被固定在舌块29的上部边缘的下面。
为了便于安装，如图7中所示，可以在垫片33上设置一个按压件34，它设置在以点划线所表示的垫片33的连接件30的上面。该按压件34与中心连接舌瓣31和边侧舌瓣32粘在一起，但不会使中心舌瓣31的功能受到影响。在按压件34表面上设有按压垫35，按压垫向上呈弧形加厚。当图7中所示的垫片33被安装到板片21中时，通过对按压垫35作用一个向下的压力，将垫片33的连接件30压到板片21上扩大段27中去。如果要将垫片33采用机械的方法安装到垫片槽26中去，该连接件30和盖在其上面的按压件34的形状是非常欢迎的，从垫片33的生产制造的角度来说，它还具有某些优点。
图8表示了可以被安置在图5中所示板片21中的垫片的另一个实施例。
象图6和图7中所示的垫片33的连接件30一样，垫片43的连接件40包括一个中心舌瓣41和两个边侧舌瓣42。在该实施例中，边侧舌瓣42是这样一种舌瓣，在将其安装到热交换器的板片21上时，它将与在隆起的舌块29外侧形成的槽孔28相接合，每个边侧舌瓣42上都设有向内凸出来的一块。垫片43的连接件40的形状与(图2中)垫片3的连接件10的形状大致相同，只是边侧舌瓣42之间的距离大于凸出来的舌瓣11之间的距离。
中心舌瓣41的形状被设置成使其紧紧地向下安装在隆起的舌块29之间，在将垫片43安装到板片21上时，中心舌瓣起固定垫片43的作用。然而，中心舌瓣的宽度也可以小于隆起的舌块29之间的距离，也就是说，它不起固定垫片43的作用，或者也可以选择不设置它。
参照图中所示的优选实施例，已经对本发明作了描述。但是也可以构思本发明范围内的其他的实施例。例如在垫片3(图3)和43(图8)各自的连接件10和40上可以设置类似于图7中所示、并盖在上面的按压件，以便于将它们分别安装到热交换器板片1和21中去。
垫片的连接件10、30和40在实施例中被表示成从垫片3、33和43上凸出来，并且具有圆形和软的外形，这将在强度和制造方面为垫片带来一些好处。然而，完全可以将连接件制成其它的形状。
权利要求
1.一种板式热交换器的热交换器板片(1；21)，该板片(1；21)包括呈凹槽状的垫片槽(6；26)，该凹槽延伸至少穿过在靠近板片的边缘处的部分板片(1；21)，并且在相应的垫片(3；33；43)上每隔一段设置一个接纳连接件(10；30；40)的扩大段(7；27)，在与垫片槽(6；26)中的每个扩大段(7；27)相连接的位置，通过切割和隆起板片材料，至少设置两个与垫片槽长度方向实际上相垂直的槽孔(8；28)，该槽孔(8；28)被设计成与连接件(10；30；40)相接合，其特征在于，在实际上垂直于垫片槽(6；26)的扩大段(7；27)中至少设置了一个隆起的舌状部分(9；29)，其中槽孔(8；28)位于舌状部分(9；29)的每一侧，该舌状部分位于该侧与垫片槽(6；26)的扩大段(7；27)之间。
2.如权利要求1中的热交换器板片，其特征在于一个隆起的舌状部分(9)设置在扩大段(7)的中心。
3.如权利要求1中的热交换器板片，其特征在于两个隆起的舌状部分(9)相互隔开一段距离设置在扩大段(27)中。
4.一种带垫片(3；33；43)的板式热交换器的热交换器板片(1；21)，该板片(1；21)包括呈凹槽状的垫片槽(6；26)，该凹槽延伸至少穿过在靠近板片的边缘处的部分板片(1；21)，并且在相应的垫片(3；33；43)上每隔一段设置一个接纳连接件(10；30；40)的扩大段(7；27)，在与垫片槽(6；26)中的每个扩大段(7；27)相连接的位置，通过切割和隆起板片材料，至少设置两个与垫片槽长度方向实际上相垂直的槽孔(8；28)，垫片连接件(10；30；40)包括能够与槽孔(8；28)相接合的凸出来的舌瓣(11；31；42)，其特征在于，在实际上垂直于垫片槽(6；26)的扩大段(7；27)中至少设置了一个隆起的舌状部分(9；29)，其中槽孔(8；28)位于舌状部分(9；29)的每一侧，该舌状部分位于该侧与垫片槽(6；26)的扩大段(7；27)之间。垫片连接件(10；30；40)被设计成能够与槽孔(8；28)相接合，
5.如权利要求4中的带垫片的热交换器板片，其特征在于一个隆起的舌状部分(9)设置在扩大段(7)的中心；垫片连接件(10)包括两个凸出来的舌瓣(11)，该舌瓣被设计成能够与设置在舌状部分(9)的每一侧的槽孔(8)相接合。
6.如权利要求4中的带垫片的热交换器板片，其特征在于两个隆起的舌状部分(9)相互隔开一段距离设置在扩大段(27)中。垫片连接件(30)包括一个凸出来的舌瓣(31)，该舌瓣被设计成能够与设置在每个舌状部分(29)上的在中央的相互面对的槽孔(28)相接合。
7.如权利要求4中的带垫片的热交换器板片，其特征在于两个隆起的舌状部分(29)相互隔开一段距离设置在扩大段(27)中。垫片连接件(40)包括两个相外凸出来的舌瓣(42)，该舌瓣被设计成能够与设置在每个舌状部分(29)上的两个相互最远的槽孔(28)相接合。
8.如4-7中的任一权利要求中带垫片的热交换器板片，其特征在于在垫片连接件(10；30；40)上的舌瓣(11；31；42)部分地伸到槽孔(8；28)中去。
9.如4-7中的任一权利要求中的热交换器板片，其特征在于在垫片连接件(10；30；40)上的舌瓣(11；31；42)压靠在槽孔(8；28)上而不伸入到其中太多。
10.如4-9中的任一权利要求中带垫片的热交换器板片，其特征在于在垫片连接件(10；30；40)上设置一个盖罩式按压件(34)。
全文摘要
一种板式热交换器的热交换器板片(1),该板片(1)包括呈凹槽状的垫片槽(6),该凹槽延伸至少穿过在靠近板片的边缘处的部分板片(1),并且在相应的垫片(3)上每隔一段设置一个接纳连接件(10)的扩大段(7)。在与垫片槽(6)中的每个扩大段(7)相连接的位置,通过切割和隆起板片材料,至少设置两个与垫片槽长度方向基本相垂直的槽孔(8),该槽孔(8)被设计成与连接件(10)相接合。在基本垂直于垫片槽(6)的扩大段(7)中至少设置了一个隆起的舌状部分(9),其中槽孔(8)位于舌状部分(9)的每一侧,该舌状部分位于该侧与垫片槽(6)的扩大段(7)之间。
文档编号F28F3/10GK1355879SQ00808964
公开日2002年6月26日 申请日期2000年6月14日 优先权日1999年6月14日
发明者耶斯·H·彼得森, 本尼·延森 申请人:Apv热交换器公司