换热器的制作方法

本实用新型涉及换热设备领域，特别是涉及一种换热器。

背景技术：

焊接板式换热器因其较高的传热效果、结构紧凑、占地面积小、清洗检修方便等优点，广泛应用于液-液、液-汽、气-气、气-液等多种介质的换热工况中，为能量回收与再利用提供了越来越多的解决方案。

在冷、热侧温度差较大工况下，不同材质零部件间的热膨胀量不同，导致零部件间产生较大的连接应力，甚至造成换热器的连接失效。为平衡不同零部件间不同的热膨胀位移量，需在连接处设置柔性元件，以补偿不同的热膨胀位移；现有的膨胀节只能实现不同零部件间单方向的位移补偿，如何平衡换热器中不同零部件间的轴向和横向同时产生的二维位移是本领域技术人员需要解决的问题。

技术实现要素：

鉴于以上所述现有技术的缺点，本实用新型的目的在于提供一种换热器，用于解决现有技术中存在的上述问题。

为了解决上述技术问题，本实用新型提供一种换热器，包括：外框架，所述外框架包括外框上架体和外框下架体，所述外框上架体和外框下架体通过外框中间架体连接；若干个换热模块，置于所述外框架的内部；每个换热模块包括换热芯体以及支撑所述换热芯体的模块支架；每个所述模块支架与所述外框上架体之间通过二维膨胀节本体相连；所述二维膨胀节本体的纵向截面包括：依次连接的纵向波纹部、连接部和横向波纹部；所述纵向波纹部包括至少一个纵向波纹段，每个所述纵向波纹段包括纵向波圆弧段和与所述纵向波圆弧段的端部连接的纵向波延伸段，所述纵向波圆弧段的中轴线与横向平行；所述横向波纹部包括至少一个横向波纹段，每个所述横向波纹段包括横向波圆弧段和与所述横向波圆弧段的端部连接的横向波延伸段，所述横向波圆弧段的中轴线与纵向平行；所述纵向波纹部的纵向波延伸段与所述外框上架体连接，所述横向波纹部的横向波延伸段与相应的所述模块支架连接。

优选地，相邻两个所述换热模块的模块支架之间设有模块间隔，每个模块间隔中设有模块间波纹连接件，所述模块间波纹连接件将相邻两个所述换热模块的模块支架连接，所述模块间波纹连接件的纵向截面包括：至少一个模块间横向吸收段，所述模块间横向吸收段包括模块间横向圆弧段和与所述模块间横向圆弧段的两端连接的模块间横向延伸段，所述模块间横向圆弧段的中轴线与纵向平行。

进一步地，连接在所述模块支架的同一侧面上的所述波纹连接件和所述二维膨胀节本体是相互连接的。

进一步地，每个所述模块支架的上部和下部均设置有所述模块间波纹连接件。

更进一步地，所述的换热器，还包括若干个设置于所述外框下架体的顶面上的内部限位块；所述内部限位块处在设置于所述模块支架的下部的所述模块间波纹连接件的下方，所述内部限位块与相邻的所述模块支架之间有间隙。

进一步地，所有的所述模块间波纹连接件在水平方向上形成的路径通过所有的所述模块间隔在水平方向上所形成的通道。

优选地，所有的所述换热模块放置于所述外框下架体上，每个所述模块支架的下部通过横向吸收部件与所述外框下架体连接；所述横向吸收部件包括：与每个所述模块支架的侧面连接的下部波纹连接件和设置于所述外框下架体上的密封条，所述密封条与所述下部波纹连接件连接；所述下部波纹连接件的纵向截面包括：至少一个下部横向吸收段，所述下部横向吸收段包括：下部横向圆弧段和与所述下部横向圆弧段的两端连接的下部横向延伸段，所述下部横向圆弧段的中轴线与纵向平行，两个下部横向延伸段分别连接所述密封条和所述模块支架。

进一步地，所述外框下架体上连接的所有的所述横向吸收部件绕着所述外框下架体的周向设置，围成吸收件旋转体。

进一步地，所述的换热器，还包括若干个设置于所述外框下架体的顶面上的外部限位块；所述外部限位块处于所述下部波纹连接件的下方，所述外部限位块与相邻的所述模块支架之间有间隙。

优选地，所述外框上架体包括上架体轮廓和若干个设置于所述上架体轮廓内部且交错设置的分隔件，所有的所述分隔件将所述上架体轮廓的内部分隔为多个分隔单元；每个分隔单元上连接的所有的所述二维膨胀节本体绕着所述分隔单元的周向设置，围成膨胀节旋转体。

优选地，所述的换热器，还包括加强箍，所述加强箍卡接于所述二维膨胀节本体的外部，所述加强箍套设于所述纵向波纹部中任意一个开口朝向外侧的纵向波纹段上，和/或所述加强箍套设于所述横向波纹部中任意一个开口朝向上方的横向波纹段上。

如上所述，本实用新型所述的换热器，具有以下有益效果：

1)本实用新型的换热器，在换热模块的模块支架与所述外框上架体之间设置了二维膨胀节本体，二维膨胀节本体是一种二维柔性元件；二维膨胀节本体上所设置纵向波纹部和横向波纹部，能够实现同时补偿竖直方向和水平方向的热膨胀位移量,避免了模块支架与外框上架体间竖直和水平方向热应力过大引起的连接失效现象的发生，提高了换热器的使用寿命；

2)在换热模块数量较多，且换热模块间温度差较大的情况下，为了更好的补偿换热模块间的热膨胀量，避免换热模块间的热应力失效问题发生；将能够吸收横向热膨胀位移量的模块间波纹连接件设置于模块支架之间，以补偿换热器水平方向的热膨胀位移量。

附图说明

图1显示为本实施例的换热器的立体示意图。

图2显示为本实施例的换热器的侧面示意图。

图3显示为本实施例的换热器的A-A剖面的示意图。

图4显示为本实施例的换热器的B-B剖面的示意图。

图5显示为本实施例的换热器的二维膨胀节本体的示意图。

图6显示为本实施例的换热器的相邻两个换热模块之间设置模块间波纹连接件的示意图。

图7显示为本实施例的换热器中的换热模块的示意图。

附图标号说明

100 外框架

110 外框上架体

111 上架体轮廓

112 分隔件

120 外框中间架体

130 外框下架体

200 换热模块

210 换热芯体

211 换热板片

220 模块支架

300 二维膨胀节本体

310 纵向波纹部

301 纵向波纹段

311 纵向波圆弧段

312 纵向波延伸段

320 横向波纹部

302 横向波纹段

321 横向波圆弧段

322 横向波延伸段

330 连接部

331 第一连接段

332 过渡弧段

333 第二连接段

400 模块间波纹连接件

401 模块间横向吸收段

410 模块间横向圆弧段

420 模块间横向延伸段

500 内部限位块

600 横向吸收部件

610 下部波纹连接件

6011 下部横向圆弧段

6012 下部横向延伸段

620 密封条

700 外部限位块

800 加强箍

具体实施方式

以下由特定的具体实施例说明本实用新型的实施方式，熟悉此技术的人士可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本实用新型的其他优点及功效。

请参阅附图。须知，本说明书所附图式所绘示的结构、比例、大小等，均仅用以配合说明书所揭示的内容，以供熟悉此技术的人士了解与阅读，并非用以限定本实用新型可实施的限定条件，故不具技术上的实质意义，任何结构的修饰、比例关系的改变或大小的调整，在不影响本实用新型所能产生的功效及所能达成的目的下，均应仍落在本实用新型所揭示的技术内容得能涵盖的范围内。同时，本说明书中所引用的如“上”、“下”、“左”、“右”、“中间”及“一”等的用语，亦仅为便于叙述的明了，而非用以限定本实用新型可实施的范围，其相对关系的改变或调整，在无实质变更技术内容下，当亦视为本实用新型可实施的范畴。

如图1至图7所示，本实施例的换热器，包括：

外框架100，外框架100包括外框上架体110和外框下架体130，外框上架体110和外框下架体130通过外框中间架体120连接；

若干个换热模块200，置于外框架100的内部；每个换热模块200包括换热芯体210以及支撑换热芯体210的模块支架220；

每个模块支架220与外框上架体110之间通过二维膨胀节本体300相连；

二维膨胀节本体300的纵向截面包括：依次连接的纵向波纹部310、连接部330和横向波纹部320；纵向波纹部310包括至少一个纵向波纹段301，每个纵向波纹段301包括纵向波圆弧段311和与纵向波圆弧段311的端部连接的纵向波延伸段312，纵向波圆弧段311的中轴线与横向平行；横向波纹部320包括至少一个横向波纹段302，每个横向波纹段302包括横向波圆弧段321和与横向波圆弧段321的端部连接的横向波延伸段322，横向波圆弧段321的中轴线与纵向平行；纵向波纹部310的纵向波延伸段312与外框上架体110连接，横向波纹部320的横向波延伸段322与相应的模块支架220连接。

换热模块200类似积木，换热模块200之间可根据需要，进行拼接和组装，从而满足不同用户现场空间和管路接口的要求，又可降低制造和运输难度；若干换热模块200在外框架100内拼装时，各个换热模块200之间水平和竖直两方向会因温度或材质差异产生热膨胀位移量，进而在换热模块200之间以及换热模块200与外框架100间的连接处会产生较大的热应力。

本实用新型中，在换热模块200的模块支架220与外框上架体110之间设置了二维膨胀节本体300，二维膨胀节本体300是一种二维柔性元件；二维膨胀节本体300的纵向波纹部310可补偿吸收竖直方向的热膨胀量，二维膨胀节本体300的横向波纹部320可补偿吸收水平方向的热膨胀量，实现了对换热器中竖直和水平两个方向的不同热膨胀位移的补偿；二维膨胀节的设置，依靠纵向波纹部310和横向波纹部320的联合作用弥补了现有技术中无法同时对竖直方向和水平方向的两个方向的热膨胀量进行补偿的空缺，可有效防止竖直和水平两个方向热膨胀难以同时补偿导致的连接失效的问题，保证了换热器的安全性与使用寿命。

二维膨胀节本体300中的纵向波纹段301和横向波纹段302的数量依据实际的需要补偿的热膨胀位移量的大小设置，二维膨胀节本体300中的纵向波纹段301和横向波纹段302的数量为1-6个的任意组合，二维膨胀节本体300在模块支架220和外框架100之间焊接连接；二维膨胀节本体300将纵向波纹部310和横向波纹部320整合成一体结构。本实施例中，纵向波纹段301和横向波纹段302的数量均为1个。

在换热器的水平方向上，换热器各处具有不同的热膨胀量，在换热模块200较多或介质温差较大的场合，不同换热模块200之间会产生较大的热膨胀位移，仅依靠二维膨胀节对水平方向的热膨胀补偿，难以消除换热模块200之间连接处较高的热应力状态，这就可能导致换热模块200之间相连位置处的连接失效。

相邻两个换热模块200的模块支架220之间设有模块间隔，每个模块间隔中设有模块间波纹连接件400，模块间波纹连接件400将相邻两个换热模块200的模块支架220连接，模块间波纹连接件400的纵向截面包括：至少一个模块间横向吸收段401，模块间横向吸收段401包括模块间横向圆弧段410和与模块间横向圆弧段410的两端连接的模块间横向延伸段420，模块间横向圆弧段410的中轴线与纵向平行。模块间横向吸收段401能够吸收横向热膨胀位移量。

在换热模块200数量较多，且换热模块200间温度差较大的情况下，将能够吸收横向热膨胀位移量的模块间波纹连接件400设置于模块支架220之间，能够更好的补偿换热模块200间的横向热膨胀量，避免换热模块200间的热应力失效问题发生。利用模块间横向吸收段401的模块间横向圆弧段410的可压缩和可拉伸特性，用以补偿相邻两个换热模块200的模块支架220之间的热膨胀量。

本实施例中，模块间横向吸收段401的数量为1个；如图6所示，模块间横向吸收段401的数量也可为3个。

连接在模块支架220的同一侧面上的波纹连接件400和二维膨胀节本体300是相互连接的。该结构使得部分的二维膨胀节本体300与模块间波纹连接件400连接在一起，使得连接更稳固。

为了加强对换热模块200间的横向热膨胀量的吸收，每个模块支架220的上部和下部均设置有模块间波纹连接件400。本实施例中，与二维膨胀节本体300连接的模块间波纹连接件400处于模块支架220的上部。

当相邻的模块支架220之间的热膨胀位移量较大时，会导致模块间波纹连接件400受到较大的挤压作用，当模块间波纹连接件400的变形量超过其允许的最大变形量时，模块间波纹连接件400变会失去补偿热膨胀变形的能力而失效，为防止此现象的出现，换热器还包括若干个设置于外框下架体130的顶面上的内部限位块500；内部限位块500处在设置于模块支架220的下部的模块间波纹连接件400的下方，内部限位块500与相邻的模块支架220之间有间隙。内部限位块500既能够在模块支架220的热膨胀位移时，顶住模块支架220，也能够在模块间波纹连接件400变形时，顶住模块间波纹连接件400，抑制模块间波纹连接件400进一步变形，内部限位块500能够平衡相邻两个模块支架220之间位移量。

所有的模块间波纹连接件400在水平方向上形成的路径通过所有的模块间隔在水平方向上所形成的通道。该结构的设置使得相邻的模块支架220之间的横向热膨胀位移量能够被吸收。

所有的换热模块200放置于外框下架体130上，每个模块支架220的下部通过横向吸收部件600与外框下架体130连接，横向吸收部件600包括：与每个模块支架220的侧面连接的下部波纹连接件610和设置于外框下架体130上的密封条620，密封条620与下部波纹连接件610连接；

下部波纹连接件610的纵向截面包括：至少一个下部横向吸收段，所述下部横向吸收段包括：下部横向圆弧段6011和与下部横向圆弧段6011的两端连接的下部横向延伸段6012，下部横向圆弧段601的中轴线与纵向平行，两个下部横向延伸段6012分别连接所述密封条620和所述模块支架220。本实施例中，下部波纹连接件610的结构与模块间波纹连接件400的结构相同。

当模块支架220的水平方向热膨胀量大于外框架100的热膨胀位移量时，模块支架220挤压下部波纹连接件610，由于下部波纹连接件610固定在外框架100上，则下部波纹连接件610的下部横向吸收段发生变形，以补偿模块支架220与外框架100之间不同的热膨胀位移量；当模块支架220的水平方向的热膨胀量小于外框架100的热膨胀量时，下部波纹连接件610在外框架100的热膨胀作用下拉伸，因下部波纹连接件610与模块支架220之间固定连接，则下部波纹连接件610的下部横向吸收段被拉伸变形，以补偿模块支架220与外框架100之间不同的热膨胀位移量；由此下部波纹连接件610实现了补偿水平方向热膨胀位移量的作用，同时，借助与密封条620的连接，可保证连接及密封的可靠性。根据需补偿热膨胀位移量的大小，下部波纹连接件610的下部横向吸收段的数量为1至6。本实施例中，下部波纹连接件610的下部横向吸收段的数量为1个。

外框下架体130上连接的所有的横向吸收部件600绕着外框下架体130的周向设置，围成吸收件旋转体。该结构使得横向吸收部件600能够稳定地连接外框下架体130和换热模块200。

当模块支架220的热膨胀位移量较大时，会导致下部波纹连接件610受到较大的挤压作用，当下部波纹连接件610的变形量超过其允许的最大变形量时，下部波纹连接件610变会失去补偿热膨胀变形的能力而失效，为防止此现象的出现；换热器还包括若干个设置于外框下架体130的顶面上的外部限位块700；外部限位块700处于下部波纹连接件610的下方，外部限位块700与相邻的模块支架220之间有间隙，此间隙小于或等于下部波纹连接件610所能达到的最大位移量，在模块支架220发生一定热膨胀位移时，外部限位块700会顶住模块支架220，使模块支架220不再移动，从而防止下部波纹连接件610因过度变形而失效。

外部限位块700在限制模块支架220过渡热膨胀位移的同时，可保证各个模块支架220间较为统一的热膨胀位移，防止某一模块支架220热膨胀位移量过大，而另一模块支架220热膨胀位移量过小，导致模块支架220间应力分配不均匀的连接失效问题发生。

外框上架体110包括上架体轮廓111和若干个设置于上架体轮廓111内部且交错设置的分隔件112，所有的分隔件112将上架体轮廓111的内部分隔为多个分隔单元；每个分隔单元上连接的所有的二维膨胀节本体300绕着分隔单元的周向设置，围成膨胀节旋转体。该结构使二维膨胀节本体300能够稳定地连接外框上架体110和换热模块200。

本实施例中，纵向波延伸段312沿着横向延伸，横向波延伸段322沿着纵向延伸。纵向波延伸段312与横向平行，横向波延伸段322与纵向平行，该结构使得每个纵向波纹段301和每个横向波纹段302便于加工，同时便于纵向波纹段301吸收纵向位移，便于横向波纹段302吸收横向位移。多个纵向波纹段301中，除了处于最下方的纵向波纹段301的纵向波圆弧段311的上端连接另一个纵向波纹段301的纵向波延伸段312，其下端与连接部330连接以外，其余纵向波纹段301的纵向波圆弧段311的两端均连接纵向波延伸段312，形成U型结构。多个横向波纹段302中，除了处于最内侧的横向波纹段302的横向波圆弧段321的外侧端连接另一个横向波纹段302的横向波延伸段322，其内侧端与连接部330连接以外，其余横向波纹段302的横向波圆弧段321的两端均连接横向波延伸段322，形成U型结构。

为了避免纵向波纹部310和横向波纹部320发生干涉，沿着二维膨胀节本体300的横向，处于最下方的纵向波纹段301的纵向波圆弧段311的圆心与处于最内侧的横向波纹段302的横向波圆弧段321的圆心有间隔；沿着二维膨胀节本体300的纵向，处于最下方的纵向波纹段301的纵向波圆弧段311的圆心与处于最内侧的横向波纹段302的横向波圆弧段321的圆心有间隔。

处于最下方的纵向波纹段301的纵向波圆弧段311的开口方向朝向内侧，处于最内侧的横向波纹段302的横向波圆弧段321的开口方向朝向下方。该结构使处于最下方的纵向波纹段301能够更好地支撑其它的纵向波纹段301，处于最内侧的横向波纹段302能够更好地支撑其它的横向波纹段302。

连接部330相对于横向为倾斜设置；连接部330包括依次连接的第一连接段331、过渡弧段332和第二连接段333，第一连接段331与处于最下方的纵向波纹段301连接，第二连接段333与处于最内侧的横向波纹段302连接，第一连接段331和第二连接段333均相对于横向为倾斜设置。

连接部330相对于横向为倾斜设置，该结构能够使纵向波纹部310和横向波纹部320之间的连接过渡更为平滑，既避免了连接处的应力集中，同时加工成型较易实现。同时，使得连接部330的结构与纵向波纹段301和横向波纹段302的结构相应，使得纵向波纹部310和横向波纹部320之间的连接过渡更为平滑。

过渡弧段332的开口方向朝向外侧，使纵向波纹部310和横向波纹部320之间的连接过渡更平滑。

第一连接段331与过渡弧段332相切，第二连接段333与过渡弧段332相切。该结构使得连接部330形成U形结构，第一连接段331和第二连接段333与过渡弧段332构成平滑过渡的组合形式，保证了加工的可行性及二维膨胀节本体300连接的可靠性。

为了增强二维膨胀节本体300的强度，防止失稳现象发生；的换热器，还包括加强箍800，加强箍800卡接于二维膨胀节本体300的外部，加强箍800套设于纵向波纹部310中任意一个开口朝向外侧的纵向波纹段301上，和/或加强箍800套设于横向波纹部320中任意一个开口朝向上方的横向波纹段302上。本实施例中，纵向波纹部310中每个开口朝向外侧的纵向波纹段301上均套设有一个加强箍800；横向波纹部320中每个开口朝向上方的横向波纹段302上均套设有一个加强箍800；连接部330的过渡弧段332中套设有一个加强箍800。

本实施例的换热器为板式换热器，换热芯体210包括层叠设置的多张换热板片211。每个换热芯体210中的多张换热板片211沿着横向依次设置。

综上，本实用新型有效克服了现有技术中的种种缺点而具高度产业利用价值。

上述实施例仅例示性说明本实用新型的原理及其功效，而非用于限制本实用新型。任何熟悉此技术的人士皆可在不违背本实用新型的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰或改变。因此，举凡所属技术领域中具有通常知识者在未脱离本实用新型所揭示的精神与技术思想下所完成的一切等效修饰或改变，仍应由本实用新型的权利要求所涵盖。