一种板式换热器的制作方法

本实用新型涉及换热器技术领域，尤其是涉及一种板式换热器。

背景技术：

现有石化厂的换热器通常以管壳式换热器为主，随着单体装置大型化的需求越来越高，因此对换热面积的需求也越来越大，但大型管壳式换热器的加工难度以及制造质量都难以保证。近年来，板式换热器凭借耐温耐压好，传热效率高，占地少和重量轻等优点，在工业领域得到了广泛应用，很多场合成功替代管壳式换热器。

板式换热器的芯体包括多个板片，但由于板片是由压机一次压缩成型，板片受到压机台面和压力载荷的限制，造成板片的最大面积较小，从而使得单台的板式换热器换热面积较小，无法满足大负荷工况的使用。

因此，需要一种板式换热器，以至少部分地解决现有技术中存在的问题。

技术实现要素：

在实用新型内容部分中引入了一系列简化形式的概念，这将在具体实施方式部分中进一步详细说明。本实用新型的实用新型内容部分并不意味着要试图限定出所要求保护的技术方案的关键特征和必要技术特征，更不意味着试图确定所要求保护的技术方案的保护范围。

为了至少部分地解决上述问题，根据本实用新型的第一方面，提供了一种板式换热器，所述板式换热器包括：

壳体；

芯体，所述芯体设置在所述壳体的内部，所述芯体包括：

多个模块，所述多个模块之间流体连通；以及

多个梳齿板，所述梳齿板与所述模块的角部通过焊接的方式连接在一起，所述多个模块之间通过所述梳齿板焊接在一起。

根据本实用新型的板式换热器采用模块化的设计，体积小，重量轻，换热面积大，换热效率高，满足大负荷工况的使用，并且耐高温耐高压，易于清洗维护。

可选地，所述多个模块包括沿第一方向相贴的第一模块和第二模块，第一流体能够沿所述第一方向在所述第一模块和所述第二模块之间流动。这样，可以使得换热面积较大。

可选地，所述多个模块包括沿第二方向间隔的第三模块和第四模块，第二流体沿所述第二方向在所述第三模块和所述第四模块之间流动。这样，可以使得换热面积较大。

可选地，所述第三模块和所述第四模块之间具有空腔，所述第二流体经由所述空腔流至所述第四模块中。这样，能够满足大负荷工况的使用。

可选地，所述模块包括多个平行布置的换热板，相邻的所述换热板通过焊接的方式连接在一起。这样，板式换热器的芯体的体积较小，换热面积较大，在换热板之间不设置垫片，可以应用于高温高压的环境中。

可选地，所述换热板包括本体部以及沿所述本体部的厚度方向凸出的U形凸起，所述U形凸起设置在所述本体部的端部，所述U形凸起包括相对的两个侧部凸起和位于所述两个侧部凸起之间的端部凸起，所述梳齿板焊接至所述侧部凸起。这样，避免换热板受到焊接的作用而变形。

可选地，相邻的两个所述换热板设置为各自的所述U形凸起的凸出方向相反，以使得相邻的两个所述换热板各自的所述U形凸起焊接在一起，以在两个所述换热板之间形成第一流体通道。由此，便于形成流体通道。

可选地，相邻的两个所述换热板设置为各自的所述U形凸起的凸出方向相反，以使得相邻的两个所述换热板各自的所述本体部焊接在一起，以在两个所述换热板之间形成第二流体通道。由此，避免两股流体混合。

可选地，所述本体部设置有波纹，所述波纹沿与所述U形凸起相同的方向从所述本体部凸出，相邻的所述换热板的所述波纹交错布置。由此，可以增大流体之间的换热面积，形成立体的网状流体通道，提高换热效率。

可选地，还包括：

立柱框，所述立柱框设置在所述芯体的角部且沿所述壳体的高度方向延伸，所述立柱框与所述梳齿板通过焊接的方式连接在一起；和

立柱，所述立柱设置在所述立柱框的内部且与所述壳体可拆卸地连接。

这样，便于拆装并且避免换热板变形。

附图说明

本实用新型的下列附图在此作为本实用新型的一部分用于理解本实用新型。附图中示出了本实用新型的实施例及其描述，用来解释本实用新型的装置及原理。在附图中，

图1为根据本实用新型的一种优选实施方式的板式换热器的立体图；

图2为图1所示的板式换热器的换热板的立体图；

图3为多个图2所示的换热板连接在一起的结构示意图；

图4为图1所示的板式换热器的模块的立体图；

图5为图1所示的板式换热器的芯体的立体图；

图6为图5所示的芯体与顶板连接的示意图；以及

图7为图5所示的芯体与立柱连接的示意图。

附图标记说明：

100：板式换热器 110：壳体

111：第一面板 112：第二面板

113：第一进料口 114：第二进料口

116：顶板 120：芯体

131：第一模块 132：第二模块

133：第三模块 134：第四模块

140：梳齿板 150：换热板

151：本体部 152：U形凸起

154：第一换热板 155：第二换热板

156：第三换热板 157：第四换热板

158：侧部凸起 159：端部凸起

160：立柱 161：立柱框

具体实施方式

在下文的描述中，给出了大量具体的细节以便提供对本实用新型更为彻底的理解。然而，对于本领域技术人员而言显而易见的是，本实用新型可以无需一个或多个这些细节而得以实施。在其他的例子中，为了避免与本实用新型发生混淆，对于本领域公知的一些技术特征未进行描述。

为了彻底理解本实用新型，将在下列的描述中提出详细的结构，以便阐释本实用新型。显然，本实用新型的施行并不限定于该技术领域的技术人员所熟习的特殊细节。本实用新型的较佳实施例详细描述如下，然而除了这些详细描述外，本实用新型还可以具有其他实施方式，不应当解释为局限于这里提出的实施例。

应当理解的是，在此使用的术语的目的仅在于描述具体实施例并且不作为本实用新型的限制，单数形式的“一”、“一个”和“所述/该”也意图包括复数形式，除非上下文清楚指出另外的方式。当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在所述特征、整体、步骤、操作、元件和/或组件，但不排除存在或附加一个或多个其他特征、整体、步骤、操作、元件、组件和/或它们的组合。本实用新型中所使用的术语“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明的目的，并非限制。

本实用新型中所引用的诸如“第一”和“第二”的序数词仅仅是标识，而不具有任何其他含义，例如特定的顺序等。而且，例如，术语“第一部件”其本身不暗示“第二部件”的存在，术语“第二部件”本身不暗示“第一部件”的存在。

以下，将参照附图对本实用新型的具体实施例进行更详细地说明，这些附图示出了本实用新型的代表实施例，并不是限定本实用新型。

本实用新型提供了一种板式换热器100，如图1和图5所示，板式换热器100包括壳体110和芯体120(芯体120在图5中示出)，芯体120设置在壳体110的内部。壳体110包括面板，为了便于流体流入芯体120中，面板设置有用于流体流入或者流出的开口。如图1所示，面板可以包括第一面板111、第二面板112、第三面板和第四面板，第一面板111和第三面板可以相对布置，第二面板112和第四面板可以相对布置。

在图1所示的实施方式中，第一面板111可以设置有第一进料口113，第一进料口113与芯体120流体连通，用于输送第一流体进入芯体120。第三面板可以设置有第一出料口(未图示)，第一出料口与芯体120流体连通，用于排出热交换后的第一流体。

第二面板112可以设置有第二进料口114，第二进料口114与芯体120流体连通，用于输送第二流体进入芯体120。第四面板可以设置有第二出料口(未图示)，第二出料口与芯体120流体连通，用于排出热交换后的第二流体。

在芯体120中，第一流体和第二流体分别沿不同的方向(例如彼此垂直的方向)流动，并且第一流体和第二流体能够在芯体120中进行热交换。

下面对于芯体120的具体结构进行描述。

为了增大板式换热器100的内部整体的换热面积，在图5示出的实施方式中，芯体120包括多个模块和多个梳齿板140，多个模块之间流体连通，梳齿板140与模块的角部通过焊接的方式连接在一起，多个模块之间通过梳齿板140焊接在一起。这样，可以用较少的原材料制成板式换热器100，并且板式换热器100可以最大限度的实现热回收，消耗更少的能源，末端的温差较小，能够较好的处理温度交叉的问题。

例如，如图5所示，多个模块包括第一模块131、第二模块132、第三模块133和第四模块134，第一模块131、第二模块132、第三模块133和第四模块134分别与梳齿板140通过焊接的方式连接在一起。当然，模块的数量和布置方式不局限于本实施方式所列举的数量和布置方式，例如，多个模块包括至少两个模块，至少两个模块可以阵列排布。

为了增大板式换热器100的内部的换热面积，第一模块131和第二模块132可以沿第一方向D1相贴并且通过相贴的梳齿板140焊接在一起，第一流体能够沿第一方向D1在第一模块131和第二模块132之间流动。第三模块133和第四模块134可以沿第一方向D1相贴并且通过相贴的梳齿板140焊接在一起，第一流体能够沿第一方向D1在第三模块133和第四模块134之间流动。

第一模块131和第三模块133可以沿第二方向D2间隔并且通过相对的梳齿板140焊接在一起，第二流体沿第二方向D2在第一模块131和第三模块133之间流动。第二模块132和第四模块134可以沿第二方向D2间隔并且通过相对的梳齿板140焊接在一起，第二流体沿第二方向D2在第二模块132和第四模块134之间流动。

在一种可选的实施方式中，第一模块131和第三模块133之间具有空腔，第二流体沿第二方向D2经由第一模块131和第三模块133之间的空腔流至第三模块133中。第二流体沿第二方向D2在第二模块132和第四模块134之间的流动方式与第一模块131和第三模块133之间的流动方式类似，此处将不再赘述。

下面以第一模块131为例对其结构进行解释说明。

如图2至图4所示，第一模块131可以包括多个换热板150，多个换热板150平行布置并且相邻的换热板150通过焊接的方式连接在一起，这样，可以使得板式换热器100的芯体120的体积较小，在生产过程中降低加工的难度，避免扭转变形，制造精度得以保证，成本低。同时还可以使得芯体120的换热面积较大，换热板150之间不设置垫片，可以应用于高温高压的环境中。板式换热器100的内部还可以形成较少的积垢，降低清洗的次数，延长了板式换热器100的使用周期。

换热板150的截面可以为矩形，以便于连接和布置。为了使得相邻的换热板150之间连接得更加牢固，优选地，换热板150之间可以通过自动等离子束焊的方式连接在一起。

为了便于流体从相邻的两个换热板150之间流过，如图2和图3所示，优选地，换热板150包括本体部151和U形凸起152，U形凸起152可以沿本体部151的厚度方向凸出。U形凸起152设置在本体部151的端部，U形凸起152包括相对的两个侧部凸起158和位于两个侧部凸起158之间的端部凸起159，梳齿板140焊接至侧部凸起158。

例如，如图3所示，多个换热板可以包括平行布置的第一换热板154、第二换热板155、第三换热板156和第四换热板157。第一换热板154和第二换热板155相邻，第一换热板154和第二换热板155设置为各自的U形凸起152的凸出方向相反，第一换热板154的本体部151和第二换热板155的本体部151通过焊接的方式连接在一起，这样，可以使得第一换热板154和第二换热板155之间形成第二流体通道，第二流体能够从第二流体通道中流过。

第二换热板155与第三换热板156相邻，第二换热板155与第三换热板156设置为各自的U形凸起的凸出方向相反，第二换热板155的U形凸起与第三换热板156的U形凸起之间通过焊接的方式连接在一起，从而使得第二换热板155和第三换热板156之间形成第一流体通道，第一流体能够从第一流体通道中流过。

第三换热板156与第四换热板157相邻，第三换热板156与第四换热板157设置为各自的U形凸起的凸出方向相反，第三换热板156的本体部与第四换热板157的本体部之间通过焊接的方式连接在一起，从而形成第二流体通道，第二流体能够从第二流体通道中流过。

为了进一步增大流体之间的换热面积，如图2所示，换热板150的本体部151可以设置有波纹，波纹沿与U形凸起152相同的方向从本体部151凸出，这样可以使得流体的流动湍流程度高，换热系数能够达到常规的管壳式换热器的2～4倍，从而使得板式换热器100的换热面积为常规的管壳式换热器的25％～50％。优选地，波纹的深度可以为2mm～10mm，这样，可以进一步提高换热效率。进一步地，为了提高第一流体和第二流体在模块中的换热效率，相邻的换热板150的波纹可以交错布置，从而形成立体的网状流体通道，第一流体和第二流体可以在模块中进行十字交错的间壁式流动。

梳齿板140可以与换热板150的侧部凸起158焊接在一起，从而避免换热板150受到焊接的作用而变形。优选地，为了使得梳齿板140与换热板150连接得更加牢固和稳定，换热板150的四个角部均具有侧部凸起158，每个侧部凸起158均可以与梳齿板140连接。

进一步地，为了防止第一流体和第二流体混合，如图4所示，第一模块131的四个角部均可以连接有梳齿板140。优选地，第一模块131的同一个角部可以连接有多个梳齿板140，多个梳齿板140可以沿第一模块131的高度方向顺序排列，相邻的梳齿板140之间可以通过焊接的方式连接在一起，这样，便于加工梳齿板140，减小误差，并且能够减少在焊接过程中的变形。当然，为了便于加工，第一模块131的同一个角部可以连接同一个梳齿板140。

为了使得换热板150与梳齿板140之间焊接得更加牢固，换热板150与梳齿板140之间可以通过自动等离子束焊的方式连接在一起。为了增强换热板150和梳齿板140的结构强度，优选地，换热板150的厚度可以为0.8mm～1.2mm，梳齿板140的厚度可以为2mm～5mm。此外，为了进一步提高换热效率且便于加工，换热板150和/或梳齿板140的材质可以为奥氏体不锈钢，镍基合金或者钛材。

更进一步地，如图5和图7所示，为了使得芯体120与面板连接在一起具有较好的密封性，板式换热器还包括立柱160和立柱框161，立柱框161设置在芯体120的角部且沿壳体110的高度方向延伸，梳齿板140可以与立柱框161通过焊接的方式连接在一起。第一模块131、第二模块132、第三模块133和第四模块134的各自的角部可以分别焊接有立柱框161。优选地，为了保证立柱框161具有足够的结构强度，立柱框161的材质可以为奥氏体不锈钢，镍基合金或者钛材，立柱框161的厚度可以为2mm～5mm。

立柱160设置在立柱框161的内部并且与壳体110可拆卸地连接。优选地，立柱160可以通过螺栓与面板可拆卸地连接，从而便于拆装，进而便于对芯体120进行清理和维护。为了保证足够的结构强度，立柱160的材质为碳钢。立柱框161和立柱160能够分隔第一流体和第二流体，以避免来自第一进料口113的第一流体和来自第二进料口114的第二流体混合。

进一步地，如图6所示，壳体110还可以包括顶板116，在一种可选的实施方式中，每个模块的顶部均可以设置有顶板116，以维持压力。例如，顶板116可以与位于第一模块131的最上方的换热板的角部和连接至第一模块131的梳齿板140通过焊接的方式连接在一起。为了保证板式换热器100的密封效果及其结构的稳定性，多个顶板116之间可以通过焊接的方式连接在一起。在另一种可选的实施方式中，为了便于操作，多个模块的顶部可以与同一块顶板116连接。

更进一步地，壳体110还可以包括底板(未图示)，底板与立柱160的连接方式与上述的顶板116与立柱160的连接方式类似，此处不再赘述。优选地，为了保证顶板116和底板的结构强度，顶板116和/或底板的厚度为2～5mm。

下面对于板式换热器100的工作过程进行描述。

第一进料口113与芯体120流体连通，第一流体可以经由第一进料口113进入到第一模块131和第三模块133中。第二进料口114与芯体120流体连通，第二流体可以经由第二进料口114进入到第一模块131和第二模块132中。

第一流体可以沿第一方向D1自第一模块131向第二模块132的方向流动，以及可以沿第一方向D1自第三模块133向第四模块134的方向流动。第二流体可以沿第二方向D2自第一模块131向第三模块133的方向流动，以及可以沿第二方向D2自第二模块132向第四模块134的方向流动。

第一流体和第二流体可以在芯体120中进行热交换，第一出料口可以排出热交换后的第一流体，第二出料口可以排出热交换后的第二流体。

在另一种未图示的实施方式中，同一块面板上可以布置有进料口和出料口。例如，第一面板和第二面板相邻，第一面板布置有第一进料口和第一出料口，第一进料口可以沿板式换热器的高度方向布置在第一出料口的上方，第一流体可以通过第一进料口进入到芯体中。第二面板布置有第二进料口和第二出料口，第二进料口可以沿板式换热器的高度方向布置在第二出料口的上方，第二流体可以通过第二进料口进入到芯体中。

芯体中可以设置有折流板，第一流体和第二流体可以在芯体中折返流动并且能够进行热交换。第一出料口可以排出热交换后的第一流体，第二出料口可以排出热交换后的第二流体。

根据本实用新型的板式换热器，板式换热器包括壳体和芯体，芯体设置在壳体的内部，芯体包括多个模块和多个梳齿板，多个模块之间流体连通，梳齿板与模块的角部通过焊接的方式连接在一起，多个模块之间通过梳齿板焊接在一起。这样，本实用新型的板式换热器的体积小，重量轻，换热面积大，换热效率高，满足大负荷工况的使用，并且耐高温耐高压，易于清洗维护。并且本实用新型的板式换热器采用模块化的设计，便于拆装，对被破坏的或着积垢的模块可以单独维修或者更换。

除非另有定义，本文中所使用的技术和科学术语与本实用新型的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中使用的术语只是为了描述具体的实施目的，不是旨在限制本实用新型。本文中出现的诸如“部”、“件”等术语既可以表示单个的零件，也可以表示多个零件的组合。本文中出现的诸如“安装”、“设置”等术语既可以表示一个部件直接附接至另一个部件，也可以表示一个部件通过中间件附接至另一个部件。本文中在一个实施方式中描述的特征可以单独地或与其他特征结合地应用于另一个实施方式，除非该特征在该另一个实施方式中不适用或是另有说明。

本实用新型已经通过上述实施例进行了说明，但应当理解的是，上述实施例只是用于举例和说明的目的，而非意在将本实用新型限制于所描述的实施例范围内。此外本领域技术人员可以理解的是，本实用新型并不局限于上述实施例，根据本实用新型的教导还可以做出更多种的变型和修改，这些变型和修改均落在本实用新型所要求保护的范围以内。本实用新型的保护范围由附属的权利要求书及其等效范围所界定。