本发明涉及用于换热器装置中的板组、此类型的板组在换热器装置中的使用,以及还有使用此板组的换热器装置。
背景技术:
在用于产生例如冷却的应用中,换热器装置众所周知用于蒸发各种类型的冷却介质,诸如氨。蒸发的介质从换热器装置输送到压缩机,且压缩的气体介质随后在冷凝器中冷凝。随后介质允许膨胀且再循环到换热器装置。此装置的一个示例为板和壳类型的换热器。
板和壳类型的换热器的一个示例从wo2004/111564已知,其公开一种由大体上半圆形的换热器板组成的板组。半圆形换热器板的使用是有利的,因为它提供在板组上方的区域中壳内部的大容积,该容积改进液体和气体的分离。分离的液体经由在壳的内壁与板组的外壁之间的间隙从内部空间的上部传递到在内部空间的下部中的收集空间。间隙为热虹吸回路的部分,其朝向壳的收集空间吸取液体。
然而,一个问题在于热量从壳的内壁和从板组传递到间隙。在某些情况下,热量可引起通过其供给的分离的液体在间隙内部蒸发。如果那发生,它将对热虹吸回路具有负面影响,且甚至不时地停止热虹吸回路。
壳典型地由碳钢制成,而构成板组的换热器板典型地由不锈钢制成。此外,介质包括少量的压缩机油,其作为用于压缩机的润滑剂引入。然而,即使系统包括分离器,存在不能成功分离的不可避免剩余量的压缩机油。虽然剩余量的压缩机油可以以百万分率(ppm)来测量,它对板组的总体效率和因此换热器装置具有强烈影响。
经验显示压缩机油对碳钢与对不锈钢具有不同的亲和力,由此压缩机油具有遵循壳的内壁的趋势。然而,由于压缩机油具有与介质不同的温度相关的特性,压缩机油的一部分仍将同换热器板接触且在它们的主表面上形成沉积物。沉积物将用作横跨换热器板的主表面且因此在它们的热传递表面上的隔热层。测量结果显示,随着时间的过去,在2-5ppm的范围内的量可使换热器装置的效率降低差不多百分之20-50。
降低的效率典型地通过使板组更大来补偿。这可通过增加板组的占地面积(即,通过增加单独的换热器板的表面积)来完成。另一种已知的措施是向板组添加更多的换热器板,以由此增加介质与流体之间可用的接触区域。这两种措施需要大体上更大的总体材料消耗,这向板组和壳添加重量和容积,且因此增加总体成本。因此,其结果是,为了允许补偿由压缩机油不可避免的残余物引起的问题,市场上可得到的板组和壳通常过大。
因此需要一种限制从壳和板组到液体输送间隙中的热传递的解决方案,由此防止或减少液体流的蒸发。还需要一种针对压缩机油同换热器板接触的问题的解决方案。
技术实现要素:
本发明的目标在于提供板组设计以及单独的热传递板的设计,其限制从壳和板组到它们之间形成的液体输送间隙中的热传递。
本发明的另一个目标在于提供板组设计和单独的热传递板的设计,其减少同换热器板的热传递表面接触的压缩机油的量。
另一个目标在于允许提供较小、较轻且因此较便宜的板组,其中保持换热器装置的总体效率。
这些目标通过一种用于换热器装置的板组来实现,其中该板组包括在板组中交替地一个布置在另一个之上的第一类型的多个换热器板和第二类型的多个换热器板,其中每个换热器板具有几何主延伸平面,其中交替布置的换热器板形成第一板间隙和第二板间隙,第一板间隙大体上是开放的且布置成允许介质流动以通过其蒸发,第二板间隙是封闭的且布置成允许流体流动以用于蒸发介质,
其中第一类型和第二类型的换热器板中的每个具有周向边缘部分,该周向边缘部分具有上部、下部以及使上部和下部互连的两个相反侧部,
其中第一类型和第二类型的换热器板沿着相反侧部的至少一个区段还包括配合的邻接部分,其沿着周向边缘部分且在离周向边缘部分一定距离处延伸,由此将相应的第一板间隙分成内热传递部分和两个外排出部分,
其中至少第一类型的换热器板沿着相反侧部的至少一个区段还包括排出通道凸缘,其从周向边缘部分在离开几何主延伸平面的方向上延伸,且
其中相应换热器板的排出通道凸缘在同一个方向上定向,且具有带有沿着几何主延伸平面的法线的分量的延伸部,使得第一类型的第一换热器板的排出通道凸缘邻接或叠盖随后的换热器板的排出通道凸缘,所述随后的换热器板为第一类型的换热器板或第二类型的换热器板,
由此排出通道凸缘形成到外排出部分的外壁,由此将外排出部分转换成排出通道。
因此,通过上文类型的板组设计,存在于壳的上部中的呈液体形式的冷却介质可在多个排出通道内部且沿着多个排出通道引导,排出通道沿着壳的内壁的相反侧部延伸,但在离其一定距离处且还在离形成于换热器板的相反主表面之间的第一板间隙一定距离处延伸。取决于分别限定排出通道的截面的接头和壁的设计,该距离至少由构成换热器板的片材的材料厚度提供。所形成的距离可看作是隔热物,其减少从壳的内壁和从板组中的板间隙朝向排出通道的热传递,且其由此降低液体介质在排出通道内部蒸发且由此干扰或停止热虹吸回路的风险。由此促进更稳定的液体流。
而且,排出通道防止压缩机油传递到板组的第一间隙中,压缩机油典型地例如由于其对碳钢的亲和力比对不锈钢强而易于遵循壳的内壁的曲率。相反地,压缩机油到第一板间隙中的流入现在限于纵向间隙,纵向间隙面向壳的上部且形成朝向第一间隙的开口。该区域中的压缩机油的量通常较低。
通过减少可同第一板间隙接触的压缩机油的量,降低在热传递表面上形成隔热沉积物的风险。这允许在占地面积方面或在板组中包括的换热器板的数量方面使板组较小,同时保持效率。由此可降低总体成本。
作为又一优点,排出凸缘将为换热器板提供总体改进的刚度,且还将有助于换热器板在堆叠和处理堆叠期间的引导直到结合。由此可使固定装置不那么复杂。
作为对排出通道凸缘从周向边缘部分在离开几何主延伸平面的方向上延伸的表述的备选或补充,排出通道凸缘可从周向边缘部分对几何主延伸平面的法线成角β延伸。
配合的邻接部分可由形成于第一类型的换热器板中和第二类型的换热器板中的脊部形成;或由包括脊部的第一类型或第二类型的换热器板以及包括基本上平的表面的另一种类型的换热器板形成。不论类型,配合的邻接部分将构成接触区,当使换热器板的堆叠在炉中经受加热以由此形成结合的板组时结合将沿着该接触区形成。要理解的是,在堆叠期间,中间结合材料可布置在邻接部分之间。形成两个配合的邻接部分的脊部可具有相同或不同的高度。
相应的排出通道如在其纵向延伸部横向的截面中看到的那样可由第一类型的换热器板的排出通道凸缘、外排出部分和邻接部分且由第二类型的相邻换热器板的邻接部分和外排出部分限定。
相应的排出通道可如在其纵向延伸部横向的截面中看到的那样沿着其纵向延伸部具有一致的截面几何形状。由此无过度的局部流动限制形成。
第一类型的换热器板的邻接部分可密封地邻接第二类型的换热器板的邻接部分。如在纵向延伸部中看到的,密封的邻接或密封的叠盖提供大体上封闭的排出通道。由此防止排出通道在其纵向方向横向的任何方向上的任何流出或流入。叠盖是有利的,因为它进一步提供更刚性的板组。
第一类型的换热器板的排出通道凸缘可密封地邻接或密封地叠盖第一类型或第二类型的随后的换热器板的排出通道凸缘。通过密封的叠盖,不存在压缩机油通过任何毛细管作用在排出通道的横向方向上迁移到排出通道中的风险。此外,叠盖是有利的,因为它进一步提供更刚性的板组。
每个排出通道可具有面向周向边缘部分的上部的入口开口,所述入口开口具有口,该口具有大体上水平的延伸部。排出通道的入口由此将面向板组的上部和因此板组上方壳的内部空间的自由容积。
每个排出通道可具有面向周向边缘部分的下部的出口开口。当板组用在换热器装置中时,周向边缘部分的下部和因此板组的下部典型地布置成面向用于介质的收集空间。由此,在液相中或在沿着排出通道且在排出通道内部引导时转换成液相的介质将朝向收集空间引导且放出到收集空间中。
排出通道凸缘的下部可延伸经过周向边缘部分的下部与侧部之间的过渡部。流动方向上的改变已显示为有利于促进压缩机油的任何累积的释放。
在板组的一个实施例中,每个换热器板的上部是弯曲的,且每个换热器板的下部大体上是直的,且
其中第一孔布置在每个换热器板的下区段中且位于离周向边缘部分的下部一定距离处,由此限定位于周向边缘部分的大体上直的下部与第一孔的周向边缘之间的第一中间部分,第一中间部分包括在第一孔的中心与周向边缘部分的下部之间的最短距离,
其中第二孔布置在换热器板的上区段中且位于离周向边缘部分的上部一定距离处,由此限定位于周向边缘部分的上部与第二孔的周向边缘之间的第二中间部分,第二中间部分包括在第二孔的中心与周向边缘部分的上部之间的最短距离,
其中第一屏蔽凸缘沿着第一中间部分的至少一个区段布置且具有沿着周向边缘部分的下部的延伸部,且所述第一屏蔽凸缘具有如在最短距离横向的方向上看到的小于第一孔的直径且更优选地小于第一孔的直径的80%的长度,且/或
其中第二屏蔽凸缘沿着第二中间部分的至少一个区段布置且具有沿着周向边缘部分的上部的延伸部,且所述第二屏蔽凸缘具有如在最短距离横向的方向上看到的为第二孔的直径的200-80%且更优选为第二孔的直径的180-120%的长度。
当在换热器板的堆叠在炉中结合期间使换热器板经受加热时,热量将从换热器板的周边朝向其中心传递。实现横跨换热器板的均匀温度梯度的时间将取决于必须加热的材料的量。在现有技术的换热器板中,中间部分将比换热器板的其余部分加热得更快。此不均匀的温度梯度与中间部分可比换热器板的其余部分弱的事实组合导致中间部分的热弯曲的风险。弯曲危害相邻换热器板之间的预期接触表面,这继而可导致不充分的结合和泄漏的接头。在最坏的情况场景下,所得到的板组将使流体泄漏到介质,这是不可接受的缺陷。
通过至少沿着接近于孔的中间部分的延伸部布置屏蔽凸缘,提供用于热屏蔽效果。热屏蔽效果是由必须在中间部分之前加热的局部添加的材料引起的。通过提供局部添加的材料作为屏蔽凸缘,添加的材料将不形成换热器板的可用的热传递区域/占地面积的部分,而是沿着板组的周向侧壁延伸。因此,可提供更均匀的温度梯度。改进的热量分布允许总体较高的接头质量和由此较低的泄漏风险。
屏蔽凸缘将不仅用作热屏蔽,而且为换热器板提供总体改进的刚度,其使换热器板在处理期间不那么松软。后者尤其是对于较大的换热器板的情况。此外,屏蔽凸缘将有助于换热器板在堆叠和处理堆叠期间的引导直到结合。由此可使固定装置不那么复杂。
屏蔽凸缘的延伸部取决于参数,诸如周向边缘部分沿着其布置相应孔的部分的曲率、在孔的中心与周向边缘之间的最短距离、孔的直径以及换热器板的材料的厚度。
大体上直的下缘部分使第一中间部分的区域大于弯曲的上部相邻布置的第二中间部分的区域。假设第一中间部分和第二中间部分的相应的最短距离相同且还有第一孔和第二孔的直径相同,第二中间部分的区域将小于第一中间部分的区域。为了允许对应的热屏蔽效果,因此应使第二屏蔽凸缘比第一屏蔽凸缘长。
仿真和试验显示了,假设下缘部分基本上是直的,第一屏蔽凸缘可具有如在周向边缘部分的下部与第一孔的中心之间的最短距离横向的方向上看到的小于第一孔的直径且更优选地小于第一孔的直径的80%的长度。同样,第二屏蔽凸缘可具有第二孔的直径的200-80%且更优选为第二孔的直径的180-120%的长度。
根据另一个方面,本发明涉及如上文描述的板组在换热器装置中的使用。该板组尤其适合用在板和壳类型的换热器中。在上文段落中论述了此使用的优点,且为了避免过度重复,参照上文段落。
根据又一方面,本发明涉及一种换热器装置,其包括壳,该壳形成大体上封闭的内部空间且包括面向内部空间的内壁表面,所述换热器装置布置成包括板组,所述板组包括
在板组中交替地一个布置在另一个之上的第一类型的多个换热器板和第二类型的多个换热器板,其中每个换热器板具有几何主延伸平面且设置使得主延伸平面大体上竖直,其中交替布置的换热器板形成第一板间隙和第二板间隙,第一板间隙大体上朝向内部空间开放且布置成允许介质循环以从内部空间的下部向上蒸发到内部空间的上部,第二板间隙对内部空间封闭且布置成允许流体流动以用于蒸发介质,
其中第一类型和第二类型的换热器板中的每个具有周向边缘部分,该周向边缘部分具有上部、下部以及使上部和下部互连的两个相反侧部,
其中第一类型和第二类型的换热器板沿着相反侧部的至少一个区段还包括配合的邻接部分,其沿着周向边缘部分且在离周向边缘部分一定距离处延伸,由此将相应的第一板间隙分成内热传递部分和两个外排出部分,
其中至少第一类型的换热器板沿着相反侧部的至少一个区段还包括排出通道凸缘,其从周向边缘部分在离开几何主延伸平面的方向上延伸,且
其中相应换热器板的排出通道凸缘在同一个方向上定向,且具有带有沿着主延伸平面的法线的分量的延伸部,使得第一类型的第一换热器板的排出凸缘邻接或叠盖随后的换热器板的排出通道凸缘,所述随后的换热器板为第一类型的换热器板或第二类型的换热器板,
由此排出通道凸缘形成到外排出部分的外壁,由此将外排出部分转换成排出通道。
在换热器板和包括此板的板组的上下文中,上文全面地论述了带有该特征组合的换热器装置的优点。为了避免过度重复,参照上文给出的段落。
优选实施例在从属权利要求中和描述中呈现。
附图说明
将例如参照所附示意图更详细地描述本发明,所附示意图显示本发明的当前优选的实施例。
图1公开从板和壳类型的换热器装置的侧部的示意性且截面视图。
图2示意性地公开图1的换热器装置的另一个截面视图。
图3公开换热器板。
图4公开包括图3中公开的类型的换热器板的板组的截面。
图5公开如在第一屏蔽凸缘横向看到的板组的截面。
图6公开换热器装置的示意性截面。
具体实施方式
参照图1和图2,公开板和壳类型的典型换热器装置的示意性截面。换热器装置包括壳1,其形成大体上封闭的内部空间2。在所公开的实施例中,壳1具有大体上圆柱形的形状,其带有大体上圆柱形的壳壁3(见图1)和两个大体上平面的端壁(如图2中显示的)。例如,端壁还可具有半球形的形状。壳1的其它形状也是可能的。壳1包括面向内部空间2的圆柱形内壁表面3。截面p延伸穿过壳1和内部空间2。壳1布置成设置使得截面p大体上竖直。壳1可例如为碳钢的。
壳1包括:入口5,其用于将液体状态中的两相介质供应到内部空间2;以及出口6,其用于将气体状态中的介质从内部空间2排出。入口5包括入口导管,其终止于内部空间2的下部空间2'中。出口6包括出口导管,其从内部空间2的上部空间2''延伸。在用于产生冷却的应用中,介质可例如为氨。
换热器装置包括板组200,其设在内部空间2中且包括彼此相邻设置的多个换热器板100。在下文中参照图3中更详细地论述换热器板100。换热器板100在板组200中持久地连接到彼此,例如通过焊接、钎焊(诸如铜钎焊)、熔融结合或粘合。焊接、钎焊和粘合为众所周知的技术,且熔融结合可如wo2013/144251a1中描述的那样执行。换热器板100可由金属材料制成,诸如铁、镍、钛、铝、铜或钴基材料,即,具有铁、镍、钛、铝、铜或钴作为主成分的金属材料(例如合金)。铁、镍、钛、铝、铜或钴可为主成分,且因此为带有按重量计算的最大百分比的成分。金属材料可具有按重量计算至少30%、诸如按重量计算至少50%、诸如按重量计算至少70%的铁、镍、钛、铝、铜或钴的含量。换热器板100优选地以耐腐蚀材料制造,例如不锈钢或钛。
每个换热器板100具有主延伸平面q,且设在板组200中和壳1中,使得延伸平面q大体上竖直且大体上垂直于截面p。截面p还横向地延伸穿过每个换热器板100。在所公开的实施例中,截面p因此还形成穿过每个单独的换热器板100的竖直中心平面。
换热器板100在板组200中形成第一间隙12和第二板间隙13,第一间隙12朝向内部空间2开放,第二板间隙13朝向内部空间2封闭。经由入口5供应到壳1的上文提到的介质因此传送到板组200中且传送到第一板间隙12中。
每个换热器板100包括第一端口开口107和第二端口开口108。第一端口开口107形成连接到入口导管16的入口通道。第二端口开口108形成连接到出口导管17的出口通道。可注意的是,在备选构造中,第一端口开口107形成出口通道且第二端口开口108形成入口通道。截面p延伸穿过第一端口开口107和第二端口开口108两者。换热器板100在端口开口107和108周围连接到彼此,使得入口通道和出口通道相对于第一板间隙12封闭但相对于第二板间隙13开放。流体因此可经由入口导管16和由第一端口开口107形成的相关联的入口通道供应到第二板间隙13,且经由出口导管17和由第二端口开口108形成的出口通道从第二板间隙13排出。
如图1中显示的,板组200具有上侧和下侧以及两个相反的横向侧。板组200设在内部空间2中,使得它大体上位于下部空间2'中且收集空间18在板组200下在板组的下侧与内壁表面3的底部部分之间形成。
此外,再循环通道19在板组200的每侧处形成。这些可由内壁表面3与相应横向侧之间的间隙形成,或形成为在板组10内形成的内部再循环通道。
每个换热器板100包括周向边缘部分20,其在大体上整个换热器板100周围延伸且允许换热器板100到彼此的所述持久连接。这些周向边缘部分20将沿着横向侧邻接壳1的内圆柱形壁表面3。再循环通道19由沿着每对换热器板100之间的横向侧延伸的内部或外部间隙形成。还要注意的是,换热器板100连接到彼此,使得第一板间隙12沿着横向侧(即,朝向内部空间2的再循环通道19)封闭。
在该申请中公开的换热器装置的实施例可用于蒸发经由入口5以液体状态供应和经由出口6以气体状态排出的两相介质。对于蒸发必要的热量由板组200供应,板组200经由入口导管16以流体(例如水)供给,该流体循环通过第二板间隙13且经由出口导管17排出。蒸发的介质因此至少部分地以液体状态存在于内部空间2中。液面可延伸到图1中指示的水平22。因此,大体上整个下部空间2'由液体状态中的介质填充,而上部空间2''包含主要在气体状态中的介质。
现在转到图3,公开换热器板100的详细的第一实施例。换热器板100意在形成根据本发明的板组200的部分。换热器板100可容易地以下文描述的方式转换成第一类型a的换热器板或第二类型b的换热器板。
换热器板100由压制的薄壁片金属板提供。换热器板100可例如由不锈钢制成。换热器板100具有几何主延伸平面q和周向边缘部分101。周向边缘部分101界定基本上横跨几何主延伸平面q延伸的热传递表面102。
周向边缘部分101包括弯曲的上部103、大体上直的下部104以及使上部103和下部104互连的两个相反侧部105。两个相反侧部105各自具有与换热器装置的壳1的内壁3的曲率对应的曲率。
热传递表面102包括脊部和谷部的波状图案106。为了促进本发明的理解,去除在第一孔和第二孔107、108(在下文论述)中和周围的波状图案106。波纹106在换热器板100的不同部分处在不同方向上延伸。当多个换热器板100一个堆叠在另一个之上以由此形成板组200时,每隔一个换热器板100(第一类型a的换热器板)以图3中公开的方式转动,而每隔的换热器板100(第二类型b的换热器)围绕与截面p重合的大体上竖直的旋转轴线旋转180度。由此相邻换热器板100的波纹106将彼此交叉。而且,将形成多个接触点,在该处相邻换热器板100的脊部彼此邻接。在堆叠期间,结合材料层(未公开)可布置在换热器板100之间。在堆叠后来在炉中经受加热时,换热器板100将沿着接触点结合到彼此且由此形成流体通道的复杂图案。以此方式,在给出板组200中包括的板所需的机械支承的同时,确保从流体到介质的有效热传递。
取决于换热器板100在板组200中如何定向,换热器板100的一侧将在换热器装置300中的板组200的操作期间面向第一板间隙12且因此与两相介质接触,而换热器板100的相反侧将面向第二板间隙13且因此与流体接触。
换热器板包括意在形成板组200的入口端口的第一孔107以及意在形成板组200的出口端口的第二孔108。
在所公开的实施例中,第一孔107接近于下部104定位,且第二孔108接近于上部103定位。当换热器板100布置成形成板组200的部分时,流体因此将在操作期间向上流过板组200中的第二板间隙12。备选地,可能在上部103处提供第一孔107且在下部104处提供第二孔108。还可能在换热器板100上的其它位置中提供孔107、108。
现在转到图3和图4,换热器板100包括排出通道凸缘109,其沿着周向边缘部分101的两个相反侧部105延伸。排出通道凸缘109还具有部分地沿着周向边缘部分101的下部104延伸的延伸部。
排出通道凸缘109从周向边缘部分101在离开几何主延伸平面q的方向上延伸。排出通道凸缘109从周向边缘部分101对几何主延伸平面q的法线成角β延伸。
而且,换热器板100包括脊部110,其沿着周向边缘部分101的两个相反侧部105延伸。脊部110位于离排出通道凸缘109一定距离处且遵循其曲率。在所公开的实施例中,脊部110还具有部分地沿着周向边缘部分101的上部103延伸的延伸部。
现在特别转到图4,公开布置在换热器装置300的壳1中的板组200的截面。排出通道111如在其纵向延伸部横向看到的那样公开。在所公开的实施例中,每隔一个换热器板100的排出凸缘109被切掉了,以由此将该板转换成第二类型b的换热器板100。在所有其它方面,换热器板是相同的。
当第一类型a和第二类型b的两个换热器板100如图4中公开的那样堆叠时,两个随后的换热器板100的脊部110将形成配合的邻接部分112。在结合状态下,第一类型a的换热器板100的邻接部分112将密封地邻接第二类型b的换热器板100的对应的邻接部分112。
配合的邻接部分112沿着周向边缘部分101且在离周向边缘部分101一定距离处延伸,由此将相应的第一板间隙12分成内热传递部分htp和两个外排出部分dp。在堆叠时,相应的换热器板100的排出通道凸缘109在同一个方向上定向,且具有带有沿着主延伸平面的法线的分量的延伸部,使得第一类型的第一换热器板100的排出通道凸缘109邻接或叠盖随后的换热器板的排出通道凸缘109。要理解的是,随后的换热器板100可为第一类型a的换热器板100或第二类型b的换热器板100。
排出通道凸缘109形成到外排出部分dp的外壁,由此将外排出部分dp转换成排出通道111。在结合之后,第一类型的换热器板100的排出通道凸缘109密封地邻接或密封地叠盖第一类型或第二类型的随后的换热器板100的排出通道凸缘109。
排出通道111具有如在其纵向延伸部横向看到的截面,排出通道111由第一类型a的换热器板100的排出通道凸缘109、外排出部分dp和邻接部分112限定且由第二类型b的相邻换热器板100的邻接部分112和外排出部分dp限定。
排出通道111如在其纵向延伸部横向的截面中看到的那样优选地沿着其纵向延伸部具有一致的截面几何形状。
当所得到的板组200布置在换热器装置300的壳1中时,相应的排出通道凸缘109可与壳1的内壁3接触。
在所公开的实施例中,脊部110为相等高度的。技术人员将理解,脊部110可为不同高度的,且还将理解,一个换热器板100可设有脊部110,而随后的换热器板100可包括基本上平的配合的邻接部分112。
现在再转到图3,排出通道111具有面向周向边缘部分101的上部103的入口开口113。入口开口113具有口114,口114具有大体上水平的延伸部。此外,排出通道111具有面向周向边缘部分101的下部104的出口开口115。排出通道凸缘109延伸经过周向边缘部分101的下部104与侧部105之间的过渡部。
现在转到图4,当由该类型的换热器板100组成的板组200用于板和壳类型的换热器装置300中时,存在于壳1的上部空间2''中的呈液体形式的介质可在多个排出通道111内部且沿着多个排出通道111引导,排出通道111沿着壳1的内壁表面3的相反侧部延伸,但在离其一定距离处且还在离形成于换热器板100的相反主表面之间的第一板间隙12一定距离处延伸。取决于分别限定排出通道111的截面的接头和壁的设计,该距离至少由构成换热器板100的片材的材料厚度提供。所形成的距离可看作是隔热物,其减少从壳1的内壁表面3和从板组200中的第一板间隙12朝向排出通道111的热传递,且其由此降低液体介质在排出通道111内部蒸发且由此干扰或停止热虹吸回路的风险。由此促进更稳定的液体流。
而且,排出通道111防止压缩机油传递到板组200的第一间隙12中,压缩机油典型地由于其对碳钢的亲和力比不锈钢强而易于遵循壳1的内壁表面3的曲率。通过排出通道111的存在,防止存在于壳1的内壁表面3与板组200的外边界之间的间隙内部的压缩机油在排出通道111的纵向延伸部横向的方向上传递和传递到第一板间隙12中。替代地,压缩机油到第一板间隙12中的流入现在限于纵向间隙116,纵向间隙116面向壳1的上部空间2''且形成朝向于第一间隙12的开口。
现在再转到图3,第一孔107布置在换热器板100的下区段中且位于离周向边缘部分101的下部104一定距离处。由此限定第一中间部分117位于周向边缘部分101与第一孔107的周向边缘118之间。第一中间部分117包括在第一孔107的中心与周向边缘部分101的下部104之间的最短距离d1。而且,第一中间部分117具有沿着最短距离d1的高度y1和横向于最短距离d1的宽度x1。
第一屏蔽凸缘119布置成具有沿着周向边缘部分101的下部104的延伸部。第一屏蔽凸缘119布置成沿着第一中间部分117的至少一个区段延伸。第一屏蔽凸缘119朝向意在与流体接触的换热器板100的表面(即,意在面向第二板间隙的表面)延伸。
第一屏蔽凸缘119具有如在最短距离d1横向的方向上看到的小于第一孔107的直径d1且更优选地小于第一孔107的直径d1的80%的长度l1。
第二孔108布置在换热器板100的上区段中且位于离周向边缘部分101的上部103一定距离处。由此限定第二中间部分120位于周向边缘部分101与第二孔108的周向边缘121之间。第二中间部分120包括在第二孔108的中心与周向边缘部分101的上部103之间的最短距离d2。而且,第二中间部分120具有沿着最短距离d2的高度y2和横向于最短距离d2的宽度x2。
第二屏蔽凸缘122布置成具有沿着周向边缘部分101的上部103的延伸部。第二屏蔽凸缘122布置成沿着第二中间部分120的至少一个区段延伸。第二屏蔽凸缘122朝向意在与流体接触的换热器板100的表面(即,意在面向第二板间隙13的表面)延伸。
第二屏蔽凸缘122具有如在最短距离d2横向的方向上看到的为第二孔108的直径d2的200-80%且更优选为第二孔108的直径d2的180-120%的长度l2。
如图3和图6中最佳看到的,换热器板100的周向边缘部分101的上部103的曲率不同于换热器板100的下部104的曲率。当换热器100包括于板组200中且用在换热器装置300中时,下部104意在面向在板组200下壳1中形成的收集空间18。为了允许收集空间18具有一定容积,下部104在所公开的实施例中差不多是直的,而意在面向壳1的上部空间2''的上部103具有凸曲率。因此,孔107;108相邻的周向边缘部分101的延伸部影响可用的中间部分117;120的区域。
在其中下部104基本上是直的情况下,在下部104与第一孔107的周向边缘118之间的第一中间部分117的高度y1将随着离截面p的距离x1相当快地增加。这可与弯曲的上部103相邻的第二孔108相比,其中在弯曲的上部103与第二孔108的周向边缘121之间的第二中间部分120的高度y2将随着离截面p的距离x2较慢地增加。在该情况下决定性因素为弯曲的上部103的半径。
来自该差异的影响可通过研究当使换热器板100的堆叠在炉中经受加热时的温度梯度来看到。带有弯曲的上部103的第二中间部分120将比带有直下部104的第一中间部分117更快地加热。通过引入第一屏蔽凸缘119和第二屏蔽凸缘122且将它们的长度l1;l2调节到相应孔107;108的直径d1;d2,可补偿加热中的差异。由此可处理由于不均匀的热膨胀和由此不充分结合造成的弯曲的风险。
现在转到图5,公开由上文类型的多个换热器板100组成的板组200的示意性截面。图5中的截面在第一屏蔽凸缘119横向截取。为了记录,在第二屏蔽凸缘122横向截取的对应截面可看起来相同。
如上文给出的,通过在压制之后简单地切掉第一屏蔽凸缘119和第二屏蔽凸缘122以及排出通道凸缘109,根据本发明的换热器板100可容易地转换成第一类型a的换热器板100或转换成第二类型b的换热器板100。
当将换热器板100一个堆叠在另一个之上以形成板组200时,每隔一个换热器板100以图4中公开的方式转动,而每隔的板围绕与截面p重合的大体上竖直的旋转轴线旋转180度。由此相邻换热器板100的波状图案106将彼此交叉。而且,将形成多个接触点,在该处相邻的换热器板100的脊部110彼此邻接。像现有技术中那样,在堆叠期间,结合材料层(未公开)可布置在换热器板100之间。在堆叠随后在炉中经受加热时,换热器板100将沿着接触点结合到彼此且由此形成流体通道的复杂图案。要理解的是,接头的宽度取决于波状图案106的截面。
取决于换热器板100在板组200中如何定向,换热器板100的一侧在板组200的操作期间意在面向意在与介质接触的第一板间隙12,而换热器板100的另一侧将面向意在与流体(诸如水)接触的第二板间隙13。
如在图4和图5的实施例中看到的,每隔一个换热器板100(即,第二类型b的换热器板100)的凸缘109;119被切掉了。而且,第一类型a的相应换热器板100的凸缘109;119在同一个方向上定向,且具有带有沿着主延伸平面q的法线的分量的延伸部,使得第一类型a的换热器板100的凸缘109;119邻接或叠盖第一类型a的第二随后的换热器板100的凸缘109;119。因此在两个随后的凸缘之间形成的叠盖具有如在对应于几何主延伸平面的法线的方向上看到的对应于凸缘109;119的高度f的5-90%的长度e。
要理解的是,它在第一类型a的换热器板100的凸缘109;119邻接随后的换热器板100的凸缘109;119的情况下可为足够的。
凸缘109;119公开为从周向边缘部分101对几何主延伸平面q的法线成角α、β延伸。角α、β优选地对法线小于20度,且更优选地对法线小于15度。要理解的是,角α、β可小到0度。角α、β可相同或彼此不同。
角α、β取决于待连结的两个随后的换热器板100是否都设有凸缘109;119或是否换热器板100中仅一个具有凸缘109;119。在换热器板100中仅一个具有凸缘109;119的情况下,可使角α、β较小,诸如小于10度,诸如小于8度,且典型为约6-7度。
结合换热器板100以提供板组200可如上文论述的那样通过钎焊或通过熔融结合来进行。当换热器板由不锈钢制成时,熔融结合尤其适合。
现在转到图6,根据本发明的板组200的一个实施例示意性地公开为包含在根据本发明的换热器装置300中。从该视图可清楚地看到第一屏蔽凸缘和第二屏蔽凸缘109;122以及还有两个相反的排出通道凸缘109如何形成板组200的密封的周向侧壁。通过第一屏蔽凸缘119和第二屏蔽凸缘122的有限长度,壳1的内部与第一板间隙12之间的连通不限于任何实质程度。
设想到存在本文中描述的实施例的许多修改,这些修改仍在如由所附权利要求限定的本发明的范围内。
例如,仅除了在每隔一个换热器板100上的第一凸缘和第二凸缘以及排出通道凸缘109被切掉以由此将它们转换成第一类型和第二类型的换热器板之外,第一类型和第二类型的换热器板可为相同的。由此,可使用同一个压制工具。
要理解的是,第二类型的换热器板也可设有上文描述类型的凸缘,且这些凸缘未被切掉。这允许第一类型的换热器板的凸缘密封地邻接第二类型的换热器板的凸缘。
该板组公开为应用于板和壳类型的换热器。技术人员将理解,该构思也可适用于其它类型的换热器。