[发明专利]点波图案的衬垫式热交换器

说明书

技术领域

本发明涉及一种包括多个热交换器板的衬垫式热交换器，其中热交换器板中的每一个都包括多个点波点，并且其中点波点包括点波顶部和点波底部，并且其中至少一个热交换器板的点波顶部连接到另一个相邻的热交换器板的点波底部。

背景技术

板式热交换器是用于在两种不同介质(具体地，流体)之间传递热量的公知装置。板式热交换器通常包括多个热交换器板，其中每一个热交换器板都包括成一图案的多个压痕以及用于两种介质的入口和出口。每一对相邻板以使得产生用于输送单独介质的通道的方式连接。两种介质然后将被允许在交替的成对的板之间循环，以允许通过热交换器板进行热传递。一个板的压痕图案将与两个相邻板的压痕图案接触。这样，板保持稍微间隔开，并且可以调节流体通路的形状以提高热交换效率。

在现有技术中，通常使用所谓的人字形或鱼骨图案的压痕，所述压痕包括迫使介质流在热交换器板的平面内重复加速和减速的脊部和谷部。这通常导致流体的流率或流量的大的变化，从而降低热传递的效率。因此，允许流体的流量更加均匀的压痕图案将是有益的。

此外，在现有技术中已知两种重要类型的热交换器，即，钎焊式热交换器和衬垫式热交换器。因为热交换器中的流体通常设置在大压力下，因此需要确保热交换器的板被稳固地保持在一起。在钎焊式热交换器中，每两个相邻热交换器板在压痕图案相遇的位置处被钎焊在一起。另一方面，在衬垫式热交换器中，板通过外力(例如，通过板的孔引入螺栓)被保持处于张力下。因此，在衬垫式热交换器中，热交换器板被保持处于预张力下。

为了提高热交换效率，已经尝试减小用作相邻热交换器板的接触表面的表面积或减小热交换器板的厚度。

在US8,091,619B2中，公开了一种上述类型的热交换器。其中压痕的人字形图案被包括(点波)顶部和(点波)底部的多个点波点代替。一个板的平坦顶部与相邻板的平坦底部钎焊在一起。因此，可以改进这种钎焊式热交换器的稳定性，从而允许减小热交换器板的厚度。同时，每两个相邻板相遇处的表面积被优化。因此，这种钎焊式热交换器的效率被提高。

在衬垫式热交换器的情况下，这种构造可能是有问题的。衬垫式热交换器具有在热交换器板的接触区域处塑性变形的另外的问题。这种变形部分地由于热交换器板被保持在预张力下并且由于流体的相对压差而出现。这可能会导致在热交换器板的接触区域处的塑性变形，其中尤其在流体的相对压力改变的情况下，这种塑性变形可能会形成流体的旁路，从而导致热交换器的性能较低。

发明内容

因此，本发明的任务是提供一种衬垫式热交换器，具有提高的热交换效率同时仍然能够更加耐受由预张力以及内部流体压力引起的力。

本发明解决了以上问题在于，点波点是可弹性变形(或在可选的措辞中是可弹性压缩的)，在本文中表示它们可以由于壁材料的弯曲而稍微改变形状，但是这是可逆的。

因此，点波点能够可逆地变形。避免了热交换器板在它们的接触表面处的可能导致性能下降的永久变形。作用在点波点的点波顶部和点波底部的接触表面上的力将在衬垫式热交换器内强烈地变化。一方面，将所述顶部和底部的接触表面压在一起的力是恒定的并由预张力引起。另一方面，用于分离热交换器板的力由于两种介质的不同内部压力而可以强烈地改变。因此，作用在所述顶部和底部的接触表面上的净合力可以强烈地改变。通过使点波点可弹性变形，点波点可以在预张力下变形，这将导致可以抵消预张力的另外的弹力。因此，避免了热交换器板的接触表面的塑性变形。同时，可以通过减小接触表面的总面积和／或热交换器板的厚度来提高热交换器的效率。

与根据现有技术的钎焊式热交换器相比，所述顶部和底部的接触表面被钎焊在一起，从而导致点波点的刚性连接。

优选的是所述顶部和底部是可弹性变形的。具体地，所述顶部和底部应该在垂直于热交换器板的平面的方向上可弹性变形。因此，即使当作用在所述顶部和底部的接触表面上的力可能是不对称的时，这也不会导致永久变形。

此外，优选的是点波点包括可弹性变形的侧面。因此，两个连接后的点波点的接触表面由于点波点的侧面的弹性变形而可以移动。这样，如果外力，尤其由流体压力产生的外力改变，则可以生成另外的弹力。

还优选的是侧面在相邻的顶部与底部之间是大致平直的。这样，确保点波点足够坚固以支撑作用在该点波点上的机械力，同时如果作用在点波点上的净力变得太大，则能够进行弹性变形。