專利名稱：釬焊熱交換器的開(kāi)口的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及釬焊熱交換器(brazed heat exchanger)，該釬焊熱交換器包括多個(gè)熱交換器板，該多個(gè)熱交換器板上設(shè)置有具有突脊和凹槽的壓制結(jié)構(gòu)(pressed pattern), 以形成流動(dòng)通道，該流動(dòng)通道使介質(zhì)在相鄰的熱交換器板之間交換熱量。所述流動(dòng)通道選擇性地與開(kāi)口流體連通。
背景技術(shù)：
熱交換器用于交換流體介質(zhì)之間的熱量，并且通常包括多個(gè)互相堆疊的板，從而在所述多個(gè)板之間形成流動(dòng)通道。通常，設(shè)置有開(kāi)口以允許選擇的流體從所述流動(dòng)通道流進(jìn)和流出，該流動(dòng)通道可以通過(guò)設(shè)置在所述板上的突脊(ridge)和凹槽(groove)結(jié)構(gòu) (pattern)來(lái)形成，所述板的突脊和凹槽設(shè)置為互相接觸以使所述板互相保持一定距離。市場(chǎng)上有多種類型的熱交換器，例如，管片(tube and fin)式熱交換器、氣液 (air-liquid)熱交換器和板式熱交換器。板式熱交換器通常用于交換兩種流體形式的介質(zhì)之間的熱量，但是使用板式熱交換器的新興市場(chǎng)是熱泵，其中，板式熱交換器用于交換低溫液體(如鹽水(brine))和冷卻劑之間的熱量。通常，這種熱交換器被設(shè)計(jì)以承受幾十巴(bar)的壓力，該壓力是在使用普通冷卻劑的熱泵回路中所需的壓力。近年來(lái)，存在在熱泵中使用二氧化碳作為冷卻劑的總體趨勢(shì)。多個(gè)原因使得二氧化碳成為受歡迎的選擇，主要原因是二氧化碳的高溫制冷系數(shù)(COP)(效能)較高，如果使用熱泵生產(chǎn)自來(lái)水，則非常需要較高的高溫制冷系數(shù)。然而，使用二氧化碳作為冷卻劑意味著熱交換器必須承受高達(dá)140巴的高冷卻劑壓力(coolant pressure) 0迄今為止，還沒(méi)有板式熱交換器能夠承受如此高的壓力。制造板式熱交換器的慣用方法是將熱交換器板釬焊(braze)在一起，以形成所述熱交換器。釬焊熱交換器意味著在大量的板上設(shè)置釬焊材料，然后將所述板互相堆疊，并置入溫度高到足以融化所述釬焊材料的熔爐中。融化釬焊材料意味著所述釬焊材料(部分由于毛細(xì)管力(capillary force))將集中在熱交換器板互相之間緊挨的區(qū)域中，S卩，集中在相鄰板的突脊和凹槽之間的接觸點(diǎn)。并且在熔爐溫度降低后，釬焊材料將凝固，并且熱交換器板將互相連接以形成緊密且強(qiáng)固的熱交換器。使用上述類型的熱交換器板，通過(guò)接觸點(diǎn)形成所述板之間的流動(dòng)通道，所述接觸點(diǎn)產(chǎn)生自相鄰板的突脊和凹槽之 間的交叉處的接觸點(diǎn)ο本領(lǐng)域技術(shù)人員所公知的是，如果承受較高壓力，釬焊熱交換器的開(kāi)口處附近容易破壞。這是由于內(nèi)壓能夠?qū)⑩F焊板撕裂，并且因?yàn)殚_(kāi)口呈現(xiàn)為接觸點(diǎn)密度 (concentration)低的表面，所以開(kāi)口附近的撕裂力最高。SE 458 884公開(kāi)了一種熱交換器，其中，通過(guò)提供圍繞開(kāi)口的內(nèi)圓周設(shè)置的表面來(lái)加強(qiáng)所述開(kāi)口，其中所述表面設(shè)有高部和低部，該高部和低部與相鄰板上的相對(duì)應(yīng)的部分相接合，以形成強(qiáng)化所述開(kāi)口的蜂巢結(jié)構(gòu)(honeycomb structure)。該方案的確加強(qiáng)了開(kāi)口的強(qiáng)度，然而，該方案也具有一些嚴(yán)重的缺陷首先，從開(kāi)口至所述流動(dòng)通道的表面區(qū)域明顯比沒(méi)有蜂巢結(jié)構(gòu)的的開(kāi)口的表面區(qū)域??；其次，互相接觸的相鄰板的大多數(shù)高部區(qū)域和低部區(qū)域不會(huì)傳遞任何力。本發(fā)明的目的是提供一種釬焊板式熱交換器的開(kāi)口，該開(kāi)口具有加強(qiáng)的強(qiáng)度以承受高的內(nèi)壓，同時(shí)保留了較大的表面區(qū)域，該表面區(qū)域的開(kāi)放用于使所述流動(dòng)通道和所述開(kāi)口之間連通。

發(fā)明內(nèi)容
根據(jù)本發(fā)明，通過(guò)包括突脊和凹槽的壓痕表面解決了上述和其他問(wèn)題。所述突脊和凹槽設(shè)置為使得一個(gè)熱交換器板的突脊與相鄰的板的凹槽接觸，所述壓痕表面被定位為使得該壓痕表面至少部分地圍繞所述開(kāi)口，其中，移除了垂直于所述突脊和所述凹槽延伸的壁部中的材料。


下文中，將參考附圖對(duì)本發(fā)明進(jìn)行描述，其中圖1是根據(jù)本發(fā)明的熱交換器的開(kāi)口的第一種實(shí)施方式的局部剖視的透視示意圖；圖2是圖1中開(kāi)口的局部剖視的放大透視示意圖；和圖3是根據(jù)本發(fā)明的開(kāi)口的第二種實(shí)施方式的局部剖視的透視示意圖。
具體實(shí)施例方式參考圖1，根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)的釬焊熱交換器100包括互相堆疊以形成該熱交換器100 的多個(gè)熱交換器板110、120、130、140、150。每個(gè)熱交換器板110、120、130、140和150都設(shè)有至少四個(gè)開(kāi)口(僅示出了一個(gè)開(kāi)口 160)、突脊和凹槽結(jié)構(gòu)以及密封表面170，所述突脊和凹槽結(jié)構(gòu)適于使相鄰板互相保持一定距離，從而在板之間形成流動(dòng)通道。相鄰板的密封表面170相配合以封閉開(kāi)口 160與由熱交換器板形成的流動(dòng)通道之間的連通，或允許開(kāi)口 160 與所述流動(dòng)通道之間的連通。通常，這通過(guò)位于相鄰板上的壓入深度(press d印th)大的密封表面170與壓入深度小的密封表面170之間的交替來(lái)實(shí)現(xiàn)。此外，釬焊熱交換器的熱交換器板通常包括裙部(skirt)，該裙部圍繞所述板的周邊延伸；相鄰板的裙部將相互接觸，并且被釬焊在一起，以形成圍繞所述熱交換器的牢固的、液密的邊緣。為了加強(qiáng)開(kāi)口 160，表面170(該表面170的向內(nèi)延伸的表面，標(biāo)注為180)朝向所述開(kāi)口延伸。表面180為“壓痕的(dented) ”，即設(shè)有壓制的突脊表面181和凹槽表面182， 該突脊表面和凹槽表面通過(guò)中間表面183互相連接。所述突脊和凹槽的壓入深度分別等于密封表面170的小的壓入深度和大的壓入深度。山形表面(gable surface) 184通過(guò)中間表面183和凹槽表面182與密封表面170連接。由圖1可知，由于一個(gè)板的凹槽表面182將與另一個(gè)板上相對(duì)應(yīng)的表面181接觸， 所以相鄰板的壓痕表面180互相作用以在開(kāi)口中形成蜂巢基體(matrix)。上述表面之間的連接將被釬焊在一起，并且由于相鄰板的壓痕表面180的相應(yīng)的配合表面互相接觸，所以這些表面將被釬焊在一起。圖2以放大的尺寸展示了沿直徑剖開(kāi)的開(kāi)口 160。
應(yīng)當(dāng)理解，并不是所有的由相鄰板上的壓痕表面180形成的蜂巢開(kāi)口都是“有效 (active)，，的，即開(kāi)放以使流體從開(kāi)口流向流動(dòng)通道，所述流動(dòng)通道由適于使相鄰板互相保持一定距離的突脊和凹槽結(jié)構(gòu)形成。因此，與由無(wú)壓痕表面180的板所形成的開(kāi)口相比，從所述開(kāi)口至所述流動(dòng)通道的流動(dòng)區(qū)域?qū)⒋蠹s減半。為了恢復(fù)設(shè)置有壓痕表面180的開(kāi)口的大部分流動(dòng)區(qū)域，根據(jù)本發(fā)明，可以移除形成山形表面184的材料；這樣移除材料將使得每個(gè)蜂巢開(kāi)口都有效，即允許從開(kāi)口流向流動(dòng)通道。有利地，可以在進(jìn)行壓制操作以形成熱交換器板之前移除形成山形表面的材料。另一種增加從開(kāi)口的流動(dòng)區(qū) 域的方法為使用圖3的實(shí)施方式。根據(jù)圖3的實(shí)施方式的熱交換器200包括熱交換器板210、220、230、240、250，該熱交換器板210、220、230、 240、250上設(shè)置有突脊和凹槽，該突脊和凹槽適于在形成用于流體之間熱量交換的流動(dòng)通道的情況下使熱交換器板相互之間保持一定距離。通過(guò)熱交換器板形成的流動(dòng)通道通過(guò)設(shè)置在兩個(gè)頂點(diǎn)(height)中的一個(gè)上的密封表面選擇性地與開(kāi)口 260(圖3中僅示出了一個(gè))流體連通，使得設(shè)置在一個(gè)頂點(diǎn)上的密封表面與其他頂點(diǎn)上的兩個(gè)密封表面相鄰。通過(guò)這種方式能夠?qū)崿F(xiàn)所述開(kāi)口與所述流動(dòng)通道之間的選擇性連通；一個(gè)開(kāi)口 260將與每隔一個(gè)(every other)流動(dòng)通道流體連通。目前為止，根據(jù)第二種實(shí)施方式的熱交換器與第一種實(shí)施方式的熱交換器相同。 然而，根據(jù)第一種實(shí)施方式，壓痕表面180設(shè)有突脊表面181和凹槽表面182，但是，第二種實(shí)施方式的熱交換器包括分別為窄V形或V形的凹槽281和突脊282。與第一種實(shí)施方式相比，根據(jù)第二種實(shí)施方式的熱交換器具有更大的流動(dòng)區(qū)域， 同時(shí)保留了第一種實(shí)施方式的熱交換器的開(kāi)口的大部分強(qiáng)度。所述突脊和所述凹槽之間的連接，或所述突脊表面和所述凹槽表面之間的連接都將使得開(kāi)口區(qū)域非常堅(jiān)固，因?yàn)榭梢酝ㄟ^(guò)釬焊連接處傳遞力，從而將力從熱交換器的下側(cè)傳遞至熱交換器的上側(cè)。此外，根據(jù)本發(fā)明設(shè)置的壓痕表面可以緩解與制造釬焊熱交換器相關(guān)的另一個(gè)問(wèn)題；在釬焊作業(yè)時(shí)，熱交換器(尤其是開(kāi)口附近)容易“收縮(shrink)”是一個(gè)公知的問(wèn)題。 這種收縮是由于釬焊材料的融化造成的。釬焊材料的融化發(fā)生在整個(gè)熱交換器中，但是在形成流動(dòng)通道時(shí)用于使相鄰的板互相之間保持一定距離的突脊和凹槽限制了熱交換表面的收縮量。然而，在現(xiàn)有的熱交換器中，開(kāi)口會(huì)發(fā)生更嚴(yán)重的收縮，因?yàn)樵O(shè)置在圍繞熱交換器板延伸的裙部上的釬焊材料的融化將導(dǎo)致關(guān)于熱交換器的高度的更大的收縮。通過(guò)設(shè)置所述壓痕表面，能夠?qū)崿F(xiàn)限制開(kāi)口附近收縮，因?yàn)橄噜彴宓谋砻?81和182將限制收縮量，使該收縮量與包括適于將兩個(gè)相鄰的板相互之間保持一定距離的突脊和凹槽的區(qū)域所呈現(xiàn)出的收縮量相同。在本發(fā)明的另一種實(shí)施方式中，壓痕表面180、280僅設(shè)置在開(kāi)口周部上；如果不考慮上述收縮問(wèn)題，僅在未被圍繞每個(gè)熱交換器板的裙部緊密圍繞的區(qū)域上設(shè)置壓痕表面 180是有利的。
權(quán)利要求
1. 一種釬焊熱交換器(100，200)，該釬焊熱交換器(100，200)包括多個(gè)熱交換器板 (110，120，130，140，150)，該多個(gè)熱交換器板(110，120，130，140，150)設(shè)置有具有突脊和凹槽的壓制結(jié)構(gòu)，以形成流動(dòng)通道，該流動(dòng)通道使介質(zhì)交換相鄰的所述熱交換器板(110， 120，130，140，150)之間的熱量，所述流動(dòng)通道選擇性地與開(kāi)口(160)流體相通，其特征在于，沿所述開(kāi)口(160)的內(nèi)周設(shè)置有壓痕表面(180 ；280)，并且該壓痕表面(180 ；280)包括突脊(181 ；282)和凹槽(182 ；281)，所述突脊(181 ；282)和所述凹槽(182 ；281)設(shè)置為使得一個(gè)熱交換器板(110，120，130，140，150)的突脊(181 ；282)與相鄰的板(110，120，130， 140,150)的凹槽(182 ；281)相接觸，以形成蜂巢結(jié)構(gòu)，所述壓痕表面(180 ；280)定位為使得該壓痕表面(180 ；280)至少部分地圍繞所述開(kāi)口(160)，其中，移除山形表面(184)，以增加對(duì)從所述開(kāi)口(160)流向所述流動(dòng)通道的流體流開(kāi)放的表面區(qū)域。
全文摘要
一種釬焊熱交換器(100，200)，該釬焊熱交換器(100，200)包括多個(gè)熱交換器板(110，120，130，140，150)，該多個(gè)熱交換器板(110，120，130，140，150)設(shè)置有具有突脊和凹槽的壓制結(jié)構(gòu)，以形成流動(dòng)通道，該流動(dòng)通道使介質(zhì)交換相鄰的所述熱交換器板(110，120，130，140，150)之間的熱量。所述流動(dòng)通道選擇性地與開(kāi)口(160)流體連通。沿該開(kāi)口(160)的內(nèi)周設(shè)置有壓痕表面(180；280)，并且該壓痕表面(180；280)包括突脊(181；282)和凹槽(182；281)，所述突脊(181；282)和所述凹槽(182；281)被設(shè)置為使得一個(gè)熱交換器板(110，120，130，140，150)的突脊(181；282)與相鄰的板(110，120，130，140，150)的凹槽(182；281)相接觸，以形成蜂巢結(jié)構(gòu)。所述壓痕表面(180；280)被定位為使得該壓痕表面(180；280)至少部分地圍繞所述開(kāi)口(160)，并且移除山形表面(184)，以增加對(duì)從所述開(kāi)口(160)流向所述流動(dòng)通道的流體流開(kāi)放的表面區(qū)域。
文檔編號(hào)F28D9/00GK102245991SQ200980149918
公開(kāi)日2011年11月16日 申請(qǐng)日期2009年12月11日 優(yōu)先權(quán)日2008年12月17日
發(fā)明者S·安德森, S·霍貝格, T·達(dá)爾貝里 申請(qǐng)人:舒瑞普國(guó)際股份公司