板式熱交換器的制造方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種板式熱交換器，該板式熱交換器包括板片堆(2)和包圍著板片堆的殼體(1)，其中，板片堆(2)中的板片(2a)這樣彼此相連，使得第一介質(zhì)和至少另一介質(zhì)能夠交替地流過(guò)相鄰的板片中間間隙，其中一種介質(zhì)能夠通過(guò)沿堆疊方向走向的穿流通道輸入板片堆(2)或從該板片堆輸出，而另一種介質(zhì)能夠通過(guò)殼體(1)與板片堆(2)的外周之間的間隙輸入與該另一種介質(zhì)相對(duì)應(yīng)的板片中間間隙或從與該另一種介質(zhì)相對(duì)應(yīng)的板片中間間隙輸出。在此重要的是，存在如下材料組合：板片堆(2)的板片(2a)以已知的方式由耐腐蝕的材料制成，而殼體(1)由非耐腐蝕性材料制成，這種非耐腐蝕性材料在殼體的被介質(zhì)加載的內(nèi)側(cè)上具有搪瓷-覆層。
【專利說(shuō)明】板式熱交換器

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種板式熱交換器，該板式熱交換器包括板片堆和包圍著板片堆的殼體，其中，板片堆中的板片這樣彼此相連，使得第一介質(zhì)和至少另一介質(zhì)能夠交替地流過(guò)相鄰的板片中間間隙，其中一種介質(zhì)能夠通過(guò)沿堆疊方向走向的穿流通道輸入板片堆或從該板片堆輸出，而另一種介質(zhì)能夠通過(guò)殼體與板片堆的外周之間的間隙輸入與該另一種介質(zhì)相對(duì)應(yīng)的板片中間間隙或從與該另一種介質(zhì)相對(duì)應(yīng)的板片中間間隙輸出。

【背景技術(shù)】
[0002]這種類(lèi)型的板式熱交換器在眾多實(shí)施方案中都得到公開(kāi)。本發(fā)明不僅涉及這種結(jié)構(gòu)形式:其中板片在其邊緣處和圍繞其通流孔的部分具有密封件并且沿堆疊方向緊密夾緊。這種結(jié)構(gòu)形式具有的優(yōu)點(diǎn)是板片堆能夠以簡(jiǎn)單方式打開(kāi)、檢查和清洗。
[0003]本發(fā)明同時(shí)還涉及根據(jù)US 6，158，238、US 2005/0039896、WO 2008/046952 和 W2010/149858所述的完全焊接的板式熱交換器，為避免不必要的重復(fù)，它們的內(nèi)容也被歸屬于本申請(qǐng)的內(nèi)容。在此，該板片堆由多組板片對(duì)組成，其中每組板片對(duì)都由兩個(gè)板片構(gòu)成，這兩個(gè)板片至少沿它們的外周相互焊接。每個(gè)板片都具有至少兩個(gè)用于使介質(zhì)流過(guò)的孔，其中通過(guò)沿這些孔進(jìn)行焊接將相鄰的板片對(duì)相互連接，從而使所述介質(zhì)通過(guò)這些孔從一組板片對(duì)到達(dá)下一組板片對(duì)。與之相對(duì)，所述另一介質(zhì)流過(guò)在殼體和板片堆之間的間隙，并且通過(guò)板片堆的外周進(jìn)入相鄰的板片對(duì)之間的間隙中。
[0004]本發(fā)明此外還涉及上述兩種板式熱交換器-結(jié)構(gòu)方案之間的混合形式，也就是涉及部分焊接的熱交換器，其中將相互焊接的板片對(duì)通過(guò)密封件相互貼靠壓緊，也就是一直只有相鄰的板片對(duì)之間的間隙可以被打開(kāi)。
[0005]當(dāng)然，這些板式熱交換器還可以這樣設(shè)計(jì)，使得多于兩個(gè)介質(zhì)參與熱交換或者使得進(jìn)行換熱的板片中間間隙不是直接相繼的，而是中間插入一不活動(dòng)/閑置的板片中間間隙，該板片中間間隙例如可以起安全墊的作用。
[0006]至于開(kāi)頭所說(shuō)的第一介質(zhì)和至少另一介質(zhì)能夠交替地流過(guò)相鄰的板片中間間隙，這并不意味著在此對(duì)于直接相鄰的間隙都必須一直這樣設(shè)計(jì)；而更確切地說(shuō)是可以在直接相鄰的間隙中容納第三介質(zhì)——該第三介質(zhì)或者是靜止的，或者是流過(guò)的介質(zhì)。
[0007]關(guān)于板式熱交換器的材料，通常使用的是鉻鎳合金的不銹鋼。為了實(shí)現(xiàn)例如相對(duì)于酸的耐腐蝕性，還已知了添加鑰作為其他的合金成分或者使用由鈦、鎳或它們的合金制成板片。但是，這些材料的缺點(diǎn)是其成本非常高。因此WO 2008/046952公開(kāi)了利用含有0.05%至2.1 %碳含量的碳素鋼來(lái)制造熱交換器的板片和殼體，由此實(shí)現(xiàn)了用于多種使用情況的足夠的耐腐蝕性。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0008]本發(fā)明的目的在于，以如下方式改進(jìn)開(kāi)頭所述的結(jié)構(gòu)形式的熱交換器，使得一方面確保出色的耐腐蝕性，另一方面相比現(xiàn)在大大降低制造成本。
[0009]該目的根據(jù)本發(fā)明這樣得以實(shí)現(xiàn)，即選擇如下材料組合:板片堆的板片以已知的方式由耐腐蝕的材料、尤其是不銹鋼制成，而殼體由非耐腐蝕性材料制成，這種非耐腐蝕性材料在殼體的被介質(zhì)加載的內(nèi)側(cè)上具有搪瓷-覆層。
[0010]通過(guò)這種材料組合大大減小了殼體的材料成本，而并未損害其耐腐蝕性。因而也就用更低成本得到了高耐腐蝕性。
[0011]原則上，熱交換器的殼體幾乎可以由任意材料制成，只要該材料足夠穩(wěn)定、堅(jiān)固并且適于作為搪瓷-覆層的基體。特別符合目的的是，該殼體由涂搪瓷釉的碳鋼/黑鐵制成。
[0012]在搪瓷-覆層方面，適合的是使用多層的/多重的搪瓷-覆層——包括具有對(duì)殼體的金屬基體材料有良好附著性和本身平整性的特點(diǎn)的底釉和具有高耐化學(xué)腐蝕性、尤其是耐酸的面釉。
[0013]對(duì)于搪瓷-覆層的材料成分一至少在其表層方面一適合的是，其含有超過(guò)50 %的、優(yōu)選超過(guò)60 %的S12和/或超過(guò)3.5%的、優(yōu)選超過(guò)4.5 %的T12和/或超過(guò)12 %的、優(yōu)選超過(guò)15%的Na20。
[0014]此外適合的是，搪瓷-覆層至少在其表層中含有優(yōu)選都在一位數(shù)的百分比范圍內(nèi)的B2O3和/或Ka2O和/或Li2O和/或MoO3和/或MnO和/或ZrO2和/或F。此外適合的是，添加優(yōu)選都在千分比范圍內(nèi)的BaO和/或CoO和/或V2O5。
[0015]搪瓷-覆層的厚度為約Imm至3mm,優(yōu)選為約2mm。
[0016]在通常的焊接到殼體上的連接管方面對(duì)于本領(lǐng)域技術(shù)人員來(lái)說(shuō)有多種已知的可選方案，尤其也就是使用不銹鋼的方案。但是在本發(fā)明的范圍內(nèi)，這些連接管——尤其是在被用于流過(guò)殼體和板片組之間的間隙的介質(zhì)的范圍內(nèi)——同樣可以使用涂搪瓷釉的黑板。

【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0017]下面由對(duì)實(shí)施例和附圖的說(shuō)明得出本發(fā)明的其他特征和優(yōu)點(diǎn)；其中示出:
[0018]圖1:示出橫向于板片穿過(guò)根據(jù)本發(fā)明的板式熱交換器的截面圖；
[0019]圖2:示出一組板片對(duì)的外側(cè)和內(nèi)側(cè)的俯視圖。

【具體實(shí)施方式】
[0020]從圖中可以看出殼體1，該殼體以已知的方式包圍板片組2。殼體以及板片組可以具有矩形的輪廓，但同樣也可以具有圓形或其他形狀的輪廓。
[0021]板片組2由成對(duì)地相互焊接在一起的板片2a組成，其中介質(zhì)流過(guò)每組板片對(duì)，該介質(zhì)經(jīng)由在板片組上部區(qū)域中的至少一個(gè)連接管3輸入并且經(jīng)由在板片組下部區(qū)域中的至少一個(gè)連接管4輸出。板片2a為此以已知的方式具有通流孔，這些通流孔與連接管3和4對(duì)準(zhǔn)。
[0022]相鄰的板片對(duì)至少沿這些通流孔相互焊接，從而在所有的相鄰的板片對(duì)之間形成用于另一介質(zhì)的通流縫隙。該另一介質(zhì)經(jīng)由連接管5輸入到板片組2的上部的周緣處，在下部的邊緣處離開(kāi)板片組并且通過(guò)連接管6被排出。在此，在殼體I中的本身已知的內(nèi)裝部件Ia確保了后面所提到的介質(zhì)不能在外部在板片組周?chē)鲃?dòng)，而是必須流動(dòng)經(jīng)過(guò)板片對(duì)之間的縫隙。
[0023]所述的熱交換器以被完全焊接和無(wú)需密封的方式設(shè)計(jì)。根據(jù)所選擇的流動(dòng)方向，可以以直流、對(duì)流或交叉流動(dòng)的方式來(lái)操作所述熱交換器。
[0024]重要的是，殼體I由非耐腐蝕的材料制成并在其所有內(nèi)壁上——至少是在其被分配的介質(zhì)加載的范圍內(nèi)——都具有約2mm厚的技術(shù)搪瓷-覆層。而板片組2和其連接管3和4都由耐腐蝕的不銹鋼組成。
[0025]就上面所談到的殼體I的帶有搪瓷的內(nèi)覆層而言，這當(dāng)然也涉及起到流動(dòng)導(dǎo)向作用的內(nèi)裝部件la，該內(nèi)裝部件不僅設(shè)置在板片堆2的端側(cè)上，而且還設(shè)置在板片堆的周緣區(qū)域中。
[0026]在殼體I的設(shè)計(jì)方面值得推薦的是，使該殼體可以至少?gòu)囊粋€(gè)端側(cè)被打開(kāi)，方法是在該端側(cè)處設(shè)置可松脫的頂蓋。當(dāng)然，該頂蓋可以在其被介質(zhì)加載的一側(cè)上也同樣具有上述的搪瓷-覆層。如果該頂蓋在擰緊過(guò)程中會(huì)與相對(duì)的搪瓷層直接接觸，那么就優(yōu)選通過(guò)在中間布置一個(gè)由耐腐蝕的塑料制成的彈性密封件來(lái)避免這種直接接觸。
[0027]搪瓷-覆層的——至少是其外部表層的——特別符合目的的組成成分可以限定如下:
[0028]65% S12,15% Na2O, 5% T12, 3.5Zr02,2.5% B2O3,
[0029]1.8% F, 1.7% Li2O, 1.4% MnO, 1.1% MoO3,1 % Ka2O,
[0030]0.3% BaO, 0.25% V2O5 和 0.1 % CoO ；
[0031]其中，在本發(fā)明的范圍內(nèi)不言而喻的是，上述的百分比數(shù)據(jù)分別可以圍繞原始數(shù)值向上或向下變化5%至10%。
[0032]在圖2的左半側(cè)視圖示出相鄰的板片對(duì)如何相互連接在一起或者以可松脫的方式互相貼靠聯(lián)接的解決方案，在圖2的右半側(cè)的視圖示出了如何將一組板片對(duì)的板片相互連接在一起或者以可松脫的方式互相貼靠聯(lián)接的解決方案。
[0033]根據(jù)圖1中所使用的連接管的附圖標(biāo)記，用附圖標(biāo)記3a表示在板片2a中的被分配給上部的連接管3的通流孔，用附圖標(biāo)記4a表示被分配給下部的連接管4的通流孔。
[0034]在左側(cè)所示的一組板件對(duì)的外側(cè)的俯視圖中，相鄰的板件對(duì)的連接——無(wú)論是可松脫的還是不可松脫的——都沿著通流孔3a和4a的周緣進(jìn)行，也就是在被涂黑的區(qū)域13a或14a中進(jìn)行。在這些區(qū)域處一這些區(qū)域?qū)嶋H上并不應(yīng)設(shè)想為所示的180°的周緣區(qū)域，而是要設(shè)想為整個(gè)360°的周緣區(qū)域——可以將相鄰的板片對(duì)相互焊接。
[0035]替代于焊接連接，同樣可以使用可松脫的連接方式；那么在涂黑的區(qū)域處——當(dāng)然還是在整個(gè)開(kāi)口周緣上——設(shè)有密封件并且從外部軸向壓緊這些板片對(duì)，從而使相鄰的板片對(duì)在通流孔3a和4a的周緣區(qū)域中相繼密封。
[0036]在這兩種情況下，在焊縫或密封件13a和14a的外部的、存在于相鄰的板片對(duì)之間的間隙都被所述另一介質(zhì)流過(guò)，該介質(zhì)通過(guò)連接管5和6輸入或輸出。
[0037]在圖2的右半側(cè)中示出了同一板片對(duì)的兩個(gè)板片之間的連接，并且是從板片對(duì)的內(nèi)部空間的視角示出。在此分別沿這些板片的外側(cè)的周緣將這些板片相互焊接或者以可松脫的方式壓向中間密封件。該焊接區(qū)域或密封區(qū)域由附圖標(biāo)記15表示，在此值得一提的是，該焊接區(qū)域或密封區(qū)域也覆蓋在整個(gè)周緣上，也就是360°延伸。
[0038]這些通流孔3a和4a朝向板片對(duì)的內(nèi)部空間打開(kāi)，由此使得介質(zhì)可以從通流孔3a穿過(guò)板片對(duì)的內(nèi)部空間流向通流孔4a。
[0039]熱交換器在圖1和圖2中僅示意示出，因?yàn)樗诒景l(fā)明中只涉及特殊的材料組合，而流動(dòng)模式和板片的焊接變型方案與已知的現(xiàn)有技術(shù)一致。
[0040]最后可以確定，通過(guò)所示的材料組合，本發(fā)明在制造成本相對(duì)較低的同時(shí)具有出色的耐腐蝕性的特點(diǎn)。
【權(quán)利要求】
1.一種板式熱交換器，該板式熱交換器包括板片堆(2)和包圍著板片堆的殼體(1)，其中，板片堆(2)中的板片(2a)這樣彼此相連，使得第一介質(zhì)和至少另一介質(zhì)能夠交替地流過(guò)相鄰的板片中間間隙，其中一種介質(zhì)能夠通過(guò)沿堆疊方向走向的穿流通道輸入板片堆(2)或從該板片堆輸出，而另一種介質(zhì)能夠通過(guò)殼體(I)與板片堆(2)的外周之間的間隙輸入與該另一種介質(zhì)相對(duì)應(yīng)的板片中間間隙或從與該另一種介質(zhì)相對(duì)應(yīng)的板片中間間隙輸出， 其特征在于， 存在如下材料組合:板片堆(2)的板片(2a)以已知的方式由耐腐蝕的材料制成，而殼體(I)由非耐腐蝕性材料制成,這種非耐腐蝕性材料在殼體的被介質(zhì)加載的內(nèi)側(cè)上具有搪瓷_覆層。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的熱交換器，其特征在于，所述殼體由涂搪瓷釉的碳鋼制成。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的熱交換器，其特征在于，所述搪瓷-覆層是多層的。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的熱交換器，其特征在于，所述搪瓷-覆層包括至少一個(gè)基底覆層和至少一個(gè)表面覆層。
5.根據(jù)權(quán)利要求1或4所述的熱交換器，其特征在于，所述搪瓷-覆層至少在其表層中含有超過(guò)50%的、優(yōu)選超過(guò)60%的S12。
6.根據(jù)權(quán)利要求1或4所述的熱交換器，其特征在于，所述搪瓷-覆層至少在其表層中含有超過(guò)3.5%的、優(yōu)選超過(guò)4.5%的T12。
7.根據(jù)權(quán)利要求1或4所述的熱交換器，其特征在于，所述搪瓷-覆層至少在其表層中含有超過(guò)12%的、優(yōu)選約15%的Na20。
8.根據(jù)權(quán)利要求1或4所述的熱交換器，其特征在于，所述搪瓷-覆層至少在其表層中含有B2O3和/或Ka2O和/或Li2O和/或MoO3和/或MnO和/或ZrO2和/或F，它們優(yōu)選都在一位數(shù)的百分比范圍內(nèi)。
9.根據(jù)權(quán)利要求1或4所述的熱交換器，其特征在于，所述搪瓷-覆層至少在其表層中含有BaO和/或CoO和/或V2O5,它們優(yōu)選都在千分比范圍內(nèi)。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的熱交換器，其特征在于，所述搪瓷-覆層的厚度為約Imm至約3mm,優(yōu)選為約1.5mm至約2.5mm。
11.根據(jù)權(quán)利要求1所述的熱交換器，其特征在于，所述殼體(I)具有焊接上的用于流動(dòng)導(dǎo)向的內(nèi)裝部件(Ia)，這些內(nèi)裝部件同樣由涂搪瓷釉的碳鋼制成。
12.根據(jù)權(quán)利要求1所述的熱交換器，其特征在于，所述殼體(I)具有焊接上的連接管(5、6)，這些連接管同樣由涂搪瓷釉的碳鋼制成。
13.根據(jù)權(quán)利要求1所述的熱交換器，其特征在于，所述殼體(I)具有能夠相互擰緊的殼體部件(IaUb)0
【文檔編號(hào)】F28F19/02GK104395686SQ201380032130
【公開(kāi)日】2015年3月4日 申請(qǐng)日期:2013年6月17日 優(yōu)先權(quán)日:2012年6月18日
【發(fā)明者】V·瓦格納 申請(qǐng)人:Api施密特 - 布萊頓兩合公司