热交换器管板、热交换器以及制造热交换器管板的方法技术

本发明专利技术涉及一种热交换器管板、热交换器以及制造热交换器管板的方法。所述热交换器管板(10)包括具有塑料主体部分的主体(20)，所述主体(20)包括多个通孔(26)，每个所述通孔(26)均由从所述主体(20)的第一主表面(22)延伸至相对的所述第二主表面(24)的周缘孔壁(28)限定，并且所述周缘孔壁(28)具有周缘凹槽(30)，并且其中，弹性的密封元件(32)被容纳在所述周缘凹槽(30)中，所述密封元件(32)从所述周缘凹槽(30)突伸到所述通孔(26)中，所述通孔(26′；26″)大致彼此平行地在所述主体(20)中延伸，并且其中，相邻通孔(26′；26″)的周缘凹槽(30′；30″)在所述通孔(26′；26″)的轴向上相对于彼此交错。

【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种制造热交换器管板的方法、热交换器管板以及设有这种管板的热交换器。用于在管的端部处分离热交换器的外壳和管侧流体的标准方式是利用管板。将管插入到管板中设置的通膛孔中，随后将管焊接至管板以形成紧密密封(tightsealing)。为了允许管的热膨胀，在管板周围与热交换器的外壳之间设有柔性波纹部(bellow)。这种类型的热交换器通常被称为浮动头(floatinghead)热交换器，从US5759500中得知该热交换器的一个实施例。浮动头热交换器的一个已知缺点在于，浮动头波纹部对于温度循环过程中的正常膨胀导致的热疲劳开裂的敏感性。EP1422488公开了一种针对管的热膨胀的替换方案，该方案为在管板中给每根管引入压力密封系统。允许管沿轴向滑动穿过O形环，该O形环由螺纹环形螺母加压以提供紧密密封。显然，这种系统需要相当数量的部件，这使得将其应用于具有成百上千根管的较大热交换器中是麻烦的且不切实际的。在US3426841中公开了由塑料材料制成的热交换器的管板的一个具体实施例。塑料管板中的塑料管由从管板孔延伸出来的塑料套管件围绕，该塑料套管件熔接至管端。尽管塑料套管件在管板与管之间形成柔性紧密密封，它是这个塑料热交换器的非常脆弱的部分并且需要较大量的焊接。显然，关于适应(accommodate)管和外壳之间的热膨胀方面，上述的设计和装配工艺是复杂的、麻烦的、费力的、费时的并且因此是昂贵的，同时得到的最终产品也不是最理想的。本专利技术的一个目的在于提供一种制造热交换器管板的方法，包括：将密封元件布置在热交换器管的相应端部上的预定位置处；将所述热交换器管的具有所述密封元件的所述端部布置在模具中；密封所述热交换器管的所述端部，使得在管板材料浇铸的过程中待浇铸在所述模具中的所述管板材料不会进入所述热交换器管；将所述管板材料浇铸在所述模具中以覆盖所述密封元件；使所述模具中的所述管板材料硬化。其中，所述密封元件布置在相邻的热交换器管上沿所述热交换器管的轴向相对于彼此交错的位置，并且所述热交换器管彼此平行地布置。因此，通过将密封元件定位在热交换器管的端部上相对于所述端部处于预定纵向或高度位置处，而将密封元件定位在模具中的预定位置处。然后，热交换器管的所述端部被布置在模具中。所述端部随后被暂时密封，使得在将管板材料浇铸(cast，浇注)在模具中的过程中，待浇铸于模具中的管板材料不能进入热交换器管。在密封所述端部之后，将管板构成材料浇铸在模具中以覆盖或浸没密封元件，换言之，将该材料浇铸至足以保持密封元件的厚度。由于在管板材料浇铸在模具中的过程中热交换器管的端部被密封，因此被浇铸的管板材料不能在所述端部处进入热交换器管的内部。根据本专利技术的方法允许以容易的方式制造具有多个嵌入的密封元件的管板。密封元件在热交换器管的端部上在预定位置处的定位允许密封元件的精准独立布置，例如，密封元件的交错布置以获得密集的管组。例如，较小尺寸的密封元件被压迫在管的外部表面并且随后定位于与管垂直的假想平面内。元件优选地与假想平面精确对准，更优选地位于以交互重叠的次序排布两个或更多的假想平面内，从而形成更紧凑的热交换器。元件的交互布置位于待浇铸的管板的厚度范围内。在根据本专利技术的制造方法过程中，热交换器管的所述端部的暂时密封确保浇铸过程中管板材料不能进入热交换器管。可以以多种方式(例如通过将所述端部压制在模具的底部上)实现所述端部的密封。可将管或管组竖直地定位在具有期望的管板尺寸和形状的模具中。有利地，模具的底部由相对于管板和管构成材料为非粘结的材料(该材料优选地是硅橡胶)制成，以便密封所述管的内部并且允许其容易地从模具中移除。诸如纤维或纤维垫或金属加强件等可选的加强材料定位在模具中。然后将液态环氧树脂倒入模具中达期望的厚度。在固化并从模具中移除之后，获得了具有以密封形式提供的管组的管板。令人惊奇的是，发现管板构成材料与管构成材料的某些组合在固化的步骤中不会粘结。不粘结性质的一个实例是由具有铝氧土(氧化铝)粉末填充剂的环氧树脂制成的管板，或者由通过纤维(诸如玻璃纤维或碳纤维)加强的环氧树脂制成的管板，以及由聚丙烯制成的热交换器管。然而，管也可以由其它的塑料材料或金属制成。密封元件可由多种材料制成。例如，每个密封元件均包括含氟聚合物和/或合成橡胶，诸如三元乙丙橡胶(EPDM)或腈基丁二烯橡胶(NBR)，和/或硅树脂。非粘结性质允许管滑动穿过管板和嵌入的密封元件。相同的制造步骤能够应用于在管组的另一侧处制造相似的管板。在替换实施例中，热交换器管的端部在浇铸的过程中以下述方式被暂时密封。将密封材料(诸如硅橡胶)层浇铸在模具中以使得管端的末端部分被浸没。在已允许密封材料固化之后，将一层管板构成材料浇铸在固化的密封材料层之上并且也允许其固化。之后，例如通过将硬化的密封材料从硬化的管板材料和热交换器管的所述端部撕除或剥除，或者通过将硬化的密封材料连同热交换器管的所述端部的末端部分一起切除，而移除固化的密封材料层。可以将金属嵌件布置在模具中，其中，该金属嵌件包括多个通孔，并且其中，所述热交换器管的所述端部的具有密封元件的末端部分被插入到金属嵌件的通孔中，并且其中，当所述端部的末端部分已被插入金属嵌件的通孔中时，所述热交换器管的所述端部由密封元件密封(该密封元件使得热交换器管和金属嵌件相对于彼此密封)，并且其中，管板材料被浇铸在金属嵌件上以覆盖密封元件以及热交换器管的在密封元件上方延伸的部分。在管板材料硬化之后，将包括金属嵌件和硬化的管板材料的管板以及具有密封元件的热交换器管整体地从模具中移除。金属嵌件可由例如铁、不锈钢或铝制成。在这种情况下，管板的塑料部分由金属嵌件加强。通过这种方法得到的管板的主体由塑料主体部分和金属主体部分组成。塑料部分可以包括例如粘结至金属部分的环氧树脂。金属部分增强了整个管板的强度和硬度并允许塑料部分适当薄一些。当热交换器管由金属(例如不锈钢)制成时，密封元件可用于使热交换器管与通孔的中心对准。在管板具有氧化铝加强件且在不锈钢管的情况下，O形环也可以用于使不锈钢管对准在管板的铝部分的中心中，由此防止不同金属之间的直接接触，否则不同金属之间的直接接触可能导致电偶腐蚀(galvaniccorrosion，电化腐蚀)。当管和塑料材料具有粘结性时也可以实现防止电偶腐蚀的优点。每一个通孔均可包括具有第一内径的下部、从下部径向延伸的连接部、本文档来自技高网...

【技术保护点】
用于以密封的方式保持热交换器管(36)的热交换器管板(10)，所述热交换器管板(10)包括具有塑料主体部分的主体(20)，所述主体(20)具有第一主表面(22)和相对的第二主表面(24)，所述主体(20)包括多个通孔(26)，每个所述通孔(26)均由从所述第一主表面(22)延伸至相对的所述第二主表面(24)的周缘孔壁(28)限定，并且所述周缘孔壁(28)具有周缘凹槽(30)，并且其中，弹性的密封元件(32)被容纳在所述周缘凹槽(30)中，所述密封元件(32)从所述周缘凹槽(30)突伸到所述通孔(26)中，其特征在于，所述通孔(26′；26″)大致彼此平行地在所述主体(20)中延伸，并且其中，相邻通孔(26′；26″)的周缘凹槽(30′；30″)在所述通孔(26′；26″)的轴向上相对于彼此交错。

【技术特征摘要】
2010.05.06 EP 10162177.91.用于以密封的方式保持热交换器管(36)的热交换器管板(10)，所
述热交换器管板(10)包括具有塑料主体部分的主体(20)，所述主
体(20)具有第一主表面(22)和相对的第二主表面(24)，所述主
体(20)包括多个通孔(26)，每个所述通孔(26)均由从所述第一
主表面(22)延伸至相对的所述第二主表面(24)的周缘孔壁(28)
限定，并且所述周缘孔壁(28)具有周缘凹槽(30)，并且其中，弹
性的密封元件(32)被容纳在所述周缘凹槽(30)中，所述密封元件
(32)从所述周缘凹槽(30)突伸到所述通孔(26)中，其特征在于，
所述通孔(26′；26″)大致彼此平行地在所述主体(20)中延伸，并
且其中，相邻通孔(26′；26″)的周缘凹槽(30′；30″)在所述通孔
(26′；26″)的轴向上相对于彼此交错。
2.根据权利要求1所述的热交换器管板(10)，其中，所述密封元件(32)
嵌入到所述周缘凹槽(30)中。
3.根据权利要求2所述的热交换器管板(10)，其中，所述密封元件(32)
具有大于所述周缘凹槽(30)的开口宽度(b)的厚度(t)，使得所
述周缘孔壁(28)围绕所述密封元件(32)的大部分以防止所述密封
元件(32)从所述周缘凹槽(30)脱离。
4.根据权利要求1或2所述的热交换器管板(10)，其中，所述密封元
件(32)具有比所述通孔(26)的内横截面更小的内横截面。
5.根据权利要求1或2所述的热交换器管板(10)，其中，第一通孔(26′)
的凹槽(30′)定位在平行于所述主体(20)的所述第一和第二主表
面(22；24)的第一平面内，并且围绕第二通孔(26″)的凹槽定位
在平行于所述第一平面的第二平面内。
6.根据权利要求1或2所述的热交换器管板(10)，其中，相邻通孔(26′；
26″)的所述凹槽(30′；30″)在投影中彼此部分重叠。
7.根据权利要求1或2所述的热交换器管板(10)，其中，所述塑料主
体部分的塑料包括复合材料。
8.根据权利要求1或2所述的热交换器管板(10)，其中，所述主体(20)
包括塑料主体部分(64)和金属主体部分(62)。
9.根据权利要求8所述的热交换器管板(10)，...

【专利技术属性】
技术研发人员：罗恩·波斯特马，巴尔特·扬·范登贝格，罗伯特·萨科，汉斯·康斯坦特·迪克霍夫，
申请(专利权)人：热矩阵集团有限公司，
类型：发明
国别省市：荷兰;NL