用于热交换器的铸造铝合金间隔件制造技术

本发明专利技术涉及一种用于钎焊板翅式热交换器的间隔件(22)，所述间隔件(22)被配置为当布置在该热交换器的两块板(2)之间时形成多个用于第一流体(F1)的流动的通道(26)。根据本发明专利技术，间隔件(22)是由第一铝合金形成的铸件。

Cast aluminum alloy spacer for heat exchanger

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于热交换器的铸造铝合金间隔件本专利技术涉及一种用于板翅式热交换器的间隔件元件，涉及一种包括所述元件的热交换器，并且涉及一种用于制造这种交换器的方法。本专利技术尤其适用于气体的低温分离领域，特别是空气的低温分离领域，即适用于所谓的用于产生加压气态氧的ASU(空气分离单元)。特别地，本专利技术可以应用于通过与气体的热交换而使液体流(例如氧、氮和/或氩)蒸发的热交换器。本专利技术也可以应用于使至少一种气液混合物流、尤其是多组分混合物流(例如烃混合物流)通过与至少一种其他流体(例如天然气)进行热交换而蒸发的热交换器。通常用于交换器的技术是铝钎焊板翅式交换器或波状翅式交换器的技术，这样可以获得高度紧凑的且提供较大交换表面积的装置。这些交换器包括板，在这些板之间插入由一系列翅片或波纹支路形成的热交换结构(通常是波纹结构或波状翅片)，因此构成了用于使各种流体处于热交换关系的通路的堆叠。这些通路包括被称为分配区的区域，这些区域根据所讨论的通路中的流体的流动方向被适当地布置在实际热交换区的上游和下游。分配区被流体地连接到半管状集管，这些集管被配置为选择性地将多种不同的流体分配到多个不同的通路并且从所述通路中移除所述流体。以一种已知的方式，这些分配区包括分配器，该分配器分流来自交换器的入口集管的流体来使其散布在热交换区的宽度上，并且回收来自所述热交换区的流体。这些分配器包括以波纹片的形式布置在两块相继的板之间的分配波状翅片垫或“衬垫”。分配波状翅片通常是压制成形、切割成三角形或梯形的形状并且随后去除毛边的具有方形波状几何形状的平直波纹翅片。然后通过钎焊将它们组装到交换器的板上。热交换波状翅片和分配波状翅片还构成插入件，这些插入件放置在相继的板之间，在其通过钎焊进行组装的同时以及在加压流体循环通过通路的同时使交换器具有机械完整性。当前分配区的配置所产生的问题之一是流体朝向热交换区的分配不佳。首先，分配区通常被至少两个波状翅片垫占据，以便优化来自形状切割过程的碎料，从而增加了垫间的间隙的风险。垫的组装还可能导致沿着流体的流动路径发生意外，并且这样有助于增加分配区中的压降。由于分配区中的这些瑕疵，可能会出现幅度为10％数量级的流速方面的变化，这些不利于交换器的正确操作。在专用于对来自热交换区的流体进行回收的分配区中发现了相同类型的分配缺陷。此外，基于平直波型垫的常规构型在空间使用方面不是最佳的，并且需要适形于分配区的最小尺寸，尤其是至少85mm的长度，以便使流体在热交换区的整个宽度上朝向热交换区或从热交换区正确分配。为了克服这些缺点，一种解决方案是为分配区开发新的几何形状，特别是使区域具有形状更复杂的具有曲线型壁和/或可变尺寸或可变液压阻力的分配通道。然而，利用常规成形技术，分配元件的几何形状由可用的压制工具的形状决定，并且这样极大地限制了可以制造的几何形状的类型。而且，数控机加工使得可以由实心零件来制造复杂形状的零件，但是制造成本通常太高而无法设想工业规模的实施。使用热喷涂或三维打印的增材制造方法也不理想，这是因为它们需要对昂贵的设备投资或者采用与用于制造板翅式热交换器的钎焊工艺不兼容的材料。本专利技术的目的是解决上述问题中的所有或一些问题，尤其是提出一种用于钎焊板翅式热交换器的插入件，该插入件能够采用复杂的形状而同时保持合理的生产成本，并且该插入件还可以由与交换器的组装中所采用的钎焊工艺兼容的材料形成。因此，根据本专利技术的解决方案是一种用于钎焊板翅式热交换器的插入件，所述插入件被配置为当布置在交换器的两块板之间时形成用于第一流体的流动的若干通道，其特征在于，所述插入件是由第一铝合金形成的铸件，该第一铝合金按其质量为100％计包含至少80wt％的铝。视情况而定，本专利技术的插入件可以含有以下技术特征中的一个或多个：-所述第一铝合金进一步含有从由锌、锰、镍、铁、钴和钛组成的组中选择的一种或多种成分或合金元素。-所述第一铝合金含有84wt％至99wt％的铝，优选地，-所述第一铝合金含有少于0.5wt％的镁、优选地少于0.3wt％的镁。-所述第一铝合金含有铁和钴。-铁和钴是主要合金元素。-所述第一铝合金含有从1wt％至2wt％的铁以及从1wt％至3wt％的钴。-所述第一铝合金进一步含有：.至多0.3wt％的硅，.至多0.3wt％的铜，.至多0.3wt％的锰，.至多0.3wt％的镁，.至多0.3wt％的锌，.至多0.3wt％的镍，.至多0.5wt％的钛。-所述第一铝合金含有锌。-锌是主要合金元素。-所述第一铝合金含有从5wt％至9wt％的锌、优选地从7wt％至8wt％的锌。-所述第一铝合金进一步含有：.从0.1wt％至0.3wt％的硅，.从0.4wt％至1.5wt％的铁，.从0.4wt％至1wt％的铜，.从0.2wt％至1wt％的锰，.从0.2wt％至0.5wt％的镁，.至多0.2wt％的镍，.至多0.5wt％的钛，.至多0.4wt％的铬。-所述第一铝合金含有锰和镍。-锰和镍是主要合金元素。-所述第一铝合金含有从2wt％至4wt％的锰以及从2wt％至4wt％的镍。-所述第一铝合金进一步含有：.至多0.3wt％的硅，.从0.2wt％至1wt％的铁，.至多0.3wt％的铜，.至多0.3wt％的镁，.至多0.3wt％的锌，.至多0.5wt％的钛，.至多0.1wt％的铬。-所述第一铝合金含有至少0.07％的钛、优选地至少0.1％的钛、更优选地在0.2％与0.3％之间。本专利技术还涉及一种由根据本专利技术的插入件以及由第二铝合金制成的板形成的组件，该插入件和该板通过钎焊进行组装。根据另一方面，本专利技术涉及一种钎焊板翅式热热交换器，该热交换器包括多块板，这些板彼此平行地布置以便限定用于第一流体的流动的通路，该第一流体与至少一种第二流体处于热交换关系；以及至少一个插入件，该至少一个插入件布置在两块相继的板之间，以便在通路内形成用于所述第一流体的流动的若干通道，其特征在于，该热交换器包括根据本专利技术的插入件或组件。优选地，流体集管布置在该通路的上游和/或下游，所述通路包括热交换区和分配区，该热交换区被配置为促进该第一流体与该第二流体之间的热交换，该分配区被定位在流体集管与热交换区之间，所述插入件是以在该流体集管与该热交换区之间引导该第一流体的方式布置在该分配区中的分配元件。优选地，该插入件与至少一块板通过钎焊组装在一起。该分配元件可以包括限定这些通道的多个分隔壁，所述分隔壁经由与至少一块相邻的板钎焊在一起的支撑件而彼此附接。优选地，分隔壁从支撑件伸出到通路中。同样优选地，支撑件包括平坦的底部，这些分隔壁垂直于该底部伸出。此外，本专利技术涉及一种用于组装根据本专利技术的热交换器的方法，其特征本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种钎焊板翅式热交换器，该热交换器包括多块板(2)，这些板彼此平行地布置以便限定用于第一流体的流动的通路(3)，该第一流体与至少一种第二流体处于热交换关系；以及至少一个插入件(22)，该至少一个插入件布置在两块相继的板(2)之间，以便在通路(3)内形成用于该第一流体的流动的若干通道(26)，其特征在于，所述插入件(22)是由第一铝合金形成的铸件，该第一铝合金按其质量为100％计包含至少80wt％的铝。/n

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】20170804 FR FR17575421.一种钎焊板翅式热交换器，该热交换器包括多块板(2)，这些板彼此平行地布置以便限定用于第一流体的流动的通路(3)，该第一流体与至少一种第二流体处于热交换关系；以及至少一个插入件(22)，该至少一个插入件布置在两块相继的板(2)之间，以便在通路(3)内形成用于该第一流体的流动的若干通道(26)，其特征在于，所述插入件(22)是由第一铝合金形成的铸件，该第一铝合金按其质量为100％计包含至少80wt％的铝。


2.如权利要求1所述的交换器，其特征在于，所述第一铝合金进一步含有从由锌、锰、镍、铁、钴和钛组成的组中选择的一种或多种合金元素。


3.如权利要求2所述的交换器，其特征在于，所述第一铝合金含有铁和钴作为主要合金元素。


4.如权利要求3所述的交换器，其特征在于，所述第一铝合金含有从1wt％至2wt％的铁以及从1wt％至3wt％的钴。


5.如权利要求4所述的交换器，其特征在于，所述第一铝合金含有从1.45wt％至1.75wt％的钴。


6.如权利要求3至5之一所述的交换器，其特征在于，所述第一铝合金进一步含有：
-至多0.3wt％的硅，
-至多0.3wt％的铜，
-至多0.3wt％的锰，
-至多0.3wt％的镁，
-至多0.3wt％的锌，
-至多0.3wt％的镍，
-至多0.5wt％的钛。


7.如权利要求2所述的交换器，其特征在于，所述第一铝合金含有锌作为主要合金元素。


8.如权利要求7所述的交换器，其特征在于，所述第一铝合金含有从5wt％至9wt％的锌、优选地从7wt％至8wt％的锌。


9.如权利要求7和8之一所述的交换器，其特征在于，所述第一铝合金进一步含有：
-从0.1wt％至0.3wt％的硅，
-从0.4wt％至1.5wt％的铁，
-从0.4wt％至1wt％的铜，
-从0.2wt％至1wt％的锰，
-从0.2wt％至0.5wt％的镁，
-至多0.2wt％的镍，
-至多0.5wt％的钛，
-至多0...

【专利技术属性】
技术研发人员：哈基姆·马佐伊，尼古拉斯·里歇，马克·瓦格纳，昆廷·萨尼斯，
申请(专利权)人：乔治洛德方法研究和开发液化空气有限公司，
类型：发明
国别省市：法国;FR