抗疲劳的板式热交换器制造技术

本发明专利技术涉及一种板式热交换器，用于在液态的和／或气态的至少两个介质之间进行间接的热交换，该板式热交换器具有基本上长方六面体形的基体（８）、用于供入和排出所述介质的装置（集管６，６ａ，７）和多个基本上叠堆形布置的通道（１４），这些通道用于使分别在相邻的通道（１４）中流动的介质之间进行间接的热交换，其中，这些通道通过彼此隔开距离的分隔板（１，２２）形成，其中，这些分隔板通过封闭板条（４ａ，４ｂ）彼此隔开距离，这些通道具有波状的型廓件（翅片，２），所述波状的型廓件在其波峰和波谷处与分隔板（１，２２）形成导热接触，并且该叠堆通过盖板（５，２１）封闭，本发明专利技术提出，分隔板的宽度（Ｂ）与所述波状的型廓件的相同特征的重复距离、例如两个波峰之间的重复距离（波长，ＬＰ）之间的比例具有１５与８０之间的范围内的值。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种板式热交换器，用于液态的和/或气态的至少两个介质 之间的间接热交换，该板式热交换器具有基本上长方六面体形的基体、用 于供入和排出所述介质的装置(集管，接管)和多个基本上叠堆形布置的 通道，这些通道用于使分别在相邻的通道中流动的介质之间进行间接的热 交换，其中，这些通道通过彼此隔开距离的分隔板形成，其中，这些分隔 板通过封闭板条彼此隔开距离，这些通道具有波状的型廓件(翅片)，所述 波状的型廓件在其波峰和波谷处与分隔板形成导热接触，并且该叠堆通过 盖板封闭。以油冷却器或空气冷却器的例子对本专利技术进行了描述，但是理 论上本专利技术也可应用于任意的板式热交换器，因此并不局限于示例性描述 的应用。
技术介绍
板式热交换器已被以大量实施形式公开并且被设计用于液态的和/或气 态的至少两个介质之间的间接热交换。参与热交换的介质在此流经该热交 换器中的、在空间上被分隔开的通道，从而仅仅间接地进行热交换。在此， 该间接的热交换通过使相应的通道彼此分隔开的结构、即所谓的分隔板进 行。这些分隔板叠堆形地布置在一个热交换器中并且通过封闭板条彼此间 隔开。由此在这些分隔板之间形成所谓的通道，当时参与热交换的介质流 经这些通道。总体来说，这些分隔板具有基本上矩形的形状，从而在叠堆 形布置的情况下得到近似长方六面体形的板式热交换器。按照现有技术， 在该基本上长方六面体形的结构上设有用于将相应的介质供入到不同的通 道中并且排出的装置。按照现有技术，这些通道具有波状的型廓件、即所谓的翅片。在这些 在分隔板之间形成的通道中置入波状的型廓件，所述波状的型廓件在该波 状结构的相应的换向点处、即所谓的波峰和波谷处与分隔板形成导热接触。4在此，波状的型廓件被布置得垂直于流经所述通道的介质的流动方向。由 此，通过波状的型廓件在换向点处与分隔板的导热接触改善了两个流经相 邻通道的介质的热交换。在将这种按照现有技术的板式热交换器用作油冷却器或空气冷却器 时，所述用于供入和排出的装置被这样构成，使得油与作为冷却介质的空 气分别交替地流经这些相邻的通道。如果将该冷却器使用在压缩机中，则 该板式热交换器经常遭受压力交变和温度交变。这种压力交变或温度交变 导致高的机械应力，这导致高的材料负荷和快速的材料疲劳。
技术实现思路
因此，本专利技术的任务在于这样设计一种本文开头所述类型的板式热交 换器，使得该板式热交换器的几何尺寸如下地得到优化，即改善稳定性和 抗疲劳性。所述任务通过以下方式实现，即分隔板的宽度与所述波状的型廓件的 相同特征的重复距离、例如两个波峰之间的重复距离(波长)之间的比例具有15与80之间的范围内的值。出人意料的是，通过借助有限元方法进行的强化的实验性和数字性研 究表明，当按照本专利技术改变板式热交换器的几何尺寸时可显著提高板式热 交换器的机械稳定性和抗疲劳性。通过按照本专利技术将分隔板的宽度与波长 的比例设置在15与80之间的范围内的值上可不仅显著改善热交换器的稳 定器，而且显著改善其抗疲劳性。 一个用作油冷却器的板式热交换器的模 拟表明，在按照本专利技术的实施形式中，在发生疲劳断裂之前，抗疲劳性平 均改善了 10倍。本专利技术的基本构思是通过使板式热交换器的几何参数适当地彼此协调 来改善稳定性。根据本专利技术，不仅该板式热交换器的所有部分更坚实地 (massiver)构成以提高其稳定性，而且波长与分隔板宽度之间的比例得到 优化。根据本专利技术，通过分隔板宽度与波长的比例调节这样地选择分度一 一在给定宽度的分隔板上设置多少波状结构(翅片)，使得实现该板式热交 换器的最佳稳定性和抗疲劳性。按照本专利技术的一个有利的构型，分隔板的宽度与波长之间的比例具有 20与60之间、优选28与50之间、特别优选29与43之间的范围内的值。符合目的的是，分隔板的宽度与厚度之间的比例小于150。在本专利技术的 一个有利的构型中，分隔板的宽度与厚度之间的比例具有50与150之间、 优选75与115之间、特别优选80与105之间的范围内的值。通过分隔板 宽度相对于分隔板厚度的附加优化实现了稳定性和抗疲劳性的进一步改善。有利的是，在通道被作为介质的油流过时， 一个波峰的最高点与一个 波谷的最低点之间的高度差(翅片高度)与所述波状的型廓件的材料厚度(翅片厚度)的比例在7与80之间的范围内。在本专利技术的一个构型中，在 通道被作为介质的油流过时，翅片高度与翅片厚度之间的比例在8与20之 间、优选10与15之间的范围内。在本专利技术的范围内已经被证实有利的是， 在热交换器的通道引导热的、待冷却的油时，这样构造翅片，使得翅片高 度与翅片厚度之间的比例总是处于一个在8与20之间的值。被证明同样有利的是，这样地构造封闭板条，使得所述封闭板条具有 一个底面和三个垂直于该底面的翼片，其中，这三个翼片这样地取向，使 得这些翼片指向所述长方六面体形的基体的内部，并且这三个翼片的中间 翼片长于外部的两个翼片。在此，本专利技术的这种封闭板条可以不仅具有一 个开口或缺口而且可以具有多个开口或者缺口 ，所述一个/一些相应的介质 通过所述开口或缺口被导入到所述通道中。优选两个分隔板之间的所有距 离在所述分隔板的两个较短的边上分别通过一个这样的封闭板条封闭。通 过在底面上构造三个垂直竖立的翼片可以降低封闭板条的质量，同时不会 损害机械稳定性。在作为油冷却器应用时，两个较长的边有利地无封闭板 条地构成并且由此可以使环境空气作为冷却介质流过。在本专利技术的一个特别优选的构型中，本专利技术的板式热交换器用作油冷 却器或空气冷却器，其中，特别是热油通过与空气进行热交换而被冷却。 在这种应用中，板式热交换器由于待冷却的油的由应用条件引起的经常的 温度和/或压力变化而遭受特别高的机械负荷。在这种应用情况下，通过本 专利技术实现的高的机械稳定性和抗疲劳性特别有利的发挥作用。借助本专利技术，特别是这样地实现了一种本文开头所述类型的板式热交 换器，使得特别是当在压力关系和温度关系持续变化的情况下使用时，与 现有技术相比显著提高了板式热交换器的机械稳定性和抗疲劳性。附图说明下面借助于本专利技术的在附图中详细阐述的实施例详细阐述本专利技术。其中图1示出本专利技术的板式热交换器的一个实施形式的示意性立体图，图2示出与图l相同的视图，其中，没有附件，图3a示出图1和2中的板式热交换器的一个通道的示意性立体图，图3b示出图3a中的通道的横截面的局部图，图4以示意性立体图示出本专利技术的板式热交换器的一个第二实施形式 的解体图。具体实施例方式图1示出一个从外部观察的板式热交换器。该板式热交换器具有一个 中央的长方六面体8，该长方六面体的长度L为l.lm并且其宽度B及高度 H分别为llcm。在该长方六面体8的上面、侧面和下面可以看见安装上的 半圆柱形的盒(Kasten) 6和6a (集管)。在该长方六面体8的下方并且在 背离所示侧面的一侧也有这种安装上的盒。但是它们被部分地遮盖。通过 接管7可以对该板式热交换器供入流体或者将该流体再取出，在此该流体 是空气和油。集管6和6a用于分配通过所述接管7引入的介质或者用于收 集和用于集中待从该板式热交换器中取出的介质并且具有8mm (集管6) 的(壁)厚或6mm (集管6a)的(壁)厚。图1中所示的板式热交换器被设计用于使两个以上流体流在分隔开的 本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种板式热交换器，用于液态的和／或气态的至少两个介质之间的间接热交换，该板式热交换器具有基本上长方六面体形的基体（８）、用于供入和排出所述介质的装置（集管６，６ａ，７）和多个基本上叠堆形布置的通道（１４），这些通道用于使分别在相邻的通道（１４）中流动的介质之间进行间接的热交换，其中，这些通道通过彼此隔开距离的分隔板（１，２２）形成，其中，这些分隔板通过封闭板条（４ａ，４ｂ）彼此隔开距离，这些通道具有波状的型廓件（翅片，２），所述波状的型廓件在其波峰和波谷处与分隔板（１，２２）形成导热接触，并且该叠堆通过盖板（５，２１）封闭，其特征在于，分隔板的宽度（Ｂ）与所述波状的型廓件（２）的相同特征的重复距离、例如两个波峰之间的重复距离（波长，ＬＰ）之间的比例具有１５与８０之间的范围内的值。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：R迪茨，M霍克，H艾格纳，R赫茨尔，
申请(专利权)人：林德股份公司，
类型：发明
国别省市：DE[德国]