專利名稱：熱交換器外殼結(jié)構(gòu)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種采用熱交換單元的熱交換器，多個(gè)由金屬板形成的熱交換板結(jié)合在該熱交換單元中，并且尤其涉及這種熱交換器的外殼結(jié)構(gòu)，其具有最小的結(jié)構(gòu)部件，熱交換單元被該結(jié)構(gòu)單元包圍，以提供緊湊的結(jié)構(gòu)，從而確保熱交換流體正確的操作狀態(tài)。
背景技術(shù)：
如果要求增大傳熱系數(shù)以提高熱交換效率，利用一個(gè)熱交換器，通過該交換器在高溫流體和低溫流體之間產(chǎn)生熱傳遞(即，熱交換)，通常廣泛采用板式熱交換器。板式熱交換器具有這樣的結(jié)構(gòu)，其中多個(gè)熱交換板以規(guī)定間距彼此平行上下放置從而形成流道，這些流道靠各個(gè)熱傳遞板分隔開。高溫流體和低溫流體在上述流道中交替流動(dòng)，以通過各個(gè)熱傳遞板進(jìn)行熱交換。日本專利臨時(shí)公開H3-91695描述了這種傳統(tǒng)板式熱交換器的一個(gè)例子。
在傳統(tǒng)板式熱交換器中，由彈性材料形成的襯墊部件置于相鄰兩板之間，以使它們之間的間隔一致并形成流體流道。但是，流過板之間的熱交換流體的高壓會(huì)造成襯墊部件變形，從而無法確保流體的正確分隔或?qū)е掳彘g距不適當(dāng)?shù)淖兓Ｔ谶@種情況中，有效的熱交換可能會(huì)無法進(jìn)行，從而導(dǎo)致故障。由于這些事實(shí)，傳統(tǒng)熱交換器包含這樣的問題，即熱交換流體只能襯墊部件能承受的壓力范圍內(nèi)利用。
近來已經(jīng)提出了一種具有下述結(jié)構(gòu)的熱交換器，其中以預(yù)定間隔布置的薄金屬板不使用任何襯墊材料，在金屬板端部通過焊接相連，以將金屬板組裝成一個(gè)單一的單元，從而在各板的相對(duì)側(cè)為熱交換流體形成流道。例如，日本專利臨時(shí)公開S60-238697中描述了這種熱交換器。
傳統(tǒng)熱交換器由一個(gè)單元體組成，其中具有多塊板，各板都具有彎成直角的邊緣，這些板接合并焊接在一起，單元體中還有用于流體循環(huán)腔的橫向壁。通過相鄰兩板在其相對(duì)側(cè)邊緣上彼此對(duì)焊，這些板接合在一起，以形成一個(gè)組合體，然后將這樣的一個(gè)組合體和另一塊板在其另一個(gè)相對(duì)側(cè)上對(duì)焊，并重復(fù)這種對(duì)焊操作。此外，單元體每個(gè)角上突出的垂直邊緣直接固定到橫向壁上，以形成流體循環(huán)腔，其用作熱交換器的外殼，或者另外通過具有剛度的直立部件固定，從而確保由單元體各板形成的開口部分彼此分隔。
在上述傳統(tǒng)熱交換器中，兩種進(jìn)行熱交換的流體通過基于交叉流動(dòng)系統(tǒng)的板彼此分離地流動(dòng)，在該交叉流動(dòng)系統(tǒng)中這些流體的流動(dòng)方向交叉。此外，流道在一個(gè)方向上從板的一側(cè)延伸到另一側(cè)，然后在相反的方向上轉(zhuǎn)回該側(cè)，并在組合的多組板中各板上重復(fù)這種延伸，從而提供了人工的基于對(duì)流系統(tǒng)或平行流系統(tǒng)的流動(dòng)關(guān)系。
日本專利臨時(shí)公開H3-91695和日本專利臨時(shí)公開S60-238697中描述了上述傳統(tǒng)熱交換器的結(jié)構(gòu)。根據(jù)在日本專利臨時(shí)公開S60-238697中描述的傳統(tǒng)熱交換器，板焊接在一起，從而允許處理具有高壓的熱交換流。但是，流道在一個(gè)方向上從板的一側(cè)延伸到另一側(cè)，然后在相反的方向上轉(zhuǎn)回該側(cè)，并重復(fù)這種延伸，導(dǎo)致較大的損失，且與具有流體基于真正的對(duì)流系統(tǒng)或平行流系統(tǒng)流動(dòng)，并通過板彼此分隔的流動(dòng)關(guān)系的熱交換器相比，熱交換效率變低。此外，流道的復(fù)雜結(jié)構(gòu)使得這種熱交換器不適于氣-液兩相流體的熱交換，從而導(dǎo)致了問題。另外，將成組板固定到橫向壁上的垂直邊緣的阻力需要在壓力成型工藝前在坯板上形成舌狀部分，從而在角上突出。當(dāng)在矩形金屬板上施加剪板工藝時(shí)，通常會(huì)在其上產(chǎn)生沒有用的部分，這樣會(huì)導(dǎo)致一個(gè)附加問題。
每一個(gè)具有板焊接在一起的結(jié)構(gòu)，并在日本專利臨時(shí)公開S60-238697中公開了一個(gè)例子的傳統(tǒng)熱交換器，在熱交換單元(塊)的外側(cè)，板與堅(jiān)固的箱形殼體(耐壓容器)結(jié)合，從而在熱交換單元和殼體之間形成用作流道的間隙，熱交換流體流過該流道，這樣防止了具有高壓的流體漏出熱交換器。由于存在用于形成圍繞熱交換單元和箱形殼體的流道的空間，使得整個(gè)熱交換器顯著大于熱交換單元，從而產(chǎn)生了一個(gè)問題，即難以使熱交換器緊湊。此外，該熱交換器具有熱交換單元，該熱交換單元中結(jié)合有矩形板，板的一個(gè)相對(duì)平行側(cè)明顯長(zhǎng)于其另一個(gè)相對(duì)平行側(cè)。當(dāng)殼體用于熱交換器的進(jìn)口和出口彼此間隔較長(zhǎng)的距離時(shí)，其中入口和出口與位于熱交換單元較長(zhǎng)一側(cè)上的開口相連，間隙在熱交換單元的外側(cè)形成，從而沿著其較長(zhǎng)的一側(cè)延伸，導(dǎo)致從入口流向出口的流體繞過具有高流動(dòng)阻力的間隙，直接流入具有低流動(dòng)阻力的間隙。結(jié)果，流體不在其應(yīng)該流過的大部分流道中流動(dòng)，從而無法相對(duì)于另一種流體進(jìn)行正確的熱交換。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的一個(gè)目標(biāo)是為了解決上述問題，從而提供一種熱交換器外殼結(jié)構(gòu)，其可以向包圍熱交換單元的殼體部分提供一種優(yōu)化的組合，很容易地結(jié)合殼體部分和熱交換單元，使熱交換器緊湊并減少零件數(shù)量，確保流體不同流道的正確分隔，處理具有高壓的熱交換流體，并使熱交換流體以可靠的方式流過板之間的流道，同時(shí)提高熱交換流體入口和出口及流動(dòng)關(guān)系布局設(shè)置的靈活性。
為了達(dá)到上述目標(biāo)，一種根據(jù)本發(fā)明第一方面的熱交換器外殼結(jié)構(gòu)，該外殼結(jié)構(gòu)包圍一個(gè)熱交換單元，該熱交換單元具有多個(gè)由方形或矩形金屬板形成的熱交換板，熱交換板彼此平行布置，從而重復(fù)第一連接關(guān)系，在第一連接關(guān)系中，相鄰兩個(gè)熱交換板的外表面彼此相對(duì)，并在其第一對(duì)側(cè)邊的全部長(zhǎng)度上焊接在一起，以在兩板外表面中間形成第一間隙部分，并重復(fù)第二連接關(guān)系，在第二連接關(guān)系中另兩個(gè)相鄰熱交換板的內(nèi)表面彼此相對(duì)，并在其與第一對(duì)側(cè)邊成直角的第二對(duì)側(cè)邊上，在其除了第一對(duì)側(cè)邊焊接部分以外的全部長(zhǎng)度上焊接在一起，以在兩板內(nèi)表面中間形成第二間隙部分，從而形成一個(gè)用于熱交換單元的組合體，其具有一對(duì)與熱交換板平行的第一相對(duì)面，一對(duì)置于第一間隙部分開口側(cè)的第二相對(duì)面，和一對(duì)置于第二間隙部分開口側(cè)的第三相對(duì)面，該外殼結(jié)構(gòu)確保流過第一間隙部分的第一熱交換流體與流過第二間隙部分的第二熱交換流體分隔地流動(dòng)，并防止第一和第二熱交換流體的外部泄漏，該外殼結(jié)構(gòu)包括一對(duì)分別布置在熱交換單元一對(duì)第一相對(duì)面上的相對(duì)端壁，從而覆蓋其該對(duì)第一相對(duì)面；一對(duì)分別布置成在外側(cè)離開熱交換單元一對(duì)第二相對(duì)面的具有開口的相對(duì)第一壁，具有開口的第一壁水密地與端壁的邊緣相連，從而使第一間隙部分的開口與外部隔離，除了用于第一熱交換流體的一個(gè)進(jìn)口和一個(gè)出口；一對(duì)分別布置成在外側(cè)離開熱交換單元一對(duì)第三相對(duì)面的具有開口的相對(duì)第二壁，具有開口的第二壁水密地與端壁的邊緣相連，從而使第二間隙部分的開口與外部隔離，除了用于第二熱交換流體的一個(gè)進(jìn)口和一個(gè)出口；和一個(gè)或多個(gè)間隙封閉部件，用于至少部分封閉具有開口的第一壁和熱交換單元之間的間隙和/或具有開口的第二壁和熱交換單元之間的間隙，除了第一和第二熱交換流體中每一流體的進(jìn)口和出口以外的區(qū)域，使熱交換流體不能在間隙部分延伸的平行于熱交換板一側(cè)的方向上流動(dòng)。
根據(jù)本發(fā)明的第一方面，具有分別布置在熱交換單元第一相對(duì)面上的端壁，在該熱交換單元中，熱交換板彼此平行布置并在其相對(duì)邊緣上焊接在一起，用于覆蓋第一間隙部分開口的具有開口的相對(duì)第一壁和用于覆蓋第二間隙部分開口的具有開口的相對(duì)第二壁，以及端壁，具有開口的相對(duì)第一壁和具有開口的相對(duì)第二壁彼此相連，從而包圍熱交換單元。從而可以通過一個(gè)簡(jiǎn)單結(jié)構(gòu)可靠地使熱交換單元與外部分隔，在該結(jié)構(gòu)中，熱交換單元被在熱交換單元的角上穩(wěn)固地彼此固定的端壁和具有開口的第一及第二壁包圍。從而該熱交換器可由熱交換單元和數(shù)量最少的外殼部分組成，而不會(huì)使熱交換器的尺寸變大，從而可以使該熱交換器緊湊。此外，具有開口的第一和/或第二壁與熱交換單元之間的間隙至少部分地由間隙封閉部件封閉，這樣防止了熱交換流體流入間隙部分。即使在各個(gè)壁上形成的進(jìn)口和出口在在該單元上這些進(jìn)口和出口布置側(cè)平面的方向上彼此間隔一個(gè)較長(zhǎng)的距離，也可以使流體在板之間流動(dòng)，從而相對(duì)于另一種熱交換流體產(chǎn)生熱交換。
根據(jù)本發(fā)明第二方面的外殼結(jié)構(gòu)可以進(jìn)一步包括四組焊接到相對(duì)端壁和熱交換板上的角脊?fàn)畈考?，每一角脊?fàn)畈考ㄒ粋€(gè)外板部分和一個(gè)內(nèi)板部分，外板部分和內(nèi)板部分中的每一個(gè)在其縱向側(cè)都包括一個(gè)具有鋸齒的鋸齒形部分，這些鋸齒在與熱交換板相同的間隔上形成，其中熱交換板排列在多個(gè)熱交換板相同的方向上，外板部分的鋸齒形部分插入熱交換單元多對(duì)熱交換板之間的間隙中，這些熱交換板在其第一對(duì)側(cè)邊上，在其全部長(zhǎng)度上焊接在一起，而內(nèi)板部分的鋸齒形部分插入第一間隙部分預(yù)定長(zhǎng)度；且端壁在沿著熱交換板布置的方向上水密地與每一角脊?fàn)畈考南鄬?duì)端部分相連。
根據(jù)本發(fā)明的第二方面，具有鋸齒形部分的外板和內(nèi)板部分與熱交換板一起被焊接到熱交換單元上，以提供連到熱交換單元上的角脊?fàn)畈糠郑渲袖忼X形部分具有與形成第一間隙部分的邊的外側(cè)和內(nèi)側(cè)一致的形狀。此外，端壁連接到角脊?fàn)畈考希蕴峁┮粋€(gè)作為基體的結(jié)構(gòu)，在該結(jié)構(gòu)中熱交換單元被利用角脊?fàn)畈考潭ǖ綗峤粨Q單元上的端壁及具有開口的第一和第二壁包圍。從而能夠通過布置在第一間隙部分和第二間隙部分之間的角脊?fàn)畈考?，可靠地分隔第一間隙部分的開口和第二間隙部分的開口，通過與角脊?fàn)畈考噙B，以顯著提高組合成一個(gè)單元的熱交換板之間的連接強(qiáng)度，從而能夠應(yīng)付熱交換流體之間有較大壓差的情況。此外，熱交換單元通過角脊?fàn)畈考c用作外殼部分的其它部件相連，結(jié)果不需要在熱交換單元側(cè)面上形成任何用于連接的突起。從而，具有簡(jiǎn)單矩形形狀的坯板可以用于準(zhǔn)備熱交換單元的熱交換板，無需使這些板經(jīng)歷任何額外的步驟，這樣降低了熱交換單元的制造成本。
在本發(fā)明外殼結(jié)構(gòu)的第三方面，每一端壁可以包括一個(gè)內(nèi)板和一個(gè)加強(qiáng)部件，內(nèi)板具有大于熱交換單元第一相對(duì)面的尺寸，內(nèi)板在其邊緣水密地焊接到角脊轉(zhuǎn)部件，具有開口的第一壁，和具有開口的第二壁上，加強(qiáng)部件由一塊尺寸等于或大于內(nèi)板的板制成，加強(qiáng)部件具有一個(gè)預(yù)定強(qiáng)度，其防止加強(qiáng)部件在熱交換流體施加的壓力下變形，將加強(qiáng)部件保持在這樣的狀態(tài)中，即加強(qiáng)部件布置在內(nèi)板上，從而從內(nèi)板外側(cè)與內(nèi)板接觸。
根據(jù)本發(fā)明的第三方面，每一端壁包括焊接到角脊?fàn)畈考系膬?nèi)板和具有足夠強(qiáng)度，布置在內(nèi)板外側(cè)的加強(qiáng)部件，從而將端壁分成一個(gè)用于維持水密條件的部件和另一個(gè)用于提供抗變形能力的部件。這些部件的組合使得一塊具有僅考慮所需最小強(qiáng)度的薄板能夠用作內(nèi)板，從而使將薄板連接至角脊?fàn)畈考蚱渌诘牟僮骱?jiǎn)單。另一方面，通過加強(qiáng)部件從內(nèi)板外側(cè)加強(qiáng)內(nèi)板可以確保對(duì)內(nèi)部壓力具有足夠的強(qiáng)度，以防止內(nèi)板變形，從而確保不僅在流體流道之間，而且在這些流道和外部之間，具有可靠的分隔。任何期望的材料都可以用作加強(qiáng)部件，無需考慮其是否能夠焊接到熱交換單元上。正確地選擇加強(qiáng)部件的材料可以降低整個(gè)熱交換器的成本。
在本發(fā)明外殼結(jié)構(gòu)的第四方面，每一具有開口的第一壁包括一個(gè)內(nèi)板和一個(gè)加強(qiáng)部件，具有矩形或方形框架形式的內(nèi)板具有一個(gè)大致與熱交換單元第二相對(duì)面相同的中心開口，內(nèi)板在中心開口的周圍部分水密地焊接到每一角脊?fàn)畈考膬?nèi)板部分和端壁上，加強(qiáng)部件由一塊尺寸等于或大于內(nèi)板的板制成，加強(qiáng)部件具有一個(gè)預(yù)定強(qiáng)度，其防止加強(qiáng)部件在熱交換流體施加的壓力下變形，將加強(qiáng)部件保持在這樣的狀態(tài)中，即加強(qiáng)部件可分離地布置在內(nèi)板上，從而從內(nèi)板外側(cè)水密地與內(nèi)板接觸，加強(qiáng)部件在與內(nèi)板中心開口相對(duì)應(yīng)的位置上具有一個(gè)或多個(gè)開口；加強(qiáng)部件的這一個(gè)或多個(gè)開口和內(nèi)板中心開口的一部分，其與形成熱交換流體進(jìn)口和出口的一個(gè)或多個(gè)開口相應(yīng)。
根據(jù)本發(fā)明的第四方面，具有開口的第一壁包括具有框架形式并焊接到角脊?fàn)畈考系膬?nèi)板，和具有足夠強(qiáng)度，布置在內(nèi)板外側(cè)的加強(qiáng)部件，從而將具有開口的第一壁分成一個(gè)與熱交換單元相連的部件和另一個(gè)形成熱交換流體進(jìn)口和出口的部件，使得用于形成熱交換流體進(jìn)口和出口的部件可以從內(nèi)板上拆除。從而，能夠僅將角脊?fàn)畈考投吮诤附拥絻?nèi)板上，結(jié)果一塊具有僅考慮所需最小強(qiáng)度的薄板用作內(nèi)板，能使連接到角脊?fàn)畈考投吮谏系牟僮骱?jiǎn)單。另一方面，加強(qiáng)部件固定到內(nèi)板上的結(jié)構(gòu)可以確保足夠的強(qiáng)度，以防止內(nèi)板由于流體壓力而變形，從而確保不僅在流體流道之間，而且在這些流道和外部之間，具有可靠的分隔。此外，當(dāng)加強(qiáng)部件從內(nèi)板上拆除時(shí)，第一間隙部分的開口可以根據(jù)內(nèi)板中心開口的尺寸而暴露，使得能夠提供最大的開口，通過該開口可以提供熱交換板的暴露狀態(tài)，從而在熱交換板維修時(shí)能產(chǎn)生優(yōu)異的可使用性，例如清潔熱交換板。此外，可以根據(jù)加強(qiáng)部件開口的位置，將熱交換流體流過第一間隙部分的進(jìn)口和開口布置在熱交換器端部上的預(yù)定位置，從而增大熱交換器設(shè)計(jì)的自由度，并提供優(yōu)異的通用性。
在本發(fā)明外殼結(jié)構(gòu)的第五方面，每一具有開口的第二壁可以包括一個(gè)內(nèi)板和一個(gè)加強(qiáng)部件，具有矩形或方形框架形式的內(nèi)板具有一個(gè)大致與熱交換單元第三相對(duì)面相同的中心開口，內(nèi)板在中心開口的周圍部分水密地焊接到每一角脊?fàn)畈考膬?nèi)板部分和端壁上，加強(qiáng)部件由一塊尺寸等于或大于內(nèi)板的板制成，加強(qiáng)部件具有一個(gè)預(yù)定強(qiáng)度，其防止加強(qiáng)部件在熱交換流體施加的壓力下變形，將加強(qiáng)部件保持在這樣的狀態(tài)中，即加強(qiáng)部件可分離地布置在內(nèi)板上，從而從內(nèi)板外側(cè)水密地與內(nèi)板接觸，加強(qiáng)部件在與內(nèi)板中心開口相對(duì)應(yīng)的位置上具有一個(gè)或多個(gè)開口；加強(qiáng)部件的這一個(gè)或多個(gè)開口和內(nèi)板中心開口的一部分，其與形成熱交換流體進(jìn)口和出口的一個(gè)或多個(gè)開口相應(yīng)。
根據(jù)本發(fā)明的第五方面，具有開口的第二壁包括具有框架形式并焊接到角脊?fàn)畈考系膬?nèi)板，和具有足夠強(qiáng)度，布置在內(nèi)板外側(cè)的加強(qiáng)部件，從而將具有開口的第二壁分成一個(gè)與熱交換單元相連的部件和另一個(gè)形成熱交換流體進(jìn)口和出口的部件，使得用于形成熱交換流體進(jìn)口和出口的部件可以從內(nèi)板上拆除。從而，能夠僅將角脊?fàn)畈考投吮诤附拥絻?nèi)板上，結(jié)果一塊具有僅考慮所需最小強(qiáng)度的薄板用作內(nèi)板，能使連接到角脊?fàn)畈考投吮谏系牟僮骱?jiǎn)單。另一方面，加強(qiáng)部件固定到內(nèi)板上的結(jié)構(gòu)可以確保足夠的強(qiáng)度，以防止內(nèi)板由于流體壓力而變形，從而確保不僅在流體流道之間，而且在這些流道和外部之間，具有可靠的分隔。此外，當(dāng)加強(qiáng)部件從內(nèi)板上拆除時(shí)，第二間隙部分的開口可以根據(jù)內(nèi)板中心開口的尺寸而暴露，使得能夠提供最大的開口，通過該開口可以提供熱交換板的暴露狀態(tài)，從而在熱交換板維修時(shí)能產(chǎn)生優(yōu)異的可使用性，例如清潔熱交換板。此外，可以根據(jù)加強(qiáng)部件開口的位置，將熱交換流體流過第二間隙部分的進(jìn)口和開口布置在熱交換器端部上的預(yù)定位置，從而增大熱交換器設(shè)計(jì)的自由度，并提供優(yōu)異的通用性。
在本發(fā)明外殼結(jié)構(gòu)的第六方面，每一具有開口的第二壁可以包括一個(gè)內(nèi)板和一個(gè)加強(qiáng)部件，內(nèi)板布置成與熱交換單元的第三相對(duì)面平行，內(nèi)板在其與端壁邊緣平行的相對(duì)側(cè)和其另一相對(duì)平行側(cè)的至少一側(cè)，水密地焊接到布置在熱交換單元第三相對(duì)面兩側(cè)的角脊?fàn)畈考?，?nèi)板具有一個(gè)或多個(gè)與第二間隙部分開口相通的開口，加強(qiáng)部件由一個(gè)或多個(gè)具有預(yù)定強(qiáng)度的矩形板形成，其防止加強(qiáng)部件在熱交換流體施加的壓力下變形，從而單獨(dú)或彼此組合地提供與內(nèi)板相同或大于內(nèi)板的尺寸，加強(qiáng)部件在這樣的狀態(tài)中從內(nèi)板外側(cè)水密地布置在內(nèi)板上，在該狀態(tài)中內(nèi)板的一個(gè)或多個(gè)開口在一個(gè)與其開口相應(yīng)的位置上，通過通孔與外部相通，內(nèi)板的一個(gè)或多個(gè)開口形成熱交換流體進(jìn)口和出口。
根據(jù)本發(fā)明的第六方面，具有開口的第二壁包括焊接到角脊?fàn)畈考弦愿采w第二間隙部分的內(nèi)板，和具有足夠強(qiáng)度，布置在內(nèi)板外側(cè)的加強(qiáng)部件，從而將具有開口的第二壁分成分成一個(gè)用于維持水密條件的部件和另一個(gè)用于提供抗變形能力的部件。這些部件的組合使得能夠僅將角脊?fàn)畈考投吮诤附拥絻?nèi)板上，結(jié)果一塊具有僅考慮所需最小強(qiáng)度的薄板用作內(nèi)板，能使連接到角脊?fàn)畈考投吮谏系牟僮骱?jiǎn)單。另一方面，加強(qiáng)部件固定到內(nèi)板上的結(jié)構(gòu)可以確保足夠的強(qiáng)度，以防止內(nèi)板由于流體壓力而變形，從而確保不僅在流體流道之間，而且在這些流道和外部之間，具有可靠的分隔。此外，任何期望的材料都可以用作加強(qiáng)部件，無需考慮其是否能夠焊接到熱交換單元上。正確地選擇加強(qiáng)部件的材料可以降低整個(gè)熱交換器的成本。此外，可以根據(jù)端壁開口的位置，將熱交換流體流過第二間隙部分的進(jìn)口和開口布置在熱交換器端部上的預(yù)定位置，從而增大熱交換器設(shè)計(jì)的自由度，并提供優(yōu)異的通用性。
在本發(fā)明外殼結(jié)構(gòu)的第七方面，每一具有開口的第二壁可以包括一個(gè)或多個(gè)內(nèi)板和一個(gè)加強(qiáng)部件，內(nèi)板布置成與熱交換單元的第三相對(duì)面平行，內(nèi)板在其相對(duì)的平行側(cè)，水密地焊接到至少端壁的邊緣上，加強(qiáng)部件由一塊尺寸等于或大于內(nèi)板且具有一個(gè)預(yù)定強(qiáng)度的板制成，其防止板在熱交換流體施加的壓力下變形，加強(qiáng)部件從內(nèi)板外側(cè)水密地布置在內(nèi)板上，內(nèi)板使其另一相對(duì)平行側(cè)中的至少一側(cè)垂直于其沿著熱交換單元第三相對(duì)面布置的相對(duì)平行側(cè)，從而在另一相對(duì)平行側(cè)中的至少一側(cè)和布置在熱交換器第三相對(duì)面上或內(nèi)板邊緣上的角脊?fàn)畈考g形成開口；加強(qiáng)部件使該開口保持在開口與外部相通的釋放狀態(tài)；該開口形成熱交換流體進(jìn)口和出口。
根據(jù)本發(fā)明的第七方面，具有開口的第二壁包括焊接到角脊?fàn)畈考弦愿采w第二間隙部分的內(nèi)板，和具有足夠強(qiáng)度，布置在內(nèi)板外側(cè)的加強(qiáng)部件，從而將具有開口的第二壁分成分成一個(gè)用于維持水密條件的部件和另一個(gè)用于提供抗變形能力的部件。這些部件的組合使得能夠僅將角脊?fàn)畈考投吮诤附拥絻?nèi)板上，結(jié)果一塊具有僅考慮所需最小強(qiáng)度的薄板用作內(nèi)板，能使連接到角脊?fàn)畈考投吮谏系牟僮骱?jiǎn)單。另一方面，加強(qiáng)部件固定到內(nèi)板上的結(jié)構(gòu)可以確保足夠的強(qiáng)度，以防止內(nèi)板由于流體壓力而變形，從而確保不僅在流體流道之間，而且在這些流道和外部之間，具有可靠的分隔。此外，任何期望的材料都可以用作加強(qiáng)部件，無需考慮其是否能夠焊接到熱交換單元上。正確地選擇加強(qiáng)部件的材料可以降低整個(gè)熱交換器的成本。此外，可以根據(jù)第二壁開口在角脊?fàn)畈考浇奈恢?，確定熱交換流體在熱交換器端部上預(yù)定位置流過第二間隙部分的進(jìn)口和開口的尺寸，從而增大熱交換器設(shè)計(jì)的自由度，并提供優(yōu)異的通用性。
在本發(fā)明外殼結(jié)構(gòu)的第八方面，內(nèi)板可以使其另一相對(duì)平行側(cè)中的一側(cè)沿著熱交換單元的第三相對(duì)面布置，從而在該另一相對(duì)平行側(cè)中的一側(cè)和布置在熱交換單元第三相對(duì)面上的角脊?fàn)畈考休^近的一個(gè)之間形成另一個(gè)開口；加強(qiáng)部件使該另一個(gè)開口保持在該另一個(gè)開口與外部相通的釋放狀態(tài)。
根據(jù)本發(fā)明的第八方面，用于形成具有開口的第二壁的內(nèi)板預(yù)定邊緣提供了一個(gè)用作另一個(gè)開口的釋放區(qū)域。從而，可以根據(jù)內(nèi)板另一邊緣在角脊?fàn)畈考浇奈恢?，確定熱交換流體在熱交換器端部上預(yù)定位置流過第二間隙部分的進(jìn)口和開口的尺寸，從而增大熱交換器設(shè)計(jì)的自由度，并使用于形成開口及其周圍的部件具有簡(jiǎn)單的結(jié)構(gòu)。
在本發(fā)明外殼結(jié)構(gòu)的第九方面，所述第二熱交換流體的所述進(jìn)口和出口中的進(jìn)口，其與第二間隙部分相通，可以至少在所述具有開口的第二壁之一上布置在所述具有開口的第一壁之一的一側(cè)上，而其出口可以至少在所述具有開口的第二壁之一上布置在所述具有開口的第一壁中另一個(gè)的一側(cè)上。
根據(jù)本發(fā)明的第九方面，分別布置在熱交換器相對(duì)側(cè)上的另一種熱交換流體的進(jìn)口和出口，布置在熱交換器具有開口的第一壁附近，彼此間隔開，從而另一種熱交換流體從熱交換單元第二間隙部分的一端流向其另一端。從而可以相對(duì)于在第一間隙部分中流動(dòng)的熱交換流體，提供一種平行流，同時(shí)在熱交換器的側(cè)邊上供給和排出另一種熱交換流體，使得熱交換流體在板的相對(duì)面上以基于平行流系統(tǒng)或?qū)α飨到y(tǒng)的關(guān)系流動(dòng)?？梢砸赃@種方式提供雖然具有較小的尺寸，但具有優(yōu)異熱交換效率的熱交換器。


圖1是根據(jù)本發(fā)明第一實(shí)施例的熱交換器的前視圖；圖2是根據(jù)本發(fā)明第一實(shí)施例的熱交換器的局部放大左視圖；圖3是根據(jù)本發(fā)明第一實(shí)施例的熱交換器的局部放大仰視圖；圖4是表示一種狀態(tài)的示意圖，在該狀態(tài)中一個(gè)角脊?fàn)畈考鸵粋€(gè)內(nèi)板與根據(jù)本發(fā)明第一實(shí)施例的熱交換器的熱交換單元相連；圖5是表示一種狀態(tài)的示意圖，在該狀態(tài)中角脊?fàn)畈考c根據(jù)本發(fā)明第一實(shí)施例的熱交換器的熱交換單元結(jié)合；圖6是表示一種狀態(tài)的示意圖，在該狀態(tài)中一個(gè)外板部分和一個(gè)內(nèi)板部分布置在根據(jù)本發(fā)明第一實(shí)施例的熱交換器熱交換單元的一個(gè)邊緣上；圖7(A)是在根據(jù)本發(fā)明第一實(shí)施例的熱交換器中采用的外板部分的局部透視圖，而圖7(B)是其中采用的內(nèi)板部分的局部透視圖；圖8是根據(jù)本發(fā)明第一實(shí)施例的熱交換器熱交換單元的示意透視圖；圖9是根據(jù)本發(fā)明第一實(shí)施例的熱交換器上側(cè)的垂直截面圖；圖10是一個(gè)示意圖，表示根據(jù)本發(fā)明第一實(shí)施例的熱交換器第二間隙部分中的液體流動(dòng)；圖11是根據(jù)本發(fā)明第一實(shí)施例的另一個(gè)熱交換器的前視圖；圖12是根據(jù)本發(fā)明第二實(shí)施例的熱交換器的前視圖；圖13是根據(jù)本發(fā)明第二實(shí)施例的熱交換器的局部右視圖；圖14是根據(jù)本發(fā)明第二實(shí)施例的熱交換器的局部仰視圖；圖15是表示一種狀態(tài)的示意圖，在該狀態(tài)中角脊?fàn)畈考c根據(jù)本發(fā)明第二實(shí)施例的熱交換器的熱交換單元結(jié)合；圖16是一個(gè)示意圖，表示根據(jù)本發(fā)明第二實(shí)施例的熱交換器第二間隙部分中的液體流動(dòng)；圖17是根據(jù)本發(fā)明第三實(shí)施例的熱交換器的前視圖；圖18是根據(jù)本發(fā)明第三實(shí)施例的熱交換器的局部右視圖；
圖19是根據(jù)本發(fā)明第三實(shí)施例的熱交換器的局部放大仰視圖；圖20是表示一種狀態(tài)的示意圖，在該狀態(tài)中角脊?fàn)畈考c根據(jù)本發(fā)明第三實(shí)施例的熱交換器的熱交換單元結(jié)合；圖21是根據(jù)本發(fā)明第三實(shí)施例的熱交換器上側(cè)的垂直截面圖；圖22是一個(gè)示意圖，表示根據(jù)本發(fā)明第三實(shí)施例的熱交換器第二間隙部分中的液體流動(dòng)。
優(yōu)選實(shí)施例詳細(xì)說明[本發(fā)明的第一實(shí)施例]下面，將參考圖1-10詳細(xì)說明本發(fā)明的第一實(shí)施例。圖1是根據(jù)本發(fā)明第一實(shí)施例的熱交換器的前視圖；圖2是根據(jù)本發(fā)明第一實(shí)施例的熱交換器的局部放大左視圖；圖3是根據(jù)本發(fā)明第一實(shí)施例的熱交換器的局部放大仰視圖；圖4是表示一種狀態(tài)的示意圖，在該狀態(tài)中一個(gè)角脊?fàn)畈考鸵粋€(gè)內(nèi)板與根據(jù)本發(fā)明第一實(shí)施例的熱交換器的熱交換單元相連；圖5是表示一種狀態(tài)的示意圖，在該狀態(tài)中角脊?fàn)畈考c根據(jù)本發(fā)明第一實(shí)施例的熱交換器的熱交換單元結(jié)合；圖6是表示一種狀態(tài)的示意圖，在該狀態(tài)中一個(gè)外板部分和一個(gè)內(nèi)板部分布置在根據(jù)本發(fā)明第一實(shí)施例的熱交換器熱交換單元的一個(gè)邊緣上；圖7(A)是在根據(jù)本發(fā)明第一實(shí)施例的熱交換器中采用的外板部分的局部透視圖，而圖7(B)是其中采用的內(nèi)板部分的局部透視圖；圖8是根據(jù)本發(fā)明第一實(shí)施例的熱交換器熱交換單元的示意透視圖；圖9是根據(jù)本發(fā)明第一實(shí)施例的熱交換器上側(cè)的垂直截面圖；而圖10是一個(gè)示意圖，表示根據(jù)本發(fā)明第一實(shí)施例的熱交換器第二間隙部分中的液體流動(dòng)。
如這些圖中所示，一種根據(jù)本發(fā)明第一實(shí)施例的熱交換器1的外殼結(jié)構(gòu)包括四個(gè)角脊?fàn)畈考?0，一對(duì)端壁11，一對(duì)具有開口的相對(duì)的第一壁12，和一對(duì)具有開口的相對(duì)的第二壁15。角脊?fàn)畈考?0，端壁11，具有開口的第一壁12，及具有開口的第二壁15圍繞一個(gè)熱交換單元布置，在該熱交換單元中多個(gè)由金屬板制成的熱交換板彼此平行布置并焊接在一起。
在詳細(xì)說明外殼結(jié)構(gòu)以前，下面將說明熱交換單元50的基本結(jié)構(gòu)。熱交換單元50由多個(gè)熱交換板51組成。熱交換板51由矩形金屬薄板構(gòu)成，經(jīng)過壓力成型步驟形成在板中心部分用作熱傳遞部分的不規(guī)則圖案，沿著該板的一對(duì)相對(duì)邊具有梯形平面部分52，而沿著其另一對(duì)相對(duì)邊具有非梯形平面部分53。熱傳遞部分具有優(yōu)化的不規(guī)則圖案，其設(shè)計(jì)成在一個(gè)沿著板上表面流動(dòng)的熱交換流和另一個(gè)沿著板下表面流動(dòng)的熱交換流之間進(jìn)行熱交換。這種不規(guī)則圖案包括波紋形的橫截面，通過該橫截面可以提供優(yōu)異的熱傳遞性能，還包括凹槽部分，通過該凹槽部分可以迅速地排出冷凝水。這種不規(guī)則圖案是公知的，從而省略其詳細(xì)說明。
熱交換板51布置在另一個(gè)熱交換板51上面，從而內(nèi)表面，即位于前一個(gè)熱交換板51梯形部分52相對(duì)側(cè)上的表面對(duì)著后一個(gè)熱交換板51的相應(yīng)內(nèi)表面，且這些板在相對(duì)的長(zhǎng)邊上焊接在一起，即，其整個(gè)梯形部分52構(gòu)成一個(gè)組合子單元。這種組合子單元布置在另一個(gè)組合子單元上面，使得外表面，即，位于前一個(gè)組合子單元板之一梯形部分52側(cè)的表面對(duì)著后一個(gè)組合子單元板之一的相應(yīng)外表面，且這些組合子單元在另一個(gè)相對(duì)的短邊上，即，其整個(gè)非梯形部分53焊接在一起，除了包括在板內(nèi)表面上焊接區(qū)域中的相對(duì)端上的非梯形部分53。重復(fù)這樣的焊接步驟以制造熱交換單元50，在熱交換單元50中，熱交換板51彼此平行布置。在熱交換單元50的實(shí)際制造中，上述沿著板長(zhǎng)邊焊接非梯形部分53的步驟在多對(duì)熱交換板上進(jìn)行，以準(zhǔn)備多個(gè)子單元，然后這些準(zhǔn)備好的子單元經(jīng)歷上述沿著板短邊焊接梯形部分52的步驟。
在這樣的熱交換單元50中，在板的相對(duì)內(nèi)表面之間形成了第一間隙部分55，第一熱交換流體流過第一間隙部分55，而在板的相對(duì)外表面之間形成了第二間隙部分56，第二熱交換流體流過第二間隙部分56，這樣第一和第二間隙部分交替布置。第一間隙部分55是沿著多對(duì)平行的熱交換板51短邊形成的間隙，且第一熱交換流體流過由板相對(duì)的梯形部分52所形成的開口55a。另一方面，第二間隙部分56是沿著多對(duì)平行的熱交換板51長(zhǎng)邊形成的間隙，且第二熱交換流體流過由板相對(duì)的非梯形部分53所形成的開口56a。
上述熱交換單元50具有六個(gè)面，即一對(duì)與熱交換板51平行的第一相對(duì)面，一對(duì)布置在上述第一間隙部分55開口側(cè)的第二相對(duì)面，和一對(duì)布置在上述第二間隙部分56開口側(cè)的第三相對(duì)面。
角脊?fàn)畈考?0包括由厚金屬板形成的，具有鋸齒形部分的外板部分10a和內(nèi)板部分10b。外板部分10a和內(nèi)板部分10b的鋸齒形部分插入多對(duì)熱交換板51之間的間隙，然后焊接在其上。端壁11分別布置在熱交換單元50的一對(duì)第一相對(duì)面上，從而從外側(cè)覆蓋該對(duì)第一相對(duì)面。端壁11與上述角脊?fàn)畈考?0在這種狀態(tài)中相連。具有開口的第一壁12分別布置在熱交換單元50的一對(duì)第二相對(duì)面上，從而從外側(cè)覆蓋其第二相對(duì)面。具有開口的第一壁12與角脊?fàn)畈考?0和端壁11相連。具有開口的第二壁15分別布置在熱交換單元50的一對(duì)第三相對(duì)面上，從而從外側(cè)覆蓋其第三相對(duì)面。具有開口的第二壁15也與角脊?fàn)畈考?0和端壁11相連。
角脊?fàn)畈考?0焊接到相對(duì)的端壁及熱交換板上。每個(gè)角脊?fàn)畈考?0包括一個(gè)外板部分10a和一個(gè)內(nèi)板部分10b。每個(gè)外板部分10a和內(nèi)板部分10b在其縱向側(cè)具有鋸齒形部分10c、10d，鋸齒形部分10c、10d具有以與熱交換板相同間距，與熱交換板排成相同方向的鋸齒。外板部分10a的鋸齒形部分10c插入熱交換板之間的間隙57，其中的熱交換板在熱交換單元的第一對(duì)側(cè)邊上，在其全部長(zhǎng)度上焊接在一起。內(nèi)板部分10b的鋸齒形部分插入第一間隙部分55的開口55a中預(yù)定長(zhǎng)度。
外板部分10a，其由與熱交換板51相同的金屬材料形成，但比熱交換板51具有更大的厚度，在其縱向邊緣上具有鋸齒形部分10c。鋸齒形部分10c具有與間隙57一致的形狀，每一間隙57在一對(duì)熱交換板51的焊接非梯形平面部分和相鄰的一對(duì)熱交換板51的焊接非梯形平面部分之間形成。這些間隙57布置在上述開口55a附近。外板部分10a鋸齒形部分10c的另一縱向邊緣，該邊緣布置在鋸齒形部分10c的相反側(cè)，在鋸齒形部分10c如上所述插入間隙57的狀態(tài)下，從熱交換板51的邊緣突出很小的距離。
內(nèi)板部分10b，其由與外板部分10a相同的金屬材料形成，在一個(gè)縱向邊緣上具有彎曲部分，該彎曲部分相對(duì)于內(nèi)板部分10b的主體彎曲成直角。該彎曲部分在縱向邊緣上具有鋸齒形部分10d。如圖5中所示，鋸齒形部分10d在開口55a的相對(duì)側(cè)具有與間隙55一致的形狀。內(nèi)板10b的另一縱向邊緣，該邊緣布置成與鋸齒形部分10d成直角，在鋸齒形部分10d如上所述插入間隙55a的狀態(tài)下，從熱交換板51的邊緣突出很小的距離。
端壁11布置在熱交換單元50的一對(duì)第一相對(duì)面上，其與熱交換板51平行，從而分別覆蓋該對(duì)相對(duì)面。端壁與每一角脊?fàn)畈考?0的邊緣水密連接，角脊?fàn)畈考?0位于熱交換板51對(duì)正方向的相對(duì)邊上。每一端壁由兩板的組合結(jié)構(gòu)構(gòu)成，即內(nèi)板11a和加強(qiáng)部件11b。
內(nèi)板11a由與熱交換板51相同的金屬材料形成。內(nèi)板11a具有一個(gè)長(zhǎng)邊長(zhǎng)度，其等于熱交換單元50長(zhǎng)邊長(zhǎng)度和兩個(gè)部分角脊?fàn)畈考?0長(zhǎng)度的和，角脊?fàn)畈考?0在熱交換單元50的長(zhǎng)邊方向上從熱交換單元50突出；和一個(gè)短邊長(zhǎng)度，其等于熱交換單元50短邊長(zhǎng)度，部分左側(cè)角脊?fàn)畈考?0長(zhǎng)度，及部分右側(cè)角脊?fàn)畈考?0長(zhǎng)度的和，其中左側(cè)和右側(cè)角脊?fàn)畈考?0都在熱交換單元50的短邊方向上從熱交換單元50突出。此外，內(nèi)板11a在其角上具有切口。每一內(nèi)板11a都水密地焊接到角脊?fàn)畈考?0上，從而具有開口的第一壁12和具有開口的第二壁15與熱交換單元50一體地組合。
加強(qiáng)部件11b由厚度大于內(nèi)板11a，并具有預(yù)定強(qiáng)度的板形成，該預(yù)定強(qiáng)度防止加強(qiáng)部件11b在流入熱交換單元50的熱交換流體所施加的壓力下變形。加強(qiáng)部件11b的長(zhǎng)邊和短邊都比內(nèi)板11a長(zhǎng)出預(yù)定長(zhǎng)度。加強(qiáng)部件11b從其外側(cè)布置在內(nèi)板11a上，從而與之接觸，并在其端部通過螺栓19與具有開口的第一壁12和具有開口的第二壁15相連。加強(qiáng)部件11b以這種方式與內(nèi)板11a和熱交換單元50結(jié)合在一起。內(nèi)板11a和熱交換單元50的不同材料可以用作形成加強(qiáng)部件11b的材料，只要上述不同的材料具有合適的強(qiáng)度和不會(huì)由于接觸熱交換流體而變化的特性。
具有開口的第一壁12分別布置在熱交換單元50一對(duì)第二相對(duì)面的外側(cè)，其位于上述第一間隙部分55的開口55a側(cè)。具有開口的第一壁12與角脊?fàn)畈考?0的部分內(nèi)板部分10b水密連接，其布置在第一間隙部分55開口55a的相對(duì)側(cè)上，且對(duì)著端壁11的邊緣。具有開口的第一壁12使第一間隙部分55的開口55a與外部隔離，除了熱交換流體的進(jìn)口和出口。具有開口的第一壁12還具有兩塊板的組合結(jié)構(gòu)，即內(nèi)板13和加強(qiáng)部件14。
內(nèi)板13由與上述端壁11的內(nèi)板11a相同的薄金屬板形成。內(nèi)板13具有與熱交換單元50的第二相對(duì)面大致相同的矩形形狀，該第二相對(duì)面布置在開口55a側(cè)，且在其中間位置上形成一個(gè)孔13a。內(nèi)板13的邊緣與角脊?fàn)畈考?0內(nèi)板部分10b的其它部分和端壁11的內(nèi)板11a水密連接。內(nèi)板13焊接到熱交換單元50上以從外部覆蓋其平面，除了開口55a和孔13a。
內(nèi)板13的孔13a用作熱交換流體的進(jìn)口和出口，該熱交換流體通過開口55a與第一間隙部分55相連。用于導(dǎo)入流體的管13b與孔13a相連。管13b在其端部上一體地具有一個(gè)法蘭13c，熱交換流體的供應(yīng)/排出管與該法蘭相連。
上述加強(qiáng)部件14由兩塊板組成，每塊板具有僅為上述端壁11加強(qiáng)部件11b一半的橫向長(zhǎng)度，和使加強(qiáng)部件14能置于端壁11兩個(gè)加強(qiáng)部件11b之間的深度，且具有與端壁11加強(qiáng)部件11b相似的強(qiáng)度。上述板從外側(cè)布置在內(nèi)板13上，從而從外側(cè)容納與內(nèi)板13孔13a相連的管13b。與板結(jié)合的加強(qiáng)部件14在其中間位置具有切口14a，用于容納從內(nèi)板13突出來的管13b。加強(qiáng)部件14在僅有管13b和法蘭13c暴露在外側(cè)的情況下穩(wěn)固地覆蓋內(nèi)板13。加強(qiáng)部件14通過螺栓19穩(wěn)固地固定在端壁11加強(qiáng)部件11b的上下邊緣，其從內(nèi)板11a僅突出與加強(qiáng)部件13厚度一致的距離。
具有開口的第二壁15分別布置在熱交換單元50一對(duì)第三相對(duì)面的外側(cè)，其位于上述第二間隙部分56的開口56a側(cè)。具有開口的第二壁15與角脊?fàn)畈考?0的部分外板部分10a水密連接，其布置在第二間隙部分56開口56a的相對(duì)側(cè)上，且對(duì)著端壁11的邊緣。具有開口的第二壁15使第二間隙部分56的開口56a與外部隔離，除了熱交換流體的進(jìn)口和出口。具有開口的第二壁15還具有三塊板的組合結(jié)構(gòu)，即內(nèi)板16與加強(qiáng)部件17和18。
內(nèi)板16由與上述端壁11的內(nèi)板11a相同的薄金屬板形成。內(nèi)板16具有與熱交換單元50的第三相對(duì)面大致相同的矩形形狀，該第三相對(duì)面布置在開口56a側(cè)，且在其邊緣附近上形成一個(gè)孔16a。內(nèi)板16的邊緣與角脊?fàn)畈考?0外板部分10a的其它部分和端壁11的內(nèi)板11a水密連接。內(nèi)板16焊接到熱交換單元50上以從外部覆蓋其平面，除了開口56a和孔16a。內(nèi)板16的孔16a布置在下部第一壁12附近，而另一內(nèi)板16的孔16a布置在上部第一壁12附近。
內(nèi)板16的孔16a用作熱交換流體的進(jìn)口和出口，該熱交換流體通過開口56a與第二間隙部分56相連。用于導(dǎo)入流體的管16b以與上述第一壁12相同的方式與孔16a相連。管16b在其端部上一體地具有一個(gè)法蘭16c，熱交換流體的供應(yīng)/排出管與該法蘭相連。此外，提供一個(gè)間隙封閉部件58以封閉內(nèi)板16和熱交換單元50之間在熱交換單元50縱向方向上形成的間隙。間隙封閉部件58具有一個(gè)部分(圖中未示出)，該部分具有與間隙57的形狀基本一致的波紋形橫截面，間隙57在熱交換單元50邊緣上的非梯形平面部分53之間形成。
上述加強(qiáng)部件17，18由大板和小板組成。組合在一起的板具有一個(gè)縱向長(zhǎng)度，其等于熱交換單元50縱向長(zhǎng)度與角脊?fàn)畈考?0突出的突起長(zhǎng)度的兩倍的和；和一個(gè)深度，其與第一壁12加強(qiáng)部件14的深度一致，并具有與端壁11加強(qiáng)部件11b相似的強(qiáng)度。上述板從外側(cè)布置在內(nèi)板16上，從而從外側(cè)容納與內(nèi)板16孔16a相連的管16b。與板結(jié)合的每一加強(qiáng)部件17，18在其中間位置具有切口17a，18a，用于容納從內(nèi)板16突出來的管16b。加強(qiáng)部件17或18在僅有管16b和法蘭16c暴露在外側(cè)的情況下穩(wěn)固地覆蓋內(nèi)板16。加強(qiáng)部件17，18通過螺栓19穩(wěn)固地固定在端壁11加強(qiáng)部件11b的側(cè)邊上，其從內(nèi)板11a僅突出與加強(qiáng)部件17，18厚度一致的距離。至于加強(qiáng)部件17，18的結(jié)合，根據(jù)內(nèi)板16孔16a的位置，較大的加強(qiáng)部件17布置在熱交換單元平面的上側(cè)，而較小的加強(qiáng)部件18布置在其另一平面的上側(cè)。
下面，將說明根據(jù)本發(fā)明該實(shí)施例的熱交換器外殼結(jié)構(gòu)的制造步驟。將通過坯板經(jīng)過壓力成型步驟獲得的熱交換板布置在另一塊以相同方式獲得的熱交換板上，使得后一塊板翻轉(zhuǎn)過來，且前一塊板的內(nèi)表面對(duì)著后一塊板的內(nèi)表面。在這種狀態(tài)中，前一塊板沿著其相對(duì)縱向側(cè)布置的非梯形平面部分53，與后一塊板的非梯形平面部分接觸。
這兩塊熱交換板51在作為焊接區(qū)域的平面部分53上縫焊，以準(zhǔn)備一組組合板40。該組板40中熱交換板51之間具有第一間隙部分55，使得第一間隙部分55的開口55a敞開，從而由梯形部分52限定在沿著板的短邊上形成(見圖8)。該組板40布置在另一組以相同的方式準(zhǔn)備的板40上，使得前一組的梯形部分52接觸后一組的梯形部分52。在這種狀態(tài)中，這些板40在其梯形部分52上縫焊在一起。
在這種板40縫焊在一起的狀態(tài)中，板40之間具有第二間隙部分56，使得第二間隙部分56的開口56a在非梯形部分53之間敞開(見圖8)。重復(fù)進(jìn)行與上述相同的步驟，以準(zhǔn)備多組板40，并使所有的板40通過縫焊組合在一起，從而準(zhǔn)備好熱交換單元50。梯形平面部分52之間的間隙太狹窄，使得縫焊機(jī)的電極無法達(dá)到梯形平面部分52的相對(duì)端與至接觸。因此，在開口55a附近縫焊部分的相對(duì)側(cè)殘余有預(yù)定長(zhǎng)度的無法焊接的區(qū)域，從而還沒有提供熱交換板完全結(jié)合在一起使板間沒有任何間隙的狀態(tài)。
然后，將外板部分10a的鋸齒形部分10c在開口55a附近插入這樣獲得的熱交換單元50的非梯形平面部分53之間的間隙57中。將內(nèi)板部分10b的鋸齒形部分10d也插入開口55a附近的間隙中。將外板部分10a和內(nèi)板部分10b的鋸齒形部分10c，10d在它們的周圍焊接到熱交換板51的邊緣上，該熱交換板51固定在這些波紋形部分之間。
具有比外板和內(nèi)板部分10a，10b更大厚度的波紋形部分10c，10d布置在具有較小厚度的熱交換板51的相對(duì)側(cè)，以使熱交換板51在焊接操作中有較大的熱輸入。從而盡管熱輸入增大，也可能采用具有高焊接速度的焊接方法(例如MIG焊接)，從而提供優(yōu)異的焊接操作性。此外，熱交換板51和板部分10a，10b穩(wěn)固地焊接在一起，從而提供較高的焊接強(qiáng)度。
在該階段，在開口55a附近以未焊接區(qū)域的形式留下的熱交換板51部分熱粘結(jié)到外板和內(nèi)板部分10a，10b的鋸齒形部分10c，10d上，在它們中間沒有間隙。結(jié)果，無需對(duì)未焊接區(qū)域?qū)嵤╊~外的焊接操作，從而提高了焊接操作性。此外，整個(gè)焊接部分提供了均勻的強(qiáng)度，從而完全可以在熱交換流體之間有較大壓力差的情況中采用，從而可以確保恰當(dāng)?shù)胤指袅黧w。外板和內(nèi)板部分10a，10b以連續(xù)壁的形式布置在焊接區(qū)域的相對(duì)側(cè)。結(jié)果，即使在這種焊接操作過程中從焊接區(qū)域有飛濺產(chǎn)生，上述連續(xù)壁也能防止飛濺進(jìn)入諸如開口55a的開口。從而可以防止熱傳遞區(qū)域和流道中飛濺的不利影響上述焊接操作提供了角脊?fàn)畈考?0，外板和內(nèi)板部分10a，10b與之相連。由于角脊?fàn)畈考?0還與熱交換板51相連，因此角脊?fàn)畈考?0與熱交換單元50的角相連。在熱交換單元50中的開口55a和開口56a之間存在角脊?fàn)畈考?0，使得在開口55a和開口56a之間提供了一個(gè)合適的分隔狀態(tài)，而不會(huì)導(dǎo)致它們互相連通。此外，熱交換單元50通過角脊?fàn)畈考?0與用作外殼的其它結(jié)構(gòu)部件相連，結(jié)果無需在熱交換單元50的側(cè)面上形成任何用于連接的突起。從而可以用具有簡(jiǎn)單矩形形狀的壓力成型金屬板制造用于熱交換單元的熱交換板，而無需采用任何額外的操作。
然后，將端壁11的內(nèi)板11a焊接到熱交換單元的第一相對(duì)面上，第一相對(duì)面分別與熱交換板51平形。此外，將第一壁12的內(nèi)板13焊接到角脊?fàn)畈考?0的邊緣上，角脊?fàn)畈考?0與內(nèi)板部分10b的另一個(gè)邊緣及內(nèi)板11a的上下邊緣一致。此外，將第二壁15的內(nèi)板16焊接到角脊?fàn)畈考?0的邊緣上，其與外板部分10a的另一邊，及內(nèi)板11a的側(cè)邊一致。內(nèi)板11a，13和16以這種方式布置在熱交換單元50的外側(cè)，從而使熱交換單元的內(nèi)部和外部適當(dāng)?shù)胤指簦藘?nèi)板13，16的開口13a，16a。使第二壁15的加強(qiáng)部件17，18與內(nèi)板16接觸。使第一壁12的加強(qiáng)部件14與內(nèi)板13接觸。使端壁11的加強(qiáng)部件11b與內(nèi)板11a接觸。在這樣的狀態(tài)中，通過螺栓19將這些部件固定到加強(qiáng)部件14，17，18上，從而為熱交換器提供一個(gè)完整的外殼。
用于形成熱交換器1外殼的端壁11，第一壁12和第二壁15分別具有由薄板形成的內(nèi)板11a，13，16和布置在這些內(nèi)板各自外圍部分上，且具有足夠強(qiáng)度的加強(qiáng)部件11b，14，17，18組成的組合結(jié)構(gòu)。從而可以易于將內(nèi)板11a，13，16焊接到各個(gè)角脊?fàn)畈考?0和其它板上。任何期望的材料可以用作加強(qiáng)部件11b，14，17，18，而不用考慮其是否能焊接到熱交換單元上。熱交換板51的不同材料可以用作形成加強(qiáng)部件11b，14，17，18的材料。選擇具有足夠強(qiáng)度、對(duì)熱交換流體具有優(yōu)異耐腐蝕性，以及低成本的合適材料，以降低整個(gè)熱交換器1的成本。
根據(jù)該熱交換器1，第一和第二壁12，15內(nèi)板13，16上孔13a，16a位置和尺寸的正確設(shè)置在設(shè)置熱交換流體進(jìn)口和出口時(shí)提供了方便和靈活的設(shè)計(jì)，從而能夠用于不同用途的熱交換系統(tǒng)。暴露在加強(qiáng)部件14，17，18外部的法蘭13c，16c用于準(zhǔn)確地安裝熱交換器1，和連接用于提供和排出熱交換流體的管道，從而提高了支撐強(qiáng)度且方便了連接操作。
在熱交換器1中，使熱交換流體通過孔13a和相應(yīng)開口55a在第一間隙部分55中流動(dòng)，而使另一熱交換流體通過孔16a和相應(yīng)開口56a在熱交換單元50的第二間隙部分56中流動(dòng)，從而在兩種熱交換流體之間產(chǎn)生熱交換。另一種熱交換流體在第二間隙部分56中在垂直方向上流動(dòng)，同時(shí)從開口56a提供和排出該流體，使得另一種熱交換流體在一端從孔16a在垂直方向上在另一端流向孔16a。另一種熱交換流體在第二間隙部分56中流動(dòng)，而熱交換流體在熱交換流體相對(duì)于熱交換板51的相對(duì)側(cè)的第一間隙部分55中在垂直方向上流動(dòng)，提供了一種基于平行流系統(tǒng)或?qū)α飨到y(tǒng)的流動(dòng)關(guān)系。
當(dāng)熱交換器1用于壓力彼此顯著不同的熱交換流體時(shí)，熱交換流體的壓力施加到熱交換單元50，端壁11，第一壁12和第二壁15上。但是，沒有顯著的由于熱交換單元50中壓力而導(dǎo)致的變形，其中除了通過焊接連接熱交換板外，還將熱交換單元50焊接到角脊?fàn)畈考?0上，以提供較高的連接強(qiáng)度，從而能確保間隙55，56的適當(dāng)分隔。而且，端壁11，第一壁12和第二壁15具有組合結(jié)構(gòu)，其中焊接內(nèi)板11a，13，16由從外側(cè)連接到內(nèi)板上的加強(qiáng)部件11b，14，17，18支撐，這樣既不產(chǎn)生變形也不產(chǎn)生位移，并能確保流體的適當(dāng)分隔。
間隙封閉部件58封閉熱交換單元50和第二壁15內(nèi)板16之間的間隙。即使當(dāng)內(nèi)板16中孔16a的位置彼此在熱交換單元50的垂直方向上間隔較長(zhǎng)距離時(shí)，也不產(chǎn)生熱交換流體從第二間隙部分56流向沿著內(nèi)板16的間隙部分，其中孔16a用作另一種熱交換流體流入第二間隔部分56的進(jìn)口和出口。從而可以使另一種熱交換流體流入第二間隔部分56中，以在該另一種熱交換流體和流過第一間隙部分55的熱交換流體之間進(jìn)行適當(dāng)?shù)臒峤粨Q。此外，間隙封閉部件58與熱交換單元50接觸，同時(shí)封閉該間隔，該間隔的形狀不易變化，從而提供了對(duì)流體壓力的抗變形性能，并增大了熱交換器1的強(qiáng)度。
根據(jù)本發(fā)明該實(shí)施例的熱交換器外殼結(jié)構(gòu)，在熱交換單元50中，熱交換板51彼此平形布置，并在其相對(duì)邊上焊接在一起，具有鋸齒形部分10c，10d的外板和內(nèi)板部分10a，10b具有與限定了第一間隙部分55的邊的內(nèi)側(cè)和外側(cè)一致的形狀，該邊與熱交換板51一起焊接到熱交換單元50上，以提供與熱交換單元50相連的角脊?fàn)畈考?0。端壁11與角脊?fàn)畈考?0相連，從而沿著熱交換單元50最外側(cè)的板，用于覆蓋第一間隙部分55的開口55a的第一壁12和用于用于覆蓋第二間隔部分56的開口56a的第二壁15布置。角脊?fàn)畈考?0，端壁11，第一壁12和第二壁15彼此相連從而包圍熱交換單元50。從而能夠可靠地通過一個(gè)簡(jiǎn)單結(jié)構(gòu)使熱交換單元50與外部分離，在該結(jié)構(gòu)中熱交換單元50被端壁11及第一和第二壁12，15包圍，端壁11及第一和第二壁12，15在熱交換單元50的角上穩(wěn)固地彼此固定。從而該熱交換器1可以由熱交換單元50和數(shù)量最少的外殼部分組成，不會(huì)使熱交換器的尺寸變大，從而使熱交換器1緊湊。
在上述根據(jù)本發(fā)明該實(shí)施例的熱交換器外殼結(jié)構(gòu)中，每一第二壁15的內(nèi)板16都具有與熱交換單元各個(gè)平面相對(duì)應(yīng)的孔16a。但是，本發(fā)明不僅局限于這樣的實(shí)施例，且內(nèi)板16可以具有多個(gè)與開口56a相同的孔。在一個(gè)示例情況中，其中孔(圖中未示出)，管16b和法蘭16c處于壁12附近各個(gè)內(nèi)板16的縱向相對(duì)側(cè)，以為熱交換單元的相對(duì)面提供四個(gè)孔，從而另一種熱交換流體從熱交換單元縱向一端的兩個(gè)孔流向其另一端上的兩個(gè)孔，不僅使另一種熱交換流體在垂直方向在第二間隔部分56中流動(dòng)，同時(shí)從開口56a提供和排出該流體；而且使流體流過第二間隔部分的整個(gè)區(qū)域，從而進(jìn)一步改善熱交換性能。
在上述根據(jù)本發(fā)明該實(shí)施例的熱交換器外殼結(jié)構(gòu)中，第一壁12的加強(qiáng)部件14和第二壁15的加強(qiáng)部件17，18分成多個(gè)部分，從而很容易地固定到具有管和法蘭的內(nèi)板13，16上，這些分隔部分結(jié)合成覆蓋內(nèi)板13，16，且這些部件在它們的連接部分具有切口14a，17a，18a，以形成管13b，16b插入的入口區(qū)域。但是，本發(fā)明不僅局限于這樣的實(shí)施例，而加強(qiáng)部件可以具有僅有一個(gè)孔的單個(gè)部件形式，管13b，16b可以通過該孔插入。在這種情況下，位于管13b，16b邊緣，與管分別形成的法蘭13c，16c，能夠在將加強(qiáng)部件固定到內(nèi)板外表面以后，將法蘭與管連接。此外，位于內(nèi)板上側(cè)的加強(qiáng)部件可以被分成三個(gè)或更多部分，從而在內(nèi)板上管和法蘭數(shù)量增多的情況中使用。
下面，將參考圖12-16詳細(xì)說明本發(fā)明的第二實(shí)施例。圖12是根據(jù)本發(fā)明第二實(shí)施例的熱交換器的前視圖；圖13是根據(jù)本發(fā)明第二實(shí)施例的熱交換器的局部右視圖；圖14是根據(jù)本發(fā)明第二實(shí)施例的熱交換器的局部仰視圖；圖15是表示一種狀態(tài)的示意圖，在該狀態(tài)中角脊?fàn)畈考c根據(jù)本發(fā)明第二實(shí)施例的熱交換器的熱交換單元結(jié)合；而圖16是一個(gè)示意圖，表示根據(jù)本發(fā)明第二實(shí)施例的熱交換器第二間隙部分中的液體流動(dòng)。
如這些圖中所示，一種根據(jù)本發(fā)明第二實(shí)施例的熱交換器2的外殼結(jié)構(gòu)以與本發(fā)明第一實(shí)施例相同的方式包括角脊?fàn)畈考?0，一對(duì)端壁21，一對(duì)具有開口的相對(duì)的第一壁22，和一對(duì)具有開口的相對(duì)的第二壁25。角脊?fàn)畈考?0，端壁21，具有開口的第一壁22，及具有開口的第二壁25圍繞一個(gè)熱交換單元布置，在該熱交換單元中多個(gè)由金屬板制成的熱交換板51彼此平行布置并焊接在一起。但是，與熱交換流體的進(jìn)口和出口有關(guān)的第一壁22和第二壁25與第一實(shí)施例具有不同的結(jié)構(gòu)。熱交換板51和裝入熱交換板51的熱交換器50以與上述本發(fā)明第一實(shí)施例相同的方式平行地組合在一起，因此省略其說明。
角脊?fàn)畈考?0在一個(gè)狀態(tài)中焊接到各個(gè)板上，在該狀態(tài)中，分別具有鋸齒形部分(圖中未示出)的外板部分20a和內(nèi)板部分20b以與上述本發(fā)明第一實(shí)施例相同的方式插入熱交換單元50第一間隙部分55的開口55a的相對(duì)邊和布置在其外側(cè)的間隔57中。本發(fā)明的第二實(shí)施例與其第一實(shí)施例的差別在于前者具有具有一個(gè)這樣的結(jié)構(gòu)，在該結(jié)構(gòu)中，一些角脊?fàn)畈考?0在下述狀態(tài)中從板51邊緣突出的突出量增大，在該狀態(tài)中，與外板部分20a的鋸齒形部分相對(duì)的邊布置在上述間隙57的一個(gè)預(yù)定區(qū)域中，鋸齒形部分插入該區(qū)域。
將第二壁的邊布置成離開具有增大突出量的角脊?fàn)畈考?0邊緣預(yù)定距離，導(dǎo)致作為另一種熱交換流體入口和出口的孔26a變形。在角脊?fàn)畈考?0附近沒有第二壁25的邊緣，導(dǎo)致在角脊?fàn)畈考?0附近空間中的變形。在該空間中布置一個(gè)角支撐部件28，不采用焊接方法，將端壁21和第一壁22穩(wěn)固地連接到熱交換單元50上。該角支撐部件28是一個(gè)具有一定長(zhǎng)度的金屬正方柱，該長(zhǎng)度基本上與熱交換單元50在熱交換板布置的方向上的寬度相等。角支撐部件28布置在角脊?fàn)畈考?0附近，但不直接與其焊接。更具體地，通過螺栓將角支撐部件28與端壁21和第一壁22相連，以提供角脊?fàn)畈考?0、熱交換單元50和角支撐部件28的一個(gè)組合單元。
上述端壁21具有一個(gè)兩板組合結(jié)構(gòu)，即內(nèi)板21a和加強(qiáng)部件21b以與上述本發(fā)明第一實(shí)施例相同的方式組合的結(jié)構(gòu)。端壁21布置在熱交換單元50的一對(duì)分別與熱交換板51平行的第一相對(duì)面上，從而覆蓋該對(duì)第一相對(duì)面。本發(fā)明的第二實(shí)施例與其第一實(shí)施例的差別在于前者具有具有一個(gè)這樣的結(jié)構(gòu)，在該結(jié)構(gòu)中，加強(qiáng)部件21b的縱向間距減小根據(jù)第一壁22結(jié)構(gòu)的第一壁22厚度。
第一壁22具有一個(gè)兩板組合結(jié)構(gòu)，即內(nèi)板23和加強(qiáng)部件24以與上述本發(fā)明第一實(shí)施例相同的方式組合的結(jié)構(gòu)。第一壁22布置在熱交換單元50的一對(duì)分別布置在第一間隙部分55開口側(cè)55a上的第二相對(duì)面上，從而覆蓋該對(duì)第二相對(duì)面。本發(fā)明的第二實(shí)施例與其第一實(shí)施例的差別在于前者具有具有一個(gè)這樣的結(jié)構(gòu)，在該結(jié)構(gòu)中，內(nèi)板23是提供了寬開口的框架形式，而加強(qiáng)部件24具有一個(gè)孔，該孔特別地限定了熱交換流體的進(jìn)口和出口。
內(nèi)板23由與端壁21內(nèi)板21a相同的金屬薄板形成。內(nèi)板23具有一個(gè)長(zhǎng)邊，其長(zhǎng)度大致與端壁21加強(qiáng)部件21b的橫向長(zhǎng)度相等，還具有一個(gè)短邊，其長(zhǎng)度大致等于熱交換單元50在板排列方向上的寬度與兩倍端壁21厚度的和。內(nèi)板23采用矩形框架的形式，且具有基本上與熱交換單元50第二相對(duì)面一樣的中心開口23a，第二相對(duì)面布置在第一間隙部分55開口端55a。內(nèi)板23在中心開口23a的周圍部分水密地焊接到角脊?fàn)畈考?0的內(nèi)板部分20b和端壁21的內(nèi)板21a上。內(nèi)板23上形成有孔23b，固定加強(qiáng)部件24的螺栓29插在該孔中。
加強(qiáng)部件24與內(nèi)板23具有基本一致的外形，并由金屬薄板制成，該金屬薄板具有與端壁21加強(qiáng)部件21b基本相同的強(qiáng)度。加強(qiáng)部件24可分離地布置在內(nèi)板23上，從而從內(nèi)板23的外側(cè)水密地與其接觸。加強(qiáng)部件24在與內(nèi)板23中心開口23a相對(duì)應(yīng)的位置上具有一個(gè)開口24a。加強(qiáng)部件24覆蓋內(nèi)板23的中心開口23a和位于熱交換單元50端面上的各個(gè)開口55a，其布置在內(nèi)板23內(nèi)側(cè)，除了開口24a。引入熱交換流體的管24b與加強(qiáng)部件24的開口24a相連。管24b在其端部具有一個(gè)法蘭24c，流體供給/排出管與法蘭24c相連。加強(qiáng)部件24不僅穩(wěn)固地與內(nèi)板23相連，還通過螺栓29穩(wěn)固地與角支撐部件28和端壁21的加強(qiáng)部件21b相連。
第二壁25具有一個(gè)兩板組合結(jié)構(gòu)，即內(nèi)板26和加強(qiáng)部件27以與上述本發(fā)明第一實(shí)施例相同的方式組合的結(jié)構(gòu)。第二壁25布置在熱交換單元50的一對(duì)分別布置在第二間隙部分56開口側(cè)56a上的第三相對(duì)面上，從而覆蓋該對(duì)第三相對(duì)面。在第二實(shí)施例中，內(nèi)板26和加強(qiáng)部件27具有與在本發(fā)明第一實(shí)施例中不同的形狀。
內(nèi)板26由與本發(fā)明第一實(shí)施例中的端壁21及第一壁22的內(nèi)板21a，23相同的金屬薄板形成。本發(fā)明的第二實(shí)施例與其第一實(shí)施例的差別在于前者具有具有一個(gè)這樣的結(jié)構(gòu)，在該結(jié)構(gòu)中，內(nèi)板26具有矩形形狀，該矩形形狀具有一個(gè)縱向邊，其比熱交換單元50短，其中沒有孔形成，用作流體的進(jìn)口和出口，內(nèi)板26在其一邊上，焊接到兩個(gè)角脊?fàn)畈考?0上，這兩個(gè)角脊?fàn)畈考?0在縱向方向上布置在開口56a的相對(duì)側(cè)，一個(gè)部分與外板部分10a另一端相應(yīng)的角脊?fàn)畈考?0在橫向具有較小的突出量，并在其垂直于內(nèi)板26上述一邊的另兩個(gè)邊上焊接到端壁內(nèi)板21a的側(cè)邊上，并水密地焊接到熱交換單元50上，從而從外部覆蓋各個(gè)開口56a，除了其一部分。
內(nèi)板26與其上述一條邊平行的另一條邊，沿著熱交換單元50布置在一個(gè)預(yù)定位置上，從而于角脊?fàn)畈考?0分離，其中與外板部分20a另一邊相對(duì)應(yīng)部分的突出量增加。內(nèi)板26通常偏離熱交換單元50的任一縱向邊。更具體地，內(nèi)板26分別在一個(gè)平面上布置在熱交換單元50的上端，和在另一個(gè)平面上布置在其下端。
沒有焊接在一起的內(nèi)板26另一邊和角脊?fàn)畈考?0之間的釋放區(qū)域，形成了用作另一種熱交換流體的進(jìn)口和出口，其通過開口56a與第二間隙部分56相連。內(nèi)板26覆蓋除了上述孔26a以外的各個(gè)開口56a，以從外側(cè)提供第二間隙部分56的正確分隔。此外，封閉內(nèi)板26和熱交換單元50之間所形成的間隙，從而在該單元的縱向連續(xù)延伸，以防止熱交換流體流入該間隙的間隙封閉部件(圖中未示出)位于內(nèi)板26內(nèi)側(cè)。在其一端具有鋸齒形部分(圖中未示出)的導(dǎo)板26b被焊接到內(nèi)板26的另一邊，從而形成用于引入熱交換流體的一部分管部分，而不會(huì)在孔26a和外部之間造成泄漏，其中鋸齒形部分具有與間隙57一致的形狀，間隙57在熱交換單元50一個(gè)側(cè)面上的非梯形平面部分53之間形成。
加強(qiáng)部件27由金屬薄板制成，該金屬薄板具有與端壁21加強(qiáng)部件21b基本相同的強(qiáng)度。加強(qiáng)部件27具有這樣的尺寸，該尺寸通過將與角脊?fàn)畈考?0縱向長(zhǎng)度相應(yīng)的矩形區(qū)域和與內(nèi)板26在其縱向邊緣上相同的矩形形狀相加而獲得。加強(qiáng)部件27布置成從外側(cè)與內(nèi)板26接觸，并在其各邊與其它加強(qiáng)部件21b，24相連。加強(qiáng)部件27不延伸入在內(nèi)板26非焊接側(cè)邊和角脊?fàn)畈考?0之間形成的孔26a中，從而使孔26a暴露在外側(cè)，而不使孔26a變窄。
不僅角脊?fàn)畈考?0和導(dǎo)板26b的橫向突出部分，而且端壁21的內(nèi)板21a水密相連的延伸板26c也布置在孔26a周圍，且角脊?fàn)畈考?0、導(dǎo)板26a和延伸板26c水密地彼此焊接，以形成一個(gè)引入熱交換流體的管部分。該管部分在其頂端具有一個(gè)法蘭27a，熱交換流體供給/排出管與法蘭27a相連。
下面，將說明根據(jù)本發(fā)明第二實(shí)施例的熱交換器外殼結(jié)構(gòu)的制造步驟。熱交換單元50的組裝步驟與上述本發(fā)明第一實(shí)施例中的相同，因此省略這些組裝步驟的說明。
用于形成角脊?fàn)畈考?0的外板部分20a的鋸齒形部分在開口55a附近插入在熱交換單元50相對(duì)側(cè)上非梯形平面部分之間產(chǎn)生的間隙57中，而內(nèi)板部分20b的鋸齒形部分在開口55a附近插入間隙57中。板部分20a，20b插入的鋸齒形部分焊接到與鋸齒形部分結(jié)合的熱交換板51邊緣上。以與本發(fā)明第一實(shí)施例中相同的方式進(jìn)行的焊接操作穩(wěn)固地結(jié)合熱交換板51和板部分20a，20b，從而得到結(jié)合了板部分20a，20b的角脊?fàn)畈考?0。
各個(gè)角脊?fàn)畈考?0通過焊接操作與熱交換單元50的角結(jié)合，結(jié)果角脊?fàn)畈考?0布置在開口55a和開口56a之間，從而可以確保開口55a和開口56a正確地分離，而不會(huì)導(dǎo)致它們彼此相通。然后，在熱交換單元每一第三相對(duì)面的一側(cè)上，將第二壁25的內(nèi)板26焊接到角脊轉(zhuǎn)部件20上，第三相對(duì)面布置在上述第二間隙部分56的開口側(cè)上。端壁21的內(nèi)板21a焊接到角脊?fàn)畈考?0和內(nèi)板26上。此外，第一壁22的內(nèi)板23焊接到內(nèi)板21a和各個(gè)角脊?fàn)畈考?0與內(nèi)板部分20b的另一端相對(duì)應(yīng)的邊緣上，使得各個(gè)內(nèi)板21a，23，26布置在熱交換單元外側(cè)。從而確保熱交換單元50正確地與外界分離，一方面除了角脊?fàn)畈考?0之間的孔26a，另一方面除了中心開口23a和內(nèi)板26。角支撐部件28布置在角脊?fàn)畈考?0附近，而第二壁25的加強(qiáng)部件27與內(nèi)板26接觸。然后，端壁21的加強(qiáng)部件21a和第一壁22的加強(qiáng)部件24分別固定到角支撐部件28和加強(qiáng)部件27上，從而為熱交換器提供完整的外殼結(jié)構(gòu)。
在熱交換器2中，通過正確地設(shè)置處于角脊?fàn)畈考?0和第二壁25內(nèi)板26非焊接邊緣之間的釋放區(qū)域的位置和尺寸，可以以方便和靈活的方式設(shè)置熱交換流體的進(jìn)口和出口，從而能夠處理不同用途的熱交換。熱交換器2可以使一種熱交換流體通過開口24a，中心開口23a和相應(yīng)開口55a流入熱交換單元50的第一間隙部分55，同時(shí)使另一熱交換流體通過孔26a和相應(yīng)開口56a流入熱交換單元50的第二間隙部分56，從而在兩種熱交換流體之間產(chǎn)生熱交換?？梢允沽硪环N熱交換流體在第二間隙部分56中在垂直方向上流動(dòng)從熱交換器縱向一端上的孔26a流向其另一端上的孔26a，從而在第一間隙部分55中垂直流動(dòng)的熱交換流體和第二間隙部分56中垂直流動(dòng)的另一種熱交換流體之間提供了一種基于平行流系統(tǒng)或?qū)α飨到y(tǒng)的流動(dòng)關(guān)系。
盡管熱交換流體的壓力施加到熱交換器中采用的熱交換單元50，端壁21，第一壁22和第二壁25上，但與上述本發(fā)明第一實(shí)施例中相同，熱交換單元50沒有顯著的變形，從而能確保熱交換單元間隙部分55，56的適當(dāng)分隔。而且，端壁21，第一壁22和第二壁25具有組合結(jié)構(gòu)，其中各個(gè)焊接內(nèi)板21a，23，26由從外側(cè)連接到內(nèi)板上的加強(qiáng)部件21b，24，27支撐，這樣既不產(chǎn)生變形也不產(chǎn)生位移，并能從外側(cè)確保間隙部分55，56適當(dāng)分隔。
第一壁22由具有框架形狀的內(nèi)板23組成，其焊接到熱交換單元50，和布置在內(nèi)板23外側(cè)并具有足夠強(qiáng)度的加強(qiáng)部件24上，且加強(qiáng)部件24與內(nèi)板23可分離。從而可以在加強(qiáng)部件24被去除的狀態(tài)下，暴露具有各內(nèi)板23中心開口23a尺寸的開口55a，從而在熱交換單元50的各面上形成了足夠?qū)挼拈_口，熱交換板通過這些開口暴露于外部。這使得能夠進(jìn)行適當(dāng)?shù)木S修操作，例如熱交換板的清潔操作，而無需分解熱交換單元50。因此通過焊接操作提供了一個(gè)具有優(yōu)異耐壓性能的牢固結(jié)構(gòu)，還提供了優(yōu)異的可維修性。
根據(jù)本發(fā)明第二實(shí)施例的熱交換器外殼結(jié)構(gòu)，每塊用于覆蓋熱交換單元50一對(duì)第三相對(duì)面的第二板25，都由內(nèi)板26和加強(qiáng)部件27組成，其中第三相對(duì)面位于第二間隙部分56的開口56a側(cè)，而內(nèi)板26焊接到角脊?fàn)畈考?0和端壁21的內(nèi)板21a上，以覆蓋開口56a大部分，加強(qiáng)部件27布置在內(nèi)板26外側(cè)并具有高強(qiáng)度。角脊?fàn)畈考?0和第二壁25內(nèi)板26非焊接邊緣之間的釋放區(qū)域形成了熱交換流體的進(jìn)口和出口。因而可以通過適當(dāng)?shù)卣{(diào)節(jié)內(nèi)板26非焊接邊緣的位置，即內(nèi)板26的長(zhǎng)度，而以方便和靈活的方式設(shè)置熱交換流體的進(jìn)口和出口，從而可以設(shè)置熱交換流體之間的流動(dòng)關(guān)系，從而能夠處理不同用途的熱交換。此外，可以僅對(duì)內(nèi)板26采用焊接操作，用于與角脊?fàn)畈考?0和端壁21的連接，由薄板形成的內(nèi)板26可以很容易地焊接到相應(yīng)的角脊?fàn)畈考?0和端壁21上。第二壁25具有一種組合結(jié)構(gòu)，其中加強(qiáng)部件27固定到覆蓋開口56a的內(nèi)板26的外表面上，提供了高強(qiáng)度，以防止由于熱交換流體壓力造成的變形，從而不僅在第一間隙部分55和第二間隙部分56之間，而且在這些間隙和外部之間，確保了可靠的分隔。此外，任何期望的材料都可以用作加強(qiáng)部件21a，24，27，而無需考慮其是否可以焊接到熱交換單元50上。結(jié)果，使用具有高強(qiáng)度和低成本的材料會(huì)使整個(gè)熱交換器的成本降低。
下面，將參考圖17-22詳細(xì)說明本發(fā)明的第二實(shí)施例。圖17是根據(jù)本發(fā)明第三實(shí)施例的熱交換器的前視圖；圖18是根據(jù)本發(fā)明第三實(shí)施例的熱交換器的局部右視圖；圖19是根據(jù)本發(fā)明第三實(shí)施例的熱交換器的局部放大仰視圖；圖20是表示一種狀態(tài)的示意圖，在該狀態(tài)中角脊?fàn)畈考c根據(jù)本發(fā)明第三實(shí)施例的熱交換器的熱交換單元結(jié)合；圖21是根據(jù)本發(fā)明第三實(shí)施例的熱交換器上側(cè)的垂直截面圖；而圖22是一個(gè)示意圖，表示根據(jù)本發(fā)明第三實(shí)施例的熱交換器第二間隙部分中的液體流動(dòng)。
如這些圖中所示，一種根據(jù)本發(fā)明第三實(shí)施例的熱交換器3的外殼結(jié)構(gòu)以與本發(fā)明第二實(shí)施例相同的方式包括角脊?fàn)畈考?0，一對(duì)端壁31，一對(duì)具有開口的相對(duì)的第一壁32，和一對(duì)具有開口的相對(duì)的第二壁35。角脊?fàn)畈考?0，端壁31，具有開口的第一壁32，及具有開口的第二壁35圍繞一個(gè)熱交換單元布置，但是，第三實(shí)施例與第二實(shí)施例的差別在于第二壁35具有與第一壁32相同的結(jié)構(gòu)。熱交換板51和這些熱交換板51彼此平行地結(jié)合在一起的熱交換單元50與那些在上述本發(fā)明第一實(shí)施例中的相同，因此省略其說明。
角脊?fàn)畈考?0在一個(gè)狀態(tài)中焊接到各個(gè)板上，在該狀態(tài)中，分別具有鋸齒形部分(圖中未示出)的外板部分30a和內(nèi)板部分30b以與上述本發(fā)明第二實(shí)施例相同的方式插入熱交換單元50第一間隙部分55的開口55a的相對(duì)邊和布置在其外側(cè)的間隔57中。本發(fā)明的第三實(shí)施例與其第二實(shí)施例的差別在于前者具有具有一個(gè)這樣的結(jié)構(gòu)，在該結(jié)構(gòu)中，所有的角脊?fàn)畈考?0在下述狀態(tài)中從板51邊緣突出的突出量增大，在該狀態(tài)中，與外板部分30a的鋸齒形部分相對(duì)的邊布置在上述間隙57的一個(gè)預(yù)定區(qū)域中，鋸齒形部分插入該區(qū)域。
第二壁布置在具有增大突出量的角脊?fàn)畈考?0邊緣上，導(dǎo)致在角脊?fàn)畈考?0附近空間中的變形。在該空間中布置一個(gè)不采用焊接方法，將端壁31、第一壁32和第二壁35的一部分穩(wěn)固地連接到熱交換單元50上的角支撐部件38。該角支撐部件38是一個(gè)具有一定長(zhǎng)度的金屬正方柱，該長(zhǎng)度基本上與熱交換單元50在熱交換板51布置的方向上的寬度相等。角支撐部件38布置在角脊?fàn)畈考?0附近，但不直接與其焊接。更具體地，通過螺栓將角支撐部件38與端壁31、第一壁32和第二壁35相連，以提供角脊?fàn)畈考?0、熱交換單元和角支撐部件38的一個(gè)組合單元。
上述端壁31具有一個(gè)兩板組合結(jié)構(gòu)，即內(nèi)板31a和加強(qiáng)部件31b以與上述本發(fā)明第二實(shí)施例相同的方式組合的結(jié)構(gòu)。端壁31布置在熱交換單元50的一對(duì)分別與熱交換板51平行的第一相對(duì)面上，從而覆蓋該對(duì)第一相對(duì)面。本發(fā)明的第三實(shí)施例與其第二實(shí)施例的差別在于前者具有具有一個(gè)這樣的結(jié)構(gòu)，在該結(jié)構(gòu)中，依照角脊?fàn)畈考龃蟮耐怀隽?，?nèi)板31a在橫向上向角脊?fàn)畈考?0延伸。
第一壁32具有一個(gè)兩板組合結(jié)構(gòu)，即內(nèi)板33和加強(qiáng)部件34以與上述本發(fā)明第二實(shí)施例相同的方式組合的結(jié)構(gòu)。第一壁32布置在熱交換單元50的一對(duì)分別布置在第一間隙部分55開口側(cè)55a上的第二相對(duì)面上，從而從外側(cè)覆蓋該對(duì)第二相對(duì)面。省略對(duì)第一壁32的詳細(xì)說明。
第二壁35具有一個(gè)兩板組合結(jié)構(gòu)，即內(nèi)板36和加強(qiáng)部件37以與上述本發(fā)明第二實(shí)施例相同的方式組合的結(jié)構(gòu)。第二壁35布置在熱交換單元50的一對(duì)分別布置在第二間隙部分56開口側(cè)56a上的第三相對(duì)面上，從而從外側(cè)覆蓋該對(duì)第三相對(duì)面。本發(fā)明的第三實(shí)施例與其第二實(shí)施例的差別在于內(nèi)板36為框架形式，以與上述第一壁32相同的形式提供一個(gè)較寬的開口，而加強(qiáng)部件37具有一個(gè)孔，該孔特別地限定了熱交換流體的進(jìn)口和出口。
內(nèi)板36由與上述端壁31的內(nèi)板31a相同的金屬薄板形成。內(nèi)板36具有具有一個(gè)長(zhǎng)邊，其長(zhǎng)度與端壁31的縱向長(zhǎng)度相等；和一個(gè)短邊，其長(zhǎng)度大致等于熱交換單元50在板排列方向上的寬度與兩倍端壁31厚度的總和。內(nèi)板36采用矩形框架的形式，且具有基本上與熱交換單元50第三相對(duì)面一樣的中心開口36a，第三相對(duì)面布置在第二間隙部分56開口端56a。內(nèi)板36在中心開口36a的周圍部分水密地焊接到與角脊?fàn)畈考?0外板部分30a另一邊相對(duì)應(yīng)的部分和端壁31的內(nèi)板31a上。內(nèi)板36上形成有孔36b，固定加強(qiáng)部件37的螺栓39插在該孔中。
加強(qiáng)部件37基本上與內(nèi)板36具有相同的外形，且由金屬薄板制成，該金屬薄板具有與端壁31加強(qiáng)部件31b基本相同的強(qiáng)度。加強(qiáng)部件37可分離地布置在內(nèi)板36上，從而從內(nèi)板36的外側(cè)水密地與其接觸。加強(qiáng)部件37在與內(nèi)板36中心開口36a相對(duì)應(yīng)的位置上具有開口37a，37b。加強(qiáng)部件37覆蓋內(nèi)板36的中心開口36a和位于熱交換單元50端面上的各個(gè)開口56a，其布置在內(nèi)板36內(nèi)側(cè)，除了開口37a，37b。加強(qiáng)部件37不僅穩(wěn)固地與內(nèi)板36相連，還通過螺栓39穩(wěn)固地與角支撐部件38和端壁31的加強(qiáng)部件31b相連。
處于熱交換單元50平面上的加強(qiáng)部件37的開口37a布置在熱交換單元50的下側(cè)，而處于熱交換單元50另一個(gè)平面上的加強(qiáng)部件37的開口37b布置在熱交換單元50的上側(cè)。用于引入流體的管37c與孔37a，37b相連。每一管37c在其端部一體地具有一個(gè)法蘭37d，熱交換流體供給/排出管與該法蘭相連。此外，還具有一個(gè)間隙封閉部件59，其封閉在加強(qiáng)部件37與中心開口36a一致的部分和熱交換單元50之間形成間隙，從而在該單元的縱向上連續(xù)地延伸，以與本發(fā)明第一和第二實(shí)施例相同的方式防止熱交換流體流入該間隙。
下面，將說明根據(jù)本發(fā)明第三實(shí)施例的熱交換器外殼結(jié)構(gòu)的制造步驟。熱交換單元50的組裝步驟及角脊?fàn)畈考?0的準(zhǔn)備步驟與本發(fā)明第一和二實(shí)施例中所述的相同，因此省略這些步驟的說明。
當(dāng)角脊?fàn)畈考?0布置在熱交換單元50各個(gè)角上后，端壁31的內(nèi)板31a在沿著熱交換板51布置的方向焊接在角脊?fàn)畈考?0的相對(duì)端。第一壁32的內(nèi)板33焊接到與內(nèi)板部分30b另一端相對(duì)應(yīng)的各角脊?fàn)畈考?0的邊緣及內(nèi)板31a的上下邊緣上。第二壁35的內(nèi)板36焊接到與外板部分30a另一端相對(duì)應(yīng)的各角脊?fàn)畈考?0的邊緣及內(nèi)板31a的側(cè)緣上。內(nèi)板31a，33和36以這種方式布置在熱交換單元50的外側(cè)，從而能夠適當(dāng)?shù)胤指魺峤粨Q單元內(nèi)側(cè)和外側(cè)，除了第一和第二間隙部分55，56中的開口55a，56a。此外，角支撐部件38布置在各角脊?fàn)畈考?0附近，而端壁31的加強(qiáng)部件31b通過螺栓39固定到角支撐部件38上，從而與內(nèi)板31a接觸。然后，第一壁32的加強(qiáng)部件34和第二壁35的加強(qiáng)部件37通過內(nèi)板33，36，用螺栓39固定到角支撐部件38和第二壁的加強(qiáng)部件31b上，從而提供了一個(gè)完整的熱交換器外殼。
用于形成熱交換器3外殼的端壁31，第一壁32和第二壁35分別具有由薄板形成的內(nèi)板31a，33，36和布置在這些內(nèi)板各自外圍部分上，且具有足夠強(qiáng)度的加強(qiáng)部件31b，34，37組成的組合結(jié)構(gòu)。從而可以易于將內(nèi)板31a，33，36焊接到各個(gè)角脊?fàn)畈考?0和其它板上。任何期望的材料可以用作加強(qiáng)部件31b，34，37，而不用考慮其是否能焊接到熱交換單元上。熱交換板51的不同材料可以用作形成加強(qiáng)部件31b，34，37的材料。選擇具有足夠強(qiáng)度、對(duì)熱交換流體具有優(yōu)異耐腐蝕性，以及低成本的合適材料，以降低整個(gè)熱交換器3的成本。
根據(jù)該熱交換器3，第二壁加強(qiáng)部件37上孔37a，37b位置和尺寸的正確設(shè)置在設(shè)置熱交換流體進(jìn)口和出口時(shí)提供了方便和靈活的設(shè)計(jì)，從而能夠用于不同用途的熱交換系統(tǒng)。穩(wěn)定地固定到加強(qiáng)部件34，37上的法蘭34c，37d用于準(zhǔn)確地安裝熱交換器3，和連接用于提供和排出熱交換流體的管道，從而提高了支撐強(qiáng)度且方便了連接操作。
在熱交換器3中，使熱交換流體通過孔34a，中心開口33a和相應(yīng)開口55a在第一間隙部分55中流動(dòng)，而使另一熱交換流體通過孔37a，37b，中心開口36a和相應(yīng)開口56a在熱交換單元50的第二間隙部分56中流動(dòng)，從而在兩種熱交換流體之間產(chǎn)生熱交換。使另一種熱交換流體以與本發(fā)明第一和第二實(shí)施例相同的方式，從熱交換單元50上的孔37a流向其縱向另一端上的孔37b，從而可以使另一種熱交換流體在第二間隙部分56中在垂直方向上流動(dòng)。在第二間隙部分56中流動(dòng)的另一種熱交換流體和在熱交換流體相對(duì)于熱交換板51相反側(cè)上的第一間隙部分55中垂直流動(dòng)的熱交換流體之間提供了一種基于平行流系統(tǒng)或?qū)α飨到y(tǒng)的流動(dòng)關(guān)系。
在熱交換器3的使用中，熱交換流體的壓力施加到熱交換單元50，端壁31，第一壁32和第二壁35上。但是，與本發(fā)明第一和第二實(shí)施例中相同，熱交換單元50中沒有由于壓力而導(dǎo)致的顯著變形，從而能確保熱交換單元50間隙部分55，56的適當(dāng)分隔。而且，端壁31，第一壁32和第二壁35具有組合結(jié)構(gòu)，其中各個(gè)焊接內(nèi)板31a，33，36由從外側(cè)連接到內(nèi)板上的加強(qiáng)部件31b，34，37支撐，這樣既不產(chǎn)生變形也不產(chǎn)生位移，并能從外側(cè)確保間隙部分55，56適當(dāng)分隔。
第一壁32和第二壁35由具有框架形狀的內(nèi)板33，36組成，其焊接到熱交換單元50，和布置在內(nèi)板33，36外側(cè)并具有足夠強(qiáng)度的加強(qiáng)部件34上，且加強(qiáng)部件34，37與內(nèi)板33，36可分離。從而可以在加強(qiáng)部件34，37被去除的狀態(tài)下，暴露具有各內(nèi)板33，36中心開口33a，36a尺寸的開口55a，56a，從而在熱交換單元50的各面上形成了足夠?qū)挼拈_口，熱交換板51通過這些開口暴露于外部。這使得能夠進(jìn)行適當(dāng)?shù)木S修操作，例如熱交換板51的清潔操作，而無需分解熱交換單元50。因此通過焊接操作提供了一個(gè)具有優(yōu)異耐壓性能的牢固結(jié)構(gòu)，還提供了優(yōu)異的可維修性。尤其是，可以使第二壁35的內(nèi)板36帶有具有特別寬開口面積的中心開口36a。從而可以拆除加強(qiáng)部件37，以通過中心開口36a進(jìn)行適當(dāng)?shù)木S修操作，從而使熱交換器3具有顯著延長(zhǎng)的使用壽命，即使是在流入第二間隙部分56的熱交換流體是諸如海水的介質(zhì)，由于使用熱交換器3一定時(shí)間后會(huì)損傷熱交換板51的情況下。
根據(jù)本發(fā)明第三實(shí)施例的熱交換器外殼結(jié)構(gòu)，第二壁35由焊接到角脊?fàn)畈考?0和加強(qiáng)部件37上的內(nèi)板36組成，其中加強(qiáng)部件37具有足夠的強(qiáng)度，且布置在內(nèi)板36外部，從而將該壁分成一個(gè)與熱交換單元50相連的部件，和另一個(gè)具有熱交換流體進(jìn)口和出口的部件。具有進(jìn)口和出口的加強(qiáng)部件37與內(nèi)板36可分離，從而可以僅應(yīng)用到焊接到內(nèi)板36上的操作，以連接角脊?fàn)畈考?0和端壁31。這些部件的結(jié)合使得一塊具有僅考慮所需最小強(qiáng)度的薄板用作內(nèi)板36，從而使該薄板和角脊?fàn)畈考?0及端壁31的連接易于操作。加強(qiáng)部件37固定到內(nèi)板36上的組合結(jié)構(gòu)提供了較高的強(qiáng)度，以防止由與熱交換流體壓力導(dǎo)致的變形，從而不僅在流體流道之間，而且在這些流道和外部之間確保了可靠的分隔。此外，當(dāng)加強(qiáng)部件37被從內(nèi)板36上拆除時(shí)，可以暴露具有各內(nèi)板36中心開口36a尺寸的開口56a，從而在熱交換單元50的各面上形成了足夠?qū)挼拈_口，熱交換板通過這些開口暴露于外部。這使得能夠進(jìn)行適當(dāng)?shù)木S修操作，例如熱交換板的清潔操作。而且，可以將使熱交換流體流過第二間隙部分56的進(jìn)口和出口布置在熱交換器3端部上與加強(qiáng)部件37開口37a，37b的位置相對(duì)應(yīng)的位置上，從而增大熱交換其設(shè)計(jì)的自由度并提供優(yōu)異的多功能性。
在根據(jù)本發(fā)明第三實(shí)施例的外殼結(jié)構(gòu)中，布置在角脊?fàn)畈考?0附近的角支撐部件38用于將端壁31、第一壁32和第二壁35各自的加強(qiáng)部件31b，34，37連接到熱交換單元50上。但是，本發(fā)明不僅僅限于這樣的實(shí)施例。加強(qiáng)部件31b，34，37可以不采用任何角支撐部件38，而通過螺栓彼此相連。
在根據(jù)本發(fā)明第一至第三實(shí)施例的外殼結(jié)構(gòu)中，與熱交換單元50的第一間隙部分55連通的孔13a，24a，34a布置在熱交換器的縱向相對(duì)側(cè)上，與熱交換單元50的第二間隙部分56連通的孔16a，26a，37a，37b布置在熱交換器的縱向側(cè)上，使得另一種熱交換流體液在第二間隙部分56中在垂直方向上流動(dòng)，從而在第一間隙部分55中在垂直方向上流動(dòng)的熱交換流體與上述另一種熱交換流體之間提供了一種基于平行流系統(tǒng)或?qū)α飨到y(tǒng)的流動(dòng)關(guān)系。但是，本發(fā)明不僅僅局限于這樣的實(shí)施例。每一第二壁35可以具有一個(gè)用作熱交換流進(jìn)口和出口的單個(gè)孔，該孔位于壁的中心且具有預(yù)定尺寸；或者多個(gè)孔，這些孔相對(duì)于壁中心對(duì)稱布置，使得另一種熱交換流體在第二間隙部分56中在橫向方向上流動(dòng)，從而提供了一種交叉流系統(tǒng)，其中這些流體沿著熱交換板51相對(duì)表面的流動(dòng)方向交叉。
在根據(jù)本發(fā)明第一至第三實(shí)施例的外殼結(jié)構(gòu)中，端壁11，21，31，第一壁12，22，32和第二壁15，25，35中的每一個(gè)都具有內(nèi)板和加強(qiáng)部件的組合結(jié)構(gòu)。但是，本發(fā)明不僅僅局限于這樣的實(shí)施例。在熱交換器保持在一種特殊條件的情況中，在這種情況中大量流體的覆蓋材料或具有流動(dòng)性的固體與熱交換器整個(gè)外部周圍表面接觸，從而不均勻地施加熱交換流體相應(yīng)的壓力，或者熱交換器被一層堅(jiān)硬的覆蓋材料包圍，該材料不會(huì)由于熱交換流體的壓力變形，在這種情況下，具有僅考慮所需最小強(qiáng)度的薄板可以用作端壁，第一壁和第二壁。
在根據(jù)本發(fā)明第一至第三實(shí)施例的外殼結(jié)構(gòu)中，當(dāng)加強(qiáng)部件固定到端壁11，21，31，第一壁12，22，32和第二壁15，25，35的內(nèi)板外表面上時(shí)，具有較大厚度的加強(qiáng)部件在其端部通過螺栓相連。此外，加強(qiáng)部件可以具有凸起和凹槽，它們彼此直接接合。例如，端壁的加強(qiáng)部件在其端部可以具有凸起，而第一壁和第二壁的加強(qiáng)部件可以具有與上述凸起接合的凹槽。凸起和凹槽的接合使加強(qiáng)部件連接結(jié)構(gòu)具有更高的連接強(qiáng)度。結(jié)果，凸起和凹槽的接合防止加強(qiáng)部件以不正確的方式向外移動(dòng)，從而通過加強(qiáng)部件提供內(nèi)板的變形阻止效果，從而能夠確保熱交換器適當(dāng)?shù)嘏c外部分隔。
權(quán)利要求
1.一種熱交換器的外殼結(jié)構(gòu)，該外殼結(jié)構(gòu)包圍一個(gè)熱交換單元，該熱交換單元具有多個(gè)由方形或矩形金屬板形成的熱交換板，所述熱交換板彼此平行布置，從而重復(fù)第一連接關(guān)系，在第一連接關(guān)系中，相鄰兩個(gè)熱交換板的外表面彼此相對(duì)，并在其第一對(duì)側(cè)邊的全部長(zhǎng)度上焊接在一起，以在兩板外表面中間形成第一間隙部分，并重復(fù)第二連接關(guān)系，在第二連接關(guān)系中另兩個(gè)相鄰熱交換板的內(nèi)表面彼此相對(duì)，并在其與所述第一對(duì)側(cè)邊成直角的第二對(duì)側(cè)邊上，在其除了第一對(duì)側(cè)邊焊接部分以外的全部長(zhǎng)度上焊接在一起，以在兩板內(nèi)表面中間形成第二間隙部分，從而形成一個(gè)用于熱交換單元的組合體，其具有一對(duì)與熱交換板平行的第一相對(duì)面，一對(duì)置于所述第一間隙部分開口側(cè)的第二相對(duì)面，和一對(duì)置于所述第二間隙部分開口側(cè)的第三相對(duì)面，所述外殼結(jié)構(gòu)確保流過所述第一間隙部分的第一熱交換流體與流過所述第二間隙部分的第二熱交換流體分隔地流動(dòng)，并防止第一和第二熱交換流體的外部泄漏，所述外殼結(jié)構(gòu)包括一對(duì)分別布置在熱交換單元一對(duì)第一相對(duì)面上的相對(duì)端壁，從而覆蓋其該對(duì)第一相對(duì)面；一對(duì)分別布置成在外側(cè)離開熱交換單元一對(duì)第二相對(duì)面的具有開口的相對(duì)第一壁，所述第一壁水密地與所述端壁的邊緣相連，從而使所述第一間隙部分的開口與外部隔離，除了用于所述第一熱交換流體的一個(gè)進(jìn)口和一個(gè)出口；一對(duì)分別布置成在外側(cè)離開熱交換單元一對(duì)第三相對(duì)面的具有開口的相對(duì)第二壁，所述第二壁水密地與所述端壁的邊緣相連，從而使所述第二間隙部分的開口與外部隔離，除了用于所述第二熱交換流體的一個(gè)進(jìn)口和一個(gè)出口；和一個(gè)或多個(gè)間隙封閉部件，用于至少部分封閉所述第一壁和所述熱交換單元之間和/或所述第二壁和所述熱交換單元之間的間隙，除了第一和第二熱交換流體中每一流體的進(jìn)口和出口以外的區(qū)域，使熱交換流體不能在間隙部分延伸的平行于熱交換板一側(cè)的方向上流動(dòng)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的外殼結(jié)構(gòu)，進(jìn)一步包括四組焊接到相對(duì)端壁和熱交換板上的角脊?fàn)畈考?，每一所述角脊?fàn)畈考ㄒ粋€(gè)外板部分和一個(gè)內(nèi)板部分，所述外板部分和內(nèi)板部分中的每一個(gè)在其縱向側(cè)都包括一個(gè)具有鋸齒的鋸齒形部分，這些鋸齒在與熱交換板相同的間隔上形成，其中熱交換板排列在所述多個(gè)熱交換板相同的方向上，所述外板部分的所述鋸齒形部分插入所述熱交換單元多對(duì)熱交換板之間的間隙中，這些熱交換板在其所述第一對(duì)側(cè)邊上，在其全部長(zhǎng)度上焊接在一起，而所述內(nèi)板部分的所述鋸齒形部分插入第一間隙部分預(yù)定長(zhǎng)度；且所述端壁在沿著熱交換板布置的方向上水密地與每一所述角脊?fàn)畈考南鄬?duì)端部分相連。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的外殼結(jié)構(gòu)，其中每一所述端壁包括一個(gè)內(nèi)板和一個(gè)加強(qiáng)部件，所述內(nèi)板具有大于熱交換單元所述第一相對(duì)面的尺寸，所述內(nèi)板在其邊緣水密地焊接到所述角脊轉(zhuǎn)部件，所述第一壁，和所述第二壁上，所述加強(qiáng)部件由一塊尺寸等于或大于所述內(nèi)板的板制成，所述加強(qiáng)部件具有一個(gè)預(yù)定強(qiáng)度，其防止加強(qiáng)部件在熱交換流體施加的壓力下變形，將所述加強(qiáng)部件保持在這樣的狀態(tài)中，即加強(qiáng)部件布置在所述內(nèi)板上，從而從所述內(nèi)板外側(cè)與所述內(nèi)板接觸。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的外殼結(jié)構(gòu)，其中每一所述第一壁包括一個(gè)內(nèi)板和一個(gè)加強(qiáng)部件，具有矩形或方形框架形式的所述內(nèi)板具有一個(gè)大致與所述熱交換單元所述第二相對(duì)面相同的中心開口，所述內(nèi)板在中心開口的周圍部分水密地焊接到每一角脊?fàn)畈考膬?nèi)板部分和所述端壁上，所述加強(qiáng)部件由一塊尺寸等于或大于所述內(nèi)板的板制成，所述加強(qiáng)部件具有一個(gè)預(yù)定強(qiáng)度，其防止加強(qiáng)部件在熱交換流體施加的壓力下變形，將所述加強(qiáng)部件保持在這樣的狀態(tài)中，即加強(qiáng)部件可分離地布置在所述內(nèi)板上，從而從所述內(nèi)板外側(cè)水密地與所述內(nèi)板接觸，所述加強(qiáng)部件在與內(nèi)板中心開口相對(duì)應(yīng)的位置上具有一個(gè)或多個(gè)開口；所述加強(qiáng)部件的所述一個(gè)或多個(gè)開口和所述內(nèi)板所述中心開口的一部分，其與形成熱交換流體所述進(jìn)口和出口的所述一個(gè)或多個(gè)開口相應(yīng)。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的外殼結(jié)構(gòu)，其中每一所述第一壁包括一個(gè)內(nèi)板和一個(gè)加強(qiáng)部件，具有矩形或方形框架形式的所述內(nèi)板具有一個(gè)大致與所述熱交換單元所述第二相對(duì)面相同的中心開口，所述內(nèi)板在中心開口的周圍部分水密地焊接到每一角脊?fàn)畈考膬?nèi)板部分和所述端壁上，所述加強(qiáng)部件由一塊尺寸等于或大于所述內(nèi)板的板制成，所述加強(qiáng)部件具有一個(gè)預(yù)定強(qiáng)度，其防止加強(qiáng)部件在熱交換流體施加的壓力下變形，將所述加強(qiáng)部件保持在這樣的狀態(tài)中，即加強(qiáng)部件可分離地布置在所述內(nèi)板上，從而從所述內(nèi)板外側(cè)水密地與所述內(nèi)板接觸，所述加強(qiáng)部件在與內(nèi)板中心開口相對(duì)應(yīng)的位置上具有一個(gè)或多個(gè)開口；所述加強(qiáng)部件的所述一個(gè)或多個(gè)開口和所述內(nèi)板所述中心開口的一部分，其與形成熱交換流體所述進(jìn)口和出口的所述一個(gè)或多個(gè)開口相應(yīng)。
6.根據(jù)權(quán)利要求2-5中任一項(xiàng)所述的外殼結(jié)構(gòu)，其中每一所述第二壁包括一個(gè)內(nèi)板和一個(gè)加強(qiáng)部件，具有矩形或方形框架形式的所述內(nèi)板具有一個(gè)大致與所述熱交換單元所述第三相對(duì)面相同的中心開口，所述內(nèi)板在中心開口的周圍部分水密地焊接到每一角脊?fàn)畈考膬?nèi)板部分和所述端壁上，所述加強(qiáng)部件由一塊尺寸等于或大于所述內(nèi)板的板制成，所述加強(qiáng)部件具有一個(gè)預(yù)定強(qiáng)度，其防止加強(qiáng)部件在熱交換流體施加的壓力下變形，將所述加強(qiáng)部件保持在這樣的狀態(tài)中，即加強(qiáng)部件可分離地布置在所述內(nèi)板上，從而從所述內(nèi)板外側(cè)水密地與所述內(nèi)板接觸，所述加強(qiáng)部件在與內(nèi)板中心開口相對(duì)應(yīng)的位置上具有一個(gè)或多個(gè)開口；所述加強(qiáng)部件的所述一個(gè)或多個(gè)開口和所述內(nèi)板所述中心開口的一部分，其與形成熱交換流體所述進(jìn)口和出口的所述一個(gè)或多個(gè)開口相應(yīng)。
7.根據(jù)權(quán)利要求2-5中任一項(xiàng)所述的外殼結(jié)構(gòu)，其中每一所述第二壁包括一個(gè)內(nèi)板和一個(gè)加強(qiáng)部件，所述內(nèi)板布置成與所述熱交換單元的所述第三相對(duì)面平行，所述內(nèi)板在其與所述端壁邊緣平行的相對(duì)側(cè)和其另一相對(duì)平行側(cè)的至少一側(cè)，水密地焊接到布置在所述熱交換單元所述第三相對(duì)面兩側(cè)的角脊?fàn)畈考希鰞?nèi)板具有一個(gè)或多個(gè)與所述第二間隙部分開口相通的開口，所述加強(qiáng)部件由一個(gè)或多個(gè)具有預(yù)定強(qiáng)度的矩形板形成，其防止該板在熱交換流體施加的壓力下變形，從而單獨(dú)或彼此組合地提供與所述內(nèi)板相同或大于所述內(nèi)板的尺寸，所述加強(qiáng)部件在這樣的狀態(tài)中從所述內(nèi)板外側(cè)水密地布置在所述內(nèi)板上，在該狀態(tài)中所述內(nèi)板的所述一個(gè)或多個(gè)開口在一個(gè)與其開口相應(yīng)的位置上，通過通孔與外部相通；所述內(nèi)板的所述一個(gè)或多個(gè)開口形成熱交換流體的所述進(jìn)口和出口。
8.根據(jù)權(quán)利要求2-5中任一項(xiàng)所述的外殼結(jié)構(gòu)，其中每一所述第二壁可以包括一個(gè)或多個(gè)內(nèi)板和一個(gè)加強(qiáng)部件，所述內(nèi)板布置成與所述熱交換單元的所述第三相對(duì)面平行，所述內(nèi)板在其相對(duì)的平行側(cè)，水密地焊接到至少所述端壁的邊緣上，所述加強(qiáng)部件由一塊尺寸等于或大于所述內(nèi)板且具有一個(gè)預(yù)定強(qiáng)度的板制成，其防止該板在熱交換流體施加的壓力下變形，所述加強(qiáng)部件從所述內(nèi)板外側(cè)水密地布置在所述內(nèi)板上；所述內(nèi)板使其另一相對(duì)平行側(cè)中的至少一側(cè)垂直于其沿著所述熱交換單元所述第三相對(duì)面布置的所述相對(duì)平行側(cè)，從而在所述另一相對(duì)平行側(cè)中的至少一側(cè)和布置在所述熱交換器所述第三相對(duì)面上或內(nèi)板邊緣上的角脊?fàn)畈考g形成開口；所述加強(qiáng)部件使所述開口保持在開口與外部相通的釋放狀態(tài)；所述開口形成熱交換流體的所述進(jìn)口和出口。
9.根據(jù)權(quán)利要求7所述的外殼結(jié)構(gòu)，其中所述內(nèi)板使其所述另一相對(duì)平行側(cè)中的一側(cè)沿著所述熱交換單元的所述第三相對(duì)面布置，從而在所述另一相對(duì)平行側(cè)中的一側(cè)和布置在所述熱交換單元所述第三相對(duì)面上的角脊?fàn)畈考休^近的一個(gè)之間形成其它開口；所述加強(qiáng)部件使所述其它開口保持在該其它開口與外部相通的釋放狀態(tài)。
10.根據(jù)權(quán)利要求1-5中任一項(xiàng)所述的外殼結(jié)構(gòu)，其中所述第二熱交換流體的所述進(jìn)口和出口中的進(jìn)口，其與第二間隙部分相通，至少在所述第二壁之一上布置在所述第一壁之一的一側(cè)上，而其出口至少在所述第二壁之一上布置在所述第一壁中另一個(gè)的一側(cè)上。
全文摘要
一種外殼結(jié)構(gòu)，其包圍一個(gè)由板組成的熱交換器單元，該外殼結(jié)構(gòu)具有第一至第三對(duì)相對(duì)面。該結(jié)構(gòu)具有相對(duì)端壁、相對(duì)第一壁和相對(duì)第二壁，和間隙封閉部件。端壁布置在熱交換單元的一對(duì)第一相對(duì)面上。具有開口的第一壁布置成在外側(cè)離開熱交換單元的一對(duì)第二相對(duì)面，并水密地與端壁邊緣相連。具有開口的第二壁布置成在外側(cè)離開熱交換單元的一對(duì)第三相對(duì)面，并水密地與端壁邊緣相連。間隙封閉部件封閉第一壁和熱交換單元之間以及第二壁和熱交換單元之間的間隙。
文檔編號(hào)F28F9/00GK1831460SQ200610058699
公開日2006年9月13日 申請(qǐng)日期2006年3月8日 優(yōu)先權(quán)日2005年3月8日
發(fā)明者渡邊太郎 申請(qǐng)人:株式會(huì)社聚源