專(zhuān)利名稱(chēng):改進(jìn)的熱交換器外殼和密封裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明通常涉及熱交換器和構(gòu)造熱交換器的方法。
背景技術(shù)：
具有多個(gè)平行管道列陣的熱交換器和熱交換化學(xué)反應(yīng)器在本領(lǐng)域是公知的。這種產(chǎn)品的傳統(tǒng)設(shè)計(jì)原則在設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)中已經(jīng)成文。流動(dòng)泄漏對(duì)管子外表面流道，通常被稱(chēng)為“管殼式”熱交換器的“殼程”，的分流嚴(yán)重地限制了設(shè)計(jì)熱性能，這也是公知的。
各種技術(shù)被用于有利地增加熱交換器中每單位體積的熱交換面積，例如具有延伸傳熱表面的管子的使用和特別密集的管道列陣的使用。這種配置在緊湊、成本效率型熱交換器結(jié)構(gòu)的構(gòu)造中是重要的。然而，這種配置的使用加重了管殼式熱交換器中的流動(dòng)旁流問(wèn)題。因此，熱交換器行業(yè)已經(jīng)企圖通過(guò)遠(yuǎn)隔管子和通過(guò)提供小的或沒(méi)有延伸的傳熱表面(常被稱(chēng)為肋片)來(lái)降低整個(gè)流道的壓降，從而限制流動(dòng)旁流的影響，同時(shí)這也將降低熱交換器的緊密度和成本效率。作為選擇，熱交換器行業(yè)已經(jīng)企圖通過(guò)提供用于限制任意給定的管子外側(cè)流道中的泄漏的密封元件來(lái)限制流動(dòng)旁流的影響。然而，這些限制流動(dòng)旁流的方法有嚴(yán)重的局限性。
Uggersby的美國(guó)專(zhuān)利2,595,822(以下稱(chēng)′822專(zhuān)利)中描述的方法提供了用金屬制成的具有圓形外部形狀的彈性元件。這種元件限于在具有圓形平面形狀的管式熱交換列陣中使用，例如那些被稱(chēng)為管殼式交換器。此外，這些元件對(duì)粗糙度高或具有局部表面瑕疵的表面的密封能力也受到限制。‘822專(zhuān)利描述了一種相對(duì)不切實(shí)際的方法，因此多個(gè)管殼式交換器具有通過(guò)焊接軋制板材制成的圓形外殼，因此這種局部不規(guī)則性?xún)H僅能通過(guò)難度大的和/或成本高的機(jī)械加工或拋光來(lái)消除。在多個(gè)情況下，由于構(gòu)造的物理尺寸或材料的原因，將表面拋光改善到足以利用‘822專(zhuān)利中描述的方法將是完全不切實(shí)際的。最后，‘822專(zhuān)利中發(fā)明的金屬元件限于在開(kāi)始蠕變溫度以下應(yīng)用。事實(shí)上，即使在高得足以消除應(yīng)力的運(yùn)行溫度下利用該金屬元件，金屬元件實(shí)質(zhì)上也將在提供密封方面給予它們較差的效果。因此，高于400℃的溫度是完全不可能的，并且在長(zhǎng)期暴露期間，高于200℃的溫度可能導(dǎo)致功能的部分損失。
在Forbes等人的美國(guó)專(zhuān)利4,733,722(以下稱(chēng)‘722專(zhuān)利)中描述了‘822專(zhuān)利所描述方法的一個(gè)替代方法?！?22專(zhuān)利描述了由聚合材料制成并具有特別設(shè)計(jì)的外形的彈性元件。這些密封元件克服了與‘822專(zhuān)利的元件中對(duì)表面拋光的敏感度相關(guān)的問(wèn)題。然而，‘722專(zhuān)利中描述的彈性元件甚至有比‘822專(zhuān)利中描述的彈性元件更嚴(yán)格的溫度限制。
在管外側(cè)流道中具有格外高的局部壓力梯度的熱交換器中，使用密封件對(duì)旁通流動(dòng)進(jìn)行限制的問(wèn)題更嚴(yán)重。這種類(lèi)型的交換器實(shí)例是在管式交換器廠(chǎng)商協(xié)會(huì)(TEMA)標(biāo)準(zhǔn)術(shù)語(yǔ)中指定為殼式F型多通道、U型管熱交換器。該設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)確認(rèn)了在這種熱交換器中對(duì)密封件的需要，并且在Smith的美國(guó)專(zhuān)利4,778,005(以下稱(chēng)‘005專(zhuān)利)中描述了改進(jìn)的內(nèi)部通道密封件。‘005專(zhuān)利中描述的改進(jìn)密封件是彈性金屬元件，其能積極地承載氣體的壓差。這種密封件在某種程度上仍然有‘822專(zhuān)利中描述的圓形密封件的缺陷，但是卻得益于它們的這種積極特性。
TEMA標(biāo)準(zhǔn)術(shù)語(yǔ)甚至沒(méi)有認(rèn)可在其縱向沒(méi)有被分隔的殼內(nèi)具有不同殼程通道的交換器。這表明了在這種設(shè)計(jì)中阻止有害泄漏的方法的現(xiàn)有技術(shù)無(wú)力。Lomax等人的美國(guó)專(zhuān)利6,497,856(以下稱(chēng)“‘856專(zhuān)利”)描述了使用管道陣列和這些管外側(cè)的多通道流動(dòng)的熱交換化學(xué)反應(yīng)器。在‘856專(zhuān)利所披露類(lèi)型的熱交換反應(yīng)器結(jié)構(gòu)中，管外側(cè)流體通道間的最高溫度大于800℃，因此溫度太高以至于不能使用‘822專(zhuān)利中描述的方法。在‘856專(zhuān)利所描述的裝置中需要的燃燒器可以在流動(dòng)通道之間的分隔物的兩側(cè)產(chǎn)生明顯的壓降。這一壓降明顯地增加了使用常規(guī)構(gòu)造技術(shù)的有害流動(dòng)旁流。此外，‘856專(zhuān)利中描述的裝置尤其有意于通過(guò)提供延伸傳熱表面來(lái)提高性能，這樣就進(jìn)一步增加了熱交換反應(yīng)器中的壓降和泄漏。
因此，需要提供一種用于管式熱交換器，例如那些在高溫和高壓下運(yùn)行的熱交換器的減少殼程流體泄漏和旁流的熱交換結(jié)構(gòu)。

發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明有利地提供一種熱交換裝置，其包括一外殼、一設(shè)置在外殼內(nèi)的第一流體通道、和一設(shè)置在外殼內(nèi)的流體管道列陣，其中該流體管道延伸穿過(guò)第一流體通道。第一流體通道由一外殼內(nèi)表面和由一隔板限定。該隔板具有一延伸超出第一流體通道的延伸部。該外殼包括具有一第一壁和一從第一壁延伸出的凸緣的第一外殼構(gòu)件，和具有一第二壁和一從第二壁延伸出的凸緣的第二外殼構(gòu)件。在隔板延伸部的相對(duì)側(cè)，第一外殼構(gòu)件的凸緣和第二外殼構(gòu)件的凸緣在一凸緣接頭處接合到該延伸部上。
本發(fā)明進(jìn)一步有利地提供一種用于熱交換裝置的外殼，其中熱交換器裝置包括一由具有一延伸部的隔板部分地限定的流體通道。熱交換裝置進(jìn)一步包括一延伸穿過(guò)流體通道的流體管道列陣。該外殼包括多個(gè)外殼構(gòu)件，且每一個(gè)外殼構(gòu)件都具有一壁和至少一個(gè)從該壁延伸出的凸緣，其中相鄰?fù)鈿?gòu)件的凸緣在凸緣接頭處接合。該凸緣接頭配置成固定地接納隔板的延伸部。
本發(fā)明還有利地提供一種熱交換裝置，其包括一外殼、一設(shè)置在外殼中的第一流體通道、一設(shè)置在外殼中的第二流體通道、和一將第一流體通道與第二流體通道基本上隔開(kāi)的隔板。該裝置還包括一設(shè)置在外殼內(nèi)的流體管道列陣，其中該流體管道列陣延伸穿過(guò)第一流體通道、隔板和第二通道。一板構(gòu)件設(shè)置在第一流體通道內(nèi)。流體管道列陣延伸穿過(guò)該板構(gòu)件，并且該板構(gòu)件安裝在與隔板有一預(yù)定距離的流體管道列陣外表面。至少一層膨脹材料設(shè)置在隔板和板構(gòu)件之間，并且流體管道列陣延伸穿過(guò)該至少一層膨脹材料。該至少一層膨脹材料基本上完全填滿(mǎn)隔板與板構(gòu)件之間的間隙。
本發(fā)明有利地提供一種熱交換裝置，其包括一外殼、一設(shè)置在外殼內(nèi)的第一流體通道、一設(shè)置在外殼內(nèi)的第二流體通道、和一設(shè)置在外殼內(nèi)的流體管道列陣，其中該流體管道列陣延伸穿過(guò)第一流體通道和第二通道。一密封區(qū)將第一流體通道與第二流體通道基本上隔開(kāi)。該密封區(qū)包括一限定第一流體通道的一部分的第一隔板、和一限定第二流體通道的一部分的第二隔板。流體管道列陣延伸穿過(guò)第一和第二隔板。一耐熱襯墊設(shè)置在第一隔板和第二隔板之間，流體管道列陣延伸穿過(guò)該耐熱襯墊。一膨脹材料層設(shè)置在第一隔板和第二隔板之間，流體管道列陣延伸穿過(guò)該膨脹材料層。
本發(fā)明進(jìn)一步有利地提供一種構(gòu)造熱交換裝置的方法，其中該熱交換裝置包括一由具有一延伸部的隔板部分地限定的流體通道。該熱交換裝置進(jìn)一步包括一延伸穿過(guò)流體通道的流體管道列陣。該構(gòu)造方法包括步驟設(shè)置多個(gè)外殼構(gòu)件，其中每一個(gè)外殼構(gòu)件都具有一壁和至少一個(gè)從該壁延伸出的凸緣；以及在凸緣接頭處接合相鄰?fù)鈿?gòu)件的凸緣，其中該凸緣接頭固定地接納隔板的延伸部，并且在這一步驟中不接合末級(jí)外殼構(gòu)件。該方法還包括將流體管道列陣插入流體通道，在管道列陣的流體管道外表面設(shè)置多個(gè)傳熱肋片，和將末極外殼構(gòu)件的凸緣接合到相鄰的外殼構(gòu)件上，以形成一封閉外殼。
參考以下的詳細(xì)描述，特別是與附圖結(jié)合來(lái)考慮時(shí)，對(duì)本發(fā)明的更完整的評(píng)價(jià)及其多個(gè)附帶優(yōu)點(diǎn)將變得很顯而易見(jiàn)，其中圖1圖示了本發(fā)明的管式熱交換器芯的立體圖；圖2圖示了本發(fā)明的流體管道系統(tǒng)實(shí)施例的立體圖；圖3圖示了本發(fā)明的流體管道系統(tǒng)中的接頭的詳圖；圖4圖示了在適當(dāng)?shù)奈恢冒惭b有本發(fā)明管道系統(tǒng)的圖1所示管式熱交換器芯的立體圖。
圖5圖示了本發(fā)明的被定位的膨脹密封件的側(cè)面剖視圖。
具體實(shí)施方式本發(fā)明的實(shí)施例將在下文中參照附圖進(jìn)行描述。在下面的描述中，具有基本上相同的功能和設(shè)置的組件由相同的附圖標(biāo)記表示，并且僅當(dāng)必要時(shí)才進(jìn)行重復(fù)的描述。
圖1示出了一管式熱交換器芯，其包括密封連接在第一管板3和第二管板4之間的基本上平行的管道或管子陣列2。第一流體從密封連接于第一管板3的進(jìn)口歧管流入，穿過(guò)管子陣列2的管子，并從連接于第二管板4的第二歧管流出。為了清楚起見(jiàn)，這些歧管在這里沒(méi)有示出。管子陣列2的管子外表面上設(shè)置有流動(dòng)引導(dǎo)隔板或板5，這些板用于促使第二流體在與管子陣列2的軸線(xiàn)基本上垂直的方向上流動(dòng)。一個(gè)或更多的隔板5可以被設(shè)置來(lái)形成越過(guò)管子陣列的第二流體的若干連續(xù)橫向流動(dòng)級(jí)，其中該管子是輸送第一流體的。
根據(jù)熱交換器的形狀和期望構(gòu)造，隔板通?？梢允菆A形平面形狀，其具有在交替?zhèn)冗h(yuǎn)離以產(chǎn)生期望流動(dòng)的弦形截面。圖1中的隔板優(yōu)選為具有矩形平面形狀。圖1的管子陣列2同樣呈矩形，不過(guò)本發(fā)明決不限于具有矩形平面形狀的管子陣列和隔板，而且可以設(shè)置成具有任意期望的平面形狀。
圖1圖示了配置成能產(chǎn)生‘856專(zhuān)利的流動(dòng)結(jié)構(gòu)的熱交換器芯，‘856專(zhuān)利在此整體引入。隔板5可以布置成能夠?qū)崿F(xiàn)任意的期望流型，例如簡(jiǎn)單的逆流或平行流熱交換。在‘856專(zhuān)利描述的流動(dòng)結(jié)構(gòu)中，第二流體的流動(dòng)被密封區(qū)7分為兩個(gè)獨(dú)立的流動(dòng)通道。在圖1中，耐熱氈墊的密封方法應(yīng)用在下流道8和上流道9之間的密封區(qū)7。在經(jīng)過(guò)一些中間處理，例如添加燃料到包括空氣的第二流體中并且燃燒所得到的混合物，或者性質(zhì)不同的第三流體可以流入其中一個(gè)通道后，第二流體可以流過(guò)這兩個(gè)通道。在這兩種情況下，流道7和8中的流體液壓都可能不同，并且在密封區(qū)7的兩端之間將因此而存在壓力梯度。
同樣應(yīng)當(dāng)注意的是，熱交換肋片可以有利地設(shè)置在管子列陣2中的管子外表面，以增加傳熱面積、防止腐蝕、和為管子提供機(jī)械支撐。在圖1中，使用了板狀肋片10和圓環(huán)狀肋片11的優(yōu)選組合。還設(shè)置了具有特制傳熱肋片12的區(qū)域12。該延伸傳熱肋片將引起流體摩擦和壓力損失，并可能因此而在橫向流動(dòng)級(jí)之間，特別是在密封區(qū)7的兩端之間產(chǎn)生非常高的壓差。
圖1中的一個(gè)明顯特征是不同的隔板尺寸。隔板5具有弦形形狀，這種形狀在允許相對(duì)側(cè)方向上的流動(dòng)的同時(shí)，能阻止在管子陣列2的一端的平行于管子的流動(dòng)。另一方面，全隔板13不允許有平行于管子列陣2的流動(dòng)。延伸隔板15設(shè)置一長(zhǎng)的平面，這使得不可能有平行于管子列陣2的流動(dòng)穿過(guò)該平面，而類(lèi)似的隔板16則設(shè)置了允許局部流動(dòng)的流體孔17。
圖1中示出的所有隔板都具有一小的延伸部18，它在每個(gè)流體級(jí)的流動(dòng)通道和肋片區(qū)域的外部延伸。設(shè)置延伸部18是為了配合用于引導(dǎo)第二流體的流動(dòng)的耐熱管道系統(tǒng)上。
圖2示出了一種設(shè)置在外殼100內(nèi)的改進(jìn)流動(dòng)歧管裝置的結(jié)構(gòu)，其中外殼100由外殼構(gòu)件形成，例如片狀蓋板20、30和形成一部分熱交換器外殼的各種隔板部分，例如隔板部分13-16和19。本發(fā)明的外殼100可以實(shí)現(xiàn)零泄漏狀態(tài)。在圖2中，為了清楚，在用分解圖圖示的外殼構(gòu)件30，例如片狀金屬蓋板部分，可以看見(jiàn)管式熱交換器芯1。在與第二流體的橫向流動(dòng)方向平行的矩形肋片10的一側(cè)，可以看見(jiàn)第二外殼構(gòu)件20，例如片狀金屬蓋板。在與第二流體的流動(dòng)平行的方向上延伸的第二蓋板20裝配成與管子列陣2的延伸傳熱肋片10緊密接觸。在第二蓋板20的四個(gè)側(cè)面上都設(shè)置有凸緣22，在側(cè)面凸緣22以基本上成九十度的角度(注意，如果使用不同截面形狀的外殼構(gòu)件，該角度將不同)從面板20的壁24延伸出。凸緣22鄰接隔板延伸部18，并且在凸緣接頭36處以一種基本上液封的方式與其接合。
在蓋板30的相對(duì)側(cè)設(shè)置有兩個(gè)以基本上成九十度的角度(注意，如果使用不同截面形狀的外殼構(gòu)件，該角度將不同)從壁34延伸出的凸緣32。凸緣32鄰接隔板延伸部分18，并且沿著隔板接頭36接合到隔板延伸部18和相鄰蓋板20的相鄰?fù)咕?2上。在蓋板30的相對(duì)側(cè)設(shè)置有兩個(gè)在與壁34基本上平行的方向上(注意，如果使用不同截面形狀的外殼構(gòu)件，該方向?qū)⒉煌?從壁34延伸出的凸緣33。凸緣33鄰接并且沿著凸緣接頭35接合到相鄰蓋板20的相鄰?fù)咕?2上。這樣就形成了一個(gè)引導(dǎo)第二流體流動(dòng)的不能透過(guò)流體的歧管。
通過(guò)圖3中的分解圖可以對(duì)面板與隔板之間以及面板與面板之間的連接細(xì)節(jié)有更清楚的理解。在用分解圖對(duì)蓋板20a圖示的地方，可以再一次看見(jiàn)熱交換器芯1。在圖3的下部位置還描述了另一個(gè)蓋板20b，其處于隔板5下面的一個(gè)正常工作位置。圖3圖示了兩個(gè)處于正常工作位置的蓋板30a和30b，并且可以清楚地看見(jiàn)側(cè)蓋板20b的凸緣22b和端蓋板30b的凸緣33b之間的凸緣接頭35的位置。蓋板30a的凸緣32a和蓋板30b的凸緣32b與隔板5的延伸部18的連接也更清楚地示出。通過(guò)各種方法例如焊接、銅焊、膠接、成形軋制或其他對(duì)本領(lǐng)域技術(shù)人員來(lái)說(shuō)是顯而易見(jiàn)的方法，凸緣接頭35和36可以制造成基本上不能透過(guò)流體。在凸緣和隔板5的接合處焊接或成形軋制凸緣接頭36是尤其有利的，這樣凸緣就可以在不同的熱膨脹下彈性地?fù)锨?，從而消除該組件上的應(yīng)力并防止隔板、面板、或同時(shí)兩者的永久性變形。
在本發(fā)明的可選擇實(shí)施例中，一個(gè)或更多的蓋板20、30可以通過(guò)螺栓、螺釘、或其他可拆卸緊固裝置來(lái)連接。在這一實(shí)施例中，優(yōu)選的是，在蓋板20、30之間，以及在蓋板20、30與隔板5的延伸部18之間設(shè)置一固定的密封構(gòu)件。該可選擇實(shí)施例的優(yōu)點(diǎn)是蓋板可以移去，以檢查和/或清理包括熱交換管子排列2的熱交換器芯1。在一些預(yù)期有嚴(yán)重的污垢腐蝕或沉積的熱交換器工作條件下，這一特征是非常理想的。
在所描述的實(shí)施例中，因?yàn)橥咕壗宇^位于每個(gè)面板的頂邊和底邊，以及每個(gè)面板的端部，所以在永久性塑性變形發(fā)生之前可能有程度相當(dāng)大的彈性變形。由于接頭設(shè)置在與面板的壁有一定距離的位置，例如在凸緣的端部，因此可能有彈性變形存在，從而允許接頭和壁之間的部分凸緣在沿著壁面方向的負(fù)荷下發(fā)生撓曲。這樣本發(fā)明就提供了一種膨脹裝置，其用于允許相鄰壁之間的間隙在預(yù)定條件，例如由不同部分的熱膨脹和由熱交換器中的熱梯度引起的負(fù)荷下膨脹。這是本發(fā)明的一個(gè)特別有利的方面，因?yàn)樵谑褂么藢?shí)施例所描述管道的管式熱交換器的連續(xù)橫向流動(dòng)級(jí)之間可以很容易地承受高的熱應(yīng)力。當(dāng)使用延伸傳熱技術(shù)特征時(shí)，上述特征也是有利的，因?yàn)檠由靷鳠峒夹g(shù)特征大大地增加了每個(gè)橫向流動(dòng)級(jí)的傳熱量，這導(dǎo)致在每個(gè)橫向流動(dòng)區(qū)兩側(cè)和任意兩個(gè)相鄰橫向流動(dòng)區(qū)中的兩點(diǎn)之間有更高的熱梯度。在瞬變運(yùn)行期間和在熱交換器設(shè)計(jì)成在多種條件下工作的情況下，這些高彈性接頭動(dòng)態(tài)適應(yīng)溫度改變的能力也是特別有利的。因此，該裝置能夠在一個(gè)沒(méi)有泄漏的寬的溫度和溫度曲線(xiàn)圖范圍內(nèi)連續(xù)運(yùn)行。這樣，當(dāng)處于啟動(dòng)工況或非設(shè)計(jì)工況下的低溫時(shí)，隔板和蓋板不會(huì)泄漏，非設(shè)計(jì)工況是指整個(gè)熱交換器溫度曲線(xiàn)圖可能與設(shè)計(jì)點(diǎn)處的溫度曲線(xiàn)圖明顯不同時(shí)。
凸緣接頭35和36形成不同的膨脹部件，這些部件使得相鄰壁之間的間隙在預(yù)定條件下膨脹。在與管道列陣2的軸線(xiàn)垂直的等間距處可以看見(jiàn)水平膨脹部件48。顯然這些部件是沿著整個(gè)管道結(jié)構(gòu)的外周邊延伸的。水平膨脹部件48能承受平行于管子列陣2的大量熱膨脹。垂直膨脹部件49在圖中也很明顯。垂直膨脹部件49承受垂直于管子列陣2的彈性膨脹。本發(fā)明的實(shí)施例有利地提供了平行和垂直于管子列陣2的彈性膨脹。
本發(fā)明的蓋板20、30可以用任何適應(yīng)工作條件的材料制成。然而，優(yōu)選的是用金屬板材制造。于是使用標(biāo)準(zhǔn)的金屬板加工技術(shù)就能很容易地制成凸緣部件，并且凸緣接頭也很容易制成。如果管子和/或隔板列陣的平面形狀不是正方形或矩形，則可以制成適當(dāng)形狀的面板和隔板，例如六邊形或八邊形。甚至傳統(tǒng)的圓形平面也可以象形成四開(kāi)板(或兩開(kāi)板等)那樣使用深沖壓圓形面板和傳統(tǒng)的圓形隔板來(lái)構(gòu)造。圓形面板仍然可以設(shè)置有凸緣部件(例如以與直接鄰近于凸緣的部分壁基本上成九十度的角度從圓形壁延伸出的凸緣)，并且使用與前述多邊形隔板和蓋板相同的常規(guī)方法進(jìn)行連接，這樣就得到了本發(fā)明的所有附帶優(yōu)點(diǎn)，即與傳統(tǒng)殼式構(gòu)造相比，有更輕的質(zhì)量、更低生產(chǎn)成本和原料成本。
圖4示出了裝配有外殼100的圖1所示管式熱交換器芯，其中該外殼包括本發(fā)明的隔板和面板管道系統(tǒng)。延伸蓋板和延伸隔板15和16形成的燃燒器箱41的配置清楚地體現(xiàn)出本發(fā)明的靈活性。燃燒器火焰管42安裝成與管子列陣2基本平行，并且設(shè)置有連接凸緣43。在沒(méi)有厚板中的難度大和繁重的大焊點(diǎn)裝配的情況下，傳統(tǒng)的整體外殼中不能裝設(shè)延伸室，并且也不能特有地利用比延伸室的尺寸小的縮減面積管子，這樣會(huì)導(dǎo)致很高的流動(dòng)分布不均的可能性。更不利的是，在高溫應(yīng)用中，例如輸送從燃燒器來(lái)的熱煙氣，輻射傳熱可能很重要，并且這樣的小連接會(huì)導(dǎo)致傳熱的不均勻，從而大大的增加熱應(yīng)力。
除了與管子列陣2基本上平行的進(jìn)口和/出口例如燃燒器箱41，與管子列陣2垂直的第二流體進(jìn)口也可以容易地配置。它們可以包括不同流體連接端口，這些端口包括全區(qū)域凸緣接頭，例如接頭44，以及縮減面積管子或管接頭45和46。當(dāng)通過(guò)使用延伸蓋板來(lái)裝設(shè)附加集流室47時(shí)，由縮減面積接頭來(lái)的流動(dòng)的分布可以得到明顯改善。和燃燒器箱41一樣，當(dāng)與簡(jiǎn)單的管接頭比較時(shí)，集流室47能產(chǎn)生非常均勻的流動(dòng)分布，這是因?yàn)樵撗由觳刻峁┝艘粋€(gè)不受傳熱肋片10約束的集流區(qū)域。
所有附圖都已說(shuō)明了蓋板，其用一塊板覆蓋多邊形管子列陣的一個(gè)整側(cè)面。在一些應(yīng)用中，與熱交換器芯1的尺寸有關(guān)的運(yùn)行壓力和溫度使得需要在一個(gè)或更多側(cè)面上設(shè)置若干副板。這有利地減少了對(duì)應(yīng)于一個(gè)給定蓋板厚度的機(jī)械應(yīng)力，并且提供了附加熱膨脹接頭。因此，在給定位置上設(shè)置的蓋板的數(shù)量和厚度可以變化，以適應(yīng)局部的溫度和應(yīng)力條件。
圖5是本發(fā)明的熱交換器密封區(qū)7的側(cè)剖面圖。密封區(qū)7由隔板13和15限定。圖5示出了帶有輔助板肋片10的基本平行的管子列陣2。前和后蓋板30也是可見(jiàn)的，并且與延伸隔板15和全隔板13接合。為了清楚地表示，環(huán)形肋片11從圖5中略去。
隔板在穿孔表面和穿過(guò)這些孔的管子列陣2的管子之間具有局部間隙。這些間隙可以有任意尺寸，該尺寸由所選擇的制造方法和熱交換結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)細(xì)節(jié)來(lái)決定。另外的間隙50可能存在于封閉區(qū)7內(nèi)的耐熱毛氈封51和蓋板壁之間。由于外殼的構(gòu)造方法，使用本發(fā)明可以將間隙50最小化。該間隙提供了流體泄漏的路徑，該路徑引起在第一橫向流動(dòng)流體通道52和第二橫向流動(dòng)流體通道53之間的流體傳輸。如前所述，這兩個(gè)通道可以傳輸相同或兩種不同的流體，但是在這兩種情況下，在流體通道之間都很可能存在壓差。在某些構(gòu)造中，上流體通道53包含處于第一壓力下的高溫燃燒器煙氣，同時(shí)下流體通道52包含處于第二更高壓力下的預(yù)熱燃燒器空氣。在這種情況下，耐熱毛氈封51將起到減少泄漏和熱應(yīng)力的作用。然而，耐熱毛氈封材料的缺陷已經(jīng)被證明。
本發(fā)明的實(shí)施例優(yōu)選包括圖5中描述的密封區(qū)7，當(dāng)通道53中的流體溫度高于800℃的膨脹材料工作限制溫度，并且通道52中的流體溫度低于膨脹材料工作限制溫度時(shí)，該密封區(qū)是特別有用的。在該實(shí)施例中，隔板13和15之間的間隙用一層或多層耐熱材料填充，例如耐熱毛氈封51、帶可塑耐熱纖維的鑄件、或帶疏松的耐熱纖維的填充物。耐熱材料與相連于流體通道53的隔板15緊密接觸。首先以與管子列陣2的管子、隔板15、和外殼100內(nèi)表面密封接觸的方式安裝耐熱材料。然后將圖5中虛線(xiàn)表示的一層或更多層膨脹材料設(shè)置在耐熱材料51和隔板13之間。足量的作為一種防止膨脹材料56過(guò)熱的熱絕緣體的耐熱材料51把膨脹材料56與流體通道53分隔開(kāi)。這兩塊隔板通過(guò)機(jī)械方法例如本領(lǐng)域公知的與隔板支撐桿連接，通過(guò)在與管子1緊密接觸的延伸熱交換肋片層之間的機(jī)械鎖定，或通過(guò)其他對(duì)于本領(lǐng)域技術(shù)人員來(lái)說(shuō)是顯而易見(jiàn)的方法，以基本上固定的機(jī)械關(guān)系固定。
當(dāng)加熱到300℃以上，膨脹材料56就沿著垂直于隔板13、15表面的方向膨脹。這種膨脹使耐熱材料51受到相當(dāng)大的壓力。在該壓力下，耐熱材料51被壓縮得密度比安裝時(shí)的更高。并且，該壓力迫使耐熱材料51改進(jìn)與管子列陣2和外殼100內(nèi)表面的密封接觸。因?yàn)橥鈿?00的蓋板是基本上固定的，所以膨脹材料56在與管子平行的方向上的膨脹轉(zhuǎn)換成對(duì)耐熱毛氈材料51的均勻壓力。
耐熱材料51厚度和膨脹材料56數(shù)量的選擇是由耐熱材料51的期望壓縮度、耐熱材料工作時(shí)的預(yù)期收縮性、膨脹材料56的膨脹特性以及隔板、蓋板(外殼)和它們的機(jī)械支撐件的機(jī)械強(qiáng)度來(lái)決定的。因此，可能有多個(gè)不同的唯一適合預(yù)期熱交換器的確切類(lèi)型及其工作條件的組合。
在本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例中，設(shè)置了平行于隔板13的板構(gòu)件54。板構(gòu)件54與隔板13間隔一定距離。板54可以是同一隔板，或可以是如圖5所示的延伸傳熱板肋片，或單個(gè)肋片的列陣。隔板13和板54之間的間隙距離通過(guò)機(jī)械方法例如與隔板支撐桿連接，通過(guò)在與管子列陣2的管子緊密接觸的延伸熱交換肋片層之間的機(jī)械鎖定，或通過(guò)其他對(duì)于本領(lǐng)域技術(shù)人員來(lái)說(shuō)是顯而易見(jiàn)的方法來(lái)基本上固定地保持。
基本平行的板13、54之間的間隙用在高溫下膨脹的材料55填充。一個(gè)優(yōu)選例子是一種膨脹襯墊，其僅包括蛭石，或包括與耐熱纖維和粘合劑系統(tǒng)結(jié)合的蛭石。一種特別優(yōu)選的材料是汽車(chē)應(yīng)用中采用的限制催化式排氣凈化器的膨脹襯墊。這種膨脹襯墊材料的在300℃至375℃之間的溫度下膨脹，并在高至800℃的溫度下維持彈性以延伸露出的能力是獨(dú)特的。這種材料的保持催化轉(zhuǎn)化器單片和滅火的用途在本領(lǐng)域是眾所周知的。該膨脹襯墊有一獨(dú)特的特性，即在垂直于其厚度方向的膨脹比在平行于其厚度方向的更明顯。因此，在此所述類(lèi)型的管子列陣熱交換器中，單獨(dú)使用它作為密封構(gòu)件是無(wú)效的。將膨脹襯墊55夾在彼此固定保持的隔板13和肋片54之間，使得否則將僅沿著與隔板13平面垂直的方向膨脹的膨脹襯墊被迫與管子列陣2的管子和流體通道周邊緊密接觸。這種受限的膨脹能因此而實(shí)施基本上液封的接觸，以阻止在流體通道52和53之間的穿過(guò)間隙的流動(dòng)。
在高溫下，用于膨脹密封件55和膨脹材料56的僅在加熱到300℃至375℃之間的溫度時(shí)膨脹的膨脹材料維持它的膨脹狀態(tài)，并且在經(jīng)過(guò)很多次循環(huán)后基本上保持彈性。因此，從冷的起動(dòng)工況到熱的運(yùn)行工況，都能維持密封壓力，并且基本上阻止流體泄漏。
該特別優(yōu)選的膨脹襯墊產(chǎn)品被制造成能抵御流動(dòng)熱氣體的腐蝕。因此，本發(fā)明的被定位膨脹密封件自身就能抵御腐蝕的破壞。
根據(jù)上面的描述可以很容易地認(rèn)識(shí)到，改進(jìn)的密封裝置可以通過(guò)將例如上面描述的鎖定膨脹密封件55與使用了膨脹材料56和耐熱材料51組合的密封區(qū)7結(jié)合來(lái)得到。這樣的結(jié)合在圖5示出，并且與單獨(dú)使用的其他方法相比它提供了更高的泄漏減少量。
同樣可以很容易地認(rèn)識(shí)到，盡管本發(fā)明的密封技術(shù)特別適合于結(jié)合本發(fā)明的外殼和隔板來(lái)使用，但是它們也可以極其有效地用于標(biāo)準(zhǔn)管殼式熱交換器，以促進(jìn)在使用其他密封方法不能達(dá)到的溫度下的工作。本發(fā)明的方法也可以將管殼式熱交換方法的可操作性擴(kuò)展到具有多殼程流體通道的熱交換器，從而有意義的擴(kuò)展與先前實(shí)踐有關(guān)的這種熱交換器的可操作性。管道和密封方法的結(jié)合進(jìn)一步確保了因?yàn)槭褂酶呙芏妊由靷鳠崂咂哂懈咝阅埽约熬哂杏纱水a(chǎn)生的高壓降的多通道高溫管式熱交換器。
本發(fā)明的面板和隔板管道系統(tǒng)的一個(gè)重要附帶優(yōu)點(diǎn)是管式熱交換器的裝配或構(gòu)造。一些其他的殼管式熱交換器被構(gòu)造成有兩個(gè)級(jí)。熱交換芯結(jié)構(gòu)與殼組件分開(kāi)制造，然后將熱交換芯插入殼內(nèi)。這種傳統(tǒng)裝配程序需要在熱交換器芯和殼裝配中有極其嚴(yán)密的配合公差，或者需要有相對(duì)寬的配合公差和大的間隙，這產(chǎn)生本發(fā)明消除的流體泄漏。此外，在這些其他的構(gòu)造中，熱交換器芯必須非常小心地搬動(dòng)以避免拆卸時(shí)被損壞。當(dāng)熱交換器在有腐蝕或污垢的條件下工作時(shí)，以及當(dāng)腐蝕和/或污垢殘余物有粘結(jié)在殼內(nèi)管芯上的趨勢(shì)時(shí)，要避免芯、殼、或同時(shí)兩者的損壞幾乎是不可能的。而且，熱交換器的這些其他構(gòu)造必須安裝成在芯移走方向上有足夠的空間，以提供裝置的自由入口和用于芯的拔出的充足空間。
在本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例中，每一次裝配熱交換器的一個(gè)橫向流動(dòng)通道，使用蓋板和隔板作為支架來(lái)引導(dǎo)裝配程序。這就讓人工裝配進(jìn)行得特別快，這是因?yàn)榉ξ兜膫鳠崂咂?jì)算可以被最簡(jiǎn)化，只要不斷添加肋片直到它們匹配蓋板的高度為止。這種方法也有利地減少了每個(gè)部件所需的配合公差，因?yàn)闅さ拿總€(gè)組件都很小，這使得保持較嚴(yán)密的配合公差比處理一個(gè)大的殼時(shí)更容易。蓋板所需的薄滾距使得裝配進(jìn)一步容易化，因?yàn)楸〔牧峡梢愿菀仔纬删_的形狀，并且任何不匹配的地方都可以在裝配時(shí)很容易地校正。
本發(fā)明也使得對(duì)芯的處理容易化，因?yàn)閹в懈舭宓谋徊糠盅b配的外殼可以用作在裝配期間承受熱交換器組件的重量的結(jié)構(gòu)支架。例如，本發(fā)明提供一種構(gòu)造熱交換裝置的方法，其中，包括外殼構(gòu)件20、30和隔板5、13-16和19的外殼100被裝配，但除了沿著外殼100的一側(cè)延伸的外殼構(gòu)件(例如，為了留出沿著外殼100的該側(cè)的開(kāi)口，將在圖4中可見(jiàn)的一個(gè)或更多的外殼構(gòu)件20留下)，從而形成一個(gè)沿著外殼100的該側(cè)具有開(kāi)口的支架，以允許工人裝配芯1。然后工人可以將流體管道列陣2插入流體通道，并在穿過(guò)外殼100開(kāi)口側(cè)的管道列陣2的流體管道外表面上裝設(shè)多個(gè)傳熱肋片10。一旦芯1全部裝完，接下來(lái)就將剩余的外殼構(gòu)件接合于相鄰的外殼構(gòu)件，以形成封閉的外殼100。
用上述方法構(gòu)造的熱交換器可以在不移動(dòng)熱交換器的情況下，通過(guò)拆卸外殼100的一部分，例如移去一個(gè)或更多的外殼構(gòu)件20、30來(lái)進(jìn)行檢查。這可以通過(guò)有選擇地設(shè)置如前所述的可移動(dòng)外殼構(gòu)件20、30，或通過(guò)斷開(kāi)外露的凸緣接頭來(lái)實(shí)現(xiàn)。前者會(huì)引起更高的制造費(fèi)用和更高的殼泄漏機(jī)率，而后者則能確保一個(gè)密閉的第二流體管道系統(tǒng)，但在一定范圍內(nèi)需要更多的人工。因此，通常沒(méi)有哪種方法是更可取的。在這兩種情況下，因?yàn)椴槐貜耐鈿ぶ幸瞥鲂?，所以不需要起重機(jī)，甚至對(duì)于大型熱交換器來(lái)說(shuō)也是這樣。此外，可以在不考慮為檢查或清理而需要的芯移出空間的情況下安置熱交換器。這樣，在芯從外殼中移出期間的任何芯被損壞的可能性都可以消除。因此，本發(fā)明非常適合于預(yù)期在腐蝕或污垢工況下工作的熱交換器。這也使得使用更少的機(jī)械緊固組件成為可能，因?yàn)椴恍枰紤]在傳統(tǒng)的移去芯方法中遇到的潛在力。
應(yīng)當(dāng)注意，這里敘述和描述的典型實(shí)施例僅闡述本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例，并不表示以任何方式限制權(quán)利要求
的范圍。
根據(jù)上述教導(dǎo)可能存在多個(gè)本發(fā)明的修改和變化。因此可以理解，除了這里特別描述的外，本發(fā)明可以在所附權(quán)利要求
的范圍內(nèi)被實(shí)施。
權(quán)利要求
1.一種熱交換裝置，包括一外殼；一設(shè)置在所述外殼內(nèi)的第一流體通道，所述第一流體通道由所述外殼的內(nèi)表面和由一隔板限定，所述隔板具有一延伸超出所述第一流體通道的延伸部；一設(shè)置在所述外殼內(nèi)的流體管道列陣，所述流體管道列陣延伸穿過(guò)所述第一流體通道，其中所述外殼包括具有一第一壁和一從所述第一壁延伸出的凸緣的第一外殼構(gòu)件，所述外殼進(jìn)一步包括具有一第二壁和一從所述第二壁延伸出的凸緣的第二外殼構(gòu)件，并且其中在所述延伸部的相對(duì)側(cè)，所述第一外殼構(gòu)件的所述凸緣和所述第二外殼構(gòu)件的所述凸緣在凸緣接頭處接合于所述隔板的所述延伸部。
2.根據(jù)權(quán)利要求
1所述的熱交換裝置，其中所述流體管道列陣延伸穿過(guò)所述隔板。
3.根據(jù)權(quán)利要求
1所述的熱交換裝置，其中所述第一壁和所述第二壁限定所述第一流體通道的所述內(nèi)表面的一部分。
4.根據(jù)權(quán)利要求
1所述的熱交換裝置，其中所述外殼包含多個(gè)外殼構(gòu)件，每個(gè)外殼構(gòu)件都具有一壁和至少一個(gè)從所述壁延伸出的凸緣，其中相鄰?fù)鈿?gòu)件的凸緣被接合。
5.根據(jù)權(quán)利要求
1所述的熱交換裝置，其中所述第一外殼構(gòu)件的所述凸緣可拆卸地接合于所述隔板的所述延伸部。
6.根據(jù)權(quán)利要求
5所述的熱交換裝置，其中一密封構(gòu)件設(shè)置在所述第一外殼構(gòu)件的所述凸緣和所述隔板的所述延伸部之間。
7.根據(jù)權(quán)利要求
1所述的熱交換裝置，其中所述流體管道列陣具有多個(gè)設(shè)置在所述流體管道外表面上的傳熱肋片，所述多個(gè)傳熱肋片在所述第一流體通道內(nèi)延伸。
8.根據(jù)權(quán)利要求
1所述的熱交換裝置，其中所述隔板具有一帶有一流體孔的部分。
9.根據(jù)權(quán)利要求
1所述的熱交換裝置，其中所述第一外殼構(gòu)件的所述壁具有一流體連接端口。
10.根據(jù)權(quán)利要求
1所述的熱交換裝置，其中所述流體管道列陣延伸穿過(guò)所述隔板，其中所述隔板的所述延伸部繞著所述隔板的整個(gè)周邊延伸，并且其中所述熱交換裝置進(jìn)一步包括一設(shè)置在所述外殼內(nèi)的第二流體通道，所述第二流體通道由所述外殼的一附加內(nèi)表面限定，所述流體管道列陣延伸穿過(guò)所述第二流體通道。
11.根據(jù)權(quán)利要求
10所述的熱交換裝置，進(jìn)一步包括一設(shè)置在所述第一流體通道內(nèi)的板構(gòu)件，所述流體管道列陣延伸穿過(guò)所述板構(gòu)件，所述板構(gòu)件安裝在與所述隔板有一預(yù)定距離的所述流體管道列陣的外表面；以及至少一層設(shè)置在所述隔板和所述板構(gòu)件之間的膨脹材料，所述流體管道列陣延伸穿過(guò)所述至少一層膨脹材料，其中所述至少一層膨脹材料基本上完全填滿(mǎn)所述隔板和所述板構(gòu)件之間的間隙。
12.根據(jù)權(quán)利要求
11所述的熱交換裝置，其中所述至少一層膨脹材料由一種在高于約300℃的溫度下膨脹的材料制成。
13.根據(jù)權(quán)利要求
10所述的熱交換裝置，其中所述第二流體通道進(jìn)一步由一附加隔板限定，該附加隔板具有一延伸超出所述第二流體通道的延伸部，所述流體管道列陣延伸穿過(guò)所述附加隔板，所述附加隔板的所述延伸部繞著所述附加隔板的整個(gè)周邊延伸，其中所述外殼包括一具有一第三壁和一從所述第三壁延伸出的凸緣的第三外殼構(gòu)件，其中所述第二外殼構(gòu)件的所述凸緣和所述第三外殼構(gòu)件的所述凸緣在所述附加隔板的延伸部的相對(duì)側(cè)接合于所述延伸部，并且其中所述熱交換裝置進(jìn)一步包括一設(shè)置在所述隔板和所述附加隔板之間的耐熱襯墊，所述流體管道列陣延伸穿過(guò)所述耐熱襯墊；以及一設(shè)置在所述隔板和所述附加隔板之間的膨脹材料層，所述流體管道列陣延伸穿過(guò)所述膨脹材料層。
14.根據(jù)權(quán)利要求
13所述的熱交換裝置，其中所述耐熱襯墊和所述膨脹材料層基本上完全填滿(mǎn)所述隔板和所述附加隔板之間的間隙。
15.根據(jù)權(quán)利要求
13所述的熱交換裝置，其中所述膨脹材料層由一種在高于約300℃的溫度下膨脹的材料制成。
16.根據(jù)權(quán)利要求
1所述的熱交換裝置，其中所述凸緣接頭包括用于允許所述第一壁和所述第二壁之間的間距在預(yù)定條件下膨脹的膨脹裝置。
17.根據(jù)權(quán)利要求
16所述的熱交換裝置，其中所述膨脹裝置允許所述間距在與所述流體管道列陣的流體管道軸線(xiàn)方向平行的方向上膨脹。
18.根據(jù)權(quán)利要求
16所述的熱交換裝置，其中所述膨脹裝置允許所述間距在與所述流體管道列陣的流體管道軸線(xiàn)方向垂直的方向上膨脹。
19.一種用于熱交換裝置的外殼，該熱交換裝置包括一由具有一延伸部的隔板部分地限定的流體通道，并進(jìn)一步包括一延伸穿過(guò)該流體通道的流體管道列陣，所述外殼包括多個(gè)外殼構(gòu)件，每一個(gè)外殼構(gòu)件都具有一壁和至少一個(gè)從所述壁延伸出的凸緣，其中相鄰?fù)鈿?gòu)件的凸緣在一凸緣接頭處接合，其中所述凸緣接頭配置成固定地接納隔板的延伸部。
20.根據(jù)權(quán)利要求
19所述的外殼，其中所述外殼包含一具有四邊橫截面的包括兩個(gè)相對(duì)的第一外殼構(gòu)件和兩個(gè)相對(duì)的第二外殼構(gòu)件的第一部分，其中每一個(gè)第一外殼構(gòu)件都具有一壁和至少兩個(gè)在所述壁的相對(duì)側(cè)的凸緣，所述至少兩個(gè)凸緣以與所述壁基本上成九十度的角度從所述第一外殼構(gòu)件的所述壁延伸出，其中每一個(gè)第二外殼構(gòu)件都具有一壁和至少兩個(gè)在所述壁的相對(duì)側(cè)的凸緣，所述至少兩個(gè)凸緣沿著基本上平行于所述壁的一平面從所述第二外殼構(gòu)件的所述壁延伸出，并且其中每一個(gè)第一外殼構(gòu)件的所述至少兩個(gè)凸緣中的每一個(gè)與相鄰的第二外殼構(gòu)件的所述至少兩個(gè)凸緣中的一個(gè)凸緣接合。
21.根據(jù)權(quán)利要求
20所述的外殼，其中所述外殼包含一具有四邊橫截面的包括兩個(gè)相對(duì)的第一外殼構(gòu)件和兩個(gè)相對(duì)的第二外殼構(gòu)件的第二部分，其中所述第二部分疊加在所述第一部分上面并且與所述第一部分接合。
22.根據(jù)權(quán)利要求
21所述的外殼，其中所述第一部分具有一與所述第二部分的橫截面積不同的橫截面積。
23.根據(jù)權(quán)利要求
21所述的外殼，其中所述第一部分的每一個(gè)所述第一外殼構(gòu)件和每一個(gè)所述第二外殼構(gòu)件都具有一以與其所述壁基本上成九十度的角度從其所述壁延伸出的膨脹凸緣，其中所述第二部分的每一個(gè)所述第一外殼構(gòu)件和每一個(gè)所述第二外殼構(gòu)件都具有一以與其所述壁基本上成九十度的角度從其所述壁延伸出的膨脹凸緣，并且其中所述第一部分的所述膨脹凸緣接合于所述第二部分的相應(yīng)膨脹凸緣，以在所述第一部分和所述第二部分之間形成四個(gè)膨脹接頭。
24.根據(jù)權(quán)利要求
23所述的外殼，其中所述四個(gè)膨脹接頭中的三個(gè)配置成固定地接納隔板的延伸部分。
25.根據(jù)權(quán)利要求
23所述的外殼，其中所述第一部分的所述膨脹凸緣可拆卸地連接到所述第二部分的所述相應(yīng)膨脹凸緣上。
26.根據(jù)權(quán)利要求
25所述的外殼，其中一密封構(gòu)件設(shè)置在所述第一部分的所述膨脹凸緣和所述第二部分的所述相應(yīng)膨脹凸緣之間。
27.根據(jù)權(quán)利要求
19所述的外殼，其中所述凸緣接頭包含用于允許所述相鄰?fù)鈿?gòu)件的所述壁之間的間距在預(yù)定條件下膨脹的膨脹裝置。
28.根據(jù)權(quán)利要求
27所述的外殼，其中所述膨脹裝置允許所述間距在與所述流體管道列陣的流體管道軸線(xiàn)方向平行的方向上膨脹。
29.根據(jù)權(quán)利要求
27所述的外殼，其中所述膨脹裝置允許所述間距在與所述流體管道列陣的流體管道軸線(xiàn)方向垂直的方向上膨脹。
30.根據(jù)權(quán)利要求
19所述的外殼，其中所述多個(gè)外殼構(gòu)件中的至少一個(gè)的所述壁具有一流體連接端口。
31.一種熱交換裝置，包括一外殼；一設(shè)置在所述外殼內(nèi)的第一流體通道；一設(shè)置在所述外殼內(nèi)的第二流體通道；一將所述第一流體通道與所述第二流體通道基本上隔開(kāi)的隔板；一設(shè)置在所述外殼內(nèi)的流體管道列陣，所述流體管道列陣延伸穿過(guò)所述第一流體通道、所述隔板和所述第二通道；一設(shè)置在所述第一流體通道內(nèi)的板構(gòu)件，所述流體管道列陣延伸穿過(guò)所述板構(gòu)件，所述板構(gòu)件安裝在與所述隔板有一預(yù)定距離的所述流體管道列陣的外表面；以及至少一層設(shè)置在所述隔板和所述板構(gòu)件之間的膨脹材料，所述流體管道列陣延伸穿過(guò)所述至少一層膨脹材料，其中所述至少一層膨脹材料基本上完全填滿(mǎn)所述隔板和所述板構(gòu)件之間的間隙。
32.根據(jù)權(quán)利要求
31所述的熱交換裝置，其中所述至少一層膨脹材料由一種在高于約300℃的溫度下膨脹的材料制成。
33.根據(jù)權(quán)利要求
31所述的熱交換裝置，其中所述至少一層膨脹材料由蛭石制成。
34.根據(jù)權(quán)利要求
33所述的熱交換裝置，其中所述至少一層膨脹材料進(jìn)一步由耐熱纖維和一種粘合劑制成。
35.一種熱交換裝置，包括一外殼；一設(shè)置在所述外殼內(nèi)的第一流體通道；一設(shè)置在所述外殼內(nèi)的第二流體通道；一設(shè)置在所述外殼內(nèi)的流體管道列陣，所述流體管道列陣延伸穿過(guò)所述第一流體通道和所述第二通道；以及一將所述第一流體通道與所述第二流體通道基本上隔開(kāi)的密封區(qū)，所述密封區(qū)包括一限定所述第一流體通道的一部分的第一隔板，所述流體管道列陣延伸穿過(guò)所述第一隔板；一限定所述第二流體通道的一部分的第二隔板，所述流體管道列陣延伸穿過(guò)所述第二隔板；一設(shè)置在所述第一隔板和所述第二隔板之間的耐熱襯墊，所述流體管道列陣延伸穿過(guò)所述耐熱襯墊；以及一設(shè)置在所述第一隔板和第二隔板之間的膨脹材料層，所述流體管道列陣延伸穿過(guò)所述膨脹材料層。
36.根據(jù)權(quán)利要求
35所述的熱交換裝置，其中所述耐熱襯墊和所述膨脹材料層基本上完全填滿(mǎn)所述第一隔板和所述第二隔板之間的間隙。
37.根據(jù)權(quán)利要求
35所述的熱交換裝置，其中所述膨脹材料層由一種在高于約300℃的溫度下膨脹的材料制成。
38.根據(jù)權(quán)利要求
35所述的熱交換裝置，其中所述膨脹材料層由蛭石制成。
39.根據(jù)權(quán)利要求
38所述的熱交換裝置，其中所述膨脹材料層進(jìn)一步由耐熱纖維和一種粘合劑制成。
40.根據(jù)權(quán)利要求
35所述的熱交換裝置，進(jìn)一步包含一設(shè)置在所述第一流體通道內(nèi)的板構(gòu)件，所述流體管道列陣延伸穿過(guò)所述板構(gòu)件，所述板構(gòu)件安裝在與所述第一隔板有一預(yù)定距離的所述流體管道列陣的外表面；以及至少一層設(shè)置在所述第一隔板和所述板構(gòu)件之間的膨脹材料，所述流體管道列陣延伸穿過(guò)所述至少一層膨脹材料，其中所述至少一層膨脹材料基本上完全填滿(mǎn)所述第一隔板和所述板構(gòu)件之間的間隙。
41.根據(jù)權(quán)利要求
40所述的熱交換裝置，其中所述至少一層膨脹材料由一種在高于約300℃的溫度下膨脹的材料制成。
42.一種構(gòu)造熱交換裝置的方法，該熱交換裝置包括一由具有一延伸部的隔板部分地限定的流體通道，并進(jìn)一步包括一延伸穿過(guò)該流體通道的流體管道列陣，所述構(gòu)造方法包括步驟設(shè)置多個(gè)外殼構(gòu)件，該外殼構(gòu)件的每一個(gè)都具有一壁和至少一個(gè)從該壁延伸出的凸緣；在一凸緣接頭處接合相鄰?fù)鈿?gòu)件的凸緣，其中凸緣接頭固定地接納隔板的延伸部，其中在這一步驟中不接合末極外殼構(gòu)件；將流體管道列陣插入流體通道；在管道列陣的流體管道的外表面上設(shè)置多個(gè)傳熱肋片；以及將末極外殼構(gòu)件的凸緣接合到相鄰?fù)鈿?gòu)件上，以形成一封閉外殼。
專(zhuān)利摘要
一種用于熱交換裝置的外殼，熱交換裝置包括一由具有一延伸部的隔板部分地限定的流體通道。該熱交換裝置進(jìn)一步包括一延伸穿過(guò)流體通道的流體管道列陣。該外殼包括多個(gè)外殼構(gòu)件，每一個(gè)外殼構(gòu)件都具有一壁和至少一個(gè)從該壁延伸出的凸緣。相鄰?fù)鈿?gòu)件在凸緣接頭處接合，并且該凸緣接頭配置成固定地接合隔板的延伸部。該裝置還包括設(shè)置在流體通道內(nèi)的板構(gòu)件和填充隔板和板構(gòu)件之間的間隙的膨脹材料。另外，設(shè)置有限定第二流體通道的一部分的第二隔板，在該通道中，第一和第二隔板之間設(shè)置有一耐熱襯墊和一膨脹材料層。
文檔編號(hào)F28F9/22GK1997864SQ20048001283
公開(kāi)日2007年7月11日 申請(qǐng)日期2004年5月11日
發(fā)明者小弗蘭克林·D·洛馬克思, K·H·林, 斯蒂芬·魏德 申請(qǐng)人:H2Gen創(chuàng)新公司導(dǎo)出引文BiBTeX, EndNote, RefMan