热交换器板和板式热交换器的制作方法

供热;炉灶;通风;干燥设备的制造及其应用技术1.本发明涉及一种根据权利要求1的前序的由构造成用于第一流体与第二流体之间的热交换的板式热交换器所包括的热交换器板。本发明还涉及一种包括多个热交换器板的板式热交换器。背景技术：2.在某些板式热交换器应用中，需要高或非常高的设计压力。换句话说，板式热交换器必须设计成承受流过板式热交换器的板间隙的流体中的一者或两者的高或非常高的压力。因此期望在上文限定的类型的板式热交换器(特别是具有持久连结(例如通过钎焊)的热交换器板的板式热交换器)中能够允许此类高压力。此类高的设计压力难以在不提供外部加强构件的情况下实现。3.热交换器板的关键区域是在孔口中的相应一者周围或紧接在其周围的孔口区域。孔口区域可确定关于设计压力的上限。4.需要非常高的设计压力的应用的一个示例是板式热交换器，例如汽化器和冷凝器，其中流过板式热交换器的流体中的一者或两者包含二氧化碳或需要高的设计压力的任何其它适合的冷却剂，或者由二氧化碳或需要高的设计压力的任何其它适合的冷却剂构成。5.二氧化碳在该上下文中从环境的观点来看与包含氟化物、铵等的传统冷却剂相比是非常有利的。6.ep-2 275 759 b1公开一种包括多个热交换器板的板式热交换器，该多个热交换器板设在彼此旁边且持久地连结到彼此以形成具有第一板间隙和第二板间隙的板组。每个板具有热传递区域和由相应的孔口边缘所限定的四个孔口区域。孔口区域中的每个包括定位在初级和次级水平中的一者处的环形平坦区域，以及在初级和次级水平中的另一者处的环形平坦区域上的一组内部部分。每个内部部分具有邻接孔口边缘的内部，以及邻接该内部且具有至少180°的角延伸的外节段。外节段具有连续的轮廓和半径r。7.us 2007/0089872公开一种包括第一和第二壳体的热交换器。第一壳体包括形成于其中的开口，以及具有从其向上延伸且定位在开口周围的周边(peripheral)隆起的上表面。周边隆起包括延伸到开口中的周边凸缘以及通过周边隆起所形成的凹槽。第二壳体包括形成于其中的开口，以及具有形成于其中且定位在开口周围的周边凹部的上表面。周边壁从其延伸且定位在周边凹部与开口之间。周边凸缘延伸到开口中。第二壳体包括延伸通过周边凹部的管道，且具有形成于其中的通道。当第二壳体设置在第一壳体上时，第一壳体的凹槽和第二壳体的通道形成用于允许热介质流过周边隆起和周边凹部的流动通路。当第一壳体设置在第二壳体上时，第一壳体和所述第二壳体的周边凸缘彼此重叠且接触。技术实现要素：8.本发明的目标是克服上文论述的问题。特别地，它目的在于允许非常高的设计压力的热交换器板和板式热交换器。特别地，它目的在于加强在孔口周围的区域。9.目标通过最初限定的热交换器板来实现，该热交换器板的特征在于孔口区域包括两个第一孔口区域，该两个第一孔口区域包括在孔口周围延伸且定位在次级水平处的相应的环形基部区域，第一孔口区域中的每个包括第一环形脊，该第一环形脊设在孔口周围且从次级水平处的环形基部区域突出到初级水平，以及第二环形脊，该第二环形脊设在第一环形脊周围且在距第一环形脊的一段距离处并从次级水平处的环形基部区域突出到初级水平，并且第一环形脊和第二环形脊中的每个由多个凹陷所穿断(through-broken)。10.第一环形脊和第二环形脊有助于加强孔口区域。第一孔口区域因此允许由此类热交换器板所组装的板式热交换器具有高或非常高的设计压力，例如高达140巴。板式热交换器因此可适合于包含或供应有例如二氧化碳作为第一流体和第二流体中的至少一者。由于环形脊，在孔口区域处的热交换器板的相对于弯曲的抗性可增加或甚至显著地增加。第一环形脊和第二环形脊可构造成邻接且连结到板式热交换器的相邻热交换器板的相应相反的第一和第二环形脊，且因此可有助于通过整个板式热交换器的强的第一孔口区域。11.环形基部区域也有助于加强第一孔口区域。环形基部区域可构造成邻接且连结到板式热交换器的相邻热交换器板的相反的环形基部区域，且因此可有助于通过整个板式热交换器的强的第一孔口区域。12.根据本发明的实施例，第一环形脊和第二环形脊的凹陷形成通过第一环形脊和第二环形脊的流体连通路径。第一流体或第二流体因此可从孔口流过第一环形脊的一个或多个凹陷到在第一环形脊与第二环形脊之间的环形空间中并从所述环形空间流过第二环形脊的一个或多个凹陷。13.根据本发明的实施例，第一环形脊和第二环形脊与孔口边缘同心。14.根据本发明的实施例，孔口边缘是圆形的。有利地，第一环形脊和第二环形脊也可为圆形的。15.根据本发明的实施例，第一孔口区域中的每个的第一环形脊定位在距相应孔口的孔口边缘的一段距离处。热交换器板的环形基部区域的内部环形部分因此可邻接且连结到板式热交换器的相邻热交换器板的环形基部区域的内部环形部分，且因此有助于加强在整个板式热交换器中的孔口边缘。16.根据本发明的实施例，延伸通过第一环形脊的所述多个凹陷中的任一者相对于通过延伸通过第二环形脊的所述多个凹陷中的任一者延伸的孔口的任何径向线移位，使得延伸通过第一环形脊的所述多个凹陷中的任一者定位成与第二环形脊的没有凹陷的部分相反。凹陷的此类定位有助于进一步加强热交换器板的第一孔口区域，特别地增加第一孔口区域的弯曲抗性。17.根据本发明的实施例，第一孔口区域中的每个包括第三环形脊，该第三环形脊设在第二环形脊周围且在距第二环形脊的一段距离处并从次级水平处的环形基部区域突出到初级水平。第三环形脊可有助于进一步加强第一孔口区域。18.根据本发明的实施例，第三环形脊由多个凹陷所穿断。19.根据本发明的实施例，第三环形脊的凹陷形成通过第三环形脊的流体连通路径。20.根据本发明的实施例，第一孔口区域的孔口的任何径向线延伸通过至多两个凹陷。21.根据本发明的实施例，凹陷延伸到次级水平。22.根据本发明的实施例，凹陷的数量为至少一个且至多十个、至多九个、至多八个、至多七个、至多六个、至多五个、至多四个、至多三个或至多两个。凹陷的数量可针对每个单独的板式热交换器来选择，且可由强度需求和对用于第一或第二流体的大流动区域的需要来确定。特别地，第一环形脊可包括至少一个且至多十个、至多九个、至多八个、至多七个、至多六个、至多五个、至多四个、至多三个或至多两个凹陷。此外，第二环形脊可包括至少一个且至多十个、至多九个、至多八个、至多七个、至多六个、至多五个、至多四个、至多三个或至多两个凹陷。还此外，第三环形脊可包括至少一个且至多十个、至多九个、至多八个、至多七个、至多六个、至多五个、至多四个、至多三个或至多两个凹陷。23.根据本发明的实施例，每个凹陷具有与孔口边缘的周边方向平行的宽度和与宽度垂直的长度，且其中，宽度约等于(in the order of)长度。凹陷的宽度因此相对小。凹陷的最终宽度也可由强度需求和对用于第一或第二流体的大流动区域的需要来确定。24.本发明的目标还通过包括如上文限定的多个热交换器板的用于汽化的板式热交换器来实现，其中，热交换器板形成用于第一流体的第一板间隙和用于第二流体的第二板间隙。第一板间隙和第二板间隙可在板式热交换器中以交替的顺序布置。板式热交换器可具有高或非常高的设计压力，例如高达140巴。板式热交换器因此可适合于包含或供应有二氧化碳作为第一流体和第二流体中的至少一者。由于环形脊，孔口区域的强度可增加或甚至显著地增加。25.每隔一个热交换器板的环形脊可邻接且连结到相邻热交换器板的环形脊以形成强的孔口区域。板式热交换器因此可承受高或非常高的设计压力。26.根据本发明的实施例，热交换器板通过钎焊来持久地连结到彼此。27.根据本发明的实施例，第一流体和第二流体中的至少一者是二氧化碳或需要高的设计压力的任何其它冷却剂。28.根据本发明的实施例，板式热交换器的每隔一个热交换器板布置成使得热交换器板中的一者的第一环形脊的上表面邻接相邻热交换器板的第一环形脊的上表面。此外，热交换器板中的一者的第二环形脊的上表面可邻接相邻热交换器板的第二环形脊的上表面。还此外，热交换器板中的一者的第三环形脊的上表面可邻接相邻热交换器板的相应的第三环形脊的上表面。附图说明29.现在通过描述各种实施例并参照附于此的图来更接近地解释本发明。30.图1示意性地公开根据本发明的第一实施例的板式热交换器的平面图。31.图2示意性地公开沿图1中的线ii-ii的纵向截面图。32.图3示意性地公开图1中的板式热交换器的热交换器板的平面图。33.图4示意性地公开图3中的热交换器板的第一孔口区域的平面图。34.图5示意性地公开沿图4中的线v-v的第一孔口区域的截面图。35.图6示意性地公开根据本发明的第二实施例的热交换器板的第一孔口区域的平面图。36.图7示意性地公开根据本发明的第三实施例的热交换器板的第一孔口区域的平面图。37.图8示意性地公开根据本发明的第四实施例的热交换器板的第一孔口区域的平面图。具体实施方式38.图1和图2公开板式热交换器1。板式热交换器1包括由板式热交换器1的板组5所包括的布置在彼此旁边的多个热交换器板2。板组5还可包括第一端板3和第二端板4。如图2中可见的，热交换器板2布置在第一端板3与第二端板4之间。39.图1和图3中指示，热交换器板2、第一端板3和第二端板4中的每个沿纵向中心轴线x延伸。40.图2中指示，热交换器板2、第一端板3和第二端板4中的每个与相应的延伸平面p平行地延伸。41.板组5的热交换器板2可持久地连结到彼此以及连结到第一端板3和第二端板4，例如借助于钎焊材料和通过钎焊工艺。42.见图3，热交换器板2中的每个包括热交换器区域6，该热交换器区域6与热交换器板2的延伸平面p平行地延伸。热交换器区域6包括脊和谷的波纹7。波纹7从延伸平面p的一侧上的初级水平p'延伸到延伸平面p的相反侧上的次级水平p''，见图5。波纹7因此在初级水平p'与次级水平p''之间波动(oscillate)。在板式热交换器1中，一个热交换器板2的谷邻接且连结到相邻热交换器板2的脊。初级水平p'与次级水平p''之间的距离等于热交换器板2的压制深度。43.热交换器板2在板组5中堆叠到彼此上以形成用于第一流体的第一板间隙8和用于第二流体的第二板间隙9。如图2和图5中示出的，第一板间隙8和第二板间隙9在板组5中以交替的顺序布置。44.热交换器板2中的每个还包括边缘区域10，该边缘区域10在热交换器区域6周围延伸且包围热交换器区域6。边缘区域10可邻接中心区域6。边缘区域10可由相对于延伸平面p形成倾斜角的凸缘构成，或者可包括相对于延伸平面p形成倾斜角的凸缘，见图2。45.在所公开的实施例中，第一端板3和热交换器板2中的每个包括四个孔口区域11'、11''，其定位在边缘区域10内侧且各自包围由孔口边缘13所限定且延伸通过热交换器板2的相应的孔口12。孔口区域11'、11''包括两个第一孔口区域11'和两个第二孔口区域11''，见图3。46.在所公开的实施例中，第一孔口区域11'的孔口12由分别用于通向和来自第一板间隙8的第一流体的入口和出口所包括，或者形成分别用于通向和来自第一板间隙8的第一流体的入口和出口。第二孔口区域11''的孔口12由分别用于通向和来自第二板间隙9的第二流体的入口和出口所包括，或者形成分别用于通向和来自第二板间隙9的第二流体的入口和出口。如图3中示出的，第一孔口区域11'定位在纵向中心轴线x的相同侧上，其中，第二孔口区域11''定位在纵向中心轴线x的另一侧上。孔口区域11'、11''因此定位成允许所谓的平行流通过板式热交换器1。47.备选地，第一孔口区域11'可彼此斜对地相反定位。从而，第二孔口区域11''然后将彼此斜对地相反定位。48.在所公开的实施例中，孔口区域11'、11''中的每个包括环形基部区域14，该环形基部区域14在孔口12周围延伸到孔口边缘13。环形基部区域14因此可从热交换器区域6和/或边缘区域10延伸到孔口边缘13。第一孔口区域11'的环形基部区域14定位在次级水平p''处或上，见图5。第二孔口区域11''的环形基部区域14定位在初级水平p''处或上。49.在第一实施例中，第一孔口区域11'中的每个包括第一环形脊21、第二环形脊22和第三环形脊23，见图4和图5。50.第一环形脊21设在孔口12周围且从次级水平p''处的环形基部区域14突出到初级水平p'。51.第一环形脊21可定位在距相应孔口12的孔口边缘13的一段距离处。环形基部区域14的内部环形部分因此可设在孔口边缘13与第一环形脊21之间。52.第二环形脊22设在第一环形脊21周围且在距第一环形脊21的一段距离处并从次级水平p''处的环形基部区域14突出高达初级水平p'。环形基部区域14的第一中间环形部分因此可设在第一环形脊21与第二环形脊22之间。53.第三环形脊23设在第二环形脊22周围且在距第二环形脊22的一段距离处并从次级水平p''处的环形基部区域14突出高达初级水平p'。环形基部区域14的第二中间环形部分因此可设在第二环形脊22与第三环形脊23之间。54.第一环形脊21、第二环形脊22和第三环形脊23中的每个具有定位在初级水平p'处的上表面。上表面可为平坦的(如图5中示意性示出的)或者可为弯曲的且因此具有短的或线形的宽度。55.如图4和图5中可见的，第一环形脊21、第二环形脊22和第三环形脊23中的每个由多个凹陷25所穿断。第一环形脊21、第二环形脊22和第三环形脊23的凹陷25形成通过相应的第一环形脊21、第二环形脊22和第三环形脊23的流体连通路径。56.第一环形脊21、第二环形脊22和第三环形脊23的凹陷25从初级水平p'处的上表面延伸到次级水平p''，即延伸到与环形基部区域14相同的水平。57.应注意的是，第一环形脊21、第二环形脊22和第三环形脊23中的一些或全部的凹陷25中的全部或一些可从初级水平p'处的上表面延伸到在次级水平p''上方或在距次级水平p''的一段距离处的中间水平。58.第一环形脊21、第二环形脊22和第三环形脊23的凹陷25中的每个具有与孔口边缘13的周边方向平行的宽度和在与宽度垂直的径向方向上的长度。凹陷25的宽度可等于或约等于凹陷25的长度。59.第一环形脊21、第二环形脊22和第三环形脊23中的每个包括至少一个凹陷25，以便允许从孔口12到与热交换器区域6相邻的板间隙8、9的流体流。在第一实施例中，第一环形脊21、第二环形脊22和第三环形脊23中的每个包括仅一个凹陷25。60.第一环形脊21、第二环形脊22和第三环形脊23中的每个可包括至多十个、至多九个、至多八个、至多七个、至多六个、至多五个、至多四个、至多三个或至多两个凹陷25。对于第一环形脊21、第二环形脊22或第三环形脊23中的每个，凹陷25的数量可相等。备选地，第一环形脊21、第二环形脊22和第三环形脊23可具有不同数量的凹陷25。凹陷25的数量可针对每个单独的热交换器板2或板式热交换器1来选择，且可由强度需求和对用于第一或第二流体的大流动区域的需要来确定。61.在第一实施例中，第一孔口区域11'的孔口12的任何径向线从孔口12的中心延伸通过至多两个凹陷25。特别地，如图4中可见的，存在径向线从孔口12的中心延伸通过第二环形脊22和第三环形脊23的凹陷25且通过第一环形脊21的没有凹陷25的部分。此外，如图4中还可见的，存在径向线从孔口12的中心延伸通过第一环形脊21的凹陷25且通过第二和第三环形脊22的没有凹陷25的部分。62.两个第二孔口区域11''可具有与两个第一孔口区域11'相同的构造，但第一环形脊21、第二环形脊22和第三环形脊23可改为从初级水平p'处或上的环形基部区域14延伸到次级水平p''。第一脊21、第二脊22和第三脊33的凹陷25因此可从次级水平p''延伸且一直延伸到初级水平p'或延伸到中间水平。63.在板式热交换器1中，每隔一个热交换器板2可布置成使得一个热交换器板1的第一环形脊21、第二环形脊22和第三环形脊23的上表面邻接且可连结到相邻热交换器板1的第一环形脊21、第二环形脊22和第三环形脊23中的相应一者的上表面。此外，一个热交换器板2的孔口区域11'、11''的环形基部区域14可邻接且连结到相邻热交换器板2的相反的环形基部区域14。热交换器板的该布置可通过压制两个不同类型的热交换器板、通过使每隔一个热交换器板在延伸平面p中旋转180度来实现。在后者的情况下，孔口区域11'、11''全部需要具有相同的构造，或者斜对地定位的孔口区域11'、11''需要具有相同的构造。64.如图5中示出的，一个热交换器板2的第一环形脊21的凹陷25定位成与相邻热交换器板2和板式热交换器1的其余热交换器板2的第一环形脊25的凹陷25相反。一个热交换器板2的第二环形脊22和第三环形脊23的凹陷25也定位成与相邻热交换器板2和板式热交换器1的其余热交换器板2的相应的第二和第三环形脊25的凹陷25相反。该构造意味着凹陷25可产生具有与相邻热交换器板2之间的距离对应(或换句话说，压制深度的两倍)的高度的流体连通路径。65.备选地，第一、第二和第三环形脊21-23中的一者或多者的凹陷25可相对于相邻热交换器板2的相应的环形脊21-23的凹陷在周边方向上移位。该构造意味着凹陷25可产生具有与相邻热交换器板2之间的距离的一半对应(或换句话说，压制深度的一半)的高度的流体连通路径。66.图6示出第二实施例，其与第一实施例的不同在于，第一孔口区域11'和第二孔口区域11''中的每个仅包括第一环形脊21和第二环形脊22。在第二实施例中，第一环形脊21包括两个凹陷25，且第二环形脊22包括一个凹陷25。此外，延伸通过第一环形脊21的凹陷25相对于通过延伸通过第二环形脊22的凹陷25延伸的孔口12的任何径向线移位，使得延伸通过第一环形脊21的凹陷25定位成与第二环形脊22的没有凹陷25的部分相反。67.图7示出第三实施例，其与第一实施例的不同在于，第一环形脊21、第二环形脊22和第三环形脊23中的每个包括两个凹陷25，即第一和第二凹陷25。径向线从孔口12的中心延伸通过第一环形脊21、第二环形脊22和第三环形脊23中的每个的第一凹陷25，且另一径向线从孔口12的中心延伸通过第一环形脊21、第二环形脊22和第三环形脊23中的每个的第二凹陷25。68.图8示出第三实施例，其与第一实施例的不同在于，第一环形脊21和第二环形脊22中的每个包括两个凹陷25，即第一和第二凹陷25。第三环形脊23包括三个凹陷25。凹陷25定位成使得从孔口12的中心延伸的任何径向线可延伸通过第一凹陷25中的仅一者。69.应注意的是，关于凹陷25的数量和不同凹陷25的位置两者，存在许多的各种可能性来使凹陷25布置成通过不同的环形脊21、22、23。70.本发明不限于所公开的实施例，而是可在以下权利要求书的范围内变化和修改。









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