[发明专利]用于制造热交换器板束的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种制造热交换器紧凑型板束的方法，其中该热交换器在高压和/或高温条件下工作。

本发明还涉及一种板式热交换器，该板式热交换器包括至少一个采用所述方法制造的板束。

背景技术

用于该类型热交换器的板束通常包含彼此平行的板的堆叠，且板之间限定有用于循环至少两路独立流体的回路。

板之间的流体循环可以是具有交叉流或逆流的会聚型，每个回路都连接至流体的进入集流器及返回集流器。

板束中的板具有多种增加流体之间热交换系数的方式。

关于这一点，已知平板组成的板束，其板和板之间插入由折叠薄金属片制成并钎接在板上的肋片。

对于高温应用(例如温度高于600℃)，使用金属填充物和薄肋片可能会带来问题。

实际上，由于金属填充物的熔点低于母材的熔点，板束的使用温度是受到限制的；并且使用具有与基材不同热机械特性的金属填充物，在接点处会出现缺陷。此外，当肋片非常薄时，例如其厚度不足0.5mm，从机械性能的角度而言，钎接过程中的晶粒粗化是不利的。

板束还可以由带有刻蚀通路的板的堆叠构成。

通过在板不需要刻蚀的部分设置保护性掩膜，然后对板进行化学刻蚀，以完成所述刻蚀。完成刻蚀后，通过焊接(尤其是通过扩散焊接)将各板组装在一起。

采用这种技术制造板束较复杂，且容易出现问题。

对镍基合金板进行化学刻蚀是非常困难的，生产者需采用费时长且成本高的机械加工技术，并且板上可刻制通路的几何空间很少。

此外，如果对镍基合金进行扩散焊接的话，需要对材料进行高温加热。实际上，通过均衡热压或轴向均匀挤压的方法，进行组装的板的温度都会升高到1000℃以上，这样该热处理会导致晶粒粗化，而与板材较薄的情况不兼容。

因为在整个交换区域各板被焊接在一起，通过该技术得到的板束非常坚硬，由于这个原因板束对于热瞬变的耐受性较低。

这两种板束的另外一个缺点在于：焊接头或钎接头设置在通路之间的整个交换区域中，而所述通路较细，导致无论是在板束的制造还是使用过程中都无法对这些接头进行检查。

例如FR-A-2 738 906中还提到一种由彼此平行的金属热交换板的堆叠组成的板束，该金属热交换板包括表面平滑的边缘及设置有波纹的中心部位，并与相连的板形成两个独立流体的逆流式双回路。

该类型板束中板的组装有两种方式，一种是将设置于各板边缘上的一组垫片焊在一起，以获得板之间必要的间隔；另一种是将发挥垫片作用的附加部件焊接到每块板的纵边上，然后将这些附加部件焊接在一起。

在第一种情形中，垫片的使用使焊接次数增加，而在组装后很难检查焊接的情况；另外，会在板束的侧壁上形成一道焊点墙。

在第二种情形中，使用附加部件也会导致焊接次数的增加，并且只能在板束制造过程中检查位于板束内部焊接点的情况。此外，焊接点的宽度可能是各板之间距离的下限，因而限制了板束的紧凑性。

发明内容

本发明的目的是提供一种用于高温热交换器的紧凑板束；该板束避免了前面提到的缺点，并且可显著减少将不同板组装在一起的焊接次数。

因此，本发明的目的是提供一种制造热交换器紧凑板束的方法，其中，该板束由板的堆叠形成，在该板之间限定有两路独立流体的至少两条循环回路，且该板包括设置有波纹的中心热交换部位；该方法包括：

-通过加工减小该每块板的初始厚度，同时在该板的边缘和/或通管处设置至少一个连接包边，该连接包边的高度大于加工后该板的厚度；

-在该每块板的该中心部位形成波纹；

-通过将该板的该包边叠放在一起，使该板成对叠置；

-通过密封焊缝将与该每对板接触的该包边连接起来；

-通过将该成对的板该包边叠放在一起，将该成对的板叠置在一起；以及

-通过将该流体流入或流出的开口端或封闭端交替叠置，该密封焊缝将与该成对的板接触的该包边连接起来。

根据本发明的其它特征：

-通过对所述板至少一面进行加工，减小该每块板的初始厚度；

-通过对所述板的两面进行加工，减小该每块板的初始厚度；

-通过冲压或成型工艺，在所述每块板的中心部位形成所述波纹；

-加工后，所述板的厚度介于0.2mm和3mm之间；

-加工后，所述包边的高度取决于所述波纹的摆动振幅，且该包边的高度优选介于0.5mm和5mm之间；以及

-加工后，所述包边的厚度介于1mm和6mm之间。