[发明专利]用于热交换器的铸造铝合金间隔件

说明书

本发明涉及一种用于钎焊板翅式热交换器的间隔件(22)，所述间隔件(22)被配置为当布置在该热交换器的两块板(2)之间时形成多个用于第一流体(F1)的流动的通道(26)。根据本发明，间隔件(22)是由第一铝合金形成的铸件。

本发明涉及一种用于板翅式热交换器的间隔件元件，涉及一种包括所述元件的热交换器，并且涉及一种用于制造这种交换器的方法。

本发明尤其适用于气体的低温分离领域，特别是空气的低温分离领域，即适用于所谓的用于产生加压气态氧的ASU(空气分离单元)。特别地，本发明可以应用于通过与气体的热交换而使液体流(例如氧、氮和/或氩)蒸发的热交换器。

本发明也可以应用于使至少一种气液混合物流、尤其是多组分混合物流(例如烃混合物流)通过与至少一种其他流体(例如天然气)进行热交换而蒸发的热交换器。

通常用于交换器的技术是铝钎焊板翅式交换器或波状翅式交换器的技术，这样可以获得高度紧凑的且提供较大交换表面积的装置。

这些交换器包括板，在这些板之间插入由一系列翅片或波纹支路形成的热交换结构(通常是波纹结构或波状翅片)，因此构成了用于使各种流体处于热交换关系的通路的堆叠。

这些通路包括被称为分配区的区域，这些区域根据所讨论的通路中的流体的流动方向被适当地布置在实际热交换区的上游和下游。分配区被流体地连接到半管状集管，这些集管被配置为选择性地将多种不同的流体分配到多个不同的通路并且从所述通路中移除所述流体。

以一种已知的方式，这些分配区包括分配器，该分配器分流来自交换器的入口集管的流体来使其散布在热交换区的宽度上，并且回收来自所述热交换区的流体。这些分配器包括以波纹片的形式布置在两块相继的板之间的分配波状翅片垫或“衬垫”。

分配波状翅片通常是压制成形、切割成三角形或梯形的形状并且随后去除毛边的具有方形波状几何形状的平直波纹翅片。然后通过钎焊将它们组装到交换器的板上。

热交换波状翅片和分配波状翅片还构成插入件，这些插入件放置在相继的板之间，在其通过钎焊进行组装的同时以及在加压流体循环通过通路的同时使交换器具有机械完整性。

当前分配区的配置所产生的问题之一是流体朝向热交换区的分配不佳。

首先，分配区通常被至少两个波状翅片垫占据，以便优化来自形状切割过程的碎料，从而增加了垫间的间隙的风险。垫的组装还可能导致沿着流体的流动路径发生意外，并且这样有助于增加分配区中的压降。由于分配区中的这些瑕疵，可能会出现幅度为10％数量级的流速方面的变化，这些不利于交换器的正确操作。在专用于对来自热交换区的流体进行回收的分配区中发现了相同类型的分配缺陷。

此外，基于平直波型垫的常规构型在空间使用方面不是最佳的，并且需要适形于分配区的最小尺寸，尤其是至少85mm的长度，以便使流体在热交换区的整个宽度上朝向热交换区或从热交换区正确分配。

为了克服这些缺点，一种解决方案是为分配区开发新的几何形状，特别是使区域具有形状更复杂的具有曲线型壁和/或可变尺寸或可变液压阻力的分配通道。

然而，利用常规成形技术，分配元件的几何形状由可用的压制工具的形状决定，并且这样极大地限制了可以制造的几何形状的类型。而且，数控机加工使得可以由实心零件来制造复杂形状的零件，但是制造成本通常太高而无法设想工业规模的实施。使用热喷涂或三维打印的增材制造方法也不理想，这是因为它们需要对昂贵的设备投资或者采用与用于制造板翅式热交换器的钎焊工艺不兼容的材料。

本发明的目的是解决上述问题中的所有或一些问题，尤其是提出一种用于钎焊板翅式热交换器的插入件，该插入件能够采用复杂的形状而同时保持合理的生产成本，并且该插入件还可以由与交换器的组装中所采用的钎焊工艺兼容的材料形成。