用於氣態介質的熱交換器的製作方法

2023-07-04 20:29:21 3

專利名稱：用於氣態介質的熱交換器的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種權利要求1的前序部分中說明的類型的熱交換器。
背景技術：
已知的這種型式的熱交換器優選作為冷凝器用於洗滌乾燥器中
(例如EP0 982 427 Bl、 EP 1 106 729 Bl、 DE 102 18 274 Al、 DE 103 56 417 A1)。其特徵主要在於，通過多個壁限定多個流動通道，所述 壁由良好導熱的塑料薄膜或金屬薄膜製造並且例如通過真空熱成型、 深拉伸或用其他任何方法產生其最終的形狀。一由此得到的優點在於，
各壁按簡單的方式並在一件中可以設有多個成型部，其改善熱交換功 率，並且可以設有多個間隔件，其保持將各個較柔性的壁隔開。當然 至今已知的這種型式的熱交換器不是無缺點的。
由於薄壁的例如0.2mm厚的壁或薄膜，雖然具有已知的成型部和 間隔件但是在需要的在熱交換器操作時的抗壓強度方面產生特別的問 題。較高的溫度可以使由於成本原因主要釆用的由聚丙烯或一種共聚 物例如ABS製造的壁變軟，結果其向最小壓力的方向變形。此外高溫 引起長度膨脹的後果，其導致壁在其牢固固定於框架中的各端之間的 扭曲。因此在工作中改變結構上預定的流動橫截面，這不僅對熱交換 器的功率具有一不利的影響，而且在洗滌千燥器-冷凝器的情況下也可 以在引導過程空氣的流動通道中引起凹槽的形成。在這些凹槽中可以 以不符合要求的方式積聚冷凝的水(水坑形成)，其降低冷凝功率並且 本來應該流入一為此設置的收集容器中。
此外較高的製造成本是不符合要求的，其特別由於各單個管形的 流動通道在框架中通過粘結的費力的氣密的固定引起的。
最後雖然利用由塑料薄膜製成的所述型式的熱交換器也可以達到良好的熱交換功率，但其總是仍小於在由金屬構成的相應尺寸的釺焊
的、膠合的或摺疊的冷卻器中的熱交換功率。

發明內容
由該現有技術出發本發明的目的在於，構成開頭所述型式的熱交 換器，使其雖然降低製造成本仍具有一提高的功率和一較大的抗壓強 度。
利用權利要求1特徵部分的特徵達到該目的。
通過各成型部根據本發明附加設有本來已知的多個凸起，在應用 薄膜材料的壁時也明顯提高功率。按照本發明間隔件的構成和設置能 夠採用足夠大數量的間隔件，而不因此在操作時過度增加壓力損失。 最後能夠這樣大大降低成本，即不僅將各第一流動通道通過焊接連接 在其各側面邊緣上，而且將各第二流動通道焊接在其各前面的和後面
的端面上。由此得到一關聯的作為整體可裝入框架中的部件，其只必 須在其圓周上通過粘結連接於框架。這在製造時導致節省膠合劑和耗 費的工作步驟。
由各從屬權利要求得出本發明的其他有利的特徵。
以下結合附圖對一個實施例更詳細地說明本發明。其中

圖1 一熱交換器的透視圖2 按照本發明的第一流量流道的透視圖，包括兩個在其各縱 向側邊上連接的壁；
圖3和4 在沿圖2的線III-III截取的各一個剖面內，各一個上 面的和下面的限定第一流動流道的壁；
圖5 在一沿圖2的線III-III截取的剖面內按圖3和4的壁，但 處在一兩壁相互固定連接的狀態；
圖6 多個上下重疊設置的按照本發明構成的第一和第二流動 通道的透視的剖開的前視圖7—按照本發明構成的按圖1的熱交換器的部件的透視以及圖8 本發明的各流動通道的第二實施例的與圖6相對應的視圖。
具體實施例方式
按圖l一熱交換器包括一設有多個第一和第二流動通道的部件l， 所述第一流動通道和第二流動通道在兩縱向端固定於各一個框架2 中。各個第一流動通道在由箭頭3表示的第一方向上且各第二流動通 道在由箭頭4表示的第二方向(其按一十字流式熱交換器的型式優選 垂直於第一方向)上由各一種氣體通流。
在以下描述的優選的實施例中描述一特別是適用作為用於洗滌幹 燥器的冷凝器的熱交換器，其沿箭頭3的方向由過程空氣通流，而沿 箭頭4的方向由冷卻空氣通流。
圖2示出一按照本發明構成的第一流動通道5，其由兩個按照圖3 和4構成的壁6和7限定，如特別地由圖5顯而易見的。圖6示出許 多上下重疊設置的第一流動通道5,它們以預選的間距設置並因此在 它們之間構成第二流動通道8，所述第二流動通道按圖1沿箭頭4的 方向例如由冷卻空氣流過。
限定各第一流動通道5的交替上下重疊的板或壁6和7由一薄膜 材料、例如一聚丙烯薄膜或鋁薄膜製造並且具有一適當的連續不變的 壁厚，其優選為0.2mm至0.5mm。在俯視圖中壁6和7基本上具有一 矩形形狀。兩壁6和7，如特別由圖3至5可看出的，具有平行於第 一方向並且在該實施例中也平行於其各縱向側延伸的側向條6a和7a， 所述側向條通過焊接氣密地相互連接(圖5)。由此形成以從側面封閉 的、在其前端和後端敞開的管的形式的流動通道5。
各第一流動通道5還設有內部的、亦即向內凸出的多個間隔件9， 所述間隔件成型在圖4、 5和6中下部的壁7上、基本上由所述壁7 垂直豎立並以其自由端貼緊位於其上方的上部的壁6。因此將流動通 道5的壁6和7保持在一預選的間距上。此外在圖3、 5和6中上面的 壁6設有多個外部的間隔件10。所述間隔件不伸進第一流動通道5， 而從其壁6基本上垂直向外凸出。在壁6和7的堆疊的狀態下(圖6)這些外部的間隔件10貼緊位於其上方的壁7的底側並因此確定在成堆 上下重疊的流動通道5之間的間距或在處於它們之間的各第二流動通 道8的高度。
此外特別圖3和4示出，壁6和7具有橫向於第一流動方向(圖 2中箭頭3)延伸的、波形的成型部，所述成型部在兩壁6和7中構成 基本上相同的並且相互平行地設置。
在開頭提到的各文件中所述型式的熱交換器基本上是已知的並且 因此對於行家來說不需要更詳細地說明。
按照本發明各成型部11設有至少部分平面的部分。特別有利的是 橫截面為梯形的成型部11,其按圖2至4沿第二方向(圖2至4和6 中箭頭4 )具有上升部分lla、下降部分lib和將上升部分和下降部分 連接的部分llc。成型部ll按圖5具有波長l和高度h，優選相互比 例1/h至少為5並且優選小於20。
部分lla、 llb特別有利地是平面的，而部分llc優選是平面的並 且平行於第二方向延伸。此外部分lla、 llb和llc按照本發明設有優 選成透鏡形構成的多個凸起12，它們導致一提高的熱交換功率並且特 別還導致不顯著的壓力損失增加，特別在用於冷卻空氣的第二方向上， 如果其深度約為上面的和下面的壁6和7之間的間距的0.2與0.8倍之 間的話。凸起12的其他的尺寸及其形狀根據在個別情況下要求的功率 提高或待容忍的最大壓力損失來選擇。特別是代替透鏡形的凸起，也 可以設置這樣的具有橢圓的或有稜角的基面的以及菱形的或角錐形的 或用任何其他方法構成的凸起。
各凸起12,如特別圖3和4所示，可以通過衝制構成，其由壁6、 7的相反的各寬側凸出，因此按選擇伸進第一或第二流動通道5或8 中並且在其背面導致相應的凹槽。如果將熱交換器在使用時設置成使 各壁6分別構成各流動通道5的一上邊界，而各壁7分別構成各流動 通道5的一下邊界，則在洗滌乾燥器-冷凝器的情況下當然推薦，各下 面的壁7在其面向流動通道5的內面只設有凸出的伸進流動通道5的 凸起。由此避免在壁7的內面上，即在流動通道5的底面上存在凹槽，其在來自過程空氣的水冷凝時導致水坑的形成並阻止要求的冷凝水的 流走。這些水坑由於在這些位置上的變壞的熱交換是不符合要求的， 在水坑中積聚冷凝水而不流走。在上壁上向內凸出的凸起相反是不太 關鍵的，因為形成的冷凝水可以從其滴落。
由圖2至6明顯的間隔件9和10優選是細長的並且在俯^L圖中構 成扁平橢圓形的或雙凸的。它們以其縱軸線符合目的地在第一流動通 道5中平行於第一方向而在第二流動通道8中平行於第二方向延伸。 特別是間隔件9、 10的導流邊優選設有小的曲率半徑，這產生有利的 流動狀況和小的壓力損失的結果。
還特別有利的是，將間隔件9和10的數量保持在一定的界限內， 如果間隔件的數量過多，則一方面增加壓力損失，而另一方面減小為 設置凸起12剩下的面積。相反如果間隔件的數量過少，則存在危險， 即壁6、7由於薄膜材料的柔性在操作時由於接著存在的壓力狀況過大 地變形、凹進並因此同樣導致壓力損失。在本發明的範圍內已證明， 間隔件9、 10的數量在同形式的分配時每100cm2壁面積不應小於4 件，其中所謂一這樣的壁面積優選被理解為一基本上約10cmxlOcm的 正方形面積部分。對於這種情況處在兩個支承點之間的面積區域是如 此之小，使在那裡仍可能的變形在相當大程度上是無害的。間隔件9、 10每100cm2或優選10cmxlOcm壁面積的數量的上限在相當大程度上 取決於可允許的多大的壓力損失。間隔件9、 IO的橫截面積還應該盡 可能地小，橫向於相應的流動方向尤其如此。由於間隔件9、 10無助 於或只不多地有助於熱交換，足夠的是，其剛好如此之大，而使間隔 件9、 IO通過釆用的製造方法例如深拉伸可剛好仍以需要的穩定性制 造。此外應使間隔件9、 IO在製成的堆疊中交替地上下重疊，由此保 持從上向下連續的、優選垂直於兩個方向3和4延伸的支承線，如特 別由圖6表明的。如果間隔件9和10以一4壬意的側向偏移相互相對i殳 置，則存在危險，即在操作時產生的壓力差導致特別在各單個支承點 的區域內的力矩，這可能導致壁6和7的不符合要求的變形。
此外對於本發明的目的被視作有利的是，壁6和7沿全面積基本上相互平行地設置並從而流動通道5和8具有一連續不變的高度，自 然除設置間隔件9、 IO的位置外，向相反的方向設置沖制的凸起並且 壁6、 7在其邊緣上相互連續。由此達到連續的幾乎均勻的流動狀況。
為達到一良好的抗壓強度，由圖2至6可見的包括優選相同長的 上升的和下降的部分lla、 lib的梯形形狀已證明作為波形的成型部 ll是有利的。這特別具有優點，即各凸起12可以設置在平面的壁區 域內。當然推薦將不同的區域lla、 llb和llc的連接區域構成小弧形 的，以便在冷卻空氣的側面上，亦即在第二流動通道8中通過成圓弧 形的導向區域保持有利的流動狀態。但按選擇也可以採用其他的例如 正弦形的或鋸齒形的波形形狀。在這方面重要的是一波形形狀，其帶 來一高的抗壓強度，而不產生一過大的壓力損失。這樣的波形形狀只 微小地有助於提高功率，因此按照本發明附加設置多個凸起12。
如特別圖5和6所示的，兩個壁6和7，分別構成一個第一流動 通道5，分別在其各側邊緣相互固定連接。為了能夠這樣連接，梯形 的壁6(同樣參見圖3)在其各側邊設有傾斜向下和向外成弧形或彎曲 的過渡區域6b,在該過渡區域6b上向外鄰接側向條6a。相反，壁7 在其各邊緣設有傾斜向上和向外成弧形或彎曲的過渡區域7b，在該過 渡區域7b上鄰接側向條7a。兩側向條6a、 7a優選基本上是平面的並 且不僅相互平行而且平行於壁6、 7的假想的中間平面設置。因此壁6、 7保持一殼形的外貌，其中在該實施例中壁6構成流動通道5的蓋， 而壁7構成流動通道的底面。過渡區域6b、 7b的位置選擇成使壁6、 7在側向條6a、 7a相互疊在一起時自動地具有也由各間隔件9預定的 間距。
本發明還設定，壁6、 7在其前面的和後面的端面上通過焊接相互 氣密地連接，以便在側面密封第二流動通道8。如特別圖2和7所示 的，壁6、 7為此在其前端和後端設有連接板條6c， 7c，其如同側向 條6a、 7a基本上不僅相互平行而且平行於壁6、 7的假想的中間平面 設置，如同側向條6a、 7a,連接板條6c、 7c也經由短的傾斜於中間 平面設置的過渡部分連接於壁6、 7。但這些未更詳細示出的過渡部分與在同一壁6、 7上設置的側向條6a、 7a相比分別向相反的方向成弧 形或彎曲，亦即例如在圖2和5的上面的壁6中向上而在圖2和5的 下面的壁7向下彎曲。因此如果將兩個由兩壁6和7構成的流動通道 5按圖6和7上下重疊在一起，則使該兩個流動通道5不僅通過相應 尺寸設計的間隔件10,而且在形成側面的流動通道8的條件下通過發 生接觸的連接板條6c、 7c保持間距。在堆疊中存在的全部流動通道5 的連接板條6a、 7c焊接以後，因此得到一關聯的熱交換器部件1 (圖 1),其中第一和第二流動通道5、 8在其平行於相應的流動方向3、 4 的各側邊上已經氣密地和固定地相互連接。為了製造一熱交換器、特 別是一冷凝器等，則只還需要的是，將部件l的兩個端側的、設有連 接板條(6c、 7c)的末端按照圖1裝入按部件1的外圓周設計尺寸的 各框架中並且通過粘結與框架相連接。
所述的結構的另一優點在於，側向條6a、 7a和連接板條6c、 7c 藉助於附加的過渡部分6b、 7b連接於壁6、 7並因此凸出於實際的流 動通道5、 8之外。因此焊接工具可充分地達到側向條6a、 7a和連接 板條6c、 7c，並且為了可以可靠地實施焊焊過程，不需要在內部的支 持件等。這不取決於，是否首先在側面焊接各單個流動通道5的壁6、 7並接著將流動通道堆疊和也在各端面上焊接，或相反首先上下重疊 堆疊全部的壁6、 7並接著在側面和在端面上焊接。
由於所述的構成，壁6和7 (它們也可稱為板或外殼)結構不同 地和只旋轉180。地設置。更確切地說它們的區別在於其側向條和連接 板條6a、 6c和7a和7c、其間隔件9和10以及必要時其凸起12的位 置和方向。
在流動通道5的上方和下方有利地設置由一厚壁的、機械穩定的 材料構成的側面元件14(圖1)。它們優選至少與端側的壁6—起構成 另一流動通道8，其中各側面元件14支承在其各間隔件10上。在相 反的側面上各側面元件14相反直接貼緊壁7的底側。各側面元件14 的端側的末端同樣伸進框架2中並且與框架固定連接。由此各側面元 件14 一方面有助於將兩框架2相互相對支承並且〗吏由各壁6、 7形成的堆疊卸去例如產生的組裝力和密封力。另一方面各側面元件14有助 於垂直於方向3和4夾緊處於它們之間的堆疊並從而保持間隔件9、 10與所屬的壁6、 7的接觸。
例如同樣示出一洗滌千燥器-冷凝器的按圖8的實施例與按圖2至 7的區別主要在於，過程空氣流過第二流動通道8，而冷卻空氣流過固 定於框架2中的第一流動通道5，如通過相對於圖6交換的箭頭3和4 所示的。因此各成型部11在這種情況下優選沿第一流動通道5的方向 延伸。此外不同於圖2至6，不僅內部的間隔件9而且外部的間隔件 IO分別構成連貫的，亦即沿第一或第二流動通道5或8的全長或至少 近乎沿所述全長延伸。因此在這裡為達到一足夠的穩定性，不是間隔 件本身的數量，而是它們的相交點的數量應該具有一定的最小值。這 些相交點在這種情況下是那些區域(或更好地是它們的中點)，在這些 區域上相互垂直的、在不同的平面內並連貫構成的間隔件9、 10分別 相交。已證明符合目的的是，每100cm2壁面積或優選每10cmxl0cm 壁面積設置至少4個這樣的相交點。其餘的部分的位置和設置相對於 圖2至7是不變的。
最後在圖8的情況下可以符合目的的是，伸進流動通道8的凸起 12如以上藉助圖3和4詳細說明的那樣構成凸出的。
本發明並不限於所述的實施例，其可按各種各樣的方式予以改變。 這如以上所述特別適用於在個別情況下採用的成型部11的波形形狀。 優選特別考慮這樣的波形形狀，其具有連續的相同的波長1並且其中 上升的和下降的部分lla、 llb基本上是相同長的。在部分lla、 llb、 llc之間的連接區域內以及也優選在過渡部分6b、 7b與鄰接的壁部分 或側向條6a、 7a和連接板條6c、 7c之間的連接區域的半徑的尺寸可 根據個別情況選擇。此外間隔件9、 IO也可以具有與圖6和圖8所見 的長度不同的長度。此外所述的熱交換器可以用於不同於所述的目的 並且可以採用不同於空氣或蒸汽的氣體。根據應用目的還可以與圖1 相反，第一流動通道5短於第二流動通道8。此外清楚的是，說明"上 方"和"下方"關於壁6-7隻涉及所述的實施例，其中各第一流動通道5分別在上方通過各壁6而在下方通過各壁7限定，而反向則適用 於第二流動通道8。替代地當然也可以例如在一輕微傾斜的位置或在 一旋轉90。的位置使用熱交換器，而使流動通道5或8垂直設置。最 後當然也可以以不同於所述和所示的組合應用不同的特徵。
權利要求
1.用於氣態介質的熱交換器，包括多個沿一第一方向(3)延伸的第一流動通道(5)，所述第一流動通道成一堆疊且以間距上下重疊設置，所述第一流動通道以其末端伸進各一個支持框架(2)中並且在所述第一流動通道之間構成沿一第二方向(4)延伸的第二流動通道(8)，其中第一流動通道(5)通過交替地上下重疊的、由薄膜材料構成的各個壁(6、7)限定，所述壁藉助於在側向且平行於第一方向(3)設置的側向條(6a、7a)通過焊接氣密地相互連接，並且所述壁具有多個波形的成型部(11)以及在這些壁上成型的、伸進第一流動通道(5)中的內部的間隔件(9)和外部的間隔件(10)，所述間隔件使成堆疊上下重疊的第一流動通道(5)彼此保持間距；其特徵在於，所述波形的成型部(11)設有至少部分地在平面的部分(11a、11b、11c)中設置的多個凸起(12)，所述壁(6、7)具有前面的和後面的、平行於第二方向設置的連接板條(6c、7c)，其中任一個第一流動通道(5)的壁(6、7)的連接板條(6c、7c)分別與在堆疊中位於上方或下方的第一流動通道(5)的壁(6、7)的連接板條在形成一關聯的、設有第一和第二流動通道(5、8)的部件(1)的情況下通過焊接氣密地相互連接，並且間隔件(9、10)由細長的衝製件構成，其中內部的間隔件(9)以其縱軸線平行於第一方向(3)設置，而外部的間隔件(10)以其縱軸線平行於第二方向(4)設置。
2. 按照權利要求l所述的熱交換器，其特徵在於，部件(l)在 具有連接板條(6c、 7c)的各末端上通過粘結固定在框架(2)中。
3. 按照權利要求1或2所述的熱交換器，其特徵在於，各成型部 (11)沿第一或第二方向構成波形的。
4. 按照權利要求1至3之一項所述的熱交換器，其特徵在於，各 成型部(11)構成梯形的，並且將壁(6、 7)相互平行設置，使得流 動通道(5、 8)的高度在沒有間隔件(9、 10)和凸起(12)的區域內 基本上是連續相同的。
5. 按照權利要求1至4之一項所述的熱交換器，其特徵在於，各 成型部(11)具有一沿第二方向(4)測量的長度(1)和一垂直於壁(6、 7)測量的高度(h)並且比例是202l/h25。
6. 按照權利要求1至5之一項所述的熱交換器，其特徵在於，內 部的和外部的間隔件(9、 10)基本上同形式地沿壁(6、 7)分布並且 在100cn^壁的面積部分內、優選在10cmxl0cm的正方形面積部分內 分別存在至少4個間隔件(9、 10)。
7. 按照權利要求1至6之一項所述的熱交換器，其特徵在於，將 內部的和外部的間隔件(9、 IO)設置成使它們在堆疊中上下重疊並且 形成從上向下連續的支承線。
8. 按照權利要求1至7之一項所述的熱交換器，其特徵在於，壁 (6、 7 )具有一基本上恆定的O.lmm至0.5mm的厚度。
9. 按照權利要求1至8之一項所述的熱交換器，其特徵在於，各 個在壁(6， 7)內的凸起(12)構成凸出的和/或凹入的。
10. 按照權利要求9所述的熱交換器，其特徵在於，各凸起(12) 至少在那些在操作時應該被產生的液態的冷凝水流過的壁(7 )上衝制 成凸出的。
11. 按照權利要求10所述的熱交換器，其特徵在於，各凸起(12) 在第一流動通道(5)的在操作時位於下部的壁(7)中凸出並且沖制 成伸進第一流動通道(5)中。
12. 按照權利要求l至ll之一項所述的熱交換器，其特徵在於， 側向條(6a、 7a)和連接板條(6c、 7c )設置在向外凸出於流動通道(5、 8)的區域內並且通過向上或向下彎曲的部分連接於壁(6、 7)。
13. 按照權利要求12所述的熱交換器，其特徵在於，在每一壁(6、 7)中引導至側向條(6a、 7a)的部分和引導至連接板條(6c、 7c )的 部分分別向相反的側面彎曲。
14. 按照權利要求1至13之一項所述的熱交換器，其特徵在於， 側向條和連接板條(6a、 7a或6c、 7c)彼此基本上平行地設置。
15. 按照權利要求1至14之一項所述的熱交換器，其特徵在於，間隔件(9、 10)近乎沿所屬的流動通道(5、 8)的全長延伸。
16.按照權利要求15所述的熱交換器，其特徵在於，在100cm2 的壁(6、 7)面積部分內、優選在lOcmxlOcm的正方形面積部分內， 在內部的和外部的間隔件(9、 10)之間分別存在至少4個相交點。
全文摘要
用於氣態介質的熱交換器，其包括許多第一流動通道，它們成一堆疊並以間距上下重疊設置並且在它們之間構成多個第二橫向於它們延伸的流動通道。各第一流動通道通過由薄膜材料構成的壁限定，各壁藉助於側面設置的側向條氣密地相互連接並且具有多個波形的成型部以及在壁上成型的內部的和外部的間隔件，所述間隔件使第一流動通道彼此保持間距。按照本發明成型部設有多個凸起，並且壁具有前面的和後面的橫向於第一流動通道設置的連接板條，其分別與一在堆疊中位於其上面或其下面的第一流動通道的壁的連接板條在形成一關聯的設有多個第一和第二流動通道的部件的情況下氣密地相互連接。間隔件由細長的衝制構成，其中內部的和外面的間隔件相互垂直地設置。
文檔編號F28D9/00GK101307995SQ200810099290
公開日2008年11月19日 申請日期2008年5月16日 優先權日2007年5月16日
發明者M·科齊卡, V·帕爾芬諾弗 申請人:Akg-熱技術有限及兩合公司