一種防止熱損傷的換熱器的製作方法

2023-04-29 13:41:16

本發明涉及換熱技術領域，特別是一種耐高溫的板式換熱器。

背景技術：

對於採用以空氣作為換熱介質的高溫煙氣熱回收，傳統技術上普遍採用管殼式換熱器和板式換熱器，管殼式換熱器由於內管的管壁不能做得太薄，加上管內與管外空氣總的熱交換面積較少，造成換熱效率較低。而傳統板式氣氣高溫換熱器必須要將間隔排列的金屬換熱片所分隔的進氣腔和出氣腔進行獨立封閉。例如參照公開號為CN 103115509 A的《板式換熱器》，提到了固定夾緊板與活動夾緊板之間布置若干塊換熱板片的技術。這類板式換熱器需要將換熱片的邊緣進行密封處理以防止進氣腔和出氣腔之間漏氣，傳統所採用的是焊接密封方式，而對於過薄的不鏽鋼片焊接難度很大，需要花費大量的加工成本，而且焊接過程很容易燒穿不鏽鋼片造成報廢，所以這類傳統換熱器的換熱片不能採用厚度太薄的材料，而換熱層越厚成本就越高和換熱效率越低，而更大的問題是在換熱器在使用過程中當遇上驟冷驟然時所產生的結構應力很容易使焊接處爆裂導致漏氣。

技術實現要素：

為了克服現有技術的不足，本發明提供一種防止熱損傷、密封更好且不需要焊接的換熱器，解決應力破壞和冷熱變形影響密封性的問題，適用於高溫煙氣與其他氣體的熱交換。

本發明解決其技術問題所採用的技術方案是：

一種防止熱損傷的換熱器，包括框架和框架內的若干塊換熱片，所述框架上開有通風口，所述換熱片相互緊貼平行排列，所述框架內的通風口位置處設置有用於夾住換熱片的U形夾條，所述框架內通過換熱片分隔形成氣腔，所述框架內的氣腔邊緣處設置有密封軟墊。

作為一個優選項，所述框架內壁設置有保溫棉。

作為一個優選項，所述換熱片上通過衝壓形成若干個凸包。

作為一個優選項，相鄰的所述換熱片的凸包位置相互錯開。

作為一個優選項，所述框架內置有夾住保溫棉的內隔熱板和外隔熱板。

作為一個優選項，所述框架內壁與外隔熱板之間設置有彈力器。

作為一個優選項，所述凸包為半球面狀。

作為一個優選項，所述框架位於通風口位置處每相鄰的兩片換熱片的邊緣處合攏並由U形夾條夾緊。

作為一個優選項，所述保溫棉為耐高溫且具有彈性的石棉材料或陶瓷纖維材料製成。

作為一個優選項，所述換熱片由耐高溫不鏽鋼片製成。

本發明的有益效果是：該換熱器通過合理的結構改良，尤其是換熱片配合通風口出的U形夾條和密封軟墊的設計，不但方便安裝，而且配合換熱片通過衝壓形成的凸包設計，巧妙利用密封軟墊和換熱片的彈性，可更有效阻止相鄰氣腔之間串氣，避免高溫工作的換熱器出現熱損傷，解決了傳統焊接製成的換熱器容易受冷熱應力影響造成焊口爆裂的問題。

附圖說明

下面結合附圖和實施例對本發明進一步說明。

圖1是本發明的側視圖；

圖2是本發明的主視圖；

圖3是本發明中位於換熱片邊沿處的局部放大圖；

圖4是本發明中位於通風口位置處的局部放大圖。

具體實施方式

為了使本申請的目的、技術方案及優點更加清楚明白，以下結合附圖及實施例，對本發明進行進一步詳細說明。為透徹的理解本發明，在接下來的描述中會涉及一些特定細節。而在沒有這些特定細節時，本發明則可能仍可實現，即所屬領域內的技術人員使用此處的這些描述和陳述向所屬領域內的其他技術人員有效的介紹他們的工作本質。此外需要說明的是，下面描述中使用的詞語「前側」、「後側」、「左側」、「右側」、「上側」、「下側」等指的是附圖中的方向，詞語「內」和「外」分別指的是朝向或遠離特定部件幾何中心的方向，相關技術人員在對上述方向作簡單、不需要創造性的調整不應理解為本申請保護範圍以外的技術。應當理解，此處所描述的具體實施例僅僅用以解釋本申請，並不用於限定實際保護範圍。而為避免混淆本發明的目的，由於熟知的製造方法、控制程序、部件尺寸、材料成分、電路布局等的技術已經很容易理解，因此它們並未被詳細描述。參照圖1、圖2，一種防止熱損傷的換熱器，包括框架1和框架1內的若干塊換熱片2，所述框架1上開有通風口3，所述換熱片2相互緊貼平行排列，所述框架1內的通風口3位置處設置有用於夾住換熱片2的U形夾條7，具體為夾住相鄰若干塊換熱片2的邊沿位置，由於U形夾條7與換熱片2之間不需要焊接，屬於各自獨立的結構主體，就便於換熱片2的固定安裝，所述框架1內通過換熱片2分隔形成氣腔5，所述框架1內的氣腔5邊緣處設置有密封軟墊6。

在實際工作時，換熱片2和密封軟墊6將冷熱流體分開，使其分別在每塊換熱片2兩側的氣腔5中流動，通過換熱片2進行熱交換。而由於通風口3處沒有密封軟墊6，因此位於通風口3位置處的U形夾條7把相鄰的換熱片2夾住，就可以使通風口3處的氣體從U形夾條7之間的位置進入氣腔5而不會導致串氣至相鄰的氣腔5。這種換熱器的結構及換熱原理決定了其依然具有板式換熱器的優點，包括結構緊湊、佔地面積小、傳熱效率高、熱損失小等特點。

作為高溫氣氣換熱器，因換熱體處於惡劣的高溫環境，使內部的受熱部件產生結構應力而出現變形，尤其對於某些焊接部位更容易出現爆裂，也包括一些密封部位因材料的冷熱伸縮產生間隙出現洩漏。而本發明主要針對受熱部件連接部位的改善而設計，避免因受熱部件的冷熱變形或結構應力使連接部位出現漏風甚至損傷的問題。其中，與多層的換熱片2垂直接觸的密封軟墊6，所有換熱片2的邊緣陷入密封墊內，使相鄰的兩片換熱片2之間的空氣通過密封軟墊6相互隔離。

另外的實施例，參照圖1、圖2、圖3、圖4的一種防止熱損傷的換熱器，其中此處所稱的「實施例」是指可包含於本申請至少一個實現方式中的特定特徵、結構或特性。在本說明書中不同地方出現的「實施例中」並非均指同一個實施例，也不是單獨的或選擇性的與其他實施例互相排斥的實施例。實施例包括框架1和框架1內的若干塊換熱片2，所述框架1上開有通風口3，所述換熱片2相互緊貼平行排列，所述換熱片2上通過衝壓形成若干個凸包4，利用凸包將兩片換熱片分隔開形成氣腔保證氣體暢通。所述框架1內通過換熱片2分隔形成氣腔5，所述框架1內的氣腔5邊緣處設置有密封軟墊6。所述的密封軟墊6為耐高溫的石墨軟墊，保證密封軟墊6在高溫範圍內的密封性能大致保持不變。所述框架1內壁設置有保溫棉61。所述保溫棉61為耐高溫且具有彈性的石棉材料壓縮製成。所述框架1內的通風口3位置處設置有用於夾住換熱片2的U形夾條7。

相鄰的所述換熱片2的凸包4位置相互錯開，保證換熱片2分隔以保持氣體流通。所述框架1位於通風口3位置處每相鄰的兩片換熱片2的邊緣處合攏並由U形夾條7夾緊。即被U形夾條7夾住的兩片換熱片2之間的相鄰的氣腔5由U形夾條7密封，避免串氣漏氣，而兩條U形夾條7之間的氣腔5與通風口3相通，形成交錯換熱的氣腔5。

相鄰的換熱片2邊緣的合攏通過U形夾條7的彈性夾緊力，所以不會因為受溫度影響產生換熱片2之間的結構應力，而導致換熱器出現類似焊接口爆裂的問題。由於U形夾條7是利用過矯的反彈力夾緊兩片換熱片的邊緣，具有彈性的U形夾條7在自由狀態時其內間隙少於兩換熱片的厚度，為方便兩片換熱片能順利插入U形夾條7內部，在本實施例中，所述U形夾條7的開口端為喇叭口狀，提高換熱片2的插接安裝效率。

另外的實施例，參照圖1、圖2、圖3、圖4的一種防止熱損傷的換熱器，包括框架1和框架1內的若干塊換熱片2，所述換熱片2由耐高溫不鏽鋼片製成，以保證換熱片2的耐用性。所述框架1上開有通風口3，所述換熱片2相互緊貼平行排列，所述框架1內的通風口3位置處設置有用於夾住換熱片2的U形夾條7，所述框架1內通過換熱片2分隔形成氣腔5，所述框架1內的氣腔5邊緣處設置有密封軟墊6，所述的密封軟墊6為耐高溫的陶瓷纖維材料製成。陶瓷纖維材料製成的密封軟墊6質量輕、絕熱性能好、熱穩定性好，且加工容易，很適合在本換熱器中使用。所述框架1內壁設置有保溫棉61。所述保溫棉61為耐高溫且具有彈性的陶瓷纖維材料製成。所述框架1內置有夾住保溫棉的內隔熱板8和外隔熱板9，即內隔熱板8和外隔熱板9配合保溫棉形成一個隔熱層。本實施例的內隔熱板8和外隔熱板9為矽酸鋁材料或矽酸鈣材料構成。所述框架1內壁與外隔熱板9之間設置有彈力器10。本實施例中的彈力器10為彈簧或彈力鋼片或橡膠，彈力器10依靠框架1給外隔熱板9施加推力。

密封軟墊6、內隔熱板8、保溫棉61和外隔熱板9除了起到保溫隔熱功能以外，還承擔其它作用，其中密封軟墊6作為與換熱片2直接接觸的密封材料，內隔熱板8作為密封軟墊6的支承板並將保溫棉61和彈力器的反彈力均勻地施加給密封軟墊，而保溫棉61利用被壓縮的反彈力加上彈力器10始終給內隔熱板8施加推力，保溫棉61還可以利用其可塑性消除內外隔熱板之間的不平整所造成的局部區域受力不均勻的問題，相比之下外隔熱板9的剛性最高，通過依靠框架1通過彈力器10向裡面施加推力，也對整個結構主體起支承和保護作用。

當換熱片2溫度變化導致其尺寸變化時，密封軟墊6外側的內隔熱板通過被壓縮保溫棉61的反彈力和最外面彈力器10形成始終向換熱片方向的推力，加上上方保溫層施加自身的重力，保持換熱片2邊緣始終陷入密封軟墊6之中而避免相鄰氣腔之間漏氣。

根據上述原理，本發明還可以對上述實施方式進行適當的變更和修改。例如上述的U形夾條7安裝在通風口3處，並不限定U形夾條7必須固定在通風口3上，具體可根據安裝在通風口3附近位置處。因此，本發明並不局限於上面揭示和描述的具體實施方式，對本發明的一些修改和變更也應當落入本發明的權利要求的保護範圍內。

在實際使用時，換熱器的換熱片2多片平行排列，利用換熱片2衝壓形成的多個半球面狀凸包4分隔形成的進氣腔和出氣腔，通風口3處的換熱片2邊緣採用U形夾條7夾緊密封，其餘位置的換熱片2邊緣採用密封軟墊密封，換熱片2邊緣陷入密封軟墊6之中，密封軟墊6外側依次設有內隔熱板8、保溫棉61、外隔熱板9、彈力器10和框架1。本發明可應用在300℃以上的高溫煙氣與新鮮空氣或其他氣體的熱交換。

經過實踐證明，上述換熱器適用於有機廢氣焚燒爐所產生的高溫煙氣與有機廢氣之間的熱交換，利用本發明裝置將煙氣餘熱轉移至待焚燒的有機廢氣以節約廢氣焚燒所消耗的燃料。該設計與現有的換熱器相比，有著以下優勢：

1、可以適用於很薄的金屬換熱片施工，大幅增加了換熱效率，也大幅降低了換熱材料的成本。

2、金屬換熱片陷入耐高溫的密封軟墊可更有效阻止相鄰氣腔之間串氣，因密封軟墊外側的保溫棉和彈力器具備可塑性和彈性，在高溫造成金屬換熱片的尺寸變化時可始終保持密封層與換熱片的緊密接觸避免出現分離漏氣的現象，解決了傳統焊接技術受冷熱應力影響造成焊口爆裂的問題。

3、比傳統技術採用焊接的方法施工更加容易，大幅降低產品製造成本。