專利名稱：具有冷凝液體分離功能的板式熱交換器及其制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種具有冷凝液體分離功能的板式熱交換器及其制造方法，并且尤其涉及一種具有冷凝液體分離功能的集成板式熱交換器及其制造方法，其中通過管子連接到該板式熱交換器外部的分離器被一體地安裝在該板式熱交換器內(nèi)，從而傳統(tǒng)的由用于將分離器連接到回?zé)崞骱屠鋮s器的流體通道引起的熱傳遞損失被防止了，冷凝液體的排放效率被最大化，并且冷卻空氣干燥機(jī)可以變得很小很輕。
背景技術(shù)：
板式熱交換器被用于將熱壓縮空氣變?yōu)槔鋲嚎s空氣，并且板式熱交換器通常被用作空氣干燥機(jī)的一個(gè)部件。這樣一種空氣干燥機(jī)將熱且濕的飽和空氣變?yōu)槔淝腋稍锏膲嚎s空氣，其可以被用在各種工業(yè)設(shè)備中。該空氣干燥機(jī)通常包括板式熱交換器和分離器。
在板式熱交換器中，考慮到流體的種類、流體的通道和板子的強(qiáng)度，多個(gè)形狀不規(guī)則的板被層壓在一起，從而為了熱交換的目的被稱為熱端(hot side)的熱且濕的壓縮空氣和被稱為冷端(cold side)的工作流體交替地在板之間流動(dòng)。也就是說，板之間的夾層通道與大氣和相鄰?fù)ǖ栏綦x，并且兩種不同的工作流體被板所隔離，以便確保反向流動(dòng)，所以熱和冷的工作流體被依次安置以引起熱交換。
板式熱交換器通過一個(gè)隔膜被分隔成一個(gè)回?zé)崞鞑糠趾鸵粋€(gè)冷卻器部分，并且連接到該冷卻器和該回?zé)崞鞯姆蛛x器被安裝在板式熱交換器的外面。這里，該分離器將通過熱交換在冷卻器中冷凝的液體與冷且干燥的壓縮空氣分離，然后僅將冷且干燥的壓縮空氣提供給回?zé)崞鳌?br> 因而，由壓縮機(jī)壓縮的熱且濕的飽和空氣被引入到板式熱交換器的進(jìn)入孔(introduction hole)，從而通過在回?zé)崞髦信c冷且干燥的壓縮空氣進(jìn)行初級(jí)熱交換被冷卻，然后被提供給冷卻器用于與工作流體進(jìn)行二級(jí)熱交換，然后被引入到分離器中分離成流體和冷且干燥的壓縮空氣。該冷且干燥的壓縮空氣然后被再次提供給回?zé)崞饔糜谂c熱且濕的壓縮空氣進(jìn)行三級(jí)熱交換，然后被排出。
傳統(tǒng)的板式熱交換器在結(jié)構(gòu)上不能獨(dú)立地分離冷凝液體，所以分離器被另外安裝在其外部，并且該分離器通過外部的管子與冷卻器和回?zé)崞飨噙B。因而，傳統(tǒng)的空氣干燥機(jī)需要額外的區(qū)域用于安裝分離器，所以幾乎不可能減少其大小和重量。此外，用于將回?zé)崞骱屠鋮s器連接到分離器的流體通道引起熱傳遞損失。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明被設(shè)計(jì)用于解決現(xiàn)有技術(shù)的問題，因此本發(fā)明的一個(gè)目的旨在防止在現(xiàn)有技術(shù)中由冷凝液體分離器和板式熱交換器之間的連接管路引起的額外的安裝空間和熱傳遞損失，并且還大大減少了制造成本。
為了達(dá)到上述目的，本發(fā)明提供了小且輕的板式熱交換器。降低了熱損失，并由于其內(nèi)部構(gòu)造而具有冷凝液體分離功能，在該構(gòu)造中，為了具備分離器的功能，用于從熱且濕的空氣中分離水分得到冷且干燥的空氣的絕熱膨脹室形成在冷卻器中，為了提取殘留在冷且干燥的空氣中的水分，冷凝網(wǎng)篩被安裝在回?zé)崞髦?。本發(fā)明還提供了以一種簡(jiǎn)便的方式制造該板式熱交換器的方法。


本發(fā)明的其他的目的和方面將從下面結(jié)合附圖對(duì)實(shí)施例的描述中變得很清楚。其中圖1是根據(jù)本發(fā)明的板式熱交換器的分解立體圖；圖2是根據(jù)本發(fā)明的板式熱交換器的截面圖；圖3是表示在根據(jù)本發(fā)明的板式熱交換器中的流體流。
具體實(shí)施例方式
下面，參照附圖對(duì)本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)地描述。
圖1是根據(jù)本發(fā)明的板式熱交換器的分解立體圖，圖2是該板式熱交換器的截面圖，圖3表示在板式熱交換器中壓縮空氣和工作流體的流動(dòng)。
如圖1和2所示，根據(jù)本發(fā)明具有冷凝液體分離功能的集成板式熱交換器100包括一個(gè)具有多個(gè)在其內(nèi)層壓的具皺板1a的回?zé)崞?，其中兩個(gè)內(nèi)部空氣通道借助層壓板1a形成，從而連接到進(jìn)入孔2和排出孔3；和一個(gè)具有多個(gè)層壓的具皺板1b以在其內(nèi)形成兩個(gè)內(nèi)部通道的冷卻器7，其中連接到通道中的工作流體通道的工作流體入孔5和工作流體出孔6形成于其內(nèi)，并且其中空氣是在另一個(gè)通道中流動(dòng)的。在該板式熱交換器100中，其中在冷卻器7中形成的多個(gè)空氣通道被結(jié)合在一起的絕熱膨脹室8在該冷卻器7的下部形成在冷卻器7中冷卻的壓縮空氣向回?zé)崞?移動(dòng)的流動(dòng)線路上。此外，具有冷凝網(wǎng)篩9的冷凝室18形成在與絕熱膨脹室8連接的回?zé)崞?的下部。
這里，在以多層形式被層壓以構(gòu)造回?zé)崞?的各個(gè)板1a處，用于形成冷凝室18和流動(dòng)線路14a，14b和14e的孔被分別穿透(perforated)。此外，在構(gòu)造冷卻器7的各個(gè)板1b處，用于形成絕熱膨脹室8的孔，用于形成流動(dòng)線路14c的孔，和用于形成工作流體入口通道15和工作流體出口通道16的孔也被穿透。
壁形管10形成在回?zé)崞?和冷卻器7之間以分隔它們。壁形管10具有一個(gè)回?zé)崞髅娴目?reheater-faced hole)11，通過回?zé)崞?的壓縮空氣被引入該回?zé)崞髅娴目?1中；一個(gè)冷卻器面的孔12，壓縮空氣通過該冷卻器面的孔12被提供給冷卻器7；及一個(gè)連接孔13，在壁形管10的下部連通冷卻器7和回?zé)崞?。
用于引入熱且濕的壓縮空氣的進(jìn)入孔2形成在該回?zé)崞?的上部。與進(jìn)入孔2連通的流動(dòng)線路14a通過層壓板1a形成以連通板之間的夾層通道。用于連接流動(dòng)線路14a和與該流動(dòng)線路14a連通的壓縮空氣通道的流動(dòng)線路14b形成在該回?zé)崞?的下部以連接到該壁形管10的回?zé)崞髅娴目?1。用于連接在冷卻器7內(nèi)循環(huán)為一個(gè)線路的壓縮空氣通道的流動(dòng)線路14d被形成以與壁形管10的下部連接孔(lowercommunication hole)13連通，從而具有冷凝網(wǎng)篩9的冷凝室18形成在該流動(dòng)線路14d內(nèi)。因而，與回?zé)崞?的排出孔3連通的內(nèi)部通道被結(jié)合成一體。排水孔17形成該冷凝室18的一側(cè)。
此外，流動(dòng)線路14c形成在該冷卻器7的上部，以連接到該壁形管10的冷卻器面的孔12并與該冷卻器7的夾層通道連通。該絕熱膨脹室8形成在該冷卻器7的下部以與該流動(dòng)線路14c和內(nèi)部通道連通，并且還與該壁形管10的連接孔13和回?zé)崞?的流動(dòng)線路14d連通。用于引入工作流體的工作流體入孔5和與工作流體入孔5連通的工作流體入口通道15被形成。此外，工作流體入口通道15與內(nèi)部通道連通(見圖1和2)被連接到與工作流體出孔6連通的工作流體出口通道16。
圖3表示壓縮空氣和工作流體在根據(jù)本發(fā)明的板式熱交換器中的流動(dòng)。在圖3中，用虛線表示工作流體，經(jīng)過回?zé)崞?的用實(shí)線表示的熱且濕的氣體通過冷卻器7被變?yōu)槔淝腋稍锏臍怏w然后再次循環(huán)到回?zé)崞?。
在如上所述構(gòu)造的該集成板式熱交換器100中，熱且濕的壓縮空氣通過該進(jìn)入孔2經(jīng)由連接到該進(jìn)入孔2的流動(dòng)線路14a被引入到回?zé)崞?，然后流經(jīng)多個(gè)形成在回?zé)崞?內(nèi)的通道。
回?zé)崞?內(nèi)的通道通過層壓多個(gè)具皺板1a形成，并被分成兩部分一個(gè)是通過進(jìn)入孔2引入的熱且濕的壓縮空氣流動(dòng)的通道；另一個(gè)是經(jīng)過冷卻器7的冷且干燥的壓縮空氣流動(dòng)的通道，并與排出孔3連接。因而，回?zé)崞?依靠層壓板1a形成兩種通道，并且通道彼此隔離從而在各個(gè)通道內(nèi)的流體不與另一個(gè)通道內(nèi)的流體相混合，但進(jìn)行熱交換。
因而，通過進(jìn)入孔2和流體線路14a引入的熱且濕的壓縮空氣通過該內(nèi)部通道被集聚在流動(dòng)線路14b內(nèi)，然后通過壁形管10的回?zé)崞髅娴目?1進(jìn)入壁形管10內(nèi)，然后通過冷卻器面的孔12被引入到冷卻器7的流動(dòng)線路14c內(nèi)。在這個(gè)過程中，進(jìn)行了初級(jí)的熱交換。
形成在冷卻器7的上部的流動(dòng)線路14c內(nèi)的熱且濕的壓縮空氣然后通過形成在冷卻器7內(nèi)的通道經(jīng)過絕熱膨脹室8。在這個(gè)過程中，與通過冷卻器7內(nèi)的另一個(gè)通道的工作流體進(jìn)行二級(jí)熱交換。工作流體通過冷卻器7的下部的工作流體入孔5流入，然后經(jīng)由工作流體入口通道15和連接到工作流體入口通道15的冷卻器7的多個(gè)內(nèi)部通道，通過工作流體出口通道16和工作流體出孔6流出。
當(dāng)然，由于經(jīng)過冷卻器7的壓縮空氣和流體被層壓板1b分隔并交替流動(dòng)，所以它們沒有被混合，而僅進(jìn)行正常的二級(jí)熱交換。
如上所述，隨著經(jīng)過冷卻器7，熱且濕的壓縮空氣被分離出水分并變?yōu)槔淝腋稍锏膲嚎s空氣。此時(shí)，被分離的水分落下然后通過形成在冷凝室18下部的排水孔17被排出。
在本發(fā)明中，水分的分離是由二級(jí)熱交換和絕熱膨脹引起的。為此，在本發(fā)明中絕熱膨脹室8一般形成在冷卻器7的下部。也就是說，絕熱膨脹室8是形成在構(gòu)成冷卻器7的多個(gè)板1b的下部末端，在冷卻器7中形成的壓縮空氣的通道在絕熱膨脹室8中被結(jié)合成一體。
因此，當(dāng)壓縮空氣從狹窄的通道流入到寬闊的絕熱膨脹室8時(shí)，由于壓力下降引起絕熱膨脹，并且由于內(nèi)部能量的消耗導(dǎo)致溫度下降。因此，殘余在空氣中的水分被冷凝和分離。
由于絕熱膨脹水分被再次除去之后，空氣經(jīng)過壁形管10的下部連接孔13，然后被引入到回?zé)崞?的下部流動(dòng)線路14d內(nèi)。冷凝室18形成在回?zé)崞?的流動(dòng)線路14d內(nèi)，并且冷凝網(wǎng)篩9被安裝到冷凝室18上。冷凝網(wǎng)篩9具有填充網(wǎng)(dense net)或類似網(wǎng)孔的濾網(wǎng)，并且它具有一個(gè)適合于在冷且干燥的空氣中最終冷凝并提取水分的結(jié)構(gòu)。也就是說，在絕熱膨脹室8從空氣中除去大部分水分之后，當(dāng)空氣與冷凝網(wǎng)篩接觸時(shí)，殘余的水分便附著到冷凝網(wǎng)篩上，然后被冷凝和分離。
如上所述被絕熱膨脹室8和冷凝室18的冷凝網(wǎng)篩9分離的水分通過排水孔17被排出。
在通過冷凝網(wǎng)篩9之后，空氣沿著回?zé)崞?的內(nèi)部通道向上流動(dòng)，然后通過上部通道14e和排出孔3被排出。此時(shí)，沿著回?zé)崞?的內(nèi)部通道流動(dòng)的空氣通過進(jìn)入孔2和流動(dòng)線路14a被引入，并且與沿著另一個(gè)通道流動(dòng)的熱且濕的壓縮空氣進(jìn)行第三級(jí)熱交換。
具有上述結(jié)構(gòu)和功能的本發(fā)明的板式熱交換器可以通過層壓和銅焊板1a和1b這樣的簡(jiǎn)單方式制造。該制造方法包括如下步驟通過在一個(gè)某種形狀的板內(nèi)穿一個(gè)用于形成冷凝室18的孔和用于形成流動(dòng)線路14a，14b和14e的孔來形成板1a，及在一個(gè)某種形狀的板內(nèi)通過穿一個(gè)用于形成絕熱膨脹室8的孔，一個(gè)用于形成流動(dòng)線路14c的孔和用于形成工作流體入口通道15和工作流體出口通道16的孔來形成板1b；通過層壓和銅焊多個(gè)板1a構(gòu)造具有冷凝室18和流動(dòng)線路14a，14b和14e的回?zé)崞?；通過層壓和銅焊多個(gè)板1b構(gòu)造具有絕熱膨脹室8、流動(dòng)線路14c和工作流體入口和出口通道15和16的冷卻器7；將壁形管10連接在回?zé)崞?和冷卻器7之間，從而回?zé)崞髅娴目?1與回?zé)崞?的流動(dòng)線路14b連通，冷卻器面的孔12與冷卻器7的流動(dòng)線路14c相連通，連接孔13與冷卻器7的絕熱膨脹室8和回?zé)崞?的冷凝室18相連通；將冷凝網(wǎng)篩9插入到冷凝室18中；及完成回?zé)崞?和冷卻器7的最外面部分。
如上所述，本發(fā)明的制造方法保證冷凝室18或絕熱膨脹室8僅通過層壓和銅焊板1a和1b的容易的方式一體地形成，在板1a和1b內(nèi)穿有用于形成流動(dòng)線路等等的孔。也就是說，絕熱膨脹室8和冷凝網(wǎng)篩9形成在板式熱交換器100內(nèi)如分離器一樣發(fā)揮分離水分的功能，當(dāng)板1a和1b被層壓以形成回?zé)崞?和冷卻器7時(shí)，絕熱膨脹室8和其中安裝有冷凝網(wǎng)篩9的冷凝室18便自然地形成了。如上所提及的，為實(shí)現(xiàn)本發(fā)明目的的熱交換器100可以以一種方式容易地制造，即用于形成冷凝室18的孔和用于形成流動(dòng)線路14a，14b和14e的孔形成在構(gòu)成回?zé)崞?的板1a內(nèi)，及用于形成絕熱膨脹室8的孔，用于形成流動(dòng)線路14c的孔，和用于形成工作流體入口和出口通道15和16的孔形成在構(gòu)成冷卻器7的板1b內(nèi)。
在本發(fā)明中，為了從熱且濕的壓縮空氣中除去水分，絕熱膨脹室8形成在冷卻器7的下部，并且冷凝網(wǎng)篩9被安裝在回?zé)崞?的下部。因而，安裝在外部的傳統(tǒng)的分離器可以被除去，所以由通道譬如用于將分離器連接到回?zé)崞?和冷卻器7的管子引起的熱傳遞損失可以被最小化，同時(shí)冷凝液體的排出效率也被最大化了。此外，冷卻空氣干燥器可以變得更小更輕。而且，由于幾個(gè)部件譬如分離器和管子沒有被使用，本發(fā)明確保了較高的生產(chǎn)率并降低了成本。
權(quán)利要求
1.一種具有冷凝液體分離功能的集成板式熱交換器(100)，包括具有多個(gè)層壓于其內(nèi)的具皺板(1a)的回?zé)崞?4)，該回?zé)崞骶哂羞B接到該回?zé)崞鲀?nèi)的不同壓縮空氣通道的進(jìn)入孔(2)和排出孔(3)；具有多個(gè)層壓于其內(nèi)的具皺板(1b)的冷卻器(7)，該冷卻器具有連接到其內(nèi)的工作流體通道的工作流體入孔(5)和工作流體出孔(6)，該冷卻器其內(nèi)具有壓縮空氣通道；及壁形管(10)被配置用于將回?zé)崞?4)和冷卻器(7)分開，并提供了流動(dòng)線路，從而壓縮空氣與回?zé)崞?4)和冷卻器(7)相通；其中絕熱膨脹室(8)在冷卻器(7)的下部形成，在冷卻器(7)內(nèi)冷卻的壓縮空氣向回?zé)崞?4)移動(dòng)的流動(dòng)線路上，冷凝室(18)在與該絕熱膨脹室(8)相連的回?zé)崞?4)的下部形成，及冷凝網(wǎng)篩(9)和排水孔(17)形成在冷凝室(18)內(nèi)。
2.如權(quán)利要求1所述的集成板式熱交換器，其中板(1a)具有形成冷凝室(18)的孔和形成流動(dòng)線路(14a，14b，14e)的孔。
3.如權(quán)利要求1所述的集成板式熱交換器，其中板(1b)具有形成絕熱膨脹室(8)的孔，形成流動(dòng)線路(14c)的孔，及形成工作流體入口通道(15)和工作流體出口通道(16)的孔。
4.如權(quán)利要求1所述的集成板式熱交換器，其中壁形管(10)具有回?zé)崞髅娴目?11)，回?zé)崞?4)的壓縮空氣被引入該回?zé)崞髅娴目?11)中；冷卻器面的孔(12)，壓縮空氣通過該冷卻器面的孔(12)被提供到冷卻器(7)中；及連接孔(13)，該連接孔(13)在其下部將冷卻器(7)連通到回?zé)崞?4)。
5.如權(quán)利要求1所述的集成板式熱交換器，其中該絕熱膨脹室(8)是通過將多個(gè)形成在冷卻器(7)內(nèi)的壓縮空氣通道結(jié)合形成的。
6.如權(quán)利要求1所述的集成板式熱交換器，其中進(jìn)入孔(2)形成在該回?zé)崞?4)的上部，與進(jìn)入孔(2)連通的流動(dòng)線路(14a)通過板(1a)形成從而連通板之間的夾層通道，在回?zé)崞?4)下部形成連通流動(dòng)線路(14a)的流動(dòng)線路(14b)以連接到壁形管(10)的回?zé)崞髅娴目?11)，及安裝冷凝網(wǎng)篩(9)的流動(dòng)線路(14d)被形成從而連通該壁形管(10)的下部連接孔(13)。
7.如權(quán)利要求1所述的集成板式熱交換器，其中流動(dòng)線路(14c)形成在冷卻器(7)的上部，從而連接到壁形管(10)的冷卻器面的孔(12)并與冷卻器(7)的夾層通道連通，該絕熱膨脹室(8)形成在冷卻器(7)的下部，從而與流動(dòng)線路(14c)和內(nèi)部通道連通，并且還與壁形管(10)的連接孔(13)和回?zé)崞?4)的流動(dòng)線路(14d)連通，用于引入工作流體的工作流體入孔(5)和與該工作流體入孔(5)連通的工作流體入口通道(15)被形成，并且工作流體入口通道(15)與內(nèi)部通道相連通被連接到與工作流體出孔(6)相連通的工作流體出口通道(16)。
8.如權(quán)利要求1所述的集成板式熱交換器，其中該冷凝室(18)與連通回?zé)崞?4)的排出孔(3)的內(nèi)部通道結(jié)合。
9.一種具有冷凝液體分離功能的集成板式熱交換器的制造方法，包括如下步驟通過層壓和銅焊多個(gè)板(1a)構(gòu)造回?zé)崞?4)以形成冷凝室(18)和流動(dòng)線路(14a，14b和14e)，用于形成冷凝室(18)的孔和用于形成流動(dòng)線路(14a，14b和14e)的孔形成在每個(gè)板(1a)內(nèi)；及通過層壓和銅焊多個(gè)板(1b)構(gòu)造冷凝器(7)以形成絕熱膨脹室(8)、流動(dòng)線路(14c)、工作流體入口通道(15)和工作流體出口通道(16)，用于形成絕熱膨脹室(8)的孔、用于形成流動(dòng)線路(14c)的孔、用于形成工作流體入口通道(15)的孔和用于形成工作流體出口通道(16)的孔形成在每一個(gè)板(1b)內(nèi)。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種具有冷凝液體分離功能的板式熱交換器，其包括回?zé)崞?，其具有多層壓具皺板和連接到其內(nèi)不同壓縮空氣通道的進(jìn)入和排出孔；冷卻器，其具有多層壓具皺板，與其內(nèi)的工作流體通道連接的工作流體入孔和出孔，和形成于其內(nèi)的壓縮空氣通道；及一個(gè)壁形管，被構(gòu)造用來通過提供一個(gè)將壓縮空氣和回?zé)崞骷袄鋮s器連通的流動(dòng)線路來分隔回?zé)崞骱屠鋮s器。絕熱膨脹室在冷卻器的下部形成，在冷卻器中冷卻的壓縮空氣向回?zé)崞鞣较蛞苿?dòng)的流動(dòng)線路上。冷凝室形成在連接到絕熱膨脹室的回?zé)崞鞯南虏?。冷凝網(wǎng)篩和排水孔形成在冷凝孔中。
文檔編號(hào)B23P15/26GK1721809SQ20041009045
公開日2006年1月18日 申請(qǐng)日期2004年11月18日 優(yōu)先權(quán)日2004年7月13日
發(fā)明者李炳昇 申請(qǐng)人:李炳昇