專利名稱：熱交換器的板片和板片上的墊片的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明關(guān)于在權(quán)利要求1的前序部分中所指的板式熱交換器中的板片，以及權(quán)利要求4的前序部分中所指的相應(yīng)的帶墊片的板片。
板式熱交換器由許多被墊片隔開的板片制成。通常，板片為矩形并且在每個角部設(shè)有兩種熱交換介質(zhì)的進口和出口孔，在該板片上須隆起波狀花紋并設(shè)置墊片。在組裝板式熱交換器時，該墊片被放在一堆板片中相鄰板片之間。在墊片內(nèi)形成通流區(qū)，該通流區(qū)角部開孔中有兩個是連通的，因此使第一種熱交換介質(zhì)流到板片的一側(cè)。剩下的兩個角部開孔被墊片隔離。將一堆板片中的下一個熱交換器板片轉(zhuǎn)180°，該板片上的墊片又形成一個通流區(qū)，該通流區(qū)與第一個墊片另一側(cè)的其它兩個開孔相貫通的，并使另一種介質(zhì)在該板片上的這一側(cè)流動。將熱交換器的板片每隔一個旋轉(zhuǎn)180°，制成板式熱交換器。每隔一個空間被第一種熱交換介質(zhì)填充，而剩下來的空間被另外一種熱交換介質(zhì)填充。
一般在每個熱交換器板片上都設(shè)有墊片槽，在其中放置最好由橡膠制造的墊片。為了便于組裝板式熱交換器，需要將墊片固定到墊片槽中去，這可以通過各種方式來實現(xiàn)。傳統(tǒng)的方法是將墊片膠粘到墊片槽中去，然而考慮到這將會引起以后在拆卸板式熱交換器時出現(xiàn)問題這一實際情況，人們已經(jīng)開發(fā)了另一種機械連接的方法。
這種機械連接的方法可以分成兩組。第一組連接方法是通過在墊片上設(shè)置一個舌瓣而實現(xiàn)的，該舌瓣可以與一個設(shè)置在墊片槽中的槽孔相配合。該槽孔可以是一個沖壓出來的孔(例如如US-A-4377204中所示)或者通過切割和隆起板片材料而形成，該槽孔的形成無需減少材料(例如如US-A-4905758中所示)。另一組方法中，墊片和墊片槽的形狀為，墊片延伸到熱交換器板片的邊緣之外，并且由連接在該邊緣周圍的舌瓣固定(例如如EP0762071中所示)。
本發(fā)明關(guān)于如US-A-4905758中所示的、通過切割和隆起板片材料而形成槽孔這一組的連接方法。該方法與提到的其它方法相比具有許多優(yōu)點。
在墊片槽附近的熱交換器板片上沖壓槽孔的方法有一些缺陷。沖孔或基本上沿墊片槽要間隔設(shè)置許多孔，可以假設(shè)在隆起板片之后分別進行一系列的操作，也可以假設(shè)在隆起工具上設(shè)置沖孔工具，這將會大大增加了該工具的成本。此外，后一種辦法是不希望有的，因為存在沖掉的部分會被保留在隆起工具內(nèi)的危險，進而有損于后面的隆起/沖壓過程。
材料切割和隆起以形成槽孔的過程可以與隆起板片材料本身同在一個工作程序中進行，這樣就不需要獨立的工作程序，同樣，對切割工具的自由公差的要求并不高，與隆起工具組合做在一起會相對便宜一些。
墊片和墊片槽的形狀被設(shè)置成使墊片延伸到熱交換器板片的外邊緣、并且由連接在該邊緣周圍的舌瓣固定這種方法，需要復(fù)雜的墊片形狀，這就一方面增加了墊片的成本，另一方面使得墊片安裝困難且費時。
安裝在切割和隆起材料后所形成的槽孔中的墊片，應(yīng)該具有簡單的形狀并且能比較容易地安裝在墊片槽中。
US-A-4905758提供了一種帶墊片槽的熱交換器板片，墊片槽每隔一段擴大一段，該擴大段與墊片槽本身位于同一個平面，該擴大段是相對于周圍的墊片材料被向下壓出來的。通過向下擠壓已經(jīng)被切割開的該擴大段的端部，在與墊片槽長度方向基本上相垂直的平面上形成槽孔。
墊片上設(shè)有插入到墊片槽擴大段中去的凸出來的連接件，其形狀為它們能夠與設(shè)在每一個擴大段端部的槽孔相配合。
實施固定墊片是通過將墊片凸出來的連接件的端部壓到槽孔中去，也就是說固定力決定于墊片凸出來的連接件與主要是槽孔上部邊緣之間的接合程度。
人們已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，在US-A-4905758中所示形狀的熱交換器板片的制造過程中，很難遵守槽孔兩個上部邊緣間距的許用公差。在平板被第一次向下壓成所需要的形狀時，該板片材料會收縮。收縮程度部分地取決于周圍材料的隆起，部分取決于板片材料，部分取決于板片的厚度。兩個上部邊緣間距可以隨著板片的不同和在溝槽中連接位置的不同而變化，因而會出現(xiàn)不希望有的在墊片槽擴大段和墊片連接件之間固定力的變化。這樣的不規(guī)則的固定力會在組裝板式熱交換器時引起麻煩，因為萬一墊片沒有充分連接上，墊片可能被移到墊片槽之外。
本發(fā)明的目的是提供一種上面提到的熱交換器板片，其中與墊片相接合的那些邊的間距可以被制造在很小的公差范圍內(nèi)，以克服上述缺陷。
本發(fā)明目的的實現(xiàn)是通過構(gòu)成上面提到的板片，其特征在權(quán)利要求1中的特征部分和關(guān)于組裝板片和墊片的權(quán)利要求4中的特征部分已經(jīng)指出。
那么就得到一種熱交換器的板片，其中擴大段上隆起的舌狀部分的每側(cè)設(shè)置固定槽孔，所形成的槽孔之間的距離被保持在很小的公差范圍內(nèi)，在板片的制造過程中，該隆起的舌狀部分不會受周圍材料產(chǎn)生的收縮效應(yīng)的影響。這種熱交換器板片的設(shè)計，使所有相互之間隔開的擴大段中都設(shè)置上固定槽孔，這些固定槽孔之間的相互距離被保持在同樣很小的公差范圍內(nèi)，而不會受到隆起過程以及板片的材料和厚度的影響。此外，也就是說，同樣的隆起工具可以用在不同材料和不同厚度的熱交換器板片的制造過程中。由于相接合的墊片在該公差范圍內(nèi)制造，該墊片的連接件也在很小的公差范圍內(nèi)制造，這就能夠在板片和墊片之間所有空間內(nèi)實現(xiàn)均勻的固定力。
根據(jù)本發(fā)明的第一個實施例，在擴大段的中間位置設(shè)置一個隆起的舌狀部分，墊片的連接件包括兩個突出部分，該突出部分設(shè)置成與舌狀部分每側(cè)的槽孔相接合。該實施例構(gòu)成本發(fā)明的形狀最簡單的熱交換器板片。
根據(jù)本發(fā)明的另一個實施例，在擴大段上設(shè)置兩個隆起的相互隔開來的舌狀部分。在該實施例中設(shè)置了四個連接槽孔，在兩個舌狀部分的每一側(cè)各設(shè)置一個。因此，墊片的連接件可以以各種不同的方式制造，可以設(shè)置與不同的槽孔相接合的舌瓣。所以，墊片連接件可以包括一個凸出的舌瓣，它設(shè)置成與中間的兩個互相面對的設(shè)在每個舌狀部分上的槽孔相接合，也可以包括兩個凸出舌瓣，它設(shè)置成與兩個舌狀部分上的相互之間最遠的兩個槽孔相接合。所以，在墊片上可以設(shè)置一種夾持在舌狀部分之間的接合舌瓣，或者設(shè)置一種夾持在舌狀部分周圍的接合舌瓣。
在墊片連接件上的舌瓣可以被設(shè)置成使舌瓣部分地伸到槽孔中去，或者它們也可以被設(shè)置成使它們壓靠在槽孔中而不伸入到其中太多，這取決于需要的固定力有多大。
最后，在墊片連接件上可以設(shè)置一個位于連接件上方的按壓件，該按壓件不會影響墊片連接件的功能，但是會幫助將墊片安裝到板片上。
參照附圖下面更詳細地解釋本發(fā)明，其中

圖1表示了所發(fā)明的設(shè)有墊片的熱交換器的板片；圖2表示了本發(fā)明的第一個實施例中熱交換器板片實例的局部放大視圖；圖3表示了可以安置在圖2中所示的熱交換器板片中的墊片局部；圖4表示了圖3中所示的墊片被安裝到圖2中所示的熱交換器板片上；圖5表示了本發(fā)明的另一個實施例中熱交換器板片實例的局部放大視圖；圖6-8表示了可以安置在圖5中所示的熱交換器板片中的墊片局部。
圖1表示了一個矩形熱交換器的板片1，其角部為熱交換介質(zhì)設(shè)置了開孔2。板1上設(shè)有墊片3，它形成一種熱交換介質(zhì)的通流面4，熱交換介質(zhì)和兩個角孔2連通。其余的兩個角孔2被墊片3隔離。最好將板1做成所示的波紋形的表面，一方面它增加了在通過板1時的熱交換，另一方面，提高了板1的剛度。波紋是在一個擠壓工具中被隆起后而形成的。在組裝熱交換器時，將每隔一個帶墊片3的板片1旋轉(zhuǎn)180°，這樣一種熱交換介質(zhì)隔一個板片流動，其它的介質(zhì)在其它的板片之間流動。這是一個典型的傳統(tǒng)熱交換器的構(gòu)造。
為了便于板式熱交換器的安裝，將墊片3接合到板片1上。為此，在墊片3上設(shè)有均勻分配在墊片周圍的舌瓣5。在板片上挖掉一塊并由墊片3上凸出來的部分填充，通過板片1上的挖掉的部分來固定墊片。
圖2為本發(fā)明的第一個實施例中熱交換器板片1的局部放大視圖；可以看到，在板片1上設(shè)有接收墊片3的墊片槽6。墊片槽6每隔一段放大一部分7，它由墊片3上相應(yīng)的舌瓣填充。在擴大段7的中心，設(shè)有一個槽孔8，它是在隆起板片1時形成的。在擠壓的過程中，制成板1的波紋表面和設(shè)有擴大段7的墊片槽6。同時，形成槽孔8，兩塊擠壓工具相對于墊片槽6和擴大段7向上壓出舌狀部分9。在此過程中，在板1上切割出兩條縫但并沒有去掉材料。
槽孔8和舌狀部分9另一側(cè)相應(yīng)的槽孔一起形成墊片與板1之間的連接裝置，其中在相互連接時，槽孔的上部邊緣將卡住墊片上舌瓣的接合部分，下面將要描述該舌瓣。舌狀部分9的寬度是精心確定的，制成該板片的材料不能因隆起而被進一步的拉伸和壓縮。這也就是說，兩個接合槽孔8的上部邊緣是精確控制在很小的公差范圍內(nèi)的。
圖3表示了墊片3的局部，該墊片與圖2中所示的板片1上的墊片槽6相配合；在墊片3上每隔一段設(shè)置一個連接件10，在圖示的實施例中，它包括兩個凸出來的舌瓣11，墊片3的形狀和凸出來的舌瓣11與墊片槽6和其擴大段7高精度地相配。舌瓣11的形狀被設(shè)置成使相互面對的舌瓣能夠與板片1上的槽孔8卡鎖接合在一起。
該墊片最好由橡膠制造，它也可以由其它材料制造。在墊片3的頂部和底部，還可以設(shè)置所示的密封條12，在組裝制成熱交換器時以改進在熱交換器板片之間的密封。
圖4表示了圖3中所示的墊片被安裝到圖2中所示的熱交換器板片上。如圖中的點劃線所示，墊片3中的部分舌瓣11伸入到板片1中的槽孔8中。舌瓣11最好卡在槽孔8中，但連接的實現(xiàn)也可以完全靠夾持效應(yīng)，其中墊片3上的軟材料完全擠壓在槽孔8的周圍。如上所述，由于切割和隆起的操作過程在槽孔8上會形成毛刺，在安裝墊片3的過程中，這些毛刺會嵌入到橡膠材料中去并且會將墊片3進一步固定。
圖5表示了本發(fā)明的另一個實施例中熱交換器板片。
同樣，在板片21上設(shè)有帶擴大段27的墊片槽26。在此實施例中，擴大段7的形成是通過從墊片槽6中隆起材料，這樣形成兩個相同的舌頭一樣的塊29，每一個塊實際上如同圖2中所示的實施例中的舌狀部分9。兩個舌狀部分9的上邊是活動的，它們不受板片21上的其它板片元件以及在制造板片21的過程中可能存在的收縮的影響。結(jié)果是，所形成的槽孔28相互之間的距離(這里共有四個，每個舌狀部分9上有兩個)被精確限定在很小的范圍之內(nèi)。兩個而不是一個舌塊29的形狀，就所關(guān)聯(lián)的墊片的形狀而言，應(yīng)被認為可以有更多的選擇，圖6-8中表示了其中的三個。
圖6表示了設(shè)有連接件30的墊片33，其形狀為一個凸出來的中心連接舌瓣31和兩個邊側(cè)舌瓣32。中心連接舌瓣31的寬度一般稍大于在板片21上擴大段27中的兩個隆起的舌塊29之間的距離，它能緊緊地卡在兩個舌塊29上的槽孔中。邊側(cè)舌瓣32的形狀填充在板片21上擴大段27的最外側(cè)。在安裝時墊片33填充到整個擴大段27中去。在該實施例中，這里邊側(cè)舌瓣32不起固定墊片槽26中的墊片33的作用，因此這里也可以不設(shè)置它。
完成墊片33的安裝是通過將墊片放置到墊片槽26中，然后向下按壓在兩個舌塊29之間的中心連接舌瓣31，舌瓣卡入到舌塊29的槽孔28中去并且被固定在舌塊29的上部邊緣的下面。
為了便于安裝，如圖7中所示，可以在墊片33上設(shè)置一個按壓件34，它設(shè)置在以點劃線所表示的墊片33的連接件30的上面。該按壓件34與中心連接舌瓣31和邊側(cè)舌瓣32粘在一起，但不會使中心舌瓣31的功能受到影響。在按壓件34表面上設(shè)有按壓墊35，按壓墊向上呈弧形加厚。當(dāng)圖7中所示的墊片33被安裝到板片21中時，通過對按壓墊35作用一個向下的壓力，將墊片33的連接件30壓到板片21上擴大段27中去。如果要將墊片33采用機械的方法安裝到墊片槽26中去，該連接件30和蓋在其上面的按壓件34的形狀是非常歡迎的，從墊片33的生產(chǎn)制造的角度來說，它還具有某些優(yōu)點。
圖8表示了可以被安置在圖5中所示板片21中的墊片的另一個實施例。
象圖6和圖7中所示的墊片33的連接件30一樣，墊片43的連接件40包括一個中心舌瓣41和兩個邊側(cè)舌瓣42。在該實施例中，邊側(cè)舌瓣42是這樣一種舌瓣，在將其安裝到熱交換器的板片21上時，它將與在隆起的舌塊29外側(cè)形成的槽孔28相接合，每個邊側(cè)舌瓣42上都設(shè)有向內(nèi)凸出來的一塊。墊片43的連接件40的形狀與(圖2中)墊片3的連接件10的形狀大致相同，只是邊側(cè)舌瓣42之間的距離大于凸出來的舌瓣11之間的距離。
中心舌瓣41的形狀被設(shè)置成使其緊緊地向下安裝在隆起的舌塊29之間，在將墊片43安裝到板片21上時，中心舌瓣起固定墊片43的作用。然而，中心舌瓣的寬度也可以小于隆起的舌塊29之間的距離，也就是說，它不起固定墊片43的作用，或者也可以選擇不設(shè)置它。
參照圖中所示的優(yōu)選實施例，已經(jīng)對本發(fā)明作了描述。但是也可以構(gòu)思本發(fā)明范圍內(nèi)的其他的實施例。例如在墊片3(圖3)和43(圖8)各自的連接件10和40上可以設(shè)置類似于圖7中所示、并蓋在上面的按壓件，以便于將它們分別安裝到熱交換器板片1和21中去。
墊片的連接件10、30和40在實施例中被表示成從墊片3、33和43上凸出來，并且具有圓形和軟的外形，這將在強度和制造方面為墊片帶來一些好處。然而，完全可以將連接件制成其它的形狀。
權(quán)利要求
1.一種板式熱交換器的熱交換器板片(1；21)，該板片(1；21)包括呈凹槽狀的墊片槽(6；26)，該凹槽延伸至少穿過在靠近板片的邊緣處的部分板片(1；21)，并且在相應(yīng)的墊片(3；33；43)上每隔一段設(shè)置一個接納連接件(10；30；40)的擴大段(7；27)，在與墊片槽(6；26)中的每個擴大段(7；27)相連接的位置，通過切割和隆起板片材料，至少設(shè)置兩個與墊片槽長度方向?qū)嶋H上相垂直的槽孔(8；28)，該槽孔(8；28)被設(shè)計成與連接件(10；30；40)相接合，其特征在于，在實際上垂直于墊片槽(6；26)的擴大段(7；27)中至少設(shè)置了一個隆起的舌狀部分(9；29)，其中槽孔(8；28)位于舌狀部分(9；29)的每一側(cè)，該舌狀部分位于該側(cè)與墊片槽(6；26)的擴大段(7；27)之間。
2.如權(quán)利要求1中的熱交換器板片，其特征在于一個隆起的舌狀部分(9)設(shè)置在擴大段(7)的中心。
3.如權(quán)利要求1中的熱交換器板片，其特征在于兩個隆起的舌狀部分(9)相互隔開一段距離設(shè)置在擴大段(27)中。
4.一種帶墊片(3；33；43)的板式熱交換器的熱交換器板片(1；21)，該板片(1；21)包括呈凹槽狀的墊片槽(6；26)，該凹槽延伸至少穿過在靠近板片的邊緣處的部分板片(1；21)，并且在相應(yīng)的墊片(3；33；43)上每隔一段設(shè)置一個接納連接件(10；30；40)的擴大段(7；27)，在與墊片槽(6；26)中的每個擴大段(7；27)相連接的位置，通過切割和隆起板片材料，至少設(shè)置兩個與墊片槽長度方向?qū)嶋H上相垂直的槽孔(8；28)，墊片連接件(10；30；40)包括能夠與槽孔(8；28)相接合的凸出來的舌瓣(11；31；42)，其特征在于，在實際上垂直于墊片槽(6；26)的擴大段(7；27)中至少設(shè)置了一個隆起的舌狀部分(9；29)，其中槽孔(8；28)位于舌狀部分(9；29)的每一側(cè)，該舌狀部分位于該側(cè)與墊片槽(6；26)的擴大段(7；27)之間。墊片連接件(10；30；40)被設(shè)計成能夠與槽孔(8；28)相接合，
5.如權(quán)利要求4中的帶墊片的熱交換器板片，其特征在于一個隆起的舌狀部分(9)設(shè)置在擴大段(7)的中心；墊片連接件(10)包括兩個凸出來的舌瓣(11)，該舌瓣被設(shè)計成能夠與設(shè)置在舌狀部分(9)的每一側(cè)的槽孔(8)相接合。
6.如權(quán)利要求4中的帶墊片的熱交換器板片，其特征在于兩個隆起的舌狀部分(9)相互隔開一段距離設(shè)置在擴大段(27)中。墊片連接件(30)包括一個凸出來的舌瓣(31)，該舌瓣被設(shè)計成能夠與設(shè)置在每個舌狀部分(29)上的在中央的相互面對的槽孔(28)相接合。
7.如權(quán)利要求4中的帶墊片的熱交換器板片，其特征在于兩個隆起的舌狀部分(29)相互隔開一段距離設(shè)置在擴大段(27)中。墊片連接件(40)包括兩個相外凸出來的舌瓣(42)，該舌瓣被設(shè)計成能夠與設(shè)置在每個舌狀部分(29)上的兩個相互最遠的槽孔(28)相接合。
8.如4-7中的任一權(quán)利要求中帶墊片的熱交換器板片，其特征在于在墊片連接件(10；30；40)上的舌瓣(11；31；42)部分地伸到槽孔(8；28)中去。
9.如4-7中的任一權(quán)利要求中的熱交換器板片，其特征在于在墊片連接件(10；30；40)上的舌瓣(11；31；42)壓靠在槽孔(8；28)上而不伸入到其中太多。
10.如4-9中的任一權(quán)利要求中帶墊片的熱交換器板片，其特征在于在墊片連接件(10；30；40)上設(shè)置一個蓋罩式按壓件(34)。
全文摘要
一種板式熱交換器的熱交換器板片(1),該板片(1)包括呈凹槽狀的墊片槽(6),該凹槽延伸至少穿過在靠近板片的邊緣處的部分板片(1),并且在相應(yīng)的墊片(3)上每隔一段設(shè)置一個接納連接件(10)的擴大段(7)。在與墊片槽(6)中的每個擴大段(7)相連接的位置,通過切割和隆起板片材料,至少設(shè)置兩個與墊片槽長度方向基本相垂直的槽孔(8),該槽孔(8)被設(shè)計成與連接件(10)相接合。在基本垂直于墊片槽(6)的擴大段(7)中至少設(shè)置了一個隆起的舌狀部分(9),其中槽孔(8)位于舌狀部分(9)的每一側(cè),該舌狀部分位于該側(cè)與墊片槽(6)的擴大段(7)之間。
文檔編號F28F3/10GK1355879SQ00808964
公開日2002年6月26日 申請日期2000年6月14日 優(yōu)先權(quán)日1999年6月14日
發(fā)明者耶斯·H·彼得森, 本尼·延森 申請人:Apv熱交換器公司