本實(shí)用新型涉及一種連接牢固可靠的板式換熱器,屬于換熱器技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù):
目前,板式換熱器是最高效的熱交換裝置,每塊換熱板的相鄰側(cè)一般是不同工質(zhì)的流道,用于將制冷工質(zhì)工作時(shí)熱量或冷量交換出來(lái)。如DE4422178和WO/94/14021/均是板式換熱器的典型結(jié)構(gòu);
常規(guī)的板式換熱器制造工藝為:先通過(guò)模具分別壓制生產(chǎn)換熱板、釬焊焊料零部件,然后依照換熱板、釬焊焊料、換熱板……依次疊加組裝在一起;采用這種結(jié)構(gòu)的板式換熱器需要在相鄰換熱板之間設(shè)置上釬焊焊料,而且釬焊焊料需要利用模具壓制成與換熱板一樣外形的波紋結(jié)構(gòu),而制造釬焊焊料零部件的模具、人工費(fèi)十分昂貴,因此不但增加了整個(gè)制作工藝的工序而且使得增加了其制造成本;同時(shí),由于釬焊焊料的材質(zhì)一般比較薄、軟,不易利用機(jī)械手取和放,只能采用人工方式進(jìn)行組裝,因此制約了換熱器制造過(guò)程中的自動(dòng)化生產(chǎn),不利于提高其產(chǎn)量。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素:
本實(shí)用新型的目的在于克服上述不足,提供一種制作簡(jiǎn)單、生產(chǎn)價(jià)格低廉且生產(chǎn)效率高的板式換熱器。
本實(shí)用新型的目的是這樣實(shí)現(xiàn)的:
一種板式換熱器,所述換熱器包含有由換熱板一和換熱板二依次疊加構(gòu)成的換熱板組,換熱板基材平板至少一側(cè)面上復(fù)合有釬焊焊料層,換熱板基材平板沖壓出人字形波紋形成換熱板一和換熱板二;所述釬焊焊料層為單質(zhì)金屬層或者合金層;當(dāng)釬焊焊料層為單質(zhì)金屬層時(shí),通過(guò)電鍍方式將單質(zhì)金屬電鍍至換熱板一和換熱板二上;當(dāng)釬焊焊料層為合金層時(shí),將合金層貼附于換熱板基材平板上,換熱板基材平板沖壓出人字形波紋形成換熱板一和換熱板二。
本實(shí)用新型一種板式換熱器,所述換熱板一和換熱板二上均設(shè)置有凹凸的人字形波紋,相鄰換熱板一和換熱板二之間形成第一板間間隙和第二板間間隙,所述第一板間間隙和第二板間間隙交替設(shè)置用于流通兩種不同的介質(zhì)。
本實(shí)用新型一種板式換熱器,換熱板一上的波紋下凹的低點(diǎn)與換熱板二上的波紋上凸的高點(diǎn)相互支撐形成接觸點(diǎn)。
本實(shí)用新型一種板式換熱器,所述換熱板一和換熱板二的四周邊緣設(shè)置有一圈彎曲邊緣,相鄰換熱板一和換熱板二之間的彎曲邊緣相互支撐形成接觸面。
本實(shí)用新型一種板式換熱器,所述彎曲邊緣與換熱板一和換熱板二的板面之間的夾角為α,α∈(75°,90°)。
本實(shí)用新型一種板式換熱器,所述換熱板一和換熱板二上復(fù)合的釬焊焊料層具有低于1100℃液相線溫度;所述的換熱板組具有高于1200℃固相線溫度。
本實(shí)用新型一種板式換熱器,所述換熱板上復(fù)合的釬焊焊料層中至少包含95%重量的銅。
本實(shí)用新型一種板式換熱器,所述換熱板上復(fù)合的釬焊焊料層中包含的各組物質(zhì)的重量百分比關(guān)系為:
≥40 %的Ni;
<35 %Fe;
<11 %Cr;
<7 %Si;
<2%B。
一種板式換熱器的制作工藝,所述工藝包含有下述步驟:
步驟一、基板處理:在卷料的一側(cè)或兩側(cè)表面上復(fù)合釬焊焊料層5;當(dāng)釬焊焊料層5為單質(zhì)金屬層時(shí),通過(guò)電鍍方式將單質(zhì)金屬電鍍至卷料上;當(dāng)釬焊焊料層5為合金層時(shí),將合金層貼附于卷料上;
步驟二、基板裁切:將復(fù)合上釬焊焊料層5的卷料裁切成相應(yīng)規(guī)格的換熱板基材平板;
步驟三、 沖壓成型:將步驟二中復(fù)合上釬焊焊料層5且裁切好的換熱板基材平板利用壓機(jī)進(jìn)行沖壓成型得到表面具有人字形波紋換熱板;
步驟四、沖孔切邊:對(duì)成型后的換熱板沖切,使得其上形成通孔,并將換熱板邊緣的殘余料清除;
步驟五、烘干或清洗:將步驟四生產(chǎn)得到的換熱板成品進(jìn)行水洗或者進(jìn)入烘干爐進(jìn)行加溫烘干;
步驟六、組裝:將換熱板疊加壓緊構(gòu)成換熱板組;
步驟七、焊接:將步驟六中得到的換熱板組放入真空爐中進(jìn)行高溫焊接,高溫焊接結(jié)束后,停止加熱并將焊接構(gòu)成一整體結(jié)構(gòu)的換熱板組密封保留在真空爐中隨著真空爐的降溫進(jìn)行冷卻,從而使得其在真空環(huán)境中冷卻,不會(huì)發(fā)生變色等意外狀況;
步驟八、試壓:取出冷卻至室溫后的換熱板組充氣測(cè)試其密封性;沖入氣體的壓力為1.5個(gè)大氣壓;
步驟九:包裝:將通過(guò)試壓的換熱板組包裝后等待出貨;
在上述步驟二中,釬焊焊料層的液相線溫度低于換熱板基材平板的固相線溫度,從而使得加熱過(guò)程中,當(dāng)釬焊焊料層處于熔融液態(tài)時(shí),換熱板基材平板仍處于固態(tài);
在上述步驟七中,當(dāng)換熱板組在高于1120 ℃的真空環(huán)境中進(jìn)行焊接。
與現(xiàn)有技術(shù)相比,本實(shí)用新型的有益效果是:
本實(shí)用新型在換熱板壓制前,在換熱板基材平板的平面上復(fù)合在一層釬焊焊料層,且釬焊焊料層的液相線溫度低于換熱板基材平板的固相線溫度;隨后緊密復(fù)合設(shè)置了釬焊焊料層的換熱板基材平板在模具中壓制成型;清潔、組裝后進(jìn)入1120 ℃的真空環(huán)境中焊接,此時(shí)釬焊焊料層融化成液體狀進(jìn)行流動(dòng),將相鄰兩塊換熱板上的波紋的低點(diǎn)、高點(diǎn)接觸形成的接觸點(diǎn)包圍;當(dāng)溫度降低冷卻時(shí),融化的釬焊焊料層凝固,將相鄰的換熱板彼此通過(guò)接觸點(diǎn)永久連接在一起;而且在整個(gè)焊接的過(guò)程中,相鄰換熱板上的彎曲邊緣所形成的接觸面也填充滿了熔融狀態(tài)的釬焊焊料,凝固后形成永久連接的密封面并形成分別用于第一介質(zhì)的第一板間間隙和用于第二介質(zhì)的第二板間間隙4;
在整個(gè)過(guò)程中,換熱板表面的釬焊焊料層是通過(guò)“平板與平板”的形式進(jìn)行物理貼合方法復(fù)合在其表面,且復(fù)合過(guò)程在壓制所述板之前進(jìn)行;換熱板在壓制波紋前是通過(guò)冷軋工藝制造的卷板,釬焊焊料有兩種形式:一、合金材料,此時(shí)釬焊焊料也可以制造成比較薄的卷板狀,這樣卷的平板與平板通過(guò)粘貼等工藝進(jìn)行復(fù)合,相當(dāng)?shù)娜菀走M(jìn)行工業(yè)化生產(chǎn);二、單質(zhì)金屬,此時(shí)換熱板表面的釬焊焊料層是通過(guò)電鍍的方法復(fù)合在其表面,且復(fù)合過(guò)程在壓制所述板之前進(jìn)行,通過(guò)利用電解原理在換熱板金屬表面上鍍上一薄層其它金屬或合金的方法,使得釬焊焊料復(fù)合在換熱板表面,適合工業(yè)化生產(chǎn);
同時(shí),換熱板表面的釬焊焊料層具有低于1100℃液相線溫度;而換熱板基材平板具有高于1200℃固相線溫度;當(dāng)換熱板所組成的換熱板組在1150℃左右的真空加熱爐內(nèi)時(shí),釬焊焊料層融化成液體狀,而換熱板還是固體,在毛細(xì)作用下,液體狀的釬焊焊料流動(dòng)并填充滿相鄰換熱板之間的細(xì)小縫隙,并在冷卻時(shí)將換熱板組焊接成永久連接的換熱器;且在換熱板的生產(chǎn)過(guò)程中省去了焊料部件的制造及裝配,簡(jiǎn)化了生產(chǎn)工序、降低了制造成本,同時(shí)便于自動(dòng)化的大規(guī)模批量化生產(chǎn)。
附圖說(shuō)明
圖1為本實(shí)用新型一種板式換熱器的結(jié)構(gòu)示意圖。
圖2為本實(shí)用新型一種板式換熱器的圖1局部方法圖。
圖3為本實(shí)用新型一種板式換熱器的相鄰換熱板的配合結(jié)構(gòu)示意圖。
圖4為本實(shí)用新型一種板式換熱器的換熱板基材平板和釬焊焊料層的結(jié)構(gòu)示意圖。
其中:
換熱板一2a、換熱板二2b;
第一板間間隙3、第二板間間隙4、釬焊焊料層5、接觸點(diǎn)6、彎曲邊緣7、接觸面8、
具體實(shí)施方式
參見圖1~4,本實(shí)用新型涉及的一種板式換熱器,所述換熱器包含有由換熱板一2a和換熱板二2b依次疊加構(gòu)成的換熱板組2,換熱板基材平板至少一側(cè)面上復(fù)合有釬焊焊料層5,換熱板基材平板沖壓出人字形波紋形成換熱板一2a和換熱板二2b;
由于釬焊焊料層5連同換熱板基材平板一同沖壓形成換熱板一2a和換熱板二2b,因此在組裝換熱板組2時(shí),僅需依次疊加換熱板一2a和換熱板二2b即可,無(wú)需另外安放釬焊焊料,因此不但簡(jiǎn)化了流程,降低了成本、提高了效率;而且可利用機(jī)械手等機(jī)械化設(shè)備直接對(duì)換熱板一2a和換熱板二2b進(jìn)行工業(yè)化、規(guī)?;a(chǎn)進(jìn)一步提高了效率;
所述換熱板一2a和換熱板二2b上均設(shè)置有凹凸的人字形波紋,相鄰換熱板一2a和換熱板二2b之間形成第一板間間隙3和第二板間間隙4,所述第一板間間隙3和第二板間間隙4交替設(shè)置用于流通兩種不同的介質(zhì);具體的講,換熱板一2a上波紋下凹的低點(diǎn)與換熱板二2b上波紋上凸的高點(diǎn)相互支撐形成接觸點(diǎn)6;
所述換熱板一2a和換熱板二2b的板面上貼附有釬焊焊料層5,所述釬焊焊料層5上印制有與換熱板一2a和換熱板二2b相對(duì)應(yīng)匹配的人字形波紋,從而使得釬焊焊料層5與換熱板一2a和換熱板二2b的板面緊密貼合在一起;
所述換熱板一2a和換熱板二2b的四周邊緣設(shè)置有一圈彎曲邊緣7,相鄰換熱板一2a和換熱板二2b之間的彎曲邊緣7相互支撐形成接觸面;具體的講,所述彎曲邊緣7與換熱板一2a和換熱板二2b的板面之間的夾角為α,α∈(75°,90°);
進(jìn)一步的,所述釬焊焊料層5為單質(zhì)金屬層或者合金層;當(dāng)釬焊焊料層5為單質(zhì)金屬層時(shí),通過(guò)電鍍方式將單質(zhì)金屬電鍍至換熱板一2a和換熱板二2b上;當(dāng)釬焊焊料層5為合金層時(shí),將合金層貼附于換熱板基材平板上,換熱板基材平板沖壓出人字形波紋形成換熱板一2a和換熱板二2b;
進(jìn)一步的,所述換熱板一2a和換熱板二2b上復(fù)合的釬焊焊料層5具有低于1100℃液相線溫度;所述的換熱板組2具有高于1200℃固相線溫度。
進(jìn)一步的,所述換熱板一2a和換熱板二2b上復(fù)合的釬焊焊料層5中至少包含95%重量的銅;這是由于,銅的液相線溫度為1080℃,且液態(tài)狀的銅流動(dòng)性非常好,非常適合作為焊料;
進(jìn)一步的,所述換熱板一2a和換熱板二2b上復(fù)合的釬焊焊料層5中包含的各組物質(zhì)的重量百分比關(guān)系為:
≥40 %的Ni;
<35 %Fe;
<11 %Cr;
<7 %Si;
<2%B;
其中,鎳焊料的高含量用于增加產(chǎn)品的耐腐蝕性能。
一種板式換熱器的制作工藝,所述工藝包含有下述步驟:
步驟一、基板處理:在卷料的一側(cè)或兩側(cè)表面上復(fù)合釬焊焊料層5;當(dāng)釬焊焊料層5為單質(zhì)金屬層時(shí),通過(guò)電鍍方式將單質(zhì)金屬電鍍至卷料上;當(dāng)釬焊焊料層5為合金層時(shí),將合金層貼附于卷料上;
步驟二、基板裁切:將復(fù)合上釬焊焊料層5的卷料裁切成相應(yīng)規(guī)格的換熱板基材平板;
步驟三、 沖壓成型:將步驟二中復(fù)合上釬焊焊料層5且裁切好的換熱板基材平板利用壓機(jī)進(jìn)行沖壓成型得到表面具有人字形波紋換熱板;
步驟四、沖孔切邊:對(duì)成型后的換熱板沖切,使得其上形成通孔,并將換熱板邊緣的殘余料清除;
步驟五、烘干或清洗:將步驟四生產(chǎn)得到的換熱板成品進(jìn)行水洗或者進(jìn)入烘干爐進(jìn)行加溫烘干;
步驟六、組裝:將換熱板疊加壓緊構(gòu)成換熱板組2;
步驟七、焊接:將步驟六中得到的換熱板組2放入真空爐中進(jìn)行高溫焊接,高溫焊接結(jié)束后,停止加熱并將焊接構(gòu)成一整體結(jié)構(gòu)的換熱板組2密封保留在真空爐中隨著真空爐的降溫進(jìn)行冷卻,從而使得其在真空環(huán)境中冷卻,不會(huì)發(fā)生變色等意外狀況;
步驟八、試壓:取出冷卻至室溫后的換熱板組2充氣測(cè)試其密封性;沖入氣體的壓力為1.5個(gè)大氣壓;
步驟九:包裝:將通過(guò)試壓的換熱板組2包裝后等待出貨;
在上述步驟一中,釬焊焊料層5的液相線溫度低于換熱板基材平板的固相線溫度,從而使得加熱過(guò)程中,當(dāng)釬焊焊料層5處于熔融液態(tài)時(shí),換熱板基材平板仍處于固態(tài);
在上述步驟七中,當(dāng)換熱板組2在高于1120 ℃的真空環(huán)境中進(jìn)行焊接,釬焊焊料層5融化成液體狀、流動(dòng),并將換熱板2 a上的波紋的低點(diǎn)和換熱板2b上波紋的高點(diǎn)接觸形成的接觸點(diǎn)6包圍;當(dāng)溫度降低冷卻時(shí),融化的釬焊焊料層5凝固,并將換熱板一2a和換熱板二2b彼此通過(guò)接觸點(diǎn)6永久連接在一起;與此同時(shí),所述換熱板一2a和換熱板二2b上的彎曲邊緣7所形成的接觸面8也填滿釬焊焊料層5,當(dāng)其冷卻凝固后形成永久連接的密封面。
另外:需要注意的是,上述具體實(shí)施方式僅為本專利的一個(gè)優(yōu)化方案,本領(lǐng)域的技術(shù)人員根據(jù)上述構(gòu)思所做的任何改動(dòng)或改進(jìn),均在本專利的保護(hù)范圍之內(nèi)。