一种带有垫板结构的盒型层叠换热器

技术领域

本发明涉及一种换热器，尤其涉及一种带有垫板结构的盒形层叠换热器。

背景技术

带有垫板结构的盒形层叠换热器是由多个周边具有斜面的盒形换热板片依序层叠在一起构成的，在盒形层叠换热器内，在各换热板片上，有可进行间壁换热的换热装置，有可供换热介质流通的通孔，通孔分布在各换热板片的两端，在换热板片两端的通孔以及通孔周边延展平面上有垫板，垫板具有一定的厚度，换热装置位于各换热板片的中部并与位于换热板片两端的垫板相接触。

在类似带有垫板结构的盒形层叠换热器中，具有垫板结构的现有技术已表现在下面这六项专利中，其各专利号为2013104395763，2013205974114， 2016213747703，2017209670864，2019202010538，2021206852388。

在上述这六项带有垫板结构的盒形层叠换热器应用中，换热介质会在该换热器的两个间壁换热流道中流动，并相对间壁换热。会存在其中一个流道中的换热介质工作压力较低，而另一个流道中的换热介质工作压力较高的实际现象。在上述这六项专利所描述的垫板结构中，由于所有换热层面的垫板结构及垫板上的流道通孔模式大同小异，由此将会造成仅以外挡板的厚度和强度来承受各流道中的工作压力。在实际的产品设计和制造中，为了保障具有较高工作压力的换热介质流道及外挡板具有足够的抗爆破压力数值，不得不将整个外挡板加厚，或者是在外挡板之外再加持有加强板，不仅增加了产品重量，更增加了产品的成本。

发明内容

本发明的主要目的是，在具有垫板结构的盒形层叠换热器中，在减少外挡板厚度，以及避免在外挡板之外再加持有加强板，降低产品重量，降低产品成本的同时，亦可满足具有较高工作压力的换热介质流道及所对应的外挡板具有足够的抗爆破压力数值。

本发明的目的是采用以下方案实现的，一种带有垫板结构的盒形层叠换热器，由多个周边具有斜面的盒形换热板片依序层叠在一起构成的，在盒形层叠换热器内，在各换热板片上，有可进行间壁换热的换热装置，有可供换热介质流通的通孔，通孔分布在各换热板片的两端，在换热板片两端的通孔以及通孔周边延展平面上有垫板，垫板具有一定的厚度，换热装置位于各换热板片的中部并与位于换热板片两端的垫板相连，其特征在于，在靠近外挡板并具有垫板的换热板片中，在该换热板片两端的两个垫板中，每个垫板上只有一个开放式的似半圆多边形流道通孔。

在带有垫板结构的盒型层叠换热器中，在靠近前置外挡板以及分别靠近后置外挡板并具有垫板结构的换热板片中，在换热板片两端的两个垫板中，每个垫板上只有一个开放式的似半圆多边形流道通孔。

在带有垫板结构的盒型层叠换热器中，在靠近外挡板并具有垫板结构的换热板片中，在该换热板片两端的两个垫板中，将每个垫板上只有一个开放式似半圆多边形流道通孔的垫板模式重复在多层换热板片中。

在带有垫板结构的盒型层叠换热器中，在靠近外挡板并具有垫板结构的换热板片中，在该换热板片两端的两个垫板中，在每个垫板上只有一个开放式似半圆多边形流道通孔的垫板模式中，在该垫板的中心线另一侧，与那个开放式似半圆多边形流道通孔相对应的圆心处，有一个半径明显很小且对外封闭的小通孔。

在带有垫板结构的盒型层叠换热器中，在靠近外挡板并具有垫板结构的换热板片中，在该换热板片两端的两个垫板中，在每个垫板上只有一个开放式似半圆多边形流道通孔的垫板模式中，在那开放式似半圆多边形流道通孔之外一定距离的地方，有多个互不接触半径明显很小且对外封闭的小通孔。

在带有垫板结构的盒型层叠换热器中，在靠近外挡板并具有垫板结构的换热板片中，每个垫板中心线一侧不再具有那个开放式似半圆多边形流道通孔，在换热板片两端的两个垫板的外形为每个垫板平面左右两边均具有与垫板底线相垂直的边线，该垫板平面中心线两侧的形状相同。

在带有垫板结构的盒型层叠换热器中，在靠近外挡板并具有垫板结构的换热板片中，在换热板片两端的两个垫板外形为，每个垫板左右两边均具有与垫板底线相垂直的边线，在以中心线两侧形状相同的垫板上，有多个互不接触半径明显很小且对外封闭的小通孔。

在带有垫板结构的盒形层叠换热器中，换热介质是间壁对角流相互换热的。

在带有垫板结构的盒形层叠换热器中，换热介质是间壁同边流相互换热的。

本发明具有以下优点和积极效果：

1、在不增加前置及后置外挡板厚度的前提下，仅利用垫板厚度，亦可以满足换热流道及外挡板具有较高的抗爆破压力数值。

2、由此可以明显地降低产品重量。

3、由此可以明显地降低产品成本。

附图说明

以下将结合附图对本发明作进一步说明

图1靠近后置外挡板的换热板片内其垫板只有一个开放式的似半圆多边形流道通孔

图2层叠组装后图1的上部角孔横截面下视剖视图

图3靠近前置外挡板的换热板片内其垫板只有一个开放式的似半圆多边形流道通孔

图4层叠组装后图3的上部角孔横截面下视剖视图

图5靠近后置及前置外挡板的换热板片内其垫板均只有一个开放式的似半圆多边形流道通孔

图6层叠组装后图5的上部角孔横截面下视剖视图

图7靠近外挡板仅有一个开放式似半圆多边形流道通孔的垫板上还有一个半径很小的通孔示意图

图8层叠组装后图7的上部角孔横截面下视剖视图

图9靠近外挡板的换热板片内其垫板具有增强外挡板强度的结构

图10层叠组装后图9的上部角孔横截面下视剖视图

具体实施方式

下面结合实施例及图示做进一步说明；

在所有图示中，1、1a、1b、1c表示与换热装置连接的角孔翅片，在图1、图3、图7和图9中，有很多与换热装置12、12a、12b以及与换热装置13、13a、 13b相连接且未标注的角孔翅片；2、2a、2b、2c、2d、2e、2f、2g、2h、2j、 2k、2m、2n、2p表示由垫板上那个开放式似半圆多边形流道通孔与角孔翅片1、 1a、1b相连的通孔流道；3、3a、3b、3c、3d、3e、3f、3g、3h、3j、3k、3m、 3p表示靠近后置及前置外挡板的换热板片中垫板上只有一个开放式似半圆多边形的流道通孔；4、4a、4b、4c、4e表示带有钎料且靠近后置外挡板只有上下两个通孔的换热板片；5、5a、5b、5c、5d、5e、5f、5g表示换热介质流经每个垫板上的流道通孔及构成的流道；6、6a、6b、6c、6d、6e、6f、6g、6h、6j、6k、 6m、6n、6p表示带有钎料及四个通孔的换热板片；7、7a、7b、7c、7d、7e、 7f、7g、7h、7j、7k、7p、7q、7r、7s、7t、7u、7v、7w表示同时有一个开放式似半圆多边形流道通孔和一个对外封闭流道通孔的垫板；8、8a、8b、8c、8d、 8e、8f、8g表示由垫板上那个开放式似半圆多边形流道通孔与角孔翅片1、1a、 1b相连的通孔流道；9、9a、9b、9c、9d、9e、9f、9h、9j表示换热介质流经每个垫板上的流道通孔及构成的流道；10表示带有四个通孔的前置外挡板，10a表示无通孔的前置外挡板，10b表示带有两个通孔的前置外挡板；11表示无孔后置外挡板，11a表示带有四个通孔的后置外挡板，11b表示带有两孔通孔的后置外挡板；12、12a、12b表示换热装置；13、13a、13b、13c表示换热装置；14、 14a、14b、14c、14d、14e表示外接管嘴；15、15a表示使管嘴整体钎焊的钎料片；16、16a、16b、16c、16d表示带有钎料且靠近前置外挡板并只有上下两个通孔的换热板片，与4、4a、4b、4c、4e不同之处在于，在16序列的换热板片上，那两个上下通孔的方位与4序列换热板片上那两个上下通孔的方位相对不同；17、17a表示带有钎料且没有通孔靠近前置外挡板的换热板片；18、18a表示焊接管嘴的氩弧焊焊缝。

在盒型层叠换热器中，靠近后置外挡板并具有垫板结构的换热板片中，在该换热板片两端的两个垫板上，每个垫板上只有一个开放式的似半圆多边形流道通孔。参见图1及图2可知，图1上设换热介质A从前置外挡板10上部左侧管嘴及换热板片6c上部左侧的圆孔流入到图2所表示的5b流道中，随后流过图1 表示的那个开放式似半圆多边形流道通孔2a，并流过对外封闭的流道通孔5，以及流过那个开放式似半圆多边形流道通孔2，最终被后置外挡板11挡住。换热介质A再从垫板7a、3上的那个开放式的似半圆多边形流道通孔2a、2流向各自的角孔翅片1并流向换热装置12，从各自的换热装置12流出后，再流经另外各自的角孔翅片1并流向下部垫板3a、7c上的那个开放式的似半圆多边形流道通孔 2b、2c，最后从换热板片6c下部右侧的圆圈，以及从前置外挡板10下部右侧的管嘴流出。而与换热价值A间壁换热的换热介质B，从前置外挡板10下部左侧的管嘴14及换热板片6c下部左侧的圆孔流入到流道中，并流经对外封闭的流道通孔9a，以及流过那个开放式似半圆多边形流道通孔8a，最终被垫板3a无孔的那半侧挡住。换热介质B再从垫板7b上的那个开放式的似半圆多边形流道通孔 8a流向各自的角孔翅片1并从下往上流向换热装置13，从各自的换热装置13流出后，再流经另外各自的角孔翅片1并流向上部垫板7上的那个开放式的似半圆多边形流道通孔8，并进入到图2所表示的9b流道中，最后从换热板片6c上部右侧的圆圈，以及从前置外挡板10上部右侧的管嘴流出。

从图2中可以发现，换热介质A通过5b流道，最终所对应的是后置外挡板11这样单层厚度的挡板，而换热介质B通过9b流道，最终所对应的是垫板3 和后置外挡板11这样两个厚度加在一起的挡板。显然，由垫板3和后置外挡板 11这两个厚度加在一起的挡板其抗爆破压力数值明显大于换热介质A最终所对应的后置外挡板11这样单层厚度的挡板。

在盒型层叠换热器中，靠近前置外挡板并具有垫板结构的换热板片中，在该换热板片两端的两个垫板上，每个垫板上只有一个开放式的似半圆多边形流道通孔。参见图3及图4可知，图3上设换热介质A从后置外挡板11a上部右侧管嘴及圆孔流入到图4所表示的9e流道中，随后流过图3表示的那个开放式似半圆多边形流道通孔8b，并流过对外封闭的流道通孔9c，以及流过那个开放式似半圆多边形流道通孔8c，最终被无孔换热板片17和无孔前置外挡板10a挡住。随后换热介质A从垫板7e、3b上的那个开放式的似半圆多边形流道通孔8b、8c 流向各自的角孔翅片1a并流向换热装置12a，从各自的换热装置12a向下流出后，再流经另外的各自角孔翅片1a，并流向下部垫板7g、3c上的那个开放式的似半圆多边形流道通孔8d、8e，最后从后置外挡板11a下部左侧的圆孔及管嘴流出。而与换热价值A间壁换热的换热介质B从后置外挡板11a下部右侧的入口管嘴及圆孔流入流道中，并流经对外封闭的流道通孔5d，以及流过那个开放式似半圆多边形流道通孔2e，最终被垫板3c无孔的那半侧挡住。随后换热介质B再从垫板 7h上的那个开放式的似半圆多边形流道通孔2e流向各自的角孔翅片1a并从下往上流向换热装置13a，从各自的换热装置13a流出后，再流经另外各自的角孔翅片1a并流向上部垫板7f上的那个开放式的似半圆多边形流道通孔2d，并进入到图4所表示的5e流道中，最后从换热板片6e上部左侧的圆圈，以及从后置外挡板11a上部左侧的管嘴流出。

从图3图4中可以发现，换热介质A通过上部的进口流入流道9e最终所对应的是前置外挡板10a这样单层厚度的挡板，而换热介质B通过下部的入口并经过2e流入换热装置13a，再从2d流入图4的流道5e中，最终所对应的是垫板 3c、3b无孔的一侧以及带有钎料的无孔换热板片17和无孔前置外挡板10a这样两个厚度加在一起的挡板。显然，流道15e所对应的垫板3c、3b和前置外挡板 10a这两个厚度加在一起的挡板其抗爆破压力数值明显大于换热介质A通过流道 9e最终所对应的前置外挡板10a这样单层厚度的挡板。

在盒型层叠换热器中，在靠近前置外挡板以及分别靠近后置外挡板并具有垫板结构的换热板片中，在换热板片两端的两个垫板中，每个垫板上只有一个开放式的似半圆多边形流道通孔。参见图5及图6可知，图5上设换热介质A从后置外挡板11d上部左侧圆孔及图6中的管嘴14e流入到图6所表示的5g流道中，随后流过图5表示的那个开放式似半圆多边形流道通孔2f、2g，并流过对外封闭的流道通孔5f，以及流过那个开放式似半圆多边形流道通孔2h，最终被垫板3f 和换热板片16b上部左侧无孔处以及前置外挡板10b上部左侧无孔处挡住。接着换热介质A从垫板3d、3e、7m上的那个开放式的似半圆多边形流道通孔2f、2g、 2h流向各自的角孔翅片1b并流向换热装置12b，从各自的换热装置12b向下流出后，再流经另外的各自角孔翅片1b，并流向下部垫板3j、3k、7p上的那个开放式的似半圆多边形流道通孔2j、2k、2n，最后从后置外挡板11d下部右侧的圆孔及管嘴流出。而与换热介质A间壁换热的换热介质B从图5前置外挡板10b 下部左侧的入口管嘴及换热板片16b下部左侧的圆孔流入流道中，流过那个开放式似半圆多边形流道通孔2p，并流经对外封闭的流道通孔9h，以及流过那个开放式似半圆多边形流道通孔2m，最终被垫板3k和3g无孔的那半侧挡住。随后换热介质B从垫板7n、3h上的那个开放式的似半圆多边形流道通孔2m、2p流向各自的角孔翅片1b，从下往上流向换热装置13b，从各自的换热装置13b流出后，再向上流经另外的各自角孔翅片1b，并流向垫板7k、3f上的那个开放式的似半圆多边形流道通孔8f、8j，最后流入换热板片16b上部右侧圆孔以及从前置外挡板10d上部右侧的管嘴14c流出。

从图6中可以发现，换热介质A从管嘴14e流入流道5g，最终所对应的是垫板3m和换热板片16b及前置外挡板10b这样两个厚度加在一起的外挡板，而换热介质B通过流道9j最终所对应的是垫板3k、3j和后置外挡板10b这样三个厚度加在一起的外挡板。显然，换热介质B具有三个厚度加在一起的外挡板，其抗爆破压力数值均较大。

图7和图8是在图1至图6的基础上，标示19、19a、19d表示在靠近后置及前置外挡板的换热板片中，在每个垫板上只有一个开放式似半圆多边形流道通孔的垫板上，另外加有一个半径明显很小且对外封闭的小通孔，19b、19c、 19e表示在靠近后置及前置外挡板的换热板片中，在每个垫板上只有一个开放式似半圆多边形流道通孔的垫板上，在那开放式似半圆多边形流道通孔之外一定距离的地方，有多个互不接触半径明显很小且对外封闭的小通孔；标示20、20a、 20d表示在靠近后置及前置外挡板的换热板片中，在每个垫板上只有一个开放式的似半圆多边形流道通孔的垫板上，在该垫板的中心线与那个开放式似半圆多边形流道通孔相对应的圆心处，有一个半径明显很小且对外封闭小通孔的垫板， 20b、20c、20e表示在靠近后置及前置外挡板的换热板片中，在每个垫板上只有一个开放式的似半圆多边形流道通孔的垫板上，在那开放式似半圆多边形流道通孔之外一定距离的地方，有多个互不接触半径明显很小且对外封闭小通孔的垫板。

上述这些小通孔19、19a、19b、19c的存在有利于锻压垫板周边凸起的定位，并且可作为减轻孔减少产品的总重量，并且这些半径明显很小且对外封闭的小通孔19、19a、19b、19c同样在减少外挡板厚度，减少产品重量，降低产品成本的同时，亦可满足具有较高工作压力的换热介质流道及所对应的外挡板具有足够的抗爆破压力数值。

图9和图10中的21表示这样一种垫板：在靠近后置及前置外挡板的换热板片中，在每个垫板中心线一侧不再具有那个开放式似半圆多边形流道通孔，每个垫板左右两边均具有与垫板底线相垂直的边线，在该垫板中心线两侧的形状相同，在该垫板上没有任何通孔；22表示与垫板21的外形相同，但是在垫板22 的平面中有多个互不接触半径明显很小且对外封闭的小通孔23；24表示没有换热介质流通的换热装置；24与垫板21、22及23一起，构成了增加后置外挡板抗爆破压力数值的加强模式，由于有24、21及22和17a存在，其重量明显轻于后置外挡板11c，既可以增加后置外挡板抗爆破压力的能力，又减轻了加厚后置外挡板的重量。另外，在靠近前置外挡板10c和换热板片6r的换热板片6q上，有一种特殊的垫板28，这样的垫板28上有两个流道通孔27，并且这两个流道通孔27是对外封闭的，并不会与换热装置24a接触，于是换热装置24a与垫板28 以及换热板片6q在一起，构成了增加前置外挡板抗爆破压力数值的加强模式，由于有24a和28的存在，其重量明显轻于前置外挡板10c，既可以增加前置外挡板抗爆破压力的能力，又减轻了加厚前置外挡板的重量。

在图9和图10中表示带有钎料及四个通孔的换热板片6p上，垫板26、 26a表示不同于3n、3p以及7w那样的垫板，在垫板26、26a左侧的流道通孔 25、25a与换热装置13c之间的连接不是角孔翅片1c，而是可以起到液相均分器的细小流道，这种垫板26、26a及通孔25、25a形式有利于在盒型层叠换热器中，在做冷媒蒸发器的液态冷媒蒸发过程中，可以使液态冷媒在每层间壁换热过程中均匀蒸发，从而提高换热效率。

图1至图6上的各数字标示和说明，展示了权利要求书中第1条和第2条的意义。

图5所表示的3d、3e以及3g、3k图示，包括图6中所表示的3e、3d图示，展示了权利要求书中第3条的意义。

图7中的19、19a和20、20a图示，以及图8中的19d和20d图示，展示了权利要求书中第4条的意义。

图7中的19b、19c和20d、20c图示，展示了权利要求书中第5条的意义。

图1、图3、图5、图7、图9表示了换热介质A、B均为逆向对角流间壁换热示意，其实换热介质亦可以逆向同边流间壁换热，以及换热介质同向对角流间壁换热和换热介质同向同边流间壁换热，在此不再一一展示和描述。