一种板式换热器及其应用

技术领域

本申请涉及热交换器制造技术领域，具体涉及一种板式换热器及其应用。

背景技术

柴油机用板式换热器，要求结构紧凑和重量轻，且对换热器的防腐和抗冲击耐振等环境适应性有着较高的要求。随着换热器技术的发展，柴油机的机带换热器选用轻量化的可拆卸板式换热器已经逐渐成为一种发展趋势。

目前的板式换热器，通过限制夹紧螺栓紧固螺母的方式，实现锁定紧固螺母的限位。或者通过在夹紧螺栓后端设置U形防震架，实现板式换热器的防振和紧固目的。但船用板式换热器，特别是柴油机机带板式换热器，使用环境中存在振动冲击使用条件。以上防松和紧固措施有一定的抗振效果，但长时间随柴油机工作时，容易引起限位装置破坏或防振措施失效的风险。

另外，目前的板式换热器，对夹紧尺寸过大有一定的限位设计，但对夹紧尺寸过小却无相关保护设计。当板式换热器发生泄漏时，一般通过拧紧夹紧螺栓紧固螺母的方式解决。但手动拧紧，容易出现不同紧固螺母之间拧紧距离不同，可能会出现活动板歪斜，使得固定板和活动板不能均匀夹紧换热板片，影响板式换热器的密封效果。没有限位措施，也可能会导致换热板组夹紧尺寸过小，会使得换热板片过度挤压变形，导致部分换热板片因过压而过早报废。

发明内容

本申请提供一种板式换热器及其应用，解决了目前板式换热器在长时间振动环境中防振措施容易失效、存在换热板组夹紧尺寸过小的风险的问题。

根据本申请第一实施例中的板式换热器，包括：

换热板组；

压板，压板包括固定板和活动板，固定板和活动板沿换热板组的厚度方向分别设于换热板组的两端，固定板和活动板上分别设有螺栓孔，固定板和活动板上的螺栓孔的位置相对应；

夹紧组件，夹紧组件包括紧固螺母组件、定距套筒和夹紧螺栓，夹紧螺栓穿过固定板和活动板上的螺栓孔；定距套筒套设于夹紧螺栓外，定距套筒位于固定板和活动板之间，定距套筒的两端分别与固定板和活动板相接触；紧固螺母组件包括第一紧固螺母组件和第二紧固螺母组件，第一紧固螺母组件位于固定板的远离定距套筒的一侧，第二紧固螺母组件位于活动板的远离定距套筒的一侧，第一紧固螺母组件和第二紧固螺母组件与夹紧螺栓通过螺纹连接，以固定固定板和活动板。

可选的，在本申请的其它实施例中，夹紧组件的数量为若干个，夹紧组件对称分布于换热板组的两侧。

可选的，在本申请的其它实施例中，第一紧固螺母组件包括第一紧固螺母和第二紧固螺母，第一紧固螺母和第二紧固螺母并列设置；第二紧固螺母组件包括第三紧固螺母和第四紧固螺母，第三紧固螺母和第四紧固螺母并列设置。

可选的，在本申请的其它实施例中，定距套筒呈中空圆柱状，定距套筒的内径大于夹紧螺栓的外径，定距套筒的外径大于螺栓孔的孔径。

可选的，在本申请的其它实施例中，定距套筒的长度A等于固定板和活动板之间的距离L。

可选的，在本申请的其它实施例中，夹紧组件还包括第一螺母垫片和第二螺母垫片，第一螺母垫片位于第一紧固螺母组件和固定板之间，第二螺母垫片位于第二紧固螺母组件和活动板之间。

可选的，在本申请的其它实施例中，板式换热器还包括导杆，导杆的一端与固定板通过紧固件固定，导杆的另一端穿过活动板，导杆与换热板组相接触。

可选的，在本申请的其它实施例中，板式换热器包括两根导杆，两根导杆对称分布于换热板组的两侧，以对换热板组进行限位。

可选的，在本申请的其它实施例中，换热板组包括若干张层叠设置的换热板片。

可选的，在本申请的其它实施例中，板式换热器还包括密封垫片，密封垫片位于相邻两张换热板片之间。

可选的，在本申请的其它实施例中，换热板片为波纹板。

可选的，在本申请的其它实施例中，换热板片的波纹深度和换热板片的厚度之和b、固定板和活动板之间的距离L以及换热板片的数量n之间的关系满足：97％≤L/nb≤99％。

根据本申请第二实施例中的上述的板式换热器在柴油机中的应用。

根据本申请实施例的板式换热器，至少具有如下技术效果：

1)本申请通过设置夹紧组件，实现了板式换热器防振和紧固的目的，提高了板式换热器在长时间振动环境中工作的可靠性，尤其定距套筒给夹紧螺栓的紧固螺母提供了刚性支撑，可有效增大紧固螺母的拧紧力矩，增强板式换热器的振动防松性能；

2)本申请的夹紧组件中，定距套筒位于固定板和活动板之间，定距套筒的两端分别与固定板和活动板紧密接触，使得固定板、活动板可通过定距套筒定位，有利于换热板组的夹紧尺寸达到理想均匀状态，进而使得换热板片受挤压状态均衡适度，避免出现活动板歪斜，固定板和活动板不能均匀夹紧换热板片的情况，降低板式换热器发生泄漏的可能；

3)同时，本申请的定距套筒起到限位作用，防止操作人员误操作，造成换热板片过度挤压，进而提高板式换热器的换热板片的使用寿命。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，对于本领域技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本申请一实施例提供的板式换热器的示意图；

图2是本申请一实施例提供的夹紧组件的示意图；

图3是本申请一实施例提供的夹紧组件的爆炸图；

图4是本申请一实施例提供的压板和夹紧组件的截面图；

图5是本申请一实施例提供的压板和夹紧组件的截面的局部放大图；

图6是本申请一实施例提供的换热板组和压板的装配示意图；

图7是本申请一实施例提供的板式换热器的正视图；

图8是本申请一实施例提供的换热板片的示意图。

图中标记分别表示为：1-换热板组、11-换热板片、2-压板、21-固定板、22-活动板、23-螺栓孔、3-夹紧组件、31-紧固螺母组件、311-第一紧固螺母组件、3111-第一紧固螺母、3112-第二紧固螺母、312-第二紧固螺母组件、3121-第三紧固螺母、3122-第四紧固螺母、32-定距套筒、33-夹紧螺栓、34-第一螺母垫片、35-第二螺母垫片、4-导杆、5-密封垫片。

具体实施方式

下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本申请保护的范围。此外，应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本申请，并不用于限制本申请。在本申请中，在未作相反说明的情况下，使用的方位词如“上”、“下”、“左”、“右”通常是指装置实际使用或工作状态下的上、下、左和右，具体为附图中的图面方向。

本申请实施例提供一种板式换热器及其应用。以下分别进行详细说明。需说明的是，以下实施例的描述顺序不作为对实施例优选顺序的限定。

本申请实施例提供一种板式换热器，包括：换热板组1；压板2，压板2包括固定板21和活动板22，固定板21和活动板22沿换热板组1的厚度方向(如图1中前、后方向)分别设于换热板组1的两端，固定板21和活动板22上分别设有螺栓孔23，固定板21和活动板22上的螺栓孔23的位置相对应；夹紧组件3，夹紧组件3包括紧固螺母组件31、定距套筒32和夹紧螺栓33，夹紧螺栓33穿过固定板21和活动板22上的螺栓孔23；定距套筒32套设于夹紧螺栓33外，定距套筒32位于固定板21和活动板22之间，定距套筒32的两端分别与固定板21和活动板22相接触；紧固螺母组件31包括第一紧固螺母组件311和第二紧固螺母组件312，第一紧固螺母组件311位于固定板21的远离定距套筒32的一侧，第二紧固螺母组件312位于活动板22的远离定距套筒32的一侧，第一紧固螺母组件311和第二紧固螺母组件312与夹紧螺栓33通过螺纹连接，以固定固定板21和活动板22。

本申请通过设置夹紧组件3，实现了板式换热器防振和紧固的目的，提高了板式换热器在长时间振动环境中工作的可靠性，尤其定距套筒32给夹紧螺栓33的紧固螺母提供了刚性支撑，可有效增大紧固螺母的拧紧力矩，增强板式换热器的振动防松性能；定距套筒32位于固定板21和活动板22之间，定距套筒32的两端分别与固定板21和活动板22紧密接触，使得固定板21、活动板22可通过定距套筒32定位，保证换热板组1的夹紧尺寸达到理想均匀状态，进而使得换热板片11受挤压状态均衡适度，而不会出现活动板22歪斜，固定板21和活动板22不能均匀夹紧换热板片11的情况，降低板式换热器发生泄漏的可能；同时，本申请的定距套筒32起到限位作用，防止操作人员误操作，造成换热板片11过度挤压，进而提高板式换热器的换热板片11的使用寿命。

请参阅图1，夹紧组件3的数量为若干个，夹紧组件3对称分布于换热板组1的两侧。例如，可在换热板组1的两侧分别设置一个夹紧组件3，两侧的夹紧组件3对称分布，使得固定板21和活动板22之间保持平行，换热板组1受力更为均匀；或者，可在换热板组1的四周均设置一个夹紧组件3，四周的夹紧组件3两两对称分布，在换热板组1的四周均设置夹紧组件3，使得板式换热器抗振性能更好；进一步的，可在换热板组1的四周分别设置两个或多个夹紧组件3，通过在每一侧设置两个或多个夹紧组件3，增强连接的稳固性，保证换热板组1夹紧尺寸达到理想均匀的状态。

具体的，定距套筒32的两端分别与固定板21和活动板22紧密相接，固定板21和活动板22的夹紧尺寸由定距套筒32定位限制。

请参阅图2～图5，第一紧固螺母组件311包括第一紧固螺母3111和第二紧固螺母3112，第一紧固螺母3111和第二紧固螺母3112并列设置；第二紧固螺母组件312包括第三紧固螺母3121和第四紧固螺母3122，第三紧固螺母3121和第四紧固螺母3122并列设置。紧固螺母组件31采用双螺母的结构，进一步加强板式换热器在振动环境中防松性能，提高板式换热器的密封性能，避免因板式换热器因振动引发夹紧螺栓33松动导致的板式换热器泄漏。紧固螺母组件31也可以采用单螺母形式，单螺母选用防松性能较好的螺母，例如可选用GB/T 889.1-2015锁紧螺母。

进一步的，定距套筒32呈中空圆柱状，定距套筒32的内径大于夹紧螺栓33的外径，使得定距套筒32能够套设于夹紧螺栓33外；定距套筒32的外径大于固定板21和活动板22上的螺栓孔23的孔径，使得定距套筒32无法穿过固定板21和活动板22，从而能够对固定板21和活动板22进行限位。定距套筒32的长度为A，单位为mm，固定板21和活动板22之间的距离为L，单位为mm。定距套筒32的长度A等于固定板21和活动板22之间的距离L。定距套筒32的长度可根据换热板组1的尺寸进行设计，使得板式换热器保持紧固的同时，换热板组1受到的挤压均衡适度。

具体的，定距套筒32可以可拆卸套设于夹紧螺栓33外，定距套筒32也可以和夹紧螺栓33焊接连接，或者，定距套筒32还可以与夹紧螺栓33一体成型，上述方式仅为举例，不作为本专利所述方式的限制。

进一步的，夹紧组件3还包括第一螺母垫片34和第二螺母垫片35，第一螺母垫片34位于第一紧固螺母组件311和固定板21之间，第二螺母垫片35位于第二紧固螺母组件312和活动板22之间。设置第一螺母垫片34和第二螺母垫片35，能够进一步锁紧紧固螺母组件31，增大接触面积，减小压力，保护紧固螺母组件31和夹紧螺栓33。

请参阅图6，板式换热器还包括导杆4，导杆4的一端与固定板21通过紧固件固定，导杆4的另一端穿过活动板22，导杆4与换热板组1相接触。紧固件可以包括螺母等。具体的，板式换热器包括两根导杆4，两根导杆4对称分布于换热板组1的两侧，以在换热板组1装配时对换热板组1进行限位。

进一步的，换热板组1包括若干张层叠设置的换热板片11。换热板片11上开设有四个中心对称的内圆孔，相邻换热板片11之间的内圆孔互相对齐。具体的，换热板片11为波纹板。

进一步的，板式换热器还包括密封垫片5，密封垫片5位于相邻两张换热板片11之间，以进一步增强板式换热器的密封性能。

请参阅图7和图8，换热板片11的波纹深度为h，单位为mm，换热板片11的厚度为δ，单位为mm，换热板片11的波纹深度和换热板片11的厚度之和为b，单位为mm，满足：b＝h+δ；固定板21和活动板22之间的距离为L，单位为mm，换热板片11的数量为n，单位为张。换热板片11的波纹深度和换热板片11的厚度之和b、固定板21和活动板22之间的距离L以及换热板片11的数量n之间的关系满足：97％≤L/nb≤99％。换热板片11的波纹深度和换热板片11的厚度之和b、换热板片11的数量n的数值视具体的换热需求而定。当固定板21和活动板22之间的距离L满足上述关系式时，夹紧尺寸处于理想状态；当上式小于97％时，夹紧尺寸过小。根据上式关系对定距套筒32的长度进行设计，使得板式换热器保持紧固的同时，换热板组1受到的挤压均衡适度。

相应的，本申请实施例还提供了上述板式换热器在柴油机中的应用。由于柴油机工作时存在长时间振动冲击，本申请的板式换热器具备较高的抗振防松性能，应用于柴油机，降低限位装置破坏或防振措施失效的风险。

具体实施时，板式换热器的装配步骤包括：

1)先将第一紧固螺母3111、第二紧固螺母3112、第一螺母垫片34和夹紧螺栓33装配组装，穿入固定板21螺栓孔23中；

2)然后将定距套筒32穿入夹紧螺栓33中，在导杆4的导向作用下，装配板片、密封垫片5，用活动板22压紧板片；

3)在活动板22外侧装配第三紧固螺母3121和第二螺母垫片35。均匀拧紧第三紧固螺母3121，至定距套筒32两端与固定板21、活动板22贴紧。用扭矩扳手，按紧固螺母规格的标准扭矩上限，同时拧紧第三紧固螺母3121、第二紧固螺母3112。然后装配第四紧固螺母3122。

实施例1、

本实施例提供了一种板式换热器，包括：换热板组1、压板2和夹紧组件3。压板2包括固定板21和活动板22，固定板21和活动板22沿换热板组1的厚度方向分别设于换热板组1的两端，固定板21和活动板22上分别设有螺栓孔23，固定板21和活动板22上的螺栓孔23的位置相对应；夹紧组件3，夹紧组件3包括紧固螺母组件31、定距套筒32和夹紧螺栓33，夹紧螺栓33穿过固定板21和活动板22上的螺栓孔23；定距套筒32套设于夹紧螺栓33外，定距套筒32位于固定板21和活动板22之间，定距套筒32的两端分别与固定板21和活动板22相接触；紧固螺母组件31包括第一紧固螺母组件311和第二紧固螺母组件312，第一紧固螺母组件311位于固定板21的远离定距套筒32的一侧，第二紧固螺母组件312位于活动板22的远离定距套筒32的一侧，第一紧固螺母组件311和第二紧固螺母组件312与夹紧螺栓33通过螺纹连接，以固定固定板21和活动板22。

夹紧组件3的数量为八个，两两对称分布于换热板组1的四周。本实施例的紧固螺母组件31采用单螺母，单螺母选用GB/T 889.1-2015锁紧螺母。定距套筒32呈中空圆柱状，定距套筒32的内径大于夹紧螺栓33的外径，定距套筒32的外径大于螺栓孔23的孔径。夹紧组件3还包括第一螺母垫片34和第二螺母垫片35，第一螺母垫片34位于第一紧固螺母组件311和固定板21之间，第二螺母垫片35位于第二紧固螺母组件312和活动板22之间。换热板组1包括若干张层叠设置的换热板片11。板式换热器还包括密封垫片5，密封垫片5位于相邻两张换热板片11之间。

对实施例1中的板式换热器和未采用定距套筒32的板式换热器进行性能测试，结果如下:

1.振动试验：板式换热器按在柴油机上的安装方式固定到试验台上进行振动试验，换热器在试验参数内(如表一所示)，以每分钟一个倍频程的速率循环扫描10个周期。若存在危险频率，应在危险频率振动，若没有危险频率则在上限频率振动，共三个正交轴，每个轴向试验持续时间2h。

表一试验频率范围

2.耐振疲劳试验：板式换热器按在柴油机上的安装方式固定到试验台上进行振动试验，板式换热器的耐振疲劳试验在耐振性试验之后。

按表一的试验参数搜索换热器的共振频率，若存在，则以最大振幅的共振频率进行试验；若无，则在上限频率进行疲劳试验。试验持续10

耐振试验和疲劳试验过程中，板式换热器充满工作介质。板式换热器顺利通过振动及疲劳试验考核，试验过程中板式换热器未发生漏液现象，而未采用定距套筒32的板式换热器对比例发生漏液现象。

3.压力试验：对本实施例的板式换热器进行1.5倍工作压力的压力试验，板式换热器顺利通过压力试验考核。

本申请实施例提供了一种板式换热器，采用夹紧组件3起到防松抗振的作用，且夹紧组件3中的定距套筒32可保证夹紧尺寸达到理想均匀的状态，防止换热板组1夹紧尺寸过小。

以上对本申请所提供的一种板式换热器及其应用进行了详细介绍，本文中应用了具体个例对本申请的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本申请的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本申请的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本申请的限制。