一种紧凑高效换热器芯体及其焊接工装制造技术

本发明专利技术公开了一种紧凑高效换热器芯体，包括上金属盖板、下金属盖板和若干个中间金属板，在上金属盖板的底面、下金属盖板的顶面和中间金属板的顶底两面均纵向蚀刻第一半圆孔结构，横向蚀刻第二半圆孔结构，上金属盖板、若干个中间金属板和下金属盖板上下依次叠放；上下相邻中间金属板之间、最上方中间金属板与上金属盖板之间以及最下方中间金属板与下金属盖板之间的第一半圆孔结构对应组合成第一圆孔，第二半圆孔结构对应组合成第二圆孔。本发明专利技术采用横向与纵向均化学蚀刻的半圆孔结构，因而有很强的破坏边界层的能力，可增强流体的扰动，提高换热性能，适合特殊场合下使用。

【技术实现步骤摘要】
一种紧凑高效换热器芯体及其焊接工装
本专利技术涉及一种可用于石化、航空航天、燃气轮机等领域的耐高温高压且高换热性能的紧凑换热器芯体及其组装焊接一体化工装。
技术介绍
紧凑高效换热器在石油化工、汽车制造等领域广泛使用。在特殊服役环境，如高温气冷堆，换热器服役温度达到了约600℃，压力达到了约7MPa，还需要承受循环热应力，且具有高换热性能、紧凑性，这些要求均限制了紧凑高效换热器在类似恶劣工况下的使用。板翅式换热器由叠加钎焊而成，高温高压服役能力有限，而扩散焊的印刷电路板换热器表现出来优异的耐高温高压特性，由此增加印刷电路板换热器的耐高温高压能力和提高传热系数，有重要意义。由于所设计的印刷电路板换热器由金属板叠加焊接而成，且其具有的微通道结构对装配精度要求较高，同时在约1120℃的高温下进行扩散焊接，需要提供稳定的压力，以满足焊接要求，这对焊接工装的设计提出了挑战。目前，类似的焊接工装还很少见。板翅式换热器的钎焊工装一般采用弹簧或者螺栓预紧，但对不锈钢扩散焊的印刷电路板换热器，在约1120℃焊接温度下，弹簧或者螺栓会因为应力松弛而释放，不能满足扩散焊的压力需求，严重的会造成换热板错位，降低成品率。
技术实现思路
基于上述技术问题，本专利技术提供一种紧凑高效换热器芯体，以及该换热器芯体的焊接工装。本专利技术所采用的技术解决方案是：一种紧凑高效换热器芯体，包括上金属盖板、下金属盖板和若干个中间金属板，在上金属盖板的底面、下金属盖板的顶面和中间金属板的顶底两面均纵向蚀刻第一半圆孔结构，横向蚀刻第二半圆孔结构，上金属盖板、若干个中间金属板和下金属盖板上下依次叠放；上下相邻中间金属板之间、最上方中间金属板与上金属盖板之间以及最下方中间金属板与下金属盖板之间的第一半圆孔结构对应组合成第一圆孔，第二半圆孔结构对应组合成第二圆孔。优选的，所述第一半圆孔结构在上金属盖板的底面、下金属盖板的顶面和中间金属板的顶底两面等间隔布设，相邻第一半圆孔结构之间形成分隔脊梁，所述第二半圆孔结构在分隔脊梁上等间隔布设。一种焊接工装，用于上述紧凑高效换热器芯体的组装焊接，其包括顶盖、底座、装配夹具和控压质量块，所述装配夹具与底座可拆分连接，在装配夹具内叠放换热器芯体部件，底座与顶盖之间采用螺栓连接，在螺栓的顶部设置有用于提供给换热器芯体部件预紧力的紧固螺母，在顶盖的中部设置有控压孔，在控压孔处设置有活动压板，所述控压质量块放置在活动压板的上方。优选的，所述顶盖和底座之间还设置有定位杆，在顶盖和底座的边缘处设置有与定位杆相适配的定位孔。优选的，所述装配夹具包括底板，在底板的上方周边竖向设置有若干个限位直板和限位角板，限位直板和限位角板围拢成用于适合放置换热器芯体部件的空间，在底座上设置有与限位直板相适配的直孔，以及与限位角板相适配的角孔，装配夹具与底座采用插接方式连接。优选的，所述螺栓包括第一柱体和第二柱体，第一柱体的底端与底座固定连接，第一柱体的顶端与第二柱体的底端连接，第二柱体上设置有与螺母相适配的外螺纹，第一柱体的直径大于第二柱体的直径，在第一柱体和第二柱体的连接处形成有限位台。优选的，所述底座和活动压板均采用镂空设计。本专利技术的有益技术效果是：(1)本专利技术设计了一种紧凑高效换热器芯体，采用该换热器芯体制成的换热器耐高温高压性能优异，同时具有高传热性能，能满足特殊领域的需求。(2)本专利技术针对上述换热器芯体设计了用于扩散焊的组装焊接一体的焊接工装。该工装可以满足装配精度要求，在扩散焊的高温焊接下提供稳定的压力，以满足焊接要求，提高成品率，同时芯体在焊接时能够快速升降温，减小了焊接工装的影响。附图说明下面结合附图与具体实施方式对本专利技术作进一步说明：图1为本专利技术换热器芯体中间金属板的结构示意图；图2为本专利技术换热器芯体上金属盖板的结构示意图；图3为本专利技术换热器芯体下金属盖板的结构示意图；图4为本专利技术换热器芯体组合后的结构示意图；图5为本专利技术焊接工装的整体结构示意图，图中示出未加入芯体的情形；图6为本专利技术焊接工装的整体结构示意图，图中示出加入芯体的情形；图7为本专利技术焊接工装中顶盖的结构示意图；图8为本专利技术焊接工装中底座的结构示意图；图9为本专利技术焊接工装中装配夹具的结构示意图；图10为本专利技术焊接工装中控压质量块的结构示意图；图11为本专利技术焊接工装中采用的螺栓的结构示意图。具体实施方式针对现有印刷电路板换热器的耐高温性能和传热效率还不够高，仍需要提升的问题，以及现有焊接工装不能满足焊接时的装配精度和扩散焊接时所需要的压力要求，芯体升温降温受工装影响较大，以致影响了焊接质量的问题。本专利技术设计了一种紧凑高效型换热器芯体，采用该换热器芯体制备的换热器具有很高的换热效率和紧凑性，可以在高温高压下服役，适合特殊场合下使用。同时本专利技术为该换热器芯体设计了一种组装焊接一体化工装，解决了扩散焊时出现的组装精度差、焊接高温下难以获得稳定的压力和芯体受夹具影响较大问题，从而可以很好的满足焊接要求。下面结合附图对本专利技术进行详细说明。如图1-4所示，一种紧凑高效换热器芯体，包括上金属盖板1、下金属盖板2和若干个中间金属板3。在上金属盖板1的底面、下金属盖板2的顶面和中间金属板3的顶底两面均纵向蚀刻第一半圆孔结构4，横向蚀刻第二半圆孔结构5。上金属盖板1、若干个中间金属板3和下金属盖板2上下依次叠放。叠放组合后，如图4所示，上下相邻中间金属板之间、最上方中间金属板与上金属盖板之间以及最下方中间金属板与下金属盖板之间的第一半圆孔结构对应组合成第一圆孔，第二半圆孔结构对应组合成第二圆孔。第一圆孔的孔径大于第二圆孔的孔径。上述第一半圆孔结构4在上金属盖板1的底面、下金属盖板2的顶面和中间金属板3的顶底两面等间隔布设，相邻第一半圆孔结构4之间形成分隔脊梁6，所述第二半圆孔结构5在分隔脊梁6上等间隔布设。本专利技术所设计的换热器芯体各部件(上金属盖板1、下金属盖板2和中间金属板3)采用横向与纵向均化学蚀刻的半圆孔结构，因而有很强的破坏边界层的能力，可增强流体的扰动，提高换热性能。同时换热器芯体组合后，第一半圆孔结构可组合成第一圆孔孔结构，第二半圆孔结构可组合成第二圆孔孔结构，由于光滑的圆孔孔结构，有利于减小应力集中，因而具有很好的耐高温高压的能力。由于焊接温度在1120℃左右，只有螺栓预紧或者弹簧预紧不能满足扩散焊中稳定的压力要求，同时由于第二半圆孔结构5等的微通道结构，对装配精度要求较高，因而需要新型的焊接工装。如图5-11所示，一种焊接工装，用于上述紧凑高效换热器芯体的组装焊接，包括顶盖7、底座8、装配夹具9和控压质量块10。所述装配夹具9与底座8为可拆分连接，在装配夹具9内叠放换热器芯体各部件(从下至上依次放置下金属盖板2、中间金属板3和上金属盖板1)，底座8与顶盖7之间采用螺栓11连接，在螺栓11的顶部设置有用于提供给换热器芯体部件预紧力的紧固螺母。在顶盖7的中部设置有控压孔，在控压孔处设置有活动压板12，用于放置控压质量块10。所述控压质量块10放置在活动压板12的上方。控压质量块10用于调节压力，因为在焊接高温下螺栓的预紧力容易松弛，这时需要利用控压质量块来调节压力，在焊接后期也可以减小控压质量块施加的压力，这样有利于减小芯体变形，提高焊接质量。作为对本专利技术的进一步设计，所述顶盖7本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种紧凑高效换热器芯体，其特征在于：包括上金属盖板、下金属盖板和若干个中间金属板，在上金属盖板的底面、下金属盖板的顶面和中间金属板的顶底两面均纵向蚀刻第一半圆孔结构，横向蚀刻第二半圆孔结构，上金属盖板、若干个中间金属板和下金属盖板上下依次叠放；上下相邻中间金属板之间、最上方中间金属板与上金属盖板之间以及最下方中间金属板与下金属盖板之间的第一半圆孔结构对应组合成第一圆孔，第二半圆孔结构对应组合成第二圆孔。

【技术特征摘要】
1.一种紧凑高效换热器芯体，其特征在于：包括上金属盖板、下金属盖板和若干个中间金属板，在上金属盖板的底面、下金属盖板的顶面和中间金属板的顶底两面均纵向蚀刻第一半圆孔结构，横向蚀刻第二半圆孔结构，上金属盖板、若干个中间金属板和下金属盖板上下依次叠放；上下相邻中间金属板之间、最上方中间金属板与上金属盖板之间以及最下方中间金属板与下金属盖板之间的第一半圆孔结构对应组合成第一圆孔，第二半圆孔结构对应组合成第二圆孔。2.根据权利要求1所述的一种紧凑高效换热器芯体，其特征在于：所述第一半圆孔结构在上金属盖板的底面、下金属盖板的顶面和中间金属板的顶底两面等间隔布设，相邻第一半圆孔结构之间形成分隔脊梁，所述第二半圆孔结构在分隔脊梁上等间隔布设。3.一种焊接工装，用于权利要求1或2所述紧凑高效换热器芯体的组装焊接，其特征在于：包括顶盖、底座、装配夹具和控压质量块，所述装配夹具与底座可拆分连接，在装配夹具内叠放换热器芯体部件，底座与顶盖之间采用螺栓连接，在螺栓的顶部设置有用于提供给换...

【专利技术属性】
技术研发人员：蒋文春，葛磊，张玉财，李少华，万娱，
申请(专利权)人：中国石油大学华东，
类型：发明
国别省市：山东,37