热交换器及其制造方法技术

一种热交换器（１），包括两组介质流通通道（Ｐ，Ｓ），两种介质以热交换接触从其中流过；壁部（２）将通道隔开；导热翼片（３－８）设置在每个壁部（２）的两侧，其中在一个壁部一侧的翼片与该壁部另一侧上的翼片的相似接触表面热接触；其中壁部（２）为膜状，而翼片（３－８）为大体波形的传热条，并具有连接壁部的接触表面和在两个壁部之间延伸的主平面。（*该技术在2023年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】
本发涉及一种热交换器，其包括两组介质流通通道，其被交错安置。通过该介质流通通道，两种介质可以彼此分离地分别在一个主要通路(P)以及一个次要通路(S)中流动，并且完全处于热交换方式接触中；将所述通道分离的多个壁部；热传导翼片，其被配置在每一壁部的两个侧边上，该翼片以其主平面延伸在该介质的各个流动方向上，其中，位于一个壁部的一侧边上的一个翼片经由一个接触表面与位于此壁部另一侧边上的翼片的一个相似接触表面进行热接触，该接触表面位于相关壁部的主平面中，并形成翼片的一部分；一个外壳，其中容纳有带有翼片的限定通道的所述壁部，并且其中设置有两个进口以及两个出口，该进口和出口通过各自的歧管单独地针对每个通道或者共同地针对通道组连接所述的两组通道。这种热交换器以许多实施例中为人所知。本专利技术的一个目的为提供一种热交换器，以使得其非常轻，并且可以经济地制造，同时仍然具有极佳的效率。在此方面，根据本专利技术的热交换器所具有的特点为，壁部形成为薄膜，并且翼片形成为传热件，例如大体上为波浪形状的金属条，该翼片提供有连接至所述壁部的接触表面，以及延伸于两个壁部间的主平面，这样使得除了热功能外，翼片还具有一种结构性功能，其中，整个分离壁部的传热系数为最小1W/m2K。根据本专利技术的热交换器从而大致上从所述翼片获得其机械强度以及刚性。根据现有技术，热交换器的机械强度以及刚性并不是大体上利用翼片，而是利用热交换壁来决定的。这就需要在机械强度较高，因此就较厚的壁部，因而对于使用相同材料的程度来说具有较大热阻的固有缺点。根据本专利技术的热交换器结合了高效率和结构紧凑的特点。应当了解的是，至少在理论上，薄膜为一种“无限薄(infinitelythin)”的类似皮肤的部件，其具有一种可忽略的弯曲刚性，并且因此仅通过其在端部处被夹住的事实获得其刚性，或者可以与以偏移形式呈现的特定张力应力相结合。当在主要通路与次要通路之间产生一压力差时，实际上无法完全防止薄膜的一定弯曲。这就意味着根据本专利技术的热交换器的压力阻抗被限制于一个由机械性质所决定的数值，例如所使用的箔片的厚度、抗张强度、伸长能力、伸长极限、偏移量、箔片层间的相互距离等等。当使用偏移量时，会在箔片材料上形成一个额外的负载。在箔片中的最大张力应力因此等于总最大张力应力减去偏移量。为了使得介于翼片层间传热尽可能地大，在建议的实施例中，相应的接触表面通过壁部热接触。在一个实用的实施例中，热交换器所具有的特点为，接触表面由被涂布在至少一个接触表面上的粘合层而被粘接至壁部。另一实施例所具有的特点为，相应的接触表面通过在壁部中的一穿孔，而利用被涂布在至少一个接触表面上的粘合层直接地彼此连接。很清楚的是，由箔片壁部以及粘合层所形成的热阻必须尽可能地小。在此方面，这些层必须很薄。关于翼片的相邻层间的热接触，在所建议的实施例中，壁部是由PVC构成，并且翼片通过超声波处理或热处理，并结合压力而被连接至壁部。连接可以例如是通过焊接、熔接等来施行，无论如何，使得通过箔片所形成的热阻不存在。一个优选实施例所具有的特殊特点为，外壳用来保持形状，并且壁部以能够抵抗抗张应力的方式而被连接至该外壳，以使得由于两组通道间的压力差的结果而产生于壁部中的抗张应力能够被外壳所吸收。另一实施例所具有的特点为，壁部被偏移，以使得在介于该两组介质流通通道间预先选定的最大允许压力差的状况下，在由翼片的接触表面所界定的自由空间之间的壁部弯曲，即薄膜在相关压力下发生的弯曲除以相关接触表面间的相关相互距离最大等于2.5％。在相应接触表面通过箔片壁部而热接触的实施例中，热交换器优选所具有的特点为，箔片在横向于其主平面上的热阻最大等于在朝向彼此的接触表面之间直接接触的状况下热阻的0.1，因此可以忽略不计。热交换器优选所具有的特点为，在流动方向上结合的两个翼片之间的距离上，箔片的主平面上的热阻比翼片直接彼此热连接的状况下大至少十倍。一个实用的实施例所具有的特殊特点为，壁部为由以电晕放电处理的PET(例如强化PET)构成，并且提供有一个底层，接着是一个用于连接翼片的接触表面的粘合层。另一实施例所具有的特点为，壁部由PVC构成，并且翼片通过超声波处理或是热处理，并施加压力而被连接至所述壁部。相对于常规的箔片材料，抗张强度的显著改善是通过具有以下特点的热交换器而获得箔片为由强化纤维材料构成，而该纤维为由例如是玻璃、硼、碳构成。纤维可以例如是织物或者非机织材料。箔片的热传导性的显著改善是通过具有以下特点的热交换器而实现壁部为塑料所构成，其中嵌入有铝粉。为了使得热交换器为不需维护，并使其适合用于各种不同的应用，热交换器可以具有以下特点壁部为由电晕放电处理的PET(例如强化的PET)构成，然后设置一个底层，接着设置一个用于连接翼片接触表面的粘合层。一个非常实用的实施例所具有的特殊特点为，壁部突出于翼片之外，以使其可以被连接至一个框架上，例如用以使其偏移安置，或者使得突出壁部部分能够以热形成为交错的单元及歧管，用于使该组通道分别连接在一起并再次分离。这一实施例减轻了在热交换器的两侧边上形成交错单元以及歧管的问题。一个已决定的实施例所具有的特点为，热交换器被提供一种模快结构，其带有可松开的彼此连接的块体。因此可以得到的是，热交换器可以通过使用该块体而被制造为不同尺寸，而不需要为此目的而整个改变生产线。一个特定实施例所具有的特点为，各层被安排为以下顺序P、S、P、S、P、S等。另一实施例所具有的特点为，各层被安排为以下顺序P、P、S、S、P、P等。为了在热交换器的生产期间尽可能地限制在箔片层上的机械负载，一个优选实施例所具有的特殊特点为，翼片的接触表面具有浑圆的周围边缘。在箔片是由强化纤维材料所构成的实施例中，热交换器可具有如下特殊特点纤维具有各向异性的热传导性，例如碳纤维，其中热传导性在箔片的主平面中比在其横向方向中要小。箔片条的抗张强度并且热交换器的压力阻抗从而可因此大为改善，并且还可以获得介于相邻翼片之间的非常良好的热接触。箔片材料的适当选择可以通过观察操作状况及应用来决定。热塑性塑料以及例如聚醚酰亚胺的热固性塑料都是适当的材料。箔片材料也可以提供一涂层，例如是另一种塑料、一种硅材料或类似材料。在纤维强化的情况下，纤维可以具有数μm的直径。用于薄膜的材料的另一选择为金属，尤其是在其两侧的至少一个上带有金属涂层的塑料箔片。对于可能发生腐蚀问题的一个非常简单的解决方法由以下所构成将一个抗腐蚀涂层粘接，该涂层涂布在两个接触表面中的至少一个上，并且例如包括有一个底层和/或一个覆盖翼片整个表面以及选择性地在壁部上的粘合层。一个特定实施例所具有的特殊特点为，粘合层为可以被热活化的类型，并且翼片通过被加热的压制冲压机产生的热和压力，在接触表面位置处被粘接到相关壁部以及/或者一组相邻的翼片。在另一种变型实施例中，热交换器所具有的特点为，翼片被提供在远离具有可承受所述热和压力的第二涂层的所述涂层的侧边上。以下参考附图对本专利技术进行说明，其中附图说明图1显示出根据本专利技术的热交换器的局部立体图，其中为了说明清楚起见，未示出外壳；固2a显示出根据本专利技术的具有外壳及交错单元及歧管的热交换器的缩小立体图；图2b以放大图显示出图2a中的II的细节；图3为翼片的另一偏置配置的示意图；图4为一本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种热交换器，其包括：两组彼此交错设置的介质流通通道，通过该介质流通通道，两种介质可以物理上彼此分离地分别在一个主要通路（Ｐ）以及一个次要通路（Ｓ）中流动，并且完全处于热交换方式接触中；将所述通道分隔的多个壁部；热传导翼片，其被配置在每一壁部的两个侧边上，该翼片以其主平面延伸在该介质的各个流动方向上，其中，位于壁部的一侧边上的翼片经由一个接触表面与位于此壁部另一侧边上的翼片的一个相似接触表面进行热接触，该接触表面位于相关壁部的主平面中并形成翼片的一部分；一个外壳，其中容纳有带有翼片的限定通道的所述壁部，并且其中设置有两个进口以及两个出口，该进口和出口通过各自的歧管单独地针对每个通道或者共同地针对通道组连接所述的两组通道，其特征在于，所述壁部形成为薄膜，并且所述翼片体现为传热件，例如是大体为波形的金属条，翼片设置有连接至壁部的接触表面，以及延伸于两个壁部的间的主平面，使得除了热功能以外，所述翼片还具有一种结构功能，其中，整个分离壁部的传热系数等于最小１Ｗ／ｍ↑［２］Ｋ。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：JAM赖因德斯，
申请(专利权)人：奥克斯赛尔控股公司，
类型：发明
国别省市：NL[荷兰]