热交换器板材及其生产方法 本发明涉及一种热交换器板材以及生产一个热交换器的热交换器板材的方法。
用于各种不同用途的热交换器是公知的。其基本的作用是通过一种低温介质对高温介质进行冷却，其中第一种介质被加热或被冷却。通常，无须介质之间的相互接触就可以实现这种转换。热交换器通常用于房屋，冷的新鲜空气进入这些房屋中在热交换器中由流出的被加热的空气加热。德国专利DE43 33 904公开了一种这样的热交换器。这种尤其是用于两种过流液体的、具有平行过流通道的热交换器的横截面是由具有波浪形形状相互层叠设置的板构成的。其中上置地板覆盖在位于其下的板的过流通道上。侧向相邻的过流通道可以流过不同的流体。这些板由薄的金属板构成。波浪形型材的制造费用很高。
德国专利DE296 20 248 U1公开了一种由塑料或金属薄板制成的对流热交换器。这种热交换器由特殊形状的薄板组成。金属薄板的横截面形状是锯齿形的，其中两块板材的型材尖端相互对着并且为了避免型材相互滑动，总是使齿在双倍高度和宽度具有相同间距。下一块板支撑在这些齿上。这些锯齿形形状用于热传导的面积较小。双倍高度构造的齿仍然损失了一些热交换面积。
英国专利GB1 336448公开了一种热交换器，这种热交换器由成对连接的板材的堆构成。板材的横截面具有弯曲形状。由两块板材的连接构成过流通道。弯曲的横截面形状也只能形成小的热交换面积。除此之外，交叉过流小于对流热交换器的热流密度。
本发明的目的在于发展一种简单的热交换器的板材的生产方法，并改善板材的形状，从而优化热传导并为相互叠置的板材提供稳定的支撑。
通过一种生产热交换器板材的方法解决了上述发明目的，即通过成型使板材具有用于流体过流的中空空间，其中的板材由塑料，尤其是塑料薄板在压力气体下经深拉伸制成。液体和气体，尤其是空气可以作为适宜的流体。塑料材料在深拉伸过程中比金属材料更易于变形和延伸。如果进一步对塑料薄板或塑料进行加热，在深拉伸过程中，它们将比金属薄板或金属更易于成形。采用压力气体的优点是，与纯真空技术相比，可以获得8-9倍的作用于模具上的压力。这将导致更高的成型精度。利用高压可以获得具有复杂几何形状的板材形状，从而获得大的热交换面积。这种高压还可以使利用比PVC更有益于环境的塑料成为可能。在此还应强调的是，借助压力(真空)的深拉伸还被称之为高压或等离子深拉伸。为了达到均匀的延展和好的成型精度，由于在本发明的方法中利用压缩空气，只能适当地加热要成型的塑料薄板。在模具的上表面上，只能稍微冷却被加工的塑料薄板，由此得到塑料薄板的所需强度和均匀的变形。
在本发明的最佳实施例中，利用这种方法塑料薄板与原始材料相比延长80％-300％。由此与原始材料相比面积增加了3倍，增加的面积有利于热传导过程。另外，薄板的壁厚由此延展而急剧地下降，这样就可以改善在热交换器中流动的两种介质之间的热交换。
在一个变化的方法实施例中，以一种不可燃的聚丙烯作为塑料薄板。从生态学的角度看，聚丙烯比PVC更易被接受。另外，与PVC相比，聚丙烯具有较好的导热性和温度稳定性。当然，也可以使用聚苯乙烯、聚乙烯、聚甲基丙烯酸脂或聚碳酸脂做为塑料使用。
本方法的根据本发明的变化包括将板材在前侧边缘和侧边缘处相互气密地连接起来，从而防止介质相互混合。
本方法的另一方面是，通过粘接、挤压、热焊接、脉冲焊接、超声波焊接或震动焊接相互连接，以此保证板材的气密的连接。
本发明的热交换器的特征还在于板材相对边的彼此支撑，这对于用于过流通道中有高压的场合是非常有益。由此制成的热交换器的寿命比金属热交换器的寿命更长。
板材的实施例的特征还在于，以中空空间构成过流通道，在过流通道的整个纵向上设有一个至少以一段的方式构成的侧向偏移部分，在板材相互叠置的时候，该偏移部分在过流通道的一条边缘上构成对于位于其上或其下的板材的支撑。侧向偏移部分的优点是过流通道中的过流在偏移部分处被扰动。这种扰动使流动的介质产生涡流，从而提高导热系数。此外，偏移部分还延长了流动路程。较长的流程意味着在热交换器中的留存时间长，进而导致热交换时间长。偏移部分的另一个好处是，可以避免两个相互叠置的板材的交错的滑动。偏移部分可以相对较短或在板材的整个长度上延伸。
在特别有利的实施例中，过流通道在一个水平的或垂直的平面中沿直线、锯齿线、曲线或蛇形线延伸。这种过流通道的形状使得从直线流动的方向中拐弯，这种方向的变化产生涡流从而提高导热系数。这种拐弯还可以延长介质保留在热交换器中的时间，从而延长热交换时间。
在一种进一步改变的实施例中，过流通道相互交叉地叠置。介质可以在交叉点上从一个平面进入另一个相邻的平面，这样就可以产生螺旋流。过流通道被构置成可以保证流过热交换器的不同介质特别是在一个平面和两个平面之间不会相互混合。
下面将结合表现本发明基本特征的附图，通过以下对本发明的实施例的描述来进一步描述本发明的进一步的优点和特征。每一个特征均可单独地或任意组合地应用于本发明的实施例。
图中以大大简化示意的方式表示根据本发明的用于热交换器的实施例，并且对其进行详细的描述。其中：
图1表示一个由许多的根据本发明的方法制成的板材所构成的热交换器的透视图；
图2表示两块槽形型材的透视图；
图3表示穿过由三块带有侧向偏移部分的、相互叠置的板材的槽形型材的横截面；
图4表示具有弯曲的通道的板材的透视图；
图5表示具有倾斜通道的板材的俯视图；
图6表示具有锯齿形通道的板材的俯视图，其中位于下方的通道以虚线表示。
图1表示一个由五个相互叠置的板材11，12，13，14，15构成的热交换器10。每一个板材11，12，13，14，15都包括一个带有八角形平面的基础面16，各个板材具有与后面的附图所示相对应的结构。基础面16也可以具有其他的平面形状(例如，六角形)。沿着基础面16的周围设有周壁17，周壁17相对基础面16的平面成90°＜Φ＜180°的角。与基础面16所在的平面平行延伸的边缘18连接在周壁17上。边缘18止于端侧边缘1和侧边缘2。两个相邻的板材在边缘18处气密地相连。带有所属的边缘18的周壁17在板材19，20最短的相对侧边处断开。
图2表示的是一种上、下基础面的槽形型材30，31，这种型材是由塑料材料经高压深拉伸制成的。使两个带有槽形型材30，31的板材相互接触即可构成一个具有过流通道32的热交换器，所述的过流通道具有矩形或正方形的横截面。将上槽形型材30覆盖在下槽形型材31的过流通道上即可构成过流通道32。为了避免槽形型材30，31相互交错滑动，在上槽形型材30中设置一个向右的偏移部分33，在下槽形型材31中设置一个向左的偏移部分34。
图3表示一个穿过三个如图2所示的相互叠置的槽形型材30，31，35的横截面，该横截面位于包括偏移部分33，34的平面中。相对偏移部分33向右推移偏移部分34，即可将槽形型材30稳固地支撑在槽形型材31上。可以在该位置上将槽形型材30，31相互粘接或焊接在一起。这样得到的热交换器非常适用于过流通道中有很高压力的场合，另一方面，在边缘40和41之间也只有很小的缝隙。这样介质就可以从一个平面进入另一个平面，从而形成螺旋流并随后形成紊流，这对于热传导过程而言是非常有益的。
图4表示一个具有过流通道51的槽形型材50，过流通道51也具有正方形或矩形的横截面。介质沿着预定的第一方向流入一个前部52，然后再从第一方向变换进入与之倾斜延伸的第二方向并进入中间部分53。介质在后部54中又拐回原来的第一方向。这种方向的变化在穿过热交换器的过流过程中不断地重复。
由于过流通道的形状所引起的介质换向形成许多的旋涡，由此形成很高的热交换值。通过转向还延长了介质在热交换器中保持的时间。
图5表示一块具有呈蛇状线60形状的过流通道的板材的俯视图。由于相对另一个板材的支撑面非常大，所以该实施例可以用于压力很高的场合。
图6表示两个具有锯齿形过流通道70，71的板材。上板材的锯齿形过流通道70用实线表示，下板材的过流通道71用虚线表示。介质可以在交叉点72处从一个平面进入下一个平面，由此产生螺旋流。用于生产热交换器板材的方法，其中板材包括用于空气过流通道的成型的中空空间。板材由加热的塑料，尤其是塑料薄板经气压下深拉伸制成。板材的中空空间构成过流通道，过流通道在其纵向长度上具有一个至少部分偏移的偏移部分。当相互叠置板材的时候，所述的偏移部分在一个过流通道的边缘处支撑着一个位于其上或其下的板材。