一种用于平板式热交换器的衬里装置 【技术领域】
本发明涉及一种如权利要求1的前序部分所述的用于平板式热交换器的衬里装置、一种如权利要求8的前序部分所述的平板式热交换器以及一种用于制造平板式热交换器的方法，该热交换器包括具有热交换板和一端板的组件，该热交换器具有一外侧和一面向该平板组件的内侧以及至少一个进出口。
背景技术
为平板式热交换器的端板的进出孔设置一衬里是已知的。在传统的方法中，制造出原材料，该原材料由深拉拔管部分和围绕着该管部分并且在其一个端部处从管部分基本上向外径向延伸的凸缘部分构成。管部分的另一个端部插入并且穿过端板地进出孔，从而凸缘部分邻接着该端板的一个侧面。之后，该管部分的另一个端部向外弯曲，从而它形成邻接端部的另一个侧面的凸缘。这种衬垫具有一些缺点。该原材料分几个具有中间热处理的步骤生产。在某些情况中，会出现弯曲凸缘由于量裂纹的形成而导致该弯曲凸缘的质量的问题。衬里的安装分几个步骤进行。
SE-B-456856披露了一种用于平板式热交换器的进出孔的衬里。该文献披露了两个实施方案。最详细地描述的第一实施方案对应于上述传统技术。第二实施方案涉及一种分成两个部分即第一部分和第二部分的衬里。第一部分由金属板制成并且具有基本上为圆柱形管部分和从该管部分向外延伸的凸缘部分。第二部分也由金属板制成并且具有基本上为圆柱形的管部分和从该管部分向外延伸的凸缘部分。这些管部分插入在进出孔中，从而形成这样一种区域，在该区域处所述管部分相互重叠。这些管部分通过焊接相互连接，但是不显示出焊缝是如何延伸的。
US4482089还披露了用于平板式热交换器的进出孔的衬里的不同实施方案。还有在该情况中，一个实施方案对应于上述传统技术。另一个实施方案涉及由管部分制成的衬里，该管部分可以插入在进出孔中。凸缘焊接在管部分的每个端部处。
【发明内容】
本发明的目的在于克服上述问题并且提供一种改进的衬里装置或一种端板的进出孔。具体地说，其目的在于提供一种衬里装置，它可以采用容易的方式制造并且质量得到了提高。
这个目的是通过开始所限定的衬里装置来获得的，其特征在于，至少在所述重叠区域处所述第一部分的材料厚度大于第二部分的材料厚度。
由于在这种衬里装置的安装期间在这两个部分中的材料没有出现任何变形，所以基本上减少了内部邻接部分形成裂纹的危险。
由于至少在所述重叠部分处一个部分的材料厚度大于另一个部分的材料厚度，即至少一个管部分的材料厚度大于另一个管部分的材料厚度，所以消除了在焊缝附近和在通常由碳钢制成的这些端板和这两个部分之间的过渡部分中的材料受到污染的危险。
另外，具有大于第二部分的材料厚度的第一部分使得第二部分在焊接期间能够压靠在第一部分上，从而驱除了在这些部分之间可能存储的空气以及氧气。因此，不需要用于从该焊接区域中将氧气替换出来的所谓的基础气体，即不需要供应惰性气体例如氩气。
这两个部分中的每一个在一个单一制造步骤中生产出，而无需中间热处理。将该衬里装置安装在端板上的时间非常短，并且最好可以按照自动的方式施加焊缝。
根据本发明的一个实施方案，第一部分的金属板至少在所述重叠区域处厚度大于1.5mm。这个厚度足以防止材料受到污染并且足以抵抗与这些部分的上述相互挤压相关的所施加的力。
根据本发明的另一个实施方案，焊缝在第一部分的基本上整个管部分的周围延伸。另外，第二部分的管部分具有第一端部，该端部可以插入在第一部分的管部分中，其中所述焊缝施加在所述第一端部处。
根据本发明的另一个实施方案，第一部分和第二部分中的一个的邻接部分设置成形成一外部邻接部分并且邻接着端板的外侧，并且第二部分和第一部分中的一个的邻接部分设置成形成一内部邻接部分并且邻接着端板的内侧，其中外部邻接部分的材料厚度大于内部邻接部分的材料厚度。外部邻接部分然后可以具有一外侧，该外侧背对板组件并且包括至少一个凹陷部分例如一个或几个凹槽，用来容纳在所述外侧和管连接部分之间的密封元件，其中所述密封元件可以以牢固而可靠的方式压靠在所述外侧上。优选的是，第一部分的邻接部分形成为一凸缘部分，它围绕着管部分并且从该管部分中基本上径向向外延伸，并且第二部分的邻接部分形成为一凸缘部分，它围绕着管部分并且从管部分基本上径向向外延伸。
根据本发明的另一个实施方案，第一部分的管部分可以从端板的外侧插入到所述进出孔中，并且第二部分的管部分可以从端板的内侧插入到所述进出孔中。这个实施方案是有利的，并且使得能够在具有较大材料厚度的一块材料中制造出第一外部并且在具有相对较小材料厚度的另一块材料中制造出第二内部。
该目的还可以通过最初限定的平板式热交换器获得，其特征在于，所述第一部分的材料厚度至少在所述重叠区域处大于所述第二部分的材料厚度。
另外，该目的通过最初所限定的方法来获得，该方法包括以下步骤：
提供第一部分，该部分由具有一材料厚度的金属板制成并且具有一基本上为圆柱形的管部分和一邻接部分；
提供一第二部分，该部分由具有一材料厚度的金属板制成并且具有一基本上为圆柱形的管部分和一邻接部分；
将所述第一部分的管部分插入在所述进出孔中；
在所述进出孔中将所述第二部分的管部分插入在所述第一部分的管部分中，使得形成所述管部分相互重叠的区域，其中所述第一部分的材料厚度至少在所述重叠区域中大于所述第二部分的材料厚度；
通过施加焊缝将所述第二部分的管部分连接在所述第一部分的管部分上。
在权利要求12至15中限定了该方法的优选实施方案。
附图的简要说明
现在通过以实施例的方式披露的各个实施方案的说明并且参照附图对本发明进行更详细地说明。
图1示意性地显示出平板式热交换器的剖视图；
图2更详细地显示出在图1中的平板式热交换器的端板的具有衬里装置的进出孔的剖视图；和
图3示意性地显示出如何在衬里装置上实施焊缝。
优选实施方案的详细说明
图1显示出根据本发明第一实施方案的平板式热交换器。该平板式热交换器包括多块热交换板1，它们形成板组件。这些热交换板1被压制成这样一种形状，即当它们并排布置在所述板组件上时，在每对板1之间形成板间隙。这些板间隙布置成形成用于第一流体的第一通道3和用于第二流体的第二通道4。第一通道3与第二通道4分开。该平板式热交换器还包括两块端板5和6，板组件设置在这两块端板之间。
另外，该平板式热交换器包括四个进出孔管道7、8，其中两个在图1中显示出。每个进出孔管道7、8延伸穿过所有板1以及至少一块端板5、6。其中两个进出孔管道7、8与第一通道3连通，并且另两个进出孔管道与第二通道4连通。要注意的是，根据本发明的平板式热交换器还可以是这样一种类型，它具有不同数量的进出孔管道7、8例如2个或6个进出孔管道和/或用于热交换流体的不同数量的通道3、4。
每个进出孔管道7、8由在每块板1中的一开口或进出孔和其中一块端板5形成。这些进出孔优选但不是必须沿进出孔管道7、8的方向看为圆形。每个进出孔管道7、8与从平板式热交换器延伸出的管9连接。更具体地说，进出孔管道7形成第一入口管道，该管道设置成将第一流体输送给第一通道3，并且进出孔管道8形成第一出口管道，该管道布置成将第一流体从第一通道3输送到该平板式热交换器外。另两个进出孔管道以相同的方式形成一第二入口管道和一第二出口管道，其中第二入口管道布置成将第二流体输送给第二通道4，而第二出口管道布置成从第二通道4将第二流体输送出该平板式热交换器。
在图1中所示的平板式热交换器中，板1通过延伸穿过板1和端板5、6的螺栓12在两块端板5和6之间相互压在一起。但是该平板式热交换器还可以通过贯穿螺栓之外的其它部件例如紧固在板组件和端板5、6周围的细长元件保持在一起。然后可以将垫圈(未示出)设置在这些板1之间以便使所述通道3和4相互分开。
在端板5的进出孔中，设有衬里装置15。在图2和3中更详细地显示出该衬里装置15。该衬里装置包括第一外部16和第二内部17。这两个部分16、17通过焊缝18相互连接。这两个部分16、17包括相应的基本上为圆柱形的管部分16a、17a，它们延伸进入所述进出孔。另外，这两个部分16、17包括相应的邻接部分16b、17b，它们在相应的管部分16a和17a周围延伸并且邻接着端板5的相应表面。在所示的实施方案中，这些邻接部分形成为凸缘部分16b、17b，它们从相应的管部分16a和17a中基本上径向向外延伸。但是，要注意的是，这些邻接部分还可以具有其它形状。外部邻接部分例如可以成形为与管路等连接并且包括一螺纹、插入式安装部分等。第一部分16的凸缘部分16b因此邻接端板5的外侧，并且第二部分17的凸缘部分17b邻接端板5的内侧。而且，第一部分的管部分16a邻接附近的进出孔的限定表面5′。第二部分17的管部分17a其直径比管部分16a稍小，并且如图2所示邻接管部分16a的内表面。因此，在两个管部分16a和17a相互重叠的进出孔中形成区域19。
通过利用焊缝18相互连接的两个部分16和17，因此在进出孔周围的区域中获得端板5的有效衬里。这样，可以由相对简单的碳钢制成的端板5不会受到腐蚀或者不会以其它方式受到有侵蚀性的热交换介质的腐蚀。这两个部分16和17由其质量和耐腐蚀性比端板5更高的金属板制成。这两个部分16和17可以例如由基本上为平面的深拉拔金属板制成以便形成相应的管部分16a和16b。如图2所示，第一部分16的金属板其厚度大于第二部分17的厚度。在所述的实施方案中，第一部分16的凸缘部分16b和管部分16a的材料厚度都大于第二部分17的相应部分17a、17b。在所述的实施方案中，材料厚度更大的第一部分16设置压靠在平板式热交换器的外侧上，而材料厚度更小的第二部分17设置压靠在平板式热交换器内侧上，即压靠在板组件的内侧上。第一部分16可以具有大于1.5mm尤其大于2mm并且优选小于8mm的材料厚度，而第二部分17可以具有至少为0.5mm并且至多为3mm尤其大约为1mm的材料厚度。
另外，第二部分的管部分17a径向设置在进出孔中的第一部分16的管部分16a内部。这样，内管部分17a可以在制造期间通过实施焊缝18而压靠在径向外部管部分16a上。这种压制可以通过在图3中示意性地所示的压制部件20来获得，通过这种压制，从而可以将空气以及氧气压出实施有焊缝18的区域，即在所示的实施方案中在管部分17a的外端处实施有焊缝的区域。由于径向外部管部分16a的较大材料厚度，所以允许向径向内部管部分17a施加相对较大的挤压力。在所述实施方案中可以利用在图3中示意性地显示出的TIG焊接装置21获得焊缝18。焊缝18适当地施加在管部分17a的外端处并且更具体地说施加在管部分16a和管部分17a之间的过渡部分处。焊缝18围绕着基本上整个进出孔延伸。相对较大的材料厚度由于它减小了烧穿的危险所以有利于施加焊缝18。
第一部分16的凸缘部分16b还包括三个铣削出的凹槽22，它们围绕着进出孔延伸。在凸缘部分16b的外侧外面设有例如一垫圈形式的密封元件23。由于这些凹槽22，所以密封元件23可以受到挤压以牢固而紧密地压靠在凸缘部分16b上。在密封元件23外面，设有管9的凸缘24。凸缘24邻接着密封元件23，并且通过多个螺栓25安装成紧密邻接，这些螺栓拧入到端板5中并且围绕着进出孔设置。
本发明并不限于所示的实施方案，而且可以在以下权利要求的范围内改变和改进。
例如，可以为面对着该平板式热交换器的内侧的部分设置相对较厚的管部分，因此从平板式热交换器的外侧并且以这样一种方式设置该具有较薄管部分的部分，该方式为使这个较薄的管部分邻接着更厚管部分的内表面。然后将该焊缝适当地施加在外部的管部分的内端处。
在所示的实施方案中，第一部分的凸缘部分16b和管部分16a具有相同的材料厚度，并且第二部分的凸缘部分17b和管部分17a也具有相同的材料厚度。这样，可以采用更较容易的方式制造出这两个部分。但是，可以让相应部分的凸缘部分和管部分具有不同的厚度。例如，第一部分16的管部分16a其材料厚度可以比第一部分16的凸缘部分16b更大。