專利名稱：注塑裝配成型的逆流或交叉流平板式空氣熱量交換器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種在流體之間進行熱量交換的熱量交換器的結(jié)構(gòu)和制造工藝，適用于封閉運行的氣-氣、氣-液、液-液之間的熱量交換，主要應(yīng)用于帶熱量回收的新風換氣空調(diào)系統(tǒng)和熱量回收預(yù)熱熱水系統(tǒng)，尤其強調(diào)的是其簡單可靠低成本的制造成型技術(shù)。
背景技術(shù)：
目前，公知的適用于封閉運行的氣-氣熱量交換器主要有轉(zhuǎn)輪蓄熱式和平板逆流或交叉流式。平板式熱量交換器具有效率高沒有交叉污染的特點，其成型樣式有多種。平板式熱交換器一般由下面三部分構(gòu)成一是多個分離流層的隔板，二是每層隔板之間的支撐體，三是在垂直方向不同層分別在左右邊或前后邊封閉通道以形成交叉流或逆流，這樣相鄰流層內(nèi)的不同溫度的流體通過隔層板進行熱量交換。雖然層疊型平板熱交換器原理簡單，但已知的各種成型式樣和工藝都存在著制造工藝精度要求高、手工制造困難、機械制造設(shè)備昂貴、成品率低的問題。
簡單地例舉疊型平板熱交換器的幾種成型方式和加工工藝不難看出其制造的難處與不足圖13是一種擠塑成型的鈣塑板型材，材質(zhì)是高分子合成材料，要求有高的導熱性和抗靜電性，部件101和部件102厚度尺寸在0.2mm以內(nèi)，部件102起到上下支撐和分離流道作用。圖14是用多個圖13中的型材相交90°交替分層疊放粘結(jié)而成的熱交換器。小于0.2mm的擠出模具和多料共混擠塑成型很難在低成本下實現(xiàn)。同時眾所周知塑料和粘膠的導熱性很難提高，不利于得到高的熱交換效率，另一方面膠粘劑的穩(wěn)定性和耐久性一般較差。
圖15是波浪瓦楞板與平板粘接或焊接成的單層板，中間的波浪瓦楞板(104)起到支撐和分離流道的作用。型材的材料可以是預(yù)處理過的纖維紙或鋁箔，部件103和部件104厚度尺寸小于0.1～0.3mm，多個圖1 5單層板型材相交90°交替分層疊放粘結(jié)即可成為圖16熱交換器。為保證熱交換效率，纖維紙或金屬(鋁)箔的厚度極薄，其與平板的長寬比數(shù)量級差了千倍以上，粘接疊加成型熱交換器時機械設(shè)備的垂直方向的尺寸定位和壓力控制精度要求很高，難以低成本生產(chǎn)。同時多層粘接時膠粘劑的溫度和速度很難控制。由于一個熱交換器有多達上百層單層板疊加粘接而成，沒有施膠固定前大面積的極薄的鋁箔很容易范性形變，所以手工粘貼組裝無法實現(xiàn)。
圖17是多層鋁箔相疊，垂直方向上下相鄰的鋁箔在邊緣交替壓邊封口，部件105為奇數(shù)層左右壓邊封口，部件106為偶數(shù)層前后壓邊封口。為保證熱交換效率鋁箔的厚度小于0.1mm，長寬大于200mm，多層壓邊成型的時候機械精度要求很高，取料、送料、定位、施壓、粘結(jié)需要費用高昂的高精度機械設(shè)備，難以低成本生產(chǎn)。由于一個熱交換器有多達上百層單層板疊加連接而成，極薄的鋁箔很容易范性形變，所以無法手工生產(chǎn)制造。
還有一種熱交換器用塑料條做水平方向流道分離和垂直方向平板支撐，多層鋁箔或纖維紙垂直疊放粘結(jié)而成，也有在注塑時把隔離支撐條和隔離板一次注塑成功。為了加大流量面積和增加熱交換面積，采用大量細而分散的塑料條分隔在多層疊放的鋁箔之間，成型組裝的時候大量離散的塑料條的水平定位精度要求很高，如果是塑料和鋁箔或纖維紙一次注塑成型，為避免飛邊產(chǎn)生溫度壓力很難控制，難以低成本生產(chǎn)。

發(fā)明內(nèi)容
考慮到獲得高效熱交換，同時避免水平方向或垂直方向高精度帶來的機械加工高昂設(shè)備成本，本發(fā)明用沖邊導角的鋁箔做平板熱交換器的不同流層的隔板，用注塑制造出起支撐、分割流道、封閉邊界作用的塑料框架，然后可以通過手工或機械將鋁箔和塑料框架逐層交錯方向在垂直方向疊放，最后通過垂直方向通體的緊固桿鎖緊即完成熱交換器的成型，其中每層鋁箔在塑料框架的邊緣被上下塑料框架的子母扣壓緊而達到封邊的目的。
本發(fā)明選用的隔離層材料是經(jīng)過親水覆膜等表面預(yù)處理的厚度約為0.1mm的鋁箔，能夠獲得高效熱交換效率。表面處理過的鋁箔還有高導熱、長期親水、可清洗、風阻小、防霉、防腐等特性。
本發(fā)明選用注塑成型塑料作為支撐隔離框架單元，每個框架單元包含一個層面上平行排列的多個塑料條，這些塑料條起著支撐上下鋁箔隔離層板的作用，同時在順著塑料條方向起流體導流作用。塑料條分隔出來的氣流通道的高度2mm～3mm，寬度15mm～20mm，這樣可較好的平衡支撐強度、流量截面積、風阻和湍流效率。
本發(fā)明的塑料隔離框架單元在平行多條的塑料條的兩末端上下各連接著可形成子母扣的橫向的4根塑料條，這4條塑料條首先起定位連接固定順流方向塑料條的作用，在不擋住順流風向口的前提下解決了離散塑料條的水平定位問題。多層塑料隔離框架上下耦合迭加的時候，子母扣能很好固定和封邊壓于其間的鋁箔隔板。同時這些子母扣同時給上下多層的塑料隔離框架起了定位作用。這樣就做到了可以手工高精度快速裝配熱交換器。
本發(fā)明的塑料隔離框架單元在四個角上有中空圓柱裝置，其結(jié)構(gòu)呈上下子母扣，這些孔既有定位作用，同時當多層塑料隔離框架單元垂直疊加，以后另用金屬或塑料通體桿穿過這些定位孔，在桿的兩端螺栓、卡扣或拉卯鎖定即可完成對多層塑料隔離框架單元總體緊固，這些同樣可以手工完成。
本發(fā)明的塑料隔離框架單元在迎氣流方向所有邊緣都作了圓弧流線倒角以有效地減少風阻和降低噪音。
本發(fā)明的鋁箔倒邊設(shè)計和塑料隔離框架單元裝配時的互相扣合保證了不同方向氣流的完全物質(zhì)隔離，兩個方向的氣流只在隔離層板壁上發(fā)生熱量交換，實現(xiàn)新風換氣和能量回收。
根據(jù)本發(fā)明可以低成本甚至是手工實現(xiàn)高精度熱交換器裝配，同時該熱交換器具有熱交換效率高，結(jié)構(gòu)簡單堅固，可水洗清潔等特點。


圖1是本發(fā)明的實施方式1的熱交換器的立體圖。
圖2是構(gòu)成圖1的最基本單元的其中塑料隔離框架單元的立體圖。
圖3是構(gòu)成圖1的最基本單元的其中隔離板鋁箔單元的立體圖。
圖4是兩個圖2和一個圖3實體在垂直方向交錯疊加后構(gòu)成的耦合基本單元的立體圖。
圖5是構(gòu)成圖2的塑料隔離框架單元的主視圖。
圖6是構(gòu)成圖2的塑料隔離框架單元的側(cè)視圖。
圖7是構(gòu)成圖2的塑料隔離框架單元的頂視圖。
圖8是構(gòu)成圖2的塑料隔離框架單元的仰視圖。
圖9是構(gòu)成圖3的塑料隔離板鋁箔單元的主視圖。
圖10是構(gòu)成圖3的塑料隔離板鋁箔單元的側(cè)視圖。
圖11是構(gòu)成圖3的塑料隔離板鋁箔單元的頂視圖。
圖12是構(gòu)成圖3的塑料隔離板鋁箔單元的仰視圖。
圖13是一種擠塑成型的鈣塑板型材立體圖。
圖14是用多個圖13中的型材相交90(交替分層疊放粘結(jié)而成的熱交換器立體圖。
圖15是波浪瓦楞板與平板粘接或焊接成的單層板單元立體圖。
圖16是用多個圖15中的單元相交90(交替分層疊放粘結(jié)而成的熱交換器立體圖。
圖17是多層鋁箔相疊，垂直方向上下相鄰的鋁箔在邊緣交替壓邊封口形成的熱交換器立體圖。
圖中1.方向1氣流，2.方向2氣流，3.支撐隔離風道條的最外側(cè)條，4.隔離板鋁箔上翹翻邊壓條的凹槽條，5.隔離板鋁箔上翹翻邊壓條的凸棍條，6.隔離板鋁箔上翹翻邊壓條的凹槽條的凹槽，7.隔離板鋁箔上翹翻邊壓條的凹槽條端頭子母扣孔柱，8.支撐隔離風道條的非最外側(cè)條，9.支撐隔離風道條的圓角端頭，10.表面預(yù)處理過的隔離板鋁箔單元主體，11.表面預(yù)處理過的隔離板鋁箔單元的上翹翻邊，12.表面預(yù)處理過的隔離板鋁箔單元的下翹翻邊，101.水平隔離壁，102.垂直間隔支撐壁，103.水平隔離壁，104.水平波浪隔離支撐壁，105.為奇數(shù)層左右壓邊封口，106.為偶數(shù)層前后壓邊封口。
實施方式1
圖1是本發(fā)明實施方式1的立體圖，即熱交換器。流體1在流道1(1)中流過，流體2在流道2(2)中流，兩種不同溫度的流體通過熱交換器在不發(fā)生物質(zhì)交換混合的情況下發(fā)生熱量交換。過圖2是一個矩形扁平塑料隔離框架單元的立體圖，圖3是一個矩形扁平隔離板鋁箔單元的立體圖。
第一步，將圖3所示的事先沖邊好的鋁箔的左右邊(11)跟圖2中的部件4靠合，將圖3所示的事先沖邊好的鋁箔前后邊(12)跟圖2中的部件3靠合，這樣就完成了圖2和圖3的裝配。
第二步，將第二塊圖2所示單元繞垂直中心軸旋轉(zhuǎn)90，從上向下扣合第一步形成的裝配，其中圖2的部件5擠壓圖3的部件11，同時與圖2的部件12在水平方向擠合，這時擠緊了前一步放置與此的圖3的部件12。與此同時圖2部件3壓迫圖3的部件12與圖2的部件4擠合。至此就完成了一塊圖3平板鋁箔在圖2框架上的定位裝配和緊固形成圖4中顯示的立體圖。
第三步，再取一塊圖3平板鋁箔，同樣繞垂直中心軸旋轉(zhuǎn)90°，按第一步類似的方法從上向下裝配于第二布形成的組合件上，這時事先倒邊的鋁箔依據(jù)鋁箔的邊和塑料的邊和槽取得定位。
第四步，再取一塊圖2所示的隔離框架單元，根據(jù)四個角的定位孔從上到下壓入第三步完成的設(shè)備上。這時看得見圖2部件7上下將子母扣合，同時擠緊夾于它們二者之間的圖3的部件11。
以此循環(huán)操作既可以生成圖1所示的熱交換器的組裝。在結(jié)束組裝前，應(yīng)用3mm粗的塑料或金屬條穿過圖2上的固定孔(部件7)再鎖定桿頭就完成了全部熱交換器的成型加固。
實施方式2根據(jù)熱交換氣流走向的設(shè)計，本發(fā)明的具體實施方案可對基本成型單元的外周幾何形狀做一些相應(yīng)改動?？梢允钦叫?，可以是矩形，可以是六角菱形，可以是圓形也可以是橢圓形。這些實施方案只是形狀尺寸上的改變，不牽涉到部件功能和發(fā)明效果的改變，故不再展開說明。
權(quán)利要求
1.一種堆疊平板式流體熱量交換器，用沖邊導角的鋁箔做平板熱交換器的不同流層的隔板，用注塑制造出起支撐、分割流道、封閉邊界作用的塑料框架，然后可以通過手工或機械將鋁箔和塑料框架逐層交錯方向在垂直方向疊放，最后通過垂直方向通體的緊固桿鎖緊即完成熱交換器的成型，其中每層鋁箔在塑料框架的邊緣被上下塑料框架的子母扣壓緊而達到封邊的目的，其特征是低成本甚至是手工裝配成型高精度高效流體熱量交換機。
2.權(quán)利要求1選用的隔離層材料是經(jīng)過親水覆膜等表面預(yù)處理的厚度約為0.1mm的鋁箔，能夠獲得高效熱交換效率，表面處理過的鋁箔還有高導熱、長期親水、可清洗、風阻小、防霉、防腐等特性，其特征是表面預(yù)處理后的小于0.1mm的鋁箔。
3.權(quán)利要求1選用注塑成型塑料作為支撐隔離框架單元，每個框架單元包含一個層面上平行排列的多個塑料條，這些塑料條起著支撐上下鋁箔隔離層板的作用，同時在順著塑料條方向起流體導流作用，其特征是塑料注塑成型的支撐隔離框架單元。
4.權(quán)利要求3的塑料條分隔出來的氣流通道的高度2mm～3mm，寬度15mm～20mm，這樣可較好的平衡支撐強度、流量截面積、風阻和湍流效率，其特征是支撐隔離框架單元分隔出的風道尺寸為高度2mm～3mm，寬度15mm～20mm。
5.權(quán)利要求3的塑料隔離框架單元在平行多條的塑料條的兩末端上下各連接著可形成上下子母扣的橫向的4根塑料條，這4條塑料條首先起定位連接固定順流方向塑料條的作用，在不擋住順流風向口的前提下解決了離散塑料條的水平定位問題，其特征為支撐隔離框架單元的4根橫向塑料條對順流方向塑料條起定位連接固定作用。
6.權(quán)利要求3的多層塑料隔離框架上下耦合迭加的時候，子母扣能很好固定和封邊壓于其間的鋁箔隔板，其特征是隔離框架單元能固定和封邊壓于其間的鋁箔隔板。
7.權(quán)利要求3子母扣同時給上下多層的塑料隔離框架起了定位作用。這樣就做到了可以手工高精度快速裝配熱交換器，其特征為支撐隔離框架單元上的子母扣壓狀條裝置能對支撐隔離框架單元上下裝配時起定位作用。
8.權(quán)利要求3的塑料隔離框架單元在四個角上有中空圓柱裝置，其結(jié)構(gòu)呈上下子母扣，這些孔有定位作用，其特征為支撐隔離框架單元上下裝配時起定位作用。
9.權(quán)利要求3的塑料隔離框架單元在四個角上有中空圓柱裝置，當多層塑料隔離框架單元垂直疊加以后另用金屬或塑料通體桿穿過這些定位孔，在桿的兩端用螺栓、卡扣或拉卯鎖定即可完成對多層塑料隔離框架單元總體緊固，其特征是總體鎖定加固熱交換區(qū)主體。
10.權(quán)利要求3的塑料隔離框架單元在迎氣流方向所有邊緣都作了圓弧流線倒角以有效地減少風阻和降低噪音，其特征是圓弧倒邊減少風阻和降低噪音。
11.權(quán)利要求1的鋁箔倒邊設(shè)計和塑料隔離框架單元裝配時的互相扣合保證了不同方向氣流的完全物質(zhì)隔離，兩個方向的氣流只在隔離層板壁上發(fā)生熱量交換，實現(xiàn)新風換氣和能量回收，其特征是完全隔離不同流向的流體，保證不發(fā)生互相泄漏和混合。
12.權(quán)利要求1的結(jié)構(gòu)和加工組裝過程可以在保證高精度的前提下低成本甚至是手工實現(xiàn)，其特征是高精度、低成本簡單操作。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種在流體之間進行熱量交換的熱量交換器的結(jié)構(gòu)和制造，適用于封閉運行的氣－氣、氣－液、液－液之間的熱量交換，主要應(yīng)用于帶熱量回收的新風換氣空調(diào)系統(tǒng)和熱量回收預(yù)熱熱水系統(tǒng)，尤其強調(diào)的是其簡單可靠低成本的制造成型技術(shù)。為獲得高效熱交換，同時避免水平方向或垂直方向高精度帶來的機械加工的高昂設(shè)備成本，本發(fā)明用沖邊導角的鋁箔做平板熱交換器的不同流層的隔板，用注塑制造出起支撐、分割流道、封閉邊界作用的塑料框架，然后可以通過手工或機械將鋁箔和塑料框架逐層交錯方向在垂直方向疊放，最后通過垂直方向通體的緊固桿鎖緊即完成熱交換器的成型，其中每層鋁箔在塑料框架的邊緣被上下塑料框架的子母扣壓緊而達到封邊的目的。
文檔編號F28D9/02GK1544874SQ20031011333
公開日2004年11月10日 申請日期2003年11月14日 優(yōu)先權(quán)日2003年11月14日
發(fā)明者張洪, 張 洪 申請人:張洪, 張 洪