[發明專利]一種緊湊高效換熱器芯體及其焊接工裝

有效

• 申請號: 201710036448.2
• 申請日: 2017-01-18
• 公開（公告）號: CN106839831B
• 公開（公告）日: 2018-09-21
• 發明（設計）人: 蔣文春;葛磊;張玉財;李少華;萬娛
• 申請（專利權）人: 中國石油大學（華東）
• 主分類號: F28D9/00
• 分類號: F28D9/00;F28F13/02;B23K37/04;B23K1/14
• 代理公司: 青島智地領創專利代理有限公司 37252
• 代理人: 邵朋程

本發明公開了一種緊湊高效換熱器芯體，包括上金屬蓋板、下金屬蓋板和若干個中間金屬板，在上金屬蓋板的底面、下金屬蓋板的頂面和中間金屬板的頂底兩面均縱向蝕刻第一半圓孔結構，橫向蝕刻第二半圓孔結構，上金屬蓋板、若干個中間金屬板和下金屬蓋板上下依次疊放；上下相鄰中間金屬板之間、最上方中間金屬板與上金屬蓋板之間以及最下方中間金屬板與下金屬蓋板之間的第一半圓孔結構對應組合成第一圓孔，第二半圓孔結構對應組合成第二圓孔。本發明采用橫向與縱向均化學蝕刻的半圓孔結構，因而有很強的破壞邊界層的能力，可增強流體的擾動，提高換熱性能，適合特殊場合下使用。

技術領域

本發明涉及一種可用于石化、航空航天、燃氣輪機等領域的耐高溫高壓且高換熱性能的緊湊換熱器芯體及其組裝焊接一體化工裝。

背景技術

緊湊高效換熱器在石油化工、汽車制造等領域廣泛使用。在特殊服役環境，如高溫氣冷堆，換熱器服役溫度達到了約600℃，壓力達到了約7MPa，還需要承受循環熱應力，且具有高換熱性能、緊湊性，這些要求均限制了緊湊高效換熱器在類似惡劣工況下的使用。板翅式換熱器由疊加釬焊而成，高溫高壓服役能力有限，而擴散焊的印刷電路板換熱器表現出來優異的耐高溫高壓特性，由此增加印刷電路板換熱器的耐高溫高壓能力和提高傳熱系數，有重要意義。

由于所設計的印刷電路板換熱器由金屬板疊加焊接而成，且其具有的微通道結構對裝配精度要求較高，同時在約1120℃的高溫下進行擴散焊接，需要提供穩定的壓力，以滿足焊接要求，這對焊接工裝的設計提出了挑戰。目前，類似的焊接工裝還很少見。板翅式換熱器的釬焊工裝一般采用彈簧或者螺栓預緊，但對不銹鋼擴散焊的印刷電路板換熱器，在約1120℃焊接溫度下，彈簧或者螺栓會因為應力松弛而釋放，不能滿足擴散焊的壓力需求，嚴重的會造成換熱板錯位，降低成品率。

發明內容

基于上述技術問題，本發明提供一種緊湊高效換熱器芯體，以及該換熱器芯體的焊接工裝。

本發明所采用的技術解決方案是：

一種緊湊高效換熱器芯體，包括上金屬蓋板、下金屬蓋板和若干個中間金屬板，在上金屬蓋板的底面、下金屬蓋板的頂面和中間金屬板的頂底兩面均縱向蝕刻第一半圓孔結構，在上金屬蓋板的底面、下金屬蓋板的頂面和中間金屬板的頂底兩面均橫向蝕刻第二半圓孔結構，上金屬蓋板、若干個中間金屬板和下金屬蓋板上下依次疊放；上下相鄰中間金屬板之間、最上方中間金屬板與上金屬蓋板之間以及最下方中間金屬板與下金屬蓋板之間的第一半圓孔結構對應組合成第一圓孔，第二半圓孔結構對應組合成第二圓孔。

優選的，所述第一半圓孔結構在上金屬蓋板的底面、下金屬蓋板的頂面和中間金屬板的頂底兩面等間隔布設，相鄰第一半圓孔結構之間形成分隔脊梁，所述第二半圓孔結構在分隔脊梁上等間隔布設。

一種焊接工裝，用于上述緊湊高效換熱器芯體的組裝焊接，其包括頂蓋、底座、裝配夾具和控壓質量塊，所述裝配夾具與底座可拆分連接，在裝配夾具內疊放換熱器芯體部件，底座與頂蓋之間采用螺栓連接，在螺栓的頂部設置有用于提供給換熱器芯體部件預緊力的緊固螺母，在頂蓋的中部設置有控壓孔，在控壓孔處設置有活動壓板，所述控壓質量塊放置在活動壓板的上方。

優選的，所述頂蓋和底座之間還設置有定位桿，在頂蓋和底座的邊緣處設置有與定位桿相適配的定位孔。

優選的，所述裝配夾具包括底板，在底板的上方周邊豎向設置有若干個限位直板和限位角板，限位直板和限位角板圍攏成用于適合放置換熱器芯體部件的空間，在底座上設置有與限位直板相適配的直孔，以及與限位角板相適配的角孔，裝配夾具與底座采用插接方式連接。

優選的，所述螺栓包括第一柱體和第二柱體，第一柱體的底端與底座固定連接，第一柱體的頂端與第二柱體的底端連接，第二柱體上設置有與螺母相適配的外螺紋，第一柱體的直徑大于第二柱體的直徑，在第一柱體和第二柱體的連接處形成有限位臺。

優選的，所述底座和活動壓板均采用鏤空設計。