專利名稱：用于在熱交換應(yīng)用中泵送的方法和裝置的制作方法
用于在熱交換應(yīng)用中泵送的方法和裝置
法和裝置，該熱交換器可具有在歐洲專利EU0586402或另 一設(shè)備中所 描述的設(shè)計，在其中獲得將介質(zhì)強有力地泵送到熱交換器以及從熱交 換器中泵出。本發(fā)明還涉及該方法的實施例，該實施例包括轉(zhuǎn)動部件， 該轉(zhuǎn)動部件包括提供泵送及輸送氣體或液體的內(nèi)部腔體。可以使用這 樣的泵的這類應(yīng)用的 一 個實例為用于冷卻電信站的氣候單元中的熱 交換器系統(tǒng)，或用于不動產(chǎn)的、在氣候單元中冷卻的熱回收系統(tǒng)中的 熱交換器，或應(yīng)在壓力性能高要求的熱交換器應(yīng)用中獲得泵送兩種流 體即氣體或液體的其它應(yīng)用。
容易理解的是，在不同的熱交換應(yīng)用中的任何類型的泵送都為本 發(fā)明可能的用途。
背景技術(shù)：
由歐洲專利0586402可知，通過帶有轉(zhuǎn)動盤體表面和位于盤體表 面之間的腔體的實施例，可以將熱交換器設(shè)置成以便在腔體內(nèi)流動的 兩個或多個介質(zhì)之間發(fā)生熱交換。熱交換經(jīng)由盤體表面從一個介質(zhì)至 另一個介質(zhì)以熱傳遞的方式發(fā)生。專利EU0586402的實施例或類似實 施例的主要特征在于沿轉(zhuǎn)動軸堆疊在不同軸向水平(level)處的轉(zhuǎn)動盤 體表面和腔體。熱交換基本上沿轉(zhuǎn)動軸從一個水平至另一個水平發(fā) 生。目的在于對帶有腔體的各水平而言介質(zhì)能基本上在腔體內(nèi)沿盤體 表面運動。在一個所謂的對流熱交換的實施方案中，所述實施例可以 通過這樣的方式實現(xiàn)以使得一個介質(zhì)具有這樣的介質(zhì)流，該介質(zhì)流從 中心通道入口進入兩個轉(zhuǎn)動盤體表面之間的腔體，在通過該腔體后， 在兩個盤體表面之間的位于周邊處的徑向槽中退出該腔體。另 一介質(zhì)流從設(shè)置在周邊處的入口通道進入沿著轉(zhuǎn)動軸的位于 轉(zhuǎn)動盤體表面之間的另 一位置處的另 一腔體，并在設(shè)置在盤體表面中 心的扇形通道中離開該腔體。如果忽略腔體中復(fù)雜的轉(zhuǎn)動流體機械運 動，則此介質(zhì)主要地從中心并且沿盤體表面徑向向外地朝向周邊流 動，并在位于周邊的徑向槽中離開轉(zhuǎn)動的熱交換器。這種流自身泵送 出熱交換器并且對于大多數(shù)情況不需要另外的泵或風(fēng)扇器件。
如果忽略腔體中復(fù)雜的轉(zhuǎn)動流體機械運動，該另 一介質(zhì)在位于盤 體表面之間的腔體內(nèi)主要地從周邊并且徑向向內(nèi)地朝向位于中心的 扇形通道流動。從周邊并朝向熱交換器腔體的中心傳送的這種介質(zhì)或 流具有大的壓降。為克服此壓降并使得經(jīng)過熱交換器的流動成為可 能，需要某種高效的泵或風(fēng)扇器件。
根據(jù)已知的泵送技術(shù)，位于與熱交換器相同的軸上、帶有與熱交 換器相同的直徑并具有與熱交換器相同轉(zhuǎn)動速度的泵或風(fēng)扇葉輪不 能獲得足夠的泵送壓位差以克服因熱交換器中的商用流在該熱交換 器腔體中的通過所引起的壓降。
為了獲得足夠的用于商用流的泵送能力或所謂的壓位差，與相同 的熱交換器位于相同轉(zhuǎn)動軸上的泵送葉輪必須或具有更高的轉(zhuǎn)速，這 在機械上非常復(fù)雜，或設(shè)計成具有更大的直徑，這對于整個熱交換器
而言需要更大的體積。
第三種方法為布置兩個泵送葉輪使其彼此相連地串聯(lián)泵送，或一 個泵安排在經(jīng)過熱交換器之前、 一個泵安排在經(jīng)過熱交換器之后，這 需要更大的體積并且使得泵送系統(tǒng)的體積和熱交換器整體相當(dāng)。這降
低了根據(jù)專利EU0586402的熱交換的優(yōu)勢。
第四種備選方案為使用外部泵送設(shè)施來克服壓降，這也需要大得 多的體積、需要更多的器械和設(shè)備并使得總體的系統(tǒng)體積更大和更為 昂貴，這降低了才艮據(jù)專利EU0586402的熱交換的優(yōu)勢。
發(fā)明概述本發(fā)明的目的是對于根據(jù)歐洲專利EU0586402的對流熱交換器 系統(tǒng)或類似熱交換器系統(tǒng)中的泵或風(fēng)扇器件而言消除在上文列出的 缺陷，對于在盤體表面之間的腔體中從周邊并徑向向內(nèi)地朝向中心經(jīng) 過熱交換過程的流而言，利用泵送方法或作為泵或風(fēng)扇器件，在一個
過程之后的用于流的壓位差。
解決方案為根據(jù)權(quán)利要求的實施例，
附圖簡要說明
利用本發(fā)明的不同實施例并參考附圖，將對本發(fā)明進行解釋性地 描述，附圖中


圖1顯示了具有轉(zhuǎn)動部件的本發(fā)明的實施例，結(jié)合根據(jù)專利 EU0586402的熱交換器或類似熱交換器，以平行于風(fēng)扇或泵實施例轉(zhuǎn) 動軸線的側(cè)視圖顯示了本發(fā)明。
圖2顯示了根據(jù)其主要部件的泵或風(fēng)扇的實施例。這些部件從圖 1中轉(zhuǎn)動部件的下方觀察可見。在圖中頂部的是泵或風(fēng)扇實施例的蓋 體。在底部的是泵或風(fēng)扇實施例的底部。在中間的是帶有若干腔體和 連接蓋體和底部的隔離體的部件。該圖中還顯示了兩個介質(zhì)流。
優(yōu)選實施例的詳細說明
在文中，所謂的泵送實施例或器件意指風(fēng)扇實施例或器件以及泵 實施例或器件二者。介質(zhì)意指可以是氣體或液體的所有類型的流體， 其中任何一種氣體可以是空氣。
在圖1中，示出了根據(jù)專利EU0586402的熱交換器的實施例或設(shè) 置有根據(jù)本發(fā)明的泵器件的類似實施例。該熱交換器包括轉(zhuǎn)動時為對 稱的轉(zhuǎn)動部件1，其通過電氣發(fā)動機或其它驅(qū)動機構(gòu)的驅(qū)動可以繞轉(zhuǎn) 動軸線2旋轉(zhuǎn)。轉(zhuǎn)動部件l包括帶有若干相似盤體的組件(package)并 沿著軸彼此軸向地堆疊，帶有位于盤體之間的腔體。位于轉(zhuǎn)動部件1于一個容積中的一種暢流介質(zhì)不能進入該轉(zhuǎn)動部件1中的熱交換器組 件內(nèi)側(cè)的另一容積內(nèi)。兩種不同的介質(zhì)因而可在轉(zhuǎn)動部件1內(nèi)保持彼 此隔開。
其中的一個流進入位于轉(zhuǎn)動部件1中心內(nèi)的扇形通道中，并軸向 地經(jīng)過另一個腔體，然后在轉(zhuǎn)動部件1的周邊處離開該熱交換器。由 于該泵實施例或器件的改進，這個流可以忽略。
位于熱交換器組(stack)內(nèi)在周邊處進入其它腔體的另 一流動介質(zhì) 3,主要徑向向內(nèi)地朝向轉(zhuǎn)動部件1的中心經(jīng)過熱交換器腔體，然后 在位于中心的通道中離開腔體，這些腔體連接到視作本發(fā)明的特定的 泵實施例16上。
在熱交換后，當(dāng)介質(zhì)3離開位于中心的熱交換器通道時，該介質(zhì) 3已經(jīng)熱力學(xué)地改變了其狀態(tài)。因而將其稱為介質(zhì)4。
圖2沿轉(zhuǎn)動軸線以及從圖1中的轉(zhuǎn)動部件1的下方位置觀察，示 出了較早前描述的帶有不同部件的泵或葉輪實施例16。該泵或葉輪實 施例16包括蓋體6、帶有隔離體8、隔離體9和隔離體19的中間部 件以及底部部件10。隔離體8、隔離體9和隔離體19沿轉(zhuǎn)動軸線2 軸向地連接蓋體6和底部部件10。介質(zhì)3通過靠近蓋體6中心的扇形 孔5吸入泵或葉輪16。介質(zhì)3因來自隔離體8和隔離體9的力而在腔 體7中產(chǎn)生轉(zhuǎn)動，這在介質(zhì)3離開泵而流向開口 18然后進入在轉(zhuǎn)動 部件1中的熱交換器組周邊處的軸向通道之前，產(chǎn)生介質(zhì)3的泵送效 應(yīng)。
除開開口 5和開口 18，腔體7封閉在泵送葉輪蓋體6、徑向成形 或差不多徑向成形的壁8、壁9和位于周邊處的隔離體19以及泵送葉 輪底部IO之間。
當(dāng)然，管道系統(tǒng)也可以連接泵送葉輪蓋體6中的扇形成形的孔5 和泵送葉輪底部10中的軸向通道18而帶有有關(guān)流體動力學(xué)和泵送效 應(yīng)的類4以物理歲文應(yīng)。用于根據(jù)圖2的壁8和壁9的渦輪成形葉片可以由直的徑向形式 或其它的彎曲形式所代替。有關(guān)流體動力學(xué)的狀態(tài)以及轉(zhuǎn)動速度將決 定對于特定情形何種曲線形式是最優(yōu)的。
圖2還示出了介質(zhì)4(即在轉(zhuǎn)動部件1中的熱交換器組中熱交換過 的介質(zhì))如何從熱交換器經(jīng)過位于底部10中心的扇形成形開口 11進入 泵或風(fēng)扇16。該介質(zhì)在腔體12中再次由來自隔離體8和隔離體9的 力導(dǎo)引而產(chǎn)生轉(zhuǎn)動，并經(jīng)過位于周邊處的泵或風(fēng)扇葉輪開口 13離開 泵送葉輪。介質(zhì)4與產(chǎn)生的這種轉(zhuǎn)動一起形成所謂的壓位差，該壓位 差還有助于提高介質(zhì)4從中心通道11的吸入能力。在蓋體6和底部 10之間的隔離體8、隔離體9和隔離體19阻止介質(zhì)4與介質(zhì)3混合。
從圖2中可見，介質(zhì)4從曝露于腔體12的隔離體8和隔離體9 的側(cè)面獲得其用以轉(zhuǎn)動的力。介質(zhì)3從曝露于腔體7的隔離體8和隔 離體9的側(cè)面獲得其用以轉(zhuǎn)動的力。
圖1中的空間14與轉(zhuǎn)動部件1外側(cè)的空間15由位于轉(zhuǎn)動部件1 和轉(zhuǎn)動部件1外側(cè)的定子部件20之間的密封件17保持隔開，其中， 該空間14帶有從轉(zhuǎn)動部件1流出的介質(zhì)4。該密封件17為位于空間 14和空間15之間的隔離體，并且無間隙地、小間隙地或極小間隙地 連接在轉(zhuǎn)動部件1和沿徑向處于轉(zhuǎn)動部件1外側(cè)的定子部件20之間。
圖1中的類似密封件21存在于通向泵送葉輪蓋體6的入口和環(huán) 繞泵送葉輪16及轉(zhuǎn)動部件1的定子20之間。密封件21的用途在于 將介質(zhì)3和介質(zhì)4彼此隔開，這兩種介質(zhì)實際上為熱力學(xué)地改變了狀 態(tài)的相同介質(zhì)。密封件21可以為與密封件17相同的類型。
密封件17和密封件21的實例可以是市場上現(xiàn)有的普通軸向密封 件、徑向密封件、唇形密封件、迷宮式密封件或?qū)⑥D(zhuǎn)動部件與定子部 件相結(jié)合的其它形式。這將在環(huán)繞轉(zhuǎn)動部件的用于不同介質(zhì)的空間之 間實現(xiàn)分隔。
根據(jù)圖2中的泵或風(fēng)扇實施例，組合的通向熱交換器的入流的泵 送效應(yīng)和離開轉(zhuǎn)動部件1中的熱交換器的介質(zhì)4的泵送效應(yīng)共同產(chǎn)生了比僅采用所述效應(yīng)中的一個大得多的泵送效應(yīng)。利用在本發(fā)明中描 述的該類型的泵或風(fēng)扇實施例，僅用一個泵送實施例或葉輪實現(xiàn)了雙 倍作用的泵送效應(yīng)，這可以克月良發(fā)生在轉(zhuǎn)動部件1中的這種熱交換器 中的高壓降。
如較早前所述，用以克服在這種熱交換器中的壓降所必需的泵送 效應(yīng)可以用其它的方式來實現(xiàn)，例如，位于與熱交換器相同的軸上并 具有與熱交換器相同轉(zhuǎn)速的兩個單獨的泵或風(fēng)扇葉輪， 一個用于在熱 交換器之前泵送， 一個用于從熱交換器中泵出。
然而，這將需要相對于熱交換器體積而言相當(dāng)大的體積。具有與 轉(zhuǎn)動部件1中的盤體組相同的直徑的兩個泵葉輪將要求超過熱交換器
1中的盤體組的體積的50%。
兩個泵送葉輪連接到熱交換器上也應(yīng)是必需的，這也增加了總體 的系統(tǒng)體積。在此種情況下應(yīng)當(dāng)如何準(zhǔn)確地連接到熱交換器上是未知 的。因而將會降低基于專利EU0586402的熱交換器系統(tǒng)的優(yōu)勢，該熱 交換器系統(tǒng)比常規(guī)現(xiàn)有的熱交換器系統(tǒng)具有顯著更大的有效體積。
本發(fā)明的特性使得具有其雙倍作用泵效應(yīng)的泵或風(fēng)扇葉輪實施 例16可以在僅一個泵或風(fēng)扇葉輪實施例16中產(chǎn)生為這種熱交換器所 需的、期望的泵送效應(yīng)成為可能。利用泵送葉輪的所述布置，與具有 兩個泵送葉輪相比以有效體積大得多的設(shè)計而獲得^f艮大優(yōu)勢。泵送葉 輪16還比兩個單獨的泵送葉輪具有更少的零件并且還更易于制造， 這也降低了總體設(shè)計的成本。
所述發(fā)明的另 一個特性和優(yōu)勢在于，對于才艮據(jù)EU0586402的熱交 換系統(tǒng)而言，介質(zhì)3進入轉(zhuǎn)動部件1的入流可以以非常簡單的方式設(shè) 置在定子殼體20對于根據(jù)圖1的熱交換器而言相對于其下部部分的 相同部分。
介質(zhì)3的入流通向定子殼體20中的中心孔。介質(zhì)4的出流也在 定子殼體20的下部部分中流出并且可以與外界以及熱已交換到其上 的介質(zhì)隔開。這對于某些熱交換應(yīng)用是必要的，例如室外電信站的冷卻，在此對于站內(nèi)的空氣而言需要與室外環(huán)境隔開。利用該種布置， 可以避免熱交換器系統(tǒng)外部復(fù)雜的通道系統(tǒng)。
本發(fā)明不局限于僅用于與根據(jù)專利EU0586402或類似實施例的 熱交換相關(guān)的使用。所述發(fā)明也可以在相同的轉(zhuǎn)動單元中需要泵送介 質(zhì)流的地方使用。具有描述為處于轉(zhuǎn)動泵送葉輪和定子殼體20之間 的密封件17和密封件20的所述實施例為用以隔開兩個介質(zhì)流以及最 終其它種類的其它環(huán)境介質(zhì)的基本要素。所描述和示出的各個實施例 以及其變型當(dāng)然都可能屬于權(quán)利要求1的保護范圍內(nèi)。
權(quán)利要求
1. 一種在載明于專利EU0586402中的熱交換器或類似實施例中泵送用于經(jīng)過熱交換器過程的流的介質(zhì)的方法，所述介質(zhì)在周邊處進入熱傳遞表面之間的腔體并經(jīng)由根據(jù)在專利0586402中的權(quán)利要求2、權(quán)利要求3和權(quán)利要求9以及圖11所述的熱交換器或類似實施例的中心處的通道離開所述腔體，其特征在于，泵送設(shè)置在具有與所述熱交換器相同轉(zhuǎn)動速度的一個泵或風(fēng)扇實施例或相同的泵或風(fēng)扇實施例中，所述泵或風(fēng)扇實施例連接到所述熱交換器上，并且通過引起進入所述熱交換器中的介質(zhì)轉(zhuǎn)動而產(chǎn)生泵送效應(yīng)，以及還通過引起離開所述熱交換器的介質(zhì)轉(zhuǎn)動而產(chǎn)生泵送效應(yīng)。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于將要進入熱交換處理 的介質(zhì)(3)，所述介質(zhì)(3)經(jīng)由位于所述泵或風(fēng)扇實施例的中心處的入口 (5)進入泵或風(fēng)扇，并經(jīng)由位于周邊處的出口(18)離開所述泵或風(fēng)扇， 所述出口 (18)軸向地連接到位于周邊處的進入所述熱交換器的通道 上。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于經(jīng)過了熱交換處理的 介質(zhì)(4),所述介質(zhì)(4)經(jīng)由位于泵或風(fēng)扇器件中心處、連接到熱交換器 中心的部件內(nèi)的入口(ll)進入泵或風(fēng)扇實施例，并經(jīng)由徑向或軸向上 位于所述泵或風(fēng)扇的周邊處的出口(13)離開泵或風(fēng)扇。
4. 根據(jù)權(quán)利要求2和權(quán)利要求3所述的方法，其特征在于將要經(jīng) 過熱交換器過程的介質(zhì)(3)，所述介質(zhì)(3)進入位于蓋體(6)中的扇形成 形或接近扇形成形的開口 (5)并通向軸向的開口 (18)，所述開口 (18)作 為來自所述泵或風(fēng)扇的流的出口位于連接到所述熱交換器上的泵或 風(fēng)扇底部(10)的周邊處，以及經(jīng)過了熱交換處理的介質(zhì)(4)的流，所述 介質(zhì)(4)的流進入所述熱交換器中的扇形成形或接近扇形成形的開口 (11)，并在位于所述泵或風(fēng)扇實施例的周邊處的開口(13)處離開所述泵 或風(fēng)扇實施例。
5. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的方法，其特征在于，所述風(fēng)扇或泵實施 例利用位于所述泵或風(fēng)扇實施例的蓋體(6)和底部(10)之間的隔離體(8) 和隔離體(9)以及位于出口(18)徑向外側(cè)的所述泵或風(fēng)扇實施例的周邊 處的隔離體(l9),使得將要經(jīng)過所述熱交換處理的流介質(zhì)(3)與經(jīng)過了 所述熱交換處理的介質(zhì)(4)的流隔開，所述隔離體(8)和所述隔離體(9) 為從中心至周邊徑向的、彎曲成形的或者為渦輪葉片成形的，所述出 口(18)用于將要經(jīng)過所述熱交換器的介質(zhì)(3)的軸向通道。
6. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的方法，其特征在于，所述泵或風(fēng)扇器件 具有連接所述扇形成形的開口 (5)和所述軸向的開口 ( 18)的管道系統(tǒng)， 所述扇形成形的開口(5)位于所述泵或風(fēng)扇實施例的蓋體內(nèi)，所述軸向 的開口 (18)位于所述泵或風(fēng)扇實施例的底部內(nèi)連接到熱交換器入口中 的軸向通道上。
7. —種用于在載明于專利EU0586402中的熱交換器或類似實施 例中泵送用于經(jīng)過熱交換器過程的流的介質(zhì)流的器件，所述介質(zhì)流在 周邊處進入熱傳遞表面之間的腔體并經(jīng)由根據(jù)在專利0586402中的權(quán) 利要求2、權(quán)利要求3和權(quán)利要求19以及圖11的熱交換器或類似實 施例的中心處的通道離開所述腔體，其特征在于，所述泵器件設(shè)置在 具有與所述熱交換器相同轉(zhuǎn)動速度的一個泵或風(fēng)扇單元或相同的泵 或風(fēng)扇單元中并連接到所述熱交換器上，所述泵器件具有通過對進入 所述熱交換器的介質(zhì)引起轉(zhuǎn)動而產(chǎn)生壓位差的裝置并且還具有通過 對離開所述熱交換器的介質(zhì)引起轉(zhuǎn)動而產(chǎn)生壓位差的裝置。
8. 根據(jù)權(quán)利要求7所述的器件，其特征在于，所述泵或風(fēng)扇器件 具有未連接到所述熱交換器上的蓋體(6)、底部(IO)、位于周邊處的用 于介質(zhì)(4)的出口 (13)、從中心至周邊彎曲成形的或渦輪葉片成形的隔 離體(8)和隔離體(9)以及在蓋體(6)和底部(10)之間的處于出口 ( 18)徑向 外側(cè)的隔離體(19),所述蓋體(6)帶有用于進入熱交換處理的介質(zhì)(3)的 扇形成形或接近扇形成形的入口(5)，所述底部(10)帶有位于周邊的用 于介質(zhì)(3)以便通向熱交換器的出口(18)以及用于介質(zhì)(4)的扇形成形或接近扇形成形的入口(ll)，所述隔離體(8)和所述隔離體(9)處于蓋體(6)和底部(10)之間導(dǎo)引介質(zhì)(3)和介質(zhì)(4)、引起(3)和介質(zhì)(4)轉(zhuǎn)動并將 其隔開。
全文摘要
包括泵或風(fēng)扇實施例的設(shè)備設(shè)置成用于連接到熱交換器上，在該熱交換器中通過共同轉(zhuǎn)動的表面來影響兩個介質(zhì)流之間的熱傳遞。腔體和轉(zhuǎn)動盤體表面堆疊在沿著轉(zhuǎn)動軸的不同水平處，并且熱交換沿著轉(zhuǎn)動軸從一個水平至另一個水平發(fā)生。在對流熱交換器中，其中的一個介質(zhì)可以從中心通道入口進入兩個轉(zhuǎn)動盤面之間的腔體，然后經(jīng)過該腔體在位于兩個盤體表面之間的周邊處的徑向槽中退出該腔體。
文檔編號F28D11/02GK101416014SQ200780012503
公開日2009年4月22日 申請日期2007年4月5日 優(yōu)先權(quán)日2006年4月7日
發(fā)明者伊娃·古德芒德桑 申請人:伊娃·古德芒德桑