專利名稱：用于在熱交換應用中泵送的方法和裝置的制作方法
用于在熱交換應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 一設備中所 描述的設計，在其中獲得將介質強有力地泵送到熱交換器以及從熱交 換器中泵出。本發明還涉及該方法的實施例，該實施例包括轉動部件， 該轉動部件包括提供泵送及輸送氣體或液體的內部腔體。可以使用這 樣的泵的這類應用的 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，或用于不動產的、在氣候單元中冷卻的熱回收系統中的 熱交換器，或應在壓力性能高要求的熱交換器應用中獲得泵送兩種流 體即氣體或液體的其它應用。
容易理解的是，在不同的熱交換應用中的任何類型的泵送都為本 發明可能的用途。
背景技術：
由歐洲專利0586402可知，通過帶有轉動盤體表面和位于盤體表 面之間的腔體的實施例，可以將熱交換器設置成以便在腔體內流動的 兩個或多個介質之間發生熱交換。熱交換經由盤體表面從一個介質至 另一個介質以熱傳遞的方式發生。專利EU0586402的實施例或類似實 施例的主要特征在于沿轉動軸堆疊在不同軸向水平(level)處的轉動盤 體表面和腔體。熱交換基本上沿轉動軸從一個水平至另一個水平發 生。目的在于對帶有腔體的各水平而言介質能基本上在腔體內沿盤體 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以使得一個介質具有這樣的介質流，該介質流從 中心通道入口進入兩個轉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 一介質流從設置在周邊處的入口通道進入沿著轉動軸的位于 轉動盤體表面之間的另 一位置處的另 一腔體，并在設置在盤體表面中 心的扇形通道中離開該腔體。如果忽略腔體中復雜的轉動流體機械運 動，則此介質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情況不需要另外的泵或風扇器件。
如果忽略腔體中復雜的轉動流體機械運動，該另 一介質在位于盤 體表面之間的腔體內主要地從周邊并且徑向向內地朝向位于中心的 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或 流具有大的壓降。為克服此壓降并使得經過熱交換器的流動成為可 能，需要某種高效的泵或風扇器件。
根據已知的泵送技術，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動速度的泵或風扇葉輪不 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動軸上的泵送葉輪必須或具有更高的轉速，這 在機械上非常復雜，或設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泵送，或一 個泵安排在經過熱交換器之前、 一個泵安排在經過熱交換器之后，這 需要更大的體積并且使得泵送系統的體積和熱交換器整體相當。這降
低了根據專利EU0586402的熱交換的優勢。
第四種備選方案為使用外部泵送設施來克服壓降，這也需要大得 多的體積、需要更多的器械和設備并使得總體的系統體積更大和更為 昂貴，這降低了才艮據專利EU0586402的熱交換的優勢。
發明概述本發明的目的是對于根據歐洲專利EU0586402的對流熱交換器 系統或類似熱交換器系統中的泵或風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地朝向中心經 過熱交換過程的流而言，利用泵送方法或作為泵或風扇器件，在一個
過程之后的用于流的壓位差。
解決方案為根據權利要求的實施例，
附圖簡要說明
利用本發明的不同實施例并參考附圖，將對本發明進行解釋性地 描述，附圖中
圖1顯示了具有轉動部件的本發明的實施例，結合根據專利 EU0586402的熱交換器或類似熱交換器，以平行于風扇或泵實施例轉 動軸線的側視圖顯示了本發明。
圖2顯示了根據其主要部件的泵或風扇的實施例。這些部件從圖 1中轉動部件的下方觀察可見。在圖中頂部的是泵或風扇實施例的蓋 體。在底部的是泵或風扇實施例的底部。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流。
優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扇實施例或器件以及泵 實施例或器件二者。介質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，示出了根據專利EU0586402的熱交換器的實施例或設 置有根據本發明的泵器件的類似實施例。該熱交換器包括轉動時為對 稱的轉動部件1，其通過電氣發動機或其它驅動機構的驅動可以繞轉 動軸線2旋轉。轉動部件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。位于轉動部件1于一個容積中的一種暢流介質不能進入該轉動部件1中的熱交換器組 件內側的另一容積內。兩種不同的介質因而可在轉動部件1內保持彼 此隔開。
其中的一個流進入位于轉動部件1中心內的扇形通道中，并軸向 地經過另一個腔體，然后在轉動部件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)內在周邊處進入其它腔體的另 一流動介質 3,主要徑向向內地朝向轉動部件1的中心經過熱交換器腔體，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明的特定的 泵實施例16上。
在熱交換后，當介質3離開位于中心的熱交換器通道時，該介質 3已經熱力學地改變了其狀態。因而將其稱為介質4。
圖2沿轉動軸線以及從圖1中的轉動部件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沿轉動軸線2 軸向地連接蓋體6和底部部件10。介質3通過靠近蓋體6中心的扇形 孔5吸入泵或葉輪16。介質3因來自隔離體8和隔離體9的力而在腔 體7中產生轉動，這在介質3離開泵而流向開口 18然后進入在轉動 部件1中的熱交換器組周邊處的軸向通道之前，產生介質3的泵送效 應。
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。
當然，管道系統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而帶有有關流體動力學和泵送效 應的類4以物理歲文應。用于根據圖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。有關流體動力學的狀態以及轉動速度將決 定對于特定情形何種曲線形式是最優的。
圖2還示出了介質4(即在轉動部件1中的熱交換器組中熱交換過 的介質)如何從熱交換器經過位于底部10中心的扇形成形開口 11進入 泵或風扇16。該介質在腔體12中再次由來自隔離體8和隔離體9的 力導引而產生轉動，并經過位于周邊處的泵或風扇葉輪開口 13離開 泵送葉輪。介質4與產生的這種轉動一起形成所謂的壓位差，該壓位 差還有助于提高介質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4與介質3混合。
從圖2中可見，介質4從曝露于腔體12的隔離體8和隔離體9 的側面獲得其用以轉動的力。介質3從曝露于腔體7的隔離體8和隔 離體9的側面獲得其用以轉動的力。
圖1中的空間14與轉動部件1外側的空間15由位于轉動部件1 和轉動部件1外側的定子部件20之間的密封件17保持隔開，其中， 該空間14帶有從轉動部件1流出的介質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 連接在轉動部件1和沿徑向處于轉動部件1外側的定子部件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 繞泵送葉輪16及轉動部件1的定子20之間。密封件21的用途在于 將介質3和介質4彼此隔開，這兩種介質實際上為熱力學地改變了狀 態的相同介質。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、迷宮式密封件或將轉動部件與定子部 件相結合的其它形式。這將在環繞轉動部件的用于不同介質的空間之 間實現分隔。
根據圖2中的泵或風扇實施例，組合的通向熱交換器的入流的泵 送效應和離開轉動部件1中的熱交換器的介質4的泵送效應共同產生了比僅采用所述效應中的一個大得多的泵送效應。利用在本發明中描 述的該類型的泵或風扇實施例，僅用一個泵送實施例或葉輪實現了雙 倍作用的泵送效應，這可以克月良發生在轉動部件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 效應可以用其它的方式來實現，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速的兩個單獨的泵或風扇葉輪， 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大的體積。具有與 轉動部件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是必需的，這也增加了總體 的系統體積。在此種情況下應當如何準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的熱交換器系統的優勢，該熱 交換器系統比常規現有的熱交換器系統具有顯著更大的有效體積。
本發明的特性使得具有其雙倍作用泵效應的泵或風扇葉輪實施 例16可以在僅一個泵或風扇葉輪實施例16中產生為這種熱交換器所 需的、期望的泵送效應成為可能。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計而獲得^f艮大優勢。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， 這也降低了總體設計的成本。
所述發明的另 一個特性和優勢在于，對于才艮據EU0586402的熱交 換系統而言，介質3進入轉動部件1的入流可以以非常簡單的方式設 置在定子殼體20對于根據圖1的熱交換器而言相對于其下部部分的 相同部分。
介質3的入流通向定子殼體20中的中心孔。介質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 的介質隔開。這對于某些熱交換應用是必要的，例如室外電信站的冷卻，在此對于站內的空氣而言需要與室外環境隔開。利用該種布置， 可以避免熱交換器系統外部復雜的通道系統。
本發明不局限于僅用于與根據專利EU0586402或類似實施例的 熱交換相關的使用。所述發明也可以在相同的轉動單元中需要泵送介 質流的地方使用。具有描述為處于轉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流以及最 終其它種類的其它環境介質的基本要素。所描述和示出的各個實施例 以及其變型當然都可能屬于權利要求1的保護范圍內。
權利要求
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過熱交換器過程的流的介質的方法，所述介質在周邊處進入熱傳遞表面之間的腔體并經由根據在專利0586402中的權利要求2、權利要求3和權利要求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，泵送設置在具有與所述熱交換器相同轉動速度的一個泵或風扇實施例或相同的泵或風扇實施例中，所述泵或風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轉動而產生泵送效應，以及還通過引起離開所述熱交換器的介質轉動而產生泵送效應。
2. 根據權利要求1所述的方法，其特征在于將要進入熱交換處理 的介質(3)，所述介質(3)經由位于所述泵或風扇實施例的中心處的入口 (5)進入泵或風扇，并經由位于周邊處的出口(18)離開所述泵或風扇， 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. 根據權利要求1所述的方法，其特征在于經過了熱交換處理的 介質(4),所述介質(4)經由位于泵或風扇器件中心處、連接到熱交換器 中心的部件內的入口(ll)進入泵或風扇實施例，并經由徑向或軸向上 位于所述泵或風扇的周邊處的出口(13)離開泵或風扇。
4. 根據權利要求2和權利要求3所述的方法，其特征在于將要經 過熱交換器過程的介質(3)，所述介質(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 為來自所述泵或風扇的流的出口位于連接到所述熱交換器上的泵或 風扇底部(10)的周邊處，以及經過了熱交換處理的介質(4)的流，所述 介質(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扇實施例的周邊處的開口(13)處離開所述泵 或風扇實施例。
5. 根據權利要求4所述的方法，其特征在于，所述風扇或泵實施 例利用位于所述泵或風扇實施例的蓋體(6)和底部(10)之間的隔離體(8) 和隔離體(9)以及位于出口(18)徑向外側的所述泵或風扇實施例的周邊 處的隔離體(l9),使得將要經過所述熱交換處理的流介質(3)與經過了 所述熱交換處理的介質(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)用于將要經過所述熱交換器的介質(3)的軸向通道。
6. 根據權利要求4所述的方法，其特征在于，所述泵或風扇器件 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， 所述扇形成形的開口(5)位于所述泵或風扇實施例的蓋體內，所述軸向 的開口 (18)位于所述泵或風扇實施例的底部內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 例中泵送用于經過熱交換器過程的流的介質流的器件，所述介質流在 周邊處進入熱傳遞表面之間的腔體并經由根據在專利0586402中的權 利要求2、權利要求3和權利要求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，所述泵器件設置在 具有與所述熱交換器相同轉動速度的一個泵或風扇單元或相同的泵 或風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引起轉動而產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引起轉動而產生壓位差的裝置。
8. 根據權利要求7所述的器件，其特征在于，所述泵或風扇器件 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(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 外側的隔離體(19),所述蓋體(6)帶有用于進入熱交換處理的介質(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(3)以便通向熱交換器的出口(18)以及用于介質(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)之間導引介質(3)和介質(4)、引起(3)和介質(4)轉動并將 其隔開。
全文摘要
包括泵或風扇實施例的設備設置成用于連接到熱交換器上，在該熱交換器中通過共同轉動的表面來影響兩個介質流之間的熱傳遞。腔體和轉動盤體表面堆疊在沿著轉動軸的不同水平處，并且熱交換沿著轉動軸從一個水平至另一個水平發生。在對流熱交換器中，其中的一個介質可以從中心通道入口進入兩個轉動盤面之間的腔體，然后經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 優先權日2006年4月7日
發明者伊娃·古德芒德桑 申請人:伊娃·古德芒德桑