CN103453787A - 热交换装置 - Google Patents

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Abstract

一种热交换装置，包含一中空状储存桶、一冷却单元，及一循环单元。该冷却单元包括一容置于该储存桶中且流通有冷却流体的冷却盘管，该冷却盘管环绕界定出一个环内区域。该循环单元包括间隔设置于该储存桶上的一循环液流出管与一循环液流入管，该循环液流入管具有一位于该储存桶外的连接段、一由该连接段朝向该冷却盘管方向弯曲延伸的导引段，及一形成于该导引段末端且朝向该环内区域的排放口。利用该排放口是朝向该环内区域，导引吸热升温的循环液体能迅速与冷却盘管中的冷却流体进行热交换而放热降温，提升热交换效率。

Description

热交换装置
技术领域
本发明涉及一种冷却设备，特别是涉及一种热交换装置。
背景技术
轴封装置是应用于转动机械设备的轴封室内且安装于设备壁面与转动心轴的间隙处，用于避免反应槽内的流体或气体压力由枢接处渗出。特别是当转动机械设备所输送的制程流体为挥发性物质(VOC)，或具毒性或具腐蚀性或需做高温冷却等情形时，此时就需使用双轴封装置。
参阅图1，中国台湾公告第459938号「转动机械用之卡夹式轴封装置」新型专利的卡夹式轴封装置1是设置在一机械设备100上，并被该机械设备100的心轴101所穿置，该轴封装置1包含一被机械设备100上的心轴101所穿置的轴套11、一设置于该机械设备100上且被该轴套11所穿置并形成有一流入口121与一流出口122的外盖12、一形成于该外盖12与该轴套11间且与该流入口121与该流出口122相连通的容置空间13、一设置于该轴套11上的内密封机构14，及一位于该容置空间13中的外密封机构15。
隔绝液102是由该流入口121流入该容置空间13中，之后再由该流出口122流出，不但能够阻绝机械设备100中可能的挥发性物质，也能够降低该内密封机构14与外密封机构15的构件间所产生的摩擦热。
为了将制程侧溢散的流体稀释与阻绝外渗至大气侧，大多会外接如图2所示的热交换器16，该热交换器16包含一壳体161、设置于该壳体161上的一热交换入口162与一热交换出口163，及一设置于该壳体161中且绕呈螺旋状并流通有冷却液体(一般是冷却水)的冷凝管164。
利用外密封机构15带沟槽的输送环151能随心轴101转动，进而带动隔绝液102于轴封装置1与热交换器16中产生循环流动，达到热交换目的。
参阅图1、2，降低了该内密封机构14与外密封机构15的摩擦热而升温的隔绝液102是由该流出口122与该热交换入口162流入该壳体161内，利用冷凝管164中的冷却液体与隔绝液102进行热交换使隔绝液102降温冷却后，再由该热交换出口163与该流入口121流入该容置空间13，以充分循环使用隔绝液102。
该热交换器16虽然已能达成热交换的功能，但是，隔绝液102经由热交换入口162侧向流入壳体161内后，随后就与壳体161内的隔绝液102混合，导致部份隔绝液102无法充分均匀的与冷凝管164内的冷却液体作热交换，使得靠热交换入口162处的温度较高，造成壳体161中区域A的温度大于区域B的温度，区域B的温度大于区域C的温度，而区域C的温度又大于区域D的温度，使得部分由热交换出口163流出的隔绝液102温度并无充分降温，使热交换出口163处的温度与该壳体161内的温度无法均热，而导致该热交换器16的热交换能力不足。
由于该热交换器16的热交换能力不足，将无法使隔绝液102充分均匀降温，使得壳体161靠热交换入口162与热交换出口163的温度偏高，导致该轴封装置1的构件需长时间于高温环境下运作，不但会大幅缩减该轴封装置1的使用寿命，更容易因橡胶构件老化、变形或材料热胀冷缩过大，影响结构的稳定性而产生渗漏引发工安意外。
发明内容
本发明的目的在于提供一种能够提升热交换效率的热交换装置。
本发明的热交换装置包含：一个中空状储存桶、一个冷却单元，及一个循环单元，该中空状储存桶包括一个储存有循环液体的储存空间，该冷却单元包括一个容置于该储存桶的储存空间中且流通有冷却流体的冷却盘管、一个设置于该储存桶上并连接该冷却盘管的一端以输入冷却流体的冷却液输入管，及一个设置于该储存桶上并连接该冷却盘管的另一端以排出冷却流体的冷却液排出管，该冷却盘管环绕界定出一个环内区域，该循环单元包括间隔设置于该储存桶上且与该储存空间相连通的一个循环液流出管与一个循环液流入管，该循环液流入管具有一个位于该储存桶外的连接段、一个由该连接段朝向该冷却盘管方向延伸的导引段，及一个形成于该导引段末端的排放口，该导引段是朝向该冷却盘管弯曲，且该排放口是朝向该环内区域。
本发明所述热交换装置，该储存桶包括一个形成有两相反的开口的桶体，及分别封闭所述开口的一个下盖与一个上盖，该桶体、下盖与该上盖相配合界定出该储存空间，该冷却液输入管与该冷却液排出管是设置于该下盖上，且该冷却盘管是由该下盖朝该上盖方向延伸。
本发明所述热交换装置，还包含一个液位侦测单元，该液位侦测单元包括一个连设于该桶体上且连通该储存空间的第一感测孔、一个与该第一感测孔间隔连设于该桶体上且连通该储存空间的第二感测孔、一个设置于该第一感测孔中以感测循环液液位的第一液位开关，及一个设置于该第二感测孔中以感测循环液液位的第二液位开关。
本发明所述热交换装置，还包含一个用于调整该储存空间的压力的压力控制单元，该压力控制单元包括一个连设于该上盖上且连通该储存空间的连接口、一个连接于该连接口上的连接管路、一个设置于该连接管路上的进排气阀，及一个设置于该连接管路上的压力计。
本发明所述热交换装置，该储存桶还包括一个连设于该下盖上且连通该储存空间以排出循环液体的排出口。
本发明所述热交换装置，该储存桶还包括一个形成于该桶体上用于观察该储存空间中的循环液体的液窗口。
本发明所述热交换装置，该循环液流出管与该循环液流入管是径向设置于该桶体上，且该循环液流出管与该下盖的距离，小于该循环液流入管的导引段与该下盖的距离。
本发明所述热交换装置，该储存桶还包括一个连设于该上盖上且连通该储存空间以输入循环液体的注入口。
本发明所述热交换装置，该循环液流入管的导引段是一个可拆卸地结合于该连接段上的90°弯头管件，该冷确盘管具有一个相反于该冷却液输入管与该冷却液排出管的顶缘，而该循环液流入管的排放口是与该顶缘相重叠。
本发明所述热交换装置，该循环液流入管的导引段为一个一体式的弯管，该冷却盘管具有一个相反于该冷却液输入管与该冷却液排出管的顶缘，而该循环液流入管的排放口是与该顶缘相重叠。
本发明的有益效果在于：利用朝向该冷却盘管弯曲的导引段，与朝向该环内区域的排放口，导引吸热升温的循环液体能经该循环液流入管而朝向该冷却盘管中心方向流动，确保吸热升温的循环液体能迅速且均匀的与冷却盘管中的冷却流体进行热交换，以提升热交换效率。
附图说明
图1是一剖视图，说明中国台湾公告第459938号「转动机械用之卡夹式轴封装置」新型专利。
图2是一侧视图，说明一现有的热交换器。
图3是一局部剖视图，说明本发明热交换装置的第一较佳实施例。
图4是一示意图，说明该第一较佳实施例中排放口的位置。
图5是一局部剖视图，说明该第一较佳实施例的应用态样。
图6是一局部剖视图，说明本发明热交换装置的第二较佳实施例。
具体实施方式
下面结合附图及实施例对本发明进行详细说明。在本发明被详细描述前，要注意的是，在以下的说明内容中，类似的组件是以相同的编号来表示。
参阅图3，本发明热交换装置2的第一较佳实施例包含一中空状储存桶21、一设置于该储存桶21中的冷却单元22、一循环单元23、一液位侦测单元24，及一压力控制单元25。
该储存桶21包括一个形成有两相反的开口212的桶体211、分别封闭所述开口212的一下盖213与一上盖214、一由该桶体211、下盖213与该上盖214相配合界定出储存有循环液体200的储存空间215、一形成于该桶体211上用于观察该储存空间215中的循环液体200液面高度的液窗口216、一连设于该上盖214上且连通该储存空间215以输入循环液体200的注入口217，及一连设于该下盖213上且连通该储存空间215以排出循环液体200的排出口218。
参阅图3、4，该冷却单元22包括一容置于该储存桶21的储存空间215中且流通有冷却流体的冷却盘管221、一设置于该储存桶21的下盖213上并连接该冷却盘管221的一端的冷却液输入管222，及一设置于该储存桶21的下盖213上并连接该冷却盘管221的另一端的冷却液排出管223。该冷却盘管221是由该下盖213朝该上盖214方向延伸，且环绕界定出一环内区域224，而冷却流体是如图3中箭头31所示，由该冷却液输入管222输入该冷却盘管221中，再如图3中箭头32所示由该冷却液排出管223排出。
该循环单元23包括间隔径向设置于该储存桶21的桶体211上，且与该储存空间215相连通的一循环液流出管231与一循环液流入管232，该循环液流入管232具有一位于该储存桶21外的连接段233、一由该连接段233朝向该冷却盘管221方向弯曲延伸的导引段234，及一形成于该导引段234相反于该连接段233的一侧上且面向该冷却盘管221的环内区域224方向的排放口235，而该循环液流出管231与该下盖213的距离，小于该循环液流入管232的导引段234与该下盖213的距离。
参阅图3，该液位侦测单元24包括一连设于该桶体211上且连通该储存空间215的第一感测孔241、一与该第一感测孔241间隔连设于该桶体211上且连通该储存空间215的第二感测孔242、一设置于该第一感测孔241中以感测循环液体200液位的第一液位开关243，及一设置于该第二感测孔242中以感测循环液体200液位的第二液位开关244。
该压力控制单元25包括一连设于该上盖214上且连通该储存空间215的连接口251、一连接于该连接口251上的连接管路252、一设置于该连接管路252上的进排气阀253，及一设置于该连接管路252上的压力计254。
参阅图3、5，容纳于该储存空间215中的循环液体200是如图5中箭头33所示，经由该循环液流出管231流经一轴封4，以吸收该轴封4作动时所产生的摩擦热或轴封4内侧的流体(制程液体)的热，同时还能阻挡该轴封4内侧可能的挥发性物质外泄，而吸收了摩擦热而升温的高温循环液体200则能如图5中箭头34所示，经由该连接段233、导引段234，与面向该环内区域224的排放口235的导引，直接朝向该冷却盘管221的环内区域224方向流动，进而能迅速且均匀的与流通于该冷却盘管221中的冷却流体进行热交换而放热降温，且可确保流入桶体211内的循环液体200皆能与冷凝管221接触，提升热交换效率，进而使区域a的温度与区域b的温度相等，而区域c的温度则与区域d的温度相等，且区域c、d的温度大幅小于区域a、b的温度。
当循环液体200的液面低于该第一液位开关243时，该第一液位开关243就会控制循环液体200由该注入口217注入该储存空间215内，使循环液体200至少达液窗口216约2/3的液位高度，以维持循环冷却的效果；而当轴封4密封失效，将使得轴封4内侧的流体泄漏至储存空间215中，造成循环液体200液位上升，当循环液体200的液面高于该第二液位开关244时，该第二液位开关244就会发出信号通知人员前来维修，提升现场的安全性。
此外，若轴封4内侧的流体无毒性与腐蚀性，该储存桶21则不需加压，因此，进排气阀253则保持排气；若当轴封4内侧的流体有毒性及腐蚀性，该储存单元则需加压，因此，该进排气阀253保持进气，避免轴封4内侧的流体泄漏至大气中。
参阅图6，本发明热交换装置2的第二较佳实施例，大致是与该第一较佳实施例相似，不同的地方在于：该导引段234是一可拆卸地结合于该连接段233上的90°弯头管件，而该冷却盘管221具有一相反于该冷却液输入管222与该冷却液排出管223面向该上盖214方向的顶缘225，而该循环液流入管232的排放口235是与该顶缘235相重叠。
由于本较佳实施例是与该第一较佳实施例相似，因此，除了能够达成与该第一较佳实施例相同的功效外，利用可拆卸地结合于该连接段233上的导引段234的设计，能够使该循环液流入管232的制造更加简便，而与该顶缘225相重叠的排放口235，更能确保如图5箭头34所示吸收了摩擦热而升温的高温循环液体200(显示于图5)可在第一时间与该冷却盘管221相接触以提升热交换效率。
综上所述，本发明热交换装置2是利用该循环液流入管232的连接段233、导引段234，及一形成于该导引段234上且面向该环内区域224的排放口235，导引吸热升温的循环液体200能经该循环液流入管232而朝向该冷却盘管221方向流动，进而使区域a的温度与区域b的温度相等，而区域c的温度则与区域d的温度相等，以大幅拉大区域c、d与区域a、b的温差，确保吸热升温的循环液体200能迅速与冷却盘管221中的冷却流体进行热交换而放热降温，提升热交换效率，所以确实能达成本发明的目的。

Claims (10)

1.一种热交换装置，是用于一个轴封上，该热交换装置包含：一个中空状储存桶、一个冷却单元，及一个循环单元，该中空状储存桶包括一个储存有循环液体的储存空间，该冷却单元包括一个容置于该储存桶的储存空间中且流通有冷却流体的冷却盘管、一个设置于该储存桶上并连接该冷却盘管的一端以输入冷却流体的冷却液输入管，及一个设置于该储存桶上并连接该冷却盘管的另一端以排出冷却流体的冷却液排出管，该冷却盘管环绕界定出一个环内区域，该循环单元包括间隔设置于该储存桶上且与该储存空间相连通的一个循环液流出管与一个循环液流入管，该循环液流入管具有一个位于该储存桶外的连接段、一个由该连接段朝向该冷却盘管方向延伸的导引段，及一个形成于该导引段末端的排放口，其特征在于：
该导引段是朝向该冷却盘管弯曲，且该排放口是朝向该环内区域。
2.根据权利要求1所述的热交换装置，其特征在于：该储存桶包括一个形成有两相反的开口的桶体，及分别封闭所述开口的一个下盖与一个上盖，该桶体、下盖与该上盖相配合界定出该储存空间，该冷却液输入管与该冷却液排出管是设置于该下盖上，且该冷却盘管是由该下盖朝该上盖方向延伸。
3.根据权利要求2所述的热交换装置，其特征在于：该热交换装置还包含一个液位侦测单元，该液位侦测单元包括一个连设于该桶体上且连通该储存空间的第一感测孔、一个与该第一感测孔间隔连设于该桶体上且连通该储存空间的第二感测孔、一个设置于该第一感测孔中以感测循环液液位的第一液位开关，及一个设置于该第二感测孔中以感测循环液液位的第二液位开关。
4.根据权利要求2所述的热交换装置，其特征在于：该热交换装置还包含一个用于调整该储存空间的压力的压力控制单元，该压力控制单元包括一个连设于该上盖上且连通该储存空间的连接口、一个连接于该连接口上的连接管路、一个设置于该连接管路上的进排气阀，及一个设置于该连接管路上的压力计。
5.根据权利要求2所述的热交换装置，其特征在于：该储存桶还包括一个连设于该下盖上且连通该储存空间以排出循环液体的排出口。
6.根据权利要求2所述的热交换装置，其特征在于：该储存桶还包括一个形成于该桶体上用于观察该储存空间中的循环液体的液窗口。
7.根据权利要求2所述的热交换装置，其特征在于：该循环液流出管与该循环液流入管是径向设置于该桶体上，且该循环液流出管与该下盖的距离，小于该循环液流入管的导引段与该下盖的距离。
8.根据权利要求2所述的热交换装置，其特征在于：该储存桶还包括一个连设于该上盖上且连通该储存空间以输入循环液体的注入口。
9.根据权利要求1所述的热交换装置，其特征在于：该循环液流入管的导引段是一个可拆卸地结合于该连接段上的90°弯头管件，该冷却盘管具有一个相反于该冷却液输入管与该冷却液排出管的顶缘，而该循环液流入管的排放口是与该顶缘相重叠。
10.根据权利要求1所述的热交换装置，其特征在于：该循环液流入管的导引段为一个一体式的弯管，该冷确盘管具有一个相反于该冷却液输入管与该冷却液排出管的顶缘，而该循环液流入管的排放口是与该顶缘相重叠。
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