CN101416014A - 用于在热交换应用中泵送的方法和装置 - Google Patents
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Abstract
包括泵或风扇实施例的设备设置成用于连接到热交换器上，在该热交换器中通过共同转动的表面来影响两个介质流之间的热传递。腔体和转动盘体表面堆叠在沿着转动轴的不同水平处，并且热交换沿着转动轴从一个水平至另一个水平发生。在对流热交换器中，其中的一个介质可以从中心通道入口进入两个转动盘面之间的腔体，然后经过该腔体在位于两个盘体表面之间的周边处的径向槽中退出该腔体。
Description
本发明涉及用于安排经过热交换器泵送介质即液体或气体的方法和装置，该热交换器可具有在欧洲专利EU0586402或另一设备中所描述的设计，在其中获得将介质强有力地泵送到热交换器以及从热交换器中泵出。本发明还涉及该方法的实施例，该实施例包括转动部件，该转动部件包括提供泵送及输送气体或液体的内部腔体。可以使用这样的泵的这类应用的一个实例为用于冷却电信站的气候单元中的热交换器系统，或用于不动产的、在气候单元中冷却的热回收系统中的热交换器，或应在压力性能高要求的热交换器应用中获得泵送两种流体即气体或液体的其它应用。
容易理解的是，在不同的热交换应用中的任何类型的泵送都为本发明可能的用途。
背景技术
由欧洲专利0586402可知，通过带有转动盘体表面和位于盘体表面之间的腔体的实施例，可以将热交换器设置成以便在腔体内流动的两个或多个介质之间发生热交换。热交换经由盘体表面从一个介质至另一个介质以热传递的方式发生。专利EU0586402的实施例或类似实施例的主要特征在于沿转动轴堆叠在不同轴向水平(level)处的转动盘体表面和腔体。热交换基本上沿转动轴从一个水平至另一个水平发生。目的在于对带有腔体的各水平而言介质能基本上在腔体内沿盘体表面运动。在一个所谓的对流热交换的实施方案中，所述实施例可以通过这样的方式实现以使得一个介质具有这样的介质流，该介质流从中心通道入口进入两个转动盘体表面之间的腔体，在通过该腔体后，在两个盘体表面之间的位于周边处的径向槽中退出该腔体。
另一介质流从设置在周边处的入口通道进入沿着转动轴的位于转动盘体表面之间的另一位置处的另一腔体，并在设置在盘体表面中心的扇形通道中离开该腔体。如果忽略腔体中复杂的转动流体机械运动，则此介质主要地从中心并且沿盘体表面径向向外地朝向周边流动，并在位于周边的径向槽中离开转动的热交换器。这种流自身泵送出热交换器并且对于大多数情况不需要另外的泵或风扇器件。
如果忽略腔体中复杂的转动流体机械运动，该另一介质在位于盘体表面之间的腔体内主要地从周边并且径向向内地朝向位于中心的扇形通道流动。从周边并朝向热交换器腔体的中心传送的这种介质或流具有大的压降。为克服此压降并使得经过热交换器的流动成为可能，需要某种高效的泵或风扇器件。
根据已知的泵送技术，位于与热交换器相同的轴上、带有与热交换器相同的直径并具有与热交换器相同转动速度的泵或风扇叶轮不能获得足够的泵送压位差以克服因热交换器中的商用流在该热交换器腔体中的通过所引起的压降。
为了获得足够的用于商用流的泵送能力或所谓的压位差，与相同的热交换器位于相同转动轴上的泵送叶轮必须或具有更高的转速，这在机械上非常复杂，或设计成具有更大的直径，这对于整个热交换器而言需要更大的体积。
第三种方法为布置两个泵送叶轮使其彼此相连地串联泵送，或一个泵安排在经过热交换器之前、一个泵安排在经过热交换器之后，这需要更大的体积并且使得泵送系统的体积和热交换器整体相当。这降低了根据专利EU0586402的热交换的优势。
第四种备选方案为使用外部泵送设施来克服压降，这也需要大得多的体积、需要更多的器械和设备并使得总体的系统体积更大和更为昂贵，这降低了根据专利EU0586402的热交换的优势。
发明概述
本发明的目的是对于根据欧洲专利EU0586402的对流热交换器系统或类似热交换器系统中的泵或风扇器件而言消除在上文列出的缺陷，对于在盘体表面之间的腔体中从周边并径向向内地朝向中心经过热交换过程的流而言，利用泵送方法或作为泵或风扇器件，在一个单元内产生有效的泵送效应和在经过热交换过程之前和经过热交换过程之后的用于流的压位差。
解决方案为根据权利要求的实施例。
附图简要说明
利用本发明的不同实施例并参考附图，将对本发明进行解释性地描述，附图中：
图1显示了具有转动部件的本发明的实施例，结合根据专利EU0586402的热交换器或类似热交换器，以平行于风扇或泵实施例转动轴线的侧视图显示了本发明。
图2显示了根据其主要部件的泵或风扇的实施例。这些部件从图1中转动部件的下方观察可见。在图中顶部的是泵或风扇实施例的盖体。在底部的是泵或风扇实施例的底部。在中间的是带有若干腔体和连接盖体和底部的隔离体的部件。该图中还显示了两个介质流。
优选实施例的详细说明
在文中，所谓的泵送实施例或器件意指风扇实施例或器件以及泵实施例或器件二者。介质意指可以是气体或液体的所有类型的流体，其中任何一种气体可以是空气。
在图1中，示出了根据专利EU0586402的热交换器的实施例或设置有根据本发明的泵器件的类似实施例。该热交换器包括转动时为对称的转动部件1，其通过电气发动机或其它驱动机构的驱动可以绕转动轴线2旋转。转动部件1包括带有若干相似盘体的组件(package)并沿着轴彼此轴向地堆叠，带有位于盘体之间的腔体。位于转动部件1内的腔体相互连通以使其完全地分隔为彼此隔开的两个不同容积。位于一个容积中的一种畅流介质不能进入该转动部件1中的热交换器组件内侧的另一容积内。两种不同的介质因而可在转动部件1内保持彼此隔开。
其中的一个流进入位于转动部件1中心内的扇形通道中，并轴向地经过另一个腔体，然后在转动部件1的周边处离开该热交换器。由于该泵实施例或器件的改进，这个流可以忽略。
位于热交换器组(stack)内在周边处进入其它腔体的另一流动介质3，主要径向向内地朝向转动部件1的中心经过热交换器腔体，然后在位于中心的通道中离开腔体，这些腔体连接到视作本发明的特定的泵实施例16上。
在热交换后，当介质3离开位于中心的热交换器通道时，该介质3已经热力学地改变了其状态。因而将其称为介质4。
图2沿转动轴线以及从图1中的转动部件1的下方位置观察，示出了较早前描述的带有不同部件的泵或叶轮实施例16。该泵或叶轮实施例16包括盖体6、带有隔离体8、隔离体9和隔离体19的中间部件以及底部部件10。隔离体8、隔离体9和隔离体19沿转动轴线2轴向地连接盖体6和底部部件10。介质3通过靠近盖体6中心的扇形孔5吸入泵或叶轮16。介质3因来自隔离体8和隔离体9的力而在腔体7中产生转动，这在介质3离开泵而流向开口18然后进入在转动部件1中的热交换器组周边处的轴向通道之前，产生介质3的泵送效应。
除开开口5和开口18，腔体7封闭在泵送叶轮盖体6、径向成形或差不多径向成形的壁8、壁9和位于周边处的隔离体19以及泵送叶轮底部10之间。
当然，管道系统也可以连接泵送叶轮盖体6中的扇形成形的孔5和泵送叶轮底部10中的轴向通道18而带有有关流体动力学和泵送效应的类似物理效应。
用于根据图2的壁8和壁9的涡轮成形叶片可以由直的径向形式或其它的弯曲形式所代替。有关流体动力学的状态以及转动速度将决定对于特定情形何种曲线形式是最优的。
图2还示出了介质4(即在转动部件1中的热交换器组中热交换过的介质)如何从热交换器经过位于底部10中心的扇形成形开口11进入泵或风扇16。该介质在腔体12中再次由来自隔离体8和隔离体9的力导引而产生转动，并经过位于周边处的泵或风扇叶轮开口13离开泵送叶轮。介质4与产生的这种转动一起形成所谓的压位差，该压位差还有助于提高介质4从中心通道11的吸入能力。在盖体6和底部10之间的隔离体8、隔离体9和隔离体19阻止介质4与介质3混合。
从图2中可见，介质4从曝露于腔体12的隔离体8和隔离体9的侧面获得其用以转动的力。介质3从曝露于腔体7的隔离体8和隔离体9的侧面获得其用以转动的力。
图1中的空间14与转动部件1外侧的空间15由位于转动部件1和转动部件1外侧的定子部件20之间的密封件17保持隔开，其中，该空间14带有从转动部件1流出的介质4。该密封件17为位于空间14和空间15之间的隔离体，并且无间隙地、小间隙地或极小间隙地连接在转动部件1和沿径向处于转动部件1外侧的定子部件20之间。
图1中的类似密封件21存在于通向泵送叶轮盖体6的入口和环绕泵送叶轮16及转动部件1的定子20之间。密封件21的用途在于将介质3和介质4彼此隔开，这两种介质实际上为热力学地改变了状态的相同介质。密封件21可以为与密封件17相同的类型。
密封件17和密封件21的实例可以是市场上现有的普通轴向密封件、径向密封件、唇形密封件、迷宫式密封件或将转动部件与定子部件相结合的其它形式。这将在环绕转动部件的用于不同介质的空间之间实现分隔。
根据图2中的泵或风扇实施例，组合的通向热交换器的入流的泵送效应和离开转动部件1中的热交换器的介质4的泵送效应共同产生了比仅采用所述效应中的一个大得多的泵送效应。利用在本发明中描述的该类型的泵或风扇实施例，仅用一个泵送实施例或叶轮实现了双倍作用的泵送效应，这可以克服发生在转动部件1中的这种热交换器中的高压降。
如较早前所述，用以克服在这种热交换器中的压降所必需的泵送效应可以用其它的方式来实现，例如，位于与热交换器相同的轴上并具有与热交换器相同转速的两个单独的泵或风扇叶轮，一个用于在热交换器之前泵送，一个用于从热交换器中泵出。
然而，这将需要相对于热交换器体积而言相当大的体积。具有与转动部件1中的盘体组相同的直径的两个泵叶轮将要求超过热交换器1中的盘体组的体积的50％。
两个泵送叶轮连接到热交换器上也应是必需的，这也增加了总体的系统体积。在此种情况下应当如何准确地连接到热交换器上是未知的。因而将会降低基于专利EU0586402的热交换器系统的优势，该热交换器系统比常规现有的热交换器系统具有显著更大的有效体积。
本发明的特性使得具有其双倍作用泵效应的泵或风扇叶轮实施例16可以在仅一个泵或风扇叶轮实施例16中产生为这种热交换器所需的、期望的泵送效应成为可能。利用泵送叶轮的所述布置，与具有两个泵送叶轮相比以有效体积大得多的设计而获得很大优势。泵送叶轮16还比两个单独的泵送叶轮具有更少的零件并且还更易于制造，这也降低了总体设计的成本。
所述发明的另一个特性和优势在于，对于根据EU0586402的热交换系统而言，介质3进入转动部件1的入流可以以非常简单的方式设置在定子壳体20对于根据图1的热交换器而言相对于其下部部分的相同部分。
介质3的入流通向定子壳体20中的中心孔。介质4的出流也在定子壳体20的下部部分中流出并且可以与外界以及热已交换到其上的介质隔开。这对于某些热交换应用是必要的，例如室外电信站的冷却，在此对于站内的空气而言需要与室外环境隔开。利用该种布置，可以避免热交换器系统外部复杂的通道系统。
本发明不局限于仅用于与根据专利EU0586402或类似实施例的热交换相关的使用。所述发明也可以在相同的转动单元中需要泵送介质流的地方使用。具有描述为处于转动泵送叶轮和定子壳体20之间的密封件17和密封件20的所述实施例为用以隔开两个介质流以及最终其它种类的其它环境介质的基本要素。所描述和示出的各个实施例以及其变型当然都可能属于权利要求1的保护范围内。
Claims (8)
1.一种在载明于专利EU0586402中的热交换器或类似实施例中泵送用于经过热交换器过程的流的介质的方法，所述介质在周边处进入热传递表面之间的腔体并经由根据在专利0586402中的权利要求2、权利要求3和权利要求9以及图11所述的热交换器或类似实施例的中心处的通道离开所述腔体，其特征在于，泵送设置在具有与所述热交换器相同转动速度的一个泵或风扇实施例或相同的泵或风扇实施例中，所述泵或风扇实施例连接到所述热交换器上，并且通过引起进入所述热交换器中的介质转动而产生泵送效应，以及还通过引起离开所述热交换器的介质转动而产生泵送效应。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于将要进入热交换处理的介质(3)，所述介质(3)经由位于所述泵或风扇实施例的中心处的入口(5)进入泵或风扇，并经由位于周边处的出口(18)离开所述泵或风扇，所述出口(18)轴向地连接到位于周边处的进入所述热交换器的通道上。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于经过了热交换处理的介质(4)，所述介质(4)经由位于泵或风扇器件中心处、连接到热交换器中心的部件内的入口(11)进入泵或风扇实施例，并经由径向或轴向上位于所述泵或风扇的周边处的出口(13)离开泵或风扇。
4.根据权利要求2和权利要求3所述的方法，其特征在于将要经过热交换器过程的介质(3)，所述介质(3)进入位于盖体(6)中的扇形成形或接近扇形成形的开口(5)并通向轴向的开口(18)，所述开口(18)作为来自所述泵或风扇的流的出口位于连接到所述热交换器上的泵或风扇底部(10)的周边处，以及经过了热交换处理的介质(4)的流，所述介质(4)的流进入所述热交换器中的扇形成形或接近扇形成形的开口(11)，并在位于所述泵或风扇实施例的周边处的开口(13)处离开所述泵或风扇实施例。
5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述风扇或泵实施例利用位于所述泵或风扇实施例的盖体(6)和底部(10)之间的隔离体(8)和隔离体(9)以及位于出口(18)径向外侧的所述泵或风扇实施例的周边处的隔离体(19)，使得将要经过所述热交换处理的流介质(3)与经过了所述热交换处理的介质(4)的流隔开，所述隔离体(8)和所述隔离体(9)为从中心至周边径向的、弯曲成形的或者为涡轮叶片成形的，所述出口(18)用于将要经过所述热交换器的介质(3)的轴向通道。
6.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述泵或风扇器件具有连接所述扇形成形的开口(5)和所述轴向的开口(18)的管道系统，所述扇形成形的开口(5)位于所述泵或风扇实施例的盖体内，所述轴向的开口(18)位于所述泵或风扇实施例的底部内连接到热交换器入口中的轴向通道上。
7.一种用于在载明于专利EU0586402中的热交换器或类似实施例中泵送用于经过热交换器过程的流的介质流的器件，所述介质流在周边处进入热传递表面之间的腔体并经由根据在专利0586402中的权利要求2、权利要求3和权利要求19以及图11的热交换器或类似实施例的中心处的通道离开所述腔体，其特征在于，所述泵器件设置在具有与所述热交换器相同转动速度的一个泵或风扇单元或相同的泵或风扇单元中并连接到所述热交换器上，所述泵器件具有通过对进入所述热交换器的介质引起转动而产生压位差的装置并且还具有通过对离开所述热交换器的介质引起转动而产生压位差的装置。
8.根据权利要求7所述的器件，其特征在于，所述泵或风扇器件具有未连接到所述热交换器上的盖体(6)、底部(10)、位于周边处的用于介质(4)的出口(13)、从中心至周边弯曲成形的或涡轮叶片成形的隔离体(8)和隔离体(9)以及在盖体(6)和底部(10)之间的处于出口(18)径向外侧的隔离体(19)，所述盖体(6)带有用于进入热交换处理的介质(3)的扇形成形或接近扇形成形的入口(5)，所述底部(10)带有位于周边的用于介质(3)以便通向热交换器的出口(18)以及用于介质(4)的扇形成形或接近扇形成形的入口(11)，所述隔离体(8)和所述隔离体(9)处于盖体(6)和底部(10)之间导引介质(3)和介质(4)、引起(3)和介质(4)转动并将其隔开。
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| C06 | Publication | ||
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| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| C02 | Deemed withdrawal of patent application after publication (patent law 2001) | ||
| WD01 | Invention patent application deemed withdrawn after publication |
Open date: 20090422 |