CN107388880A - 交叉循环换热装置 - Google Patents

Abstract

交叉循环换热装置，包括可置于具有换热结构的闭合系统中且可由动力机构驱动旋转的筒状布液结构，换热结构和布液结构径向间隔设置；布液结构中以在其内外侧周面分别具有内侧开口和外侧开口的方式设有至少一组间隔交叉排布的第一循环通道和第二循环通道，其中第一循环通道的入口和第二循环通道的出口位于布液结构的同一轴向端方向，第一循环通道的出口和第二循环通道的入口分别位于布液结构的轴向另一端方向。该换热装置能够使闭合系统中的冷却介质随布液结构的旋转而实现强制交叉循环冷却，显著提高了冷却介质对流换热的效率，并使冷却介质的温度场分布均匀，明显改善了冷却环境，特别适合于设备中沿轴向同时分布有两个或多个发热部位，以及对冷却介质环境的均衡性要求较高的冷却。

Description

交叉循环换热装置

技术领域

本发明涉及循环换热装置，特别是可随旋转轴而自动运行的交叉循环换热装置，可用于包括但不限于对沿轴向同时布置的两个或多个发热结构/部位的设备进行均衡的冷却。

背景技术

工业设备中的摩擦部位在运行中发热是常见和必然的，特别是在可由或可随动力机构驱动作旋转运行的结构、部件/部位，常会存在部件的安装空间狭小的情况。特别是倾斜或立式布置/运行的设备存在有沿轴向布置的两个甚至多个发热部位、并对冷却的均衡性有较高要求时，简单和传统的环形冷却方式，常会因冷却介质的温度场分布不均匀等情况造成局部过热，影响设备正常运行甚至设备寿命。

发明内容

鉴于此，本发明提供了一种交叉循环换热装置，可使冷却介质自动强制交叉循环进行冷却，提高对流换热效率，使冷却腔内的冷却温度场分布均匀。

本发明交叉循环换热装置的基本结构中，包括可置于具有换热结构的闭合系统中且可由动力机构驱动旋转的筒状布液结构，换热结构和布液结构径向间隔设置；布液结构中以在其内外侧周面分别具有内侧开口和外侧开口的方式设有至少一组以间隔交叉方式排布的第一循环通道和第二循环通道，其中第一循环通道的入口和第二循环通道的出口位于布液结构的同一轴向端方向，第一循环通道的出口和第二循环通道的入口分别位于布液结构的轴向另一端方向。

上述结构中，由于布液结构是可由动力机构驱动旋转的，且其结构中各组中的第一循环通道和第二循环通道的出/入口分别为交叉状设置，因此当其在工作状态下由动力机构带动旋转时，两循环通道中的冷却介质受离心力作用将不断向其径向外侧甩出，其内侧的冷却介质同时也就不断进入两循环通道补充。由两循环通道被甩出到布液结构径向外侧的冷却介质，即可通过与布液结构径向间隔设置的换热结构进一步进行换热降温，从而使布液结构所在闭合系统中的冷却介质降温。因此通过旋转时布液液结构中呈“8”字形交叉设置的循环通道对冷却介质进行的强制循环流动，可以使发热部位——特别是沿轴向分布有两个（或组）或多个（或组）发热部位点的冷却降温，并能使冷却介质的温度场实现均匀分布，有效改善了冷环境。因而其特别适合用于倾斜布置或立式运行的设备，尤其是沿轴向布置有两个（或组）甚至多个（或组）发热部位点、且对冷却环境的均衡性要求较高时，和/或冷介质流动性不好的情况下，实现有效的冷却降温。

为适应对不同流动状态冷却介质的散热冷却需要，上述结构中所述换热结构的内外两侧周面除可以采用光滑的结构外，进一步还可以独立地分别设有适当形式的附加结构。例如，当冷却介质流动性较好，或冷却介质传热较好时，与布液结构相对的换热结构的内侧可以是光滑周面；当冷却介质传热较差，或对冷却要求较高时，与布液结构相对的换热结构内侧表面部还可以设有可向轴向两端引导流体的导流结构，例如直线形或旋向相反的螺旋形的凹槽型或凸棱型结构，以提高冷却介质向轴向两端流动的速度，提高冷却效率。

同样，为了进一步提高换热结构外侧的交换效率，在与布液结构相背的换热结构表面部也可设有散热结构，如常用的直线形或螺旋形的翅片结构等。

为了使冷却介质在循环中具有更充分的流动性，进一步还可以在与换热结构相对的布液结构的外周部设有分别向其轴向两端延伸的循环导流结构。该循环导流结构一方面延长了布液结构与换热结构之间间隔空间的轴向长度，使被离心力甩到该间隔空间中的冷却介质更快地向轴向两端流动，为冷却介质的循环流动起到了导流作用，同时避免或减少了冷却介质在循环流动中存在滞留死区。

在布液结构的外周部设有上述的循环导流结构的基础上，在所述的布液结构循环导流结构和与其相背的布液结构内侧周面间的端面部位还可形成有一环状台阶结构，并将所述的第一循环通道和第二循环通道的入口均设置在该台阶结构处，以进一步有利于提高对两点或多点冷却部位的冷却效率。

本发明上述形式的交叉循环换热装置，能够使闭合系统中的冷却介质随布液结构的旋转而实现强制循环冷却，显著提高了冷却介质对流换热的效率，并使冷却介质的温度场分布均匀，明显改善了冷却环境，特别适合于设备中对沿轴向同时分布有两个或多个发热部位点，以及对冷却介质环境的均衡性要求较高的冷却。

以下结合实施例的具体实施方式，对本发明的上述内容再作进一步的详细说明。但不应将此理解为本发明上述主题的范围仅限于以下的实例。在不脱离本发明上述技术思想情况下，根据本领域普通技术知识和惯用手段做出的各种替换或变更，均应包括在本发明的范围内。

附图说明

图1为本发明交叉循环换热装置的一种剖面结构示意图。

图2为图1中布液环的一种结构示意图。

图3为图1装置的工作原理示意图。

具体实施方式

如图1至图3所示，本发明的交叉循环换热装置，结构中包括有可置于具有导热材质的换热结构4的闭合系统1中并可由动力机构12驱动旋转的筒状布液结构8。图中所示的动力机构12为旋转轴（或紧固于旋转轴上的轴套），筒状布液结构8经螺钉等紧固件9直接固定连接于该旋转轴（或轴套）上。换热结构4也为筒状结构，以与布液结构8保持有径向间隔空间5的间隔方式设置于布液结构8的径向外侧。换热结构4的内、外两侧周面除分别都可为光滑表面的形式外，优选的是如图中所示，在其外侧周面上设有直线形或螺旋形翅片形式的散热结构3（图中示出的为螺旋形结构）；在其内侧周面上设置有可利于冷却介质向轴向两端流动的直线形或旋向相反的螺旋形凹槽或凸棱型等形式的导流结构41（图中示出的为螺旋形结构）。

布液结构8中，以在其内、外侧周面分别具有内侧开口和外侧开口的方式设有若干组间隔交叉排布的第一循环通道82和第二循环通道83，其中第一循环通道82的入口和第二循环通道83的出口位于布液结构8的同一轴向端方向；第一循环通道82的出口和第二循环通道83的入口则分别位于布液结构8的另一轴向端方向。在布液结构8的外侧周部还设有由所在的周面端部分别向其轴端延伸的循环导流结构81，并分别在与其相背的布液结构8内侧周面间的端面中各形成一环状台阶结构84。该两环状台阶结构84最好分别与需冷却的不同发热部位点（图中示出的是两个或两组）7，10的所在位置相适应，并将所述第一循环通道82和第二循环通道83的入口均设置在该台阶结构84处。

图3所示的是图1装置的循环散热原理。由于布液结构8中的第一循环通道82和第二循环通道83以所述的进-出口呈交叉形式设置，当布液结构8随轴/轴套12旋转时，两循环通道中的冷却介质在离心力作用下不断被甩出到与换热结构4之间的间隔空间5中，并在分别向轴向两端流动的过程中与换热结构4接触，通过与外冷却空间2的外冷却介质换热后被冷却；在两循环通道中的冷却介质被甩出到与换热结构4间的间隔空间5的同时，需冷却的各发热部位点7，10附近的冷却介质则将不断进入布液结构8的各交叉循环通道，实现呈“8”字形的强制连续循环冷却，达到了使发热部位点附近的冷却介质的温度场均匀分布，改善密封环境的目的和效果。

Claims (8)

1.交叉循环换热装置，其特征为：包括可置于具有换热结构（4）的闭合系统中且可由动力机构驱动旋转的筒状布液结构（8），换热结构（4）和布液结构（8）径向间隔设置；布液结构（8）中以在其内外侧周面分别具有内侧开口和外侧开口的方式设有至少一组以间隔交叉方式排布的第一循环通道（82）和第二循环通道（83），其中第一循环通道（82）的入口和第二循环通道（83）的出口位于布液结构（8）的同一轴向端方向，第一循环通道（82）的出口和第二循环通道（83）的入口分别位于布液结构（8）的轴向另一端方向。

2.如权利要求1所述的交叉循环换热装置，其特征为：换热结构（4）具有光滑的周面。

3.如权利要求1所述的交叉循环换热装置，其特征为：在与布液结构（8）相对的换热结构（4）表面部设有可向轴向两端引导流体的导流结构（41）。

4.如权利要求3所述的交叉循环换热装置，其特征为：所述的导流结构（41）为直线形或旋向相反的螺旋形的凹槽型或凸棱型结构。

5.如权利要求1所述的交叉循环冷却装置，其特征为：在与布液结构（8）相背的换热结构（4）表面部设有散热结构（3）。

6.如权利要求5所述的交叉循环换热装置，其特征为：所述的散热结构（3）为直线形或螺旋形的翅片结构。

7.如权利要求1至6之一所述的交叉循环换热装置，其特征为：在与换热结构（4）相对的布液结构（8）的外周部设有分别向其轴向两端延伸的循环导流结构（81）。

8.如权利要求7所述的交叉循环换热装置，其特征为：在所述布液结构（8）的循环导流结构（81）和与其相背的布液结构（8）内侧周面间的端面部位形成有一环状台阶结构（84），所述第一循环通道（82）和第二循环通道（83）的入口均设置在该台阶结构（84）处。