CN1158515C - 在热质交换接触装置内产生螺旋气流的薄片填充叠层 - Google Patents

Abstract

一个薄片叠层具有多个填充片，所述填充片具有一种有序排列的脊部和沟槽，所述脊部和沟槽在一个填充片的正面和反面上在一个平面上方延伸，所述填充片在一个组装状态下使为相邻填充片的相对正面和反面的脊部和沟槽提供了一种排列方式，这种排列方式提供了在相邻填充片之间的多个气流通道，所述脊部和沟槽的这种有序排列使气流以螺旋流动方式流经所述通道，从而提高了热交换能力，所述填充片还包括一种间隔装置，该装置以最小的薄片与薄片间的位移在至少两个边缘上形成相邻薄片的紧凑嵌套，以用于紧凑的装卸、运输和储存，同时在薄片叠层的装配过程中形成相邻填充片的自动间隔。

Description

在热质交换接触装置内产生 螺旋气流的薄片填充叠层

本发明涉及用于热质交换装置的液气接触装置。更准确地说，本发明涉及一种用于冷却塔的热质交换介质或薄片填充叠层，其中冷却塔作为液体-气体接触装置来冷却热交换流体。热质交换介质，或填充叠层，或材料通常垂直地定向，且液体在该材料上流过，气流横向地直穿过该疏松的嵌套或隔开的填充叠层材料，与热质交换的液体相互作用。该填充叠层材料通常形成一种在该塔上部的液体供给设备与其下层的集水槽之间限制液体流速的结构，该被限制的液体流速增加了液体和横向运动的空气或气体的接触时间。

在增强填充叠层材料中气体和液体之间相互作用的方案中提供了各种结构、材料和物理设置。这将提高热质交换运行的效率，且因此提高了热质交换设备的效率，比如冷却塔。冷却塔的热效率与流经该塔的空气量、流经该塔的液体每单位的液-气接触面，和邻近该接触面的气流和水流的紊乱程度有关。在Takeda的美国专利3286999中记载了一种在气体和液体之间有更强的相互作用从而提高塔的效率的方法。在这种结构中，示出了与填充片交接的带状波纹肋片的可供选择的布置，该结构带有或没有横向的空带(blank strips)，但这两种布置具有在该波纹状表面上延伸的中空突起。填充片材料可以是有特定的带宽和槽倾角的聚氯乙烯。用粘结剂将米粉(rice powder)固定到填充片的表面。声称米粉或其它材料作为展开填充片表面的水的润湿剂。此外，表面润湿性的增强是通过水中加入表面活性剂进行的。

Kinney，Jr.等人的美国专利4548766公开了一种用于横流水冷塔的成形填充片，该填充片有重复的V形花纹，这种花纹在填充片的一面上为脊部，而在另一面上形成槽。热交换的改进是由脊部部分之间的角度、花纹的垂直高度、脊部的横向斜度及相邻薄片之间的间隔产生的。W形的分隔装置沿相对的方向从每个薄片上突出，这些W形隔片具有互补的凹槽，以接纳分隔装置的支脚部分，从而保持相邻薄片之间所需的水平间隔关系。这些分隔装置是倾斜的，从而形成最小的气流干涉。该V形花纹以交错排列的成角度的脊部行和沟槽行的形式重复。然而，沿该填充片的相对侧的垂线布置有环形槽，作为支撑杆接收处的拆卸装置(knockouts)。采用这种W形的分隔装置有助于填充叠层在塔内的装配，避免了填充材料所需的粘结。

Munters的美国专利3599943公开了一种有褶或折的波纹状结构的接触填充材料产品。该接触形填充材料垂直地定位薄层或片，该薄片由邻近片层的褶相互交叉而形成。该片层可以是由硬化或强化物质，比如树脂所浸润的纤维素或石棉。该交叉褶互相抵靠而形成在垂直和水平方向上有连续变化宽度的通道。声称这样能增强空气对水的接触而更有效地冷却水。在Norback等人的美国专利3395903中示出了一种同样的胶结在一起的填充材料部分。这种材料的波纹状的片有与在其边缘连接在一起的片成一角度的波纹，在该波纹状的片层之间形成通道。

在美国专利3540702中示出了一种有锯齿形波纹的薄片填充材料，该片沿垂直于波纹的多条线垂直于其平面弯曲。多个这样的片背对背连接在一起，从而相邻板的弯曲部分沿相反的方向延伸，形成较大的气体流通通道，而波纹形成液体的流通通道。

在Carter等人的美国专利4361426中公开了另一种成角度的槽和波纹状填充片的示例。该成角度的槽状填充材料间隔开，水平方向上延伸，波纹状并垂直向上，其表面由模制的成角度的锯齿槽增强。这种材料增加了填充片暴露的润湿表面积，使得填充片之间通道中的空气紊乱。该增强的流动和表面积旨在增加空气和水的接触时间，来增加填充材料的热性能。

在Carter等人的美国专利4518544中公开了一种曲折的填充叠层材料，该填充材料由单个的薄片并排形成，该薄片为曲折的或正弦曲线的形状，有顶部或脊部。相邻的薄片为沿相反路径的正弦曲线形状。这些薄片通过在一些片的脊部上的间隔钮状凸出的定位器(spacing knob malelocator)和在一些片的谷部内的间隔窝状凹入的定位器(spacing socketmale locator)进行支撑和固定。槽的宽度在脊部或谷部从底边到顶边经常变化。槽侧壁相对于薄片平面的垂线的角度在该填充片的高度上是一不变的角度。

Kinney，Jr.等人的美国专利4801410中提供了一种真空成形的填充片，有在填充片叠层的周边和内部来保持间隔的隔开元件。单个薄片以波纹状的花纹形成，相邻片的峰和谷在相反方向上倾斜，来保持片间的间隔。沿相邻片的相对侧边形成的巢状结构有助于保持薄片间隔。

Aitken的美国专利5722258示出了一种填充叠层包，有相邻元件之间的垂直通道的波纹状金属元件。在该填充材料的波纹部分有穿孔。每一部分的波纹沿与水平方向成一角度延伸。该说明书中声称该波纹起翅片的作用，增加了热交换面积。

本发明的热质交换介质，或填充片通过提供下述特征而显著增强了填充片的热效率：一种特定的由于多余(immediate redundancy)而移动相邻行的褶或V形突起的结构；相邻填充片的脊部的自动对齐，来清楚地限定每一通道的气流涡旋前进的气流通道，相邻通道的气流沿相反方向旋转；易于紧凑地储存、运输和容易在冷却塔组装的填充片表面结构；用于在冷却塔现场安装的畅通的特定孔和不需第二组件或结构的支撑杆；用于保持相邻薄片间分隔距离的分隔装置，不需要单个的填充片校准；及易于通过热成形塑料的真空成形进行填充片的连续制造。填充片表面的波纹或褶的偏移角度对于特定的褶相对于垂直轴线而被描述。在制造过程中该填充片的相对角位移和提供垂直位移的方法容易集合到该填充片的制造中。

所述的制造方法提供了用于生产有连续重复花纹的填充片的板块的正确顺序和数量。该填充片在模具内的相邻段有一密封线，但单个的模具可设定得提供一多板块的填充片或一单个板块的填充片，或者模具可提供一单个的伸长的薄片。这两种方式合并了安装通道和支撑杆通道。该特定的模具配置和成形的填充片尺寸或采用多板块式填充片的多个板块是一种设计选择。

在附图中，同样的附图标记表示同样的部件，在这些图中：

图1为现有的横流冷却塔和薄片填充叠层的局部剖视图；

图1A为图1的横流冷却塔的剖视图；

图2为图1的横流冷却塔中薄片填充叠层的放大剖视图；

图3A为成型时填充薄片的平面图，该薄片包括多个成型片和位于前边缘的吸水栅，成型片上设置有椭圆形的装配和支承通道；

图3B为相同于图3A的成型时填充薄片的平面图，该填充薄片上有椭圆形的装配和支承通道，在后边缘上有除湿器；

图3C为相同于图3A的成型时填充薄片的平面图，该填充薄片上有圆形的装配和支承通道，在前边缘上有吸水栅；

图3D为相同于图3B的成型时的填充薄片的平面图，在其后边缘上有一除湿器；

图3E为成型时的填充薄片的平面视图，该填充薄片在其前边缘有一吸水栅，在其后边缘上有一除湿器；

图4A为由两板块组成的填充薄片模具的外形图，成型时的除湿器侧边缘平行于垂直方向或纵向，上边缘和下边缘按照一定角度偏离水平轴线，而且该图还示出了将成型时的两板块部分与相邻的两板块部分分隔的分离线；

图4B为单板块的填充薄片模具的外形图，其前边缘有成型时的吸水栅；

图4C为吸水栅沿图4B的剖面线6A-6A的剖视图；

图5为填充部分沿图4A和4B的剖面线5-5的剖视图；

图6A为除湿器部分沿图4A的剖面线6-6的剖视图；

图6B为除湿器的一部分的放大平面视图；

图6C为除湿器沿图6B的剖面线6C-6C的放大剖视图；

图6D为除湿器的栅之间的微型槽沿图6B的剖面线6D-6D的剖视图；

图7为图3A和3B中成型时的椭圆形和圆形组合的支承通道外形的放大平面图；

图7A为图7的椭圆形和圆形支承通道外形的放大立体图；

图7B为图7的椭圆形和圆形支承通道外形的剖视图；

图8为现有的V形填充片的平面视图；

图8A为图8所示的现有填充薄片的侧视图；

图9为三个装配到一起的填充薄片沿图4A和4B的剖面线5-5的放大的端部视图，这些填充薄片峰对峰地装配在一起，以在对准的谷之间形成通道；

图10为一通道的放大视图，其中通道内有空气流螺旋；

图11A为具有三个循环表面的图9的填充薄片之一的放大平面图；

图11B为具有两个循环表面的图9的另一填充薄片的放大平面图；

图11C为部分填充薄片的立体视图；

图11D为填充薄片表面沿平行于图11A的剖面线13-13的直线的端部视图；

图11E为图11C中所示表面的分隔装置和结节(nodules)的放大剖视图；

图12为相邻槽的谷部和脊部沿图11A的剖面线12-12的剖视图，剖面线12-12的平面位置也在图9中示出；

图13为峰间的薄片表面沿图11A的剖面线13-13的放大视图，剖面线13-13的平面位置在图9中示出；

图14示出了每个填充片的每个板块上的椭圆形或拉长的外形，在图7至图7B中也已示出；

图14A示出了另一实施例中每个填充薄片的每个板块的矩形外形；

图15为图14的椭圆内的圆形轮廓；

图15A为图14A的矩形轮廓内的正方形部分，并有一重叠的支承杆结构；

图16示出了制造时填充薄片之间以峰嵌套在谷内的形式紧密结合的情形；

图17为图16中制造时填充薄片的放大分解图；

图18示出了装配好的填充薄片与悬挂在吊管上的薄片对准的情形；

图19为装配过程中的填充薄片按图18对准的放大的分解图；

图20为根据图9的在填充薄片的通道内空气流的另一视图，该图示出了通道流型混乱的情形；

图21为根据图9的在填充薄片的通道内空气流的又一视图，该图示出了通道流型混乱的情形；

图22为逆流冷却塔的薄片填充叠层的放大的立体剖视图；

图23为根据图22的逆流冷却塔的剖视图。

热质交换介质在多种热质交换设备中采用，这些设备包括冷却塔、催化转换器、气体洗涤器、蒸发冷却器及其它装置。在图1和2中，以部分剖视图的形式示出了现有的横流冷却塔，其中显示了塔10的一些部件。更准确地说，有大量的单个热质交换介质或填充片14的薄片填充叠层12与独立吸水栅16、塔的风扇18、集水槽20和一些结构支撑部件22一起显示出。图1中以虚线轮廓显示的塔10的部分在图2中示为一放大视图。填充叠层12有许多单个的平行的垂直悬挂在塔10内的填充片14。填充叠层12的外或前面24接近独立吸水栅16而内或后表面26接近于风扇18。图4B的填充片的底边缘130接近于图1、1A和2中的集水槽20。

冷却塔各部件的相对位置、冷却塔10的空气流向和水流向在图1A中得到更清楚地显示。在该示意图中，空气流向由箭头30来表示，水或液体流向由该填充叠层12内的箭头32来表示，释放或变热的空气或气体流动由箭头34表示。除湿器28与填充片14集成在一起形成且通常处于后边缘26。在塔顶部38的水分配槽36有用于均匀分配填充叠层12上的温水的分配喷嘴40，该槽或管36在图1中也显示出。冷却塔10降低了冷却系统中所用的水的温度，且该温度降低通常通过以第一温度传送空气经过填充片14上流动的水来实现，其中水为第二或更高的温度。冷却空气降低了水的温度，通过两种明显的热交换和由于填充片表面的一小部分水汽化而导致的潜热交换进行。流经填充片14的水回收到集水槽20中，用于所述冷却系统的循环。通常认为集水槽20中的水的温度更低使冷却系统更有效或更经济地运行。

图8示出了一种平面视图的现有技术的填充片270，该填充片在其表面有许多对齐的V形肋片或波纹的交错行。在垂直方向上，图中所示的填充片270的鱼骨形排列，较黑和较重的线表示脊部163，交错的较轻、较浅的线表示水平脊部行167的相邻脊部163之间的谷部或沟槽165。在每一行167的脊部地带以交错方向成一夹角，引导水流沿填充片270的表面向下流动。现有技术中的填充片270的正面271和反面273在图8A的侧视图中得以显示，且它们看起来象平面型表面。尽管切实可行，但该表面不能与相邻的填充片表面配合，来形成畅通的用于增强气流和气流涡旋的产生的空气通道。现有技术的填充片270的表面271和273有在平面271和273的平面视图的线状谷(linear valley)275和峰277所成的线。在一未示出的实施例中，可提供保持相邻片之间的分离的突起。

横流冷却塔10将用作有该介质或薄片叠层12的填充片14的优选实施例的下面描述的参照结构，除非所述的其它方面。填充片14经常用于热质交换设备的介质12。本发明的填充片14的另一设置在图3A至3E中示出，更准确地说，在图3A和3B，以及3C和3D中所示的填充片14可并排成对组装。所形成的并列组件的填充片结构将形成一种类似于图3E所示的单个且连续的填充片14形式的结构，其中该组件是填充片50、52和58、60。这些并列的填充片结构可提供在图3A至3B中沿底边更大的宽度。所形成的填充片50、52或58、60保持与单板块的填充片14相同的功能和结构。

图3A至3E中特定结构的填充片14是作为制造时的填充片14而示出的，该图解是示例性的而非限制性的。在图3A和3B中，所示的填充片对50和52分别有六块填充板块54和56，这些薄片50、52结合而形成薄片叠层12的第一或A型填充片14。分别有图3C和3D的板块54和56的填充片对58和60类似地组装起来而形成类似的薄片叠层12的第二或B型填充片14。上述的填充片50、52和58、60的并列关系，与在前侧或空气入口侧24整体形成的吸水栅16及在后侧或空气出口侧26整体形成的除湿器28一起示出。

图3E的每一板块54和56，或填充片14有安装通道70和72，在基片或板块54、56和14上成形，这在图7、7A、7B、14和15中示出。在这些图中，仅描述了通道70，但该描述将可用于通道72。图14的通道70有一普通的椭圆形状，有长轴82，第一短轴84和第二短轴86。长轴82示为与纵向或塔的垂直轴80成角度88的偏移，这在图1A、3A和3B中示出。在图3A至3D中，通道70和72通常平行于侧边24和26的长轴82，也从垂直轴80偏移角度88。在图14中，通道70的椭圆外形有第一焦点90和第二焦点92，它们由间距96隔开。图15中的圆有一沿长轴82的垂直直径，沿短轴86的横向直径，作为一示例，其中心位于通道内的焦点92上。图14的通道70的几何学上更精确的描述示出了有在焦点90处的中心的第一圆形和有在第二焦点92处的中心的第二圆形。这些圆的直径84和86的交点在周边98由切线相交。这些通道结构明显地暗示了一种附图中的普通椭圆或伸长的形状，因此本说明书中记载了该结构。

在图7中，椭圆的周边98具有脊状的外形轮廓100。图7和7B中的填充片14在靠近脊部100处有一均匀平面型表面104和向上倾斜的侧壁106。脊部100和侧壁106一起形成轮廓70的周边98。类似地，在直径82的交点处与侧壁106相切的内部侧壁108为具有内脊110的圆94的弧形轮廓。脊部100和110及其各个侧壁106、108充当加强部件，以容纳如图16、17、18、19所示穿过椭圆70和圆94的支承杆112。图7B中的椭圆形外形70和圆94的剖视图示出了脊部100和110，以及侧壁106和108。

装配通道70和72在几个附图中以曲线的形式被示出，这仅作为示例，而并非限制。通道470和472在图14A和15A中以矩形的形式示出。更准确地说，通道470表现为相互堆叠的正方形外形。各个正方形的对角线474分别在中心476和478处相交，中间间隔一个间隙96。在这种可供选择的结构中，矩形或C形的通道482可用于支承杆。

在图4A和4B中的模具120、122在薄片150上形成一个波纹或V形区域或阵列158，该区域158具有由多排V形组成的重复外形。在图9中，平面型薄片150的波纹状或V形区域158的示意性剖视图示出了正面151和反面153的峰和谷阵列。图9和11A中示出的区域158为三个循环的填充薄片，该波纹形区域158一般具有一组相对垂直轴线160倾斜的平面排列。在图9中以光滑连续的曲线示出了区域158，同时还示出了倾斜表面或脊部163及峰对峰的外形深度(profile depth)200，该深度为平面薄片150两侧上的波峰之间的距离。在图9中，相邻填充薄片14的表面被标记为正面151和反面153。但是，V形区域158在薄片150的两侧重复，而且针对区域158的说明也涉及表面151和153。阵列或区域158与峰163A和线性谷164表现为绕中性轴160的循环，中性轴160与平面型表面150共面而与水平轴线126垂直。

在上述的几个附图中，填充薄片14或50、52及58、60已被广义地描述为具有波纹形或V形顶面或正面151和底面或反面153的薄片。这种V形结构形成了一个波浪形表面，该表面在每个填充薄片14或50、52及58、60的正面或顶面151及反面或底面153上都具有重复的峰和谷。这种花纹一般在正面151和反面153上是相同的，因此，可只对正面151进行说明，但该说明一般适于反面153的区域158。其它参照将仅针对填充薄片50、52及58、60，但这种说明也适用于单个的填充薄片14。图3A和3B所示的并列装配的薄片结构称为第一结构或A结构。类似地，图3C和3D所示的并列装配的薄片结构则被称为第二结构或B结构。A结构与B结构的区别特征是穿过通道70和72的特定装配通道。更准确地说，A薄片装配通道为由周边脊部100围成的椭圆形，该通道可被贯穿，以形成图3A、3B、17和19所示的孔194。B薄片装配通道为圆形，可被贯穿，以形成如图3C、3D、17和19所示的圆形开口196。此外，A薄片结构可通过沿一条剪切线152剪切而被加工成预定长度，而B薄片结构可通过沿一条剪切线154剪切而形成。在生产时填充薄片50、52及58、60和14的连续薄片顺序所采用的特定的剪切线，决定于形成填充薄片50、52及58、60和14的设计长度所需板块54和56的数量。通常为A和B结构的填充薄片提供相同数量的板块。

安装通道70和72可被贯穿，以容纳装配杆112。但是，贯穿时孔194的轮廓或形状为椭圆形，而开口94的形状为圆形。在图17和19中，A薄片结构50、52和B薄片结构58、60有穿过多个平行交错的填充薄片延伸的装配杆112。在图16和17中，并列的薄片结构50、52被定位于沿各个孔194的焦点92延伸的杆112上。在沿焦点92的这些位置上，各个填充薄片的V形花纹表面151、153可与相邻的填充薄片表面151或153配合，或嵌套在其中，以利于加工成型后的包装和运输。填充薄片50、52和58、60或14的这种紧密配合的布置在图16中示出，并列的薄片50、52和58、60的各波纹表面151和153紧密嵌套在一起。填充薄片50、52的上边缘128从填充薄片58、60的下边缘向上移动一间隙距离96。在图16中，在紧密叠合的薄片的下边缘130处示出了一个类似的边缘位移间隙96，该间隙距离96与原始剪切位置及被贯穿的孔194和开口196有关。这种小的偏移或间隙96仅是模具长度的3％，这明显小于目前为将填充薄片14嵌套或配合在一起来储存和运输所需的约50％的模具长度。因此填充薄片14需要更少的储存空间且更短的长度以易于装卸。

当填充薄片50、52和58、60紧密叠合或嵌套在一起时，由第一填充薄片正面151的峰163A所成线210可嵌套在相邻第二填充薄片反面153的线性谷部164内，从而减少形成薄片叠层12的填充薄片50、52和58、60或14集中在一起所占用的整个体积。应当理解的是线210在图11A中表现为一连续体，但峰163A可以是不连续的，如图11D所示。该嵌套的填充薄片50、52和58、60增强了单个填充片的稳定性和强度，同时改进了装卸，减小了现场组装前的运输体积。该紧密配置的填充片排列还提高了填充片50、52和58、60的强度，防止了储存和运输过程中的损害。

在塔10内组装或安装薄片叠层12时，薄片叠层12被垂直地吊起来，然后A型结构的填充薄片50、52向下移动以便沿每一孔194的焦点提供支撑杆或杆112。填充片58、60沿焦点92安装在杆112上，且片50、52和58、60的嵌套布置和组装状态都保持该位置，因此分别对齐交错的A和B型填充片50、52和58、60的焦点90和92。在有几个代表性的填充片50、52和58、60的图19中，示出了交错的A和B型填充片50、52和58、60，它们的孔194和端口196，及它们的各焦点90、92所形成的对齐方式。

在图18的外形对齐的方式中，现场组件形成交错的薄片，且在薄片叠层12这种配置中，所有填充薄片50、52和58、60的上边缘128基本对齐。类似地，填充薄片底边缘130也对齐，它的对齐是通过向下偏移孔194而获得的，因为间距96等于剪切线152和154之间的分离间隙149。间隙96和分离间隙149的几何形状使第一A或B型填充薄片50、52和58、60的正面151上的峰163A，接近于相邻的且相反的A或B型填充薄片50、52和58、60的反面153上的峰163A。在图9和18中示意性地示出了填充片的关系、峰对峰的接近和对齐情况。

在图18中，薄片叠层12已经被垂直地吊挂起来，以便填充薄片50、52和58、60设定它们的装配位置和关系。如上所述，薄片叠层12在塔10中的垂直吊挂使得A薄片结构50、52垂直向下移动到杆112通常在孔194的焦点90中的位置，其中A薄片结构有穿过椭圆孔194的吊挂杆112，同时沿焦点92固定B薄片结构。A薄片结构50、52和B薄片结构58、60的方位在水平方向上对齐填充薄片14的上边缘128和底边缘130，在边缘24处形成有与图1和1A中所示的薄片叠层结构基本类似的外观的薄片叠层12。在图18中示出了对齐的底边缘130，但可供选择的制造方法可以生产所示的不等长度的A薄片和B薄片结构，这将使上边缘128对齐而下边缘130不对齐。

上述并列的薄片结构50、52和58、60涉及图3A至3D中所示的填充薄片，有单个的板块和所需的并列连接，以调整这些结构的填充薄片。这里重述填充薄片14可以是一单个的薄片结构，如图3E所示，其中布置有多个垂直的板块以形成所希望的片长度。单个薄片或并列板块结构的选择是一设计和应用选择，而非功能上的限制。因此，下面的对于面151和153及形成的峰163A和线性谷164的关系的描述也适用于图3E中所示的单片填充薄片14的组件所形成的结构。

下面的论述涉及相邻填充薄片的正反面。然而，应认识到的是外侧填充薄片50、52和58、60的外侧表面151和153没有与之相对的相邻填充片58、60或50、52的相对表面，如图18所示，其中该外侧面是单个薄片叠层12的外表面。该薄片叠层12的宽度不限于填充薄片的特定数目，而可以是任何可接受的填充片50、52和58、60或14的宽度和数目，以适于应用或冷却塔。然而，相邻填充片50、52和58、60是平行的，且一A或B第一种薄片正面151的内部的填充片峰163A接近于且对齐于相邻的A或B第二种薄片的反面的峰162。相邻的A和B填充片50、52和58、60的相对面151、153的线性谷部164类似于峰163A的线210对齐，该线性谷164产生于对齐且相邻的峰线210之间。这些对齐状况在图9和11A中是很明显的。因为A和B填充薄片50、52和58、60之间的关系，及相关的峰163A和线性谷164之间的关系是相同的，所以仅描述一对片50、52和58、60，但是该描述将适用于其它的A或B型填充薄片50、52和58、60。

在图9和18中的对齐的峰163A和线性谷164一起形成多个通道220、222，这些通道通常是水平的。应当认识到的是孔194、开口196和分离间隙149在花纹状通道220、222产生不连续。然而，在相邻的填充片50、52和58、60或14的外表面151和153之间出现通常花纹的通道220、222。

表面151和153不是平的，更准确地说，图11A中的正面151有多个连续的脊部163，从填充片的顶边缘179沿线性谷164垂直向下发展。脊部163从平面150突出到线210的峰163A。脊部163在表面151上以与水平线164和210成转角278和378向下倾斜，且在峰163A或峰线210之间在线性谷164处形成到脊的底部163B的平面150。脊部163从脊的底部163B和线性谷164连续向上到达下一峰线处的下一峰163A。每一脊部163的波浪形运动在平面薄片150上连续地进出，然而，在图11A中，在前进穿过三行脊部163或脊部163的半个循环167之后，脊部163顺转大约90°。角度278和378推荐为大约49°，但已经发现该转角278和378可在约25和75°之间变化，以形成一用于气流通过通道220和222的可容许的转角。

转角278和378是通过沿垂直方向观看表面151或153的平面而得到的，如图9中的双箭头线15-15所示。转角278和378可为螺旋运动的空气流提供正确的旋转，因为过度的旋转将会导致通过通道220或222的压力过度下降，但不足的旋转将不会在通道220和222内导致所需要的螺旋气流。此外，已经发现，过度的旋转将会在通道220或222之间产生空气流动，这种空气流动将会阻碍流畅地运行及通过填充叠层12的空气交换。应当说明的是转角278和378不必是相等的值。

在图11A中的沟槽165位于相邻的脊部163之间，且沟槽165向下沿通常平行于脊部163的突起线的正面151延伸。在该图中，沟槽165为从峰163A的线210向下延伸入平面150并在线性谷部164之下到初始谷部(primary valley)165B的连续直线。沟槽165沿垂直方向继续沿图11A的表面151向下延伸，同时离开平面150在相邻脊部峰163A之下的上部点165A处与线210相交。这样，沟槽165就以几乎平行于脊部163的形式沿正面151垂直向下延伸。尽管上部点165A以断续点的形式示出，但峰163A下的深度可以非常小且几乎难以辨别。这样形成一连续的直线210。

图9可被认为是填充薄片50、52和58、60的剖视图，在该图中，第一或A薄片50、52的反面153与第二或B薄片58、60的正面相对齐。相对的表面151、153的峰163A非常接近。在该图中，峰163A的线210与线性谷164为连续的直线或为从边缘24或26在侧视图上的投影。线性谷164为在表面151、153上向下倾斜的相邻脊部163的相交线，在该侧视图中，脊部163相对中性轴160或平面型表面150成第一角度276。第一角度276相对中性轴160的角度最好为40°，但也可在20至60°之间变化。在正面151和反面153上连续排列中的断续的峰163A一起形成图11A、11B和11C中所示的峰线210。

图11C是填充薄片14的立体图，但各角度、脊部163、峰163A、脊的底部163B、沟槽165、线性谷164和初始谷165B将单独描述，以在各填充片的上下文中描述。对图9的重复的参考将用于角度、平面、脊部、谷部和峰的位置定位，以相对于复合角(compound angles)来描述。如上所述，填充片14或50、52和58、60有许多突起的且成一定角度的平面、脊部、谷部和峰，这些都是由成型的平面材料在三维布置内以复合角形成的。中性轴160与未成型的平面薄片150共面，且平行于垂直轴线80，该平面薄片或表面150在图6A中示出。在图5、9、11A、11B、16和18中，峰163A以等距离在正面151和反面153的平面表面150上突出。峰163A产生于相邻的脊部行167的两个脊部的交汇处，脊部163有相连接的侧壁178。在图11A和11B的平面视图中，线性谷164与初始谷165B共线，因为形成脊部、谷部和峰的平行四边形的拐角点与相应的脊部及谷部都是共线的。

在优选实施例的几个附图中，侧壁178为从平面150倾斜突出的平行四边形，如图11D所示。图12为一剖视图，该图示出了侧壁178、沟槽165和沿脊部163成型时的V形花纹的高度之间在成型时的关系。高度181和183在图9中并不相等，但可在特定结构的排列158中相等。侧壁178之间的角度179在图12中平均地设置于沟槽165的垂线175的两侧。或者，角度179也可不等地设置并以一固定的角位移相对垂直轴175偏移或偏离轴线175到轴线175的一侧或另一侧，如图12的虚线所示。结果，侧壁178之一将比侧壁178另一侧长一些。偏移角193可沿轴175的两个方向在0至20°之间变化。在一优选实施例中，侧壁178之间的增强角度(enhancement angle)178为110°，高度为3.5毫米，偏移角193为0°。这种增强包括可在75至145°之间变化的角度179。

在图11D所示的示例性的平行四边形结构中，侧壁178为通常的矩形，可有沿沟槽165的第一且较长侧和与脊部163相一致的第二且平行的较长侧。在图9和11D中，第三或较短侧183从线性谷164延伸到初始谷165B。平行四边形在图11A和11B的平面视图中以沿脊部163、沟槽165、线性谷164及峰线210的交错的虚线和实线周边而示出。然而，平行四边形的角度偏移如图13所示，该图为沿峰线210的剖视图，特别是介于相邻的峰163A之间。沟槽165的形状与图12所示的形状相似。然而，角度179为118°且大于角度177，而在一特定的实施例中高度183为4.34毫米，大于高度181。可通过在图12中轴线175的两侧以等角位移形成角度177来观看波谷的垂直轴线175，考虑角度179大于角度177的作用。或者，在图13中，轴线175一侧的角位移287大于轴线175另一侧的角度283。这样，就在轴线175的一侧靠近角度281处形成较小或较短的侧壁178，但较大的角位移281。

在图11D中，每块板或侧壁178都被认为是从脊部163向下延伸入图中的平面，并在沟槽165处终止。在该图中，较长的平行四边形的边为脊部163和沟槽165，而较短的边为高度183。另外，图11D示出了在线性谷164和初始谷165B上的转折点的相对位置。在图11D中，板块178在峰163A上的交点为作为示例的几个点，而非限制性的。波峰163A不是锐角，而是一般的圆角，如图9所示，由于加工工艺的要求，较平滑的拐角有利于控制水或冷却剂在填充薄片表面151和153上的流动。沿脊部163的锐角和波峰163A处的锐角不利于控制表面151或153上流体的流动，流体易于滞留在表面151、153上。

在图11A中，表面151在板块的顶部279处有脊部163的脊部排167，脊部163及相关沟槽165在图中向右倾斜，而且在附图的平面外与峰线210相交。脊部163的第二排167和沟槽165从峰线210类似地向右倾斜延伸，但在附图的平面内与线性谷164相交。脊部163的第三排167和沟槽165向右延伸，超出附图的平面或平面型平面150，与峰线210相交。这种三组脊部163和沟槽165的循环为一个三个循环的有序排列(ordered array)，这是本发明的优选实施例。另一种循环模式可包括多个两循环的脊部163和沟槽165，如图11B所示。另外，已经对有沿同一方向的五排脊部163和沟槽165的循环进行了测试。沿一个方向的脊部163和沟槽165的组数或循环数的选择由设计者来进行，但循环的数目推荐为1至9之间。循环的数目和转角278和378对冷却水或冷却剂沿正面151或反面153的表面朝向吸水栅16或除湿器28的流动产生影响。尤其是，在图11A中，当角度278的值大于角度378时，在图中垂直向下移动的冷却液被导向有空气进入箭头30的边缘。类似地，当角度378的值大于角度278时，冷却液将被导向相反一侧或空气排放侧。

在图9中，反面153和正面151的峰163A互相靠近，但没有直接接触。这种接触将会抑制或扰乱冷却流体在表面151、153上的流动，而且还会抑制空气或气体与表面151和153的接触。处于组装状态下的填充叠层12的相对关系产生了通道220和222，通道220、222被限于相邻的A和B型填充叠层的相邻表面151和153之间。通道220、222实际上很相似，但沿垂直方向相邻的通道220、222的脊部163和沟槽165沿相反方向倾斜。

图10示出了一通道220，气流在通道220内沿顺时针方向流动。从峰线210和线性谷164倾斜的实线表示正面151上的脊部163和沟槽165，而虚线则表示反面153上的脊部163和沟槽165。所示通道的相对表面151和153上的这些脊部163和沟槽165向线性谷164和峰线210相对倾斜。类似地，图9中的通道222内气流方向为逆时针方向，同时正面151上的脊部163和165则向与图10所示方向相反的方向倾斜。

在图11B中，空气入口侧或边缘24具有一指示进入空气流或气流方向的箭头30，在图1A和11A中也示出了空气流的方向30。图9中的空气流方向30被认为是在纸面的平面内。图9中的通道220有一表示通道220内螺旋形空气流动方向的顺时针箭头224，而通道222则包括逆时针方向的箭头226。在图9中，在其它交错的通道220和222内示出了类似的箭头。箭头224和226表示产生于填充薄片14或50、52和58、60的相邻表面151和153之间的空气流动模式。该空气流动模式224或226可被认为是沿通道220或222从空气入口侧24到空气出口侧28的涡流或螺旋流动过程，如图1A所示。一般认为螺旋形空气模式是由多排脊部163、峰163A、线性谷164和沟槽165的方向所诱发产生的，在相邻的A和B薄片50、52和58、60上形成通道220和222的相对的脊部排167的方向是相同的。通道220或222内的空气涡流将在冷却剂流体和空气之间形成更大的接触，这样就改善了两种介质之间的热交换。此外，涡流空气从空气入口侧24穿过整个填充叠层到空气出口侧28的压降较小。图10示出了沿通道220的纵向视图，以正弦曲线示出了顺时针的螺旋气流。但这种线性描述仅是平面视图。一种类似的图示是假设通道220具有V形槽，该V形槽是由峰163A的线210之间的线性谷164形成的。作为一种联想，螺旋形电话线可沿波谷164拉长，以直观地反映出一个螺旋形的空气流动模式。这仅是提供一个直观的帮助，以助于对穿过通道的螺旋形的空气流动的理解，而非限制性的。

在图9中，通道220和222为通道长度的剖视图。每个通道都具有一介于相邻薄片的示为脊部163的线之间的第一横截面面积和有几乎介于相邻填充薄片的脊部163和沟槽165之间的第二横截面面积。第一横截面面积为通道220或222的净面积，而第二横截面面积为整个截面的面积。在优选实施例中，通道的净面积与整个通道的面积之比约为0.76，但所需的螺旋作用要求应至少在约0.4至0.9的比率范围内。

所需的螺旋状的空气模式产生于一开口单元格(open cell)或通道220或222内，该通道的轮廓一般由峰线210和线性谷164的位置来限定。已经发现，如果相邻片表面151和153靠得太近，那么表面151和153就不会产生所需的螺旋形空气模式。反之，如果表面151和153之间的间隙太大，那么可能有碍于在相应的通道220或222内保持涡流224、226。在作为特定实例的图9中，填充薄片50、52的表面151和153上的峰163A被峰对峰的值为13.3毫米的外形深度(profile depth)200所隔开。但是，相邻填充薄片表面151和153的邻近峰163A之间的间隙202仅为5.7毫米。外形深度200与间隙尺寸202之和形成了19毫米的间距尺寸281。如上所述，如果相邻的薄片表面151和153靠得太近，那么该表面就不能起所希望的作用。因此，分离间隙202与外形深度200之间的比率约为0.43，虽然该结构可在0.04至0.9的范围内运作。上述的运行参数为薄片叠层12的填充薄片50、52、58、60或14提供了填充薄片特性的量度。

特别是，填充薄片14或50、52和58、60有平行于垂直轴或纵轴80的边缘24和26，但上边缘128和下边缘130以角度89倾斜，该角度最好为约4.8°，但可在约0.0°至10.0°之间变化。在装配到图示的横流冷却塔10内时，填充薄片14或50、52和58、60将采取上边缘128和下边缘130大体平行于水平轴126的位置。填充薄片的长度可通过确定一个填充薄片长度上板块54或56的数量来指定。单个板块54、56的长度推荐为0.6米，从而允许仅通过多个板块54、56的组合就可形成均匀的填充薄片长度。

模具122和填充薄片14的除湿器28在图6A中的剖视图中示出。除湿器28具有在平面型表面150上突出的钟形曲线，有倾斜的侧壁170、峰172和加强肋174，该加强肋174靠近填充薄片的底部130和顶部128之间的外边缘26并沿该外边缘26延伸。如图6B和6C所示，除湿器28有多个双面S形吸水栅176，以锐角从侧边缘26沿除湿器28的宽度180延伸。吸水栅176有倾斜的侧壁170和形成一脊部的峰172或在除湿器底面173上以形成峰172的类似变形而形成的第二V形182。吸水栅176的峰172、182及侧壁170使从冷却塔10排出的水雾最少，并使水雾转向填充片表面151。吸水栅176还可使排出的空气朝图1A的风扇18改变方向。每个V形槽176的锐角都在每个吸水栅176的外边缘26上形成外端186，其中吸水栅176在各个表面151、153上的相邻脊部的内端188上垂直偏移，如图6B所示，这样就可以防止水向外排放，并增加了回流到填充表面151的水量。顶面或正面151上的吸水栅176可被认为是底面吸水栅峰182的背面。类似地，底面相对的槽184为顶面吸水栅176的背面。该优选实施例中的吸水栅176产生一个约76.2毫米的分隔距离。在正面151上的吸水栅176与除湿器28的反面183之间设置多个微型槽185，如图6B和6D所示。微型槽185有一峰对峰的沟槽高度187，其高度为千分之四十。微型槽185还有垂直位于外边缘191下的内边缘189，并起到类似吸水栅176的作用，以使水改变方向流向填充薄片表面151。

在图4B的模具122中成型的填充薄片14的吸水栅16在图4C的剖视图示出，其中吸水栅峰190和吸水栅谷192位于填充薄片顶面或正面151上的峰190之间。用于吸水栅16的成型材料偏移(displacement)在填充薄片底面或反面153上产生相同的花纹，以形成相同的图示吸水栅花纹。这种栅花纹的单个V形有靠近侧边24的峰190和谷192的外端点193，并在下部相邻的V形的峰190或谷192的内端点195上垂直偏移。这种垂直端点的偏移防止水在外边缘24从薄片叠层12传送，并将流过的水(tramp water)向下导向填充薄片的正面151。正面151上的栅部分的脊部或峰190与相邻填充薄片的反面153上的栅部分的脊部190接触，从而防止水在相邻的填充薄片14之间排出。在上述的间隙202和外形深度200的特定实例中，吸水栅16的脊部190应具有19毫米的外形深度。

在图11C中，示出了填充薄片14、50或58的正面151的局部立体图，以及成型时的通道70或72，及位于侧边24上的栅16。更准确地说，该板块为沿分隔线152剪切而成的有三个循环的板块，可形成A段板块54，如图3A所示。图11C具体示出了前述的不连续状态，一般产生于填充薄片14或50、52和58、60的重复花纹中。这种不连续包括分隔线152和154、开口或通道70或72、及表面151上的垂直通道250，通道250平行于长轴82和侧边缘24。

增强模式的逆转可在通道220或222内相反方向上形成空气涡流的双涡流224和226。在图9中，在通道220或222的三个中示出这种双涡流。然而，这些逆转对板块的冲击及与V形花纹的关系如平面图20和21所示，图中有钻石形网格布局，并分别示出了三循环和五循环的交错的节距循环频率(pitch-cycle frequencies)。在图20和21中，具有双涡流的通道220和222以字母F示出，表示双涡流通道。在较小节距循环的图20中，示出了经常发生的双涡流现象。

通道250位于图11C中未成型的塑料薄片和中性轴160的平面上，在填充薄片14、50或58的每个板块54、56的上边缘128和下边缘130之间延伸。凸出的分隔装置252在正面151上延伸一高度253，并沿通道250以预定的分隔距离255定位于凹入的分隔装置234上，如图11C和11E所示。凹入的分隔装置254也在通道250的正面151上相对分隔装置高度253延伸较短的高度257。在图11C中，位于上边缘128处的相邻的凸出的分隔装置252和相邻的凹入的分隔装置254示为在相邻的凸出的分隔装置252之间紧密设置有两个凹入的分隔装置254的形式，以形成A和B薄片结构的可供选择的位置。凸出的分隔装置252和凹入的分隔装置254都是中空的，从而形成在填充薄片14的反面153上的空腔开口。如图11E所示，凸出的分隔装置252具有第一空腔259，该凸出的分隔装置252有一般的锥形形状和椭圆形底部，以保持直立位置。凹入的分隔装置254为一般的锥形形状，有第一导向部分267和第二导向部分261，以在薄片叠层12最终装配时容纳相匹配的凸出的分隔装置252的上端部263。

在最后装配时，当相邻的凸出的分隔装置252和相邻的凹入的分隔装置254之间的分隔距离等于图14中通道70的焦点90和92之间的距离时，很容易完成凸出的分隔装置252与凹入的分隔装置254的配合。这种相等关系使凸出的分隔装置252，尤其是使从第一填充薄片14的正面151延伸的上端263与相邻填充薄片反面153上的凹入的分隔装置254的第二空腔261对齐。

在运输和储存过程中，填充薄片14或50、52和58、60可嵌套在一起，如图16所示，使分隔装置252与相邻填充薄片上的分隔装置的第一空腔259配合。这种嵌套配置可允许脊部163与相对的线性谷配合，以减少薄片叠层12的体积，差不多比率为20比1，从而节省储存、运输和装卸空间。上述实例中的小的偏移或间隙255约为38.1毫米，从而允许相邻薄片的凸出的分隔装置252与相对的相邻填充薄片14的反面153上的空腔259配合。历史上，当填充叠层12的填充薄片结构被预先包装时，这种嵌套通常需要至少制造时的板块长度。在本说明中，填充薄片的嵌套可通过使交错的薄片在1.2米的填充薄片段上延伸38.1毫米而进行。应该认识到的是，填充薄片14的长度可大于制造时段的长度，因为这些段可在连续的原材料片上形成。因此，所需的增加部分可以是实例中所述的制造时段的3.1％，但无论在哪种情况下，都小于形成填充薄片14的制造时单个成形段的1/3。下面将描述形成不同长度的填充薄片14的多个段。另外，这种多个填充薄片14的紧密嵌套构造形成很坚固的层状结构，以便于装卸，其中这种叠层与层压片类似。

在装配薄片叠层12时，凸出的分隔装置252和凹入的分隔装置254相对于相邻的填充薄片的表面151和153从储存位置移动，以便凸出的分隔装置252与反面153上的凹入的分隔装置254相配合。在其接合位置上，分隔装置252在正面151上充分延伸，以调整表面151和153上相对峰163A之间的分隔距离202。该位置形成了机械分隔，以确保相邻填充薄片14之间的间隙202，和填充叠层12内相邻填充薄片14的确实对中。

如图3A至3E所示，填充薄片14或50、52和58、60在其相应的正面151和反面153上有增强花纹。在相邻的A和B型填充薄片14上的这些表面花纹一般互呈镜像，这种镜像结构在最后的装配过程中形成通道220和222。在优选实施例中，每个薄片表面151、153都在直线210上的相邻峰163A之间有一距离，在图11A中示为节距265。在图11A中，增强花纹的垂向循环包括重复循环的三排脊部163，脊部163相对水平轴线126沿相同的斜向倾斜。在一特定实例中，增强花纹沿薄片表面151、153移动冷却水，而且在该优选实施例中，水沿薄片表面151或153水平移动1.5个间距265，该间距是指每一垂向循环或两个垂直的脊部排167之间的间距。位移与间距之比一般为任意半个循环的比率，比如0.5、1.5、2.5等等。类似地，对于任意位移与间距的比率为非整数的也形成增强气流。

填充薄片，或热质交换介质14通常由塑性材料制成，例如连续的聚氯乙烯薄片或PVC薄片，通过本领域公知的热成型工艺制成。用于填充薄片14的材料选择是一种设计选择，有关PVC的实例并非限制性的。材料的另一可选择的实例包括可用于高温环境下的不锈钢，例如用于催化转化塔。在图4A中，模具120可形成类似的填充薄片52、60，它们分别在图3B和3D中示出。模具120有分隔线124，以形成薄片14的对齐宽度及侧边缘26，分隔线表示剪切的位置。尽管仅说明了单个较大的板块，但是也可用具有其它薄片外形的类似模具制造具有栅16和侧边缘24的薄片外形，如图4B所示。对设计者而言，板块54和56的特定长度和宽度及图3E中填充薄片14的单个板块外形都是可得到的，但对模具120和122的说明仅是示例性的，并非是对现有模具选择和设置的限制。填充薄片14的长度可通过将连续多个板块54和56连接到一起形成。

所示的模具120和122有平行于垂直轴80的侧边缘24和26，然而，水平轴126相对板块的上边缘128和下边缘130偏移一角度89，该角度等于图3A和3B所示的角度88。填充薄片14的制造形成了平行于侧边缘24和26的椭圆形通道70、72的长轴82。在图4A和4B中，模具120和122有平行于模具垂直轴或纵轴81的侧边缘24和26，这只是对制造工艺的示例性说明，而非一种限制。在图4A所示的模具构造中，边缘27平行侧边缘26，边缘27通常抵靠在第二填充薄片50或58上，以形成所需宽度的填充薄片14。填充薄片52或60可独立用于抵靠的薄片。特定的薄片布置仅是一种设计选择，即并列的填充片、一片填充薄片、有或没有栅和除湿器的填充薄片，或上述构造的组合。

如上所述，填充薄片14可由可成形的塑料片制成，例如其可以是不连续的薄片或来自塑料薄片卷的连续薄片。未成型的塑料薄片一般为具有正面151和反面153的平面薄片150。完成或成型的薄片在填充薄片14的每个板块54、56上都设置有剪切线152和154。剪切线152和154在图中为两条平行的直线，其间有一间隙149，以限定用于剪切或分离的线性位置。剪切线152和154已在图3A至3D的填充薄片50、52、58和60上示出。图4A和4B中的上剪切线152也可作为制造过程中模具120和122的密封线。在一特定的实例中，剪切线152和154的宽度约为9.5毫米。

填充薄片14或50、52和58、60的结构可通过热成型工艺形成。但是，模具120和122只能唯一地形成两个板块的布置，该板块的长度约为0.6米，因此可通过任何单步的工艺形成长度为1.2米的薄片。尽管薄片可以1.2米的递增量形成，这是由两个板块的设置的产物，但是每个板块54、56仅需要38.1毫米的偏移量。更准确地说，上述的填充薄片14或50、52和58、60可以一A和一B的顺序形成，但在过去，对于每种薄片，需要不同的模具或在同一模具中不同的构造。成型薄片在A或B的剪切线152、154以约0.6米的间距被剪切，从而在不同的堆垛或托架上生产出不同的填充薄片。在现有情况下，如果薄片在顶部相互嵌套，那么嵌套后的结构将会从填充薄片12的主体突出一半标高，或0.6米。这种在运输前的组装工作很繁重，而且会导致不便的运输和包装问题。另外，交错的填充薄片的现场组装效率低下，而且需要组装工作远离生产现场，由于失去对成品的控制和评价，因此这种制造方法是不可接受的。

模具120和122分别用于制造填充薄片14或50、52和58、60。应该认识到的是模具120并未包括栅部分16，类似地，模具122也未包括除湿器28，这些部件可通过插入适当的模具部分来生产所需的构造。所示的模具120和122是作为可行结构的示例来提供的，而非限制性的。模具120和122是作为几个插入件的组件来提供的，这些插入件形成所需的填充薄片结构，如图3A至3E所示，且插入件可以增加或减少，这在本领域是公知的。

在另一实施例中，填充薄片14，或50、52和58、60可被装配到图22所示的逆流冷却塔310内。冷却塔310在图23中的示意图示出了冷却塔310的几个组成部分，有集水槽20、风扇18、导管36和喷嘴40，这些部件与图1A中冷却塔10的相对关系相同。在该结构中，冷却塔30一般在下部312开口，还有有侧壁316的上部314和支承件318。空气流30水平通过开口部分312并经过吸水栅16。然而，填充薄片14在集水槽20与风扇18之间集水槽20之上。来自喷嘴40的水或流体可被导向填充薄片14，该薄片14有一般垂直布置的峰线210和线性谷164，用于联通穿过填充薄片14的空气流。在该说明中，图9可认为是表示了薄片填充叠层12的平面视图。

在该逆流冷却塔310内，由于边缘24和26没有直接暴露于外界环境中，而是限于封闭的上部314内，因此填充薄片14并不包括吸水栅16或除湿器28。图22和23中的冷却塔310内的填充薄片14可在边缘24和26的任一侧布于横向支承件318上，该支承件垂直于图3D中填充薄片14的垂直轴线80或纵向长度。支承件318由肋片320固定到位，其中肋片320与冷却塔结构部件22相连接。

更准确地说，填充薄片14可如上所述通过将模具插件插入而在模具120上类似地生产。在一特定结构中，图3E中的薄片宽度324最好介于0.4米和0.6米之间。在这种标称宽度的设置中，填充薄片14可以类似于上述的方式制造、包装、运输，并组装，而且可以垂直吊挂填充薄片14。然而，这种设置中的填充薄片14可被定位，使边缘24和26之一与横向支承件318接触，而另一边缘则垂直置于冷却塔310内。冷却塔310内的填充薄片14有大体平行冷却塔水平轴线390的侧边缘24和26。在冷却塔310内，交错的A和B型的填充薄片结构以上述垂直的填充薄片布置的方式固定。组装结构中A和B型填充薄片的对齐可由本领域公知方法来实现，包括在将冷却塔310内的薄片叠层12定位在横向支承件318上后，手工分离单个填充薄片。显然，较窄的填充薄片14能够支承较小高度的填充薄片，但在这种边缘布置的单个填充薄片14的固定可通过将填充薄片14紧靠在一起，并使凸出的分隔装置252与凹入的分隔装置254配合以增加机械支撑而被支撑。而且，在这种边缘支撑的填充薄片布置中，没有采用安装杆112，从而避免了贯穿填充薄片14的必要性。

在图22和23的水平布置中，填充薄片14具有垂直定向的峰线210，且介于峰线210之间的对应的线性谷164也垂直定向。水平组装在一起的填充薄片14还包括紧接对齐的相邻填充薄片的相邻正面151和反面153的线210，它们构成垂直构造的通道220和222，用于传送穿过填充薄片14的空气流或气流。脊部163和沟槽165与峰163A及线性谷164一起，在通道220和222内形成螺旋形涡流，从而增强了流动的气体和液体之间的热交换。

在另一实施例中，横向支撑件318可被用于横流冷却塔10内，以支撑垂直排列的填充薄片14。在该结构中，可省去支撑杆112，且单个填充薄片14的长度或高度也可变化，以在垂直相邻的塔的横向支撑件318之间调节所需的间距。

虽然仅描述了本发明的特定的实施例，但显然可对其作出各种变化和改进。因此，所附的权利要求旨在覆盖所有落入本发明的实际范围内的变化和改进。

Claims (28)

1.一种用于热质交换装置的薄片叠层中的填充片，所述填充片包括：

每一个所述填充片都具有一个基准面，

每一个所述填充片都具有一个正面和一个反面，

多个脊部和沟槽，每一个所述脊部和沟槽都具有上边缘和下边缘，

所述多个脊部和沟槽设置成多排，

每一个所述正面和反面都具有由所述多排脊部和沟槽所形成的重复图案排列，

每一排所述脊部和沟槽都具有至少一个在所述基准面上方的峰和至少一个在所述基准面下方的谷，

每一个所述脊部的所述上边缘在每一个所述正面和反面上终止于在所述基准面上方的一个峰处，

每一个所述沟槽的所述下边缘延伸到在所述基准面下方的至少所述一个谷，

每一个所述填充片可位于一个薄片叠层中，其中，一个填充片的一个正面和反面的峰和谷与一个相邻填充片的另一个正面和反面的峰和谷相对设置并且这些峰和谷基本上是对齐的，从而在相邻填充片的正面和反面之间限定了多个通道。

2.一种如权利要求1所述的用于热质交换装置的薄片叠层中的填充片，其特征在于，所述多排相对设置的且相互对齐的峰之间存在大约为5.7毫米的间隙。

3.一种如权利要求1所述的用于热质交换装置的薄片叠层中的填充片，其特征在于，所述热质交换装置具有用于支承所述薄片叠层的装置。

4.一种如权利要求3所述的用于热质交换装置的薄片叠层中的填充片，其特征在于，所述用于支承所述薄片叠层的装置具有多个横向元件；

所述热质交换装置具有一个壳体，

所述横向元件安装在所述壳体中，所述薄片叠层位于所述横向元件上以使所述通道在水平方向上和竖直方向上排列。

5.一种如权利要求3所述的用于热质交换装置的薄片叠层中的填充片，其特征在于，每一个所述的填充片具有一个顶边、一个底边、第一侧边、第二侧边、一个横向轴线、一个纵向轴线和至少一个安装通道压痕，所述安装通道压痕具有一个第一外形，所述第一外形具有一个第一轴，所述第一轴具有第一长度，

一个第二外形重叠在所述第一外形上并且在所述第一轴上具有一个中心位置，

所述第一外形在所述第一轴上具有一个中心位置，所述中心位置与所述第二外形的中心位置之间具有一定的距离，

所述第一轴与所述纵向轴线和横向轴线中的一个轴线平行并贯穿所述第一外形的中心位置和所述第二外形的中心位置，

至少一个第二轴具有小于所述第一长度的第二长度，一个第二轴至少贯穿所述第一外形的中心位置和所述的第二外形的中心位置中的一个；

所述第一安装通道外形和第二安装通道外形中的一个外形限定了一个第一孔，而所述第一安装通道外形和第二安装通道外形中的另外一个外形限定了一个第二孔，所述第一孔和第二孔中的一个孔设置在所述薄片叠层中的每一个所述填充片上；

所述薄片叠层具有至少两个相邻的填充片，

具有所述第一孔的至少一个所述填充片和具有所述第二孔的所述至少两个相邻填充片中其它的填充片设置在所述薄片叠层中，

所述支承装置穿过所述相邻填充片的所述第一孔和所述第二孔以便按照所述薄片叠层的一种有序排列形式以排列和支承两种方式中的至少一种方式设置所述填充片。

6.一种如权利要求4所述的用于热质交换装置的薄片叠层中的填充片，其特征在于，所述多个支承装置还包括多个横向元件；

每一个所述填充片具有一个顶边、一个底边、一个第一侧边、一个纵向轴线和一个横向轴线；

所述多个热质交换装置具有多个壳体，所述用于每一个热质交换装置的壳体具有一个竖直轴线和一个水平轴线，

所述多个横向元件安装在所述多个壳体中，

所述多个薄片叠层位于其中一个所述边上的所述多个横向元件上以便使所述多个通道在所述竖直轴线方向上和水平轴线方向中的一个轴线方向上排列。

7.一种如权利要求5所述的用于热质交换装置的薄片叠层中的填充片，其特征在于，所述第一外形中心位置和第二外形中心位置之间具有一定间隔，所述具有第一孔的填充片和具有第二孔的填充片中的一个填充片可沿着所述第一轴在所述穿过所述第一孔和第二孔的支承装置上移动以便使在被移动的填充片所述正面和反面上的峰和谷与在所述薄片叠层中相邻填充片的其它所述具有第一孔和第二孔的填充片正面和反面的峰和谷对齐。

8.一种如权利要求7所述的用于热质交换装置的薄片叠层中的填充片，其特征在于，所述第一外形为椭圆形并且所述第二外形为圆形；

每一个所述安装通道压痕设置在所述正面和反面中的一个表面上，

每一个所述用于安装通道的第一外形和第二外形具有一个周边，

一个竖直肋片设置在每一个所述第一外形和第二外形的周边上，所述肋片沿着与所述一个填充片表面垂直的方向延伸以便在所述第一孔和第二孔处为在所述支承装置上的所述填充片提供强度和刚性。

9.一种如权利要求1所述的用于热质交换装置的薄片叠层中的填充片，其特征在于，所述填充片还包括用于将在一个薄片叠层中的每一个所述填充片与相邻的多个填充片分隔开的装置。

10.一种如权利要求1所述的用于热质交换装置的薄片叠层中的填充片，其特征在于，所述分隔装置具有多个凸出分隔部件和凹入分隔部件，每一个所述凸出分隔部件和凹入分隔部件位于每一个所述填充片的所述正面和反面中的一个表面上，每一个所述凹入分隔部件是空心的并且开口在所述正面和反面中的另一个表面上，

所述凸出分隔部件在所述正面和反面中的一个表面上方以一个第一高度凸出，所述凹入分隔部件在所述正面和反面中的一个表面上方以一个小于第一高度的第二高度凸出，在所述热质交换装置中的所述薄片叠层中，一个第一填充片表面上的所述凸出分隔部件能够与一个相邻填充片的另一个表面上的所述凹入分隔部件配合以便使多个所述填充片表面在所述薄片叠层和所述热质交换装置内保持在一个所需位置处。

11.一种如权利要求1所述的用于热质交换装置的薄片叠层中的填充片，其特征在于，所述薄片叠层具有多个所述填充片，

每一个所述填充片具有一个顶边和一个底边，所述顶边和底边结合在一起形成了一个第一对边，

所述填充片具有一个第一侧边和一个第二侧边，所述第一侧边和第二侧边结合在一起形成了一个第二对边，

在所述装置中的所述薄片叠层具有一个水平轴线和一个与所述水平轴线垂直的竖直轴线，

所述第一对边和第二对边中的一对边与所述薄片叠层中的所述水平轴线平行，所述另外一对边与所述竖直轴线偏离一个角度，该角度在0.0°至10.0°的范围之间。

12.一种如权利要求1所述的用于热质交换装置的薄片叠层中的填充片，其特征在于，所述气体是空气，所述流体是水。

13.一种如权利要求1所述的用于热质交换装置的薄片叠层中的填充片，其特征在于，所述热质交换装置是沿着横流式冷却塔。

14.一种如权利要求1所述的用于热质交换装置的薄片叠层中的填充片，其特征在于，所述热质交换装置是沿着逆流式冷却塔。

15.一种如权利要求1所述的用于热质交换装置的薄片叠层中的填充片，其特征在于，每一个所述填充片都具有一个顶边、一个底边、一个第一侧边、一个第二侧边、一个横向轴线和一个纵向轴线，

所述顶边和底边相互平行并且结合在一起限定了一个第一对边，

所述第一侧边和第二侧边相互平行并且结合在一起形成了一个第二对边，

所述多个热质交换装置具有多个壳体，所述用于每一个所述热质交换装置的壳体具有一个竖直轴线和一个水平轴线，

在相邻填充片之间的所述通道与所述壳体的水平轴线平行并与所述第一对边和第二对边中的一对边垂直，所述这一对边与所述气流方向垂直，

每一个所述填充片在所述与气流方向垂直的一对边中的一个边处具有气流入口，并且在所述与气流方向垂直的一对边中的另外一个边处具有气流出口，

所述每一个填充片具有一个除湿器，

所述除湿器在另外所述一对边之间延伸，

所述除湿器在所述气流出口边处安装在所述填充片上并用于抑制被夹带的流体从所述薄片叠层和热质交换装置输送。

16.一种如权利要求1所述的用于热质交换装置的薄片叠层中的填充片，其特征在于，每一个所述填充片都具有一个顶边、一个底边、一个第一侧边、一个第二侧边、一个横向轴线和一个纵向轴线，

所述顶边和底边相互平行并且结合在一起限定了一个第一对边，

所述第一侧边和第二侧边相互平行并且结合在一起形成了一个第二对边，

所述多个热质交换装置具有多个壳体，所述用于每一个所述热质交换装置的壳体具有一个竖直轴线和一个水平轴线，

在相邻填充片之间的所述通道与所述壳体的水平轴线平行并与所述第一对边和第二对边中的一对边垂直，所述这一对边与所述气流方向垂直，

每一个所述填充片在所述与气流方向垂直的一对边中的一个边处具有气流入口，并且在所述与气流方向垂直的一对边中的另外一个边处具有气流出口，

多个吸水栅片，

每一个所述填充片在所述气流入口边处具有一排吸水栅片，

所述吸水栅片排在另外所述一对边之间延伸并是可操作的以便抑制水从所述冷却塔沿着所述气流入口边输送。

17.一种如权利要求16所述的用于热质交换装置的薄片叠层中的填充片，其特征在于，每一个所述填充片还包括一个在所述气流出口边处的除湿器以用于抑制被夹带的水从所述薄片叠层输送。

18.一种如权利要求16所述的用于热质交换装置的薄片叠层中的填充片，其特征在于，在每一个所述填充片上的每一个所述吸水栅具有一个上表面和一个下表面，所述上表面和下表面分别与所述填充片的正面和反面在一个平面上是对齐的，

每一个所述栅在所述通道附近具有一个内端并且在所述气流入口边具有一个外端，

每一个所述栅的任何一个所述上表面和下表面上都具有一个隆起表面，所述隆起表面的竖直上方具有一个第一沟槽，所述隆起表面的竖直下方具有一个第二沟槽，所述隆起表面与所述下部沟槽和上部沟槽平行，

每一个所述栅的外端位于在一个相邻栅内端竖直上方的所述栅内端的竖直上方以便抑制流体从所述热质交换装置输送。

19.一种如权利要求18所述的用于热质交换装置的薄片叠层中的填充片，其特征在于，在所述上表面和下表面中的一个表面上的所述隆起表面形状与所述上表面和下表面中的另一个表面的所述第一沟槽和第二沟槽中的一个沟槽形状相符。

20.一种如权利要求1所述的用于热质交换装置的薄片叠层中的填充片，其特征在于，在所述正面和反面上形成脊部和沟槽排列的所述多排脊部和沟槽在一个横截面上与所述基准面形成一个预定的角度。

21.一种如权利要求20所述的用于热质交换装置的薄片叠层中的填充片，其特征在于，所述预定角度在20°至60°的范围之间。

22.一种如权利要求1所述的用于热质交换装置的薄片叠层中的填充片，其特征在于，在每一个所述脊部和沟槽排中的脊部与设置在所述多排脊部和沟槽中相邻脊部之间的所述沟槽中的一个平行，

多个平面在所述脊部和沟槽排列上，一个平面在每一个所述脊部和相邻沟槽之间延伸，

每一个所述沟槽具有一个与所述沟槽垂直的竖直轴线，

从每一个所述沟槽延伸到在所述脊部和沟槽排列上所述相邻脊部的所述平面与所述竖直轴线之间偏离一个增强角，在所述每一个平面与所述竖直轴线之间的多个所述增强角是相等的并结合起来为所述脊部和沟槽排列提供了一个增强角。

23.一种如权利要求1所述的用于热质交换装置的薄片叠层中的填充片，其特征在于，在每一个所述脊部和沟槽排中的脊部与设置在所述多排脊部和沟槽中相邻脊部之间的所述沟槽中的一个平行，

多个平面在所述脊部和沟槽排列上，一个平面在每一个所述脊部和相邻沟槽之间延伸，

所述多个相邻脊部具有一个第一相邻脊部和一个第二脊部，

每一个所述沟槽具有一个与所述沟槽垂直的竖直轴线，

从每一个所述沟槽延伸到在所述脊部和沟槽排列上所述第一相邻脊部的所述平面与所述竖直轴线之间偏离一个第一增强角，从每一个所述沟槽延伸到在所述脊部和沟槽排列上所述第二相邻脊部的所述平面与所述竖直轴线之间偏离一个第二增强角，所述第一增强角和第二增强角为所述脊部和沟槽排列提供了一个增强角，所述第一增强角和第二增强角中的一个角度大于所述第一增强角和第二增强角中的另一个角度以便使所述脊部和沟槽排列的增强角偏置。

24.一种如权利要求22所述的用于热质交换装置的薄片叠层中的填充片，其特征在于，一个沟槽的所述相邻平面之间的所述脊部和沟槽排列的增强角在75°至145°的范围之间。

25.一种如权利要求1所述的用于热质交换装置的薄片叠层中的填充片，其特征在于，限定每一个所述通道的所述多个峰是相邻的，

所述相邻的峰和在每一个所述正面和反面的相邻峰之间的谷与一个相邻填充片正面和反面的相邻峰和相邻峰之间的谷结合在一起限定一个通道，

所述限定所述通道的多个峰结合在一起限定了一个第一平面，所述第一平面具有所述通道的第一净横截面积，

所述限定所述通道的多个谷结合在一起限定了一个第二平面，所述第二平面具有所述通道的第二总横截面积，

所述第一横截面积与第二横截面积结合在一起限定了一个净横截面积与总横截面积的比值，所述比值在0.40至0.90的范围之间，从而能使所述气流以螺旋流动的方式流经所述通道。

26.一种如权利要求1所述的用于热质交换装置的薄片叠层中的填充片，其特征在于，所述填充片表面具有一个平面视图，每一个所述填充片具有一个顶边、一个底边、一个第一侧边和一个第二侧边，一个基准轴线在所述第一侧边和第二侧边之间延伸并且在所述顶边和所述底边之间延伸，所述脊部和沟槽在所述平面视图上按照顺时针方向与所述基准轴线以一个第一锐角倾斜并且按照逆时针方向与所述脊部和沟槽的峰排以一个第二锐角倾斜，从而限定了多个转角，所述转角在经过所述通道的螺旋气流上提供了一种可控制的转动。

27.一种如权利要求26所述的用于热质交换装置的薄片叠层中的填充片，其特征在于，所述转角在25°至75°的范围之间。

28.一种如权利要求1所述的用于热质交换装置的薄片叠层中的填充片，其特征在于，一个第一填充片一个正面和反面中的一个表面的所述峰在一个第二相邻填充片的一个相应的正面和反面附近并与所述表面结合在所述多个峰之间限定了一个间隙，

每一个所述填充片在所述正面峰和反面谷之间限定了一个外形深度，所述外形深度和所述间隙结合在相邻填充片之间限定了一个空隙，

所述间隙与所述外形深度结合限定了一个在0.04至0.9之间的比值。

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