專利名稱:風(fēng)洞導(dǎo)流葉片熱交換器的制作方法
風(fēng)洞導(dǎo)流葉片熱交換器
交叉引用的申請本申請為要求2010年I月15日提交的實(shí)際上通過引用并入本文的臨時(shí)申請no. 61/295229的權(quán)益的非臨時(shí)申請。
背景技術(shù):
風(fēng)洞具有多種用途,包括研究和作為培訓(xùn)設(shè)備和/或允許人們模擬自由落體跳傘的娛樂設(shè)施。風(fēng)洞具有兩種廣泛類型,開流(open flow)式和再循環(huán)式。此外,風(fēng)洞可為垂直或水平朝向,也就是在試驗(yàn)段或者飛行段的氣流大致與地面平行或大致豎直向上。一般來說,只有用于模擬跳傘運(yùn)動(dòng)的風(fēng)洞被豎直地建造,這是因?yàn)榻ㄔ熵Q直的風(fēng)洞大大增加了費(fèi)用。在任何的再循環(huán)風(fēng)洞中,空氣流的方向必須多次改變,從而在穿過系統(tǒng)一次之后,空氣在開始的地方結(jié)束。出于這種目的,導(dǎo)流葉片通常被用來改變空氣流的方向,同時(shí)維持空 氣流的層流性質(zhì),由此降低使空氣轉(zhuǎn)向所需要的能量。在風(fēng)洞內(nèi)表面之上流動(dòng)的空氣產(chǎn)生摩擦力,并因此產(chǎn)生熱量。如果風(fēng)洞是開流式的,那么熱量自動(dòng)從系統(tǒng)排放到大氣中。在閉合回路的再循環(huán)風(fēng)洞中,實(shí)質(zhì)上所有進(jìn)入系統(tǒng)的能量都變成熱量。由這樣的風(fēng)洞使用的每千瓦的電每小時(shí)產(chǎn)生大約3414英國熱量單位(British Thermal units)的熱量。某些這樣的再循環(huán)風(fēng)洞使用2500或更多千瓦的電,且因此每小時(shí)可產(chǎn)生多于8百萬英熱單位的熱量。在閉合回路風(fēng)洞中,這些熱量迅速到達(dá)使用者不能承受的水平。如果人在空氣流動(dòng)路徑中,通常需要移除這些熱量(冷卻空氣)以確保人保持安全和舒適。當(dāng)空氣的溫度是測試條件的一部分時(shí),在風(fēng)洞的研究中有時(shí)需要冷卻空氣。此外,如果可以有效利用并傳輸該熱量至遠(yuǎn)離風(fēng)洞的可能需要這些熱量的位置,則用于運(yùn)行風(fēng)洞的全部或大部分能量可循環(huán)或再次獲得,然后用于加熱另一結(jié)構(gòu)或區(qū)域。因此,妥當(dāng)?shù)匕仓迷谛枰獰崃康脑O(shè)施(比如購物廣場或水上公園)旁邊,大部分為風(fēng)洞供應(yīng)能量的花費(fèi)可通過節(jié)省熱量循環(huán)而補(bǔ)償。一種已經(jīng)用于冷卻再循環(huán)風(fēng)洞中的空氣的方法是,將冷卻盤管插入空氣流中并將冷卻盤管連接至外部制冷機(jī)上。熱量通過盤管的壁傳遞至盤管內(nèi)的流體或其他介質(zhì)。然后,介質(zhì)被泵送到可從介質(zhì)中去除熱量的另一位置。不幸的是,這種現(xiàn)有技術(shù)中的冷卻盤管給風(fēng)洞增加了大量的阻力(多達(dá)系統(tǒng)阻力的兩倍),這是由于空氣通過盤管表面之上所引起的額外的摩擦力。還需要更多的能量來克服由空氣流中的盤管引起的額外的阻力??朔摾鋮s系統(tǒng)阻力所需要的每一額外的千瓦然后變成更多的需要被去除的熱量。因此,在空氣流中插入傳統(tǒng)冷卻盤管的這種現(xiàn)有技術(shù)方法對于冷卻再循環(huán)風(fēng)洞來說是非常無效的方式。另一種冷卻風(fēng)洞的方法是將冷卻盤管嵌入到出于一些原因已經(jīng)存在于空氣流中的部件內(nèi)。一個(gè)實(shí)例是將冷卻盤管插入用于在每個(gè)拐角處改變空氣流的方向的導(dǎo)流葉片中,這將葉片轉(zhuǎn)換成大的熱交換器。由于葉片已經(jīng)存在于系統(tǒng)中,因此沒有增加新的阻力,并且由此避免了為了取出熱量而產(chǎn)生的熱量增加的問題。但是,現(xiàn)有技術(shù)里,導(dǎo)流葉片熱交換器的建造和/或維護(hù)是非常昂貴的,大大增加了風(fēng)洞建造和/或維護(hù)的成本。冷卻盤管的各種管和管道之間需要大量復(fù)雜的各種機(jī)械連接和焊接。在這種設(shè)計(jì)下,在盤管中的介質(zhì)與導(dǎo)流葉片之間的得到足夠的傳熱也是非常難的。還不清楚有任何能夠移除風(fēng)洞產(chǎn)生的所有熱量的導(dǎo)流葉片熱交換器被非常成功地建造。相關(guān)領(lǐng)域的上述實(shí)例以及相關(guān)的限定被用于實(shí)例性的而非排他性的。在閱讀說明書并研究附圖的基礎(chǔ)上,相關(guān)領(lǐng)域的其他限定對于本領(lǐng)域技術(shù)人員來說將顯而易見。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的一個(gè)方面是熱交換器,其中,傳熱介質(zhì)流經(jīng)風(fēng)洞中的中空導(dǎo)流葉片。本發(fā)明的一個(gè)方面是熱交換器,該熱交換器具有由鋁擠壓出的葉片,所述葉片帶有形成在每個(gè)葉片的內(nèi)部的擰緊凸起(screw bosses),并且沿其長度連續(xù)向下行進(jìn)以允許葉片簡單且價(jià)廉的附接到端部零件。本發(fā)明的一個(gè)方面是熱交換器導(dǎo)流葉片,其連接至標(biāo)準(zhǔn)管道配件(plumbing fittings)。本發(fā)明的一個(gè)方面是熱交換器,其中,其中從水管至葉片的連接部是單個(gè)的轉(zhuǎn)接件,其本身可以水密封的方式可附接在葉片上,而不需要焊接或化學(xué)粘結(jié),而僅僅是簡單的機(jī)械連接。本發(fā)明的一個(gè)方面是轉(zhuǎn)接件,其用僅僅來自轉(zhuǎn)接件的一個(gè)側(cè)面(非葉片側(cè))的螺釘或其他緊固件附接在葉片的一個(gè)端部。本發(fā)明的一個(gè)方面是轉(zhuǎn)接段,其可僅僅用價(jià)廉的普通管道部件附接到熱交換流體入口和熱交換流體出口。本發(fā)明的一個(gè)方面是熱交換器,其中,轉(zhuǎn)接件由單個(gè)的成型材料零件制成。結(jié)合系統(tǒng)、工具、方法來描述和說明下面的實(shí)施例以及各方面,其意味著示例和說明,而不是限制范圍。在不同實(shí)施例中,一個(gè)或多個(gè)上述問題被減輕或消除,而其他實(shí)施例則針對于其他改進(jìn)。本發(fā)明的熱交換器被形成為空氣流導(dǎo)管或高速空氣通道中的導(dǎo)流葉片,比如再循環(huán)風(fēng)洞中的導(dǎo)流葉片。各葉片由擠壓鋁形成,具有沿葉片長度連續(xù)向下行進(jìn)的冷卻流體通道??墒褂靡粋€(gè)或多個(gè)通道,這取決于葉片的應(yīng)用和所需的冷卻能力。葉片的外部形成為機(jī)翼形狀,從而以本領(lǐng)域公知的方式有效地使期望量的空氣流轉(zhuǎn)向。導(dǎo)流葉片通過單件連接器連接至流體供應(yīng)部,該單件連接器能移除地附接在導(dǎo)流葉片上。在描繪的實(shí)施例中,連接器附接有螺釘。在描繪的實(shí)施例中,連接器在兩件式注塑模具中形成為單個(gè)的零件。
一個(gè)實(shí)施例為葉片陣列,包括多個(gè)中空葉片,每個(gè)中空葉片具有基本恒定的橫截面,所述葉片彼此基本平行地設(shè)置;每個(gè)葉片具有第一端部和第二端部;所述陣列具有由所述多個(gè)葉片的第一端部限定的第一邊緣;所述陣列具有由所述多個(gè)葉片的第二端部限定的第二邊緣;每個(gè)葉片的橫截面限定形成在所述橫截面中的至少兩個(gè)擰緊凸起;每個(gè)葉片具有在其第一端部處的第一相應(yīng)的連接件,第一相應(yīng)的連接件借助螺釘固定到所述葉片上,每個(gè)螺釘與相應(yīng)的擰緊凸起螺紋接合;每個(gè)葉片具有在其第二端部處的第二相應(yīng)的連接件,第一相應(yīng)的連接件借助螺釘固定到所述葉片上,每個(gè)螺釘與相應(yīng)的擰緊凸起螺紋地接合;沿著所述第一邊緣設(shè)置的第一歧管;沿著所述第一邊緣和所述第二邊緣之一設(shè)置的第二歧管;以及管道,所述管道連接所述第一歧管、所述連接件和所述第二歧管,從而限定多個(gè)流體流動(dòng)路徑,每個(gè)流體流動(dòng)路徑從所述第一歧管穿過并通過至少一個(gè)所述葉片到達(dá)所述第二歧管。連接到每個(gè)連接件的所述管道限定通到所述管道中的開口 ;形成到每個(gè)葉片的橫截面中的所述擰緊凸起包括至少一個(gè)被定位為使得與所述擰緊凸起螺紋接合的螺釘具有穿過所述開口的軸線的擰緊凸起。除上述示例性的方面和實(shí)施例之外,通過參照形成本說明書一部分的附圖,其他方面和實(shí)施例將更加明顯,其中在一些附圖中相似的附圖標(biāo)記表示相應(yīng)的部件。
圖I為再循環(huán)風(fēng)筒中的熱交換導(dǎo)流葉片的透視圖;圖2為單個(gè)導(dǎo)流葉片、流體管道和連接管的分解視圖; 圖3為熱交換器導(dǎo)流葉片的一側(cè)的側(cè)視圖;圖4為熱交換器導(dǎo)流葉片組件的底端的透視圖;圖5為熱交換器導(dǎo)流葉片一個(gè)端部的一部分的透視圖,其安裝在附接有流體管道的框架中;圖6為熱交換器導(dǎo)流葉片的另一側(cè)的側(cè)視圖;圖7為連接件的俯視圖平面;圖8為連接件的仰視平面圖;圖9為連接件的頂部透視圖;圖10為沿著線7-7截取的連接件的剖視圖。在詳細(xì)解釋本發(fā)明實(shí)施例之前,需要理解的是,本發(fā)明并不局限于所示特定的實(shí)施例,因?yàn)楸景l(fā)明還可包括其他實(shí)施例。參照
示例性實(shí)施例。本文所公開的實(shí)施例和附圖是為了說明而不是限制。同樣,本文所采用的術(shù)語是為了描述而不是限制。
具體實(shí)施例方式首先,參照圖1,示出了帶有由箭頭A示出的空氣流的豎直的再循環(huán)風(fēng)洞100。這種類型的風(fēng)洞最常應(yīng)用于跳傘模擬以及其他飛行活動(dòng)。在本領(lǐng)域熟知的其他類型的再循環(huán)風(fēng)洞包括用于各種類型的測試的再循環(huán)風(fēng)洞。盡管本發(fā)明將使用豎直類型進(jìn)行討論,但需要理解的是,本發(fā)明包括其他類型的再循環(huán)風(fēng)洞。所有再循環(huán)風(fēng)洞的共有特征是由流過風(fēng)室的空氣摩擦而產(chǎn)生的熱量。再循環(huán)風(fēng)洞100可具有如圖I所示的單回路配置或者多回路配置。參見美國專利6083110以及7156744。單回路再循環(huán)風(fēng)洞100具有第一豎直風(fēng)室106,該豎直風(fēng)室106具有飛行艙104。然后空氣A流入頂部風(fēng)室105、第二豎直風(fēng)室107以及隨后進(jìn)入底部風(fēng)室108和流回第一豎直風(fēng)室106。為清晰起見,風(fēng)洞100的豎直風(fēng)室106、107以及頂部風(fēng)室105用虛線表示。示出的風(fēng)機(jī)101的位置僅為示例性目的而非限制性。在本領(lǐng)域內(nèi)公知的其他位置的風(fēng)機(jī)101也可被使用并認(rèn)為處于本發(fā)明的范圍內(nèi)。熱交換器導(dǎo)流葉片組件200在底部風(fēng)室108的端部109中。根據(jù)具體應(yīng)用也可使用其他位置。根據(jù)具體應(yīng)用,也可使用多于一個(gè)的熱交換器導(dǎo)流葉片組件200。在多種情況下,第二熱交換器導(dǎo)流葉片組件將位于飛行艙104下面,這是由于在地面上安裝組件的成本較低。然而,如果在具體建造中需要,所述組件可安裝在頂部風(fēng)室105轉(zhuǎn)角處。
標(biāo)準(zhǔn)導(dǎo)流葉片組件102可用在未安裝熱交換器導(dǎo)流葉片組件200的轉(zhuǎn)角處,從而以最小的湍流來平滑地改變空氣流的方向。例如,導(dǎo)流葉片組件102被示出位于飛行艙104上面的從第一豎直風(fēng)室到第頂部風(fēng)室105的轉(zhuǎn)接處。其他導(dǎo)流葉片未包括在附圖中以簡化附圖,但是可用在作為人類飛行模擬器的再循環(huán)風(fēng)洞的正常操作中。在描繪的實(shí)施例中,底部空氣風(fēng)室108的端部109具有比底部空氣風(fēng)室的寬度Dl更大的寬度D2,以允許熱交換器導(dǎo)流葉片200的管道位于主流動(dòng)路徑之外從而減小空氣湍流,但是這不是必須的。在冷卻系統(tǒng)將被加裝到現(xiàn)存的風(fēng)洞中的情況下,在葉片端部處的管道可保持在空氣流中。圖2為帶有兩個(gè)管道連接件202的單個(gè)熱交換器導(dǎo)流葉片201的分解視圖,每個(gè)端部處有一個(gè)管道連接件202以利用普通的化學(xué)粘結(jié)或通過標(biāo)準(zhǔn)柔性軟管連接到標(biāo)準(zhǔn)管道,用標(biāo)準(zhǔn)柔性軟管夾將標(biāo)準(zhǔn)柔性軟管204保持在適當(dāng)位置。在描繪的實(shí)施例中,軟管204由橡膠制成,但也可使用其他柔性材料。圖3為熱交換器導(dǎo)流葉片201的端視圖。外表面205根據(jù)已知的氣動(dòng)原理被配置成彎曲的機(jī)翼形狀以平滑地改變空氣流的方向。箭頭A表 示在熱交換器導(dǎo)流葉片201之上的空氣流。在描繪的實(shí)例中,空氣流的方向?qū)⒏淖?0度。如果需要,也可產(chǎn)生其他量的方向改變。在描繪的實(shí)施例中,熱交換器導(dǎo)流葉片201具有基本連續(xù)的內(nèi)部配置以及基本恒定的橫截面,從而使得端視圖也將是在沿其長度的任一點(diǎn)處的剖視圖。在描繪的實(shí)例中,熱交換器導(dǎo)流葉片201是由鋁擠壓成形的。也可使用其他具有相似性質(zhì)(良好的熱交換性質(zhì)和足夠的剛性)的材料。熱交換器導(dǎo)流葉片201為中空的以減少所需材料的量并允許流體流過熱交換器導(dǎo)流葉片201的長度,從而使得流體起到傳熱介質(zhì)的功能。外壁211的厚度平衡在厚到足以向?qū)Я魅~片201提供足夠的剛性與薄到足以允許在葉片中流動(dòng)的傳熱介質(zhì)和在葉片的外面之上流動(dòng)的空氣之間具有良好的傳熱之間。因此,隨著熱量被傳遞給葉片201內(nèi)的流體,在表面205之上流動(dòng)的空氣被冷卻。在描述的實(shí)例中,水由于其簡單易得和無毒而被用于冷卻流體。這也允許使用通過熱交換加熱的流體,以容易地傳遞熱量至其他位置,或者為了水將通過標(biāo)準(zhǔn)加熱設(shè)備被常規(guī)加熱的目的。實(shí)例包括,但是并不限于家庭熱水的使用,游泳池或水族館以及將在下文中描述的其他使用。另外,也可使用本領(lǐng)域已知的熱交換介質(zhì),包括,但并不限于,氟利昂氣體、鹽水、壓縮氣體以及其他制冷劑。導(dǎo)流葉片201的長度可取決于應(yīng)用而變化。65英尺或更長的葉片可被用于大型設(shè)備中。拉條構(gòu)件(bracing members) 209、210將熱交換器導(dǎo)流葉片201的內(nèi)部空間分隔為通道。拉條構(gòu)件209和210將確保熱交換器導(dǎo)流葉片201具有足夠的剛性以承受空氣流和在使用中流過的流體的重量而不彎曲。拉條構(gòu)件209、210還使得與流體接觸的導(dǎo)流葉片201的表面積,提高了傳熱至流體的速度和效率。在描繪的實(shí)施例中,存在三個(gè)通道206、207和208。根據(jù)熱交換器導(dǎo)流葉片的尺寸以及所需流體流的體積,可使用更多或更少的通道和拉條構(gòu)件。在描繪的實(shí)施例中,不管由于結(jié)構(gòu)因素葉片的內(nèi)部被分隔成多少個(gè)通道,導(dǎo)流葉片中的所有流體將沿著相同的方向流動(dòng)。熱交換能力(heat exchange capacity)取決于流體和導(dǎo)流葉片202間接觸的表面積、熱交換器導(dǎo)流葉片201的材料的熱阻、流體的熱阻性和流量、以及冷卻流體和空氣流之間的溫差。對于任意給定設(shè)施中的任意給定的導(dǎo)流葉片202,都將需要優(yōu)化這些因素,以確??諝饬靼l(fā)生足夠的冷卻。在描繪的實(shí)施例中,導(dǎo)流葉片202的大部分橫截面區(qū)域?yàn)榱黧w流動(dòng)空間,如圖3中所示。在端部212和213處以及通道207的相對的轉(zhuǎn)角處,擰緊凸起214a、214b形成在熱交換器導(dǎo)流葉片201的內(nèi)部。這些擰緊凸起214a、214b允許導(dǎo)流葉片201附接到垂直于葉片內(nèi)的流體的流動(dòng)方向的法蘭或其他表面上。這種附接方法使得導(dǎo)流葉片組件200的組裝快捷、簡易且價(jià)廉。由于擰緊凸起可形成在導(dǎo)流葉片201的擠壓模具中,因此導(dǎo)流葉片201可被擠壓至任何長度然后根據(jù)需要被附接,而不需要進(jìn)一步的修改。由于擰緊凸起214a、214b形成在交換器導(dǎo)流葉片201內(nèi),這種附接方法對于任何轉(zhuǎn)接件或端板來說不會干擾葉片之上的空氣流,如現(xiàn)有技術(shù)中的將導(dǎo)流葉片附接到支架上那樣。如果附接點(diǎn)位于導(dǎo)流葉片201的外表面(空氣流表面),則不可使用擠壓模具,因?yàn)殡S后附接點(diǎn)將位于導(dǎo)流葉片201的整個(gè)表面上,破壞所需的氣動(dòng)質(zhì)量。在替代的實(shí)施例中,擰緊凸起214a、214b可通過將擰緊凸起實(shí)體區(qū)域留在擠壓部 分中并在擠壓形成擰緊凸起214a、214b后鉆出孔和可能地攻螺紋而形成。在另一替代的實(shí)施例中,螺釘附件可在導(dǎo)流葉片形成之后通過注入焊接、環(huán)氧的或其他方式安裝到導(dǎo)流葉片的內(nèi)部中或外部上。在熱交換器導(dǎo)流葉片組件201中,導(dǎo)流葉片與連接件202的附接必須大很大程度上是流體密封(fluid tight)的,以允許通常在壓力下的流體的連續(xù)流動(dòng)。取決于應(yīng)用和所使用的熱交換介質(zhì),熱交換介質(zhì)的一些低水平的泄漏是可接受的。因此,應(yīng)該理解的是,術(shù)語“流體密封”包含在運(yùn)行容限內(nèi)的在結(jié)合處的流體泄漏水平。然而,即使擰緊凸起214a、214b形成在轉(zhuǎn)動(dòng)葉片201的內(nèi)部,也需要易于組裝且制造成本低廉的允許流體密封連接的連接件。需要大量的這種連接件,這將在下面進(jìn)行描述。在再循環(huán)風(fēng)洞中對熱交換器的最大需求是用于娛樂觀賞和訓(xùn)練設(shè)施的那些熱交換器,其通常接近連續(xù)地運(yùn)行或至少是延長的運(yùn)行時(shí)間,這點(diǎn)與測試風(fēng)洞不同。當(dāng)風(fēng)洞用作娛樂乘坐裝置或訓(xùn)練設(shè)施時(shí),建造風(fēng)洞的成本和時(shí)間成為商業(yè)盈利性或項(xiàng)目可行性的關(guān)鍵因素,同時(shí)保持空氣對于消費(fèi)者和訓(xùn)練者來說處于舒適的溫度的需要增加,尤其是在較溫暖的氣候中。另外,熱交換器必須在成本和停工時(shí)間方面易于維修,以防止風(fēng)洞的維修成本超出預(yù)期。因此,熱交換機(jī)構(gòu)作為整體必須低成本地建造,并且必須能夠在合理的時(shí)間參數(shù)內(nèi)被建造、安裝、檢驗(yàn)、測試、更新和/或替換。此外,重要的是,任何必要的維修必須相對簡單和低成本地執(zhí)行。為了降低成本,期望在熱交換器導(dǎo)流葉片組件201自身內(nèi)的流體連接和連接到流體供應(yīng)部的流體連接中能夠盡可能多地使用現(xiàn)成的材料。因此,期望能夠盡可能多地使用標(biāo)準(zhǔn)的塑料、橡膠或類似通用的管道和/或軟管和連接件。這允許在需要維修時(shí)的較低的材料成本和容易的零件替換。因此,在描繪的實(shí)施例中,連接件202應(yīng)該起到在導(dǎo)流葉片201的機(jī)翼和標(biāo)準(zhǔn)管道或軟管204之間形成簡單、價(jià)廉的流體密封連接的作用。連接件202必須易于附接和從導(dǎo)流葉片201的端部移除。連接件202自身應(yīng)該低成本地制造,在描繪的實(shí)施例中,它們由兩件注塑模具制造,這樣大大降低了單個(gè)連接件202的制造成本。在任何特定熱交換器的應(yīng)用中所需的給定的熱交換器導(dǎo)流葉片組件200中的導(dǎo)流葉片的數(shù)量和尺寸將取決于空氣流的速度、被交換的熱量、以及給定風(fēng)洞的空氣流容積。圖4為具有安裝在支架215中的導(dǎo)流葉片201的熱交換器導(dǎo)流葉片組件200的一個(gè)端部的透視圖。在描繪的實(shí)施例中,支架215具有成型槽216,以將導(dǎo)流葉片保持在適當(dāng)?shù)慕嵌群头较?。支?15以這樣的方式被設(shè)計(jì),從而使得無需另外的機(jī)械連接來將導(dǎo)流葉片201的平滑連續(xù)的外面保持到支架215上。整個(gè)熱交換器導(dǎo)流葉片組件200的側(cè)視圖可見圖5和圖6。底部風(fēng)室108的水平底面由線F表示。為了容易觀察,支架215已經(jīng)以翻轉(zhuǎn)的方式示出。這不應(yīng)該拿來用于表示支架215將沿著圖5和圖6中所示的方向被安裝。圖I中也示出了支架215以及熱交換器導(dǎo)流葉片組件200的合適方向。再次參照圖4,在描繪的實(shí)施中,流入的冷水流在作為溫水從熱交換器導(dǎo)流葉片組件200帶走之前流過四個(gè)導(dǎo)流葉片201。冷水通過流入管217流入,流入管217連接到與連接件202相連并由此與導(dǎo)流葉片201相連的管道或橡膠軟管204上,由圖4中的A表示。水流過通道206、207和208到達(dá)另一端部,該另一端部也具有附接到管道或橡膠軟管204的連接件,所述管道或橡膠軟管204轉(zhuǎn)而連接到U形連接部218,如圖6中所示,U形連接部218類似地連接到下一個(gè)導(dǎo)流葉片201、B,通過另一 U形連接部218連接到另一導(dǎo)流葉片201、C,然后再一次通過另一 U形連接部218連接到導(dǎo)流葉片201、D,然后通過流出管道219流出。標(biāo)記A、B、C以及D純碎來表示沿著流通路徑被討論的導(dǎo)流葉片201,以幫助讀者 理解所描繪的實(shí)施例中的流通路徑。這些導(dǎo)流葉片201與本文描述的任何其他的導(dǎo)流葉片201相同。在剩余的導(dǎo)流葉片中重復(fù)流通過四個(gè)導(dǎo)流葉片的這種配置。流入管217連接至冷水供應(yīng)管220,流出管連接至溫水移除管221。溫水可被用于任何需要加熱的附近位置,通過將溫水直接流動(dòng)到用于需要溫水的池塘或其他位置的供水管線中,或通過具有在管線的另一端部上的第二熱交換器,允許熱量在期望的位置從水中傳出。例如,如果風(fēng)洞位于超市或其他大型娛樂中心附近,溫水可流進(jìn)建筑物的加熱系統(tǒng),且用于加熱建筑物的熱量使用標(biāo)準(zhǔn)的溫水熱交換系統(tǒng)。在這些情況下,當(dāng)前被冷卻的水可流回?zé)峤粨Q器導(dǎo)流葉片組件200的冷水供應(yīng)管220,形成大型閉合回路。將需要用于使更多水進(jìn)入該系統(tǒng)以代替由于小的泄露等損失的水的入口。還可期望具有一種沖洗所述系統(tǒng)以移除任何可能降低系統(tǒng)效率的累積的顆粒,諸如礦物沉積物。用被加熱的水中的熱量加熱一些其他系統(tǒng)的這種應(yīng)用允許運(yùn)行風(fēng)洞的一些能量消耗通過降低另一系統(tǒng)中的能量消耗而被補(bǔ)償。這降低了整個(gè)相關(guān)全套設(shè)備的總能量消耗,這是由于全套設(shè)備不用冷卻風(fēng)洞中的空氣和加熱一些其他系統(tǒng)。在描繪的實(shí)施例中,水流經(jīng)四個(gè)導(dǎo)流葉片201不應(yīng)作為限制,根據(jù)應(yīng)用以及任何特定設(shè)施中的冷卻需求,可流經(jīng)更少導(dǎo)流葉片201或流經(jīng)更多的導(dǎo)流葉片201。如上所述,在給定設(shè)施中,其他冷卻介質(zhì)可如水一樣被使用。不趨向或暗示局限于具體的冷卻介質(zhì)。連接件202在圖7、8、9和10中。連接件202具有主體235,管道連接件236以及底表面233。主體235具有外脊228,該外脊228增加了連接件的剛性并賦予連接件合適的氣動(dòng)形狀。出于結(jié)構(gòu)和美學(xué)原因,連接件202具有圓形邊緣。邊緣可為正方形或其他期望的構(gòu)造。管道連接件236具有環(huán)237,環(huán)237從管道連接件236的表面環(huán)狀地延伸以允許標(biāo)準(zhǔn)軟管架將標(biāo)準(zhǔn)柔性軟管附接到相鄰的連接管上。如果需要,連接管可直接附接在管道連接件236上,代替具有在它們之間的柔性軟管。柔性軟管零件允許在導(dǎo)流葉片201中由流體流動(dòng)或?qū)⒈晃盏钠渌?dǎo)致的彎曲,而不引起流體管道上的應(yīng)力。參見圖7和圖8,在導(dǎo)流葉片201上有分別與擰緊凸起214a、214b對準(zhǔn)的四個(gè)螺釘孔230、231。螺釘孔230位于靠近主體235端部245、246處并與擰緊凸起214a對準(zhǔn)。螺釘孔231與擰緊凸起214b對準(zhǔn)并位于交叉構(gòu)件239、240上,交叉構(gòu)件239、240的位置和基本形狀與拉條構(gòu)件209、210對應(yīng)。交叉構(gòu)件239、240只延伸到內(nèi)部241中有限的高度H,如圖10中所示。這使得連接件202的大部分內(nèi)部241是打開的,以允許最大化的流體流動(dòng)。交叉構(gòu)件239、240需要足夠堅(jiān)硬,以在連接件被保持為流體密封地抵靠導(dǎo)流葉片205時(shí)保持螺釘。交叉構(gòu)件239、240的精確高度H將取決于特定應(yīng)用。交叉構(gòu)件239、240分隔底表面233,以形成對應(yīng)于導(dǎo)流葉片201中的通道206、207、208的三個(gè)開口 242、243、244。這允許流體流出導(dǎo)流葉片的內(nèi)部并流入連接件202的內(nèi)部241然后流入管道,反之亦然。從管道217流入連接件的流體通過連接件202被分開進(jìn)入通道206、207、208中。如果使用氣態(tài)冷卻介質(zhì),則將需要?dú)怏w密封連接,所述氣體密封連接可被提供有合適的密封件。所有四個(gè)螺釘孔230、231從連接件202的頂側(cè)進(jìn)入,如圖7中可見。這允許建造者或維修人用普通的工具就可簡單且快速的附接或移除連接件202。需要附接在位于連接構(gòu)件209上的擰緊凸起214b上的螺釘孔231,以確保水密封性的密封。螺釘孔231位于連接件201的流通區(qū)域內(nèi),從而在螺釘頭部的任何泄漏都是可忽略的。這意味著只有其他兩個(gè)螺釘230位置需要墊片或0形圈來防止或減少流體從螺釘頭部下面的泄漏。每個(gè)螺釘位置使用一個(gè)墊片。除非導(dǎo)流葉片是極其小的,否則需要兩個(gè)內(nèi)部螺釘連接以確保流體密封的連接。在這樣小的導(dǎo)流葉片中,也可能不需要拉條構(gòu)件209、210。凹部232形成在對應(yīng)于 導(dǎo)流葉片201的端部形狀的連接件201的底表面233中,以便于連接件201設(shè)置在導(dǎo)流葉片201的端部上從而允許形成水密封性密封。密封墊圈(未示出)安裝在凹部232內(nèi),并被成形為對應(yīng)于連接件201的底部。在描繪的實(shí)施例中,密封墊圈是從一片EPDM橡膠上模切下的。凹部232的部分形狀被設(shè)計(jì)為將密封墊圈保持在合適位置,同時(shí)連接件附接到導(dǎo)流葉片。如果使用氣態(tài)冷卻介質(zhì),則將需要?dú)怏w密封連接,其可被提供有合適的密封墊圈和足夠的密封螺釘。如果需要,不同位置的螺釘孔的尺寸可不同。在描繪的實(shí)施例中,連接件202的形狀允許連接件在兩件式注塑模具中形成,以允許以低成本制造連接件202。在描繪的實(shí)施例中,連接件由ABS塑料制成,但是也可由聚碳酸酯、聚丙烯、聚氯乙烯(PVC)、尼龍以及其他形式的塑料制成。上述系統(tǒng)允許包括如下步驟的冷卻方法使第一溫度的工作流體流過管道系統(tǒng)到達(dá)第一熱交換單元;所述第一熱交換單元由至少一個(gè)導(dǎo)流葉片形成,所述導(dǎo)流葉片具有在所述中空導(dǎo)流葉片的每個(gè)端部處的單個(gè)的連接件,所述連接件能移除地附接到所述導(dǎo)流葉片;所述連接件通過機(jī)械連接器能移除地連接至所述中空導(dǎo)流葉片;所述熱交換單元連接至所述管道系統(tǒng),從而使得流體能從所述管道系統(tǒng)流入所述熱交換單元;將所述工作流體從所述第一熱交換單元傳送到第二熱交換單元中;所述方法進(jìn)一步包括與所述傳送步驟同時(shí)進(jìn)行的步驟在空氣穿過所述中空導(dǎo)流葉片時(shí)為空氣導(dǎo)流,并且在空氣穿過所述中空導(dǎo)流葉片時(shí)通過將熱量傳遞至流體來冷卻所述空氣,并由此將水的溫度從所述第一溫度升高至第二溫度。該方法還可包括,使用在第一系統(tǒng)中移除的熱量來傳遞到另一系統(tǒng)并加熱另一系統(tǒng)。該方法可進(jìn)一步包括將目前被冷卻的水返回至第一系統(tǒng)。雖然上文描述了多個(gè)示例性方面和實(shí)施例,但本領(lǐng)域技術(shù)人員將由此意識到某些修改、變更、增加以及重新組合。因此,本文以下引入的所附權(quán)利要求將被解釋為這些修改、變更、增加以及重新組合包括在它們的真實(shí)精神和范圍之內(nèi)。本文中所描述的每個(gè)裝置實(shí)施例具有多個(gè)等價(jià)物。所采用的術(shù)語和表達(dá)被用作描述性而非限制性的術(shù)語,這些術(shù)語和表達(dá)的使用并不意在不包括所示和所述的任何特征的等價(jià)物或其部分,但是應(yīng)該意識到,在本發(fā)明要求保護(hù)的范圍內(nèi)可進(jìn)行多種修改。因此,應(yīng)該理解的是,盡管已經(jīng)通過優(yōu)選實(shí)施例和可選特征對本發(fā)明進(jìn)行了具體的公開,本文中所公開的概念的修改和改變可被本領(lǐng)域技術(shù)人員采用,并且這些修改和改變被認(rèn)為處于由所附權(quán)利要求限定的本發(fā)明的范圍之內(nèi)。無論何時(shí),在說明說所給定的范圍內(nèi),包括在該范圍內(nèi)的所有中間范圍和子范圍以及所有單個(gè)的值將包括在公開的范圍之內(nèi)??傮w來說,本文中所采用的術(shù)語和短語為他們所在領(lǐng)域公認(rèn)的含義,本領(lǐng)域技術(shù) 人員通過參照標(biāo)準(zhǔn)文件、參照雜志以及上下文知悉其含義。上述定義在本發(fā)明的上下文內(nèi)澄清其具體用途。
權(quán)利要求
1.一種連接件,用于連接流體管道和中空導(dǎo)流葉片以允許熱交換介質(zhì)流經(jīng)熱交換器中的所述中空導(dǎo)流葉片,所述連接件包括 主體,所述主體具有上表面和下表面以及中空的內(nèi)部; 中空管道連接部,所述中空管道連接部從所述上表面延伸并連接至所述內(nèi)部; 所述下表面被成形為對應(yīng)于所述中空導(dǎo)流葉片的一個(gè)端部; 所述連接件具有用于附接到所述中空導(dǎo)流葉片的所述端部的多個(gè)附接點(diǎn),所有所述附接點(diǎn)能被從頂側(cè)進(jìn)入;以及 所述連接件形成為單個(gè)的單元。
2.如權(quán)利要求I所述的裝置,其中,能通過所述中空管道連接部進(jìn)入所述附接點(diǎn)中的至少一個(gè),并且至少一個(gè)附接點(diǎn)位于所述主體的所述上表面上。
3.如權(quán)利要求I或2所述的裝置,其中,能通過所述中空管道連接部進(jìn)入的至少一個(gè)所述點(diǎn)附接部位于所述主體的所述內(nèi)部中的交叉構(gòu)件上。
4.如權(quán)利要求1-3中任一項(xiàng)所述的裝置,進(jìn)一步包括兩個(gè)交叉構(gòu)件,每個(gè)所述交叉構(gòu)件具有附接點(diǎn)。
5.如權(quán)利要求1-4中任一項(xiàng)所述的裝置,至少一個(gè)附接點(diǎn)位于靠近所述連接件的一個(gè)端部處。
6.如權(quán)利要求1-5中任一項(xiàng)所述的裝置,進(jìn)一步包括在被成形為對應(yīng)于所述中空導(dǎo)流葉片的一個(gè)端部的所述下表面上的凹部。
7.如權(quán)利要求1-6中任一項(xiàng)所述的裝置,其中,密封墊圈被放置在所述凹部內(nèi)。
8.如權(quán)利要求1-7中任一項(xiàng)所述的裝置,其中,所述交叉構(gòu)件的高度小于所述中空的內(nèi)部的高度,從而使得大部分所述中空的內(nèi)部打開。
9.如權(quán)利要求1-8中任一項(xiàng)所述的裝置,其中,所述連接點(diǎn)中的至少一個(gè)進(jìn)一步包括密封墊圈。
10.如權(quán)利要求1-9中任一項(xiàng)所述的裝置,其中,所述連接點(diǎn)為螺紋孔和螺釘,被用于將所述連接件能移除地連接到所述導(dǎo)流葉片。
11.一種用于再循環(huán)風(fēng)洞的熱交換器導(dǎo)流葉片,包括 支架; 形成為允許流體流過的安裝在所述支架中的多個(gè)中空導(dǎo)流葉片; 在所述中空導(dǎo)流葉片的每個(gè)端部處、將所述導(dǎo)流葉片連接到流體管道系統(tǒng)的連接件;并且 所述連接件由單個(gè)的零件形成,并在沒有熱粘結(jié)或化學(xué)粘結(jié)的情況下連接到所述中空導(dǎo)流葉片。
12.如權(quán)利要求11所述的裝置,其中,所述連接件在連接點(diǎn)處連接至所述導(dǎo)流葉片,所述連接點(diǎn)在所述導(dǎo)流葉片的中空區(qū)域內(nèi)。
13.如權(quán)利要求11-12中任一項(xiàng)所述的裝置,其中,所述連接點(diǎn)為擰緊凸起。
14.如權(quán)利要求12-13中任一項(xiàng)所述的裝置,其中,所述導(dǎo)流葉片具有內(nèi)部交叉拉條,所述連接件通過能移除的機(jī)械連接器連接至所述內(nèi)部交叉拉條。
15.如權(quán)利要求11-14中任一項(xiàng)所述的裝置,其中,所述連接件為權(quán)利要求1-10中所述的連接件中的一個(gè)。
16.—種葉片陣列,包括 多個(gè)中空葉片,每個(gè)中空葉片具有基本恒定的橫截面,所述葉片彼此基本平行地設(shè)置; 每個(gè)葉片具有第一端部和第二端部; 所述陣列具有由所述多個(gè)葉片的第一端部限定的第一邊緣; 所述陣列具有由所述多個(gè)葉片的第二端部限定的第二邊緣; 每個(gè)葉片的橫截面限定形成在所述橫截面中的至少兩個(gè)擰緊凸起; 每個(gè)葉片具有在其第一端部處的第一相應(yīng)的連接件,第一相應(yīng)的連接件借助螺釘固定到所述葉片上,每個(gè)螺釘與相應(yīng)的擰緊凸起螺紋接合; 每個(gè)葉片具有在其第二端部處的第二相應(yīng)的連接件,第一相應(yīng)的連接件借助螺釘固定到所述葉片上,每個(gè)螺釘與相應(yīng)的擰緊凸起螺紋接合; 沿著所述第一邊緣設(shè)置的第一歧管; 沿著所述第一邊緣和所述第二邊緣之一設(shè)置的第二歧管;以及管道,所述管道連接所述第一歧管、所述連接件和所述第二歧管,從而限定多個(gè)流體流動(dòng)路徑,每個(gè)流體流動(dòng)路徑從所述第一歧管穿過并通過至少一個(gè)所述葉片到達(dá)所述第二歧管。
17.如權(quán)利要求16所述的裝置,其中,連接到每個(gè)連接件的所述管道限定通到所述管道中的開口; 形成到每個(gè)葉片的橫截面中的所述擰緊凸起包括至少一個(gè)被定位為使得與所述擰緊凸起螺紋接合的螺釘具有穿過所述開口的軸線的擰緊凸起。
18.如權(quán)利要求16-17中任一項(xiàng)所述的裝置,其中,擰緊凸起的數(shù)量至少是4,并且其中被定位為使得與所述擰緊凸起螺紋接合的螺釘具有穿過所述開口的軸線的所述擰緊凸起的數(shù)量至少為2。
19.如權(quán)利要求16-18中任一項(xiàng)所述的裝置,其中,所述連接件是權(quán)利要求1-10中任一項(xiàng)所述的連接件。
20.一種使用多個(gè)中空導(dǎo)流葉片的方法,所述方法包括步驟 使第一溫度的工作流體流過管道系統(tǒng)到達(dá)第一熱交換單元; 所述第一熱交換單元由至少一個(gè)導(dǎo)流葉片形成,所述導(dǎo)流葉片具有在所述中空導(dǎo)流葉片的每個(gè)端部處的單個(gè)的連接件,所述連接件能移除地附接到所述導(dǎo)流葉片; 所述連接件通過機(jī)械連接器能移除地連接至所述中空導(dǎo)流葉片; 所述熱交換單元連接至所述管道系統(tǒng),從而使得流體能從所述管道系統(tǒng)流入所述熱交換單元; 將所述工作流體從所述第一熱交換單元傳送到第二熱交換單元中;以及所述方法進(jìn)一步包括與所述傳送步驟同時(shí)進(jìn)行的步驟在空氣穿過所述中空導(dǎo)流葉片時(shí)為空氣導(dǎo)流,并且在空氣穿過所述中空導(dǎo)流葉片時(shí)通過將熱量傳遞至流體來冷卻所述空氣,并由此將水的溫度從所述第一溫度升高至第二溫度。
21.如權(quán)利要求20所述的方法,其中,所述連接是流體密封的。
22.如權(quán)利要求20-21中任一項(xiàng)所述的方法,進(jìn)一步包括使所述工作流體流過第二導(dǎo)流葉片的步驟。
23.如權(quán)利要求20-22中任一項(xiàng)所述的方法,進(jìn)一步包括將所述被加熱的流體傳送至第二位置并通過熱交換系統(tǒng)將熱量傳遞至另一流體的步驟。
24.如權(quán)利要求20-22中任一項(xiàng)所述的方法,進(jìn)一步包括將所述被加熱的流體傳送至第二位置并在所述第二位置利用所述被加熱的流體的步驟。
25.如權(quán)利要求20-24中任一項(xiàng)所述的方法,進(jìn)一步包括一旦所述流體的溫度返回到所述第一工作溫度時(shí)將當(dāng)前被冷卻的流體從所述第二位置傳送回所述第一中空導(dǎo)流葉片的步驟。
26.如權(quán)利要求20-25中任一項(xiàng)所述的方法,其中,所述流體為液體或氣體。
27.如權(quán)利要求20-26中任一項(xiàng)所述的方法,其中,所述流體選自由水,氟利昂R氣體、鹽水、或壓縮氣體構(gòu)成的組。
28.如權(quán)利要求20-27中任一項(xiàng)所述的方法,其中,所述第二溫度的所述流體被用于對所述第二位置處的環(huán)境進(jìn)行加熱。
29.如權(quán)利要求20-28中任一項(xiàng)所述的方法,其中,所述連接件是權(quán)利要求1-10中所述的連接件中的一個(gè)。
全文摘要
公開了一種用于風(fēng)洞(100)的冷卻系統(tǒng)。本發(fā)明公開的熱交換器(200)形成為再循環(huán)風(fēng)洞的空氣流導(dǎo)管中的導(dǎo)流葉片組件。各葉片(201)由擠壓鋁制成,具有沿葉片長度連續(xù)向下行進(jìn)的的冷卻流體通道(206、207、208)??墒褂靡粋€(gè)或多個(gè)通道,這取決于葉片的應(yīng)用和所需的冷卻能力。葉片的外部形成為機(jī)翼形狀,從而以本領(lǐng)域公知的方式有效地使期望量的空氣流轉(zhuǎn)向。導(dǎo)流葉片通過單件連接器(202)連接至流體供應(yīng)部(204),該單件連接器(202)能移除地附接在導(dǎo)流葉片上。在描繪的實(shí)施例中,連接器附接有螺釘。在描繪的實(shí)施例中,連接器在兩件式注塑模具中形成單個(gè)的零件。
文檔編號A63G31/00GK102741675SQ201180006247
公開日2012年10月17日 申請日期2011年1月15日 優(yōu)先權(quán)日2010年1月15日
發(fā)明者N·艾倫·邁特尼, 馬克·阿里特 申請人:斯凱旺蒂爾國際有限責(zé)任公司