專利名稱：旋轉式熱管熱交換器的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種熱交換器，尤其涉及一種熱管熱交換器。
背景技術：
熱交換器是用于對封閉空間體(如機箱、機柜、方艙、機房、房屋等)的內部熱空氣 與外部冷空氣實現換熱的設備，其要確保封閉空間體的內部和外部空氣不能相互混合，比 如，為了控制內部空氣和熱源(如電子器件)的溫度，熱交換器用來實現戶外機柜或機箱內 部熱空氣與外部冷空氣換熱，使其溫度不能過高而導致內部設施(如電子系統(tǒng))不能正常 工作，同時也確保外部的腐蝕性空氣，雨水，濕氣等不進入機柜或機箱內部。熱管熱交換器 (也叫換熱器)是熱交換器的一個類別。熱管熱交換器通常由熱交換部件、有多個通風孔的 外殼和多個空氣流驅動裝置組成。圖1所示為熱管熱交換器的熱交換部件的工作原理示意 圖，該熱交換部件由多根橫向設置的熱管1’、多片縱向間隔穿設在熱管1’上的金屬翅片2’ 以及一穿設在熱管1’中部的隔板3’組成，穿過隔板3’的多根熱管1’將隔板3’ 一側的熱 空氣流4’的熱量傳到隔板3’另一側的冷空氣流5’中，以實現熱、冷空氣流4’、5’的熱交 換。圖2所示為熱管熱交換器安裝在機柜上的結構示意圖，隔板3’、機柜7’側壁保證了機 柜內外空氣不相互混合，通常情況下在隔板3’兩側都安裝空氣流驅動裝置6’ (離心風扇或 者軸流風扇)來分別驅動熱空氣流4’和冷空氣流5’達到適當流速，以提升隔板3’兩側熱 空氣和冷空氣的熱交換效果，金屬翅片2’的主要作用是增強流動空氣與熱管之間的對流傳 熱能力。圖3為現有技術兩金屬翅片間的流體的流動速度輪廓示意圖，由于靜態(tài)金屬翅片 2’表面的摩擦力和流道的阻力作用，使得越接近金屬翅片2’壁面流速衰減越快，流道壁 面的層流底層很厚，它是影響流體對流換熱能力的關鍵要素，因此，即便有空氣流驅動裝置 6’，也很難將通過金屬翅片2’的流速提升到10米每秒以上。
發(fā)明內容本實用新型要解決的技術問題是提高熱交換部件的金屬翅片間的流體流動速 度，從而提高熱交換器的換熱效果。為解決上述技術問題，本實用新型提供一種旋轉式熱管熱交換器，包括一外殼、 一固定隔板、一旋轉換熱部件以及一電機，所述外殼殼體上設有軸承，殼體內具有空腔，殼 體上還開設有進氣孔和出氣孔；所述固定隔板固定在所述外殼的空腔內，中心具有一圓孔； 所述旋轉換熱部件，包括一圓盤形的旋轉隔板、固設于所述旋轉隔板中心部位并垂直于所 述旋轉隔板板面的一轉軸、穿過所述旋轉隔板的多根熱管以及分布在所述旋轉隔板的兩側 并穿設在一根或多根熱管上多個金屬翅片；所述旋轉隔板匹配安裝在所述固定隔板的圓孔 內并與所述圓孔的邊緣緊密配合，以將所述外殼的空腔分成相互隔開的一冷流體區(qū)和一熱 流體區(qū)；所述轉軸被所述外殼的軸承支撐；所述電機安裝在所述外殼上并與所述旋轉換熱 部件的轉軸相連；由所述電機驅動所述轉軸旋轉進而帶動整個旋轉換熱部件轉動，以實現所述冷流體通道和熱流體通道內的冷、熱流體加速換熱。所述的旋轉式熱管熱交換器，其中，所述多根熱管和所述 多個金屬翅片均相對于 所述旋轉隔板的中心呈對稱分布。所述的旋轉式熱管熱交換器，其中，所述圓孔的孔壁上設置有凹槽，所述旋轉隔板 的邊緣卡設在所述凹槽內。所述的旋轉式熱管熱交換器，其中，所述外殼上設置有一個軸承，所述轉軸的一端 與所述旋轉隔板的中心部位固接，另一端穿過所述軸承并被所述軸承支撐定位。所述的旋轉式熱管熱交換器，其中，所述外殼上設置有兩軸承，所述轉軸的中部穿 過所述旋轉隔板的中心部位并與所述旋轉隔板固接，所述轉軸的兩端分別穿過所述兩軸承 并被其支撐定位。所述的旋轉式熱管熱交換器，其中，所述外殼的進氣孔或出氣孔處設置有空氣驅 動裝置。所述的旋轉式熱管熱交換器，其中，所述空氣驅動裝置為軸流風扇或離心風機。所述的旋轉式熱管熱交換器，其中，所述轉軸對應所述旋轉隔板兩側的位置各設 置有一組扇葉，各組扇葉呈放射狀分布在所述轉軸的周向。所述的旋轉式熱管熱交換器，其中，所述殼體上還設置有將所述旋轉式熱管熱交 換器安裝在待換熱的封閉空間體的外壁上的掛耳。本實用新型的有益技術效果在于采用本實用新型的旋轉式熱管熱交換器，其換 熱部件輕易使金屬翅片的壁面與靜態(tài)空氣之間產生幾十米每秒的相對速度，顯著增加了金 屬翅片間空氣的相對流速，提升了換熱效果。

圖1為現有熱管熱交換器的換熱部件的結構示意圖，其中，圖Ia為主視圖，圖Ib 為側視圖；圖2為現有現有熱管熱交換器安裝在機柜上的結構示意圖；圖3為現有熱管熱交換器的兩金屬翅片間的流體的流動速度輪廓圖；圖4為本實用新型旋轉式熱管熱交換器的結構示意圖，其中，圖4a為立體示意圖， 圖4b為俯視示意圖，圖4c為側視示意圖；圖5為圖4c中A部的放大圖；圖6為本實用新型旋轉式熱管熱交換器的轉軸和軸承的結構示意圖，其中，圖6a、 圖6b分別為轉軸和軸承的的兩個實施例；圖7為本實用新型旋轉式熱管熱交換器設置空氣驅動裝置的結構示意圖；圖8為本實用新型旋轉式熱管熱交換器的轉軸設置扇葉的結構示意圖；圖9為本實用新型旋轉式熱管熱交換器安裝在機柜上的結構示意圖；圖10為本實用新型旋轉式熱管熱交換器的兩金屬翅片間的流體的流動速度輪廓 圖。
具體實施方式
以下結合附圖詳細介紹本實用新型旋轉式熱管熱交換器的具體結構。[0026]參閱圖4(即圖4a、圖4b、圖4c)，本實用新型的旋轉式熱管熱交換器大致包括 一外殼8、一設置在外殼8內并與外殼8相連的一固定隔板4、一設置在外殼8內的旋轉換 熱部件(1、2、3、5)以及一設置在外殼8上用以驅動旋轉換熱部件(1、2、3、5)轉動的電機 11(如圖6所示)。外殼8的內部設有一空腔81，固定隔板4安裝在空腔81內且固定隔板4的四周與 外殼8固定連接，固定隔板4的中心設有一安裝旋轉換熱部件(1、2、3、5)的圓孔41。旋轉換熱部件(1、2、3、5)包括一圓盤形的旋轉隔板3、固設在旋轉隔板3中心部 位并垂直于旋轉隔板3板面的一轉軸5、穿過旋轉隔板3的多根熱管1以及分布在旋轉隔板 3的兩側并穿設在一根或多根熱管1上多個金屬翅片2。 在旋轉隔板3上，熱管1和金屬翅 片2相對于旋轉隔板3的盤面中心徑向均勻布置，使得整個旋轉換熱部件(1、2、3、5)維持 轉動平衡。金屬翅片2可以單穿于單根熱管1，也可以采用易于生產裝配的多熱管1共用 連續(xù)金屬翅片形式。如根據制造工藝條件，選定若干熱管1形成一獨立熱管翅片組，在旋 轉隔板3上開設多個安裝孔用來安裝該多個獨立熱管翅片組，每個熱管翅片組對應設置在 旋轉隔板3上的安裝孔，形成整體上含有眾多熱管的、滿足較大換熱需求的換熱部件。圖4 所示的正是這種穿設金屬翅片的方法，其在旋轉隔板3上設置有四個均勻分布的熱管翅片 組，每個熱管翅片組包括多根熱管1，多根熱管1共同穿過一組金屬翅片。旋轉隔板3匹配安裝在固定隔板4的圓孔41內并與圓孔41的邊緣緊密配合，以 將外殼8的空腔81分成相互隔開的一冷流體區(qū)8a和一熱流體區(qū)Sb。在本實施例中，圓孔 41和旋轉隔板3采用如下配合方式參閱圖5，圓孔41的孔壁上設置有一凹槽411，旋轉隔 板3的邊緣卡嵌在該凹槽411內，使得旋轉隔板3與固定隔板4 一起形成一封閉的分隔面， 從而保證殼體8內的冷流體區(qū)8a和熱流體區(qū)8b獨立隔開。轉軸5可為設于外殼8單側的短軸，如圖6a所示，外殼8 一側的殼體上設置有一 軸承82，轉軸5 —端固定連接在旋轉隔板3的中心部位，另一端穿過軸承82并被軸承82支 撐定位。轉軸5也可為貫穿外殼8雙側的長軸，如圖6b所示，在外殼8的兩側的殼體上各 設置有一軸承82，轉軸5的中部穿過旋轉隔板3的中心部位并與旋轉隔板3固定連接，轉 軸5的兩端分別穿過外殼8兩側的兩軸承82并被其支撐定位。電機11安裝在外殼8上， 其與轉軸5相連，用以驅動轉軸5轉動。外殼8對應其內部的冷流體區(qū)8a和熱流體區(qū)8b均開設有進氣孔和出氣孔，空氣 由進氣孔進入，換熱后由出氣孔排出。驅動空氣進入冷流體區(qū)8a或熱流體區(qū)8b有三種可 選方式(1)由熱交換器之外的外部動力驅動，比如熱流體區(qū)8b的空氣流動由機柜內部 風扇驅動；(2)在冷流體區(qū)8a或熱流體區(qū)8b的進氣孔或出氣孔位置處設置空氣驅動裝置， 如軸流風扇，離心風機等，圖7所示為冷流體區(qū)8a的進氣孔和熱流體區(qū)8b的進氣孔都設 置風扇6的情形，在實際應用時，可根據需要適當配置空氣驅動裝置。(3)在轉軸5對應旋轉隔板3的一側或兩側的位置設置有一組扇葉9，如圖8所示， 各組扇葉9呈放射狀分布在轉軸5的周向，進氣孔開設在外殼8對應轉軸5的位置，出氣孔 開設在外殼8的四周，當轉軸3轉動時，各組扇葉9所在的一側空間的空氣都形成離心風扇 機制，S卩空氣沿轉軸5方向從進氣孔被吸入，然后沿垂直于轉軸5的方向從各出氣孔排出。[0035]圖9所示為旋轉式熱管熱交換器安裝在機柜上的結構示意圖，如圖所示，在機柜7 側壁上開設有一開口，熱管熱交換器的外殼8嵌設該開口處，并通過外殼8上設置的掛耳10 固定在機柜7上。顯然，也可根據實際需要將熱交換器安裝在機柜7門上或者頂部。本實用新型旋轉式熱管熱交換器的工作原理為由電機11帶動轉軸5旋轉，進而 帶動整個旋轉換熱部件(1、2、3、5)轉動，從而實現冷流體區(qū)8a和熱流體區(qū)IOa內的冷、熱 流體加速換熱。實踐證明，采用本實用新型的旋轉式熱管熱交換器，其換熱部件輕易使金屬翅片2 的壁面與靜態(tài)空氣之間產生幾十米每秒的相對速度，顯著增加了金屬翅片間空氣的相對流 速，從而顯著提高了換熱效果，圖10所示為本實用新型旋 轉式熱管熱交換器的兩金屬翅片 間的流體的流動速度輪廓圖，將其與圖3所示的現有技術的金屬翅片間的流體的流動速度 輪廓圖相比，可以看出，本實用新型的金屬翅片間空氣的流動速度更快，且，接近金屬翅片2 壁面的空氣流速衰減也不明顯，幾乎接近均勻分布。以上所述僅為本實用新型的較佳可行實施例，并非限制本實用新型的保護范圍， 凡運用本實用新型說明書及附圖內容所作出的等效結構變化，均包含在本實用新型的保護 范圍內。
權利要求一種旋轉式熱管熱交換器，其特征在于，包括一外殼，殼體上設有軸承，殼體內具有空腔，殼體上還開設有進氣孔和出氣孔；一固定隔板，固定在所述外殼的空腔內，中心具有一圓孔；一旋轉換熱部件，包括一圓盤形的旋轉隔板、固設于所述旋轉隔板中心部位并垂直于所述旋轉隔板板面的一轉軸、穿過所述旋轉隔板的多根熱管以及分布在所述旋轉隔板的兩側并穿設在一根或多根熱管上多個金屬翅片；所述旋轉隔板匹配安裝在所述固定隔板的圓孔內并與所述圓孔的邊緣緊密配合，以將所述外殼的空腔分成相互隔開的一冷流體區(qū)和一熱流體區(qū)；所述轉軸被所述外殼上的軸承支撐；以及，一電機，其安裝在所述外殼上并與所述旋轉換熱部件的轉軸相連；由所述電機驅動所述轉軸旋轉進而帶動所述旋轉換熱部件轉動，以實現所述冷流體區(qū)和熱流體區(qū)內的冷、熱流體加速換熱。
2.如權利要求1所述的旋轉式熱管熱交換器，其特征在于，所述多根熱管和所述多個 金屬翅片均相對于所述旋轉隔板的中心呈對稱分布。
3.如權利要求1所述的旋轉式熱管熱交換器，其特征在于，所述圓孔的孔壁上設置有 凹槽，所述旋轉隔板的邊緣卡設在所述凹槽內。
4.如權利要求1所述的旋轉式熱管熱交換器，其特征在于，所述外殼上設置有一個軸 承，所述轉軸的一端與所述旋轉隔板的中心部位固接，另一端穿過所述軸承并被所述軸承 支撐定位。
5.如權利要求1所述的旋轉式熱管熱交換器，其特征在于，所述外殼上設置有兩軸承， 所述轉軸的中部穿過所述旋轉隔板的中心部位并與所述旋轉隔板固接，所述轉軸的兩端分 別穿過所述兩軸承并被其支撐定位。
6.如權利要求1所述的旋轉式熱管熱交換器，其特征在于，所述外殼的進氣孔或出氣 孔處設置有空氣驅動裝置。
7.如權利要求6所述的旋轉式熱管熱交換器，其特征在于，所述空氣驅動裝置為軸流 風扇或離心風機。
8.如權利要求1所述的旋轉式熱管熱交換器，其特征在于，所述轉軸對應所述旋轉隔 板兩側的位置各設置有一組扇葉，各組扇葉呈放射狀分布在所述轉軸的周向。
9.如權利要求1所述的旋轉式熱管熱交換器，其特征在于，所述外殼上還設置有將所 述旋轉式熱管熱交換器安裝在待換熱的封閉空間體的外壁上的掛耳。
專利摘要一種旋轉式熱管熱交換器，包括一外殼、一固定隔板、一旋轉換熱部件以及一電機，所述固定隔板固定在所述外殼的空腔內，中心具有一圓孔；所述旋轉換熱部件，包括一圓盤形的旋轉隔板、固設于所述旋轉隔板中心部位并垂直于所述旋轉隔板板面的一轉軸、穿過所述旋轉隔板的多根熱管以及分布在所述旋轉隔板的兩側并穿設在一根或多根熱管上多個金屬翅片；所述電機安裝在所述外殼上并與所述旋轉換熱部件的轉軸相連；由所述電機驅動所述轉軸旋轉進而帶動整個旋轉換熱部件轉動，以實現所述冷流體通道和熱流體通道內的冷、熱流體加速換熱。該旋轉式熱管熱交換器的換熱效率高。
文檔編號F28F13/06GK201575734SQ20092026983
公開日2010年9月8日 申請日期2009年11月9日 優(yōu)先權日2009年11月9日
發(fā)明者姚淼, 賈欣 申請人:深圳市偉思域科技有限公司