風(fēng)洞導(dǎo)流葉片熱交換器的制造方法
【專利說明】風(fēng)洞導(dǎo)流葉片熱交換器
[0001 ] 本申請(qǐng)為2011年I月15日遞交的申請(qǐng)?zhí)?01180006247.9且名稱為“風(fēng)洞導(dǎo)流葉片熱交換器”的專利的分案申請(qǐng)。
[0002]交叉引用的申請(qǐng)
[0003]本申請(qǐng)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(qǐng)n0.61/295229的權(quán)益的非臨時(shí)申請(qǐng)。
【背景技術(shù)】
[0004]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。
[0005]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(guó)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(wàn)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(cè)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(gòu)物廣場(chǎng)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。
[0006]—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)被栗送到可從介質(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(duì)于冷卻再循環(huán)風(fēng)洞來說是非常無效的方式。
[0007]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。
[0008]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(duì)于本領(lǐng)域技術(shù)人員來說將顯而易見。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0009]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。
[0010]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)部的抒緊凸起(screw bosses)，并且沿其長(zhǎng)度連續(xù)向下行進(jìn)以允許葉片簡(jiǎn)單且價(jià)廉的附接到端部零件。
[0011]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(PIumbingfittings)ο
[0012]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(jiǎn)單的機(jī)械連接。
[0013]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。
[0014]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。
[0015]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。
[0016]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(duì)于其他改進(jìn)。
[0017]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(zhǎng)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。
[0018]—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。
[0019]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。
[0020]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。
【附圖說明】
[0021]圖1為再循環(huán)風(fēng)筒中的熱交換導(dǎo)流葉片的透視圖；
[0022]圖2為單個(gè)