用于重新引导流体流的歧管结构的制作方法

文档序号:12286698阅读:225来源:国知局
用于重新引导流体流的歧管结构的制作方法与工艺

本申请要求与2014年5月2日提交的标题为“用于热交换器设备的流动促进歧管结构以及包括该歧管结构的热交换器设备(FLOW-PROMOTING MANIFOLD STRUCTURE FOR A HEAT EXCHANGER APPARATUS AND A HEAT EXCHANGER APPARATUS INCORPORATING SAME)”的美国临时专利申请No.61/987,570的优先权和权益。上述专利申请的内容以引用方式据此明确地并入本申请的详细描述中。

技术领域

本发明涉及一种用于重新引导流体流的歧管结构,以及涉及一种能够促进进入的流体流至设备或系统内的附加部件的流动分布的歧管结构。具体地,本发明涉及一种用于重新引导进入和/或流出的流体流并促进通过热交换器设备的更均匀的流动分布的歧管结构。



背景技术:

布置在流体壳体内的热交换器是已知的并且用于各种应用。一般而言,热交换器通常布置在流体壳体内,以便将热交换器浸没在流体内或允许流体横跨热交换器流动穿过壳体,从而使至少两种不同的流体彼此成热传递的关系。流体入口/出口在壳体和壳体的整体结构上的布置可以影响在热交换器上方和/或通过热交换器的流体流动,从而影响整个热交换器设备的总体效率和/或性能。一般而言,热交换器在外部壳体内的布置和/或定位也可以影响设备的总体性能。这在流体在与其离开壳体的方向不同的方向上进入壳体(或反之亦然)时通常是显而易见的,因为方向变化通常会导致对应设备上的能量损失和/或压降增加。另外,流体入口在壳体上的特定位置可对进入的流体流是否被均匀地和/或充分地分布通过与对应的热交换器或其他设备相关联的流体槽道具有影响,从而影响设备的总体效率和性能。因此,当尝试优化整体热传递性能时,朝向封闭的热交换器或其他合适部件或设备引导进入的流体并且/或者从封闭的热交换器或其他合适部件或设备排出进入的流体的方式是重要的考虑因素。

因此,需要改进的歧管结构用于引导和/或分布进入和/或流出的流体流,特别是在流体在与其离开整体组件方向不同的方向上进入热交换器或其他合适设备的情况下,或反之亦然。



技术实现要素:

根据本公开的示例性实施例,提供了一种歧管结构,其包括:用于接收流体的歧管腔体;与所述歧管腔体流体连通的第一流体开口,所述第一流体开口具有在第一方向上定向的流动轴线,所述第一流体开口位于所述歧管腔体的第一端,用于在所述第一方向上将所述流体引入到所述歧管腔体或使来自所述歧管腔体的所述流体流出;与所述歧管腔体流体连通的第二流体开口,所述第二流体开口具有在大体垂直于所述第一方向的第二方向上定向的流动轴线,所述第二流体开口布置在所述歧管腔体的第二端,用于在所述第二方向上将所述流体引入到所述歧管腔体或使来自所述歧管腔体的所述流体流出;第一弯曲表面,其形成大体与所述第一流体开口相对的所述歧管腔体的底部部分,所述第一弯曲表面具有凹曲率;其中所述第一弯曲表面是分流表面,用于将流体流从所述第一方向或第二方向中的任一个重新引导至所述第一方向或第二方向中的另一个

根据本公开的另一个示例性实施例,提供了一种热交换器设备,其包括:壳体,其限定第一歧管腔体和第二歧管腔体,以及将所述第一歧管腔体和所述第二歧管腔体互连的流动通道;第一流体开口,其在所述壳体中形成以与所述第一歧管腔体流体连通,并且具有在第一方向上定向的流动轴线;第二流体开口,其在所述壳体中形成以与所述第二歧管腔体流体连通,并且具有在第二方向上定向的流动轴线;热交换器,其位于第一歧管腔体和第二歧管腔体之间的流动通道内,该热交换器具有用于在所述第二方向上贯穿其传输第一流体的多个第一流体槽道,以及用于贯穿其传输第二流体的多个第二流体槽道,热交换器具有与所述第一歧管腔体流体连通的第一端和与所述第二歧管腔体流体连通的第二端;第一弯曲表面,其形成大体与所述第一流体开口相对的所述第一歧管腔体的底端,所述第一弯曲表面具有朝向所述第一流体开口延伸的第一部分和远离所述流体入口延伸的第二部分,并且限定所述第一部分和所述第二部分之间的凹曲率;其中所述第一弯曲表面为分流表面,用于在所述第一流体开口或所述第二流体开口中的一个与所述第一流体开口和所述第二流体开口中的另一个之间将流体流动从所述第一方向或第二方向重新引导至所述第一方向或第二方向中的另一个,用于传输到所述热交换器的所述第一流体槽道或从所述热交换器的所述第一流体槽道传输。

附图说明

现在通过示例的方式参考示出本申请的示例实施例的附图,并且其中:

图1是根据本公开的示例实施例的热交换器设备的透视图;

图2是图1的热交换器设备的顶视图;

图3是沿热交换器设备的纵向轴线截取的图1的热换器设备的剖视图;

图3A是其上安装有控制装置的图1的热交换器设备的透视图;

图4是根据本公开的另一个示例实施例的热交换器设备的顶部透视图;

图5是图4的热交换器设备的底板的顶部透视图;

图6是沿垂直于热交换器设备的纵向轴线的轴线截取的图4的热交换器设备的歧管结构的剖视图;

图7是图6的歧管结构的部件的顶部透视图;

图8是图4的热交换器设备的盖部分的顶部透视图;

图9是图8的盖部分的侧视图;

图10是图7的盖部分的底部透视图;

图11是穿过热交换器设备的流体流动的示意图;

图11A是穿过图1的热交换器设备的另选流体流动路径的示意图,其中第一歧管腔体用作出口歧管;

图12是穿过图4的热交换器设备的流体流动的示意图;

图12A是穿过图4的热交换器设备的另选流体流动的示意图,其中第一歧管腔体用作出口歧管;

图13是示出穿过设备的流体流动的根据本公开的热交换器设备的流体模型。

图14是根据本公开的另一个示例实施例的热交换器设备的顶部透视图;

图15是沿垂直于热交换器设备的纵向轴线的轴线截取的图14的热交换器设备的歧管结构的剖视图;

图16是图14的热交换器设备的盖部分的顶部透视图;以及

图17是图14的热交换器设备的底板的顶部透视图。

在不同附图中可使用类似附图标号来表示类似部件。

具体实施方式

现在参照图1至图3,示出了根据本公开的示例实施例的结合有歧管结构100的示例性热交换器设备10。为了便于参考,将关于热交换器设备描述该示例性实施例,然而应当理解,根据具体应用,所描述的技术可结合其他流体传输装置诸如例如质量传递装置或加湿器装置使用。

如图所示,热交换器设备10包括布置在流动箱或外部壳体14内的热交换器(或流体传输装置)12。流动箱14通常为外壳或壳体的形式,其包括底板16和定位在底板16的顶部上并且将热交换器12封闭在该组合结构内的盖部分18。虽然针对封闭在组件内的热交换器12来描述本示例性实施例,但应当理解,如上所述,歧管结构100和/或流动箱14还可以与其他流体传输装置诸如例如质量传递装置或加湿器一起使用。因此,应当理解,本公开并非旨在限于与热交换器一起使用,并且在本公开的范围内设想了使流体递送至其中且从其中排出的其他装置。

流动箱14在盖部分18的顶表面17中限定大体在流动箱14的一端处的流体入口或第一流体开口13,并在流动箱14的盖部分18的端壁19中限定布置在流动箱14的相对端处的流体出口或第二流体开口15。因此,第一流体开口13具有流动轴线,该流动轴线大体垂直于流动箱14和/或封闭在流动箱14内的热交换器或流体传输装置12的纵向轴线。第二流体开口15在与第一流体开口13相对的端部处形成在流动箱14的端壁19中,并且因此具有流动轴线,该流动轴线大体垂直于第一流体开口13的流动轴线,并且大体平行于流动箱14和/或容纳在流动箱14内的热交换器12(或流体传输装置)的纵向轴线,和/或与流动箱14和/或容纳在流动箱14内的热交换器12(或流体传输装置)的纵向轴线成一直线。在本示例性实施例中,第一流体开口13用作入口开口,而第二流体开口15用作出口开口,然而应当理解,反向流动方向也是可能的。因此,在操作中,第一热交换流体通过第一流体开口13进入热交换器设备10,并且通过歧管结构100引导,以便与容纳在流动箱14内的热交换器12形成接触和热交换关系。该流体在通过第二流体开口15离开热交换器12和热交换器设备10之前,与流动穿过热交换器12的第二流体处于热传递关系来流动穿过热交换器12。穿过流动箱14的总流体流动因此在第一流体开口13和第二流体开口15之间经历至少约90度的流动方向变化。流动箱14的底板16和盖部分18的构造材料没有特别限制,并且可根据热交换器设备10的具体应用选择。在一些实施例中,盖部分18和/或底板16可以由合适的塑料材料形成。

热交换器(或流体传输装置)12可以是任何合适的形式,并且在本示例性实施例中,是堆叠板式热交换器的形式,其包括多个间隔开的堆叠管构件20,每个管构件20限定内部流体流动通道21以供第二热交换流体从其中流动,例如如图3所示。每个管构件20具有与内部流体流动通道21连通的流体入口开口和流体出口开口,相邻管构件20的流体入口开口和流体出口开口对准,以便限定流体入口歧管22和流体出口歧管24(在图1和图2中示意性地示出)。对应的开口26、28(图5所示)可以形成在热交换器设备10的底板16中(或根据具体应用,在盖部分18中),以允许合适的流体入口/出口配件(未示出)安装成与流体入口歧管22和出口歧管24连通,用于通过热交换器12引入和排出第二流体。在一些实施例中,热交换器设备10可以直接安装成与对应的流体源(例如,诸如汽车系统部件的壳体)流体连通。另选地,根据热交换器12的入口歧管22和出口歧管24的精确定位/布置,入口开口26和出口开口28可形成在流动箱14的盖部分18中。

在间隔开的堆叠管状构件20之间形成的空间可形成第二组流体通道25,以供通过第一流体开口13进入热交换器设备10的第一热交换流体的流动,以流动穿过热交换器12,从而使第一热交换流体与流动穿过封闭的第一组流体通道21的第二热交换流体形成热交换关系。热传递增强装置诸如翅片可位于堆叠的管构件之间,以便提高热交换效率和/或增加热交换器结构的总强度。另选地,堆叠的管构件20可以形成有在管构件20的外表面或内表面上形成的凹坑、肋形件或其他隆起27,以便实现类似的效果。紊流增强器或其他已知装置诸如凹坑或肋形件27也可布置或形成在内部流体流动通道21内,以便根据本领域中已知的原理增加热传递。在一些实施例中,管构件20可以形成为一体结构,而在其他实施例中,它们可以由配对板对形成。

热交换器(或流体传输装置)12经布置以便封闭在流动箱14内。热交换器12定位在底板16的内表面32的大体为平面的中心部分30上,其中流动箱14的盖部分18布置在热交换器12的顶部之上并且抵靠底板16的上表面或内表面32密封。在一些实施例中,底板16可形成有从底板16的周边边缘34向内设置的凸起的唇缘或周边边沿35,以提供用于与盖部分18的开口端36接合的密封表面。因此,底板16的一部分向外延伸超出由盖部分18限定的周边,从而如果需要的话提供附加的安装表面。安装孔37也可以围绕底板16间隔开地形成,以帮助将热交换器设备10安装和/或固定到例如整个系统内的对应部件。

第一歧管腔体或空间40在流动箱14的入口或第一端处限定在盖部分18内,第一歧管腔体大体上与第一流体开口13对准,并且朝在热交换器12中形成的第二组流体通道25的开口端敞开且与所述第二组流体通道25的开口端流体连通。第二歧管腔体或空间42在流动箱14的出口端处限定在盖部分18内,第二歧管腔体42与热交换器12中的第二组流体通道25的出口端流体连通,用于在第一流体通过第二流体开口15从热交换器设备10排出之前离开第二组流体通道25时接收该第一流体。一般而言,期望在热交换器12的入口端的大区域上将进入的流体朝向热交换器12引导,以确保通过热交换器12的流体通道25的均匀和/或优化的流体分布。为了促进朝向热交换器12的入口端的大区域的流体流动,第一流体开口13布置成相对于热交换器12的入口端或热交换器设备的纵向轴线略微偏置,如图2中最清楚地示出。如附图中所示,第一流体开口13形成在盖部分18中,以便定位在热交换器12的入口端的左下角(当从上方观察时)。盖部分18也成形或成轮廓为促进从大体位于热交换器12的一个拐角处的第一流体开口13横跨热交换器12的整个端面或入口端的流体流动。更具体地,盖部分18并不是具有大体矩形的拱顶形结构,而是如图2的顶视图所示,盖部分18的入口端在朝向热交换器12的左上角向外延伸或渐缩之前,成轮廓为围绕第一流体开口13向内渐缩,如从图2所示的顶部所见,盖部分18的向内渐缩的区域23形成盖部分18的凹进的左上角。盖部分18的成形在向内渐缩的区域23中产生第一歧管腔体40的几乎漏斗或喷嘴状部分或区域,其有助于促进从第一流体开口13朝向热交换器12的整个端面或入口端的流动分布,这有助于确保至热交换器12的流体通道25的流体分布。

为了进一步有助于将通过第一流体开口13进入热交换器设备10的第一热交换流体朝向热交换器12的入口端重新引导,以努力确保通过流体通道25的充足的流动分布,底板16设置有第一斜坡或入口斜坡46。如图1-3所示,第一斜坡46具有第一端48和第二端50,第一端远离底板16朝向第一流体开口13向上延伸到第一歧管腔体40中,第二端朝向热交换器12(或封闭在流动箱14内的任何其他合适的设备或装置)向下倾斜穿过第一歧管腔体40。除了向下倾斜的前表面52之外,第一斜坡46的后表面54也可以成形或弯曲,以便对应于形成第一歧管腔体40的盖部分18的表面的内部形状或轮廓。例如,在本实施例中,盖部分18限定第一歧管腔体40的稍圆形或圆柱形后壁,第一斜坡46的后表面54是弯曲的,以便大体对应于形成第一歧管腔体40的盖部分18的内部形状。如在图2中更清楚地示出,第一斜坡46也朝向第一歧管腔体40的向内渐缩的区域23逐渐倾斜,这有助于进一步促进通过第一歧管腔体40朝向热交换器12的流体分布。因此,第一斜坡46充当偏流器,以将移动和/或混合逐渐引入通过第一流体开口13进入流动箱14的流体流中,以便以此类方式将入流重新引导通过大约90度弯曲,从而可减少和/或避免通常与流体流的流动方向的突然变化相关联的能量损失以及不期望的压降。第一斜坡46可以整体地形成为底板16的一部分,或者可以形成为单独的部件,然后通过任何合适的方式将其固定到底板16。

第二斜坡或出口斜坡56也可以在热交换器设备10的出口或第二端处的底板16上设置在第二歧管腔体42内。第二斜坡56通常为向上倾斜的斜坡的形式,向上倾斜的表面58面向热交换器12的第二组流体通道25的出口或第二端,以便将离开热交换器12的第二组流体通道25的流体朝向热交换器设备10的第二流体开口15转向和/或重新引导。第二斜坡56在热交换器设备10的第二流体开口15相对于热交换器12的底部稍微升高的情况下特别有用,使得离开最底下的流体通道25的流体可以朝向第二流体开口15向上引导。类似地,第二歧管腔体42中的盖部分18的内部表面可以成形为朝向第二流体开口15倾斜,以有助于将离开热交换器12的最上面的流体通道25的流体朝向出口15引导。

虽然已经结合第一歧管腔体40描述用于将进入的流体朝向封闭在流动箱14内的流体装置引导/转向的第一斜坡46,且第二斜坡56结合第二歧管腔体42布置以有助于从流动箱14排出流体,但应当理解,通过流动箱14的流动方向可以颠倒,其中流体通过第二歧管腔体42进入流动箱14,并且经由第一歧管腔体40离开流动箱14,以与上述相同的方式在流出流体流内引起混合和/或移动。因此,应当理解,第一歧管腔体40并非旨在限于入口歧管腔体,并且所描述的通过热交换器设备10的流动方向可以颠倒。

尽管第一歧管腔体40已经被描述成形成为流动箱14结构的一部分,但应当理解,具有流体入口(或流体开口)13的第一歧管腔体40可以形成为单独的部件或配件,然后将其附连或适当地连结到对应的常规壳体或直接附连或连结到流体传输装置诸如热交换器,以有助于流体通过相关联的流体传输装置或壳体的递送或排放。

在一些实施例中,并且根据热交换器设备10的具体应用,可期望结合热交换器设备10安装流量控制装置。更具体地,被配置成控制进入流动箱14的第一热交换流体的源和流速的控制阀29(如图3A所示)可安装在盖部分18的大体平坦的顶表面或上表面上,以与第一流体开口13流体连通。虽然控制阀29可增加热交换器设备10的总包装高度,但控制装置或控制阀29在盖部分18的上表面上的定位不会增加热交换器设备10的总长度,并且可利用由盖部分18的上表面提供的大体平坦的区域,而不需要进一步修改热交换器设备10以便提供特定的安装区域或安装凸缘。

现在参照图4-9,示出了根据本公开的示例性实施例的结合有歧管结构100的另一个热交换器设备10。在本示例性实施例中,热交换器设备10与前述实施例类似,因为该热交换器设备10也包括布置在流动箱或外部壳体14内的热交换器12,流动箱14通常为外壳或壳体的形式,其包括底板16和定位在底板16的顶部上并且将热交换器12封闭在该组合结构内的盖部分18。然而,在该实施例中,如在图5中更清楚地显示,不是提供具有向上延伸到第一歧管腔体40中的第一端48并具有直接朝向热交换器12的前端或入口端延伸的向下倾斜的第二端52的第一斜坡46,以用于将在第一方向上的入流在第二方向上朝向热交换器12重新引导,而是将底板16成形为在其表面内提供大体U形的弯曲凹陷部或半圆环形凹陷部59。大体U形的弯曲凹陷部或半圆环形凹陷部59围绕大体居中的突起62形成弯曲槽道区60,弯曲槽道区60具有各自朝向热交换器12(或其他装置)所处的底板的中心平面部分30延伸的相应端部64。在本实施例中,流动箱14具有与前述实施例的流动箱14稍微不同的结构。更具体地,在本实施例中,流动箱14包括用于容纳堆叠管式或堆叠板式热交换器12(或其他流体传输装置)的大体矩形部分31,大体矩形部分31与结合有歧管结构100的更圆的圆顶形端部部分33一体化形成。因此,与前述实施例相比,流动箱14稍微延伸,形成第一歧管腔体40的流动箱14的更圆的端部33与热交换器12的前缘或入口端稍微间隔开。歧管结构100与热交换器12的前缘或入口端的稍微的间隔提供一些附加空间,用于在流体冲击或撞击热交换器12的前缘或入口端之前,重新引导进入第一歧管腔体40的流体流动。在反向流动方向上,在热交换器(或其他流体传输装置)的端部之间的空间或间隙提供附加空间,用于使流出流体朝向歧管结构100汇集。然而,应当理解,第一歧管腔体40的特定尺寸和在第一歧管腔体40与热交换器12(或其他流体传输装置)的端部边缘之间提供的精确间距将取决于热交换器设备10的具体应用以及整个设备10的任何包装要求。

考虑到在第一歧管腔体40和相关联的热交换器12(或其他合适的装置)的前缘或端面之间提供的间距,应当理解,具有流体入口(或开口)13的第一歧管腔体40也可以形成为单独的部件或配件,然后将其附连或适当地连结到对应的流动箱或壳体或其他流体传输装置。因此,在一些实施例中,歧管结构100可以与流动箱或热交换器设备的其余部件分开。

在本示例性实施例中,不是如在前述实施例中那样使第一流体开口13相对于热交换器12偏置,而是将第一流体开口13居中地布置在第一歧管腔体的圆顶形入口端33内。在操作中,通过大体位于中心的第一流体开口13进入热交换器设备10的第一热交换流体接触在第一歧管腔体的基部处形成的中心突起62,并且具有围绕中心突起62分离或扩散的趋势,从而致使流体在沿围绕中心突起62形成的U形槽道区60的弯曲或凹形壁的第二部分被向上引导之前首先沿U形槽道区60的第一部分被向下引导,如在图6中略微示意性地示出。盖部分18的圆顶形部分33的内表面63进一步促进流体自身折回,以便被引导回到热交换器12。因此,沿由槽道区60提供的弯曲凹形表面和盖部分18的入口部分33的对应的圆顶形内表面63的流体流动的向上偏转倾向于在流体流中引起旋涡运动,从而在流动箱14的第一歧管腔体40内产生期望的流体动力学性质。通过底板16和盖部分18的对应入口区33的成形而在流体流内引起的旋涡移动或旋涡流动有助于将在第一方向上进入流动箱14的流体流引导至热交换器12,而没有遇到通常与流动方向上的更突然的变化相关联的一些已知压力和/或能量损失。

在流动箱14的歧管结构100的第一歧管腔体40内产生的旋涡流动可以通过设置安装在第一流体开口13内的歧管插入件68以及通过特别地调整盖部分18来进一步增强,以进一步促进进入的流体朝向热交换器12的入口端的重新引导。如图6和图7中最清楚地示出,歧管插入件68为管的形式,该管具有在相对的第一端72和第二端74之间延伸的伸长的大体圆柱形管状主体70。大体圆柱形的伸长管状主体70具有外径D1,该外径D1经设定尺寸以便适合于装配到在盖部分18中形成的第一流体开口13内,并且具有允许插入件68延伸到在流动箱14内形成的第一歧管腔体40中的长度。第一端72提供用于将第一热交换流体引入到热交换器设备10中的开口端76。管状主体70的第二端74还提供开口端80,并且形成有围绕第二开口端74的、向外扩口的向上弯曲的边缘78。由向外扩口的向上弯曲的边缘78形成的第二端74的总外径D2通常小于由流动箱14的盖部分18的内表面形成的圆顶形第一歧管腔体40的总内径,以便在它们之间提供大体环形间隙81。

如图6、图12和图13中示意性所示,第一热交换流体进入歧管插入件68的开口端76,并向下行进通过歧管插入件68的中心通道进入第一歧管腔体40。当流体离开歧管插入件68的第二端74时,该流体遇到在底板16中形成的中心突起62,中心突起62用于使该中心突起或分流特征部62周围的入流分开和/或分离。然后,流体沿在底板16中形成的U形槽道区60的弯曲凹形表面向上行进或围绕所述U形槽道区60的弯曲凹形表面开始旋动,以及沿歧管插入件68的第二端74的向上扩口或弯曲的边缘78行进,且行进通过设置在歧管插入件68的第二端74和盖部分18的第一歧管腔体40的内表面63之间的间隙81。一旦通过间隙81,流体可以沿盖部分18的圆顶形内表面63以及沿歧管插入件68的扩口边缘78的凹形上表面流动。借助于由整个歧管结构100提供的各种对应的弯曲表面引入到进入的流体流中的旋涡运动可用于将进入的流体朝向热交换器的入口端横跨其大表面重新引导,流体通常具有期望的流体动力学性质,其有助于确保横跨热交换器12的每个槽道的适当的流体分布,以及改善热交换器设备10的整体热传递性能。通过有效地将进入的流体流夹在形成于底板16中的凹形型面和歧管插入件的向上扩口的边缘78的对应的凸形表面之间,借助于旋涡和/或曲折流体模式,这与通常与不期望的压降和/或能量损失相关联的突然的90度转弯相反,可将流体流朝向热交换器12重新引导。

为了确保通过第一歧管腔体40的适当流体流动,在歧管插入件68的管状主体70的外表面上大约在相对端72、74之间的中间点处形成向外延伸的周边肋形件或凸缘82。然而,应当理解,周边肋形件或凸缘82可以沿管状主体70位于任何合适的位置,并且不应限于相对端72、74之间的中间点。周边肋形件或凸缘82提供用于抵靠流体箱14的盖部分18的第一流体开口13的一部分密封的表面,以防止通过歧管插入件68的开口端76进入第一歧管腔体40的流体从流体箱14通过可存在于歧管插入件68和形成在流动箱14的盖部分18中的第一流体开口13之间的任何间隙逸出。

为了进一步增强歧管结构100内的旋涡流动以及穿过流动箱入口或第一流体开口13的进入的流体流朝向热交换器12的重新引导,流动箱14的盖部分18可以设置有流动阻挡件84,例如如图10所示。流动阻挡件84用于帮助将歧管插入件68抵靠盖部分18锁定在适当位置,并且当将由中心突起62分离的旋涡流体流朝向热交换器12重新引导和汇集时还有助于将所述旋涡流体流重新结合。流动箱14的盖部分18的整体结构在图8-10中更详细地示出。

如图所示,盖部分18还可以设置有外部周边肋形件85,以根据热交换器设备的具体应用为整个结构提供增加的强度。在一些情况下,周边肋形件85可以形成在盖部分18的内表面上,以便突出到由流动箱14限定的开放的内部空间中。使周边肋形件85沿盖部分18的内表面以间隔开的方式形成,在盖部分18的内表面和热交换器12的外表面之间存在大间隙的情况下是特别有用的,向内突出的周边肋形件85因此用于防止与经流体通道25穿过热交换器12相对的围绕热交换器12的周边的旁路流动。

在本示例性实施例中,底板16还可以设置有如上文结合图1-3的示例性实施例所述的出口斜坡56,用于将离开热交换器12的流体通道25的流体朝向第二流体开口15引导。

虽然已经描述了上述示例性实施例,其中第一歧管腔体40用作入口歧管腔体以用于将进入的流体朝向热交换器12(或其他合适的装置)引导,但是应当理解,在期望在流出的流体流中引起旋涡运动或旋涡流动的情况下,结合有上述特征部的第一歧管腔体40也可充当出口歧管腔体。在此类实施例中,流体在已经通过和/或围绕形成在第一歧管腔体40内的特征部转向之后,将通过开口13离开歧管结构100,如例如在图12A中示意性地示出。因此,应当理解,歧管结构100并非旨在限于入口歧管结构,并且对歧管结构100和作为入口歧管的第一歧管腔体40的参考旨在是示例性的。

现在参考图14-17,示出了根据本公开的结合有歧管结构100的热交换器设备10的另一个示例性实施例。图14-17中所示的热交换器设备10在结构上与上面结合图4-13描述的热交换器设备10有些相似,然而,热交换器12并不是堆叠式热交换器的形式,该热交换器12而是为圆锥形热交换器的形式。例如,在本实施例中,热交换器12包括多个圆锥形芯板,所述多个圆锥形芯板以彼此嵌套的关系交替地堆叠在一起,从而形成各配对板对20。配对板对20在其间形成封闭的流体槽道21,配对板对20彼此间隔开以在其间限定第二组流体通道25。通常该类型的热交换器在于2013年12月19日提交的标题为“圆锥形热交换器(Conical Heat Exchanger)”的申请人的美国临时专利申请No.61/918,188中有所描述,该专利申请以引用方式据此并入本文。

如在图17中更清楚地示出,底板16被成形为适应热交换器12的圆锥形形状。因此,不是如前述示例性实施例中那样提供居中的大体平面部分30来用于接收具有大体平坦基部的堆叠板式热交换器,底板16而是形成有居中的弯曲基座区域88来用于接收圆锥形热交换器12的对应的弯曲外表面。底板16的出口端经修改使得弯曲基座区域88延伸到用于接收热交换器12的圆锥形或锥形端部的向上倾斜的弯曲的圆锥形支撑表面89。由于流动穿过热交换器12的第一热交换流体通过流体通道25朝向由堆叠的圆锥形板对20形成的中心开口通道89汇集,因而流体大体上直接与流动箱14的出口15成一直线离开热交换器12。

底板16的入口端在结构上与前述实施例类似,因为中心突起62或分流特征部具有围绕其形成的弯曲的大体U形槽道区60。歧管插入件68安装在流动箱14的盖部分18的第一流体开口13内,其中第二扩口端78延伸到第一歧管腔体40中。管状主体70的第二端74的凸形或向上弯曲的扩口边缘78与U形槽道区60的凹形或向上弯曲的侧壁协作,以便当进入的流体流进入第一歧管腔体40时将旋涡运动重新引导和/或引入到该进入的流体流中,从而使流体流朝向热交换器12被重新引导。

在本实施例中,不是将用于第二热交换流体的流体入口开口26和流体出口开口28设置在底板16中(如例如图5的实施例中所示),而是将流体入口开口26和流体出口开口28形成在流动箱14的盖部分18中,以容纳热交换器12的适当流体入口和出口配件。在本实施例中,盖部分18还可设置有流体阻挡件84作为歧管结构100的一部分,如上文结合图10的实施例所述。

如在前述实施例中,在操作中,进入热交换器设备10的流体通过歧管插入件68的中心通道朝向其第二端74流动,在第二端74处该流体冲击中心突起或分流特征部62。然后,流体在形成于底板16中的槽道区60的对应弯曲表面和歧管插入件68的向上扩口的边缘78之间向上扫过。再然后,流体穿过设置在底板16中的槽道区的上边缘和歧管插入件68的扩口边缘78之间的间隙81,其中围绕盖部分18的圆顶形内表面63和歧管插入件68的扩口边缘78的凹形上表面将流体向下引导,从而在流体流进入热交换器12的入口端之前聚集在入口歧管腔体时在流体流中产生旋涡移动。然而,根据具体应用,应当理解,通过设备10的总流动方向可以颠倒,其中流体经由设置在流动箱14中的开口15通过开口89进入圆锥形热交换器12,并且通过其相对端离开热交换器12,并且通过第一歧管腔体40转向到开口13,流体在开口13处从设备10排出。

虽然已经关于热交换器设备10描述了示例性实施例,该热交换器设备10包括封闭在具有歧管结构100的流动箱14内的热交换器12,但应当理解,歧管结构100可以适于并结合到需要将入流的方向改变至少90度同时试图避免经常导致性能降低的不适当或不期望的压降和/或能量损失的各种热交换器和/或流体装置或系统。通过提供具有朝向歧管腔体排放的中心入口通道的歧管结构100,该歧管腔体包括进入次级入口区域诸如热交换器的入口端的大体对应的凹形和凸形的间隔开的表面,将进入的流体流重新引导通过至少90度弯曲,同时还可能使旋涡移动引入流体流中,这可导致当流体流行进通过设备和/或系统时或者当流体流在歧管结构与出口歧管腔体相关联的情况下从设备或系统排出时,通过该流体流携带期望的流体动力学性质。因此,虽然已经关于热交换器设备描述了主要示例性实施例,但应当理解,根据本公开的歧管结构可以结合到涉及进入和/或流出的流体流动的分布和重新引导的各种设备和/或系统中。

因此,本领域的技术人员将理解,可以在本公开的范围内对所描述的实施例进行某些改型和修改。因此,上述实施例被认为是说明性的而不是限制性的。

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