本申請(qǐng)要求與2014年5月2日提交的標(biāo)題為“用于熱交換器設(shè)備的流動(dòng)促進(jìn)歧管結(jié)構(gòu)以及包括該歧管結(jié)構(gòu)的熱交換器設(shè)備(FLOW-PROMOTING MANIFOLD STRUCTURE FOR A HEAT EXCHANGER APPARATUS AND A HEAT EXCHANGER APPARATUS INCORPORATING SAME)”的美國(guó)臨時(shí)專(zhuān)利申請(qǐng)No.61/987,570的優(yōu)先權(quán)和權(quán)益。上述專(zhuān)利申請(qǐng)的內(nèi)容以引用方式據(jù)此明確地并入本申請(qǐng)的詳細(xì)描述中。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種用于重新引導(dǎo)流體流的歧管結(jié)構(gòu)，以及涉及一種能夠促進(jìn)進(jìn)入的流體流至設(shè)備或系統(tǒng)內(nèi)的附加部件的流動(dòng)分布的歧管結(jié)構(gòu)。具體地，本發(fā)明涉及一種用于重新引導(dǎo)進(jìn)入和/或流出的流體流并促進(jìn)通過(guò)熱交換器設(shè)備的更均勻的流動(dòng)分布的歧管結(jié)構(gòu)。

背景技術(shù)：

布置在流體殼體內(nèi)的熱交換器是已知的并且用于各種應(yīng)用。一般而言，熱交換器通常布置在流體殼體內(nèi)，以便將熱交換器浸沒(méi)在流體內(nèi)或允許流體橫跨熱交換器流動(dòng)穿過(guò)殼體，從而使至少兩種不同的流體彼此成熱傳遞的關(guān)系。流體入口/出口在殼體和殼體的整體結(jié)構(gòu)上的布置可以影響在熱交換器上方和/或通過(guò)熱交換器的流體流動(dòng)，從而影響整個(gè)熱交換器設(shè)備的總體效率和/或性能。一般而言，熱交換器在外部殼體內(nèi)的布置和/或定位也可以影響設(shè)備的總體性能。這在流體在與其離開(kāi)殼體的方向不同的方向上進(jìn)入殼體(或反之亦然)時(shí)通常是顯而易見(jiàn)的，因?yàn)榉较蜃兓ǔ?huì)導(dǎo)致對(duì)應(yīng)設(shè)備上的能量損失和/或壓降增加。另外，流體入口在殼體上的特定位置可對(duì)進(jìn)入的流體流是否被均勻地和/或充分地分布通過(guò)與對(duì)應(yīng)的熱交換器或其他設(shè)備相關(guān)聯(lián)的流體槽道具有影響，從而影響設(shè)備的總體效率和性能。因此，當(dāng)嘗試優(yōu)化整體熱傳遞性能時(shí)，朝向封閉的熱交換器或其他合適部件或設(shè)備引導(dǎo)進(jìn)入的流體并且/或者從封閉的熱交換器或其他合適部件或設(shè)備排出進(jìn)入的流體的方式是重要的考慮因素。

因此，需要改進(jìn)的歧管結(jié)構(gòu)用于引導(dǎo)和/或分布進(jìn)入和/或流出的流體流，特別是在流體在與其離開(kāi)整體組件方向不同的方向上進(jìn)入熱交換器或其他合適設(shè)備的情況下，或反之亦然。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

根據(jù)本公開(kāi)的示例性實(shí)施例，提供了一種歧管結(jié)構(gòu)，其包括：用于接收流體的歧管腔體；與所述歧管腔體流體連通的第一流體開(kāi)口，所述第一流體開(kāi)口具有在第一方向上定向的流動(dòng)軸線，所述第一流體開(kāi)口位于所述歧管腔體的第一端，用于在所述第一方向上將所述流體引入到所述歧管腔體或使來(lái)自所述歧管腔體的所述流體流出；與所述歧管腔體流體連通的第二流體開(kāi)口，所述第二流體開(kāi)口具有在大體垂直于所述第一方向的第二方向上定向的流動(dòng)軸線，所述第二流體開(kāi)口布置在所述歧管腔體的第二端，用于在所述第二方向上將所述流體引入到所述歧管腔體或使來(lái)自所述歧管腔體的所述流體流出；第一彎曲表面，其形成大體與所述第一流體開(kāi)口相對(duì)的所述歧管腔體的底部部分，所述第一彎曲表面具有凹曲率；其中所述第一彎曲表面是分流表面，用于將流體流從所述第一方向或第二方向中的任一個(gè)重新引導(dǎo)至所述第一方向或第二方向中的另一個(gè)

根據(jù)本公開(kāi)的另一個(gè)示例性實(shí)施例，提供了一種熱交換器設(shè)備，其包括：殼體，其限定第一歧管腔體和第二歧管腔體，以及將所述第一歧管腔體和所述第二歧管腔體互連的流動(dòng)通道；第一流體開(kāi)口，其在所述殼體中形成以與所述第一歧管腔體流體連通，并且具有在第一方向上定向的流動(dòng)軸線；第二流體開(kāi)口，其在所述殼體中形成以與所述第二歧管腔體流體連通，并且具有在第二方向上定向的流動(dòng)軸線；熱交換器，其位于第一歧管腔體和第二歧管腔體之間的流動(dòng)通道內(nèi)，該熱交換器具有用于在所述第二方向上貫穿其傳輸?shù)谝涣黧w的多個(gè)第一流體槽道，以及用于貫穿其傳輸?shù)诙黧w的多個(gè)第二流體槽道，熱交換器具有與所述第一歧管腔體流體連通的第一端和與所述第二歧管腔體流體連通的第二端；第一彎曲表面，其形成大體與所述第一流體開(kāi)口相對(duì)的所述第一歧管腔體的底端，所述第一彎曲表面具有朝向所述第一流體開(kāi)口延伸的第一部分和遠(yuǎn)離所述流體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間的凹曲率；其中所述第一彎曲表面為分流表面，用于在所述第一流體開(kāi)口或所述第二流體開(kāi)口中的一個(gè)與所述第一流體開(kāi)口和所述第二流體開(kāi)口中的另一個(gè)之間將流體流動(dòng)從所述第一方向或第二方向重新引導(dǎo)至所述第一方向或第二方向中的另一個(gè)，用于傳輸?shù)剿鰺峤粨Q器的所述第一流體槽道或從所述熱交換器的所述第一流體槽道傳輸。

附圖說(shuō)明

現(xiàn)在通過(guò)示例的方式參考示出本申請(qǐng)的示例實(shí)施例的附圖，并且其中：

圖1是根據(jù)本公開(kāi)的示例實(shí)施例的熱交換器設(shè)備的透視圖；

圖2是圖1的熱交換器設(shè)備的頂視圖；

圖3是沿?zé)峤粨Q器設(shè)備的縱向軸線截取的圖1的熱換器設(shè)備的剖視圖；

圖3A是其上安裝有控制裝置的圖1的熱交換器設(shè)備的透視圖；

圖4是根據(jù)本公開(kāi)的另一個(gè)示例實(shí)施例的熱交換器設(shè)備的頂部透視圖；

圖5是圖4的熱交換器設(shè)備的底板的頂部透視圖；

圖6是沿垂直于熱交換器設(shè)備的縱向軸線的軸線截取的圖4的熱交換器設(shè)備的歧管結(jié)構(gòu)的剖視圖；

圖7是圖6的歧管結(jié)構(gòu)的部件的頂部透視圖；

圖8是圖4的熱交換器設(shè)備的蓋部分的頂部透視圖；

圖9是圖8的蓋部分的側(cè)視圖；

圖10是圖7的蓋部分的底部透視圖；

圖11是穿過(guò)熱交換器設(shè)備的流體流動(dòng)的示意圖；

圖11A是穿過(guò)圖1的熱交換器設(shè)備的另選流體流動(dòng)路徑的示意圖，其中第一歧管腔體用作出口歧管；

圖12是穿過(guò)圖4的熱交換器設(shè)備的流體流動(dòng)的示意圖；

圖12A是穿過(guò)圖4的熱交換器設(shè)備的另選流體流動(dòng)的示意圖，其中第一歧管腔體用作出口歧管；

圖13是示出穿過(guò)設(shè)備的流體流動(dòng)的根據(jù)本公開(kāi)的熱交換器設(shè)備的流體模型。

圖14是根據(jù)本公開(kāi)的另一個(gè)示例實(shí)施例的熱交換器設(shè)備的頂部透視圖；

圖15是沿垂直于熱交換器設(shè)備的縱向軸線的軸線截取的圖14的熱交換器設(shè)備的歧管結(jié)構(gòu)的剖視圖；

圖16是圖14的熱交換器設(shè)備的蓋部分的頂部透視圖；以及

圖17是圖14的熱交換器設(shè)備的底板的頂部透視圖。

在不同附圖中可使用類(lèi)似附圖標(biāo)號(hào)來(lái)表示類(lèi)似部件。

具體實(shí)施方式

現(xiàn)在參照?qǐng)D1至圖3，示出了根據(jù)本公開(kāi)的示例實(shí)施例的結(jié)合有歧管結(jié)構(gòu)100的示例性熱交換器設(shè)備10。為了便于參考，將關(guān)于熱交換器設(shè)備描述該示例性實(shí)施例，然而應(yīng)當(dāng)理解，根據(jù)具體應(yīng)用，所描述的技術(shù)可結(jié)合其他流體傳輸裝置諸如例如質(zhì)量傳遞裝置或加濕器裝置使用。

如圖所示，熱交換器設(shè)備10包括布置在流動(dòng)箱或外部殼體14內(nèi)的熱交換器(或流體傳輸裝置)12。流動(dòng)箱14通常為外殼或殼體的形式，其包括底板16和定位在底板16的頂部上并且將熱交換器12封閉在該組合結(jié)構(gòu)內(nèi)的蓋部分18。雖然針對(duì)封閉在組件內(nèi)的熱交換器12來(lái)描述本示例性實(shí)施例，但應(yīng)當(dāng)理解，如上所述，歧管結(jié)構(gòu)100和/或流動(dòng)箱14還可以與其他流體傳輸裝置諸如例如質(zhì)量傳遞裝置或加濕器一起使用。因此，應(yīng)當(dāng)理解，本公開(kāi)并非旨在限于與熱交換器一起使用，并且在本公開(kāi)的范圍內(nèi)設(shè)想了使流體遞送至其中且從其中排出的其他裝置。

流動(dòng)箱14在蓋部分18的頂表面17中限定大體在流動(dòng)箱14的一端處的流體入口或第一流體開(kāi)口13，并在流動(dòng)箱14的蓋部分18的端壁19中限定布置在流動(dòng)箱14的相對(duì)端處的流體出口或第二流體開(kāi)口15。因此，第一流體開(kāi)口13具有流動(dòng)軸線，該流動(dòng)軸線大體垂直于流動(dòng)箱14和/或封閉在流動(dòng)箱14內(nèi)的熱交換器或流體傳輸裝置12的縱向軸線。第二流體開(kāi)口15在與第一流體開(kāi)口13相對(duì)的端部處形成在流動(dòng)箱14的端壁19中，并且因此具有流動(dòng)軸線，該流動(dòng)軸線大體垂直于第一流體開(kāi)口13的流動(dòng)軸線，并且大體平行于流動(dòng)箱14和/或容納在流動(dòng)箱14內(nèi)的熱交換器12(或流體傳輸裝置)的縱向軸線，和/或與流動(dòng)箱14和/或容納在流動(dòng)箱14內(nèi)的熱交換器12(或流體傳輸裝置)的縱向軸線成一直線。在本示例性實(shí)施例中，第一流體開(kāi)口13用作入口開(kāi)口，而第二流體開(kāi)口15用作出口開(kāi)口，然而應(yīng)當(dāng)理解，反向流動(dòng)方向也是可能的。因此，在操作中，第一熱交換流體通過(guò)第一流體開(kāi)口13進(jìn)入熱交換器設(shè)備10，并且通過(guò)歧管結(jié)構(gòu)100引導(dǎo)，以便與容納在流動(dòng)箱14內(nèi)的熱交換器12形成接觸和熱交換關(guān)系。該流體在通過(guò)第二流體開(kāi)口15離開(kāi)熱交換器12和熱交換器設(shè)備10之前，與流動(dòng)穿過(guò)熱交換器12的第二流體處于熱傳遞關(guān)系來(lái)流動(dòng)穿過(guò)熱交換器12。穿過(guò)流動(dòng)箱14的總流體流動(dòng)因此在第一流體開(kāi)口13和第二流體開(kāi)口15之間經(jīng)歷至少約90度的流動(dòng)方向變化。流動(dòng)箱14的底板16和蓋部分18的構(gòu)造材料沒(méi)有特別限制，并且可根據(jù)熱交換器設(shè)備10的具體應(yīng)用選擇。在一些實(shí)施例中，蓋部分18和/或底板16可以由合適的塑料材料形成。

熱交換器(或流體傳輸裝置)12可以是任何合適的形式，并且在本示例性實(shí)施例中，是堆疊板式熱交換器的形式，其包括多個(gè)間隔開(kāi)的堆疊管構(gòu)件20，每個(gè)管構(gòu)件20限定內(nèi)部流體流動(dòng)通道21以供第二熱交換流體從其中流動(dòng)，例如如圖3所示。每個(gè)管構(gòu)件20具有與內(nèi)部流體流動(dòng)通道21連通的流體入口開(kāi)口和流體出口開(kāi)口，相鄰管構(gòu)件20的流體入口開(kāi)口和流體出口開(kāi)口對(duì)準(zhǔn)，以便限定流體入口歧管22和流體出口歧管24(在圖1和圖2中示意性地示出)。對(duì)應(yīng)的開(kāi)口26、28(圖5所示)可以形成在熱交換器設(shè)備10的底板16中(或根據(jù)具體應(yīng)用，在蓋部分18中)，以允許合適的流體入口/出口配件(未示出)安裝成與流體入口歧管22和出口歧管24連通，用于通過(guò)熱交換器12引入和排出第二流體。在一些實(shí)施例中，熱交換器設(shè)備10可以直接安裝成與對(duì)應(yīng)的流體源(例如，諸如汽車(chē)系統(tǒng)部件的殼體)流體連通。另選地，根據(jù)熱交換器12的入口歧管22和出口歧管24的精確定位/布置，入口開(kāi)口26和出口開(kāi)口28可形成在流動(dòng)箱14的蓋部分18中。

在間隔開(kāi)的堆疊管狀構(gòu)件20之間形成的空間可形成第二組流體通道25，以供通過(guò)第一流體開(kāi)口13進(jìn)入熱交換器設(shè)備10的第一熱交換流體的流動(dòng)，以流動(dòng)穿過(guò)熱交換器12，從而使第一熱交換流體與流動(dòng)穿過(guò)封閉的第一組流體通道21的第二熱交換流體形成熱交換關(guān)系。熱傳遞增強(qiáng)裝置諸如翅片可位于堆疊的管構(gòu)件之間，以便提高熱交換效率和/或增加熱交換器結(jié)構(gòu)的總強(qiáng)度。另選地，堆疊的管構(gòu)件20可以形成有在管構(gòu)件20的外表面或內(nèi)表面上形成的凹坑、肋形件或其他隆起27，以便實(shí)現(xiàn)類(lèi)似的效果。紊流增強(qiáng)器或其他已知裝置諸如凹坑或肋形件27也可布置或形成在內(nèi)部流體流動(dòng)通道21內(nèi)，以便根據(jù)本領(lǐng)域中已知的原理增加熱傳遞。在一些實(shí)施例中，管構(gòu)件20可以形成為一體結(jié)構(gòu)，而在其他實(shí)施例中，它們可以由配對(duì)板對(duì)形成。

熱交換器(或流體傳輸裝置)12經(jīng)布置以便封閉在流動(dòng)箱14內(nèi)。熱交換器12定位在底板16的內(nèi)表面32的大體為平面的中心部分30上，其中流動(dòng)箱14的蓋部分18布置在熱交換器12的頂部之上并且抵靠底板16的上表面或內(nèi)表面32密封。在一些實(shí)施例中，底板16可形成有從底板16的周邊邊緣34向內(nèi)設(shè)置的凸起的唇緣或周邊邊沿35，以提供用于與蓋部分18的開(kāi)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蓋部分18限定的周邊，從而如果需要的話提供附加的安裝表面。安裝孔37也可以圍繞底板16間隔開(kāi)地形成，以幫助將熱交換器設(shè)備10安裝和/或固定到例如整個(gè)系統(tǒng)內(nèi)的對(duì)應(yīng)部件。

第一歧管腔體或空間40在流動(dòng)箱14的入口或第一端處限定在蓋部分18內(nèi)，第一歧管腔體大體上與第一流體開(kāi)口13對(duì)準(zhǔn)，并且朝在熱交換器12中形成的第二組流體通道25的開(kāi)口端敞開(kāi)且與所述第二組流體通道25的開(kāi)口端流體連通。第二歧管腔體或空間42在流動(dòng)箱14的出口端處限定在蓋部分18內(nèi)，第二歧管腔體42與熱交換器12中的第二組流體通道25的出口端流體連通，用于在第一流體通過(guò)第二流體開(kāi)口15從熱交換器設(shè)備10排出之前離開(kāi)第二組流體通道25時(shí)接收該第一流體。一般而言，期望在熱交換器12的入口端的大區(qū)域上將進(jìn)入的流體朝向熱交換器12引導(dǎo)，以確保通過(guò)熱交換器12的流體通道25的均勻和/或優(yōu)化的流體分布。為了促進(jìn)朝向熱交換器12的入口端的大區(qū)域的流體流動(dòng)，第一流體開(kāi)口13布置成相對(duì)于熱交換器12的入口端或熱交換器設(shè)備的縱向軸線略微偏置，如圖2中最清楚地示出。如附圖中所示，第一流體開(kāi)口13形成在蓋部分18中，以便定位在熱交換器12的入口端的左下角(當(dāng)從上方觀察時(shí))。蓋部分18也成形或成輪廓為促進(jìn)從大體位于熱交換器12的一個(gè)拐角處的第一流體開(kāi)口13橫跨熱交換器12的整個(gè)端面或入口端的流體流動(dòng)。更具體地，蓋部分18并不是具有大體矩形的拱頂形結(jié)構(gòu)，而是如圖2的頂視圖所示，蓋部分18的入口端在朝向熱交換器12的左上角向外延伸或漸縮之前，成輪廓為圍繞第一流體開(kāi)口13向內(nèi)漸縮，如從圖2所示的頂部所見(jiàn)，蓋部分18的向內(nèi)漸縮的區(qū)域23形成蓋部分18的凹進(jìn)的左上角。蓋部分18的成形在向內(nèi)漸縮的區(qū)域23中產(chǎn)生第一歧管腔體40的幾乎漏斗或噴嘴狀部分或區(qū)域，其有助于促進(jìn)從第一流體開(kāi)口13朝向熱交換器12的整個(gè)端面或入口端的流動(dòng)分布，這有助于確保至熱交換器12的流體通道25的流體分布。

為了進(jìn)一步有助于將通過(guò)第一流體開(kāi)口13進(jìn)入熱交換器設(shè)備10的第一熱交換流體朝向熱交換器12的入口端重新引導(dǎo)，以努力確保通過(guò)流體通道25的充足的流動(dòng)分布，底板16設(shè)置有第一斜坡或入口斜坡46。如圖1-3所示，第一斜坡46具有第一端48和第二端50，第一端遠(yuǎn)離底板16朝向第一流體開(kāi)口13向上延伸到第一歧管腔體40中，第二端朝向熱交換器12(或封閉在流動(dòng)箱14內(nèi)的任何其他合適的設(shè)備或裝置)向下傾斜穿過(guò)第一歧管腔體40。除了向下傾斜的前表面52之外，第一斜坡46的后表面54也可以成形或彎曲，以便對(duì)應(yīng)于形成第一歧管腔體40的蓋部分18的表面的內(nèi)部形狀或輪廓。例如，在本實(shí)施例中，蓋部分18限定第一歧管腔體40的稍圓形或圓柱形后壁，第一斜坡46的后表面54是彎曲的，以便大體對(duì)應(yīng)于形成第一歧管腔體40的蓋部分18的內(nèi)部形狀。如在圖2中更清楚地示出，第一斜坡46也朝向第一歧管腔體40的向內(nèi)漸縮的區(qū)域23逐漸傾斜，這有助于進(jìn)一步促進(jìn)通過(guò)第一歧管腔體40朝向熱交換器12的流體分布。因此，第一斜坡46充當(dāng)偏流器，以將移動(dòng)和/或混合逐漸引入通過(guò)第一流體開(kāi)口13進(jìn)入流動(dòng)箱14的流體流中，以便以此類(lèi)方式將入流重新引導(dǎo)通過(guò)大約90度彎曲，從而可減少和/或避免通常與流體流的流動(dòng)方向的突然變化相關(guān)聯(lián)的能量損失以及不期望的壓降。第一斜坡46可以整體地形成為底板16的一部分，或者可以形成為單獨(dú)的部件，然后通過(guò)任何合適的方式將其固定到底板16。

第二斜坡或出口斜坡56也可以在熱交換器設(shè)備10的出口或第二端處的底板16上設(shè)置在第二歧管腔體42內(nèi)。第二斜坡56通常為向上傾斜的斜坡的形式，向上傾斜的表面58面向熱交換器12的第二組流體通道25的出口或第二端，以便將離開(kāi)熱交換器12的第二組流體通道25的流體朝向熱交換器設(shè)備10的第二流體開(kāi)口15轉(zhuǎn)向和/或重新引導(dǎo)。第二斜坡56在熱交換器設(shè)備10的第二流體開(kāi)口15相對(duì)于熱交換器12的底部稍微升高的情況下特別有用，使得離開(kāi)最底下的流體通道25的流體可以朝向第二流體開(kāi)口15向上引導(dǎo)。類(lèi)似地，第二歧管腔體42中的蓋部分18的內(nèi)部表面可以成形為朝向第二流體開(kāi)口15傾斜，以有助于將離開(kāi)熱交換器12的最上面的流體通道25的流體朝向出口15引導(dǎo)。

雖然已經(jīng)結(jié)合第一歧管腔體40描述用于將進(jìn)入的流體朝向封閉在流動(dòng)箱14內(nèi)的流體裝置引導(dǎo)/轉(zhuǎn)向的第一斜坡46，且第二斜坡56結(jié)合第二歧管腔體42布置以有助于從流動(dòng)箱14排出流體，但應(yīng)當(dāng)理解，通過(guò)流動(dòng)箱14的流動(dòng)方向可以顛倒，其中流體通過(guò)第二歧管腔體42進(jìn)入流動(dòng)箱14，并且經(jīng)由第一歧管腔體40離開(kāi)流動(dòng)箱14，以與上述相同的方式在流出流體流內(nèi)引起混合和/或移動(dòng)。因此，應(yīng)當(dāng)理解，第一歧管腔體40并非旨在限于入口歧管腔體，并且所描述的通過(guò)熱交換器設(shè)備10的流動(dòng)方向可以顛倒。

盡管第一歧管腔體40已經(jīng)被描述成形成為流動(dòng)箱14結(jié)構(gòu)的一部分，但應(yīng)當(dāng)理解，具有流體入口(或流體開(kāi)口)13的第一歧管腔體40可以形成為單獨(dú)的部件或配件，然后將其附連或適當(dāng)?shù)剡B結(jié)到對(duì)應(yīng)的常規(guī)殼體或直接附連或連結(jié)到流體傳輸裝置諸如熱交換器，以有助于流體通過(guò)相關(guān)聯(lián)的流體傳輸裝置或殼體的遞送或排放。

在一些實(shí)施例中，并且根據(jù)熱交換器設(shè)備10的具體應(yīng)用，可期望結(jié)合熱交換器設(shè)備10安裝流量控制裝置。更具體地，被配置成控制進(jìn)入流動(dòng)箱14的第一熱交換流體的源和流速的控制閥29(如圖3A所示)可安裝在蓋部分18的大體平坦的頂表面或上表面上，以與第一流體開(kāi)口13流體連通。雖然控制閥29可增加熱交換器設(shè)備10的總包裝高度，但控制裝置或控制閥29在蓋部分18的上表面上的定位不會(huì)增加熱交換器設(shè)備10的總長(zhǎng)度，并且可利用由蓋部分18的上表面提供的大體平坦的區(qū)域，而不需要進(jìn)一步修改熱交換器設(shè)備10以便提供特定的安裝區(qū)域或安裝凸緣。

現(xiàn)在參照?qǐng)D4-9，示出了根據(jù)本公開(kāi)的示例性實(shí)施例的結(jié)合有歧管結(jié)構(gòu)100的另一個(gè)熱交換器設(shè)備10。在本示例性實(shí)施例中，熱交換器設(shè)備10與前述實(shí)施例類(lèi)似，因?yàn)樵摕峤粨Q器設(shè)備10也包括布置在流動(dòng)箱或外部殼體14內(nèi)的熱交換器12，流動(dòng)箱14通常為外殼或殼體的形式，其包括底板16和定位在底板16的頂部上并且將熱交換器12封閉在該組合結(jié)構(gòu)內(nèi)的蓋部分18。然而，在該實(shí)施例中，如在圖5中更清楚地顯示，不是提供具有向上延伸到第一歧管腔體40中的第一端48并具有直接朝向熱交換器12的前端或入口端延伸的向下傾斜的第二端52的第一斜坡46，以用于將在第一方向上的入流在第二方向上朝向熱交換器12重新引導(dǎo)，而是將底板16成形為在其表面內(nèi)提供大體U形的彎曲凹陷部或半圓環(huán)形凹陷部59。大體U形的彎曲凹陷部或半圓環(huán)形凹陷部59圍繞大體居中的突起62形成彎曲槽道區(qū)60，彎曲槽道區(qū)60具有各自朝向熱交換器12(或其他裝置)所處的底板的中心平面部分30延伸的相應(yīng)端部64。在本實(shí)施例中，流動(dòng)箱14具有與前述實(shí)施例的流動(dòng)箱14稍微不同的結(jié)構(gòu)。更具體地，在本實(shí)施例中，流動(dòng)箱14包括用于容納堆疊管式或堆疊板式熱交換器12(或其他流體傳輸裝置)的大體矩形部分31，大體矩形部分31與結(jié)合有歧管結(jié)構(gòu)100的更圓的圓頂形端部部分33一體化形成。因此，與前述實(shí)施例相比，流動(dòng)箱14稍微延伸，形成第一歧管腔體40的流動(dòng)箱14的更圓的端部33與熱交換器12的前緣或入口端稍微間隔開(kāi)。歧管結(jié)構(gòu)100與熱交換器12的前緣或入口端的稍微的間隔提供一些附加空間，用于在流體沖擊或撞擊熱交換器12的前緣或入口端之前，重新引導(dǎo)進(jìn)入第一歧管腔體40的流體流動(dòng)。在反向流動(dòng)方向上，在熱交換器(或其他流體傳輸裝置)的端部之間的空間或間隙提供附加空間，用于使流出流體朝向歧管結(jié)構(gòu)100匯集。然而，應(yīng)當(dāng)理解，第一歧管腔體40的特定尺寸和在第一歧管腔體40與熱交換器12(或其他流體傳輸裝置)的端部邊緣之間提供的精確間距將取決于熱交換器設(shè)備10的具體應(yīng)用以及整個(gè)設(shè)備10的任何包裝要求。

考慮到在第一歧管腔體40和相關(guān)聯(lián)的熱交換器12(或其他合適的裝置)的前緣或端面之間提供的間距，應(yīng)當(dāng)理解，具有流體入口(或開(kāi)口)13的第一歧管腔體40也可以形成為單獨(dú)的部件或配件，然后將其附連或適當(dāng)?shù)剡B結(jié)到對(duì)應(yīng)的流動(dòng)箱或殼體或其他流體傳輸裝置。因此，在一些實(shí)施例中，歧管結(jié)構(gòu)100可以與流動(dòng)箱或熱交換器設(shè)備的其余部件分開(kāi)。

在本示例性實(shí)施例中，不是如在前述實(shí)施例中那樣使第一流體開(kāi)口13相對(duì)于熱交換器12偏置，而是將第一流體開(kāi)口13居中地布置在第一歧管腔體的圓頂形入口端33內(nèi)。在操作中，通過(guò)大體位于中心的第一流體開(kāi)口13進(jìn)入熱交換器設(shè)備10的第一熱交換流體接觸在第一歧管腔體的基部處形成的中心突起62，并且具有圍繞中心突起62分離或擴(kuò)散的趨勢(shì)，從而致使流體在沿圍繞中心突起62形成的U形槽道區(qū)60的彎曲或凹形壁的第二部分被向上引導(dǎo)之前首先沿U形槽道區(qū)60的第一部分被向下引導(dǎo)，如在圖6中略微示意性地示出。蓋部分18的圓頂形部分33的內(nèi)表面63進(jìn)一步促進(jìn)流體自身折回，以便被引導(dǎo)回到熱交換器12。因此，沿由槽道區(qū)60提供的彎曲凹形表面和蓋部分18的入口部分33的對(duì)應(yīng)的圓頂形內(nèi)表面63的流體流動(dòng)的向上偏轉(zhuǎn)傾向于在流體流中引起旋渦運(yùn)動(dòng)，從而在流動(dòng)箱14的第一歧管腔體40內(nèi)產(chǎn)生期望的流體動(dòng)力學(xué)性質(zhì)。通過(guò)底板16和蓋部分18的對(duì)應(yīng)入口區(qū)33的成形而在流體流內(nèi)引起的旋渦移動(dòng)或旋渦流動(dòng)有助于將在第一方向上進(jìn)入流動(dòng)箱14的流體流引導(dǎo)至熱交換器12，而沒(méi)有遇到通常與流動(dòng)方向上的更突然的變化相關(guān)聯(lián)的一些已知壓力和/或能量損失。

在流動(dòng)箱14的歧管結(jié)構(gòu)100的第一歧管腔體40內(nèi)產(chǎn)生的旋渦流動(dòng)可以通過(guò)設(shè)置安裝在第一流體開(kāi)口13內(nèi)的歧管插入件68以及通過(guò)特別地調(diào)整蓋部分18來(lái)進(jìn)一步增強(qiáng)，以進(jìn)一步促進(jìn)進(jìn)入的流體朝向熱交換器12的入口端的重新引導(dǎo)。如圖6和圖7中最清楚地示出，歧管插入件68為管的形式，該管具有在相對(duì)的第一端72和第二端74之間延伸的伸長(zhǎng)的大體圓柱形管狀主體70。大體圓柱形的伸長(zhǎng)管狀主體70具有外徑D1，該外徑D1經(jīng)設(shè)定尺寸以便適合于裝配到在蓋部分18中形成的第一流體開(kāi)口13內(nèi)，并且具有允許插入件68延伸到在流動(dòng)箱14內(nèi)形成的第一歧管腔體40中的長(zhǎng)度。第一端72提供用于將第一熱交換流體引入到熱交換器設(shè)備10中的開(kāi)口端76。管狀主體70的第二端74還提供開(kāi)口端80，并且形成有圍繞第二開(kāi)口端74的、向外擴(kuò)口的向上彎曲的邊緣78。由向外擴(kuò)口的向上彎曲的邊緣78形成的第二端74的總外徑D2通常小于由流動(dòng)箱14的蓋部分18的內(nèi)表面形成的圓頂形第一歧管腔體40的總內(nèi)徑，以便在它們之間提供大體環(huán)形間隙81。

如圖6、圖12和圖13中示意性所示，第一熱交換流體進(jìn)入歧管插入件68的開(kāi)口端76，并向下行進(jìn)通過(guò)歧管插入件68的中心通道進(jìn)入第一歧管腔體40。當(dāng)流體離開(kāi)歧管插入件68的第二端74時(shí)，該流體遇到在底板16中形成的中心突起62，中心突起62用于使該中心突起或分流特征部62周?chē)娜肓鞣珠_(kāi)和/或分離。然后，流體沿在底板16中形成的U形槽道區(qū)60的彎曲凹形表面向上行進(jìn)或圍繞所述U形槽道區(qū)60的彎曲凹形表面開(kāi)始旋動(dòng)，以及沿歧管插入件68的第二端74的向上擴(kuò)口或彎曲的邊緣78行進(jìn)，且行進(jìn)通過(guò)設(shè)置在歧管插入件68的第二端74和蓋部分18的第一歧管腔體40的內(nèi)表面63之間的間隙81。一旦通過(guò)間隙81，流體可以沿蓋部分18的圓頂形內(nèi)表面63以及沿歧管插入件68的擴(kuò)口邊緣78的凹形上表面流動(dòng)。借助于由整個(gè)歧管結(jié)構(gòu)100提供的各種對(duì)應(yīng)的彎曲表面引入到進(jìn)入的流體流中的旋渦運(yùn)動(dòng)可用于將進(jìn)入的流體朝向熱交換器的入口端橫跨其大表面重新引導(dǎo)，流體通常具有期望的流體動(dòng)力學(xué)性質(zhì)，其有助于確保橫跨熱交換器12的每個(gè)槽道的適當(dāng)?shù)牧黧w分布，以及改善熱交換器設(shè)備10的整體熱傳遞性能。通過(guò)有效地將進(jìn)入的流體流夾在形成于底板16中的凹形型面和歧管插入件的向上擴(kuò)口的邊緣78的對(duì)應(yīng)的凸形表面之間，借助于旋渦和/或曲折流體模式，這與通常與不期望的壓降和/或能量損失相關(guān)聯(lián)的突然的90度轉(zhuǎn)彎相反，可將流體流朝向熱交換器12重新引導(dǎo)。

為了確保通過(guò)第一歧管腔體40的適當(dāng)流體流動(dòng)，在歧管插入件68的管狀主體70的外表面上大約在相對(duì)端72、74之間的中間點(diǎn)處形成向外延伸的周邊肋形件或凸緣82。然而，應(yīng)當(dāng)理解，周邊肋形件或凸緣82可以沿管狀主體70位于任何合適的位置，并且不應(yīng)限于相對(duì)端72、74之間的中間點(diǎn)。周邊肋形件或凸緣82提供用于抵靠流體箱14的蓋部分18的第一流體開(kāi)口13的一部分密封的表面，以防止通過(guò)歧管插入件68的開(kāi)口端76進(jìn)入第一歧管腔體40的流體從流體箱14通過(guò)可存在于歧管插入件68和形成在流動(dòng)箱14的蓋部分18中的第一流體開(kāi)口13之間的任何間隙逸出。

為了進(jìn)一步增強(qiáng)歧管結(jié)構(gòu)100內(nèi)的旋渦流動(dòng)以及穿過(guò)流動(dòng)箱入口或第一流體開(kāi)口13的進(jìn)入的流體流朝向熱交換器12的重新引導(dǎo)，流動(dòng)箱14的蓋部分18可以設(shè)置有流動(dòng)阻擋件84，例如如圖10所示。流動(dòng)阻擋件84用于幫助將歧管插入件68抵靠蓋部分18鎖定在適當(dāng)位置，并且當(dāng)將由中心突起62分離的旋渦流體流朝向熱交換器12重新引導(dǎo)和匯集時(shí)還有助于將所述旋渦流體流重新結(jié)合。流動(dòng)箱14的蓋部分18的整體結(jié)構(gòu)在圖8-10中更詳細(xì)地示出。

如圖所示，蓋部分18還可以設(shè)置有外部周邊肋形件85，以根據(jù)熱交換器設(shè)備的具體應(yīng)用為整個(gè)結(jié)構(gòu)提供增加的強(qiáng)度。在一些情況下，周邊肋形件85可以形成在蓋部分18的內(nèi)表面上，以便突出到由流動(dòng)箱14限定的開(kāi)放的內(nèi)部空間中。使周邊肋形件85沿蓋部分18的內(nèi)表面以間隔開(kāi)的方式形成，在蓋部分18的內(nèi)表面和熱交換器12的外表面之間存在大間隙的情況下是特別有用的，向內(nèi)突出的周邊肋形件85因此用于防止與經(jīng)流體通道25穿過(guò)熱交換器12相對(duì)的圍繞熱交換器12的周邊的旁路流動(dòng)。

在本示例性實(shí)施例中，底板16還可以設(shè)置有如上文結(jié)合圖1-3的示例性實(shí)施例所述的出口斜坡56，用于將離開(kāi)熱交換器12的流體通道25的流體朝向第二流體開(kāi)口15引導(dǎo)。

雖然已經(jīng)描述了上述示例性實(shí)施例，其中第一歧管腔體40用作入口歧管腔體以用于將進(jìn)入的流體朝向熱交換器12(或其他合適的裝置)引導(dǎo)，但是應(yīng)當(dāng)理解，在期望在流出的流體流中引起旋渦運(yùn)動(dòng)或旋渦流動(dòng)的情況下，結(jié)合有上述特征部的第一歧管腔體40也可充當(dāng)出口歧管腔體。在此類(lèi)實(shí)施例中，流體在已經(jīng)通過(guò)和/或圍繞形成在第一歧管腔體40內(nèi)的特征部轉(zhuǎn)向之后，將通過(guò)開(kāi)口13離開(kāi)歧管結(jié)構(gòu)100，如例如在圖12A中示意性地示出。因此，應(yīng)當(dāng)理解，歧管結(jié)構(gòu)100并非旨在限于入口歧管結(jié)構(gòu)，并且對(duì)歧管結(jié)構(gòu)100和作為入口歧管的第一歧管腔體40的參考旨在是示例性的。

現(xiàn)在參考圖14-17，示出了根據(jù)本公開(kāi)的結(jié)合有歧管結(jié)構(gòu)100的熱交換器設(shè)備10的另一個(gè)示例性實(shí)施例。圖14-17中所示的熱交換器設(shè)備10在結(jié)構(gòu)上與上面結(jié)合圖4-13描述的熱交換器設(shè)備10有些相似，然而，熱交換器12并不是堆疊式熱交換器的形式，該熱交換器12而是為圓錐形熱交換器的形式。例如，在本實(shí)施例中，熱交換器12包括多個(gè)圓錐形芯板，所述多個(gè)圓錐形芯板以彼此嵌套的關(guān)系交替地堆疊在一起，從而形成各配對(duì)板對(duì)20。配對(duì)板對(duì)20在其間形成封閉的流體槽道21，配對(duì)板對(duì)20彼此間隔開(kāi)以在其間限定第二組流體通道25。通常該類(lèi)型的熱交換器在于2013年12月19日提交的標(biāo)題為“圓錐形熱交換器(Conical Heat Exchanger)”的申請(qǐng)人的美國(guó)臨時(shí)專(zhuān)利申請(qǐng)No.61/918,188中有所描述，該專(zhuān)利申請(qǐng)以引用方式據(jù)此并入本文。

如在圖17中更清楚地示出，底板16被成形為適應(yīng)熱交換器12的圓錐形形狀。因此，不是如前述示例性實(shí)施例中那樣提供居中的大體平面部分30來(lái)用于接收具有大體平坦基部的堆疊板式熱交換器，底板16而是形成有居中的彎曲基座區(qū)域88來(lái)用于接收?qǐng)A錐形熱交換器12的對(duì)應(yīng)的彎曲外表面。底板16的出口端經(jīng)修改使得彎曲基座區(qū)域88延伸到用于接收熱交換器12的圓錐形或錐形端部的向上傾斜的彎曲的圓錐形支撐表面89。由于流動(dòng)穿過(guò)熱交換器12的第一熱交換流體通過(guò)流體通道25朝向由堆疊的圓錐形板對(duì)20形成的中心開(kāi)口通道89匯集，因而流體大體上直接與流動(dòng)箱14的出口15成一直線離開(kāi)熱交換器12。

底板16的入口端在結(jié)構(gòu)上與前述實(shí)施例類(lèi)似，因?yàn)橹行耐黄?2或分流特征部具有圍繞其形成的彎曲的大體U形槽道區(qū)60。歧管插入件68安裝在流動(dòng)箱14的蓋部分18的第一流體開(kāi)口13內(nèi)，其中第二擴(kuò)口端78延伸到第一歧管腔體40中。管狀主體70的第二端74的凸形或向上彎曲的擴(kuò)口邊緣78與U形槽道區(qū)60的凹形或向上彎曲的側(cè)壁協(xié)作，以便當(dāng)進(jìn)入的流體流進(jìn)入第一歧管腔體40時(shí)將旋渦運(yùn)動(dòng)重新引導(dǎo)和/或引入到該進(jìn)入的流體流中，從而使流體流朝向熱交換器12被重新引導(dǎo)。

在本實(shí)施例中，不是將用于第二熱交換流體的流體入口開(kāi)口26和流體出口開(kāi)口28設(shè)置在底板16中(如例如圖5的實(shí)施例中所示)，而是將流體入口開(kāi)口26和流體出口開(kāi)口28形成在流動(dòng)箱14的蓋部分18中，以容納熱交換器12的適當(dāng)流體入口和出口配件。在本實(shí)施例中，蓋部分18還可設(shè)置有流體阻擋件84作為歧管結(jié)構(gòu)100的一部分，如上文結(jié)合圖10的實(shí)施例所述。

如在前述實(shí)施例中，在操作中，進(jìn)入熱交換器設(shè)備10的流體通過(guò)歧管插入件68的中心通道朝向其第二端74流動(dòng)，在第二端74處該流體沖擊中心突起或分流特征部62。然后，流體在形成于底板16中的槽道區(qū)60的對(duì)應(yīng)彎曲表面和歧管插入件68的向上擴(kuò)口的邊緣78之間向上掃過(guò)。再然后，流體穿過(guò)設(shè)置在底板16中的槽道區(qū)的上邊緣和歧管插入件68的擴(kuò)口邊緣78之間的間隙81，其中圍繞蓋部分18的圓頂形內(nèi)表面63和歧管插入件68的擴(kuò)口邊緣78的凹形上表面將流體向下引導(dǎo)，從而在流體流進(jìn)入熱交換器12的入口端之前聚集在入口歧管腔體時(shí)在流體流中產(chǎn)生旋渦移動(dòng)。然而，根據(jù)具體應(yīng)用，應(yīng)當(dāng)理解，通過(guò)設(shè)備10的總流動(dòng)方向可以顛倒，其中流體經(jīng)由設(shè)置在流動(dòng)箱14中的開(kāi)口15通過(guò)開(kāi)口89進(jìn)入圓錐形熱交換器12，并且通過(guò)其相對(duì)端離開(kāi)熱交換器12，并且通過(guò)第一歧管腔體40轉(zhuǎn)向到開(kāi)口13，流體在開(kāi)口13處從設(shè)備10排出。

雖然已經(jīng)關(guān)于熱交換器設(shè)備10描述了示例性實(shí)施例，該熱交換器設(shè)備10包括封閉在具有歧管結(jié)構(gòu)100的流動(dòng)箱14內(nèi)的熱交換器12，但應(yīng)當(dāng)理解，歧管結(jié)構(gòu)100可以適于并結(jié)合到需要將入流的方向改變至少90度同時(shí)試圖避免經(jīng)常導(dǎo)致性能降低的不適當(dāng)或不期望的壓降和/或能量損失的各種熱交換器和/或流體裝置或系統(tǒng)。通過(guò)提供具有朝向歧管腔體排放的中心入口通道的歧管結(jié)構(gòu)100，該歧管腔體包括進(jìn)入次級(jí)入口區(qū)域諸如熱交換器的入口端的大體對(duì)應(yīng)的凹形和凸形的間隔開(kāi)的表面，將進(jìn)入的流體流重新引導(dǎo)通過(guò)至少90度彎曲，同時(shí)還可能使旋渦移動(dòng)引入流體流中，這可導(dǎo)致當(dāng)流體流行進(jìn)通過(guò)設(shè)備和/或系統(tǒng)時(shí)或者當(dāng)流體流在歧管結(jié)構(gòu)與出口歧管腔體相關(guān)聯(lián)的情況下從設(shè)備或系統(tǒng)排出時(shí)，通過(guò)該流體流攜帶期望的流體動(dòng)力學(xué)性質(zhì)。因此，雖然已經(jīng)關(guān)于熱交換器設(shè)備描述了主要示例性實(shí)施例，但應(yīng)當(dāng)理解，根據(jù)本公開(kāi)的歧管結(jié)構(gòu)可以結(jié)合到涉及進(jìn)入和/或流出的流體流動(dòng)的分布和重新引導(dǎo)的各種設(shè)備和/或系統(tǒng)中。

因此，本領(lǐng)域的技術(shù)人員將理解，可以在本公開(kāi)的范圍內(nèi)對(duì)所描述的實(shí)施例進(jìn)行某些改型和修改。因此，上述實(shí)施例被認(rèn)為是說(shuō)明性的而不是限制性的。