空氣對空氣式熱交換器的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及根據(jù)權(quán)利要求1的前序部分的空氣對空氣式熱交換器。
[0002]在許多應(yīng)用中，使用空氣對空氣式熱交換器來冷卻發(fā)熱的設(shè)備。例如，電機(jī)通常是在假定其操作溫度保持在40攝氏度以下的情況下構(gòu)造的。小電機(jī)可以通過附接至電機(jī)的軸的并借助于電機(jī)吹動該電機(jī)周圍的外部空氣的風(fēng)扇來冷卻。大電機(jī)通常設(shè)置有用于對電機(jī)進(jìn)行冷卻的熱交換器。熱交換器還可以使電機(jī)內(nèi)的內(nèi)部空氣環(huán)流閉合。熱交換器可以是水對空氣式熱交換器或空氣對空氣式熱交換器。相比空氣對空氣式熱交換器，水對空氣式熱交換器通常更有效，但是存在許多要避免水的應(yīng)用。因此，空氣對空氣式熱交換器常常是在特定應(yīng)用中可以使用的唯一選擇。
[0003]本發(fā)明涉及可以有利地與電機(jī)結(jié)合使用的空氣對空氣式熱交換器。該熱交換器設(shè)置有外部空氣環(huán)流和內(nèi)部空氣環(huán)流。內(nèi)部空氣環(huán)流使空氣以從電機(jī)流向熱交換器并返回至電機(jī)的閉合環(huán)流的方式循環(huán)流動。外部空氣環(huán)流使冷卻空氣循環(huán)通過熱交換器。內(nèi)部空氣在熱交換器與電機(jī)之間循環(huán)流動，使得內(nèi)部空氣在每次循環(huán)期間于熱交換器中通過外部空氣被冷卻。
【背景技術(shù)】
[0004]EP專利申請2 495 849公開了一種具有熱交換器的旋轉(zhuǎn)機(jī)。該旋轉(zhuǎn)機(jī)驅(qū)動沿軸向方向延伸的并設(shè)置有至少一個(gè)風(fēng)扇的軸。熱交換器設(shè)置成與旋轉(zhuǎn)機(jī)熱連通。熱交換器包括沿相對于軸向方向的橫向方向延伸的管。熱交換器還包括位于管的一個(gè)端部處的入口殼體和位于管的相反端部處的出口殼體。入口殼體和出口殼體沿著熱交換器的軸向長度延伸。從風(fēng)扇向入口殼體延伸有導(dǎo)管。因此，可以通過風(fēng)扇引導(dǎo)空氣穿過導(dǎo)管進(jìn)入入口殼體并且進(jìn)一步沿橫向方向穿過管進(jìn)入出口殼體。隨后，空氣沿橫向方向從出口殼體排出。
[0005]US專利5，844，333公開了一種用于封閉型框架馬達(dá)的空氣冷卻器。該裝置包括電動馬達(dá)和熱交換器，其中，該電動馬達(dá)具有沿軸向方向延伸的軸且該電動馬達(dá)位于在第二殼體內(nèi)，該熱交換器位于第一殼體上面的第一殼體內(nèi)。熱交換器包括位于第二殼體內(nèi)的兩個(gè)熱交換單元。所述兩個(gè)熱交換單元形成A形構(gòu)型。每個(gè)熱交換單元均包括沿相對于軸向方向的橫向方向延伸的管。所述管在第二殼體的側(cè)壁之間延伸。在熱交換單元之間形成有中間部段并且在第一殼體的兩個(gè)端部處形成有端部部段。在第一殼體的一個(gè)側(cè)面處具有進(jìn)氣室并且在第一殼體的相反側(cè)面處具有排氣室。下面將對在此US專利中公開的外部空氣環(huán)流和內(nèi)部空氣環(huán)流進(jìn)行說明。
[0006]外部空氣環(huán)流通過位于電動馬達(dá)的軸上的風(fēng)扇穿過定位在第一殼體的第一端部處的進(jìn)氣室中的進(jìn)氣開口被吹送到該進(jìn)氣室中。周圍空氣從該進(jìn)氣室流動穿過熱交換單元中的管進(jìn)入到相對的排氣室中并且進(jìn)一步穿過定位在第一殼體的相反的第二端部處的排氣室中的出口開口從該排氣室離開。因此，外部空氣環(huán)流取決于電動馬達(dá)的旋轉(zhuǎn)速度。
[0007]呈經(jīng)馬達(dá)加熱過的空氣的形式的內(nèi)部空氣環(huán)流從要被冷卻的電動馬達(dá)向上流動至熱交換器的中間部段。經(jīng)馬達(dá)加熱過的空氣通過內(nèi)部風(fēng)扇循環(huán)流動并且在熱交換器的中間部段中被分成兩個(gè)分支。第一分支流動經(jīng)過第一熱交換單元中的管進(jìn)入第一端部部段并且在第一端部部段中進(jìn)一步向下流動到電機(jī)的第一端部中。第二分支流動經(jīng)過第二熱交換單元中的管進(jìn)入第二端部部段并且在第二端部部段中進(jìn)一步向下流動到電機(jī)的相反的第二端部中。這兩個(gè)分支從電動馬達(dá)的相反兩個(gè)端部流動到轉(zhuǎn)子中的軸向空氣通路中、進(jìn)一步穿過轉(zhuǎn)子中的徑向空氣通路進(jìn)入該轉(zhuǎn)子與定子之間的氣隙并且進(jìn)一步穿過定子中的徑向空氣通路進(jìn)入熱交換器的中間部段。當(dāng)熱空氣再次從定子進(jìn)入熱交換器的中間部段時(shí)，開始新的冷卻循環(huán)。
[0008]這些現(xiàn)有技術(shù)的熱交換器中的一個(gè)問題是冷卻時(shí)的不均勻性。外部冷卻空氣從熱交換單元中的管的入口端部傳遞至該熱交換單元中的管的出口端部。因此，當(dāng)內(nèi)部空氣一一即，經(jīng)馬達(dá)加熱過的空氣一一經(jīng)過管時(shí)，冷卻空氣的溫度從入口端部朝向出口端部將持續(xù)升高。因此，內(nèi)部空氣在電機(jī)的橫向方向上將被不均勻地冷卻。與管的出口端部處的冷卻相比，管的入口端部處的冷卻更有效。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0009]本發(fā)明的目的是獲得一種改進(jìn)的空氣對空氣式熱交換器。
[0010]根據(jù)本發(fā)明的空氣對空氣式熱交換器的特征在于權(quán)利要求1的特征部分中所陳述的內(nèi)容。
[0011]空氣對空氣式熱交換器包括:
[0012]第一殼體，該第一殼體包括相反的兩個(gè)端壁、相反的兩個(gè)側(cè)壁、底板以及頂板，
[0013]兩個(gè)熱交換單元，所述兩個(gè)熱交換單元包括在第一殼體的側(cè)壁之間延伸的空氣通道，所述兩個(gè)熱交換單元將第一殼體的內(nèi)部分成位于所述兩個(gè)熱交換單元之間的中間部段和位于殼體的相應(yīng)端壁與相應(yīng)熱交換單元之間的兩個(gè)端部部段。
[0014]熱交換器的特征在于該熱交換器還包括:
[0015]位于殼體的每個(gè)側(cè)面處的側(cè)導(dǎo)管，側(cè)導(dǎo)管沿著殼體的相應(yīng)側(cè)壁延伸并且包括第一端部和相反的第二端部，所述側(cè)導(dǎo)管通過在側(cè)導(dǎo)管的第一端部與相反的第二端部之間延伸的分隔壁被分成上隔室和下隔室，所述側(cè)導(dǎo)管包括位于側(cè)導(dǎo)管的第一端部處、隔室中的一者中的入口開口以及位于側(cè)導(dǎo)管的第二端部處、與入口開口相反的隔室中的出口開口。
[0016]外部空氣環(huán)流從兩個(gè)側(cè)導(dǎo)管的入口開口被引導(dǎo)到側(cè)導(dǎo)管中的相應(yīng)的隔室中而被引導(dǎo)到熱交換器中，并且外部空氣環(huán)流進(jìn)一步沿著熱交換單元中的空氣通道被引導(dǎo)至相對的側(cè)導(dǎo)管中的對應(yīng)的隔室并且外部空氣環(huán)流進(jìn)一步穿過所述相對的側(cè)導(dǎo)管中的出口開口離開熱交換器。
[0017]內(nèi)部空氣環(huán)流從定位在第一殼體下面的要被冷卻的設(shè)備被引導(dǎo)穿過第一殼體的底板的中間部分中的空氣通路，并且內(nèi)部空氣環(huán)流在第一殼體的中間部段中被進(jìn)一步向上引導(dǎo)，其中，內(nèi)部空氣環(huán)流被分成第一分支和第二分支，第一分支經(jīng)過第一殼體中的第一熱交換單元傳遞至第一殼體中的第一端部部段并且第一分支進(jìn)一步向下穿過第一殼體的底板的第一端部部分中的空氣通路返回至要被冷卻的設(shè)備的第一端部，第二分支經(jīng)過第一殼體中的第二熱交換單元傳遞至第一殼體中的第二端部部段并且第二分支進(jìn)一步向下穿過第一殼體的底板的第二端部部分中的空氣通路返回至要被冷卻的設(shè)備的相反的第二端部。
[0018]使用具有兩個(gè)隔室的側(cè)導(dǎo)管使得可以在熱交換單元中使用沿相反的方向流動的兩個(gè)不同的外部空氣環(huán)流。可以將第一外部空氣環(huán)流從入口開口引導(dǎo)至第一側(cè)導(dǎo)管中的上隔室并將第二外部空氣環(huán)流從入口開口引導(dǎo)至第二側(cè)導(dǎo)管中的下隔室。第一外部環(huán)流將在熱交換單元的上部部分中的空氣通道中沿第一方向流動至相對的第二側(cè)導(dǎo)管中的上隔室。第二外部環(huán)流將在熱交換單元的下部部分中的空氣通道中沿相反的第二方向流動至相對的第一側(cè)導(dǎo)管中的下隔室。這意味著可以實(shí)現(xiàn)在熱交換單元中的空氣通道中的更均勻的平均熱分布。在熱交換單元的上部部分中流動的第一外部空氣環(huán)流的溫度將沿從第一側(cè)導(dǎo)管向第二側(cè)導(dǎo)管的方向升高。在熱交換單元的下部部分中流動的第二外部空氣環(huán)流的溫度將沿從第二側(cè)導(dǎo)管向第一側(cè)導(dǎo)管的方向升高。其結(jié)果是要被冷卻的設(shè)備被更均勻地冷卻。
[0019]第一外部空氣環(huán)流可以設(shè)置有第一風(fēng)扇，并且第二外部空氣環(huán)流可以設(shè)置有第二風(fēng)扇。這兩個(gè)風(fēng)扇可以都定位在側(cè)導(dǎo)管的第一端部處。此處可以使用徑流式風(fēng)扇。在側(cè)導(dǎo)管的上隔室處安裝有一個(gè)徑流式風(fēng)扇并且在相對的側(cè)導(dǎo)管的下隔室處安裝有另一個(gè)徑流式風(fēng)扇。這意味著在第一殼體的第一端壁處、于徑流式風(fēng)扇之間將具有空的空間。因此，可以在所述空間中安裝用于定位在第一殼體的第一端部部段內(nèi)的并使內(nèi)部空氣循環(huán)的風(fēng)扇的驅(qū)動馬達(dá)。還可以在第一殼體的相反的第二端壁上、于出口開口之間安裝用于定位在第一殼體的第二端部部段內(nèi)的并使內(nèi)部空氣循環(huán)的對應(yīng)的風(fēng)扇的驅(qū)動馬達(dá)。
[0020]要通過熱交換器冷卻的電機(jī)有利地是風(fēng)力渦輪機(jī)中的發(fā)電機(jī)。風(fēng)力渦輪機(jī)中的艙室內(nèi)的空間是有限的。這意味著熱交換器必須是緊湊的以與發(fā)電機(jī)一起配裝到艙室中。另夕卜，熱交換器的殼體和發(fā)電機(jī)的殼體也必須是緊湊的。冷卻空氣進(jìn)入熱交換器的線路以及冷卻空氣離開熱交換器的線路在風(fēng)力渦