渐开线箔片再生换热器制造技术

一种再生换热器，具有多个设置在内柱形管子和外柱形管子之间空隙中的渐开线箔片。箔片的渐开线形状在整个再生换热器中提供均匀的间距和实质上的用于流体接触的表面面积。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术大体涉及再生换热器，并且更具体地涉及采用具有足够导热性的、细薄平面箔片形成换热器传热表面的再生换热器。
技术介绍
许多设备，特别是斯特林循环发动机，均包括再生换热器，热能从流动的流体转移到该再生换热器，并且从再生换热器再转移到流体。换热器通常采用大表面面积的结构，诸如用金属(诸如不锈钢)制成的毛状物、箔或小球。在斯特林循环发动机中，例如，工作气体通过往复移动器驱动往复活塞而在较热和较冷空间之间移动。气体在循环的一部分中被加热，而在另一部分中被冷却。当热气从较热的空间转移时，它流过换热器，并且热能通过对流转移到再生换热器，即加热气体分子撞击在换热器表面上。换热器被加热，而当气体流过换热器到较冷空间使热能被转移到换热器时气体被冷却。一旦气体在较冷空间中被冷却，它被再一次驱动通过换热器；一般按照气体从较热空间被驱动的相反方向。流过换热器的较冷的气体由同样对流机制所加热，通过该机制气体被换热器所加热即气体分子撞击在换热器的表面上。换热器因此可改进斯特林循环发动机的效率，因为进入热端的气体经过预热，而进入较冷端的气体被预冷。当然，再生换热器也可改进斯特林循环发动机以外许多机器的效率。在传统再生换热器中，在流动流体分子和换热器表面之间必须有相当数量的接触以便发生相当的热转移。在斯特林循环发动机中采用的一种再生换热器为长形金属薄带，诸如不锈钢带，绕成卷筒，放置在气体纵向地流过卷筒的小室中。金属的各层具有空间或空隙，在相邻各层之间流体通过。即使希望再生换热器各层之间具有均匀的间隔，实际上很难获得这样的间隔。在加热端和冷却端之间的温度差可造成随着尺寸而变化的翘曲。此外，通过缠绕的换热器的流体流动不能在径向均匀地分布，这可造成实质上流动较多的区域比较少流动的区域膨胀或收缩更严重。所有这些问题导致在较大空隙中具有高流体流动率，而在较小空隙中低流动率。不均匀的流动是不利的，因为大的空隙使一些流过再生换热器的气体与进行热转移的表面接触不良。还有，压力降对于所谓自由活塞机器一类的机器是关键性的，在传统再生换热器中一般折衷处理，从而导致运动零件不可预料的动力运动。因此需要一种再生换热器，可以基本上在再生换热器中流体流动的整个区域中维持均匀的间隔。专利技术概要本专利技术为一种再生换热器，其中流动在流体中传入和传出热能的流体。再生换热器包括具有径向地面向外面的柱形表面的内壁。外壁径向地从内壁向外隔开，并基本上与内壁同轴心。外壁具有径向地面向内部的柱形表面。在内壁和外壁之间从而形成环形空隙。多层箔片设置在环形空隙中。箔片沿径向地面向外部的内壁柱形表面的渐开线延伸。各箔片具有安装在柱形表面之一的第一边和离开第一边的第二边。第二边接近所述柱形表面的另一面，并且在围周上离开第一边。在较佳实施例中，各箔片在其各自内边安装在内壁的径向地面向外部的柱形表面，并且向外壁的径向地面向内部的柱形表面延伸和抵靠。在还有另一较佳实施例中，各箔片具有至少一个设置在其和各邻接箔片之间的间隔件。间隔件可以是凸片或箔片向邻近箔片变形的区域，其形状为杯形或其它形状。附图简要说明附图说明图1为阐明本专利技术较佳实施例的示意端面图。图2为阐明本专利技术较佳实施例的端面剖面图。图3为阐明本专利技术在制造中间状态的立体图，其中箔片基本上为平面方位并且基本上对于其安装的壁部成为直角。图4为阐明本专利技术制造中间状态的端面图。图5为阐明本专利技术制造中间状态的立体图。图6为阐明本专利技术一个可替代实施例在制造中间状态下示意端面图。图7为阐明本专利技术利用延伸通过箔片中小孔的圆环的可替代实施例立体图，其中厚度夸大以便强调显示其相对表面。图8为阐明具有一个间隔件实施例的箔片侧视图。图9为阐明图8中箔片的立体图，其间隔件厚度夸大显示。图10为阐明图8中箔片相对于其它箔片操作位置的端面图，其中厚度夸大显示。图11为阐明另一种箔片和另一间隔件实施例的立体图，其中厚度夸大显示。图12为阐明图11中箔片相对于其它箔片操作位置的端面图，其中厚度夸大显示。图13为阐明再生换热器放置在斯特林循环发动机上的示意侧视图。在描述本专利技术在附图中阐明的较佳实施例中，为清晰起见将采取特定的名词。不过，本专利技术打算将限制特定名词如此选择，使其理解为各特定名词包括所有在相似方式下运行完成相似目标的技术上相当事物。例如，在此经常使用名词连接或相似名词。它们不限于直接连接，在本行业熟练人士认为相当于连接之处，还包括通过其它元件的连接。具体的实施方式再生换热器10的较佳实施例显示在图1中，具有内部柱形壁12和外部柱形壁14。在较佳实施例中，在内壁中斯特林循环发动机15的移动器13往复运动，如图13所示。在较佳实施例中，外壁14和内壁12同轴心，并且内壁和外壁二者均为如图2所示柱形。在内壁12径向地面向外部的柱形表面22和外壁14径向地面向内部的柱形表面24之间形成空隙。该空隙较佳地为环形，并且有相当部分，较佳地为在内壁和外壁之间的全部长度上延伸。在所考虑的斯特林循环发动机15中，诸如工作气体的流体流过环形空隙17，其方式对于斯特林循环发动机和传统再生换热器行业中熟练人士是十分明显的。在内壁12和外壁14之间环形空间中设置许多箔片16。箔片16用一种材料制成，可以使热能径向地传进和传出，但是并不具有可以造成其迅速地将热能传导到周围环境中的良好导热率。不锈钢为发动机(原动机)对于箔片16使用的较佳金属，而聚酯或相似的塑料适合于冷却器(热泵)。该箔片较佳地具有基本上大于其厚度的长度和宽度。例如，考虑中的箔片具有60mm的长度，16.7mm的宽度，和0.0254mm的宽度。这些尺寸是示范性的，应该理解这些尺寸可以显著地变化。例如，箔片的宽度应由横跨环形空隙的距离、固定边缘的角度和其它促使箔片形成渐开线的因素决定。各箔片16径向地在其内边按照相等宽度的间隔安装在径向地面向外部的表面22上，并且各自沿基本上为表面22的渐开线流道延伸，以便接触面向内部的表面24。箔片的外边可以焊接、粘合或用其它方法设置在表面24上，但不是必要的。外边可以自由设置，而使其抵靠在面向内部的表面24上并且造成箔片对于再生换热器构造轻微的顶压。在这样构造中，再生换热器适应由于对箔片和壁12及14采用不同材料(诸如塑料箔片和金属壁)而发生的差动膨胀。通过沿径向地面向外部表面22的渐开线，和按相等间隔在圆柱形表面22上的设置，各箔片16沿其整个长度和宽度保持对于其最近的箔片不变的间距。如此，各箔片16在其所有径向和纵向位置之间具有均匀的间隔，使流过环形空隙的气体均不具有任何可以选择通过的较长路线。这样的均匀流动可防止“热点”，并且同样还有“冷点”，从而减少再生换热器10所安装机器的效率的影响。再生换热器10可以用几种方法之一制造。在较佳方法中，基本上平坦的壁部32具有多个基本上平行地平坦的箔片36，各沿其边缘附着在壁部32的主要表面42，当采用金属箔片时与壁部较佳地通过焊接、铜焊或锡焊，当材料为塑料时，通过热焊、溶剂粘合、超声焊接或其它塑料粘合技术。各箔片边缘的安装基本上垂直于壁32，并且对于邻近箔片等距离隔开，例如，对于0.0254mm厚度的箔片距离为0.115mm。一旦所有箔片均已固定，从如图3所示，沿箔片36和壁32观察时，该结构具有书本的外观。各箔片为“书”中的一本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种再生换热器，流体可流动通过它以便传递热能进入或输出流体，该再生换热器包括：（ａ）内壁，具有径向地面向外部的柱形表面；（ｂ）外壁，基本上与内壁同轴心并且在内壁的径向外部与其隔开，形成在内壁和外壁之间的环形空隙，所述外壁具有 径向地面向内部的柱形表面；（ｃ）多个箔片，在环形空隙内基本上沿所述径向地面向外部的柱形表面的渐开线延伸，各箔片具有安装在所述柱形表面之一的第一边和与第一边隔开的第二边，所述第二边靠近所述柱形表面中的另一表面并且在圆周方向上从第一边移 位。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：DM伯乔维茨，N莱恩，T卡勒，JG伍德，
申请(专利权)人：圣波尔股份有限公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]