[发明专利]用于单相流体或者多相流体的流体分配元件、其制造方法及其应用

说明书

本发明涉及一种用于单相流体或者多相流体的流体分配元件及其制造方法。根据本发明的流体分配元件用在热交换中或者用于在流体之间物质交换的装置中。

用于判断交叉流驱动的蒸发器的效率的一个重要参数是在表面上的最优温度分布。该温度分布是在所涉及的工作介质之间的小温度差的前提条件。该差被称为温度梯度(Graedigkeit)。为了实现传热器的最佳温差，冷却剂的均匀分布是必需的。

除了温差之外，压力损失具有重要地位。均匀的并且尽可能优化的压力损失意味着蒸发温度中的小变化并且由此总体上又意味着高的温度均匀性。在现代的、焊接的传热器中，这借助分配管和汇集管来实现，多个迷你通道扁管(MPE管)连接到其上。这种方法能够实现均匀的并且总体上短的流动路径长度。

然而，由此在流体分配时出现大问题，因为根据蒸发器的功率，必须连接可变数目的这种扁管。由于使用迷你通道扁管，其本身又将多个MPE管并行地汇合成一个扁管，所以流体分配不仅必须针对每个分配管的多个扁管来考虑，而且也必须关于每个连接的扁管的多个通道来协调。

空气—冷却剂—蒸发器通常由插入的传热器构成并且是铜管状调温器(Kupfer-Rohrregister)和铝薄片组构成的组合。通过在这种结构类型的传热器中使用文丘里分配器(Venturi-Verteiler)，在此可以最佳地进行相分配以及流体分配。

在经济意义上，在所使用的冷却剂填充量方面以及在效率方面可以借助焊接的传热器来实现技术上的进步。焊接的传热器可以通过仅仅使用铝作为原料以及使用挤压成形的MPE管结合扩散焊接方法来成本低廉地并且以可容易自动化的制造方法来制造。

在EP1 525 428B1公开了一种建立液压系统网络用于热传递和/或物质传输的方法，其中预先给定的传输面或者预先给定的传输体积设置有多重分支的液压系统网络。

US 2007/0039724描述了一种热交换器，其具有直接在文丘里喷嘴上的穿孔的导管，用于在分配管中的流体分配和相分配。

由此出发，本发明的任务是，提供一种流体分配元件，借助其能够实现进入的物质流的均匀化。在此，流体分配元件应当能够用于单相流体和多相流体。

该任务通过具有权利要求1所述的特征的流体分配元件以及具有权利要求7、12和13所述的特征的流体分配元件的制造方法来解决。在权利要求18中提出了一种根据本发明的应用。另外的从属权利要求给出了有利的改进方案。

根据本发明，提供了一种用于单相或者多相流体的流体分配元件，其带有支承结构，所述支承结构至少局部具有弯曲表面，其中支承结构具有至少一个通道结构和/或流体引导装置，用于流体分配。通道结构或者流体引导装置在此具有多个通道或者管，其通过分支或者汇合装置连接。

由此，本发明提出了一种用于分配单相或者多相流体的新方案。该新方案的基础是有针对性地使用分支而不是使用同时提供多个流体引导管或者通道的分配管线或者分配管。尤其是对于传热器例如冷却循环中的交叉流驱动的空气—冷却剂—蒸发器，借助根据本发明的流体分配元件提供了对于将单相或者多相进入的物质流均匀化的有效解决方案。在此，本发明基于使用支承结构中的离心力，所述支承结构至少局部地具有弯曲表面，其中在弯曲的区域中离心力作用到要输送的流体上，并且所述支承结构具有通道结构和/或流体引导装置，其能够实现流体分配并且必要时甚至实现相分离。

一个优选的实施形式设计了，通道结构和/或流体引导装置为了相分离而被穿孔。

在通过成型或者分离将该流体分配器作为空心圆柱体制造时，进入的两相物质流的该离心的导流通过穿孔而在本身空心地实施的圆柱形部件中实现液相和气相部分的相分离。由此，不仅受控的相分配和流体分配是可能的，而且气相的相分离也是可能的。在针对传热器或者蒸发器使用该方法时，尤其可以通过这种方式来将这种蒸发器的构型更为紧凑地构建，因为大量的气相可以预先沉积在分配器中。这能够实现更紧凑的传热器的结构，改进的热传递并且同样实现将压力损失最小化。

根据本发明的流体分配元件也可以用于多相物质流。通过起作用的离心力，两相的物质流具有比较小的相界面，因为由于小的热传递，气泡形成是最小的。通过连接到小的空腔上的汇合装置和分支的组合，可以将任意数量的进入的物质流划分为任意数量的输出的物质流。

在一个优选的实施形式中，支承结构被至少局部地波纹形、螺旋形或者圆柱形地成型，由此能够实现流体分配并且必要时甚至实现相分离。