一种对自然风聚集和引流的风冷换热器及其控制方法

摘要

本发明涉及一种对自然风聚集和引流的用风冷换热器及其控制方法，该方案包括换热器基体和设于换热器基体进风端的聚风槽；换热器基体内设有多层左右贯通的换热通道，相邻两个换热通道内均设有换热水道和位于换热通道进风端的导流块，每个换热水道内均设有用于增大换热面积的风冷翅片；通过导流块对风均匀导流至上下两个相邻换热风道内；每个换热水道均分别与进水口和出水口连通，本发明可将低风速低流量的风转换为高风速高流速的风，从而通过聚集并引流自然风代替了电机带动风扇工作产生的风，可以去除电机的使用而不影响散热，从而无需额外风扇系统辅助散热，提高了发电效率。

说明书

技术领域

本发明涉及换热器技术领域，具体涉及一种对自然风聚集和引流的风冷换热器及其控制方法。

背景技术

现有的风冷换热器主要应用于各类高热功率系统上，风冷换热器内设有流道，系统工作时产生的大部分热量以冷却液为媒介，由水冷系统中带入换热器中的冷却液流道，冷却液在流道中流动时大部分热量向风道内的翅片转移，然后电机工作，带动风扇转动，向换热器的风道进行鼓风，翅片上的热量随之转移到空气中，到此完成了整体热量的转移。

但是上述结构在一些风能足够巨大的自然环境下，包括但不限于海边，山谷等地，风冷换热器的设计并没有利用好风能，大部分的风冷散热器的设计可以说是一成不变的，针对风力发电机用风冷换热器而言，整个风力发电机系统在工作中会产生大量的热量，这些热量需要风冷散热，但是风力发电机系统内的风冷散热器散热面太小，散热面内的自然风有效流量较小，所以利用风能散热的风力发电机系统却不能利用风能给自身散热，还是需要接电机带动风扇向换热器鼓风进行散热。

综上，亟待需要一种可无需外接电机，可有效利用风能散热的风冷换热器。

发明内容

本发明的目的是针对现有技术中存在的上述问题，提供了一种对自然风聚集和引流的用风冷换热器。

为了实现上述发明目的，本发明采用了以下技术方案：一种对自然风聚集和引流的用风冷换热器包括换热器基体和设于换热器基体进风端的聚风槽；所述换热器基体内设有多层左右贯通的换热通道，相邻的两个所述换热通道内均设有换热水道和位于换热通道进风端的导流块，每个所述换热水道内均设有用于增大换热面积的风冷翅片；通过所述导流块对风均匀导流至上下两个相邻的换热风道内；每个所述换热水道均分别与进水口和出水口连通。

工作原理及有益效果：1、风从聚风槽进入，通过聚风槽将低风速低流量的风转换成高风速高流量的风，风进入换热通道内，从而通过聚集并引流自然风代替了电机带动风扇工作产生的风，可以去除电机的使用而不影响散热，同时提高了发电效率；

2、通过导流块可对进入的风进行均匀导流，配合聚风槽可使得换热风道内的风速为外界风速的1.2-1.5倍，可显著地提升换热效率，足以代替电机带动风扇工作产生的风；

3、配合换热水道，可采用热传递效果更好地冷却液来进一步提升换热效率；

4、换热器在去除电机后留下的大量空间都可以用来设置流道和风道，风冷翅片的尺寸可以随着风道的增长而增长，散热能力可以更进一步。

进一步地，所述导流块朝向聚风槽的一端呈流线型设置。传统换热器的结构只是一个平面的结构，而此结构的设置可显著减少对于风的阻力，减少风的动能损耗，且更有利于将风导流到相邻的两个上下两层换热风道内，从而进一步提升换热效率。

进一步地，每层所述风冷翅片呈波浪线设置，通过所述风冷翅片将所述换热风道隔离成多个小通道。此设置，可显著提升风冷翅片与风的接触面积，从而提高了换热面积，配合高速的风，更进一步地提升了换热效率。

进一步地，每个所述导流块至少包括内部设有水通道的主体板、与主体板靠近聚风槽一端连接的上半导块和下半导块，所述上半导块和下半导块远离聚风槽的一端旋转连接使得上半导块和下半导块能够进行张开和闭合调节。此结构，通过主体板将上下两层的换热通道隔开，其也起到了固定风冷翅片的作用，而通过调节上下两个半导块的张开和闭合，可起到调节进风量的效果，尤其是在大风天，通过完全张开上下两个半导块，可防止垃圾或砂石被吹气换热通道内，导致换热通道堵塞降低散热效率的问题发生，而且主体板中也通水通道，也能够进一步提升换热面积，提高换热效率。

进一步地，所述上半导块和下半导块的连接处连接有第一推杆，所述第一推杆与第一泵体连接，且所述第一泵体另一端通过第一电磁阀连通水通道，通过所述第一泵体控制第一推杆伸缩运动实现上半导块和下半导块的张开与闭合，当所述上半导块和下半导块的张开时同时挡住上下两层换热风道。此设置，通过第一泵体和第一电磁阀配合吸取或排出水来实现对第一推杆的驱动，第一推杆往外推的时候，上下两个半导块张开，完全张开时，相邻导流块的两个半导块可抵接配合将每个换热风道堵住，从而实现了在大风天或风力发电机停机时，防止异物进入的问题发生，而第一推杆往内缩的时候，上下两个半导块逐渐闭合，从而实现换热风道进风口大小的调节，操作方便，本方案相比于现有技术，可在利用本身的冷却水来实现推动第一推杆的效果，无需额外的电机结构，只需要微型或小型的水泵即可。

进一步地，每个所述导流块均滑动连接于所述聚风槽前后两侧壁上，所述换热器基体上设有与聚风槽连接的第二推杆、用于驱动所述第二推杆伸缩进出换热器基体实现聚风槽远离和靠近换热器基体的第二泵体及通过第二电磁阀与第二泵体连通的控制水道，所述聚风槽远离和靠近换热器基体实现上半导块和下半导块的张开与闭合控制。此设置，不同于上述结构，本结构将驱动件设置在换热器基体上，可采用更大一点的水泵，从而统一控制每个导流块，通过第二泵体和第二电磁阀配合从控制水道往冷却液取水，从而驱动第二推杆伸缩移动，第二推杆带动聚风槽移动，聚风槽和导流块的连接点是滑动连接，因此和前一结构一样的原理控制两个半导块分开和闭合，结构简单操作方便。

进一步地，所述上半导块和下半导块之间设有弹簧。此设置，可辅助夹块上下两个半导块打开，同时可将弹簧安装在每个半导块的凹槽内。

进一步地，每个所述主体板内均设有一滑腔，每个所述滑腔内设有一与第二推杆连接的滑杆，通过第二推杆驱动，所述滑杆能够在滑腔内来回滑动。此设置，可通过聚风槽连接滑杆，通过滑杆来带动第二推杆移动。

进一步地，所述风冷换热器还包括控制板，通过所述控制板控制第一泵体或第二泵体及第一电磁阀和第二电磁阀。此设置，可通过控制板接收现有的控制台信号来实现远程控制导流块，或者根据气象站预报或现场布置的传感器来自动执行，可有效地保护本风冷换热器。

一种风冷换热器控制方法包括上述的一种对自然风聚集和引流的用风冷换热器，还包括以下步骤：

S100：判断风力等级是否大于设定值；

S110：若是，则打开导流块并根据风力等级大小调节导流块的开合角度；

S120：若否，则关闭导流块；

S200：判断当风力发电机是否停机；

S210：若是，则打开导流块到最大开合角度。

采用上述方法，可根据控制板运行的程序以及采集到的数据，来自动执行导流块的开闭动作，无需人工参与，且相比与现有技术，本方案在提高换热效果的同时，可更好地保护换热器。

附图说明

图1是本发明的立体图；

图2是图1中风冷翅片的局部放大图；

图3是本发明的换热器基体内部结构图；

图4是图3中A的放大图；

图5是本发明一种较佳实施例的导流块闭合状态示意图；

图6是图5中导流块开启状态示意图；

图7是本发明另一种实施例的换热器基体内部结构图；

图8是图7中导流块闭合状态示意图；

图9是图7中导流块开启状态示意图。

图中，1、换热器基体；2、聚风槽；3、换热通道；4、风冷翅片；5、换热风道；6、导流块；7、进水口；8、出水口；9、换热水道；10、小通道；11、第一推杆；12、第一泵体；13、第一电磁阀；14、水通道；15、第二推杆；16、第二泵体；17、第二电磁阀；18、控制水道；19、弹簧；20、加强筋；61、主体板；62、上半导块；63、下半导块；611、滑腔；612、滑杆。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

本领域技术人员应理解的是，在本发明的披露中，术语“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系是基于附图所示的方位或位置关系，其仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此上述术语不能理解为对本发明的限制。

请参阅图1-4，本对自然风聚集和引流的用风冷换热器包括换热器基体1和设于换热器基体1进风端的聚风槽2。其中聚风槽2与换热器基体1之间可设置加强筋20，从而保证聚风槽2的强度。

具体地，换热器基体1内设有多层左右贯通的换热通道3，相邻的两个所述换热通道3内均设有换热水道9和位于换热通道3进风端的导流块6，每个所述换热水道9内均设有用于增大换热面积的风冷翅片4，通过导流块6对风进行均匀导流至上下两层换热风道5内。其中风冷翅片4可以是焊接固定在相邻的两个导流块6之间。

具体地，换热器基体1上设有进水口7和出水口8，每个换热水道9均分别与进水口7和出水口8连通。其中，进水口7在换热器基体1的上侧，出水口8在换热器基体1的下侧，冷却液的流动会更加顺畅，这里的水冷换热部分结构为常规技术手段，这里不再对其进行赘述。冷却液介质采用水和各种根据需求调配的乙二醇溶液，热传递性能十分优越，十分适合作为换热器冷却液介质。

具体地，导流块6朝向聚风槽2的一端呈流线型设置，也可以是纺锤形、水滴形等形状。传统换热器的结构只是一个平面的结构，而此结构的设置可显著减少对于风的阻力，减少风的动能损耗，且更有利于将风导流到相邻的两个上下两层换热风道5内，从而进一步提升换热效率。

优选地，每层风冷翅片4呈波浪线设置，通过风冷翅片4将换热风道5隔离成多个小通道10。此设置，可显著提升风冷翅片4与风的接触面积，从而提高了换热面积，配合高速的风，更进一步地提升了换热效率。当然也可以是其他比如折线形结构。

请参阅图5-6，在一种实施例中，每个导流块6至少包括内部设有水通道14的主体板61、与主体板61靠近聚风槽2一端连接的上半导块62和下半导块63，上半导块62和下半导块63远离聚风槽2的一端旋转连接使得上半导块62和下半导块63能够进行张开和闭合调节。此结构，通过主体板61将上下两层的换热通道3隔开，其也起到了固定风冷翅片4的作用，而通过调节上下两个半导块的张开和闭合，可起到调节进风量的效果，尤其是在大风天，通过完全张开上下两个半导块，可防止垃圾或砂石被吹气换热通道3内，导致换热通道3堵塞降低散热效率的问题发生，而且主体板61中也通水通道14，也能够进一步提升换热面积，提高换热效率。

在本实施例中，上半导块62和下半导块63之间通过铰接等方式连接。

更进一步的方案，上半导块62和下半导块63的连接处连接有第一推杆11，第一推杆11与第一泵体12连接，且第一泵体12另一端通过第一电磁阀13连通水通道14，通过第一泵体12控制第一推杆11伸缩运动实现上半导块62和下半导块63的张开与闭合，当上半导块62和下半导块63的张开时同时挡住上下两层换热风道5。此设置，通过第一泵体12和第一电磁阀13配合吸取或排出水来实现对第一推杆11的驱动，第一推杆11往外推的时候，上下两个半导块张开，完全张开时，相邻导流块6的两个半导块可抵接配合将每个换热风道5堵住，从而实现了在大风天或风力发电机停机时，防止异物进入的问题发生，而第一推杆11往内缩的时候，上下两个半导块逐渐闭合，从而实现换热风道5进风口大小的调节，操作方便，本方案相比于现有技术，可在利用本身的冷却水来实现推动第一推杆11的效果，无需额外的电机结构，只需要微型或小型的水泵即可，可实现对每个导流块6的单独控制。

请参阅图7-9，作为另一种优选方案，每个导流块6均滑动连接于聚风槽2前后两侧壁上，换热器基体1上设有与聚风槽2连接的第二推杆15、用于驱动第二推杆15伸缩进出换热器基体1实现聚风槽2远离和靠近换热器基体1的第二泵体16及通过第二电磁阀17与第二泵体16连通的控制水道18，聚风槽2远离和靠近换热器基体1实现上半导块62和下半导块63的张开与闭合控制。此设置，不同于上述结构，本结构将驱动件设置在换热器基体1上，可采用更大一点的水泵，从而统一控制每个导流块6，通过第二泵体16和第二电磁阀17配合从控制水道18往冷却液取水，从而驱动第二推杆15伸缩移动，第二推杆15带动聚风槽2移动，聚风槽2和导流块6的连接点是滑动连接，因此和前一结构一样的原理控制两个半导块分开和闭合，结构简单操作方便。

具体地，每个主体板61内均设有一滑腔611，每个滑腔611内设有一与第二推杆15连接的滑杆612，通过第二推杆15驱动，滑杆612能够在滑腔611内来回滑动。此设置，可通过聚风槽2连接滑杆612，通过滑杆612来带动第二推杆15移动。

具体地，上半导块62和下半导块63之间设有弹簧19。此设置，可辅助夹块上下两个半导块打开，同时可将弹簧19安装在每个半导块的凹槽内。

其中，水通道14和控制水道18均分别与换热水道9连通。

优选地，风冷换热器还包括控制板，通过控制板控制第一泵体12或第二泵体16及第一电磁阀13和第二电磁阀17。此设置，可通过控制板接收现有的控制台信号来实现远程控制导流块6，或者根据气象站预报或现场布置的传感器来自动执行，可有效地保护本风冷换热器。

本风冷换热器控制方法包括上述的一种对自然风聚集和引流的用风冷换热器，还包括以下步骤：

S100：判断风力等级是否大于设定值；

S110：若是，则打开导流块6并根据风力等级大小调节导流块6的开合角度；

S120：若否，则关闭导流块6；

S200：判断当风力发电机是否停机；

S210：若是，则打开导流块6到最大开合角度。

采用上述方法，可根据控制板运行的程序以及采集到的数据，来自动执行导流块6的开闭动作，无需人工参与，且相比与现有技术，本方案在提高换热效果的同时，可更好地保护换热器。

其中风力等级大小可根据实际情况而定，如根据本换热器的整体强度。

本发明未详述部分为现有技术，故本发明未对其进行详述。

可以理解的是，术语“一”应理解为“至少一”或“一个或多个”，即在一个实施例中，一个元件的数量可以为一个，而在另外的实施例中，该元件的数量可以为多个，术语“一”不能理解为对数量的限制。

尽管本文较多地使用了换热器基体1、聚风槽2、换热通道3、风冷翅片4、换热风道5、导流块6、进水口7、出水口8、换热水道9、小通道10、第一推杆11、第一泵体12、第一电磁阀13、水通道14、第二推杆15、第二泵体16、第二电磁阀17、控制水道18、弹簧19、加强筋20、主体板61、上半导块62、下半导块63、滑腔611、滑杆612等术语，但并不排除使用其它术语的可能性。使用这些术语仅仅是为了更方便地描述和解释本发明的本质；把它们解释成任何一种附加的限制都是与本发明精神相违背的。

本发明不局限于上述最佳实施方式，任何人在本发明的启示下都可得出其他各种形式的产品，但不论在其形状或结构上作任何变化，凡是具有与本申请相同或相近似的技术方案，均落在本发明的保护范围之内。