CN104454461A - 具有热激活性热交换器的压缩机*** - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种压缩机***，包含至少一个用于压缩工作流体的流体压缩机以及可操作以向压缩机供应润滑剂流体的润滑剂供应***。提供了用于控制润滑剂流体温度的热交换器，该热交换器包含容纳多个润滑剂流体通道的容室。形状记忆合金(SMA)部件定位于多个润滑剂流体通道的至少一个中，以便在相对高温下增大润滑剂流体的紊流。

Description

具有热激活性热交换器的压缩机***
技术领域
本发明通常涉及工业空气压缩机***，并且更具体地但非排它地涉及具有热激活性热交换器的压缩机***。
背景技术
工业压缩机***通常产生大容量的加压流体，比如空气等。压缩机***典型地包含冷却***，用于冷却流体，比如高温压缩空气、润滑剂流体以及冷却剂。现有的一些***相对于某些应用具有各种缺陷。因此，在该技术领域中仍然存在进一步改进的需要。
发明内容
本发明的一个实施例为具有热激活性热交换器的独特的压缩机***，其它实施例包含设备、***、装置、硬件、方法以及具有在压缩机***内冷却流体的独特方法的压缩机***的组合，压缩机***具有热交换器，热交换器具有由形状记忆合金(SMA)形成的紊流器，紊流器的形态作为温度的函数而变化。本发明进一步的实施例、形式、特征、方面、益处和优点将根据此处提供的说明书和附图变得显而易见。
附图说明
图1为根据本公开内容的一个实施例的压缩机***的透视图；
图2为图1的压缩机***的部分的示意图，示出了根据本公开内容的一个实施例的具有混合阀的冷却***；
图3为热交换器的部分剖面透视图，示出了相对低温下紊流器的大体平面构造；
图4为图3的热交换器的透视图，其中紊流器响应于相对高温形成了大致V形构型；
图5为材料长度相对于材料温度变化的关系图，材料具有限定百分比马氏体材料组分；
图6为图1的压缩机***的部分的示意图，示出了根据本公开内容的另一个实施例的无热控制混合阀的冷却***；
图7为示出了针对识别热交换器的热传递系数相对于温度的关系图；以及
图8为示出热传递系数相对于温度的关系图，比较了标准热交换器和流动管中具有20％降低的热激活性热交换器。
具体实施方式
为了促进对本发明原理的理解，现在将对附图中所示的实施例进行参照，且将使用详细的语言来描述该实施例。然而，应当理解的是，并非因此旨在限制本发明的范围。描述的实施例中的任何改变和进一步的变型，以及如同将通常向本领域技术人员所发生的那样，可构想出在此描述的本发明原理的任何进一步的应用。
工业压缩机***被构造成提供所需温度、压力和质量流速下的大容量压缩流体。一些压缩机***使用流体-流体热交换器控制***内各种级处压缩流体的温度。术语“流体”应当被理解为包含此处公开的压缩机***中使用的任何气体或液体介质。在一种形式中，压缩工作流体被设置成流体连通使用者的压缩工作流体网络，在一些形式中，本申请可以引导输送加压流体，加压流体具有超过一种的流体组分，比如空气和包含油等的润滑剂流体的混合物。在其它形式中，本申请可以从无油压缩腔环境引导输送无加压油工作流体。更具体地，容纳可旋转的转子的压缩腔不含油和油相关材料，不论是考虑石化基础油还是合成基础油。此处使用的术语“油”意指通常提及的润滑剂种类，润滑剂种类基于石油或合成，且具有不同粘度；非限制性的实例包含油脂或油。
传统的油冷旋转螺杆压缩机***使用油来冷却压缩空气。接触冷却旋转螺杆压缩机将油注入到压缩机模块以在压缩过程中润滑轴承、密封压缩构件间隙以及冷却压缩气体。这种压缩***类型在压缩过程中混合气体和油，且然后在下游过程中分离流体组分。典型地，可使用注入孔等来调整油流入压缩机模块，通过孔的流速随操作压力和温度的变化仅细微变化。除了油流速，油温必须进行调整，因为粘度作为温度的函数而变化。如果油温低于预定下限，***可能无法给轴承提供足够的油。如果油温高于预定上限，那么油可能分解而且性能将下降。
在一些***中，油温通过热控阀进行控制，热控阀对来自相对热的和相对冷的流的油流进行混合。可以使用热交换器控制油温来冷却部分或全部油至所需温度。在一些方面，传统的热交换器由于缺少激活性控制***具有能力有限以满足特定温度。热交换器可由总的热传递系数“U”限定，热传递系数“U”测量两股流体流之间的传热有效性。当压缩机***中的油流速相对稳定时，热交换器具有有限的能力来调整热传递系数的值。结合“U”值，热交换器的热传递能力还取决于暴露于流体的有效热传递面积“A”。热传递系数和有效热传递面积的结合限定了热交换器的性能水平。对于某些应用，可能需要控制热交换器中的热传递。本公开内容提供了针对压缩机***的热交换器中的热激活性控制。
现参照附图1，示例性的压缩机***10以透视图示出。压缩机***10包含初级动力源20，比如电动马达、内燃机或流体驱动涡轮机等。压缩机***10可包含压缩机30，压缩机30可包含多级压缩。压缩机30包含螺杆、离心、轴流和/或容积式压缩器件。初级动力源20可操作以通过驱动轴(未示出)驱动压缩机30来压缩气体流体，比如空气和油蒸汽等。
结构基座12构造成在比如地板或地面的支撑表面13上支撑压缩机***10的至少一部分。从压缩机30排放出的部分压缩工作流体能够通过超过一个或多个的管道40输送至油罐或分离罐50以分离比如空气和油等的流体组分。一个或多个冷却器60，比如中间冷却器能够可操作地联接至***10以将工作流体冷却至所需温度。所述一个或多个冷却器60能够将流体，比如压缩空气或油冷却至所需温度。压缩机***10还可包含控制器100，控制器100可操作以控制初级动力源20和位于压缩机30和冷却器60之间的各种阀及流体控制机构(未示出)。泄压阀90能够可操作地联接至***10以控制分离罐50中的压力。
分离罐50可包含定位于其顶部53附近的盖52。密封件54可定位于盖52和分离罐50之间，从而提供盖52与分离罐50之间的流体密封连接。可以使用比如螺纹紧固件(未示出)等的各种机械器件将盖52固定至分离罐50上。泄压管道80从分离罐50延伸至泄压阀90。当压缩机30空载且未供应压缩空气至端负荷时，泄压阀90可操作以降低分离罐50中的压力。供气管道82能够可操作地联接至该分离罐，从而将压缩空气输送至分离保持罐(未示出)或将压缩空气输送至端负荷，用于本领域技术人员将已知的工业应用。供油管道70可以从分离罐50延伸至压缩机30，以将已经从分离罐50中的工作流体分离出的油供应给压缩机30。在一些实施例中，可以使用一个或多个过滤器81以从油过滤颗粒物和/或从压缩机***10的工作流体中分离污染物，比如水等。
现在参考附图2，压缩机***10a以示意形式示出。动力源20(比如电动马达)可操作以用于驱动气端压缩机30至所需转速。该压缩机30通过空气入口32接收周围空气，以及将相对高压和高温压缩空气排放至压缩流体排放管道或出口管道40。在该示例性实施例中，压缩机***可以包含润滑压缩机，比如螺杆压缩机等，其中排放管道40包含包括压缩空气和油的高压流体，如本领域技术人员已知的那样。应当理解的是，本申请的压缩机***可以使用任何类型的压缩机***，比如离心式、齿轮容积式、活塞式、轴流式或其它包含无油压缩的类型，如本领域技术人员将已知的那样。在该非限制性实例中，通过排放管道40将压缩流体供应给至空气/油分离罐50，从而能够分离压缩空气和油。可以通过压缩空气供应管道82将压缩空气从分离罐50中排放出来。油能够通过连接至分离罐50的供油管道70从分离罐50处输送。供油管道70能够按路线连至油旁通管道72和/或通过油冷却器76。热控混合阀74可操作以将流经油旁通管道72的一部分油和流经油冷却器76的一部分油混合，从而油以所需温度输送至压缩机30。在一些形式中，从分离罐50流出的所有油在流经可操作地联接至气端压缩机30的油入口78之前通过将油冷却器76输送。在一些实施例中，可以设置油冷却过滤器75，以在进入压缩机30之前从油中过滤不需要的颗粒物。
压缩空气供应管道82可以按路线连至空气冷却器或热交换单元60(见附图1)，以将热压缩空气冷却至所需温度。应当理解的是，尽管在该示例性实施例中仅示出了一个空气冷却器和一个油冷却器，但根据本公开内容，可构想出多个空气冷却器和/或多个油冷却器。压缩空气能够通过空气冷却器出口(未示出)从空气冷却器60排放出，且可按路线通过可选择潮湿分离器(同样未示出)，以便通过排水设备从压缩空气中分离水或其它液体成分，从而能够将无污染液体的相对纯净的压缩空气输送至端负荷。
热控混合阀(TCV)74的功能是功能性地与油冷却器76分离。TCV74的目的是基于压缩机排放温度，将油保持在预定温度，用于压缩机注入。阀74基本上以三种模式中的一种操作。在第一种模式中，热控阀允许全部冷的、粘性的油(通常处于压缩机起动或非常冷的环境温度)通过旁通管道72绕过油冷却器76流过，且使其返回压缩机30。当压缩机30变暖，该阀以第二模式操作，其中阀移动至混合位置，在此在将油混合并再循环至压缩机30之前该阀使得流过油冷却器76和冷却器旁路72之间的油分开。在非常热的操作条件下，阀74以第三模式操作，其中阀在将油再循环至压缩机30之前引导全部由流至油冷却器76。
油冷却器76的功能是从油中去除热量。在示例形式中，油冷却器76是壳体和管热交换器。根据本公开内容，还可构想出本领域技术人员已知的其它类型的热交换器。传统的油冷却器是被动热交换器，因为构件自身无法调整从油中去除多少热量，除了调整移动通过它的油的质量、速度和流体属性(例如粘度、密度、比热和热传导率，全部为温度的函数)。应当注意的是，流经冷却器76的油质量流和速度两者均为由热控阀操作控制的变量。
本公开内容的油冷却器76包含用于激活性地调整热交换器的总的热传递系数的形状记忆合金(SMA)紊流器。紊流器可定位于流体流动通道中，以在油流中引起紊流，从而增大油和冷却剂之间的热传递系数。油的流体流动通道可以包含圆形的或其它规则或不规则形状的横截面。在一些实施例中，具有SMA紊流器的油冷却器76能够代替TVC混合阀，这将在下文中进一步讨论。
参考附图3，示出了示意性的热激活性壳体与管热交换器76，具有冷却剂入口201和多个用于引导油从中流动的管202。壳体和管可以由任何有助于油与冷却剂之间的限定的热传递的材料形成，所述材料典型地包含传导金属，比如铝、不锈钢和铜等。SMA紊流器带204可以形成为大体长的平板或杆，或者备选地，在相对低温的周围条件下形成为长平板或杆。一个或多个紊流器带204可定位于一个或多个管202中。在示意性实施例中，每个管202包含单个SMA紊流器带204，尽管也可以构想出一些管202可以没有SMA紊流器带，或者备选地容纳超过一个的SMA紊流器带204。
在一些形式中，紊流器带204可以在管202中自由浮动。在其它形式中，紊流器带可以机械连接在相应管202内部的一个或多个位置。例如，每个紊流器带204通过焊接、铜焊、紧固件、过盈配合或其他本领域技术人员已知的机械器件连接至相应管202中的一个或多个位置。紊流器带204可以是在周围条件下沿一个或多个管202的至少一部分延伸的长平带、杆或板。每个紊流器带204可以包含顶壁203以及相对的底壁205，其中一对侧壁207、209在其间延伸。紊流器带204可以大体上在第一端211和第二端213之间沿油冷却器76的整个长度延伸，或者备选地，沿小于油冷却器76的整个长度延伸。在一种形式中，顶壁203和底壁205大体上比侧壁207、209宽，或者在备选的形式中比侧壁207、209小。在其它形式中，紊流器带204可包含多于4个的壁或者少于4个的壁。在另外其它形式中，紊流器带204的横截面形状包含弓形部分，或全部为圆形或椭圆形。每个管202可以包含两个或多个沿其长度彼此平行延伸的紊流器带。在其它形式中，管202可以包含多个间隔定位的紊流器带204。一个或多个紊流器带可以包含特征215，比如部分延伸或完全延伸通过一个或多个壁203、205、207或209的凸起部件或凹陷部件或孔。
SMA紊流器带204可以包括任何形状记忆合金，比如镍钛合金或铜基合金，如本领域技术人员将已知的那样，其能够响应于温度的变化而过渡至预定构造。这种形状变形是由SMA的晶体结构从低温下被称为“马氏体”的面中心体(FCC)形式改变为稍微更高温度下被称为“奥氏体”的体中心(BC)形式引起的。根据本公开内容还可构想出引起材料响应于温度变化而变化的其它器件。这些结构上的变化允许材料形状从一种预定形式改变成另一种形式，赋予材料“记忆”-因此形状记忆形式为温度的函数。该形状变形通过使材料回归阈值温度可以是完全可逆的，所述过程以图表形式在附图5中描绘(图表参考：ASM手册，第2卷：属性和选择：有色合金和特定用途材料；版权所有)。
由SMA形成的紊流器204提供了***在“冷”态(FCC)下操作的能力，仅有微小紊流，从而使得热交换器仅有微小压降，更像管一样运行(见附图3)。一旦流体变暖到预定温度，SMA紊流器带204改变为“暖”态(BC)，其中SMA紊流器带204像紊流器一样运行(如图4中所示)。在暖态时，SMA紊流器带204在油中制造更大紊流，导致管202与周围冷却剂之间增大的热传递。如在附图4中在示意性实施例具体示出的那样，SMA紊流器带204形状大致呈V形构型，其具有重复性出现的沿一个方向延伸的第一腿221以及从顶点225沿发散方向延伸的第二腿223。在一些形式中，一个或多个顶点225可以与一个或多个管202的壁的内表面接合。在其它形式中，当处于暖态时，顶点225保持不与管202的内部接合。当处于暖态时，还可构想出的是，SMA紊流器带204也可以为另一构造(比如扭带或螺旋)。
在示意性实施例中，SMA紊流器带204构造成当处于暖态时增大紊流，尽管还可构想出的是，在一些实施例中，SMA紊流器带204可以构造成当处于冷态时增大紊流。在任一状态中，SMA紊流器带204当处于暖态和冷态中的其中一种态时引起紊流增大，并且在暖态和冷态的另一种态时引起紊流减少。
参考附图6，示出了与附图2的实施例相似的备选的压缩机***10b，但是没有热混合阀。在一些实施例中，结合SMA强化热交换器76能够允许去除TCV及相关构件。压缩机***10b提供了简化***，导致在***的初始制造和组装两个方面节省了成本，并且在减少维修开支方面导致了进一步节省。
当油相对冷时(例如压缩机起动过程中或非常冷的环境温度)，SMA紊流器带204将处于冷态(附图3)，其中流经管202的油具有微小紊流，这导致了减小的热传递系数，以及少量热量从油中传递出。因此，返回至压缩机30的油同时具有相对小的热损失。在过渡态，例如压缩机变暖时，SMA紊流器带204将处于过渡构造，因为它从冷态向暖态变形。正是由于SMA紊流器带204从冷态向暖态变形，紊流且因此热传递系数增大。
在较高温度操作条件下，SMA紊流器带204变形为暖态(图4)，其中流经油冷却器76的油的紊流大大增大，这导致了增大的热传递系数，并且更多的热量从油中传递出。因此，油在显著冷却之后返回压缩机。
压缩机***10b不需要额外构件来感测温度变化以及驱动阀或其它装置，像***10a需要的那样，***10a中，热控阀与热交换器协同工作。这些额外构件产生了更大的复杂性、成本以及可靠性问题。通过取消这些构件，***10b可被简化且变得更可靠。
附图7示出了示例性的性能曲线，针对有TCV操作的传统***(长划线)，针对无TCV操作的传统***(短划线)，以及针对使用了无TCV的热激活性热交换器76的***(实线)。当与有TCV的***操作时相比较，尽管无TCV的传统***操作时导致热传递系数增大，但是这样做能够导致上文详述的不需要的后果(例如，不适当的润滑或降低***效率)。
在某些实施例中，可能需要“调节”热交换器性能至所需功能与压缩机的操作条件。例如，当油冷时减少热交换器的传热能力可以通过减少热交换器中管的长度和/或数量实现，从而降低了成本。由于紊流器激活性地产生紊流以引起热态下所需的热传递，可能需要减少热具有SMA紊流器带204的激活性热交换器的尺寸来降低成本，例如通过减少管的长度和/或数量。据此优化，SMA油冷却器能够达到与带热控阀***的标准油冷却器相似的结果，但仍有利于这种***的成本降低和简化。如本领域技术人员将容易理解的那样，假如冷却器温度区域需要进一步减少热传递，可以增加冷却剂流动控制阀以增大冷却剂流动速率(附图中未示出)。
附图8示出了与传统的有TCV操作的***相比较具有减少了20％的管(实线)的优化***的示例性性能曲线。进一步“调节”可以导致所需UA组合(热传递系数和有效流动面积)以产生优化***。
操作中，压缩机***构造成向外部***提供所需温度和压力下的压缩空气。压缩机***可以用于任何工业应用，包含但不限于，汽车制造、纺织制造、加工工业、精炼、发电厂、采矿、材料处理等。控制器允许使用者输入以限定各种工作流体的参数，比如压力、温度和质量流速。控制器将命令信号发送至马达，以便以所需操作速度旋转，从而驱动一个或多个压缩机且控制各个阀以调节气流速率、冷却剂流速率和/或润滑剂流速率。
在示例性实施例中，压缩机***包含单级螺杆式压缩机***，然而，该***可以以其它类型的压缩机和/或以更多或更少的压缩级操作。一个或多个中间冷却器可以流体联接至每个压缩级，使得在空气被压缩通过压缩级后，空气可以通过联接至开环或闭环冷却***的中间冷却器输送，而通过热传递机构冷却至所需温度，比如通过管式热交换器中的传导和对流冷却至所需温度。
随后，压缩空气可以被输送至额外的压缩级，空气在那里被进一步压缩且需要通过热动力过程加热至较高温度。随后，压缩空气可以按路线通过联接至闭环水冷却***的下一个中间冷却级，以将空气冷却至所需温度而没有明显压力损失。当空气压缩至最终所需压力以及冷却至所需温度时，压缩空气被排放到最终子***或端负荷。具有在预定阈值温度下作为紊流器带操作的SMA部件的热激活性热交换器可以用于在进入压缩机***之前将油冷却至所需温度。
在一方面，本公开内容包含压缩机***，压缩机***包含用于压缩工作流体的至少一个流体压缩机；可操作以向压缩机供应润滑剂流体的润滑剂供应***；用于控制润滑剂温度的热交换器，该热交换器包括容纳多个润滑剂流体通道的外壳体；至少一个冷却流体通道与多个润滑剂流体通道热接触；定位于该多个润滑剂流体通道的至少一个中的形状记忆合金(SMA)部件，并且其中SMA部件在第一阈值温度以下大体上形成为长平板。
在改进方面，本公开内容的***包含压缩机***，其中所述SMA部件在高于第二阈值温度时包含形成大体上V形构型的部分；其中所述SMA部件包含在第一阈值温度和第二阈值温度之间介于平板和V形构型之间的中间构型；其中至少一部分大体V形SMA部件在高于第二阈值温度时接合相应润滑剂通道的内壁；至少一个用于使得润滑剂流体绕过热交换器的旁通管道；至少一个位于热交换器和旁通管道下游的混合阀，用于控制来自热交换器和旁通管道的润滑剂流体的混合；其中至少一个SMA部件不与相应的润滑剂流体通道机械连接；其中至少一个SMA部件机械在至少一个位置连接到相关润滑剂流体通道的内壁上；其中至少一个SMA部件包含其壁内的凹陷部分，以及其中至少一个SMA部件包含从壁表面向外延伸的凸起。
在另一方面，本公开内容包含润滑剂冷却器，其包含具有定位成穿过其中的多个润滑剂流体通道的容室；至少一个与多个润滑剂流体通道热连通的冷却流体通道；形状记忆合金(SMA)部件，其至少部分地延伸通过多个润滑剂流体通道中的至少一个，且其中SMA部件在低于第一阈值温度时构造成大体上长平板，并且包含在高于第二阈值温度时构造成紊流器的记忆形状部。
在改进方面，本公开内容包含润滑剂冷却器，其中所述SMA部件在构造成紊流器时包含大体上V形构型；其中所述SMA部件包含在温度介于第一阈值温度和第二阈值温度之间时形成形状不同于平板和V形构型的部分；其中所述SMA部件构造成随着操作温度升高增大润滑剂流体的紊流；进一步包括定位于至少一个润滑剂流体通道中的多个SMA部件；其中多个SMA部件沿至少一个润滑剂流体通道长度彼此平行地延伸，并且其中，当高于第二阈值温度形成为紊流器时，所述SMA部件接合沿相应润滑剂通道的多个部分的内壁。
在另一方面，本公开内容包含一种方法，包括使用压缩装置压缩工作流体；从工作流体中分离润滑剂流体和空气；使用热交换器冷却润滑剂流体；响应于润滑剂流体的温度变化改变定位于热交换器中紊流器的形状；当润滑剂流体的操作温度升高时，使用热交换器中的紊流器增大润滑剂流体的紊流；并且其中紊流器形状温度在高于预定温度阈值时改变成大体上V形构型。
在改进方面，本公开内容包含一种方法，其中紊流器在低于预定温度阈值时大体上是平的；使用紊流器控制通过热交换器的润滑剂流体的流速。
尽管附图和在前说明书中已经详细地示出和描述了本发明，该示出和描述被认为是示例性的并且在特征上是非限制性的，应当理解，已经仅示出和描述了优选实施例，且出现在本发明精神范围内的所有改变和变型均需要保护。应当理解的是，尽管使用上述说明书中使用的比如优选的、优选地、较佳或更优这样的词语意指如此描述的该特征应当更需要，但是其并不是必须的，并且缺少该特征的实施例可以被认为在本发明的范围内，范围由下面的权利要求限定。阅读权利要求书时，其意指，当使用比如“一个”、“一种”、“至少一个”、或“至少一部分”这样的词语时，这里并非旨在将权利要求限制为仅有一个物品，除非在该权利要求中具体描述了相反情况。当使用语言“至少一部分”和/或“一部分”时，该物品可以包含一部分和/或整个物品，除非具体描述了相反情况。
除非特别指出或限制，否则广泛使用的术语“安装”、“连接”、“支撑”和“联接”及其变换包括了直接和间接的安装、连接、支撑和联接。进一步地，“连接”和“联接”并非限制为对物理或机械连接或联接。

Claims (21)

1.一种压缩机***，包括：
用于压缩工作流体的压缩机；
可操作以向压缩机供应润滑剂流体的润滑剂供应***；和
用于控制润滑剂温度的热交换器，该热交换器包括：
容纳多个润滑剂流体通道的外壳体；
与多个润滑剂流体通道热接触的冷却流体通道；和
定位于该多个润滑剂流体通道的至少一个中的形状记忆合金(SMA)部件，其中所述SMA部件在低于第一阈值温度时大体上为长平板。
2.如权利要求1所述的压缩机***，其中，所述SMA部件在高于第二阈值温度时包含形成大体上V形构型的部分。
3.如权利要求2所述的压缩机***，其中，所述SMA部件包含在温度介于第一阈值温度和第二阈值温度之间时形成为中间构型的部分。
4.如权利要求2所述的压缩机***，其中，大体V形的SMA部件的至少一部分在高于第二阈值温度时接合相应润滑剂通道的内壁。
5.如权利要求1所述的压缩机***，其中，所述压缩机***进一步包括用于使得润滑剂流体绕过热交换器的至少一个旁通管道。
6.如权利要求5所述的压缩机***，其中，所述压缩机***进一步包括位于热交换器和旁通管道下游的至少一个混合阀，用于控制来自热交换器和旁通管道的润滑剂流体的混合。
7.如权利要求1所述的压缩机***，其中，所述SMA部件没有针对相应的润滑剂流体通道的机械连接。
8.如权利要求1所述的压缩机***，其中，所述SMA部件机械地连接到相关的润滑剂流体通道的内壁。
9.如权利要求1所述的压缩机***，其中，所述SMA部件包含其壁内的凹陷部分。
10.如权利要求1所述的压缩机***，其中，所述SMA部件包含从壁的表面向外延伸的凸起。
11.一种润滑剂冷却器，包括：
具有多个润滑剂流体通道的容室；
与多个润滑剂流体通道热连通的冷却流体通道；
形状记忆合金(SMA)部件，其至少部分地延伸通过多个润滑剂流体通道中的至少一个，其中SMA部件在低于第一阈值温度时构造成大体上长平板，并且在高于第二阈值温度时包含构造成紊流器的记忆形状部。
12.如权利要求11所述的润滑剂冷却器，其中，所述SMA部件在构造成紊流器时包含大体上V形构型。
13.如权利要求12所述的润滑剂冷却器，其中，所述SMA部件包含在温度介于第一阈值温度和第二阈值温度之间时形成为形状不同于平板和V形构型的部分。
14.如权利要求11所述的润滑剂冷却器，其中，所述SMA部件随着操作温度升高而增大润滑剂流体的紊流。
15.如权利要求11所述的润滑剂冷却器，其中，所述润滑剂冷却器进一步包括定位于一个润滑剂流体通道中的多个SMA部件。
16.如权利要求15所述的润滑剂冷却器，其中，多个SMA部件沿至少一个润滑剂流体通道的长度彼此平行地延伸。
17.如权利要求11所述的润滑剂冷却器，其中，所述SMA部件在高于第二阈值温度形成为紊流器时接合沿相应润滑剂流体通道的多个部分的内壁。
18.一种方法，包括：
使用压缩装置压缩工作流体；
使用热交换器冷却润滑剂流体；
响应于润滑剂流体的温度变化改变定位于热交换器中紊流器的形状；
当润滑剂流体的操作温度升高时，使用热交换器中的紊流器增大润滑剂流体的紊流；以及
其中当温度超过预定温度阈值时，紊流器的形状改变成大体上V形构型构造。
19.如权利要求18所述的方法，其中，在温度低于预定温度阈值时，紊流器改变成大体上长平杆。
20.如权利要求18所述的方法，其中，所述方法进一步包括使用紊流器控制通过热交换器的润滑剂流体的流速。
21.如权利要求18所述的方法，其中，所述方法进一步包括使用紊流器控制来自润滑剂流体的热传导速率。
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Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN108643975A (zh) * 2018-03-22 2018-10-12 南京航空航天大学 一种利用记忆合金提高气膜冷却效率的结构
CN110173403A (zh) * 2018-02-21 2019-08-27 波音公司 包含形状记忆合金致动器的热管理***和相关方法
CN110219805A (zh) * 2018-03-01 2019-09-10 英格索尔-兰德公司 具有经由注射杆进行的级间润滑剂注射的多级压缩机
CN112097545A (zh) * 2020-07-28 2020-12-18 厦门大学 一种内置记忆合金弹簧的智能细通道换热器
CN114922816A (zh) * 2017-09-27 2022-08-19 英格索兰工业美国公司 具有雾化的油喷射的旋转式螺杆压缩机

Families Citing this family (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US10113818B2 (en) * 2016-01-27 2018-10-30 Garrett Transportation I Inc. Bimetallic fin with themo-adjusting turbulation feature
EP3343078A1 (en) 2016-12-29 2018-07-04 L&P Property Management Company Valve with shape memory alloy wire
DE102017002601A1 (de) * 2017-03-17 2018-09-20 Man Truck & Bus Ag Kühlvorrichtung für elektronisches Steuergerät
FR3064735B1 (fr) * 2017-04-03 2021-01-01 Valeo Systemes Thermiques Dispositif d’echange thermique pour vehicule automobile
DE102017107933A1 (de) * 2017-04-12 2018-10-18 Knorr-Bremse Systeme für Nutzfahrzeuge GmbH Kompressorsystem mit regelbarer und/oder steuerbarer Temperaturüberwachungs-einrichtung
US20220243827A1 (en) * 2019-06-28 2022-08-04 Leggett & Platt Canada Co. Fluid management system
US11525438B2 (en) 2019-06-28 2022-12-13 The Boeing Company Shape memory alloy actuators and thermal management systems including the same
US11808374B2 (en) 2020-12-30 2023-11-07 Leggett & Platt Canada Co. Fluid management system

Citations (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS59231397A (ja) * 1983-06-10 1984-12-26 Matsushita Refrig Co タ−ビユレ−タ
JPH01121694A (ja) * 1987-11-02 1989-05-15 Sanyo Electric Co Ltd 熱交換器用熱媒管
JPH01131897A (ja) * 1987-11-18 1989-05-24 Hitachi Ltd 多管式熱交換器
JPH1194362A (ja) * 1997-09-24 1999-04-09 Sanyo Electric Co Ltd 熱交換器
JP2006266514A (ja) * 2005-03-22 2006-10-05 Matsushita Electric Ind Co Ltd 熱交換器
US20090050428A1 (en) * 2004-06-14 2009-02-26 William Marsh Rice University Vibration damping and heat transfer using material phase changes
JP2010216712A (ja) * 2009-03-16 2010-09-30 Tokyo Electric Power Co Inc:The ヒートパイプ
CN102803730A (zh) * 2010-01-22 2012-11-28 英格索尔-兰德公司 包括流量和温度控制装置的压缩机***
CN202836281U (zh) * 2012-09-27 2013-03-27 常州新奥燃气工程有限公司 压缩机所用换热器

Family Cites Families (25)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US2161887A (en) * 1938-01-07 1939-06-13 Young Radiator Co Turbulence strip for radiator tubes
US4044796A (en) * 1976-02-09 1977-08-30 Smick Ronald H Turbulator
US4296779A (en) * 1979-10-09 1981-10-27 Smick Ronald H Turbulator with ganged strips
JPS58182096A (ja) * 1982-04-19 1983-10-24 Nissan Motor Co Ltd アルミニウム製の熱交換器
JPS63134268U (zh) 1987-02-13 1988-09-02
US4727907A (en) * 1987-03-30 1988-03-01 Dunham-Bush Turbulator with integral flow deflector tabs
US4841730A (en) 1987-07-02 1989-06-27 Pda Engineering Thermal actuator
US5369883A (en) * 1989-02-24 1994-12-06 Long Manufacturing Ltd. Method for making an in tank oil cooler
DE59309826D1 (de) * 1993-11-26 1999-11-11 Sulzer Chemtech Ag Winterthur Statische Mischvorrichtung
US6273183B1 (en) * 1997-08-29 2001-08-14 Long Manufacturing Ltd. Heat exchanger turbulizers with interrupted convolutions
US6186223B1 (en) 1998-08-27 2001-02-13 Zeks Air Drier Corporation Corrugated folded plate heat exchanger
US6244333B1 (en) 1998-08-27 2001-06-12 Zeks Air Drier Corporation Corrugated folded plate heat exchanger
IT1320693B1 (it) 2000-10-06 2003-12-10 Fiat Ricerche Dispositivo per la regolazione di un flusso d'aria in un condotto, con attuatore a memoria di forma integrato, particolarmente per sistemi
US6699015B2 (en) 2002-02-19 2004-03-02 The Boeing Company Blades having coolant channels lined with a shape memory alloy and an associated fabrication method
US6962193B2 (en) * 2002-04-09 2005-11-08 Honeywell Interntaional Inc. Tubular catalytic aircraft precooler
JP2006526131A (ja) 2003-04-28 2006-11-16 ナノマッスル・インコーポレイテッド 形状記憶合金アクチュエータを備える流量制御アセンブリ
JP4363283B2 (ja) 2004-09-13 2009-11-11 株式会社デンソー 空気通路開閉装置
US7540431B2 (en) 2004-11-24 2009-06-02 Dana Canada Corporation By-pass valve for heat exchanger
JP2008096048A (ja) * 2006-10-13 2008-04-24 Tokyo Radiator Mfg Co Ltd 排気ガス用熱交換器のインナーフィン
US20080099193A1 (en) 2006-11-01 2008-05-01 Slavek Peter Aksamit Self-regulated cooling mechanism
US20090200007A1 (en) 2008-02-13 2009-08-13 Lockheed Martin Corporation Heat exchanger having temperature-actuated valves
JP5244845B2 (ja) * 2010-03-31 2013-07-24 株式会社ユタカ技研 熱交換器
DE102010022225A1 (de) * 2010-04-28 2011-12-15 J. Eberspächer GmbH & Co. KG Wärmeübertragungsanordnung, Wärmeübertrager und Herstellungsverfahren
US20140102673A1 (en) * 2012-10-11 2014-04-17 Carrier Corporation Heat transfer enhancement for a condensing furnace
WO2016121949A1 (ja) * 2015-01-30 2016-08-04 秀之 春山 流体熱交換ミキシング移送装置

Patent Citations (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS59231397A (ja) * 1983-06-10 1984-12-26 Matsushita Refrig Co タ−ビユレ−タ
JPH01121694A (ja) * 1987-11-02 1989-05-15 Sanyo Electric Co Ltd 熱交換器用熱媒管
JPH01131897A (ja) * 1987-11-18 1989-05-24 Hitachi Ltd 多管式熱交換器
JPH1194362A (ja) * 1997-09-24 1999-04-09 Sanyo Electric Co Ltd 熱交換器
US20090050428A1 (en) * 2004-06-14 2009-02-26 William Marsh Rice University Vibration damping and heat transfer using material phase changes
JP2006266514A (ja) * 2005-03-22 2006-10-05 Matsushita Electric Ind Co Ltd 熱交換器
JP2010216712A (ja) * 2009-03-16 2010-09-30 Tokyo Electric Power Co Inc:The ヒートパイプ
CN102803730A (zh) * 2010-01-22 2012-11-28 英格索尔-兰德公司 包括流量和温度控制装置的压缩机***
CN202836281U (zh) * 2012-09-27 2013-03-27 常州新奥燃气工程有限公司 压缩机所用换热器

Cited By (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN114922816A (zh) * 2017-09-27 2022-08-19 英格索兰工业美国公司 具有雾化的油喷射的旋转式螺杆压缩机
CN110173403A (zh) * 2018-02-21 2019-08-27 波音公司 包含形状记忆合金致动器的热管理***和相关方法
CN110173403B (zh) * 2018-02-21 2022-10-14 波音公司 包含形状记忆合金致动器的热管理***和相关方法
CN110219805A (zh) * 2018-03-01 2019-09-10 英格索尔-兰德公司 具有经由注射杆进行的级间润滑剂注射的多级压缩机
US11781547B2 (en) 2018-03-01 2023-10-10 Ingersoll-Rand Industrial U.S., Inc. Multi-stage compressor having interstage lubricant injection via an injection rod
CN108643975A (zh) * 2018-03-22 2018-10-12 南京航空航天大学 一种利用记忆合金提高气膜冷却效率的结构
CN112097545A (zh) * 2020-07-28 2020-12-18 厦门大学 一种内置记忆合金弹簧的智能细通道换热器

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