KR20240164573A - Fluid heater - Google Patents
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- F24H9/1809—Arrangement or mounting of grates or heating means for water heaters
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Abstract
유체 히터는 유체 히터를 통해 유동하는 프로세스 유체의 온도를 증가시키도록 구성된다. 유체 히터는 프로세스 유체를 유체 히터를 통해 라우팅하는 다수의 튜브를 포함한다. 하나 이상의 히터가 튜브의 반경방향 내향으로 배치되고, 그에 따라 히터에 의해 생성된 열 에너지는 외향으로 발산되어 프로세스 유체를 가열한다.The fluid heater is configured to increase the temperature of a process fluid flowing through the fluid heater. The fluid heater includes a plurality of tubes that route the process fluid through the fluid heater. One or more heaters are arranged radially inwardly of the tubes, such that the thermal energy generated by the heaters is radiated outwardly to heat the process fluid.
Description
관련 출원에 대한 상호 참조Cross-reference to related applications
본 출원은 2022년 3월 24일자로 출원된 "FLUID HEATER"라는 명칭의 미국 가출원 제63/323,103호에 대한 우선권을 주장하며, 이 출원의 개시내용은 그 전문이 본 명세서에 참조로 포함된다.This application claims the benefit of U.S. Provisional Application No. 63/323,103, filed March 24, 2022, entitled "FLUID HEATER," the disclosure of which is incorporated herein by reference in its entirety.
본 개시내용은 전반적으로 유체 히터에 관한 것이다. 더 구체적으로, 본 개시내용은 반도체 제조에 사용하기 위한 유체 히터에 관한 것이다.The present disclosure relates generally to fluid heaters. More specifically, the present disclosure relates to fluid heaters for use in semiconductor manufacturing.
유체 히터는 액체와 같은 유체를 가열하도록 구성된다. 예를 들어, 유체 히터는 반도체 제조 동안 용매와 같은 액체를 가열하는 데 이용될 수 있다. 반도체 제조에 사용되는 용매는 위험하지 않은 용매와 위험한 용매의 2개의 범주로 나누어진다. 반도체 제조에서는, 유체에 열을 반응적으로 추가하고 유지하면서 가열된 유체의 순도를 유지해야 한다.Fluid heaters are configured to heat a fluid, such as a liquid. For example, fluid heaters can be used to heat a liquid, such as a solvent, during semiconductor manufacturing. Solvents used in semiconductor manufacturing are divided into two categories: non-hazardous solvents and hazardous solvents. In semiconductor manufacturing, the purity of the heated fluid must be maintained while reactively adding and maintaining heat to the fluid.
본 개시내용의 일 양태에 따르면, 프로세스 유체의 온도를 증가시키도록 구성된 유체 히터는 제1 하우징 단부와 제2 하우징 단부 사이의 축을 따라 세장형인 히터 하우징; 히터 하우징 내에 배치되고 유체 히터의 유체 입구와 유체 연통하는 제1 매니폴드 조립체; 히터 하우징 내에 배치되고 유체 히터의 유체 출구와 유체 연통하는 제2 매니폴드 조립체; 히터 하우징 내에서 제1 매니폴드 조립체와 제2 매니폴드 조립체 사이에서 연장되어 제1 매니폴드 조립체와 제2 매니폴드 조립체를 유체 연결하는 복수의 튜브; 및 히터 하우징 내에 위치된 적어도 하나의 히터를 포함하고, 복수의 튜브는 적어도 하나의 히터의 반경방향 외향으로 배열된다.According to one aspect of the present disclosure, a fluid heater configured to increase a temperature of a process fluid comprises: a heater housing elongated along an axis between a first housing end and a second housing end; a first manifold assembly disposed within the heater housing and in fluid communication with a fluid inlet of the fluid heater; a second manifold assembly disposed within the heater housing and in fluid communication with a fluid outlet of the fluid heater; a plurality of tubes extending within the heater housing between the first manifold assembly and the second manifold assembly and fluidly connecting the first manifold assembly and the second manifold assembly; and at least one heater positioned within the heater housing, the plurality of tubes being arranged radially outwardly of the at least one heater.
본 개시내용의 추가 또는 대안 양태에 따르면, 프로세스 유체의 온도를 증가시키도록 구성된 유체 히터는 제1 하우징 단부와 제2 하우징 단부 사이의 축을 따라 세장형인 히터 하우징; 히터 하우징 내에 배치되고 유체 입구와 유체 연통하는 제1 매니폴드 조립체; 히터 하우징 내에 배치되고 유체 출구와 유체 연통하는 제2 매니폴드 조립체; 제1 매니폴드 조립체와 제2 매니폴드 조립체 사이에서 축방향으로 히터 하우징 내에 배치된 코어로서, 코어는 축방향으로 적층된 복수의 블록으로 형성되고, 복수의 블록은 열 전도성을 갖는, 코어; 제1 매니폴드 조립체와 제2 매니폴드 조립체 사이에서 코어를 통해 연장되어 제1 매니폴드 조립체와 제2 매니폴드 조립체를 유체 연결하는 복수의 튜브; 및 복수의 튜브의 반경방향 내향으로 코어 내에 위치된 적어도 하나의 히터를 포함한다.In accordance with additional or alternative aspects of the present disclosure, a fluid heater configured to increase a temperature of a process fluid comprises: a heater housing having an elongated shape along an axis between a first housing end and a second housing end; a first manifold assembly disposed within the heater housing and in fluid communication with a fluid inlet; a second manifold assembly disposed within the heater housing and in fluid communication with a fluid outlet; a core disposed axially within the heater housing between the first manifold assembly and the second manifold assembly, the core being formed of a plurality of axially stacked blocks, the plurality of blocks having thermal conductivity; a plurality of tubes extending through the core between the first manifold assembly and the second manifold assembly to fluidly connect the first manifold assembly and the second manifold assembly; and at least one heater positioned within the core radially inwardly of the plurality of tubes.
본 개시내용의 또 다른 추가 또는 대안 양태에 따르면, 프로세스 유체의 온도를 증가시키도록 구성된 유체 히터는 제1 하우징 단부와 제2 하우징 단부 사이의 축을 따라 세장형인 히터 하우징; 히터 하우징 내에 배치되고 유체 입구와 유체 출구 중 하나에 의해 형성된 제1 유체 포트와 유체 연통하는 제1 매니폴드 조립체; 히터 하우징 내에 배치되고 유체 입구와 유체 출구 중 다른 하나에 의해 형성된 제2 유체 포트와 유체 연통하는 제2 매니폴드 조립체; 제1 매니폴드 조립체와 제2 매니폴드 조립체 사이에서 축방향으로 히터 하우징 내에 배치된 코어; 코어를 통해 연장되는 복수의 튜브; 및 복수의 튜브의 반경방향 내향으로 코어 내에 위치된 적어도 하나의 히터를 포함한다. 제1 매니폴드는 관통 연장되는 제1 복수의 유체 구멍을 갖는 제1 내부 매니폴드; 관통 연장되는 제1 포트 구멍을 갖는 제1 외부 매니폴드로서, 제1 포트 구멍을 통해 제1 유체 포트와 유체 연통하는, 제1 외부 매니폴드; 및 제1 내부 매니폴드와 제1 외부 매니폴드 사이에 형성된 제1 유동 챔버를 포함하고, 제1 유동 챔버는 제1 포트 구멍과 제1 복수의 유체 구멍 사이에 유체 연통을 제공한다. 복수의 튜브는 제1 복수의 유체 구멍과 제2 매니폴드 조립체 사이에서 연장되어 제1 유동 챔버와 제2 매니폴드 조립체를 유체 연결한다.According to another additional or alternative aspect of the present disclosure, a fluid heater configured to increase a temperature of a process fluid comprises: a heater housing having an elongated shape along an axis between a first housing end and a second housing end; a first manifold assembly disposed within the heater housing and in fluid communication with a first fluid port defined by one of a fluid inlet and a fluid outlet; a second manifold assembly disposed within the heater housing and in fluid communication with a second fluid port defined by the other of the fluid inlet and the fluid outlet; a core disposed within the heater housing axially between the first manifold assembly and the second manifold assembly; a plurality of tubes extending through the core; and at least one heater positioned within the core radially inwardly of the plurality of tubes. The first manifold comprises a first inner manifold having a first plurality of fluid apertures extending therethrough; a first outer manifold having a first port aperture extending therethrough, the first outer manifold being in fluid communication with the first fluid port through the first port aperture; and a first flow chamber formed between the first inner manifold and the first outer manifold, the first flow chamber providing fluid communication between the first port opening and the first plurality of fluid openings. A plurality of tubes extend between the first plurality of fluid openings and the second manifold assembly to fluidly connect the first flow chamber and the second manifold assembly.
도 1a는 유체 히터의 등각 투영도이다.
도 1b는 도 1a의 선 B-B를 따라 취한 단면도이다.
도 2는 단부 캡과 외부 하우징이 제거된 상태에서 도 1a의 선 B-B를 따라 취한 단면도이다.
도 3은 유체 히터의 분해도이다.
도 4는 유체 히터의 유체 취급 및 가열 부분의 분해도이다.
도 5는 유체 히터의 단부 부분의 확대 단면도이다.
도 6a는 매니폴드 조립체의 내부 매니폴드의 제1 등각 투영도이다.
도 6b는 매니폴드 조립체의 내부 매니폴드의 제2 등각 투영도이다.
도 7a는 매니폴드 조립체의 외부 매니폴드의 제1 등각 투영도이다.
도 7b는 매니폴드 조립체의 외부 매니폴드의 제2 등각 투영도이다.
도 8a는 코어의 제1 단부 블록의 등각 투영도이다.
도 8b는 코어의 제2 단부 블록의 등각 투영도이다.
도 9는 유체 히터의 단면도이다.
도 10은 유체 히터의 단면도이다.Figure 1a is an isometric projection of the fluid heater.
Figure 1b is a cross-sectional view taken along line BB of Figure 1a.
FIG. 2 is a cross-sectional view taken along line BB of FIG. 1a with the end cap and outer housing removed.
Figure 3 is an exploded view of the fluid heater.
Figure 4 is an exploded view of the fluid handling and heating portion of the fluid heater.
Figure 5 is an enlarged cross-sectional view of an end portion of the fluid heater.
Figure 6a is a first isometric projection of the internal manifold of the manifold assembly.
Figure 6b is a second isometric projection of the internal manifold of the manifold assembly.
Figure 7a is a first isometric projection of the outer manifold of the manifold assembly.
Figure 7b is a second isometric projection of the outer manifold of the manifold assembly.
Figure 8a is an isometric projection of the first end block of the core.
Figure 8b is an isometric projection of the second end block of the core.
Fig. 9 is a cross-sectional view of a fluid heater.
Fig. 10 is a cross-sectional view of a fluid heater.
본 개시내용은 전반적으로 유체 히터에 관한 것이다. 예를 들어, 본 개시내용의 유체 히터는 반도체 제조에 이용되는 유체를 가열하는 데 이용될 수 있다. 이러한 유체 히터는 다른 옵션 중에서 액체 용매를 가열하는 데 이용될 수 있다. 본 개시내용에 따른 유체 히터는 유체 히터를 통해 유체를 라우팅하기 위한 별개의 통로를 포함한다. 유체 히터는 유체에 인가될 열을 생성하는 내부 히터를 더 포함한다. 히터는 별개의 통로로부터 내향으로 배치되어 열이 히터로부터 유체로 외향으로 발산된다.The present disclosure relates generally to fluid heaters. For example, the fluid heaters of the present disclosure can be used to heat fluids used in semiconductor manufacturing. Such fluid heaters can be used to heat liquid solvents, among other options. A fluid heater according to the present disclosure includes a separate passage for routing a fluid through the fluid heater. The fluid heater further includes an internal heater that generates heat to be applied to the fluid. The heater is disposed inwardly from the separate passage such that heat is radiated outwardly from the heater to the fluid.
구성요소는 해당 구성요소가 축을 따라 공통 축방향 위치에 배치되는 경우 반경방향으로 중첩하는 것으로 고려될 수 있다. 축으로부터 직교하여 연장되는 반경방향 선은 반경방향으로 중첩하는 구성요소 각각을 통해 연장되게 된다. 구성요소는 해당 구성요소가 축에 대해 공통 반경방향 및 원주방향 위치에 배치되는 경우 축방향으로 중첩하는 것으로 고려될 수 있다. 축과 평행한 축방향 선은 축방향으로 중첩하는 구성요소를 통해 연장되게 된다. 구성요소는 축 둘레에 정렬될 때 원주방향으로 중첩하는 것으로 고려될 수 있으며, 그에 따라 축에 센터링된 원은 원주방향으로 중첩하는 구성요소를 통과한다.Components may be considered to overlap radially if the components are arranged at a common axial position along the axis. A radial line extending orthogonal to the axis extends through each of the radially overlapping components. Components may be considered to overlap axially if the components are arranged at a common radial and circumferential position about the axis. An axial line parallel to the axis extends through the axially overlapping components. Components may be considered to overlap circumferentially when they are aligned about the axis, such that a circle centered on the axis passes through the circumferentially overlapping components.
도 1a는 유체 히터(10)의 등각 투영도이다. 도 1b는 도 1a의 선 B-B를 따라 취한 유체 히터(10)의 단면도이다. 도 1a와 도 1b는 함께 설명된다. 유체 히터(10)는 히터 하우징(12); 단부 캡(14a, 14b); 발(16); 유체 포트(18a, 18b); 퍼지 포트(20); 전기 포트(22); 매니폴드 조립체(24); 코어(26); 절연체(28); 클램프(30); 튜브(32); 히터(34); 및 센서(36a-36c)(본 명세서에서, 집합적으로 "센서(36)" 또는 "센서들(36)"로 지칭됨)를 포함한다. 코어(26)는 단부 블록(27a, 27b) 및 중간 블록(27c)(단부 블록(27a, 27b) 및 중간 블록(27c)은 집합적으로 "블록(27)" 또는 "블록들(27)"이라고 지칭됨)를 포함한다.FIG. 1a is an isometric view of a fluid heater (10). FIG. 1b is a cross-sectional view of the fluid heater (10) taken along line B-B of FIG. 1a. FIGS. 1a and 1b are described together. The fluid heater (10) includes a heater housing (12); end caps (14a, 14b); a foot (16); a fluid port (18a, 18b); a purge port (20); an electrical port (22); a manifold assembly (24); a core (26); an insulator (28); a clamp (30); a tube (32); a heater (34); and sensors (36a-36c) (collectively referred to herein as “sensor (36)” or “sensors (36)”). The core (26) includes end blocks (27a, 27b) and an intermediate block (27c) (the end blocks (27a, 27b) and the intermediate block (27c) are collectively referred to as “block (27)” or “blocks (27)”).
유체 히터(10)는 반도체 제조용 액체와 같은 프로세스 유체를 유체 포트(18a, 18b) 중 하나를 통해 수신하고 유체 포트(18a, 18b) 중 다른 하나를 통해 프로세스 유체를 방출하도록 구성된다. 유체 히터(10)는 유체 포트(18a, 18b) 사이에서 유동하는 프로세스 유체의 온도를 증가시킨다. 유체 히터(10)는 휘발성, 가연성 용매를 포함한 임의의 원하는 프로세스 유체의 온도를 상승시키도록 구성될 수 있다. 유체 히터(10)는 용매를 가열하는 데 이용될 수 있다. 유체 히터(10)는 특히 이소프로필 알콜(IPA), DuPont™ PlasmaSolv® EKC(예를 들어, EKC265, EKC830, EKC270), 아세톤, 에탄올, 톨루엔, 메틸 에틸 케톤(methyl ethyl ketone)(MEK), N-메틸-2-피롤리돈(N-Methyl-2-pyrrolidone)(NMP)을 가열하는 데 이용될 수 있다. 유체 히터(10)는 반도체 제조와 같은 다양한 용례에 이용될 수 있다. 유체 히터(10)의 일부 예는 폭발성 환경에서 이용될 수 있다. 예를 들어, 유체 히터(10)는 1등급 위험 장소, 클래스 1, 2등급 위험 장소 등에서 이용될 수 있다. 일부 예에서, 유체 히터(10)는 위험 장소에서 이용되는 경우 프로세스 유체를 약 120℃(약 248℉)까지 가열할 수 있다. 일부 예에서, 유체 히터(10)는 위험하지 않은 장소에서 이용되는 경우 프로세스 유체를 약 180℃(약 356℉)까지 가열할 수 있다.The fluid heater (10) is configured to receive a process fluid, such as a liquid for semiconductor manufacturing, through one of the fluid ports (18a, 18b) and to discharge the process fluid through the other of the fluid ports (18a, 18b). The fluid heater (10) increases the temperature of the process fluid flowing between the fluid ports (18a, 18b). The fluid heater (10) can be configured to increase the temperature of any desired process fluid, including a volatile, flammable solvent. The fluid heater (10) can be used to heat the solvent. The fluid heater (10) can be used to heat, among others, isopropyl alcohol (IPA), DuPont™ PlasmaSolv® EKC (e.g., EKC265, EKC830, EKC270), acetone, ethanol, toluene, methyl ethyl ketone (MEK), N-Methyl-2-pyrrolidone (NMP). The fluid heater (10) can be used in a variety of applications, such as semiconductor manufacturing. Some examples of the fluid heater (10) can be used in explosive environments. For example, the fluid heater (10) can be used in Class 1 hazardous locations, Class 1, Class 2 hazardous locations, etc. In some examples, the fluid heater (10) can heat the process fluid to about 120° C. (about 248° F.) when used in a hazardous location. In some examples, the fluid heater (10) can heat the process fluid to about 180° C. (about 356° F.) when used in non-hazardous locations.
유체 히터(10)는 일반적으로 축 AA를 따라 세장형이다. 축 AA는 유체 히터(10)의 세장형 배향을 따라 표시된다. 축 AA는 일반적으로 유체 히터(10)의 원통형 본체와 동축이다. 또한, 반경방향(R)도 일반적으로 도시되는데, 반경방향은 축 AA에 직교하는 임의의 방향이 될 수 있는 것으로 이해된다. 도시된 예에서, 히터 하우징(12)은 축 AA와 동축이다.The fluid heater (10) is typically elongated along axis AA. Axis AA is depicted along the elongated orientation of the fluid heater (10). Axis AA is typically coaxial with the cylindrical body of the fluid heater (10). Additionally, a radial direction (R) is typically depicted, with the radial direction being understood to be any direction orthogonal to axis AA. In the depicted example, the heater housing (12) is coaxial with axis AA.
히터 하우징(12)은 유체 히터(10)의 다른 구성요소를 둘러싼다. 히터 하우징(12)은 다른 옵션 중에서 금속으로 형성될 수 있다. 도시된 바와 같이, 유체 히터(10)는 대체로 원통형이다. 히터 하우징(12)은 관형일 수 있다. 히터 하우징(12)은 원통형일 수 있으며 축 AA와 동축으로 배치될 수 있다. 단부 캡(14a)은 유체 히터(10)의 제1 축방향 단부에 배치되고, 단부 캡(14b)은 유체 히터(10)의 제2 축방향 단부에 배치된다. 단부 캡(14a, 14b)은 히터 하우징(12)과 접경하여 유체 히터(10)의 외부를 정의한다.A heater housing (12) surrounds the other components of the fluid heater (10). The heater housing (12) may be formed of metal, among other options. As illustrated, the fluid heater (10) is generally cylindrical. The heater housing (12) may be tubular. The heater housing (12) may be cylindrical and may be positioned coaxially with the axis AA. An end cap (14a) is positioned at a first axial end of the fluid heater (10), and an end cap (14b) is positioned at a second axial end of the fluid heater (10). The end caps (14a, 14b) abut the heater housing (12) to define an exterior of the fluid heater (10).
유체 포트(18a, 18b)는 프로세스 유체를 유체 히터(10)로 들어가게 하고 유체 히터(10) 밖으로 프로세스 유체를 라우팅하도록 구성된다. 유체 포트(18a)는 유체 히터(10)의 제1 단부 상에 배치된다. 유체 포트(18a)는 유체 히터(10)로부터 프로세스 유체의 유입 또는 유출을 위한 입구 또는 출구로서 구성될 수 있다. 유체 포트(18b)는 유체 히터(10)의 제2 단부 상에 배치된다. 유체 포트(18b)는 유체 히터(10)로부터 프로세스 유체의 유입 또는 유출을 위한 입구 또는 출구 중 다른 하나가 될 수 있다. 유체 포트(18b)는 일반적으로 유체 포트(18a)의 반대이고, 그에 따라 프로세스 유체는 어느 하나의 유체 포트(18a, 18b)로부터 유체 히터(10)로 유입되고 다른 유체 포트(18a, 18b)로부터 유체 히터(10) 밖으로 유출된다.The fluid ports (18a, 18b) are configured to admit process fluid into the fluid heater (10) and route process fluid out of the fluid heater (10). The fluid port (18a) is disposed on the first end of the fluid heater (10). The fluid port (18a) can be configured as an inlet or an outlet for admitting or discharging process fluid from the fluid heater (10). The fluid port (18b) is disposed on the second end of the fluid heater (10). The fluid port (18b) can be the other of an inlet or an outlet for admitting or discharging process fluid from the fluid heater (10). The fluid port (18b) is typically opposite the fluid port (18a), such that process fluid enters the fluid heater (10) from one fluid port (18a, 18b) and exits the fluid heater (10) from the other fluid port (18a, 18b).
도시된 예에서, 유체 포트(18a)는 유체 포트(18a, 18b) 중 입구 포트로서 구성되고, 유체 포트(18b)는 유체 포트(18a, 18b) 중 출구 포트로서 구성된다. 도시된 예에서 유체 포트(18a)는 유체 포트(18b)보다 수직으로 낮게 있도록 구성된다. 이러한 구성은, 아래에서 더 상세히 설명되는 바와 같이, 코어(26) 둘레에 원주방향으로 배치된 유로를 통해 프로세스 유체의 유동을 촉진한다.In the illustrated example, the fluid port (18a) is configured as an inlet port among the fluid ports (18a, 18b), and the fluid port (18b) is configured as an outlet port among the fluid ports (18a, 18b). In the illustrated example, the fluid port (18a) is configured to be vertically lower than the fluid port (18b). This configuration promotes the flow of process fluid through the flow paths arranged circumferentially around the core (26), as will be described in more detail below.
도시된 예에서, 유체 포트(18a)는 단부 캡(14a)을 통해 연장된다. 이 예에서 유체 포트(18a)는 단부 캡(14a)을 통해 연장되는 피팅(38a)을 포함한다. 도시된 예에서, 유체 포트(18b)는 단부 캡(14b)을 통해 연장된다. 이 예에서 유체 포트(18b)는 단부 캡(14b)을 통해 연장되는 피팅(38b)을 포함한다. 피팅(38a, 38b)은 단부 캡(14a, 14b)이 피팅(38a, 38b)을 지지하도록 각각의 단부 캡(14a, 14b)에 기계적으로 연결될 수 있다. 피팅(38a, 38b)은 매니폴드 조립체(24)와 접경하여 매니폴드 조립체(24)와 피팅(38) 사이에서 프로세스 유체를 통과시키는 유체 연결을 형성한다. 일부 예에서, 피팅(38a, 38b)은 매니폴드 조립체(24)에 고정식으로 연결되지 않는다. 예를 들어, 피팅(38a, 38b)은 단부 캡(14a, 14b)에 나사식으로 연결될 수 있으며 접촉 밀봉부에서 매니폴드 조립체(24)와 접경할 수 있다. 일부 예에서, 크러시 밀봉부와 같은 밀봉 요소가 피팅(38a, 38b)과 매니폴드 조립체(24) 사이에 배치될 수 있다. 피팅(38a)은 단부 캡(14a)의 하사점(bottom dead center) 위치에 배치될 수 있고, 피팅(38b)은 단부 캡(14b)의 상사점(top dead center) 위치에 배치될 수 있다.In the illustrated example, the fluid port (18a) extends through the end cap (14a). In this example, the fluid port (18a) includes a fitting (38a) extending through the end cap (14a). In the illustrated example, the fluid port (18b) extends through the end cap (14b). In this example, the fluid port (18b) includes a fitting (38b) extending through the end cap (14b). The fittings (38a, 38b) can be mechanically connected to each of the end caps (14a, 14b) such that the end caps (14a, 14b) support the fittings (38a, 38b). The fittings (38a, 38b) interface with the manifold assembly (24) to form a fluid connection that allows process fluid to pass between the manifold assembly (24) and the fitting (38). In some examples, the fittings (38a, 38b) are not fixedly connected to the manifold assembly (24). For example, the fittings (38a, 38b) may be threadedly connected to the end caps (14a, 14b) and may abut the manifold assembly (24) at a contact seal. In some examples, a sealing element, such as a crush seal, may be positioned between the fittings (38a, 38b) and the manifold assembly (24). The fitting (38a) may be positioned at the bottom dead center of the end cap (14a), and the fitting (38b) may be positioned at the top dead center of the end cap (14b).
누설 센서(37)는 프로세스 유체의 누설을 감지하도록 구성된다. 누설 센서(37)는 유체 포트(18a, 18b) 중 하나의 입구 포트에 근접하여 장착될 수 있다. 도시된 예에서, 누설 센서(37)는 유체 포트(18a)에 근접하여 배치된다. 누설 센서(37)는 다른 옵션 중에서 광섬유 센서로서 구성될 수 있다.A leak sensor (37) is configured to detect a leak of the process fluid. The leak sensor (37) may be mounted proximate an inlet port of one of the fluid ports (18a, 18b). In the illustrated example, the leak sensor (37) is positioned proximate the fluid port (18a). The leak sensor (37) may be configured as a fiber optic sensor, among other options.
유체 히터(10)는 전기 포트(22)를 포함한다. 전기 포트(22)는 유체 히터(10)의 제2 단부 상에 형성된다. 전기 포트(22)는 단부 캡(14b)을 통해 연장되며 전기 배선이 유체 히터(10)의 내부로 연장될 수 있는 통로를 제공한다. 전기 포트(22)가 단부 캡(14a)을 통해 연장되는 것으로 도시되어 있지만, 전기 포트(22)는 다른 옵션 중에서 유체 히터(10)의 다른 위치, 예컨대 단부 캡(14b)에 배치될 수 있다는 것이 이해된다. 전기 포트(22)는 단부 캡(14b)에 직접 연결된 피팅(38c)을 포함한다. 피팅(38c)은 단부 캡(14b)에 장착되어 단부 캡(14b)에 의해 지지된다. 전선은 피팅(38c)을 통해 연장된다. 피팅(38c)은 매니폴드 조립체(24)와 접경하지 않는다. 도시된 예에서, 절연체(28)는 전기 포트(22)와 피팅(38c) 사이에 직접 배치된다.The fluid heater (10) includes an electrical port (22). The electrical port (22) is formed on a second end of the fluid heater (10). The electrical port (22) extends through the end cap (14b) and provides a passage through which electrical wiring may extend into the interior of the fluid heater (10). While the electrical port (22) is shown extending through the end cap (14a), it is understood that the electrical port (22) may be located at other locations on the fluid heater (10), such as at the end cap (14b), among other options. The electrical port (22) includes a fitting (38c) directly connected to the end cap (14b). The fitting (38c) is mounted to and supported by the end cap (14b). Electrical wires extend through the fitting (38c). The fitting (38c) does not abut the manifold assembly (24). In the illustrated example, the insulator (28) is placed directly between the electrical port (22) and the fitting (38c).
유체 히터(10)는 퍼지 포트(20)를 포함한다. 퍼지 포트(20)는 불활성 가스(예를 들어, 질소)와 같은 퍼지 유체가 유체 히터(10)의 내부로 유입되고 유출될 수 있게 하는 개구를 제공한다. 퍼지 가스는 유체 히터(10)를 통해 유동되어 유체 히터(10) 내부로부터의 산소를 퍼지하여 연소를 억제하는 불활성 환경을 제공한다. 퍼지 가스는 하나의 단부 캡(14a, 14b)에 있는 퍼지 포트(20)를 통해 퍼지 경로(40)에 진입할 수 있고 다른 단부 캡(14a, 14b)에 있는 퍼지 포트(20)를 통해 퍼지 경로(40)에서 빠져나갈 수 있다. 도시된 예에서, 퍼지 경로(40)의 축방향 부분은 히터 하우징(12) 내에서 반경방향으로 그리고 코어(26)의 반경방향 외향으로 형성된다. 퍼지 경로(40)는 반경방향으로 좁고 코어(26) 내에서 연장되지 않는다. 퍼지 경로(40)의 축 AA로부터 멀어지게 한 방향으로 연장되는 반경방향 선을 따라 취한 반경방향 두께는 절연체(28)의 반경방향 두께보다 얇다. 퍼지 경로(40)의 반경방향 두께는 코어(26)의 반경방향 두께보다 얇다. 좁은 퍼지 경로(40)는 유체 히터(10)의 내부를 효과적으로 퍼지하는 데 필요한 퍼지 가스의 체적을 감소시킨다.The fluid heater (10) includes a purge port (20). The purge port (20) provides an opening through which a purge fluid, such as an inert gas (e.g., nitrogen), may flow into and out of the interior of the fluid heater (10). The purge gas flows through the fluid heater (10) to purge oxygen from the interior of the fluid heater (10) and provide an inert environment that suppresses combustion. The purge gas may enter a purge path (40) through a purge port (20) in one end cap (14a, 14b) and may exit the purge path (40) through a purge port (20) in the other end cap (14a, 14b). In the illustrated example, the axial portion of the purge path (40) is formed radially within the heater housing (12) and radially outward of the core (26). The purge path (40) is radially narrow and does not extend within the core (26). The radial thickness taken along a radial line extending in a direction away from the axis AA of the purge path (40) is thinner than the radial thickness of the insulator (28). The radial thickness of the purge path (40) is thinner than the radial thickness of the core (26). The narrow purge path (40) reduces the volume of purge gas required to effectively purge the interior of the fluid heater (10).
도시된 예에서, 복수의 퍼지 포트(20)가 단부 캡(14a)에 형성되고, 단일 퍼지 포트(20)가 단부 캡(14b)에 형성된다. 그러나, 모든 예가 이렇게 제한되는 것은 아니라는 점이 이해된다. 예를 들어, 단부 캡(14a, 14b)은 동일한 개수의 퍼지 포트(20)를 포함할 수 있거나, 단부 캡(14b)이 단부 캡(14a)보다 더 많은 개수의 퍼지 포트(20)를 포함할 수 있다. 도시된 예에서, 단부 캡(14b)에 있는 퍼지 포트(20) 중 제1 퍼지 포트는 퍼지 유체의 입구와 출구 중 하나를 형성하고, 단부 캡(14a)에 있는 퍼지 포트(20)는 퍼지 유체의 입구와 출구 중 다른 하나를 형성하여 유체 히터(10)의 퍼지 경로(40)를 통해 유동하게 한다. 단부 캡(14b)에 있는 퍼지 포트(20) 중 제2 퍼지 포트는 퍼지 가스의 압력을 측정할 수 있게 하는 센서 포트를 형성한다. 유체 히터(10)를 유동하는 퍼지 가스는 가연성 연기의 축적을 방지하도록 구성된다. 도시된 예에서, 단부 캡(14b)에 있는 퍼지 포트(20)는 퍼지 가스의 입구 포트로서 구성되고, 단부 캡(14a)에 있는 퍼지 포트(20)는 퍼지 가스의 출구 포트로서 구성된다. 퍼지 경로(40)는 입구 퍼지 포트(20)보다 발(16)로부터 더 먼 출구 퍼지 포트(20)를 갖게 구성될 수 있다. 퍼지 가스(예를 들어, 질소 가스)는 공기보다 가볍기 때문에 입구 퍼지 포트(20)를 출구 포트(20) 아래에 위치 설정하면 퍼지 유동이 용이하게 된다.In the illustrated example, a plurality of purge ports (20) are formed in the end cap (14a), and a single purge port (20) is formed in the end cap (14b). However, it is to be understood that not all examples are so limited. For example, the end caps (14a, 14b) may include the same number of purge ports (20), or the end cap (14b) may include a greater number of purge ports (20) than the end cap (14a). In the illustrated example, a first purge port (20) in the end cap (14b) forms one of an inlet and an outlet for the purge fluid, and a purge port (20) in the end cap (14a) forms the other of an inlet and an outlet for the purge fluid to flow through the purge path (40) of the fluid heater (10). A second purge port (20) in the end cap (14b) forms a sensor port that enables measurement of the pressure of the purge gas. The purge gas flowing through the fluid heater (10) is configured to prevent accumulation of combustible smoke. In the illustrated example, the purge port (20) in the end cap (14b) is configured as an inlet port for the purge gas, and the purge port (20) in the end cap (14a) is configured as an outlet port for the purge gas. The purge path (40) may be configured to have the outlet purge port (20) further from the foot (16) than the inlet purge port (20). Since the purge gas (e.g., nitrogen gas) is lighter than air, positioning the inlet purge port (20) below the outlet port (20) facilitates purge flow.
도시된 예에서, 퍼지 가스는 프로세스 유체와 비교할 때 유체 히터(10)를 통해 상이한 축방향으로 유동한다. 도시된 예에서, 프로세스 유체는 유체 포트(18a)로부터 유체 포트(18b)로 축 AA를 따라 제1 축방향으로 유동하는 반면, 퍼지 가스는 단부 캡(14b)에 있는 퍼지 포트(20)로부터 단부 캡(14a)에 있는 퍼지 포트(20)로 축 AA를 따라 반대쪽 제2 축방향으로 유동한다.In the illustrated example, the purge gas flows in a different axial direction through the fluid heater (10) compared to the process fluid. In the illustrated example, the process fluid flows in a first axial direction along axis AA from fluid port (18a) to fluid port (18b), while the purge gas flows in a second, opposite axial direction along axis AA from purge port (20) in end cap (14b) to purge port (20) in end cap (14a).
발(16)은 지지 표면 상에 유체 히터(10)를 지지하도록 구성된다. 도시된 예에서, 유체 히터(10)는 유체 히터(10)의 제1 및 제2 축방향 단부에 각각 위치된 한 쌍의 발(16)을 포함한다. 이 특정 예에서, 발(16)은 단부 캡(14a)과 단부 캡(14b)에 장착된다. 이 특정 예에서, 발(16)은 히터 하우징(12)에 장착되지 않는다. 그러나, 발(16)은 다양한 대안 예에서 히터 하우징(12)에 장착될 수 있다. 도시된 예에서, 발(16)은 임의의 원하는 표면에 장착될 수 있다. 발(16)은 유체 히터(10)가 수평으로 배향되도록 수평 표면 상에 장착될 수 있다. 발(16)은 유체 히터(10)가 수직으로 배향되도록 수직 표면 상에 장착될 수 있다.The feet (16) are configured to support the fluid heater (10) on a support surface. In the illustrated example, the fluid heater (10) includes a pair of feet (16) positioned at first and second axial ends of the fluid heater (10), respectively. In this particular example, the feet (16) are mounted to the end caps (14a) and the end caps (14b). In this particular example, the feet (16) are not mounted to the heater housing (12). However, the feet (16) may be mounted to the heater housing (12) in various alternative examples. In the illustrated example, the feet (16) may be mounted to any desired surface. The feet (16) may be mounted on a horizontal surface such that the fluid heater (10) is oriented horizontally. The feet (16) may be mounted on a vertical surface such that the fluid heater (10) is oriented vertically.
코어(26)는 히터 하우징(12) 내에 배치된다. 코어(26)는 세장형이며 축 AA를 따라 연장된다. 도시된 예에서, 코어(26)는 축 AA와 동축으로 연장된다. 코어(26)는 원통형 외부를 포함할 수 있다. 코어(26)는 하나 이상의 블록(27)을 포함한다. 블록(27)은 열 전도성이다. 블록(27)은 열을 쉽게 전도하도록 알루미늄 또는 다른 금속과 같은 금속으로 형성될 수 있다. 이 특정 예에서, 복수의 블록(27)이 축 AA를 따라 적층된다. 이 예에서, 블록(27)은 축 AA와 동축이다. 블록(27)은 대체로 원형의 외부 표면을 갖게 형성될 수 있다. 다양한 예에서 코어(26)는 블록(27)의 축방향 스택으로 구성되지만, 일부 예에서는 코어(26)의 본체를 형성하는 데 사용되는 단일 블록(27)을 포함할 수 있다는 것이 이해된다.A core (26) is disposed within the heater housing (12). The core (26) is elongated and extends along the axis AA. In the illustrated example, the core (26) extends coaxially with the axis AA. The core (26) may include a cylindrical exterior. The core (26) includes one or more blocks (27). The blocks (27) are thermally conductive. The blocks (27) may be formed of a metal, such as aluminum or another metal, to readily conduct heat. In this particular example, a plurality of blocks (27) are stacked along the axis AA. In this example, the blocks (27) are coaxial with the axis AA. The blocks (27) may be formed to have a generally circular outer surface. In various examples, the core (26) is comprised of an axial stack of blocks (27), although it is to be understood that in some examples, the core (26) may include a single block (27) used to form the body of the core (26).
도시된 예에서, 코어(26)는 단부 블록(27a, 27b)과 중간 블록(27)으로 형성된다. 단부 블록(27a, 27b)은 코어(26)의 축방향 단부에 배치되고 코어(26)의 가장 축방향 블록(27)을 형성한다. 중간 블록(27c)은 단부 블록(27a)과 단부 블록(27b) 사이에 배치된다. 단부 블록(27a)은 유체 히터(10)의 제1 축방향 단부에 배치되고 단부 캡(14a)과 중간 블록(27c) 사이에 축방향으로 위치한다. 단부 블록(27b)은 유체 히터(10)의 제2 축방향 단부에 배치되고 단부 캡(14b)과 중간 블록(27c) 사이에 축방향으로 위치한다. 코어(26)가 중간 블록(27c)을 포함하는 것으로 도시되어 있지만, 모든 예가 그렇게 제한되는 것은 아니라는 점이 이해된다. 예를 들어, 코어(26)는 중간 블록(27c)을 개재하는 일 없이 단부 블록(27b)에 인접하게 배치된 단부 블록(27a)을 갖게 구성될 수 있다.In the illustrated example, the core (26) is formed by end blocks (27a, 27b) and a middle block (27). The end blocks (27a, 27b) are disposed at the axial ends of the core (26) and form the most axial block (27) of the core (26). The middle block (27c) is disposed between the end blocks (27a) and the end blocks (27b). The end block (27a) is disposed at the first axial end of the fluid heater (10) and is axially positioned between the end cap (14a) and the middle block (27c). The end block (27b) is disposed at the second axial end of the fluid heater (10) and is axially positioned between the end cap (14b) and the middle block (27c). Although the core (26) is illustrated as including the middle block (27c), it is to be understood that not all examples are so limited. For example, the core (26) may be configured to have an end block (27a) positioned adjacent to an end block (27b) without intervening an intermediate block (27c).
클램프(30)는 코어(26) 둘레에 적어도 부분적으로 배치된다. 도시된 예에서, 유체 히터(10)는 단부 블록(27a, 27b)과 접경하는 한 쌍의 클램프(30)를 포함한다. 클램프(30)는 히터 하우징(12) 및 코어(26)와 접경하여 히터 하우징(12) 내에 코어(26)를 축방향으로 위치시키도록 구성된다.The clamp (30) is disposed at least partially around the core (26). In the illustrated example, the fluid heater (10) includes a pair of clamps (30) that interface with the end blocks (27a, 27b). The clamps (30) are configured to interface with the heater housing (12) and the core (26) to axially position the core (26) within the heater housing (12).
절연체(28)는 코어(26) 둘레에 배치된다. 절연체(28)는 코어(26)와 히터 하우징(12) 사이에 배치된다. 절연체(28)는 다른 옵션 중에서 실리콘 폼에 의해 형성될 수 있다. 도시된 예에서, 절연체(28)는 함께 적층된 다수의 절연 층에 의해 형성된다. 도시된 예에서, 절연체(28)의 부분은 반경방향으로 연장되어 코어(26)와 축방향으로 중첩된다. 절연체(28)의 반경방향 연장 부분은 단부 블록(27a, 27b)으로부터 축방향 외향으로 배치된다. 절연체(28)의 반경방향 연장 부분은 매니폴드 조립체(24)와 단부 캡(14a, 14b) 사이에 배치된다. 코어(26)는 절연체(28)의 반경방향 연장 부분 사이에 축방향으로 배치된다. 도시된 예에서, 코어(26)와 축방향으로 중첩하는 절연체(28)의 부분은 매니폴드 조립체(24)의 축방향 외부에 배치되고, 그에 따라 매니폴드 조립체(24)는 절연체(28)의 반경방향 연장 부분 사이에 축방향으로 배치된다. 절연체(28)는 또한 코어(26) 둘레를 둘러싸서 코어(26)와 반경방향으로 중첩된다.An insulator (28) is disposed around the core (26). The insulator (28) is disposed between the core (26) and the heater housing (12). The insulator (28) may be formed of silicone foam, among other options. In the illustrated example, the insulator (28) is formed by a plurality of insulating layers laminated together. In the illustrated example, a portion of the insulator (28) extends radially and axially overlaps the core (26). The radially extending portion of the insulator (28) is disposed axially outward from the end blocks (27a, 27b). The radially extending portion of the insulator (28) is disposed between the manifold assembly (24) and the end caps (14a, 14b). The core (26) is axially disposed between the radially extending portions of the insulator (28). In the illustrated example, a portion of the insulator (28) that axially overlaps the core (26) is positioned axially outside the manifold assembly (24), such that the manifold assembly (24) is positioned axially between the radially extending portions of the insulator (28). The insulator (28) also surrounds the core (26) and radially overlaps the core (26).
코어(26) 내부에서 복수의 튜브(32)가 연장된다. 복수의 튜브(32)는 유체 포트(18a, 18b) 중 입구 포트와 유체 포트(18a, 18b) 중 출구 포트 사이에서 프로세스 유체를 운반하도록 구성된다. 프로세스 유체가 튜브(32) 내에서 유동할 때 프로세스 유체는 열 에너지를 받아 그 온도를 증가시킨다. 복수의 튜브(32)는 축 AA 둘레에 배열될 수 있다. 복수의 튜브(32)는 원형 어레이로 될 수 있다. 이러한 원형 어레이는 축 AA와 동축일 수 있지만, 모든 실시예가 이렇게 제한되는 것은 아니다. 튜브(32)는 축 AA 둘레에서 원주방향으로 배치될 수 있다. 일부 예에서, 튜브(32)는 축 AA 둘레에서 아치형 그룹으로 배치될 수 있다. 유체 히터(10)의 일부 예는 반경방향으로 다층일 수 있는 층상 튜브(32)를 포함하고, 그에 따라 튜브(32) 중 일부는 다른 튜브(32)로부터 반경방향으로(예를 들어, 축 AA로부터 멀어지게 반경방향 외향으로 또는 축 AA를 향해 반경방향 내향으로) 이격된다. 일부 예에서, 튜브(32)는 튜브(32) 중 하나 이상이 다른 하나 이상의 튜브(32)와 반경방향으로 중첩하도록 다층일 수 있다. 튜브(32)는 폴리머로 형성된다. 예를 들어, 튜브(32)는 다른 옵션 중에서 퍼플루오로알콕시(PFA) 또는 다른 플루오로폴리머로 형성될 수 있다.A plurality of tubes (32) extend within the core (26). The plurality of tubes (32) are configured to convey a process fluid between an inlet port among the fluid ports (18a, 18b) and an outlet port among the fluid ports (18a, 18b). When the process fluid flows within the tubes (32), the process fluid receives thermal energy to increase its temperature. The plurality of tubes (32) can be arranged around the axis AA. The plurality of tubes (32) can be in a circular array. This circular array can be coaxial with the axis AA, although not all embodiments are so limited. The tubes (32) can be arranged circumferentially around the axis AA. In some examples, the tubes (32) can be arranged in an arched group around the axis AA. Some examples of fluid heaters (10) include layered tubes (32) that may be radially multi-layered, such that some of the tubes (32) are radially spaced (e.g., radially outwardly away from axis AA or radially inwardly toward axis AA) from the other tubes (32). In some examples, the tubes (32) may be multi-layered such that one or more of the tubes (32) radially overlap one or more of the other tubes (32). The tubes (32) are formed from a polymer. For example, the tubes (32) may be formed from perfluoroalkoxy (PFA) or other fluoropolymer, among other options.
튜브(32)는 블록(27)을 통해 연장된다. 복수의 튜브(32)의 각각의 튜브(32)는 각각의 블록(27)을 통해 축방향으로 완전히 연장될 수 있다. 이와 같이, 튜브(32)는 코어(26)의 본체 부분을 통해 축방향으로 완전히 연장되는 것으로 고려될 수 있다. 일부 예에서, 튜브(32)는 코어(26)를 통해 축방향으로 완전히 연장되고 매니폴드 조립체(24) 내로 적어도 부분적으로 연장될 수 있다. 이와 같이, 각각의 튜브(32)의 일부는 블록(27)과 반경방향으로 중첩될 수 있는 반면, 튜브(32)의 다른 부분은 블록(27)과 반경방향으로 중첩되지 않는다. 튜브(32)는 블록(27)을 통해 똑바로 연장될 수 있으며, 그에 따라 튜브(32)는 블록(27)과 반경방향으로 중첩되지만 블록(27)과 축방향으로는 중첩되지 않는다. 각각의 튜브(32)는 튜브 축을 따라 세장형으로 연장될 수 있다. 튜브 축은 축 AA와 평행하게 배치될 수 있다. 각각의 튜브 축은 다른 튜브 축과 평행하게 배치될 수 있다.The tubes (32) extend through the blocks (27). Each of the plurality of tubes (32) may extend axially completely through each of the blocks (27). As such, the tubes (32) may be considered to extend axially completely through the body portion of the core (26). In some examples, the tubes (32) may extend axially completely through the core (26) and at least partially into the manifold assembly (24). As such, a portion of each of the tubes (32) may radially overlap the block (27), while other portions of the tubes (32) do not radially overlap the block (27). The tubes (32) may extend straight through the blocks (27), such that the tubes (32) overlap radially with the block (27) but do not axially overlap the block (27). Each of the tubes (32) may extend elongated along the tube axis. The tube axes can be arranged parallel to axis AA. Each tube axis can be arranged parallel to another tube axis.
튜브(32)는 블록(27)을 통과하는 정렬된 보어를 통해 연장된다. 일련의 정렬된 보어 각각은 튜브(32)가 연장되게 하는 튜브 통로를 형성하는 것으로 고려될 수 있다. 블록(27)을 형성하는 재료는 복수의 튜브(32)로부터 반경방향 내향으로 그리고 반경방향 외향으로 연장된다. 이와 같이, 튜브(32)는 코어(26)의 열 전도성 재료 내에 반경방향으로 배치되고, 코어(26)의 열 전도성 재료의 반경방향 외향으로 배치된다.The tubes (32) extend through aligned bores through the block (27). Each of the series of aligned bores may be considered to form a tube passageway through which the tubes (32) extend. The material forming the block (27) extends radially inwardly and radially outwardly from the plurality of tubes (32). In this way, the tubes (32) are disposed radially within the thermally conductive material of the core (26) and radially outwardly of the thermally conductive material of the core (26).
하나 이상의 히터(34)는 코어(26) 내에서 연장된다. 히터(34)는 전기 전동식이다. 예를 들어, 히터(34)는 다른 옵션 중에서 저항 히터일 수 있다. 도시된 예에서, 히터(34)는 코어(26)를 통해 부분적으로 축방향으로 연장되지만 코어(26)를 통해 완전히 축방향으로 연장되지는 않는다. 그러나, 모든 예가 이렇게 제한되는 것은 아니라는 점이 이해된다. 도시된 예에서, 히터(34)는 블록(27)의 정렬된 보어를 통해 연장된다. 일련의 정렬된 보어 각각은 히터(34)가 내부에서 연장되는 히터 통로(44)를 형성하는 것으로 고려될 수 있다. 도 1b에는 하나의 히터(34)가 도시되어 있지만, 유체 히터(10)는 코어(26) 내에 하나 또는 하나 초과의 히터(34)를 포함할 수 있다는 것이 이해된다. 예를 들어, 유체 히터(10)는 1개, 2개, 3개 또는 그 이상의 히터(34)를 포함할 수 있다. 도시된 예에서, 히터(34) 중 하나 이상, 최대 전체가 축 AA를 따라 평행하게 연장된다. 히터(34)는 축 AA 둘레에 균등하게 배열될 수 있다. 히터(34)는 축 AA로부터 균등하게 이격될 수 있다. 예를 들어, 3개의 히터(34)의 어레이가 축 AA 둘레에서 서로 120도 이격될 수 있다. 도시된 예에서, 히터(34)는 코어(26)의 각각의 블록(27) 내에서 연장되어 각각의 블록(27)을 직접 가열한다.One or more heaters (34) extend within the core (26). The heaters (34) are electrically powered. For example, the heaters (34) may be resistive heaters, among other options. In the illustrated example, the heaters (34) extend partially axially through the core (26), but not completely axially through the core (26). However, it is to be understood that not all examples are so limited. In the illustrated example, the heaters (34) extend through aligned bores of the block (27). Each of the series of aligned bores may be considered to form a heater passage (44) through which the heaters (34) extend. While FIG. 1B illustrates one heater (34), it is to be understood that the fluid heater (10) may include one or more heaters (34) within the core (26). For example, the fluid heater (10) may include one, two, three, or more heaters (34). In the illustrated example, one or more, at most all, of the heaters (34) extend parallel to the axis AA. The heaters (34) may be evenly arranged around the axis AA. The heaters (34) may be evenly spaced from the axis AA. For example, an array of three heaters (34) may be spaced 120 degrees apart from each other around the axis AA. In the illustrated example, the heaters (34) extend within each block (27) of the core (26) to directly heat each block (27).
코어(26) 내에서 센서(36)가 연장되어 있다. 센서(36)는 온도 변화에 반응하는 열 센서일 수 있다. 예를 들어, 센서(36)는 온도에 관한 데이터를 생성하도록 구성될 수 있다. 이 예에 도시된 바와 같이, 센서(36)는 단 하나의 블록(27) 내에서만 연장될 수 있다. 도시된 예에서, 센서(36)는 단부 블록(27b)에 배치되어 있다. 그러나, 다른 예에서는 하나 이상의 센서(36)가 하나 이상의 블록(27)을 통해 연장될 수 있다. 센서(36)는 단부 블록(27b) 내에 형성된 센서 보어(56)에 배치된다. 센서 보어(56)는 단부 블록(27b)을 통해 축방향으로 완전히 연장되지 않으며, 도시된 예에서, 단부 블록(27b)이 아닌 임의의 다른 블록(27)에는 형성되지 않는다.A sensor (36) extends within the core (26). The sensor (36) may be a thermal sensor that responds to temperature changes. For example, the sensor (36) may be configured to generate data regarding temperature. As illustrated in this example, the sensor (36) may extend within only one block (27). In the illustrated example, the sensor (36) is disposed in the end block (27b). However, in other examples, more than one sensor (36) may extend through more than one block (27). The sensor (36) is disposed in a sensor bore (56) formed within the end block (27b). The sensor bore (56) does not extend completely axially through the end block (27b) and, in the illustrated example, is not formed in any other block (27) other than the end block (27b).
센서(36)는 온도를 나타내기 위해 제어기(도시되지 않음)에 의해 수신된 신호를 출력할 수 있다. 도시된 예에서, 센서(36)는 전력 변조기(power modulator)(PM) 센서로서 구성된 센서(36a), 과온도(over-temperature)(OT) 센서로서 구성된 센서(36b), 과온도(OT) 스냅 스위치로서 구성된 센서(36c)를 포함한다. 센서(36a)는 온도를 측정하고 이러한 정보를 시스템 제어기에 제공할 수 있다. 시스템 제어기는 센서(36a)에 의해 생성된 데이터에 기초하여 히터(34)에 공급되는 전력을 조절할 수 있다. 센서(36b)는 미리 설정된 한계를 초과하는 온도에 관한 온도 정보를 생성하도록 구성되며, 온도 임계값을 초과하는 경우 중단 프로세스를 개시하도록 구성될 수 있다. 센서(36c)는 센서(36b)가 나타내는 과열 상황 이벤트 시 히터(34)를 중단하도록 구성된다.The sensor (36) can output a signal received by a controller (not shown) to indicate a temperature. In the illustrated example, the sensor (36) includes a sensor (36a) configured as a power modulator (PM) sensor, a sensor (36b) configured as an over-temperature (OT) sensor, and a sensor (36c) configured as an over-temperature (OT) snap switch. The sensor (36a) can measure a temperature and provide this information to a system controller. The system controller can regulate power supplied to the heater (34) based on the data generated by the sensor (36a). The sensor (36b) is configured to generate temperature information regarding a temperature exceeding a preset limit and can be configured to initiate a shutdown process when the temperature threshold is exceeded. The sensor (36c) is configured to shut down the heater (34) upon an over-temperature condition event indicated by the sensor (36b).
제어기는 히터(34)에 전력을 공급하여 열을 생성하기 위해 히터(34)에 대한 전기 에너지의 공급을 제어하도록 구성된다. 제어기는 가변적인 설정점을 가질 수 있으며, 그에 따라 설정점 아래의 온도를 감지하면 제어기가 히터(34)에 더 많은 전력을 공급하여 코어(26) 내의 온도를 증가시키고, 설정점 위의 온도를 감지하면 히터(34)에 공급되는 에너지가 감소하거나 중단되어 코어(26)의 온도를 감소시킨다. 일부 경우에, 어떤 센서(36)와 관련된 설정점이 교차되는지에 따라 상이한 조치를 취하기 위해 다수의 상이한 센서(36)에 다수의 설정점이 사용될 수 있다(예를 들어, PM 센서(36a)가 전력 감소를 유발하여 온도를 감소시키는 제1 상부 설정점, PM 센서(36a)가 전력 증가를 유발하여 온도를 증가시키는 제1 하부 설정점, 및 OT 센서(36b)가 유체 히터(10)의 중단을 유발하는 제1 상부 설정점보다 큰 제2 상부 설정점).The controller is configured to control the supply of electrical energy to the heater (34) to generate heat by supplying power to the heater (34). The controller may have a variable set point, whereby when it detects a temperature below the set point, the controller supplies more power to the heater (34) to increase the temperature within the core (26), and when it detects a temperature above the set point, the energy supplied to the heater (34) is reduced or cut off to decrease the temperature of the core (26). In some cases, multiple set points may be used for multiple different sensors (36) to take different actions depending on which set point associated with which sensor (36) is crossed (e.g., a first upper set point where the PM sensor (36a) causes a power reduction to decrease the temperature, a first lower set point where the PM sensor (36a) causes a power increase to increase the temperature, and a second upper set point where the OT sensor (36b) is greater than the first upper set point where it causes the fluid heater (10) to be cut off).
블록(27)은 유체 히터(10)의 조립을 용이하게 하고 함께 조립되어 상이한 축방향 길이를 갖는 유체 히터(34)를 형성할 수 있는 모듈식 구성을 제공하도록 유사하게 구성될 수 있다. 도시된 예에서, 코어(26)의 축방향 단부에 배치된 단부 블록(27a, 27b)은 개별적으로 구성되는 반면, 다양한 중간 블록(27c)은 집합적으로 구성된다. 도시된 예에서, 단부 블록(27a)은 단부 블록(27b) 및 중간 블록(27c)과 상이하게 구성되고; 단부 블록(27b)은 중간 블록(27c)과 상이하게 구성되며; 각각의 중간 블록(27c)은 다른 중간 블록(27c)과 동일하게 구성된다. 튜브 통로(42)는 각각의 블록(27)을 통해 축방향으로 완전히 연장되는 튜브 보어에 의해 형성되며, 그에 따라 튜브(32)는 코어(26)를 통해 축방향으로 완전히 연장된다.The blocks (27) may be similarly configured to facilitate assembly of the fluid heater (10) and to provide a modular configuration that can be assembled together to form fluid heaters (34) having different axial lengths. In the illustrated example, the end blocks (27a, 27b) positioned at the axial ends of the core (26) are configured individually, while the various intermediate blocks (27c) are configured collectively. In the illustrated example, the end block (27a) is configured differently from the end block (27b) and the intermediate block (27c); the end block (27b) is configured differently from the intermediate block (27c); and each intermediate block (27c) is configured identically to the other intermediate blocks (27c). The tube passages (42) are formed by tube bores that extend axially fully through each block (27), such that the tubes (32) extend axially fully through the core (26).
단부 블록(27a)은 단부 블록(27a)을 통해 완전히 연장되는 히터 보어를 포함한다. 단부 블록(27b)은 단부 블록(27b)을 통해 부분적으로 축방향으로만 연장되는 히터 보어를 포함한다. 단부 블록(27b)의 히터 보어는 히터(34)가 단부 블록(27b)을 통해 축방향으로 완전히 연장되지 않도록 폐쇄 단부를 포함한다. 단부 블록(27b)을 통한 히터 보어의 일 단부가 폐쇄된다. 단부 블록(27b)은 유체 히터(10)의 다양한 센서(36)를 위한 센서 보어(56)를 더 포함한다. 단부 블록(27b)은 단부 블록(27b)의 제1 축방향 측면에서 히터(34)에 대해 개방되고, 단부 블록(27b)의 제2 축방향 측면에서 히터(34)에 대해 폐쇄된다. 단부 블록(27b)은 단부 블록(27b)의 제2 축방향 측면에서 센서(36)에 대해 개방되고, 단부 블록(27b)의 제1 축방향 측면에서 센서(36)에 대해 폐쇄된다.The end block (27a) includes a heater bore that extends completely through the end block (27a). The end block (27b) includes a heater bore that extends only partially axially through the end block (27b). The heater bore of the end block (27b) includes a closed end such that the heater (34) does not extend completely axially through the end block (27b). One end of the heater bore through the end block (27b) is closed. The end block (27b) further includes a sensor bore (56) for various sensors (36) of the fluid heater (10). The end block (27b) is open to the heater (34) on a first axial side of the end block (27b) and closed to the heater (34) on a second axial side of the end block (27b). The end block (27b) is open to the sensor (36) on the second axial side of the end block (27b) and closed to the sensor (36) on the first axial side of the end block (27b).
중간 블록(27c)은 단부 블록(27a, 27b) 사이의 축방향 간극을 메운다. 다양한 예는 단부 블록(27b)에 인접하고 이 블록과 접경하는 단부 블록(27a)을 포함할 수 있다는 것이 이해된다(최소 축방향 길이를 갖는 유체 히터(10)를 제공). 히터 보어는 각각의 중간 블록(27c)을 통해 축방향으로 완전히 연장된다.The intermediate block (27c) bridges the axial gap between the end blocks (27a, 27b). It is understood that various examples may include an end block (27a) adjacent to and abutting the end block (27b) (providing a fluid heater (10) having a minimum axial length). The heater bore extends axially completely through each intermediate block (27c).
매니폴드 조립체(24)는 유체 히터(10)의 제1 축방향 단부와 제2 축방향 단부에 위치된다. 매니폴드 조립체(24)는 유체 포트(18a, 18b) 중 제1 포트를 통해 진입하는 프로세스 유체를 받고 프로세스 유체를 출력하는 유체 포트(18a, 18b) 중 제2 포트로 프로세스 유체를 라우팅하도록 구성된다. 각각의 매니폴드 조립체(24)는 복수의 튜브(32)와 연결된다. 매니폴드 조립체(24)는 튜브(32)에 유체 연결되어 튜브(32)에 프로세스 유체를 제공하거나 튜브로부터 프로세스 유체를 받는다. 튜브(32)는 매니폴드 조립체(24)로 연장되어 매니폴드 조립체(24)와 직접 접경될 수 있다. 복수의 튜브(32)는 두 매니폴드 조립체(24) 모두와 연결된다. 상류 매니폴드 조립체(24)는 유체 포트(18a, 18b)로부터 프로세스 유체를 받고 프로세스 유체를 튜브(32)에 제공한다. 하류 매니폴드 조립체(24)는 튜브(32)로부터 프로세스 유체를 받고 프로세스 유체를 다른 유체 포트(18a, 18b)에 제공한다.A manifold assembly (24) is positioned at the first axial end and the second axial end of the fluid heater (10). The manifold assembly (24) is configured to receive process fluid entering through a first port of the fluid ports (18a, 18b) and route the process fluid to a second port of the fluid ports (18a, 18b) that outputs the process fluid. Each manifold assembly (24) is connected to a plurality of tubes (32). The manifold assembly (24) is fluidly connected to the tubes (32) to provide process fluid to or receive process fluid from the tubes (32). The tubes (32) can extend into the manifold assembly (24) and be in direct contact with the manifold assembly (24). The plurality of tubes (32) are connected to both manifold assemblies (24). The upstream manifold assembly (24) receives process fluid from fluid ports (18a, 18b) and provides process fluid to tubes (32). The downstream manifold assembly (24) receives process fluid from tubes (32) and provides process fluid to other fluid ports (18a, 18b).
매니폴드 조립체(24) 중 하나는 코어(26)의 각각의 축방향 단부에 배치된다. 한 쌍의 매니폴드 조립체(24)는 코어(26)의 대향 단부를 고정한다. 도시된 예에서, 한 쌍의 매니폴드 조립체(24)는 블록(27)의 축방향 스택을 축방향으로 고정한다. 매니폴드 조립체(24)는 히터 하우징(12) 내에 배치된다. 매니폴드 조립체(24)는 단부 캡(14a, 14b) 사이에 축방향으로 직접 배치된다. 도시된 예에서, 코어(26)는 매니폴드 조립체(24) 사이에 축방향으로 배치된다. 센서(36)는 한 쌍의 매니폴드 조립체(24) 사이에 위치된다. 도시된 예에서, 센서(36)는 코어(26)와 반경방향으로 중첩된다. 센서(36)는 매니폴드 조립체(24)와 반경방향으로 중첩되지 않는다. 히터(34)는 매니폴드 조립체(24) 사이에 위치된다. 도시된 예에서, 히터(34)는 코어(26)와 반경방향으로 중첩된다. 히터(34)는 매니폴드 조립체(24)와 반경방향으로 중첩되지 않는다.One of the manifold assemblies (24) is positioned at each axial end of the core (26). A pair of manifold assemblies (24) secure opposite ends of the core (26). In the illustrated example, a pair of manifold assemblies (24) axially secure an axial stack of blocks (27). The manifold assemblies (24) are positioned within the heater housing (12). The manifold assemblies (24) are positioned axially directly between the end caps (14a, 14b). In the illustrated example, the core (26) is positioned axially between the manifold assemblies (24). A sensor (36) is positioned between the pair of manifold assemblies (24). In the illustrated example, the sensor (36) radially overlaps the core (26). The sensor (36) does not radially overlap the manifold assemblies (24). The heater (34) is positioned between the manifold assemblies (24). In the illustrated example, the heater (34) radially overlaps the core (26). The heater (34) does not radially overlap the manifold assemblies (24).
도시된 예에서, 매니폴드 조립체(24)는 축 AA 둘레에서 연장되는 링으로서 형성된다. 도시된 예에서, 각각의 매니폴드 조립체(24)는 축 AA와 동축이고, 한 쌍의 매니폴드 조립체(24)는 축 AA와 동축으로 배열된다. 그러나, 모든 예가 이렇게 제한되는 것은 아니라는 점이 이해된다. 도시된 예에서, 매니폴드 조립체(24)는 축 AA 둘레에서 연장되는 환형 링으로서 형성된다. 도시된 예에서, 매니폴드 조립체(24)의 어느 부분도 축 AA와 축방향으로 중첩하도록 축 AA에 배치되지 않지만, 모든 예가 이렇게 제한되는 것은 아니라는 점이 이해된다.In the illustrated example, the manifold assembly (24) is formed as a ring extending about the axis AA. In the illustrated example, each manifold assembly (24) is coaxial with the axis AA, and a pair of manifold assemblies (24) are arranged coaxially with the axis AA. It is to be understood, however, that not all examples are so limited. In the illustrated example, the manifold assembly (24) is formed as an annular ring extending about the axis AA. In the illustrated example, no portion of the manifold assembly (24) is positioned on the axis AA so as to axially overlap the axis AA, but it is to be understood that not all examples are so limited.
각각의 매니폴드 조립체(24)는 해당 매니폴드 조립체(24)와 관련된 유체 포트(18a, 18b)와 튜브(32) 사이에서 프로세스 유체를 라우팅하는 유동 챔버(46)를 정의한다. 도시된 예에서, 유동 챔버(46)는 축 AA 둘레에서 환형으로 연장된다. 유동 챔버(46)는 축 AA와 축방향으로 중첩되지 않고, 그에 따라 축 AA는 습한 유동 챔버(46)를 통해 연장되지 않는다. 유동 챔버(46)는 축 AA 둘레에 배치되며, 일부 예에서는 축 AA과 동축으로 배치될 수 있다. 유동 챔버(46)는 유체가 축 AA 둘레에서 완전히 유동하는 환형 챔버일 수 있다.Each manifold assembly (24) defines a flow chamber (46) that routes process fluid between the fluid ports (18a, 18b) and the tubes (32) associated with that manifold assembly (24). In the illustrated example, the flow chamber (46) extends annularly about axis AA. The flow chamber (46) does not axially overlap axis AA, and thus axis AA does not extend through the wetted flow chamber (46). The flow chamber (46) is disposed about axis AA, and in some examples may be coaxially disposed with axis AA. The flow chamber (46) may be an annular chamber in which fluid flows entirely about axis AA.
매니폴드 조립체(24) 각각은 유체 포트(18a, 18b)와 유체 연통을 위해 축방향으로 외향을 향하는 포트 구멍(48)을 포함한다. 피팅(38a, 38b)은 포트 구멍(48)으로 연장되어 매니폴드 조립체(24)와 접경할 수 있다. 매니폴드 조립체(24)는 유체 포트(18a, 18b)와 유체 연결되는 단일 유체 경로(축방향으로 외향을 향함)를 포함하고, 튜브(32)와 유체 연결되는 다중 유체 경로(축방향으로 내향을 향함)를 포함한다. 유동 챔버(46)는 단일 입력을 받아 다중 출력을 제공하거나, 다중 입력을 받아 단일 출력을 제공할 수 있다.Each of the manifold assemblies (24) includes a port opening (48) facing axially outwardly for fluid communication with the fluid ports (18a, 18b). Fittings (38a, 38b) can extend into the port openings (48) to interface with the manifold assembly (24). The manifold assembly (24) includes a single fluid path (facing axially outwardly) in fluid communication with the fluid ports (18a, 18b) and multiple fluid paths (facing axially inwardly) in fluid communication with the tubes (32). The flow chamber (46) can receive a single input and provide multiple outputs, or can receive multiple inputs and provide a single output.
유체 히터(10)가 작동하는 동안, 그리고 예시적인 목적을 위해 유체 포트(18a)가 입구이고 유체 포트(18b)가 출구라고 가정하면, 프로세스 유체는 유체 포트(18a)를 통해 유체 히터(10)로 진입한다. 프로세스 유체는 상류 매니폴드 조립체(24)의 포트 구멍(48)을 통해 유체 포트(18a)와 접경하는 상류 매니폴드 조립체(24)의 유동 챔버(46)로 유동한다. 프로세스 유체는 유동 챔버(46) 내에서 튜브(32)로 유동한다. 상류 매니폴드 조립체(24)의 유동 챔버(46)에 진입하는 단일 입구 유동은 상류 매니폴드 조립체(24)의 유동 챔버(46)로부터의 복수의 출구 유동으로 분할된다. 상류 매니폴드 조립체(24)는 입구 유동을 입구 유동의 개수보다 많은 개수의 출구 유동으로 분할한다. 출구 유동은 튜브(32)에 제공된다. 상류 매니폴드 조립체(24)는 유동 분할기를 형성하는 것으로 고려될 수 있다.While the fluid heater (10) is operating, and assuming for illustrative purposes that the fluid port (18a) is an inlet and the fluid port (18b) is an outlet, process fluid enters the fluid heater (10) through the fluid port (18a). The process fluid flows through the port opening (48) of the upstream manifold assembly (24) into a flow chamber (46) of the upstream manifold assembly (24) that borders the fluid port (18a). The process fluid flows into the tubes (32) within the flow chamber (46). A single inlet flow entering the flow chamber (46) of the upstream manifold assembly (24) is split into a plurality of outlet flows from the flow chambers (46) of the upstream manifold assembly (24). The upstream manifold assembly (24) splits the inlet flow into a greater number of outlet flows than the number of inlet flows. The outlet flows are provided to the tubes (32). The upstream manifold assembly (24) may be considered to form a flow divider.
프로세스 유체는 튜브(32)를 통해 하류 매니폴드 조립체(24)로 유동한다. 프로세스 유체는 하류 매니폴드 조립체(24)의 유동 챔버(46)로 진입한다. 프로세스 유체는 하류 매니폴드 조립체(24)의 포트 구멍(48)에서 하류 매니폴드 조립체(24)와 접경하는 유체 포트(18b)로 유동 챔버(46) 내에서 유동한다. 프로세스 유체는 유체 히터(10)로부터 유체 포트(18b)를 통해 빠져나간다. 하류 매니폴드 조립체(24)의 유동 챔버(46)에 진입하는 복수의 입구 유동은 하류 매니폴드 조립체(24)의 유동 챔버(46)로부터 빠져나가는 단일 출구 유동으로 통합된다. 하류 매니폴드 조립체(24)는 다중 입구 유동을 입구 유동의 개수보다 적은 개수의 출구 유동으로 통합한다. 도시된 예에서, 하류 매니폴드 조립체(24)는 다중 입구 유동을 유체 포트(18b)에 제공되는 단일 출구 유동으로 통합한다. 하류 매니폴드 조립체(24)는 유동 통합기를 형성하는 것으로 고려될 수 있다.Process fluid flows through the tube (32) into the downstream manifold assembly (24). The process fluid enters the flow chamber (46) of the downstream manifold assembly (24). The process fluid flows within the flow chamber (46) from the port opening (48) of the downstream manifold assembly (24) to the fluid port (18b) that interfaces with the downstream manifold assembly (24). The process fluid exits from the fluid heater (10) through the fluid port (18b). The multiple inlet flows entering the flow chamber (46) of the downstream manifold assembly (24) are combined into a single outlet flow that exits the flow chamber (46) of the downstream manifold assembly (24). The downstream manifold assembly (24) combines multiple inlet flows into a smaller number of outlet flows than the number of inlet flows. In the illustrated example, the downstream manifold assembly (24) integrates multiple inlet flows into a single outlet flow provided to the fluid port (18b). The downstream manifold assembly (24) may be considered to form a flow integrater.
전술한 예시적인 유로에서, 유체 포트(18a)는 유체 히터(10)의 프로세스 유체 입구를 형성하고, 유체 포트(18b)는 유체 히터(10)의 프로세스 유체 출구를 형성한다. 도시된 예에서, 유체 포트(18a)는 유체 포트(18b)의 수직 아래에 배치된다. 일부 예에서, 유체 포트(18a)는 단부 캡(14a)의 하사점 위치에 배치될 수 있고, 유체 포트(18b)는 단부 캡(14b)의 상사점 위치에 배치될 수 있다. 프로세스 유체가 유체 히터(10)로부터 빠져나가는 프로세스 유체보다 수직으로 낮은 위치에서 유체 히터(10)에 채워지면, 프로세스 유체의 초기 유동 시 유체 히터(10)의 탈기가 촉진된다. 프로세스 유체가 수직 상향으로 채워져, 매니폴드 조립체(24)와 튜브(32)가 프로세스 유체로 채워질 때 유체 경로에 있을 수 있는 가스를 몰아낸다. 일부 예에서, 유체 포트(18a)는 단부 캡(14a)의 하사점 위치에 배치될 수 있고, 유체 포트(18b)는 단부 캡(14b)의 상사점에 배치될 수 있다. 그러나, 방금 설명한 유동으로부터 입구와 출구를 반대로 하도록 유동을 반대로 할 수 있다는 것이 이해된다. 예를 들어, 유체 포트(18b)는 입구를 형성할 수 있고, 유체 포트(18b)는 출구를 형성할 수 있다.In the exemplary embodiment described above, the fluid port (18a) forms a process fluid inlet of the fluid heater (10), and the fluid port (18b) forms a process fluid outlet of the fluid heater (10). In the illustrated example, the fluid port (18a) is positioned vertically below the fluid port (18b). In some examples, the fluid port (18a) may be positioned at a bottom dead center position of the end cap (14a), and the fluid port (18b) may be positioned at a top dead center position of the end cap (14b). When the process fluid is filled into the fluid heater (10) at a position vertically lower than the process fluid exiting the fluid heater (10), degassing of the fluid heater (10) is promoted during the initial flow of the process fluid. The process fluid is filled vertically upward to drive out any gases that may be in the fluid path when the manifold assembly (24) and the tubes (32) are filled with the process fluid. In some examples, the fluid port (18a) may be positioned at the bottom dead center of the end cap (14a), and the fluid port (18b) may be positioned at the top dead center of the end cap (14b). However, it will be appreciated that the flow may be reversed so that the inlet and outlet are reversed from the flow just described. For example, the fluid port (18b) may form the inlet, and the fluid port (18b) may form the outlet.
2개의 매니폴드 조립체(24)는, 하나는 다른 하나의 상류에 있고 프로세스 유체 유동을 다중 채널로 분할하는 반면 다른 하나는 프로세스 유체 유동을 하나의 채널로 통합한다는 점을 제외하면, 설명된 바와 같이 서로 동일하거나 적어도 유사할 수 있다. 작동 중에, 매니폴드 조립체(24) 중 하나는 단일 입력 유동을 받고 다중 채널로 다중 유동을 출력하며, 매니폴드 조립체(24) 중 다른 하나는 다중 채널로부터 다중 유동을 받고 단일 출력 유동으로 출력한다.The two manifold assemblies (24) can be identical or at least similar to each other as described, except that one is upstream of the other and splits the process fluid flow into multiple channels while the other combines the process fluid flow into a single channel. In operation, one of the manifold assemblies (24) receives a single input flow and outputs multiple flows to the multiple channels, and the other of the manifold assemblies (24) receives multiple flows from the multiple channels and outputs a single output flow.
매니폴드 조립체(24) 각각은 중앙 공간(50)을 포함한다. 중앙 공간(50)은 가스로만 채워진 공극일 수 있지만, 다양한 실시예에서 구성요소는 중앙 공간(50)을 통해 연장될 수 있다. 예를 들어, 히터(34) 및/또는 센서(36)용 배선은 각각의 매니폴드 조립체(24)의 중앙 공간(50)을 통해 연장될 수 있다. 이러한 방식으로, 각각의 매니폴드 조립체(24)는 배선 공간을 정의하는 것으로 고려될 수 있다. 도시된 예에서, 히터(34)용 전선은 단부 블록(27a)에 연결된 매니폴드 조립체(24)의 중앙 공간(50)을 통해 연장되고, 센서(36)용 전선은 단부 블록(27b)에 연결된 매니폴드 조립체(24)의 중앙 공간(50)을 통해 연장된다.Each of the manifold assemblies (24) includes a central space (50). The central space (50) may be a gas-filled void, but in various embodiments, components may extend through the central space (50). For example, wiring for the heater (34) and/or the sensor (36) may extend through the central space (50) of each manifold assembly (24). In this manner, each manifold assembly (24) may be considered to define a wiring space. In the illustrated example, the wiring for the heater (34) extends through the central space (50) of the manifold assembly (24) connected to the end block (27a), and the wiring for the sensor (36) extends through the central space (50) of the manifold assembly (24) connected to the end block (27b).
축방향 스택의 단부에 있는 단부 블록(27a, 27b)은 리세스(52)를 포함할 수 있다. 전선은 히터(34) 및/또는 센서(36)에 연결되도록 리세스(52)를 통해 라우팅될 수 있다. 리세스(52)는 배선 공간을 형성하는 것으로 고려될 수 있다. 리세스(52)는, 센서(36)와 히터(34)의 단부가 단부 블록(27a, 27b)의 단부면으로부터 만입되도록 단부 블록(27a, 27b)의 본체 부분 내에서 축방향으로 연장된다. 이러한 구성은 축방향으로 콤팩트한 유체 히터(10)를 제공하여, 설치 및 작동에 필요한 공간을 감소시키고 재료 비용을 절감한다. 도시된 바와 같이, 히터(34)는 리세스(52) 중 제1 리세스(단부 블록(27a)에 의해 형성됨)를 통해서만 접근 가능할 수 있는 반면, 센서(36)는 제1 리세스(52)로부터 코어(26)의 반대쪽 단부에 있는 리세스(52) 중 제2 리세스(단부 블록(27b)에 의해 형성됨)를 통해서만 접근 가능할 수 있다. 하나의 축방향 단부로부터 히터(34)에 접근 가능하게 하고 다른 축방향 단부로부터 센서(36)에 접근 가능하게 하면 센서(36)에 영향을 줄 수 있는 전자기 간섭이 감소되어, 센서(36)에 의해 생성되는 데이터를 보다 정확하게 하고 센서의 작동을 제공함으로써, 보다 효율적인 유체 히터(10)의 작동을 제공한다.The end blocks (27a, 27b) at the ends of the axial stack may include recesses (52). Wires may be routed through the recesses (52) to be connected to the heaters (34) and/or sensors (36). The recesses (52) may be considered to form a wiring space. The recesses (52) extend axially within the body portions of the end blocks (27a, 27b) such that the ends of the sensors (36) and heaters (34) are recessed from the end faces of the end blocks (27a, 27b). This configuration provides an axially compact fluid heater (10), reducing the space required for installation and operation and reducing material costs. As illustrated, the heater (34) is accessible only through a first of the recesses (52) (formed by the end block (27a)), while the sensor (36) is accessible only through a second of the recesses (52) (formed by the end block (27b)) at the opposite end of the core (26) from the first recess (52). Making the heater (34) accessible from one axial end and the sensor (36) accessible from the other axial end reduces electromagnetic interference that may affect the sensor (36), thereby providing more accurate data generated by the sensor (36) and more efficient operation of the fluid heater (10).
일부 예에서, 포팅 재료(예를 들어, 에폭시)를 리세스(52) 내에 위치시켜 배선 또는 기타 전기 구성요소를 고정할 수 있다. 포팅 재료 내에 전기 구성요소를 매립하면 전기 절연이 제공되고 전기 구성요소가 단락, 먼지, 습기 등으로부터 보호된다.In some examples, a potting material (e.g., epoxy) may be placed within the recess (52) to secure the wiring or other electrical components. Embedding the electrical components within the potting material provides electrical insulation and protects the electrical components from short circuits, dust, moisture, etc.
도시된 예에서, 블록(27)은 하나 이상의 정합부(54)를 포함한다. 정합부(54)는 복수의 블록(27)의 서로에 대한 고정을 용이하게 한다. 정합부(54)는 또한 복수의 튜브(32)로부터 히터(34) 및/또는 센서(36)를 향해 반경방향 내향 침투하는 잠재적인 누설을 밀봉하는 밀봉 기능을 수행할 수 있다. 정합부(54)는 교번하는 돌출부와 리세스로서 형성될 수 있다. 하나의 블록(27)의 리세스는 인접한 블록(27)으로부터의 돌출부를 수용하도록 구성된다. 일부 예에서, 각각의 블록(27)은 인접한 블록(27)과 정합하기 위해 하나의 축방향 단부에 하나 이상의 리세스 및/또는 다른 축방향 단부에 하나 이상의 돌출부를 포함할 수 있다. 하나 이상의 리세스 및 정합 돌출부는 축 AA 둘레에서 부분적으로 또는 완전히 연장될 수 있다. 하나 이상의 리세스는 환형 리세스, 하나 이상의 아치형 리세스 등으로서 형성될 수 있다. 하나 이상의 돌출부는 환형 돌출부, 하나 이상의 아치형 돌출부 등으로서 형성될 수 있다.In the illustrated example, the blocks (27) include one or more mating features (54). The mating features (54) facilitate securing the plurality of blocks (27) to one another. The mating features (54) may also perform a sealing function to seal potential leaks penetrating radially inwardly from the plurality of tubes (32) toward the heater (34) and/or the sensor (36). The mating features (54) may be formed as alternating protrusions and recesses. The recesses of one block (27) are configured to receive protrusions from an adjacent block (27). In some examples, each block (27) may include one or more recesses at one axial end and/or one or more protrusions at the other axial end for mating with the adjacent block (27). The one or more recesses and the mating protrusions may extend partially or completely around the axis AA. The one or more recesses may be formed as an annular recess, one or more arcuate recesses, etc. The one or more protrusions may be formed as an annular protrusion, one or more arched protrusions, etc.
도시된 예에서, 중간 블록(27c)은 각각 중간 블록(27c)의 양쪽 축방향 단부에 형성된 정합부(54)를 포함한다. 단부 블록(27a, 27b)은 하나의 다른 블록(27)에만 인접해 있기 때문에 하나의 정합부(54)를 포함한다. 단부 블록(27a, 27b)의 정합부(54)는 중간 블록(27c)을 향해 축방향 내향으로 배향되어 중간 블록(27c)의 정합부(54)와 접경된다. 도시된 예에서, 돌출된 정합부(54) 각각은 축 AA를 따라 제1 방향으로 배향되고, 오목한 정합부(54) 각각은 축 AA를 따라 반대쪽 제2 방향으로 배향된다.In the illustrated example, the middle block (27c) includes a mating portion (54) formed at each of the two axial ends of the middle block (27c). The end blocks (27a, 27b) include one mating portion (54) because they are adjacent to only one other block (27). The mating portions (54) of the end blocks (27a, 27b) are oriented axially inwardly toward the middle block (27c) and abut the mating portions (54) of the middle block (27c). In the illustrated example, each of the protruding mating portions (54) is oriented in a first direction along the axis AA, and each of the concave mating portions (54) is oriented in a second direction opposite to the axis AA.
히터(34)는 복수의 튜브(32) 내에 반경방향으로 위치된다. 이러한 방식으로, 열은 히터(34)로부터 반경방향 외향으로 복수의 튜브(32)로 유동한다. 히터(34)는 복수의 튜브(32)의 반경방향 외향으로 위치되지 않는다. 도시된 예에서 튜브(32)의 반경방향 외향으로 열 발생 요소가 배치되지 않는다. 도시된 예에서, 복수의 튜브(32)의 반경방향 내향으로 발생된 열의 대부분 또는 본질적으로 전부는 복수의 튜브(32)의 반경방향 외향으로 전도되어 높은 열 효율을 초래하여야 한다. 복수의 히터(34)가 복수의 튜브(32)의 반경방향 외향으로 위치되면, 열의 일부만, 아마도 절반 또는 그 이하만이 복수의 튜브(32)로 반경방향 내향 이동하는 반면, 해당 구성에서 반경방향 외향으로 전도된 열은 복수의 튜브(32)에 도달할 수 없고, 따라서 프로세스 유체를 가열할 수 없어, 열악한 열 효율을 초래한다. 히터(34)가 튜브(32)의 반경방향 내향에 있는 이 결과는 튜브(32)로의 더 높은 열 전달로 인해 히터(34)를 더 낮은 온도 설정에서 실행할 수 있으며, 이는 히터(34)와 주변 구성요소에 부담을 덜 주는 동시에 프로세스 유체의 원하는 가열을 획득하는 데 필요한 전력 소비를 감소시킨다. 동일한 열 전달을 달성하기 위해 히터(34)에 투입하는 에너지를 더 적게 하면 유체 히터(10)로부터 발산되는 열이 또한 감소되어, 더 안전한 작동 환경을 제공하고 연소 위험을 감소시킨다.The heater (34) is positioned radially within the plurality of tubes (32). In this manner, heat flows radially outwardly from the heater (34) into the plurality of tubes (32). The heater (34) is not positioned radially outwardly of the plurality of tubes (32). In the illustrated example, no heat generating elements are positioned radially outwardly of the tubes (32). In the illustrated example, most or essentially all of the heat generated radially inwardly of the plurality of tubes (32) should be conducted radially outwardly of the plurality of tubes (32), resulting in high thermal efficiency. If the plurality of heaters (34) were positioned radially outwardly of the plurality of tubes (32), only a portion of the heat, perhaps half or less, would be conducted radially inwardly into the plurality of tubes (32), while the heat conducted radially outwardly in that configuration would not be able to reach the plurality of tubes (32) and thus would not be able to heat the process fluid, resulting in poor thermal efficiency. This result of having the heater (34) radially inward of the tube (32) allows the heater (34) to run at a lower temperature setting due to the higher heat transfer to the tube (32), which places less stress on the heater (34) and surrounding components while reducing the power consumption required to achieve the desired heating of the process fluid. Requiring less energy to be input to the heater (34) to achieve the same heat transfer also reduces the heat dissipated from the fluid heater (10), providing a safer operating environment and reducing the risk of combustion.
작동 중, 히터(34)에 전력이 공급된다. 히터(34)는 열을 발생시키고, 열은 열 전도성 블록(27)을 통해 전도된다. 튜브(32)는 열 전도성 블록(27)을 통해 연장되고 열은 튜브(32)를 통해 프로세스 유체로 전달된다. 프로세스 유체는 프로세스 유체가 튜브(32)를 통해 유동할 때 가열되고, 그에 따라 유체 히터(10)로부터 빠져나오는 프로세스 유체는 유체 히터(10)에 진입하는 프로세스 유체에 비해 온도가 증가된다.During operation, power is supplied to the heater (34). The heater (34) generates heat, which is conducted through the heat conductive block (27). A tube (32) extends through the heat conductive block (27) and the heat is transferred to the process fluid through the tube (32). The process fluid is heated as it flows through the tube (32), and thus the process fluid exiting the fluid heater (10) has an increased temperature compared to the process fluid entering the fluid heater (10).
유체 히터(10)의 습한 부분은 프로세스 유체와의 접촉에 직접 노출된 부분이다. 습한 부분은 매니폴드 조립체(24)와 튜브(32)를 포함한다. 블록(27)은 유체 히터(10)의 습한 부분을 형성하지 않고, 그에 따라 블록(27)의 열 전도성 재료는 프로세스 유체에 직접 노출되지 않는다. 프로세스 유체는 매니폴드 조립체(24)의 재료 및 튜브(32)의 재료와 접촉한다. 도시된 예에서, 유체 히터(10)의 습한 부분은 PFA와 같은 폴리머에 의해 형성된다.The wetted portion of the fluid heater (10) is the portion directly exposed to contact with the process fluid. The wetted portion includes the manifold assembly (24) and the tube (32). The block (27) does not form the wetted portion of the fluid heater (10), and thus the thermally conductive material of the block (27) is not directly exposed to the process fluid. The process fluid contacts the material of the manifold assembly (24) and the material of the tube (32). In the illustrated example, the wetted portion of the fluid heater (10) is formed by a polymer such as PFA.
유체 히터(10)는 상당한 이점을 제공한다. 튜브(32)는 히터(34)와 유체 히터(10)의 외부 사이에 반경방향으로 배치되고, 그에 따라 히터(34)로부터 반경방향으로 발산되는 열은 유체 히터(10)의 외부로 유동하여 대기로 소산되기 전에 튜브(32)로 유동한다. 히터(34)의 반경방향 외향으로 배치된 튜브(32)는 효율적인 가열을 제공하여 전력 소비를 감소시키고 원하는 온도를 달성하는 데 필요한 전력 레벨을 감소시킨다. 블록(27)은 축 AA를 따라 적층된다. 하나 이상의 중간 블록(27c)은 단부 블록(27a, 27b) 사이에 배치되어 유체 히터(10)의 축방향 길이를 증가시킬 수 있다. 더 긴 축방향 길이의 유체 히터(34)는 코어(26)의 더 긴 축방향 길이와 관련된 튜브(32)의 증가된 축방향 길이로 인해 튜브(32) 내에서 프로세스 유체의 체류 시간이 길어짐에 따라 더 큰 가열 용량을 갖는다.The fluid heater (10) provides significant advantages. The tubes (32) are positioned radially between the heater (34) and the exterior of the fluid heater (10), such that heat radially dissipated from the heater (34) flows into the tubes (32) before flowing outwardly from the fluid heater (10) and dissipating into the atmosphere. The tubes (32) positioned radially outwardly from the heater (34) provide efficient heating, which reduces power consumption and reduces the power level required to achieve the desired temperature. The blocks (27) are stacked along the axis AA. One or more intermediate blocks (27c) may be positioned between the end blocks (27a, 27b) to increase the axial length of the fluid heater (10). A fluid heater (34) with a longer axial length has a greater heating capacity due to the increased axial length of the tubes (32) relative to the longer axial length of the core (26), resulting in a longer residence time of the process fluid within the tubes (32).
도 2는 유체 히터(10)의 유체 라우팅 및 가열 부분의 단면도이다. 유체 히터(10)의 매니폴드 조립체(24), 코어(26), 및 튜브(32)가 도시되어 있다. 코어(26)는 블록(27)을 포함한다. 블록(27)은 단부 블록(27a, 27b)과 중간 블록(27c)으로서 형성된다. 각각의 매니폴드 조립체(24)는 내부 매니폴드(58) 및 외부 매니폴드(60)를 포함한다.FIG. 2 is a cross-sectional view of a fluid routing and heating portion of a fluid heater (10). A manifold assembly (24), a core (26), and a tube (32) of the fluid heater (10) are illustrated. The core (26) includes a block (27). The block (27) is formed as an end block (27a, 27b) and a middle block (27c). Each manifold assembly (24) includes an inner manifold (58) and an outer manifold (60).
코어(26)는 유체 히터(10)의 유체 라우팅 및 가열 부분의 중앙 부분을 형성한다. 블록(27)은 축방향으로 적층되어 코어(26)를 형성하는 열 전도성 구성요소로서 형성된다. 블록(27)은 유체 히터(10)의 습윤 부분을 형성하지 않는다. 프로세스 유체가 튜브(32) 내를 유동하면서 블록(27)을 통해 유동하는 동안, 프로세스 유체는 블록(27)과 접촉하지 않는다.The core (26) forms the central portion of the fluid routing and heating portion of the fluid heater (10). The block (27) is formed as a thermally conductive component that is axially laminated to form the core (26). The block (27) does not form a wetted portion of the fluid heater (10). While the process fluid flows through the block (27) while flowing within the tube (32), the process fluid does not contact the block (27).
히터 보어(84)는 코어(26)의 각각의 블록(27)을 통해 형성된다. 각각의 블록(27)을 통과하는 히터 보어(84)는 히터(34)가 내부에 배치되는 히터 통로(44)를 형성하도록 서로에 대해 축방향으로 정렬된다. 히터(34)는 코어(26)의 각각의 블록(27) 내로 연장되어 블록(27)의 열 전도성 재료를 가열한다.A heater bore (84) is formed through each block (27) of the core (26). The heater bores (84) passing through each block (27) are axially aligned with respect to one another to form a heater passage (44) through which a heater (34) is disposed. The heater (34) extends into each block (27) of the core (26) to heat the thermally conductive material of the block (27).
히터 보어(84)는 히터(34)를 수용하고 포함하도록 구성된다. 도시된 예에서, 단부 블록(27a)과 각각의 중간 블록(27c)은 중간 블록(27c)과 단부 블록(27a)을 통해 축방향으로 완전히 연장되는 히터 보어(84)를 포함한다. 단부 블록(27b)의 히터 보어(84)는 단부 블록(27b)을 통해 축방향으로 완전히 연장되지 않는다. 중간 블록(27c)으로부터 멀어지게 외향으로 배향되고 히터 통로(44)와 축방향으로 중첩하는 단부 블록(27b)의 면 부분은 히터 통로(44)에 대해 폐쇄되어 있다. 단부 블록(27b)을 형성하는 재료는 히터 통로(44)와 축방향으로 중첩된다.The heater bore (84) is configured to receive and contain the heater (34). In the illustrated example, the end block (27a) and each of the intermediate blocks (27c) include a heater bore (84) that extends axially completely through the intermediate block (27c) and the end block (27a). The heater bore (84) of the end block (27b) does not extend axially completely through the end block (27b). A face portion of the end block (27b) that is oriented outwardly away from the intermediate block (27c) and axially overlaps the heater passage (44) is closed relative to the heater passage (44). The material forming the end block (27b) axially overlaps the heater passage (44).
도시된 예에서, 단부 블록(27a)은 단부 블록(27a)을 통해 축방향으로 완전히 연장되는 제1 보어 개수의 구멍을 포함하고(히터 보어(84), 튜브 보어(84) 및 체결구 보어(86)에 의해 형성됨), 단부 블록(27b)은 단부 블록(27b)을 통해 축방향으로 완전히 연장되는 제2 보어 개수의 구멍을 포함한다(튜브 보어(84) 및 체결구 보어(86)에 의해 형성됨). 제1 보어 개수는 제2 보어 개수보다 크다. 도시된 예에서, 중간 블록(27c)은 중간 블록(27c)을 통해 축방향으로 완전히 연장되는 제3 보어 개수의 구멍을 포함한다(히터 보어(84), 튜브 보어(84) 및 체결구 보어(86)에 의해 형성됨). 제1 보어 개수는 제3 보어 개수와 동일할 수 있다. 제3 보어 개수는 제2 보어 개수보다 클 수 있다. 단부 블록(27b)은 단부 블록(27a) 및 중간 블록(27c)에 비교할 때 단부 블록(27b)을 통해 축방향으로 완전히 연장되는 구멍을 더 적게 갖지만, 도시된 예에서, 단부 블록(27b)은, 센서 보어(56)가 단부 블록(27b)에는 형성되지만 단부 블록(27a) 또는 중간 블록(27c)에는 형성되지 않기 때문에, 단부 블록(27a) 또는 중간 블록(27c) 내로 연장되는 구멍의 개수보다 단부 블록(27b) 내로 연장되는 더 많은 개수의 구멍을 갖는다.In the illustrated example, the end block (27a) includes a first number of bores extending axially fully through the end block (27a) (formed by the heater bores (84), the tube bores (84) and the fastener bores (86)), and the end block (27b) includes a second number of bores extending axially fully through the end block (27b) (formed by the tube bores (84) and the fastener bores (86)). The first number of bores is greater than the second number of bores. In the illustrated example, the intermediate block (27c) includes a third number of bores extending axially fully through the intermediate block (27c) (formed by the heater bores (84), the tube bores (84) and the fastener bores (86)). The first number of bores can be equal to the third number of bores. The third number of bores can be greater than the second number of bores. The end block (27b) has fewer holes extending axially completely through the end block (27b) as compared to the end block (27a) and the intermediate block (27c), but in the illustrated example, the end block (27b) has a greater number of holes extending into the end block (27b) than the number of holes extending into the end block (27a) or the intermediate block (27c), because the sensor bores (56) are formed in the end block (27b) but not in the end block (27a) or the intermediate block (27c).
도시된 예에서, 밀봉부(62)는 각각의 블록(27) 사이의 계면에 배치된다. 밀봉부(62)는 인접한 블록(27) 사이의 조인트에 배치된다. 밀봉부(62)는 코어(26)를 통해 프로세스 유체를 전달하는 튜브(32)와 유체 히터(10)의 전기 구성요소(예를 들어, 히터(34) 및 센서(36)) 사이에 반경방향으로 배치된다. 밀봉부(62)는 밀봉부(62)가 전기 구성요소로 누설될 수 있는 임의의 프로세스 유체의 유동을 억제하도록 반경방향으로 위치 설정된다. 밀봉부(62)는, 튜브(32)의 위치보다 온도가 더 높고 프로세스 유체의 연소를 야기할 수 있는 온도일 수 있는, 히터(34)를 향해 반경방향 내향으로 누설되었을 수 있는 잠재적으로 가연성인 프로세스 유체의 유동을 억제한다. 밀봉부(62)는 다른 옵션 중에서 크러시 밀봉부로서 형성될 수 있다. 도시된 예에서, 밀봉부(62)는 인접한 블록(27) 사이의 정합부(54)에 배치된다. 예를 들어, 밀봉부(62)는 리세스로서 형성된 정합부(54)에 배치될 수 있으며 돌출부로서 형성된 정합부(54)에 의해 접촉될 수 있다.In the illustrated example, a seal (62) is positioned at the interface between each of the blocks (27). The seal (62) is positioned at the joint between adjacent blocks (27). The seal (62) is positioned radially between the tube (32) that conveys the process fluid through the core (26) and the electrical components of the fluid heater (10) (e.g., the heater (34) and the sensor (36)). The seal (62) is positioned radially so as to inhibit the flow of any process fluid that might leak into the electrical components. The seal (62) inhibits the flow of potentially flammable process fluid that might leak radially inward toward the heater (34), which may be at a temperature higher than the location of the tube (32) and which may cause combustion of the process fluid. The seal (62) may be formed as a crush seal, among other options. In the illustrated example, the sealing portion (62) is positioned in the matching portion (54) between adjacent blocks (27). For example, the sealing portion (62) may be positioned in the matching portion (54) formed as a recess and may be brought into contact by the matching portion (54) formed as a protrusion.
도시된 예에서 각각의 매니폴드 조립체(24)는 2개의 부분으로 형성된다. 이 예에서, 각각의 매니폴드 조립체(24)는 내부 매니폴드(58)와 외부 매니폴드(60)로 형성된다. 내부와 외부의 상대적 방향은 코어(26)를 기준으로 한다. 내부 매니폴드(58)는 외부 매니폴드(60)보다 코어(26)에 더 근접하게 축방향 내향으로 배치된다. 도시된 예에서 내부 매니폴드(58)와 외부 매니폴드(60)는 각각 환형이다. 각각의 매니폴드 조립체(24)는 외부 매니폴드(60)를 내부 매니폴드(58)에 축방향으로 조립하여 형성된다. 내부 매니폴드(58)와 외부 매니폴드(60)는 유밀 계면에서 결합된다. 도시된 예에서, 내부 매니폴드(58)는 내부 링을 형성하는 것으로 고려될 수 있고, 외부 매니폴드(60)는 외부 링을 형성하는 것으로 고려될 수 있다.In the illustrated example, each manifold assembly (24) is formed of two parts. In this example, each manifold assembly (24) is formed of an inner manifold (58) and an outer manifold (60). The relative orientation of the inner and outer is with respect to the core (26). The inner manifold (58) is positioned axially inwardly closer to the core (26) than the outer manifold (60). In the illustrated example, the inner manifold (58) and the outer manifold (60) are each annular. Each manifold assembly (24) is formed by axially assembling the outer manifold (60) to the inner manifold (58). The inner manifold (58) and the outer manifold (60) are joined at a fluid-tight interface. In the illustrated example, the inner manifold (58) may be considered to form the inner ring, and the outer manifold (60) may be considered to form the outer ring.
2개의 매니폴드 조립체(24)는 서로 동일할 수 있지만 코어(26)에 장착되도록 뒤집힐 수 있고, 그에 따라 내부 매니폴드(58) 양자는 코어(26)를 향해 축방향 내향으로 배향된다. 일부 예에서, 입구 매니폴드 조립체(24)는 출구 매니폴드 조립체(24)의 거울상으로서 배치될 수 있다. 일부 예에서, 입구 매니폴드 조립체(24)는 축 AA를 중심으로 회전된 출구 매니폴드 조립체(24)의 거울상으로서 배치될 수 있다. 도시된 예에서, 2개의 매니폴드 조립체(24)는 거울상이지만 하나의 매니폴드는 다른 매니폴드 조립체(24)에 대해 180도 회전되어 있다.The two manifold assemblies (24) may be identical to one another, but may be flipped for mounting to the core (26) such that both inner manifolds (58) are oriented axially inwardly toward the core (26). In some examples, the inlet manifold assembly (24) may be positioned as a mirror image of the outlet manifold assembly (24). In some examples, the inlet manifold assembly (24) may be positioned as a mirror image of the outlet manifold assembly (24) rotated about axis AA. In the example shown, the two manifold assemblies (24) are mirror images, but one manifold is rotated 180 degrees with respect to the other manifold assembly (24).
유동 챔버(46)는 내부 매니폴드(58)와 외부 매니폴드(60) 사이에 형성된다. 유동 챔버(46)는 어느 하나의 유체 포트(18a, 18b)와 유체 연결되는 외부 매니폴드(60) 상의 하나의 포트 구멍(48)과, 복수의 튜브(32)와 각각 연결되는 내부 매니폴드(58) 상의 다수의 유체 구멍(64) 사이의 유동하는 프로세스 유체를 분할하거나 통합한다. 외부 매니폴드(60)가 하나의 포트 구멍(48)을 포함하는 것으로 도시되어 있지만, 다른 다양한 실시예에서, 외부 매니폴드(60)는 복수의 포트 구멍(48)을 포함할 수 있으나, 외부 매니폴드(60) 상의 포트 구멍(48)의 개수는 내부 매니폴드(58) 상의 유체 구멍(64)의 개수보다 적다. 포트 구멍(48)과 유체 구멍(64)은 매니폴드 조립체(24)의 유동 구멍을 형성하는 것으로 고려될 수 있다.A flow chamber (46) is formed between the inner manifold (58) and the outer manifold (60). The flow chamber (46) divides or unifies the flowing process fluid between a single port opening (48) on the outer manifold (60) that is in fluid connection with one of the fluid ports (18a, 18b) and a plurality of fluid openings (64) on the inner manifold (58), each of which is connected to a plurality of tubes (32). Although the outer manifold (60) is shown as including a single port opening (48), in various other embodiments the outer manifold (60) may include a plurality of port openings (48), but with the number of port openings (48) on the outer manifold (60) being less than the number of fluid openings (64) on the inner manifold (58). The port openings (48) and the fluid openings (64) may be considered to form the flow openings of the manifold assembly (24).
튜브(32)는 매니폴드 조립체(24)의 유동 챔버(46) 사이에서 연장되어 유동 챔버를 유체 연결한다. 각각의 블록(27)은 블록(27) 내에서 축방향으로 연장되는 다수의 튜브 보어(82)를 포함한다. 튜브 보어(82)는 각각의 블록(27)을 통해 축방향으로 완전히 연장된다. 블록(27)은 축 AA 둘레에서 정렬되고, 그에 따라 각각의 블록(27)을 통과하는 튜브 보어(82)는 다른 블록(27)을 통과하는 튜브 보어(82)와 정렬되어 튜브 통로(42)를 형성한다. 튜브 통로(42)는 코어(26)의 축방향 양쪽 단부에서 개방된다. 튜브(32)는 튜브 통로(42)를 통해 연장되어 매니폴드 조립체(24)의 내부 부품(58)과 연결된다. 복수의 튜브(32)가 코어(26)를 통해 연장되므로 프로세스 유체가 블록(27)에 접촉하지 않는다는 점에 유의한다. 튜브(32)의 재료는 블록(27)과 프로세스 유체 사이에 배치되어 프로세스 유체를 블록(27)의 재료로부터 격리한다. 이러한 방식으로, PFA로 형성된 튜브(32)와 같은 고순도 튜브(32)를 프로세스 유체와 접촉하는 데 사용할 수 있으며, 블록(27)의 재료는 블록(27)의 재료와의 접촉으로 인한 프로세스 유체의 순도 저하의 우려 없이 열 용량 및 전도도를 선택할 수 있다.Tubes (32) extend between the flow chambers (46) of the manifold assembly (24) to fluidly connect the flow chambers. Each block (27) includes a plurality of tube bores (82) extending axially within the block (27). The tube bores (82) extend axially completely through each block (27). The blocks (27) are aligned about the axis AA such that the tube bores (82) passing through each block (27) align with the tube bores (82) passing through the other blocks (27) to form tube passages (42). The tube passages (42) are open at opposite axial ends of the core (26). The tubes (32) extend through the tube passages (42) to connect with the internal components (58) of the manifold assembly (24). Note that since a plurality of tubes (32) extend through the core (26), the process fluid does not contact the blocks (27). The material of the tube (32) is positioned between the block (27) and the process fluid to isolate the process fluid from the material of the block (27). In this manner, a high purity tube (32), such as a tube (32) formed of PFA, can be used in contact with the process fluid, and the material of the block (27) can be selected to have a heat capacity and conductivity without concern for a decrease in the purity of the process fluid due to contact with the material of the block (27).
일부 예에서, 블록(27)은 블록(27)의 재료에 억제 층을 추가하기 위해 표면 처리될 수 있다. 억제 층은 튜브(32) 내부에서 유동하는 프로세스 유체로 블록(27)을 형성하는 금속 재료의 이온이 전달되는 것을 억제하도록 구성된다. 예를 들어, 블록(27)은 블록(27)에 실리콘 기반 재료의 층을 추가하여 처리될 수 있다. 억제 층은 적어도 각각의 블록(27)의 튜브 보어(82) 내에 배치된다. 이와 같이, 억제 층은 튜브(32)와 블록(27)의 재료 사이에 배치된다. 억제 층은 블록(27)의 모든 표면에 형성될 수 있다. 예를 들어, 억제 층은 튜브 보어(82)의 표면, 히터 보어(84)의 표면, 블록(27)의 축방향 표면, 블록(27)의 반경방향 외부 표면, 센서 보어(56) 등에 형성될 수 있다. 억제 층은 코팅으로서 형성될 수 있다. 억제 층은 화학 기상 증착 프로세스에 의해 블록(27)에 적용될 수 있다.In some examples, the block (27) can be surface treated to add a suppression layer to the material of the block (27). The suppression layer is configured to suppress ions of the metal material forming the block (27) from being transferred to the process fluid flowing within the tube (32). For example, the block (27) can be treated by adding a layer of a silicon-based material to the block (27). The suppression layer is disposed within at least the tube bores (82) of each block (27). In this way, the suppression layer is disposed between the tubes (32) and the material of the block (27). The suppression layer can be formed on any surface of the block (27). For example, the suppression layer can be formed on the surfaces of the tube bores (82), the surfaces of the heater bores (84), the axial surfaces of the block (27), the radially outer surfaces of the block (27), the sensor bores (56), etc. The suppression layer can be formed as a coating. The suppression layer can be applied to the block (27) by a chemical vapor deposition process.
프로세스 유체는 상류 매니폴드 조립체(24)의 포트 구멍(48)을 통해 상류 매니폴드 조립체(24)에 진입한다. 프로세스 유체는 상류 매니폴드 조립체(24)의 유동 챔버(46)를 통해 유동하고 상류 매니폴드 조립체(24)로부터 튜브(32)로 직접 진입한다. 프로세스 유체는 튜브(32)를 통해 유동하고 튜브(32)로부터 직접 하류 매니폴드 조립체(24)의 유동 챔버(46)로 빠져나간다. 프로세스 유체는 하류 매니폴드 조립체(24)의 포트 구멍(48)을 통해 하류 매니폴드 조립체(24)로부터 빠져나간다.Process fluid enters the upstream manifold assembly (24) through a port opening (48) of the upstream manifold assembly (24). The process fluid flows through a flow chamber (46) of the upstream manifold assembly (24) and enters directly into a tube (32) from the upstream manifold assembly (24). The process fluid flows through the tube (32) and exits directly from the tube (32) into a flow chamber (46) of the downstream manifold assembly (24). The process fluid exits the downstream manifold assembly (24) through a port opening (48) of the downstream manifold assembly (24).
도 3은 유체 히터(10)의 분해도이다. 도 4는 유체 히터(10)의 유체 취급 및 가열 부분의 분해도이다. 도 3과 도 4는 함께 설명된다. 유체 히터(10)는 히터 하우징(12); 단부 캡(14a, 14b); 발(16); 유체 포트(18a, 18b); 퍼지 포트(20); 전기 포트(22); 매니폴드 조립체(24); 코어(26); 절연체(28); 클램프(30); 튜브(32); 히터(34); 센서(36); 및 코어 커넥터(66)를 포함한다. 코어(26)는 블록(27)을 포함한다.FIG. 3 is an exploded view of a fluid heater (10). FIG. 4 is an exploded view of the fluid handling and heating portion of the fluid heater (10). FIGS. 3 and 4 are described together. The fluid heater (10) includes a heater housing (12); end caps (14a, 14b); feet (16); fluid ports (18a, 18b); purge ports (20); electrical ports (22); manifold assembly (24); core (26); insulator (28); clamp (30); tube (32); heater (34); sensor (36); and core connector (66). The core (26) includes a block (27).
히터 하우징(12)은 유체 히터(10)의 다른 구성요소를 둘러싼다. 단부 캡(14a, 14b)은 히터 하우징(12)의 축방향 단부에 배치된다. 단부 캡(14a, 14b)은 다수의 체결구(68)에 의해 히터 하우징(12)에 연결될 수 있다. 발(16)은 표면 상에 유체 히터(10)를 지지한다. 도시된 예에서, 발(16)은 체결구(68) 등에 의해 단부 캡(14a, 14b)에 연결된다.The heater housing (12) surrounds the other components of the fluid heater (10). End caps (14a, 14b) are disposed at the axial ends of the heater housing (12). The end caps (14a, 14b) can be connected to the heater housing (12) by a plurality of fasteners (68). The feet (16) support the fluid heater (10) on a surface. In the illustrated example, the feet (16) are connected to the end caps (14a, 14b) by fasteners (68), etc.
절연체(28)는 코어(26) 둘레에 배치된다. 절연체(28)는 코어(26)를 열적으로 절연하여 코어(26) 내의 열을 유지하도록 구성되어, 코어(26)를 통해 유동하는 프로세스 유체를 보다 효율적으로 가열한다. 도시된 바와 같이, 절연체(28)는 코어(26)로부터 반경방향 외향으로 적층된 다수의 층으로 형성된다. 도시된 예에서, 절연체(28)는 3개의 섹션으로 형성되며, 절연체(28a)의 2개의 단부 섹션은 각각 코어(26)와 반경방향 및 축방향으로 중첩하는 적어도 하나 층을 갖고, 절연체(28b)의 중앙 섹션은 코어(26) 둘레를 둘러싸서 코어(26)와 반경방향으로 중첩된다. 도시된 예에서, 절연체(28b)의 중앙 섹션은 코어(26)와 축방향으로 중첩되지 않는다.An insulator (28) is disposed around the core (26). The insulator (28) is configured to thermally insulate the core (26) and retain heat within the core (26) to more efficiently heat the process fluid flowing through the core (26). As illustrated, the insulator (28) is formed of a plurality of layers laminated radially outwardly from the core (26). In the illustrated example, the insulator (28) is formed of three sections, with the two end sections of the insulator (28a) each having at least one layer that radially and axially overlaps the core (26), and a central section of the insulator (28b) surrounding the core (26) so as to radially overlap the core (26). In the illustrated example, the central section of the insulator (28b) does not axially overlap the core (26).
클램프(30)는 코어(26)의 외부와 맞물린다. 클램프(30)는 블록(27)(예를 들어, 단부 블록(27a, 27b))과 접경하고 히터 하우징(12) 내에 코어(26)를 축방향으로 유지하도록 구성된다. 각각의 클램프(30)는 절연체(28b)의 중앙 섹션과 절연체(28a)의 단부 섹션 중 하나 사이에 축방향으로 배치된다. 도시된 예에서, 클램프(30)는 절연체(28)의 하나 이상의 층과 축방향으로 중첩되도록 배치된다.A clamp (30) engages the exterior of the core (26). The clamp (30) is configured to abut a block (27) (e.g., an end block (27a, 27b)) and axially retain the core (26) within the heater housing (12). Each clamp (30) is axially positioned between a center section of the insulator (28b) and one of the end sections of the insulator (28a). In the illustrated example, the clamp (30) is positioned to axially overlap one or more layers of the insulator (28).
코어(26)는 히터 하우징(12) 내에 배치된다. 코어(26)는 히터 하우징(12) 및 절연체(28)의 반경방향 내향으로 배치된다. 코어(26)는 블록(27)의 축방향 스택에 의해 형성된다. 히터(34)는 코어(26) 내에 배치된다. 히터(34)는 블록(27) 내에서 연장된다. 센서(36)는 코어(26)에 의해 지지된다. 센서(36) 중 하나 이상은 코어(26) 내부, 예를 들어 블록(27) 중 하나 이상 내부에서 연장될 수 있다.A core (26) is disposed within a heater housing (12). The core (26) is disposed radially inwardly of the heater housing (12) and the insulator (28). The core (26) is formed by an axial stack of blocks (27). A heater (34) is disposed within the core (26). The heater (34) extends within the block (27). A sensor (36) is supported by the core (26). One or more of the sensors (36) may extend within the core (26), for example, within one or more of the blocks (27).
블록(27)은 코어 커넥터(66)에 의해 함께 고정된다. 코어 커넥터(66)는 코어(26)의 각각의 블록(27)을 통해 연장된다. 코어 커넥터(66)는 블록(27)의 스택을 축방향으로 함께 고정하도록 구성된다. 코어 커넥터(66)는 축방향 클램프를 형성하는 것으로 고려될 수 있다. 도시된 예에서, 코어 커넥터(66)는 봉(70)과 스터드(72)를 포함한다. 봉(70)은 블록(27)을 통해 축방향으로 연장된다. 스터드(72)는 봉(70)의 각각의 축방향 단부에 장착되도록 구성된다. 일부 예에서, 봉(70)은 스터드(72)의 나사부와 나사식으로 연결되어 블록(27)의 축방향 스택을 함께 고정하도록 구성된 나사식 단부를 포함할 수 있다.The blocks (27) are secured together by core connectors (66). The core connectors (66) extend through each block (27) of the cores (26). The core connectors (66) are configured to axially secure the stack of blocks (27) together. The core connectors (66) may be considered to form an axial clamp. In the illustrated example, the core connectors (66) include a rod (70) and a stud (72). The rod (70) extends axially through the blocks (27). The studs (72) are configured to be mounted to respective axial ends of the rods (70). In some examples, the rods (70) may include threaded ends that are threadably connected to the threads of the studs (72) to secure the axial stack of blocks (27) together.
매니폴드 조립체(24)는 코어(26)의 축방향 단부에 장착된다. 도시된 예는 코어(26)의 하나의 축방향 단부에 있는 제1 매니폴드 조립체(24) 및 코어(26)의 제2 축방향 단부에 있는 제2 매니폴드 조립체(24)를 포함한다. 매니폴드 조립체(24)의 내부 매니폴드(58)는 코어(26)에 인접하게 배치된다. 매니폴드 조립체(24)의 외부 매니폴드(60)는 내부 매니폴드(58)에 연결된다. 각각의 유체 포트(18a, 18b)는 매니폴드 조립체(24)의 외부 매니폴드(60)와 접경되어 해당 매니폴드 조립체(24)와 유체 연통한다. 내부 매니폴드(58)와 외부 매니폴드(60)를 포함하는 매니폴드 조립체(24)는 이전에 언급한 유형과 같은 폴리머로 형성될 수 있다. 전술한 바와 같이, 이를 통해 프로세스 유체와 금속의 접촉을 회피하여 그 순도를 유지할 수 있다. 프로세스 유체는 금속 구성요소와 접촉하지 않고 유체 히터(10)를 통해 완전히 유동할 수 있다는 점에 유의한다. 용매와 금속 및 다양한 다른 유형의 재료 사이의 접촉은 용매가 그러한 재료와 반응하여 불순물을 생성하는 것을 피하기 위해 회피되어야 한다.A manifold assembly (24) is mounted at an axial end of the core (26). The illustrated example includes a first manifold assembly (24) at one axial end of the core (26) and a second manifold assembly (24) at a second axial end of the core (26). An inner manifold (58) of the manifold assembly (24) is disposed adjacent the core (26). An outer manifold (60) of the manifold assembly (24) is connected to the inner manifold (58). Each fluid port (18a, 18b) interfaces with an outer manifold (60) of the manifold assembly (24) and is in fluid communication with that manifold assembly (24). The manifold assembly (24), including the inner manifold (58) and the outer manifold (60), may be formed of a polymer such as those previously mentioned. As mentioned above, this allows the process fluid to avoid contact with the metal, thereby maintaining its purity. It should be noted that the process fluid can flow completely through the fluid heater (10) without contacting the metal components. Contact between the solvent and the metal and various other types of materials should be avoided to avoid the solvent reacting with such materials to produce impurities.
누설 센서(37)는 유체 포트(18a)에 근접하여 배치된다. 센서 하우징(39)은 누설 센서(37)의 감지 구성요소를 수용한다. 예를 들어, 센서 하우징(39)은 누설 센서(37)의 광섬유 감지 구성요소를 수용할 수 있다. 센서 하우징(39)은 광섬유 센서의 광 확산 팁이 절연체(28)와 접촉하는 것을 보호할 수 있으며, 프로세스 유체의 누설을 감지하기 위한 감지 구성요소를 위치 설정할 수 있다.A leak sensor (37) is positioned proximate to the fluid port (18a). A sensor housing (39) accommodates a sensing component of the leak sensor (37). For example, the sensor housing (39) can accommodate a fiber optic sensing component of the leak sensor (37). The sensor housing (39) can protect the optical diffusing tip of the fiber optic sensor from contacting the insulator (28) and position the sensing component to detect a leak of the process fluid.
튜브(32)는 코어(26)를 통해 축방향으로 연장된다. 각각의 튜브(32)는 코어(26)의 축방향 길이보다 더 긴 축방향 길이를 가질 수 있다. 더 긴 튜브(32)는 코어(26)의 각각의 단부로부터 축방향으로 돌출되어 각각의 매니폴드 조립체(24)의 내부 매니폴드(58)와 접경될 수 있다. 튜브(32)는 매니폴드 조립체(24)와 접경되고, 그에 따라 프로세스 유체는 블록(27)과 직접 접촉하지 않는다. 프로세스 유체는 코어(26)를 통해 유동하지만 코어(26)와 직접 접촉하지는 않는다. 그 대신, 프로세스 유체는, 코어(26) 내부에서 코어를 통해 연장되는 튜브(32) 내부에서 유동하고 튜브와 접촉한다.The tubes (32) extend axially through the core (26). Each tube (32) can have an axial length that is longer than the axial length of the core (26). The longer tubes (32) can protrude axially from each end of the core (26) to interface with an internal manifold (58) of each manifold assembly (24). The tubes (32) interface with the manifold assembly (24) so that the process fluid does not directly contact the block (27). The process fluid flows through the core (26) but does not directly contact the core (26). Instead, the process fluid flows within and contacts the tubes (32) that extend through the core within the core (26).
도 5는 유체 히터(10)의 일부를 도시하는 확대 단면 등각 투영도이다. 매니폴드 조립체(24), 코어(26), 유체 포트(18b), 히터(34), 센서(36), 클램프(30), 및 절연체(28)가 도시되어 있다. 매니폴드 조립체(24)는 내부 매니폴드(58)와 외부 매니폴드(60)를 포함한다. 코어(26)의 단부 블록(27b)과 중간 블록(27c)의 일부가 도시되어 있다.FIG. 5 is an enlarged cross-sectional isometric view illustrating a portion of a fluid heater (10). A manifold assembly (24), a core (26), a fluid port (18b), a heater (34), a sensor (36), a clamp (30), and an insulator (28) are illustrated. The manifold assembly (24) includes an inner manifold (58) and an outer manifold (60). An end block (27b) and a portion of a middle block (27c) of the core (26) are illustrated.
매니폴드 조립체(24)는 코어(26)에 장착된다. 도시된 예에서 내부 매니폴드(58)는 코어(26)와 접경한다. 유체 포트(18a)는 매니폴드 조립체(24)에 유체 연결된다. 도시된 예에서 외부 매니폴드(60)는 유체 포트(18a)와 접경한다. 외부 매니폴드(60)는 내부 매니폴드(58)에 연결되어 매니폴드 조립체(24)를 형성한다.A manifold assembly (24) is mounted to the core (26). In the illustrated example, an inner manifold (58) abuts the core (26). A fluid port (18a) is fluidly connected to the manifold assembly (24). In the illustrated example, an outer manifold (60) abuts the fluid port (18a). The outer manifold (60) is connected to the inner manifold (58) to form the manifold assembly (24).
유동 챔버(46)는 내부 매니폴드(58)와 외부 매니폴드(60) 사이의 매니폴드 조립체(24) 내에 형성된다. 내부 매니폴드(58)와 외부 매니폴드(60)는 함께 연결되어 유동 챔버(46)를 정의한다. 도시된 예에서, 내부 매니폴드(58)와 외부 매니폴드(60)는 내부 연결부(74)와 외부 연결부(76)에서 접경된다. 내부 연결부(74)는 텅-인-홈(tongue-in-groove) 계면에 의해 형성된다. 도시된 예에서, 외부 매니폴드(60)는 내부 매니폴드(58)에 형성된 슬롯으로 연장되는 돌출부를 포함한다. 돌출부와 슬롯은 모두 축 AA 둘레에서 완전히 환형으로 연장될 수 있다. 내부 매니폴드(58)와 외부 매니폴드(60)는 내부 연결부(74)에서 기계적으로 융합될 수 있다. 예를 들어, 내부 매니폴드(58)와 외부 매니폴드(60)는 각각 튜브(32)와 동일하거나 유사한 유체 전달 재료(예를 들어, PFA와 같은 폴리머)로 형성될 수 있다. 예를 들어, 내부 매니폴드(58)와 외부 매니폴드(60)의 적어도 유체 접촉 부분은 다른 옵션 중에서 PFA로 형성될 수 있다. 기계적 융합은 내부 매니폴드(58)와 외부 매니폴드(60)의 재료를 내부 연결부(74)에서 함께 용융하여 형성될 수 있다. 외부 연결부(76)는 맞접 계면이 될 수 있다. 내부 매니폴드(58)와 외부 매니폴드(60)는 다른 고정 옵션 중에서, 예컨대 용접에 의해 외부 연결부(76)에서 기계적으로 융합될 수 있다.A flow chamber (46) is formed within the manifold assembly (24) between an inner manifold (58) and an outer manifold (60). The inner manifold (58) and the outer manifold (60) are connected together to define the flow chamber (46). In the illustrated example, the inner manifold (58) and the outer manifold (60) are abutted at an inner connection (74) and an outer connection (76). The inner connection (74) is formed by a tongue-in-groove interface. In the illustrated example, the outer manifold (60) includes a protrusion extending into a slot formed in the inner manifold (58). Both the protrusion and the slot can extend completely annularly around the axis AA. The inner manifold (58) and the outer manifold (60) can be mechanically fused at the inner connection (74). For example, the inner manifold (58) and the outer manifold (60) can each be formed of the same or similar fluid transfer material as the tube (32), for example, a polymer such as PFA. For example, at least the fluid contacting portions of the inner manifold (58) and the outer manifold (60) can be formed of PFA, among other options. Mechanical fusion can be formed by melting together the materials of the inner manifold (58) and the outer manifold (60) at the inner connection (74). The outer connection (76) can be a mating interface. The inner manifold (58) and the outer manifold (60) can be mechanically fused at the outer connection (76), for example, by welding, among other fastening options.
내부 매니폴드(58)를 통해 다수의 유체 구멍(64)이 형성된다. 각각의 유체 구멍(64)은 복수의 튜브(32) 중 단일 튜브(32)와 관련되어 있다. 유체 구멍(64)은 프로세스 유체가 튜브(32)로 진입하거나 튜브(32)로부터 빠져나올 수 있는 통로를 제공한다. 유체 구멍(64)은 튜브(32)가 내부로 연장되는 통로를 제공한다.A plurality of fluid holes (64) are formed through the internal manifold (58). Each fluid hole (64) is associated with a single tube (32) of the plurality of tubes (32). The fluid holes (64) provide a passage through which process fluid can enter or exit the tube (32). The fluid holes (64) provide a passage through which the tube (32) extends internally.
리세스(52)는 단부 블록(27b)에 형성된다. 리세스(52)는 단부 블록(27b)의 축방향 단부면으로 연장된다. 센서 보어(56)는 리세스(52)에 대해 개방되어 있다. 도시된 바와 같이, 포팅 재료(78)는 리세스(52) 내부에 배치되어, 이 경우 유체 히터(10)의 반대쪽 단부에 있는 센서(36) 또는 히터(34)와의 전기적 연결을 고정하고 밀봉하는 데 도움이 된다.A recess (52) is formed in the end block (27b). The recess (52) extends to an axial end face of the end block (27b). A sensor bore (56) is open to the recess (52). As illustrated, a potting material (78) is disposed within the recess (52) to help secure and seal an electrical connection with a sensor (36) or heater (34) at the opposite end of the fluid heater (10).
도 5에는 단부 블록(27b)과 중간 블록(27c) 사이의 계면이 도시되어 있다. 단부 블록(27b) 상의 정합부(54b)는 돌출부로서 형성된다. 중간 블록(27c) 상의 정합부(54a)는 리세스로서 형성된다. 단부 블록(27b)의 정합부(54b)를 형성하는 돌출부는 중간 블록(27c)의 정합부(54a)를 형성하는 리세스(52)로 연장되어 블록(27)을 서로에 대해 위치 설정하고 정렬시킨다.Fig. 5 illustrates an interface between a short block (27b) and a middle block (27c). The mating portion (54b) on the short block (27b) is formed as a protrusion. The mating portion (54a) on the middle block (27c) is formed as a recess. The protrusion forming the mating portion (54b) of the short block (27b) extends into the recess (52) forming the mating portion (54a) of the middle block (27c) to position and align the blocks (27) with respect to each other.
도시된 예에서, 단부 블록(27b)은 단부 블록(27b)의 외부 표면으로부터 돌출된 플랜지(80)를 포함한다. 플랜지(80)는 축 AA로부터 멀어지게 반경방향 외향으로 연장된다. 플랜지(80)는 클램프(30)와 접경되고 클램프(30)가 코어(26)와 맞물림하는 위치를 제공하도록 구성된다. 플랜지(80)는 단부 블록(27a)의 외부 둘레에서 완전히 연장되는 환형 링으로서 형성될 수 있다. 그러나, 플랜지(80)는 클램프(30)와 접경하기 위해 임의의 원하는 구성으로 형성될 수 있다는 것이 이해된다. 예를 들어, 플랜지(80)는 일련의 개별 돌출부, 단일 돌출부, 아치형 돌출부의 어레이 등으로서 형성될 수 있다. 클램프(30)는 플랜지(80)와 히터 하우징(12)를 맞물리게 하고 히터 하우징(12) 내부에 코어(26)를 축방향으로 위치 설정한다.In the illustrated example, the end block (27b) includes a flange (80) that protrudes from an outer surface of the end block (27b). The flange (80) extends radially outwardly away from the axis AA. The flange (80) is configured to interface with the clamp (30) and provide a location where the clamp (30) engages the core (26). The flange (80) may be formed as an annular ring that extends completely around the outer perimeter of the end block (27a). However, it is understood that the flange (80) may be formed in any desired configuration to interface with the clamp (30). For example, the flange (80) may be formed as a series of individual protrusions, a single protrusion, an array of arched protrusions, etc. The clamp (30) engages the flange (80) with the heater housing (12) and axially positions the core (26) within the heater housing (12).
체결구 보어(86)는 블록(27)을 통해 연장된다. 각각의 블록(27)을 통과하는 체결구 보어(86)는 블록(27) 중 다른 블록의 체결구 보어(86)와 정렬되어 코어(26)를 통해 연장되는 체결구 통로를 형성한다. 코어 커넥터(66)의 봉(70)은 정렬된 체결구 보어(86)를 통해 연장되어 블록(27)을 축방향으로 함께 클램핑하여 코어(26)를 형성한다.A fastener bore (86) extends through the blocks (27). The fastener bore (86) passing through each block (27) is aligned with a fastener bore (86) of another one of the blocks (27) to form a fastener passage extending through the core (26). The rod (70) of the core connector (66) extends through the aligned fastener bore (86) to axially clamp the blocks (27) together to form the core (26).
도 6a는 내부 매니폴드(58)의 제1 등각 투영도이다. 도 6b는 내부 매니폴드(58)의 제2 등각 투영도이다. 도 6a와 도 6b는 함께 설명된다. 내부 매니폴드(58)는 유체 구멍(64), 링 본체(88), 내부면(90), 외부면(92), 내부 단차부(94a), 외부 단차부(96a), 돌기(98), 내부 디스크(100), 및 디스크 구멍(102)을 포함한다.Fig. 6a is a first isometric projection of the inner manifold (58). Fig. 6b is a second isometric projection of the inner manifold (58). Figs. 6a and 6b are described together. The inner manifold (58) includes a fluid hole (64), a ring body (88), an inner surface (90), an outer surface (92), an inner step (94a), an outer step (96a), a protrusion (98), an inner disk (100), and a disk hole (102).
내부 매니폴드(58)는 매니폴드 조립체(24)의 일부를 형성하도록 구성된다. 내부 매니폴드(58)는 적어도 부분적으로 유동 챔버(46)를 정의한다. 내부 매니폴드(58)는 블록(27)(예를 들어, 단부 블록(27a, 27b) 중 하나)과 접경하여 매니폴드 조립체(24)를 코어(26)에 장착할 수 있다.An inner manifold (58) is configured to form a portion of a manifold assembly (24). The inner manifold (58) at least partially defines a flow chamber (46). The inner manifold (58) can be abutted with a block (27) (e.g., one of the end blocks (27a, 27b)) to mount the manifold assembly (24) to the core (26).
링 본체(88)는 내부 매니폴드(58)의 본체를 형성한다. 링 본체(88)는 내부 매니폴드(58)가 유체 히터(10)에 조립된 상태에서 축 AA 둘레에서 연장되도록 구성된다. 내부 디스크(100)는 링 본체(88) 내에 반경방향으로 배치된다. 내부 디스크(100)는 내부 매니폴드(58)가 유체 히터(10)에 조립되기 전에 내부 매니폴드(58)로부터 제거되도록 구성된다. 디스크 구멍(102)은 내부 디스크(100)를 통해 연장된다. 디스크 구멍(102)은 제조 중에 내부 매니폴드(58)를 정렬하기 위한 위치를 제공한다. 내부 디스크(100)는 내부 매니폴드(58)의 내부 매니폴드(58) 장착 구멍(104)을 통해 히터(34) 및/또는 센서(36)를 설치하는 것을 용이하게 하도록 제거될 수 있다. 장착 구멍(104)은 내부 디스크(100)를 제거하여 형성된, 내부 매니폴드(58)를 통과하는 중앙 구멍이다. 히터(34) 및/또는 센서(36)는 장착 구멍(104)을 통해 설치될 수 있으며 전기 구성요소의 전선은 장착 구멍(104)을 통과할 수 있다.The ring body (88) forms the body of the inner manifold (58). The ring body (88) is configured to extend around the axis AA when the inner manifold (58) is assembled to the fluid heater (10). An inner disc (100) is radially disposed within the ring body (88). The inner disc (100) is configured to be removed from the inner manifold (58) prior to the inner manifold (58) being assembled to the fluid heater (10). A disc hole (102) extends through the inner disc (100). The disc hole (102) provides a location for aligning the inner manifold (58) during manufacturing. The inner disc (100) is removable to facilitate installation of a heater (34) and/or a sensor (36) through the inner manifold (58) mounting hole (104) of the inner manifold (58). The mounting hole (104) is a central hole passing through the inner manifold (58) formed by removing the inner disk (100). A heater (34) and/or a sensor (36) can be installed through the mounting hole (104) and wires of electrical components can pass through the mounting hole (104).
링 본체(88)는 외부 매니폴드(60)와 접경하여 매니폴드 조립체(24)를 형성하도록 구성되고, 블록(27)(예를 들어, 단부 블록(27a, 27b))과 접경하여 매니폴드 조립체(24)를 코어(26)에 장착하도록 구성된다. 내부 표면(90)은 코어(26)를 향해 축방향 내향으로 배향된 내부 매니폴드(58)의 축방향 면을 형성한다.The ring body (88) is configured to interface with the outer manifold (60) to form a manifold assembly (24) and is configured to interface with a block (27) (e.g., end blocks (27a, 27b)) to mount the manifold assembly (24) to the core (26). The inner surface (90) forms an axial face of the inner manifold (58) oriented axially inwardly toward the core (26).
수용 보어(106)는 내측면(110)으로 연장된다. 수용 보어(106)는 매니폴드 조립체(24)가 코어(26)에 장착된 상태에서 코어 커넥터(66)의 일부가 내부로 연장될 수 있는 개구이다. 예를 들어, 코어 커넥터(66)의 봉(70) 및/또는 스터드(72)는 수용 보어(106)로 연장되어 수용 보어(106) 내에 적어도 부분적으로 배치될 수 있다. 도시된 예에서 수용 보어(106)는 내부 매니폴드(58)를 통해 축방향으로 완전히 연장되지 않는다.The receiving bore (106) extends to the inner surface (110). The receiving bore (106) is an opening through which a portion of the core connector (66) may extend inwardly while the manifold assembly (24) is mounted to the core (26). For example, the rod (70) and/or stud (72) of the core connector (66) may extend into the receiving bore (106) and be at least partially disposed within the receiving bore (106). In the illustrated example, the receiving bore (106) does not extend completely axially through the inner manifold (58).
외부면(92)은 코어(26)로부터 멀어지게 축방향 외향으로 배향된 내부 매니폴드(58)의 축방향 면을 형성한다. 외부면(92)은 외부 매니폴드(60)를 향해 축방향으로 배향된다. 외부면(92)은 적어도 부분적으로 유동 챔버(46)를 정의한다. 외부면(92)은 유동 챔버(46) 내에서 유동하는 프로세스 유체에 적어도 부분적으로 노출된다.The outer surface (92) forms an axial face of an inner manifold (58) oriented axially outwardly away from the core (26). The outer surface (92) is oriented axially toward the outer manifold (60). The outer surface (92) at least partially defines a flow chamber (46). The outer surface (92) is at least partially exposed to process fluid flowing within the flow chamber (46).
도시된 예에서, 돌기(98)는 외부면(92) 상에 형성된다. 돌기(98)는 베이스 표면에 대해 축방향으로 돌출되어 외부면(92)을 형성한다. 돌기(98)는 해당 베이스 표면으로부터 멀어지게 축방향으로 돌출되어 있다. 돌기(98)는 해당 베이스 표면에 비교하여 유동 챔버(46)로 돌출되도록 구성된다. 도시된 예에서, 다수의 돌기(98)가 외부면(92) 상에 형성되어 있다. 도시된 예에서, 내부 매니폴드(58)는 축 AA 둘레에서 부분적으로 각각 만곡된 2개의 아치형 돌기(98)를 포함한다. 그러나, 내부 매니폴드(58)는 0개, 1개, 2개, 3개, 4개 또는 그 이상과 같이 원하는 만큼 많거나 적은 돌기(98)를 포함할 수 있다는 것이 이해된다.In the illustrated example, a protrusion (98) is formed on the outer surface (92). The protrusion (98) protrudes axially relative to the base surface to form the outer surface (92). The protrusion (98) protrudes axially away from the corresponding base surface. The protrusion (98) is configured to protrude into the flow chamber (46) relative to the corresponding base surface. In the illustrated example, a plurality of protrusions (98) are formed on the outer surface (92). In the illustrated example, the inner manifold (58) includes two arched protrusions (98) each partially curved about the axis AA. However, it is to be understood that the inner manifold (58) may include as many or as few protrusions (98) as desired, such as zero, one, two, three, four or more.
유체 구멍(64)은 내부 매니폴드(58)를 통해 축방향으로 완전히 연장된다. 도시된 예에서, 각각의 유체 구멍(64)은 내부면(90) 상에 형성된 제1 개구와 외부면(92) 상에 형성된 제2 개구를 포함한다. 도시된 예에서, 각각의 제2 개구는 돌기(98)에 형성되고, 그에 따라 각각의 제2 개구는 외부면(92)의 베이스 표면으로부터 축방향 외향으로 이격된다.The fluid apertures (64) extend axially completely through the inner manifold (58). In the illustrated example, each fluid aperture (64) includes a first opening formed on the inner surface (90) and a second opening formed on the outer surface (92). In the illustrated example, each second opening is formed in a protrusion (98), such that each second opening is axially outwardly spaced from a base surface of the outer surface (92).
각각의 유체 구멍(64)은 코어(26)를 통해 연장되는 튜브(32) 중 단일 튜브를 수용하도록 구성된다. 튜브(32)는 유체 구멍(64)을 통해 축방향으로 완전히 돌출될 수 있다. 일부 예에서, 튜브(32)는 외부면(92) 상에 형성된 제2 개구로 돌출된다.Each fluid aperture (64) is configured to receive a single tube (32) extending through the core (26). The tube (32) can protrude completely axially through the fluid aperture (64). In some examples, the tube (32) protrudes into a second opening formed on the outer surface (92).
도시된 바와 같이, 복수의 유체 구멍(64)은 축 AA 둘레에 배열된다. 배열은 축을 중심으로 원형이지만, 이 실시예에서는 튜브(32)의 어레이로부터 완전한 원이 형성되지 않고, 오히려 어레이로부터 다수의 반원형 부분이 형성된다.As illustrated, a plurality of fluid holes (64) are arranged around the axis AA. The arrangement is circular about the axis, but in this embodiment, a complete circle is not formed from the array of tubes (32), but rather a plurality of semicircular portions are formed from the array.
도시된 예에서 유체 구멍(64)과 튜브(32)는 다수의 하위 어레이로 배치되는 것으로 고려될 수 있다. 도시된 예에서, 유체 구멍(64), 및 따라서 튜브(32)는 축 AA 둘레에 아치형으로 배치된 제1 및 제2 원주방향 하위 어레이로 배치된다. 이러한 예에서 유체 구멍(64)의 각각의 원주방향 하위 어레이는 단일 돌기(98)와 관련되어 있다. 원주방향 하위 어레이는 각각 부분적으로 축 AA 둘레에서 연장된다. 도시된 예에서, 유체 구멍(64), 및 따라서 튜브(32)는 제1 및 제2 반경방향 하위 어레이로 배치된다. 반경방향 하위 어레이는 축 AA로부터 상이한 반경방향 거리에 배치된다. 도시된 예에서, 제1 반경방향 하위 어레이의 유체 구멍(64), 및 따라서 튜브(32)는 제2 반경방향 하위 어레이의 유체 구멍(64), 및 따라서 튜브(32)로부터 반경방향으로 오프셋되어 있다. 유체 구멍(64)과 튜브(32)를 반경방향 어레이로 적층하면 유체 히터(10)의 콤팩트한 구성이 제공되고 프로세스 유체의 효율적인 가열이 제공된다.In the illustrated example, the fluid holes (64) and tubes (32) may be considered to be arranged in a number of sub-arrays. In the illustrated example, the fluid holes (64), and thus the tubes (32), are arranged in first and second circumferential sub-arrays that are arranged in an arcuate manner about the axis AA. In this example, each circumferential sub-array of the fluid holes (64) is associated with a single protrusion (98). Each of the circumferential sub-arrays extends partially about the axis AA. In the illustrated example, the fluid holes (64), and thus the tubes (32), are arranged in first and second radial sub-arrays. The radial sub-arrays are arranged at different radial distances from the axis AA. In the illustrated example, the fluid holes (64), and thus the tubes (32), of the first radial sub-array are radially offset from the fluid holes (64), and thus the tubes (32), of the second radial sub-array. Stacking the fluid holes (64) and tubes (32) in a radial array provides a compact configuration of the fluid heater (10) and efficient heating of the process fluid.
튜브(32)는 내부 매니폴드(58)에 고정될 수 있다. 튜브(32)는 내부 매니폴드(58)에 고정되어 튜브(32)와 내부 매니폴드(58) 사이의 임의의 프로세스 유체 누설을 억제하는 단일 조립체를 제공할 수 있다. 예를 들어, 튜브(32)는 내부 매니폴드(58)에 융합될 수 있다. 예를 들어, 튜브(32)는 계면에서 튜브(32)의 PFA 재료를 용융시키고 내부 매니폴드(58)의 PFA 재료를 용융시켜 튜브(32)와 내부 매니폴드(58)를 함께 융합시켜 내부 매니폴드(58)에 융합될 수 있다.The tube (32) may be affixed to the internal manifold (58). The tube (32) may be affixed to the internal manifold (58) to provide a single assembly that prevents any process fluid leakage between the tube (32) and the internal manifold (58). For example, the tube (32) may be fused to the internal manifold (58). For example, the tube (32) may be fused to the internal manifold (58) by melting the PFA material of the tube (32) at the interface and melting the PFA material of the internal manifold (58), thereby fusing the tube (32) and the internal manifold (58) together.
내부 단차부(94a)는 내부 매니폴드(58)의 외부면(92) 상에 형성된다. 내부 단차부(94a)는 내부 매니폴드(58)와 외부 매니폴드(60)가 함께 장착된 상태에서 외부 매니폴드(60)의 내부 단차부(94b)와 접경되도록 구성된다. 내부 단차부(94a)는 축 AA와 유체 구멍(64) 사이에 반경방향으로 배치된다. 도시된 예에서 내부 단차부(94a)는 환형 홈으로서 형성된다. 도시된 예에서 내부 단차부(94a)는 축 AA 둘레에서 원주방향으로 완전히 연장된다. 내부 단차부(94a)는 외부면(92)으로 내부면(90)을 향해 연장된다. 내부 단차부(94a)는 내부 매니폴드(58)를 통해 축방향으로 완전히 연장되지 않는다.The inner step (94a) is formed on the outer surface (92) of the inner manifold (58). The inner step (94a) is configured to be in contact with the inner step (94b) of the outer manifold (60) when the inner manifold (58) and the outer manifold (60) are mounted together. The inner step (94a) is radially arranged between the axis AA and the fluid hole (64). In the illustrated example, the inner step (94a) is formed as an annular groove. In the illustrated example, the inner step (94a) extends completely circumferentially around the axis AA. The inner step (94a) extends from the outer surface (92) toward the inner surface (90). The inner step (94a) does not extend completely axially through the inner manifold (58).
외부 단차부(96a)는 내부 매니폴드(58)의 외부면(92) 상에 형성된다. 외부 단차부(96a)는 내부 매니폴드(58)와 외부 매니폴드(60)가 함께 장착된 상태에서 외부 매니폴드(60)의 외부 단차부(96b)과 접경되도록 구성된다. 외부 단차부(96a)는 유체 구멍(64)과 내부 매니폴드(58)의 외부 에지(108) 사이에 반경방향으로 배치된다. 외부 단차부(96a)는 내부 단차부(94a)의 반경방향 외향으로 배치된다. 유체 구멍(64)은 내부 단차부(94a)와 외부 단차부(96a) 사이에 반경방향으로 배치된다. 외부 단차부(96a)는 코어(26)로부터 멀어지게 축방향으로 배향된 환형 표면으로서 형성된다. 도시된 예에서 외부 단차부(96a)는 축 AA 둘레에서 원주방향으로 완전히 연장된다. 일부 예에서, 외부 단차부(96a)는 축 AA에 수직인 평면에 배치된 평면형 표면이 될 수 있다.The outer step (96a) is formed on the outer surface (92) of the inner manifold (58). The outer step (96a) is configured to be in contact with the outer step (96b) of the outer manifold (60) when the inner manifold (58) and the outer manifold (60) are mounted together. The outer step (96a) is radially arranged between the fluid hole (64) and the outer edge (108) of the inner manifold (58). The outer step (96a) is arranged radially outwardly of the inner step (94a). The fluid hole (64) is radially arranged between the inner step (94a) and the outer step (96a). The outer step (96a) is formed as an annular surface oriented axially away from the core (26). In the illustrated example, the outer step (96a) extends completely circumferentially around the axis AA. In some examples, the outer step (96a) may be a planar surface disposed in a plane perpendicular to the axis AA.
도 7a는 외부 매니폴드(60)의 등각 투영도이다. 도 7b는 외부 매니폴드(60)의 제2 등각 투영도이다. 도 7a와 도 7b는 함께 설명된다. 외부 매니폴드(60)는 포트 구멍(48), 내부 단차부(94b), 외부 단차부(96b), 내측면(110), 외측면(112), 유동 홈(114), 및 중앙 구멍(116)을 포함한다.Fig. 7a is an isometric projection of an outer manifold (60). Fig. 7b is a second isometric projection of the outer manifold (60). Figs. 7a and 7b are described together. The outer manifold (60) includes a port hole (48), an inner step (94b), an outer step (96b), an inner surface (110), an outer surface (112), a flow groove (114), and a central hole (116).
외부 매니폴드(60)는 내부 매니폴드(58)와 접경되어 매니폴드 조립체(24)를 형성하도록 구성된다. 외부 매니폴드(60)의 내측면(110)은 코어(26)를 향해 축방향 내향으로 배향되도록 구성된다. 외부 매니폴드(60)의 외측면은 코어(26)로부터 멀어지게 축방향 외향으로 배향되도록 구성된다.An outer manifold (60) is configured to interface with an inner manifold (58) to form a manifold assembly (24). An inner surface (110) of the outer manifold (60) is configured to be oriented axially inwardly toward the core (26). An outer surface of the outer manifold (60) is configured to be oriented axially outwardly away from the core (26).
내측면(110)은 매니폴드 조립체(24)를 통해 유동하는 프로세스 유체에 적어도 부분적으로 노출된다. 내측면(110)은 매니폴드 조립체(24)를 통해 유동 챔버(46)를 적어도 부분적으로 정의한다. 유동 홈(114)은 내측면(110) 상에 형성된다. 유동 홈(114)은 코어(26)를 향해 축방향 내향으로 배향된다. 유동 홈(114)은 축 AA 둘레에서 완전히 환형으로 연장되는 환형 홈으로서 형성된다. 유동 홈(114)은 코어(26)를 향해 축방향 내향으로 개방되어 있다. 도시된 예에서, 유동 홈(114)은 연속적이고, 그에 따라 유동 챔버(46)는 축 AA 둘레에서 완전히 환형으로 연장되는 연속적인 챔버가 된다. 유동 홈(114)은, 유동 홈(114)의 베이스가 내부 매니폴드(58)와 외부 매니폴드(60) 사이의 내부 연결부(74)보다 내부 매니폴드(58)로부터 멀어지게 더 축방향으로 배치되도록, 그리고 유동 홈(114)의 베이스가 내부 매니폴드(58)와 외부 매니폴드(60) 사이의 외부 연결부(76)보다 내부 매니폴드(58)로부터 멀어지게 더 축방향으로 배치되도록 배향된다. 도시된 예에서, 유동 홈(114)은 U자형 홈으로서 형성되지만, 다른 구성도 가능하다는 것이 이해된다. 일부 예에서, 유동 홈(114)의 베이스는 축 AA에 수직인 평면에 평탄한 표면으로서 형성될 수 있다.The inner surface (110) is at least partially exposed to process fluid flowing through the manifold assembly (24). The inner surface (110) at least partially defines a flow chamber (46) through the manifold assembly (24). A flow groove (114) is formed on the inner surface (110). The flow groove (114) is oriented axially inwardly toward the core (26). The flow groove (114) is formed as an annular groove extending completely annularly about the axis AA. The flow groove (114) is open axially inwardly toward the core (26). In the illustrated example, the flow groove (114) is continuous, and thus the flow chamber (46) is a continuous chamber extending completely annularly about the axis AA. The flow groove (114) is oriented such that the base of the flow groove (114) is axially positioned further away from the inner manifold (58) than the inner connection (74) between the inner manifold (58) and the outer manifold (60), and such that the base of the flow groove (114) is axially positioned further away from the inner manifold (58) than the outer connection (76) between the inner manifold (58) and the outer manifold (60). In the illustrated example, the flow groove (114) is formed as a U-shaped groove, although it is understood that other configurations are possible. In some examples, the base of the flow groove (114) may be formed as a flat surface in a plane perpendicular to the axis AA.
포트 구멍(48)은 외부 매니폴드(60)를 통해 형성된다. 포트 구멍(48)은 내측면(110)과 외측면(112) 사이에서 연장된다. 도시된 예에서 포트 구멍(48)은 유동 홈(114)의 베이스를 통해 형성된다. 포트 구멍(48)은 프로세스 유체가 (상류 매니폴드 조립체(24)에서) 유동 홈(114)에 진입하거나 (하류 매니폴드 조립체(24)에서) 유동 홈으로부터 빠져나가는 위치를 제공한다. 포트 구멍(48)은 포트 구멍(48)의 내부에 이중 직경을 포함할 수 있다. 이중 직경은 유체 포트(18a, 18b)의 피팅(38a, 38b)이 더 큰 직경 부분(외측면(112)으로부터 포트 구멍(48)으로 연장됨)으로 연장되어 피팅(38a, 38b)을 외부 매니폴드(60)와 정합하는 것을 용이하게 하며, 더 작은 직경 부분(내측면(110)으로부터 연장됨)은 유체 포트(18a, 18b)가 포트 구멍(48)로 연장될 수 있는 거리를 제한한다. 일부 예에서, 밀봉부는 유체 포트(18a, 18b)의 외부와 포트 구멍(48)을 정의하는 표면 사이에서 포트 구멍(48) 내에 배치될 수 있다.A port hole (48) is formed through the outer manifold (60). The port hole (48) extends between the inner surface (110) and the outer surface (112). In the illustrated example, the port hole (48) is formed through the base of the flow groove (114). The port hole (48) provides a location for process fluid to enter the flow groove (114) (from the upstream manifold assembly (24)) or exit the flow groove (from the downstream manifold assembly (24)). The port hole (48) may include a double diameter within the port hole (48). The dual diameter allows the fittings (38a, 38b) of the fluid ports (18a, 18b) to extend with a larger diameter portion (extending from the outer surface (112) into the port opening (48)) to facilitate mating the fittings (38a, 38b) with the external manifold (60), while the smaller diameter portion (extending from the inner surface (110)) limits the distance that the fluid ports (18a, 18b) can extend into the port opening (48). In some examples, a seal may be positioned within the port opening (48) between the exterior of the fluid ports (18a, 18b) and a surface defining the port opening (48).
중앙 구멍(116)은 외부 매니폴드(60)를 통해 형성된다. 중앙 구멍(116)은 설치, 교체, 정비 등을 위해 히터(34) 및/또는 센서(36)에 접근할 수 있게 하는 개구를 제공한다. 중앙 구멍(116)은 유체 히터(10)의 정비 및 조립을 용이하게 한다. 전기 구성요소의 전선은 중앙 구멍(116)을 통해 연장될 수 있다.A central hole (116) is formed through the external manifold (60). The central hole (116) provides an opening that allows access to the heater (34) and/or sensor (36) for installation, replacement, maintenance, etc. The central hole (116) facilitates maintenance and assembly of the fluid heater (10). Electrical component wires may be extended through the central hole (116).
내부 단차부(94b)는 외부 매니폴드(60)의 내측면(110) 상에 형성된다. 내부 단차부(94b)는 내부 매니폴드(58)와 외부 매니폴드(60)가 함께 장착된 상태에서 내부 매니폴드(58)의 내부 단차부(94a)와 접경되도록 구성된다. 내부 단차부(94b)는 축 AA와 포트 구멍(48) 사이에 반경방향으로 배치된다. 도시된 예에서 내부 단차부(94b)는 환형 돌출부로서 형성된다. 내부 단차부(94b)는 축방향으로 연장되는 플랜지를 형성하는 것으로 고려될 수 있다. 도시된 예에서 내부 단차부(94b)는 축 AA 둘레에서 원주방향으로 완전히 연장된다. 내부 단차부(94b)는 내측면(110)으로부터 멀어지게 축방향으로 연장된다. 내부 단차부(94b)는 도시된 예에서 내부 단차부(94a)를 형성하는 홈으로 연장되도록 구성된다. 그러나, 내부 단차부(94b)는 내부면(90)으로 연장되는 홈으로서 형성될 수 있고, 내부 단차부(94a)는 내부 단차부(94b)의 홈으로 연장되도록 구성된 돌출부로서 형성될 수 있다는 것이 이해된다.The inner step (94b) is formed on the inner surface (110) of the outer manifold (60). The inner step (94b) is configured to abut the inner step (94a) of the inner manifold (58) when the inner manifold (58) and the outer manifold (60) are mounted together. The inner step (94b) is radially arranged between the axis AA and the port hole (48). In the illustrated example, the inner step (94b) is formed as an annular protrusion. The inner step (94b) may be considered to form an axially extending flange. In the illustrated example, the inner step (94b) extends completely circumferentially around the axis AA. The inner step (94b) extends axially away from the inner surface (110). The inner step (94b) is configured to extend into a groove forming the inner step (94a) in the illustrated example. However, it is understood that the inner step portion (94b) may be formed as a groove extending into the inner surface (90), and the inner step portion (94a) may be formed as a protrusion configured to extend into the groove of the inner step portion (94b).
외부 단차부(96b)는 외부 매니폴드(60)의 내부면(90) 상에 형성된다. 외부 단차부(96b)는 내부 매니폴드(58)와 외부 매니폴드(60)가 함께 장착된 상태에서 내부 매니폴드(58)의 외부 단차부(96a)와 접경되도록 구성된다. 외부 단차부(96b)는 포트 구멍(48)과 외부 매니폴드(60)의 외부 에지(108b) 사이에 반경방향으로 배치된다. 외부 단차부(96b)는 내부 단차부(94a)의 반경방향 외향으로 배치된다. 포트 구멍(48)은 내부 단차부(94b)와 외부 단차부(96b) 사이에 반경방향으로 배치된다. 외부 단차부(96b)는 코어(26)를 향해 축방향으로 배향된 환형 표면으로서 형성된다. 도시된 예에서 외부 단차부(96b)는 축 AA 둘레에서 원주방향으로 완전히 연장된다. 외부 단차부(96b)는 축 AA에 수직인 평면에 배치된 평면형 표면으로서 형성될 수 있다.The outer step (96b) is formed on the inner surface (90) of the outer manifold (60). The outer step (96b) is configured to be in contact with the outer step (96a) of the inner manifold (58) when the inner manifold (58) and the outer manifold (60) are mounted together. The outer step (96b) is radially arranged between the port hole (48) and the outer edge (108b) of the outer manifold (60). The outer step (96b) is arranged radially outwardly of the inner step (94a). The port hole (48) is radially arranged between the inner step (94b) and the outer step (96b). The outer step (96b) is formed as an annular surface oriented axially toward the core (26). In the illustrated example, the outer step (96b) extends completely circumferentially around the axis AA. The outer step (96b) may be formed as a planar surface arranged in a plane perpendicular to the axis AA.
도 8a는 단부 블록(27a)의 등각 투영도이다. 도 8b는 단부 블록(27b)의 등각 투영도이다. 도 8a와 도 8b는 함께 설명된다. 각각의 단부 블록(27a, 27b)의 튜브 보어(82), 히터 보어(84), 체결구 보어(86), 블록 본체(122), 블록 면(124a), 및 블록 면(124b)이 도시되어 있다. 단부 블록(27a)은 정합부(54a)를 포함한다. 단부 블록(27b)은 정합부(54b)를 포함한다.Fig. 8a is an isometric projection of the end block (27a). Fig. 8b is an isometric projection of the end block (27b). Figs. 8a and 8b are described together. The tube bore (82), the heater bore (84), the fastening bore (86), the block body (122), the block face (124a), and the block face (124b) of each end block (27a, 27b) are illustrated. The end block (27a) includes a mating portion (54a). The end block (27b) includes a mating portion (54b).
단부 블록(27a, 27b)은 유체 히터(10)의 코어(26)의 가장 축방향 블록(27)으로서 구성된다. 단부 블록(27a, 27b)은 최소 길이를 갖는 코어(26)를 형성하도록 함께 직접 정합될 수 있다. 중간 블록(27c)은 단부 블록(27a, 27b) 사이에 장착되어 더 긴 축방향 길이를 갖는 코어(26)를 형성할 수 있다.The end blocks (27a, 27b) are configured as the most axial blocks (27) of the core (26) of the fluid heater (10). The end blocks (27a, 27b) can be directly mated together to form a core (26) having a minimum length. An intermediate block (27c) can be mounted between the end blocks (27a, 27b) to form a core (26) having a longer axial length.
단부 블록(27a, 27b)의 블록 면(124a)은 코어(26)에 대해 축방향 외향으로 배향되도록 구성된다. 단부 블록(27a)의 블록 면(124a)은 단부 블록(27b)의 블록 면(124a)으로부터 멀어지게 배향되도록 구성된다. 유사하게, 단부 블록(27b)의 블록 면(124a)은 단부 블록(27a)의 블록 면(124a)으로부터 멀어지게 배향되도록 구성된다. 단부 블록(27a, 27b)의 블록 면(124b)은 서로를 향해 축방향 내향으로 배향되도록 구성된다. 중간 블록(27c)이 존재하는 예에서 블록 면(124a)은 중간 블록(27c)으로부터 멀어지게 축방향으로 배향된다. 중간 블록(27c)이 존재하지 않는 예에서 블록 면(124b)은 중간 블록(27c)을 향해 축방향 내향으로 배향된다.The block faces (124a) of the end blocks (27a, 27b) are configured to be oriented axially outward with respect to the core (26). The block faces (124a) of the end block (27a) are configured to be oriented away from the block faces (124a) of the end block (27b). Similarly, the block faces (124a) of the end block (27b) are configured to be oriented away from the block faces (124a) of the end block (27a). The block faces (124b) of the end blocks (27a, 27b) are configured to be oriented axially inward toward each other. In an example where the intermediate block (27c) is present, the block faces (124a) are oriented axially away from the intermediate block (27c). In an example where the intermediate block (27c) is not present, the block faces (124b) are oriented axially inward toward the intermediate block (27c).
튜브 보어(82)는 각각의 단부 블록(27a, 27b)을 통해 축방향으로 완전히 연장된다. 돌출부(118)는 블록 면(124a)으로부터 축방향 외향으로 연장된다. 튜브 보어(82)는 도시된 예에서 돌출부(118)를 통해 형성된다. 단부 블록(27a, 27b)은 튜브 보어(82)와 동일한 개수의 돌출부(118)를 포함할 수 있다. 돌출부(118)는 매니폴드 조립체(24)가 단부 블록(27a, 27b)에 장착된 상태에서 내부 매니폴드(58)와 접경되도록 구성된다. 도시된 예에서, 돌출부(118)는 내부 매니폴드(58)의 유체 구멍(64)으로 연장되어 유체 구멍(64) 내에 적어도 부분적으로 배치되도록 구성된다. 돌출부(118)는 내부 매니폴드(58)의 내부면(90)에 있는 구멍을 통해 유체 구멍(64)으로 연장된다. 튜브(32)는 돌출부(118) 밖으로 그리고 유체 구멍(64)으로 돌출되어 내부 매니폴드(58)와 정합한다. 내부 매니폴드(58)로 연장되는 돌출부(118)는 블록(27)을 형성하는 재료 내에 배치되지 않거나 재료에 의해 지지되지 않는 튜브(32)의 길이를 최소화한다. 돌출부(118)는 다른 옵션 중에서 원통형 돌출부로서 형성될 수 있다.The tube bores (82) extend axially completely through each of the end blocks (27a, 27b). The protrusions (118) extend axially outwardly from the block faces (124a). The tube bores (82) are formed by the protrusions (118) in the illustrated example. The end blocks (27a, 27b) may include the same number of protrusions (118) as the tube bores (82). The protrusions (118) are configured to interface with the inner manifold (58) when the manifold assembly (24) is mounted to the end blocks (27a, 27b). In the illustrated example, the protrusions (118) are configured to extend into the fluid apertures (64) of the inner manifold (58) and be at least partially disposed within the fluid apertures (64). The protrusion (118) extends through a hole in the inner surface (90) of the inner manifold (58) into the fluid aperture (64). The tube (32) protrudes out of the protrusion (118) and into the fluid aperture (64) to mate with the inner manifold (58). The protrusion (118) extending into the inner manifold (58) minimizes the length of the tube (32) that is not disposed within or supported by the material forming the block (27). The protrusion (118) may be formed as a cylindrical protrusion, among other options.
히터 보어(84)는 단부 블록(27a, 27b) 내에 형성된다. 도시된 예에서, 단부 블록(27b)의 히터 보어(84)는 해당 단부 블록(27b)을 통해 축방향으로 완전히 연장되지 않는다. 도시된 예에서, 단부 블록(27a)의 히터 보어(84)는 단부 블록(27a)을 통해 축방향으로 완전히 연장되고, 그에 따라 히터(34)는 단부 블록(27a)의 히터 보어(84)를 완전히 통과할 수 있어 히터(34)가 단부 블록(27a)을 통해 축방향으로 완전히 연장된다. 단부 블록(27b)의 히터 보어(84)는 히터(34)가 단부 블록(27b)의 히터 보어(84) 내에서 종료되도록 폐쇄된다.The heater bore (84) is formed within the end blocks (27a, 27b). In the illustrated example, the heater bore (84) of the end block (27b) does not extend axially completely through the end block (27b). In the illustrated example, the heater bore (84) of the end block (27a) extends axially completely through the end block (27a), and thus the heater (34) can pass completely through the heater bore (84) of the end block (27a), such that the heater (34) extends axially completely through the end block (27a). The heater bore (84) of the end block (27b) is closed such that the heater (34) terminates within the heater bore (84) of the end block (27b).
체결구 보어(86)는 단부 블록(27a, 27b)을 통해 축방향으로 완전히 연장된다. 체결구 보어(86)는 코어 커넥터(66)가 블록(27)을 통해 연장되어 블록(27)을 함께 축방향으로 클램핑하여 코어(26)를 형성하는 개구를 제공한다. 도시된 예에서, 각각의 단부 블록(27a, 27b)은 다수의 체결구 보어(86)를 포함한다. 도시된 예에서 체결구 보어(86)는 180도 떨어져 배치된다.The fastener bores (86) extend axially fully through the end blocks (27a, 27b). The fastener bores (86) provide openings through which the core connectors (66) extend through the blocks (27) to axially clamp the blocks (27) together to form the core (26). In the illustrated example, each of the end blocks (27a, 27b) includes a plurality of fastener bores (86). In the illustrated example, the fastener bores (86) are spaced 180 degrees apart.
플랜지(80)는 단부 블록(27a, 27b)의 반경방향 외부 표면으로부터 반경방향 외향으로 돌출된다. 플랜지(80)는 클램프(30)와 접경되어 클램프(30)가 코어(26)와 맞물림하는 위치를 제공하도록 구성된다.A flange (80) protrudes radially outward from the radially outer surface of the end blocks (27a, 27b). The flange (80) is configured to abut the clamp (30) to provide a position where the clamp (30) engages the core (26).
중간 블록(27c)(도 2b 내지 도 5)은, 중간 블록(27c)의 제1 축방향 면이 단부 블록(27a)의 블록 면(124b)(정합부(54a) 포함)으로서 구성되고 중간 블록(27c)의 제2 축방향 면이 단부 블록(27b)의 블록 면(124b)(정합부(54b) 포함)으로서 구성된다는 점을 제외하고는 단부 블록(27a, 27b)과 유사하게 구성될 수 있다. 또한, 도시된 예에서 중간 블록(27c)은 플랜지(80)를 포함하지 않는다. 중간 블록(27c)의 제1 축방향 면은 단부 블록(27b)의 블록 면(124b) 또는 인접한 중간 블록(27c)의 제2 축방향 면과 접경될 수 있다. 중간 블록(27c)의 제2 축방향 면은 단부 블록(27a)의 블록 면(124b) 또는 인접한 중간 블록(27c)의 제1 축방향 면과 접경될 수 있다. 중간 블록(27c)의 히터 보어(84)와 튜브 보어(82)는 중간 블록(27c)을 통해 축방향으로 완전히 연장된다.The intermediate block (27c) (FIGS. 2b to 5) may be configured similarly to the end blocks (27a, 27b) except that the first axial face of the intermediate block (27c) is configured as the block face (124b) of the end block (27a) (including the mating portion (54a)) and the second axial face of the intermediate block (27c) is configured as the block face (124b) of the end block (27b) (including the mating portion (54b)). Furthermore, in the illustrated example, the intermediate block (27c) does not include the flange (80). The first axial face of the intermediate block (27c) may abut the block face (124b) of the end block (27b) or the second axial face of an adjacent intermediate block (27c). The second axial face of the intermediate block (27c) can abut the block face (124b) of the end block (27a) or the first axial face of the adjacent intermediate block (27c). The heater bore (84) and the tube bore (82) of the intermediate block (27c) extend completely axially through the intermediate block (27c).
도 9는 유체 히터(10)에 비교하여 감소된 길이를 갖는 유체 히터(10')의 단면 등각 투영도이다. 유체 히터(10')는 유체 히터(10')가 유체 히터(10)보다 짧은 축방향 길이를 갖는다는 점을 제외하고는 유체 히터(10)와 실질적으로 유사하다(도 1a, 도 1b, 도 3 및 도 4에서 가장 잘 알 수 있음).FIG. 9 is a cross-sectional isometric projection of a fluid heater (10') having a reduced length compared to the fluid heater (10). The fluid heater (10') is substantially similar to the fluid heater (10) except that the fluid heater (10') has a shorter axial length than the fluid heater (10) (best seen in FIGS. 1a, 1b, 3 and 4).
유체 히터(10')의 코어(26)는 서로 인접하게 장착되어 서로 직접 접경되는 단부 블록(27a, 27b)으로 형성된다. 유체 히터(10')는 단부 블록(27a, 27b) 사이에 축방향으로 중간 블록(27c)을 포함하지 않는다. 유체 히터(10')는 유체 히터(10)보다 짧은 축방향 길이를 가져, 유체 히터(10')에 의해 가열될 때 체류 시간과 프로세스 유체로의 열 전달을 감소시킨다.The core (26) of the fluid heater (10') is formed by end blocks (27a, 27b) that are mounted adjacent to each other and directly in contact with each other. The fluid heater (10') does not include an axially intermediate block (27c) between the end blocks (27a, 27b). The fluid heater (10') has a shorter axial length than the fluid heater (10), which reduces the residence time and heat transfer to the process fluid when heated by the fluid heater (10').
도 10은 유체 히터(10) 및 유체 히터(10')에 비교하여 증가된 길이를 갖는 유체 히터(10")의 등각 투영도이다.FIG. 10 is an isometric projection of a fluid heater (10") having an increased length compared to the fluid heater (10) and the fluid heater (10').
유체 히터(10")의 코어(26)는 그 사이에 배치된 다수의 중간 블록(27c)이 있는 단부 블록(27a, 27b)으로 형성된다. 유체 히터(10")는 유체 히터(10)보다 더 많은 개수의 중간 블록(27c)을 포함하여, 증가된 축방향 길이를 갖는 유체 히터를 제공한다. 유체 히터(10")는 유체 히터(10)보다 긴 축방향 길이를 가져, 유체 히터(10')에 의해 가열될 때 체류 시간과 프로세스 유체로의 열 전달을 증가시킨다.The core (26) of the fluid heater (10") is formed of end blocks (27a, 27b) having a plurality of intermediate blocks (27c) arranged therebetween. The fluid heater (10") includes a greater number of intermediate blocks (27c) than the fluid heater (10), thereby providing a fluid heater having an increased axial length. The fluid heater (10") has a longer axial length than the fluid heater (10), thereby increasing the residence time and heat transfer to the process fluid when heated by the fluid heater (10').
도 1b, 도 9 및 도 10에서 가장 잘 알 수 있는 바와 같이, 유체 히터(10), 유체 히터(10'), 및 유체 히터(10")는 블록(27)을 이용하여 상이한 축방향 길이를 갖는 코어(26)를 형성함으로써, 임의의 원하는 길이를 갖는 유체 히터를 제공하도록 유사하게 구성된 구성요소를 갖는다. 중간 블록(27c)은 중간 블록(27c)의 임의의 원하는 개수, 즉, 0개, 1개, 2개, 3개, 4개 또는 그 이상이 단부 블록(27a, 27b) 사이에 끼워져 코어(26)의 축방향 길이를 설정할 수 있도록 서로 유사하게 구성된다. 일부 예는 12개 이상의 중간 블록(27c)을 포함한다. 유체 히터의 축방향 길이는 중간 블록(27c)을 추가하거나 제거하여 코어(26)의 축방향 길이를 변경함으로써 변경될 수 있다. 일반적으로, 코어(26)가 길수록, 프로세스 유체에 열을 전달하기 위한 복수의 튜브(32)를 따라 표면적이 커지고, 프로세스 유체를 가열하기 위해 더 많은 열 에너지를 생성하기 위해 설치될 수 있는 히터(34)가 더 커진다(예를 들어, 더 길어진다). 따라서, 더 긴 코어(26)는 더 큰 가열 용량과 관련될 수 있다.As best seen in FIGS. 1b, 9 and 10, the fluid heater (10), the fluid heater (10'), and the fluid heater (10") have similarly configured components to provide a fluid heater of any desired length by forming cores (26) having different axial lengths using the blocks (27). The intermediate blocks (27c) are similarly configured to allow any desired number of intermediate blocks (27c), i.e., zero, one, two, three, four or more, to be interposed between the end blocks (27a, 27b) to set the axial length of the core (26). Some examples include twelve or more intermediate blocks (27c). The axial length of the fluid heater can be varied by changing the axial length of the core (26) by adding or removing intermediate blocks (27c). In general, the longer the core (26), the greater the surface area along the plurality of tubes (32) for transferring heat to the process fluid, and the greater the The heater (34) that can be installed to generate more thermal energy to heat the fluid may be larger (e.g., longer). Accordingly, a longer core (26) may be associated with a greater heating capacity.
본 발명이 예시적인 실시예(들)를 참조하여 설명되었지만, 본 발명의 범위를 벗어나지 않고 다양한 변경이 이루어질 수 있고 균등물이 그 요소를 대체할 수 있다는 것이 본 기술 분야의 숙련자에 의해 이해될 것이다. 또한, 본 발명의 본질적인 범위를 벗어나지 않고 본 발명의 교시에 특정 상황 또는 재료를 적응하기 위해 많은 수정이 이루어질 수 있다. 따라서, 본 발명은 개시된 특정 실시예(들)로 제한되지 않고, 본 발명은 첨부된 청구범위의 범위 내에 속하는 모든 실시예를 포함하는 것으로 의도된다.While the present invention has been described with reference to exemplary embodiments(s), it will be understood by those skilled in the art that various changes may be made and equivalents may be substituted for elements thereof without departing from the scope of the invention. In addition, many modifications may be made to adapt a particular situation or material to the teachings of the invention without departing from the essential scope thereof. Therefore, it is intended that the invention not be limited to the particular embodiments(s) disclosed, but that the invention will include all embodiments falling within the scope of the appended claims.
Claims (82)
제1 하우징 단부와 제2 하우징 단부 사이의 축을 따라 세장형인 히터 하우징;
히터 하우징 내에 배치되고 유체 히터의 유체 입구와 유체 연통하는 제1 매니폴드 조립체;
히터 하우징 내에 배치되고 유체 히터의 유체 출구와 유체 연통하는 제2 매니폴드 조립체;
히터 하우징 내에서 제1 매니폴드 조립체와 제2 매니폴드 조립체 사이에서 연장되어 제1 매니폴드 조립체와 제2 매니폴드 조립체를 유체 연결하는 복수의 튜브; 및
히터 하우징 내에 위치된 적어도 하나의 히터를 포함하고, 복수의 튜브는 적어도 하나의 히터의 반경방향 외향으로 배열되는, 유체 히터.A fluid heater configured to increase the temperature of a process fluid,
A heater housing elongated along an axis between the first housing end and the second housing end;
A first manifold assembly disposed within the heater housing and in fluid communication with the fluid inlet of the fluid heater;
A second manifold assembly disposed within the heater housing and in fluid communication with the fluid outlet of the fluid heater;
A plurality of tubes extending between the first manifold assembly and the second manifold assembly within the heater housing and fluidly connecting the first manifold assembly and the second manifold assembly; and
A fluid heater comprising at least one heater positioned within a heater housing, wherein a plurality of tubes are arranged radially outwardly of the at least one heater.
히터 하우징 내에서 축방향으로 연장되는 코어를 더 포함하고, 복수의 튜브와 적어도 하나의 히터는 코어 내에 배치되는, 유체 히터.In any one of claims 1 to 22,
A fluid heater further comprising a core extending axially within a heater housing, wherein a plurality of tubes and at least one heater are disposed within the core.
제1 하우징 단부와 제2 하우징 단부 사이의 축을 따라 세장형인 히터 하우징;
히터 하우징 내에 배치되고 유체 입구와 유체 연통하는 제1 매니폴드 조립체;
히터 하우징 내에 배치되고 유체 출구와 유체 연통하는 제2 매니폴드 조립체;
제1 매니폴드 조립체와 제2 매니폴드 조립체 사이에서 축방향으로 히터 하우징 내에 배치된 코어로서, 코어는 축방향으로 적층된 복수의 블록으로 형성되고, 복수의 블록은 열 전도성을 갖는, 코어;
제1 매니폴드 조립체와 제2 매니폴드 조립체 사이에서 코어를 통해 연장되어 제1 매니폴드 조립체와 제2 매니폴드 조립체를 유체 연결하는 복수의 튜브; 및
복수의 튜브의 반경방향 내향으로 코어 내에 위치된 적어도 하나의 히터를 포함하는, 유체 히터.A fluid heater configured to increase the temperature of a process fluid,
A heater housing elongated along an axis between the first housing end and the second housing end;
A first manifold assembly disposed within the heater housing and in fluid communication with the fluid inlet;
A second manifold assembly disposed within the heater housing and in fluid communication with the fluid outlet;
A core disposed axially within the heater housing between the first manifold assembly and the second manifold assembly, the core being formed of a plurality of blocks axially stacked, the plurality of blocks having thermal conductivity;
A plurality of tubes extending through the core between the first manifold assembly and the second manifold assembly to fluidly connect the first manifold assembly and the second manifold assembly; and
A fluid heater comprising at least one heater positioned radially inwardly within a core of a plurality of tubes.
축방향으로 제1 매니폴드 조립체에 가장 근접하게 코어의 일부를 형성하는 제1 단부 블록; 및
축방향으로 제2 매니폴드 조립체에 가장 근접하게 코어의 일부를 형성하는 제2 단부 블록을 포함하는, 유체 히터.In any one of claims 37 to 40, the plurality of blocks:
a first end block forming a portion of the core axially closest to the first manifold assembly; and
A fluid heater comprising a second end block forming a portion of the core axially closest to the second manifold assembly.
제1 단부 블록은 제1 단부 블록을 통해 축방향으로 완전히 연장되는 제1 보어 개수의 구멍을 포함하고;
제2 단부 블록은 제2 단부 블록을 통해 축방향으로 완전히 연장되는 제2 보어 개수의 구멍을 포함하며;
제1 보어 개수는 제2 보어 개수보다 큰, 유체 히터.In Article 41,
The first end block comprises a first number of bores extending axially completely through the first end block;
The second end block includes a second number of bores extending axially completely through the second end block;
A fluid heater having a first bore number greater than a second bore number.
복수의 블록은 제1 단부 블록과 제2 단부 블록 사이에 축방향으로 배치된 적어도 하나의 중간 블록을 포함하고;
적어도 하나의 중간 블록은 적어도 하나의 중간 블록을 통해 완전히 축방향으로 연장되는 제3 보어 개수의 구멍을 포함하며;
제3 보어 개수는 제2 보어 개수보다 큰, 유체 히터.In Article 47,
The plurality of blocks include at least one intermediate block axially arranged between the first end block and the second end block;
At least one intermediate block includes a third number of bores extending axially completely through the at least one intermediate block;
A fluid heater having a third bore number greater than that of the second bore number.
코어는 적어도 하나의 히터가 내부에 배치된 적어도 하나의 히터 통로를 정의하고, 적어도 하나의 히터 통로는 복수의 블록 내에 형성된 복수의 정렬된 히터 보어에 의해 형성되고;
제2 단부 블록의 히터 보어는 제1 단부 블록을 통해 축방향으로 완전히 연장되지 않는, 유체 히터.In any one of Articles 47 to 49,
The core defines at least one heater passage having at least one heater disposed therein, the at least one heater passage being formed by a plurality of aligned heater bores formed within a plurality of blocks;
A fluid heater wherein the heater bore of the second end block does not extend axially completely through the first end block.
복수의 블록 각각을 통해 축방향으로 완전히 연장되는 복수의 튜브 통로를 포함하고, 복수의 튜브는 복수의 튜브 통로 내에 적어도 부분적으로 배치되는, 유체 히터.In any one of claims 37 to 50, the core:
A fluid heater comprising a plurality of tube passages extending axially completely through each of the plurality of blocks, the plurality of tubes being at least partially disposed within the plurality of tube passages.
제1 하우징 단부와 제2 하우징 단부 사이의 축을 따라 세장형인 히터 하우징;
히터 하우징 내에 배치되고 유체 입구와 유체 출구 중 하나에 의해 형성된 제1 유체 포트와 유체 연통하는 제1 매니폴드 조립체로서, 제1 매니폴드 조립체는:
관통 연장되는 제1 복수의 유체 구멍을 갖는 제1 내부 매니폴드;
관통 연장되는 제1 포트 구멍을 갖는 제1 외부 매니폴드로서, 제1 포트 구멍을 통해 제1 유체 포트와 유체 연통하는, 제1 외부 매니폴드; 및
제1 내부 매니폴드와 제1 외부 매니폴드 사이에 형성된 제1 유동 챔버를 포함하고, 제1 유동 챔버는 제1 포트 구멍과 제1 복수의 유체 구멍 사이에 유체 연통을 제공하는, 제1 매니폴드 조립체;
히터 하우징 내에 배치되고 유체 입구와 유체 출구 중 다른 하나에 의해 형성된 제2 유체 포트와 유체 연통하는 제2 매니폴드 조립체;
제1 매니폴드 조립체와 제2 매니폴드 조립체 사이에서 축방향으로 히터 하우징 내에 배치된 코어;
제1 복수의 유체 구멍과 제2 매니폴드 조립체 사이에서 코어를 통해 연장되어 제1 유동 챔버와 제2 매니폴드 조립체를 유체 연결하는 복수의 튜브; 및
복수의 튜브의 반경방향 내향으로 코어 내에 위치된 적어도 하나의 히터를 포함하는, 유체 히터.A fluid heater configured to increase the temperature of a process fluid,
A heater housing elongated along an axis between the first housing end and the second housing end;
A first manifold assembly disposed within the heater housing and in fluid communication with a first fluid port formed by one of a fluid inlet and a fluid outlet, the first manifold assembly comprising:
A first internal manifold having a first plurality of fluid holes extending through it;
A first external manifold having a first port opening extending through the first external manifold, the first external manifold being in fluid communication with the first fluid port through the first port opening; and
A first manifold assembly comprising a first flow chamber formed between a first inner manifold and a first outer manifold, the first flow chamber providing fluid communication between the first port opening and the first plurality of fluid openings;
A second manifold assembly disposed within the heater housing and in fluid communication with a second fluid port formed by the other of the fluid inlet and the fluid outlet;
A core axially disposed within the heater housing between the first manifold assembly and the second manifold assembly;
a plurality of tubes extending through the core between the first plurality of fluid holes and the second manifold assembly, fluidly connecting the first flow chamber and the second manifold assembly; and
A fluid heater comprising at least one heater positioned radially inwardly within a core of a plurality of tubes.
유동 챔버에 노출된 외부면; 및
외부면으로부터 외부 매니폴드를 향해 돌출되는 적어도 하나의 돌기를 포함하고;
복수의 유체 구멍의 개구는 적어도 하나의 돌기를 통해 형성되는, 유체 히터.In any one of claims 62 to 71, the first internal manifold:
an outer surface exposed to the flow chamber; and
comprising at least one protrusion protruding from the outer surface toward the outer manifold;
A fluid heater, wherein the openings of the plurality of fluid holes are formed by at least one protrusion.
관통 연장되는 제2 복수의 유체 구멍을 갖는 제2 내부 매니폴드;
관통 연장되는 제2 포트 구멍을 갖는 제2 외부 매니폴드로서, 제2 포트 구멍을 통해 제2 유체 포트와 유체 연통하는, 제2 외부 매니폴드; 및
제2 내부 매니폴드와 제2 외부 매니폴드 사이에 형성된 제2 유동 챔버를 포함하고, 제2 유동 챔버는 제2 포트 구멍과 제2 복수의 유체 구멍 사이에 유체 연통을 제공하는, 유체 히터.In any one of claims 62 to 78, the second manifold assembly:
A second internal manifold having a second plurality of fluid holes extending through it;
A second external manifold having a second port hole extending through the second external manifold, the second external manifold being in fluid communication with the second fluid port through the second port hole; and
A fluid heater comprising a second flow chamber formed between a second inner manifold and a second outer manifold, the second flow chamber providing fluid communication between the second port hole and the second plurality of fluid holes.
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