在热质交换接触装置内产生 螺旋气流的薄片填充叠层

本发明是申请号为09/200,546的未审结美国专利申请的连续申请，该申请在本说明书中参考引用。

本发明涉及用于热交换装置或物质交换装置的液体和气体接触装置。具体地说，本发明涉及一种用于冷却塔的热交换或物质交换介质或软片包，其中作为液体-气体接触装置的冷却塔用于冷却传热流体。热交换介质和物质交换介质，或软片包材料一般相对流过材料的流体垂直定位，而空气流则被横向导向通过松散叠置或隔开的充填包，以与热交换和物质交换流体相互作用。软片包材料一般设置有控制流体流在流体进给设备和贮液槽之间流量的结构装置，其中流体进给设备设置于冷却塔的顶部，而贮液槽设置于冷却塔的下部，所述被控制的流体流的流量增加了流体与横向流动的空气或气体的接触时间。控制或抑制流体流的流量以增加与流动气体或流体的接触时间只能作为流体控制的一种参考手段。

为增加气体或空气与软片包材料中流体的接触表面，已经作出过各种不同的结构、材料和物理设置的尝试。这将提高热交换和物质交换的效率，从而提高热交换和物质交换设备(例如冷却塔)的效率。冷却塔的热效率与流过冷却塔的空气量、流过冷却塔的单位流体之流体-空气接触表面及靠近接触表面的空气流和水流的紊流程度有关。授权给Takeda的美国专利3,286999公开了一种在空气和流体之间形成更大的接触表面以增加冷却塔效率的技术方案。在该结构中，示出了穿过软片包的带状交错排列的波纹形肋条，该结构包括或不包括空带，但这两种设置都包括在波纹形表面之上延伸的中空的突出部分。这些薄片材料可以是具有特定带宽和沟槽倾角的聚氯乙烯。黏合剂将米粉(ricepowder)粘在软片包的表面上。该专利认为米粉或其它材料可充当湿润剂，以使水在薄片表面上扩散。此外，其还提出可通过向水中加入表面活化剂来提高表面润湿的程度。

授权给Kinney等人的美国专利4,548,766公开了一种用于横流水冷却塔的成型薄片，这种充填薄片具有重复的V形花纹，这种花纹在薄片的一个表面上为凸起，而在另一表面上则形成沟槽。热交换的改进是由突出部分之间的斜度、花纹的垂直高度、突出部分的横向斜度及相邻薄片之间的间隔产生的。W形的隔板沿相对的方向从每个薄片上突出，这些W形隔板具有互补的凹槽，以容纳隔板的支脚部分，从而保持相邻薄片之间所需的水平隔离关系。这些隔板是倾斜的，以形成最小的空气流接触表面。V形花纹以交变排列的倾斜凸起行和沟槽行的形式重复。但，也可以沿薄片相对两侧的铅直线设置环形沟槽，该环形沟槽可作为拆卸工具(knockout)使用，以容纳支承杆。相信W形隔板的使用将会通过消除充填材料所必需的粘接而有助于软片包在冷却塔内的装配。

授权给Munters的美国专利3,599,943公开了一种具有波纹形褶皱结构或折叠结构的接触充填材料制品。这种接触充填材料被垂直定位于薄层或薄片上，薄层或薄片是由在相邻层内相互交叉的褶皱形成的。所述的层可以是用加强物质(例如树脂)浸渍过的纤维素或石棉。这种交叉的褶皱相互容纳，以形成其宽度可沿水平和垂直方向连续变化的通道。这样就可以增加空气与水的接触，从而更有效地冷却水。类似地，授权给Norback等人的美国专利3,395,903公开了一种粘接在一起的充填材料部分。这种材料的波纹形薄片具有一预定角度的波纹，薄片在其边缘连接在一起，并且在波纹形层之间形成通道。

美国专利3,540,702示出了一种具有锯齿形波纹的薄片充填材料，这种材料沿多条横向穿过波纹的直线朝向其平面弯曲。多个薄片背靠背连接在一起，以使相邻板的弯曲部分沿相对的两个方向延伸，从而形成大流量的气体通道，并同时形成液体流动通道的槽纹。

授权给Carter等人的美国专利4,361,426公开了另一种倾斜沟槽状和波纹状的充填薄片。这种倾斜沟槽状的充填材料被隔开，并沿水平方向延伸，而且成波纹状垂直定位，同时通过模制倾斜的锯齿形沟槽而增加了其表面(强度)。这种材料增加了充填薄片露出的润湿表面面积，并在充填薄片之间的通道内产生空气的紊流。增加流量和表面面积的目的在于：增加空气与水的接触时间，从而增加充填材料的热性能。

授权给Carter等人的美国专利4,518,544公开了一种螺旋形的充填材料，这种材料由单个并列的薄片组成，这些薄片为具有突出部分的正弦形或螺旋形。相邻的薄片在相对的路径中为正弦形。薄片通过设置于任一薄片上的间隔开的球形突出定位装置和设置于任一薄片上的间隔开的窝状凹入的定位装置而保持或支承在适当位置上。该槽的宽度从底部边缘到顶部边缘在凸起部分上恒定变化。沟槽相对垂直薄片的平面之侧壁角度在充填沟槽的薄片高度内的任一位置上都是一个恒定的角度。

授权给Kinney，Jr.等人的美国专利4,801,410公开了一种真空成型的充填薄片，这种薄片设置有隔离部件，以在充填薄片包的周边和内部保持一定的间隔。这些独立的薄片以波纹形的花纹被制成，波纹形的花纹包括相邻薄片沿相对方向倾斜的波峰和波谷，从而保持薄片的间隔。沿相邻薄片的正面边缘和侧边缘形成的蜂窝状间隔有利于保持薄片的间隔。

授权给Aitken的美国专利5,722,258公开了一种具有波纹状金属部件的充填包，而且在相邻的金属部件之间还设置有垂直通道。在充填材料的波纹状部分上设置有钻孔。各部分的波纹以一预定角度向水平方向延伸。在该发明中，波纹起到散热片的作用，从而增加传热面积。

本发明的导热介质或充填薄片可通过以下的设置而使充填薄片的热效率得以大大提高：一种特殊的结构将相邻的多排褶皱或V形从多余部分上移开；相邻充填薄片上的隆起自动对中，以清楚形成空气流通道，该通道用于在每个通道内形成空气流的涡旋，同时使相邻通道的空气流沿相反的方向旋转；用于紧凑储存、运输和易于在冷却塔内装配的充填薄片表面；清洁而特殊的孔，用于在冷却塔内装配和支承多个杆，而且不需要其它的部件或结构；用于在相邻薄片之间保持间隔距离的间隔部件，而且不需要单独校准每个充填薄片；通过热成形塑料的真空成形而易于连续充填薄片的制造。充填薄片表面上的波纹或褶皱的位移角度以具体的褶皱相对垂线移动的形式被示出。可将制造过程中充填薄片的相对角位移和形成垂直位移的方法容易地结合到充填薄片的制造中去。

一除湿器部件和吸水栅部件被设置于相应的出口和入口处，或者与充填薄片成一体，或者独立于充填薄片，以防止冷却流体被空气夹带或随冷却流体流失。本发明所公开的吸水栅通过降低穿过栅板表面的压降而使操作效率得以提高。这种除湿器部件在每个除湿器元件上都具有对称的横截面，即既具有较大的S形沟槽，又在相邻的S形沟槽之间设置有微型沟槽，其用于将被吸收的流体输送到充填薄片和冷却塔的贮液槽内。两种沟槽以一向上的角度从内边缘运输到外边缘和出口边缘。

所述的制造方法为制造具有连续重复花纹的充填薄片提供了正确的顺序或板块的正确数量。充填薄片在模具内的相邻部分之间有一密封线，但也可设置单个的模具，以形成多板块的充填薄片或单板块的充填薄片，或者模具可形成单个加长的薄片。这些设置都结合有装配通道和支承杆通道。特定的模具构造和成形的充填薄片尺寸或使用多个板块制造多板薄片都是设计中可选择的方案。

在附图中，相同的附图标记代表相同的部件，其中附图：图1为现有的横流冷却塔和软片包的局部剖视图；图1A为图1之横流冷却塔的剖视图；图2为图1之横流冷却塔中的软片包的放大剖视图；图3A为成型时(as-formed)充填薄片的平面视图，该薄片包括多个成型板块和设置于前边缘上的吸水栅，其中成型板块上设置有椭圆形的装配和支承通道；

图3B为相同于图3A之成型时的充填薄片之平面视图，该充填薄片上设置有椭圆形的装配和支承通道，在后边缘上设置有除湿器；图3C为相同于图3A之成型时的充填薄片之平面视图，该充填薄片上设置有圆形的装配和支承通道，在前边缘上设置有吸水栅；图3D为相同于图3B之成型时的充填薄片之平面视图，该薄片在其前边缘上设置有一除湿器；图3E为成型时的充填薄片的平面视图，该充填薄片在其前边缘设置有一吸水栅，在其后边缘上设置有一除湿器；图3F为根据本发明之除湿器的顶视图；图3G为现有的除湿器之顶视图；图4A为由两个板块组成的充填薄片模具的外形图，成型时的除湿器侧边缘平行于垂直方向或纵向，上边缘和下边缘按照一定角度移离水平轴线，而且该图还示出了将成型时的两板部分与相邻的两板部分隔开的分离线；图4B为单板块的充填薄片模具的外形图，其前边缘设置有成型时的吸水栅；图4C为吸水栅沿图4B之剖面线6A-6A的剖视图；图4D为一吸水栅的端部视图；图4E为图4D之吸水栅部件的端部视图，并示出了具有正六边形栅格的最终蜂窝形的结构；图5为充填部分沿图4A和4B之剖面线5-5的剖视图；图5A为如图4D所示的吸水栅之立面图；图6A为除湿器部分沿图4A之剖面线6-6的剖视图；图6B为部分除湿器的放大平面视图；图6C为除湿器沿图6B之剖面线6C-6C的放大剖视图；图6D为除湿器栅板之间的微型槽沿图6B之剖面线6D-6D的剖视图；图6E为根据本发明的单个吸水栅的端部视图；图6F为图6B之吸水栅的前部立面图；

图6G根据本发明之吸水栅组件的端部视图，该吸水栅部件装配有非正六边形栅格的蜂窝状结构；图7为图3A和3B中成型时的椭圆形和圆形组合支承通道外形的放大平面图；图7A为图7之椭圆形和圆形支承通道之外形的放大立体视图；图7B为图7之椭圆形和圆形支承通道之外形的剖视图；图8为现有的V形充填薄片的平面视图；图8A为图8所示之现有充填薄片的侧视图；图9为三个装配到一起的充填薄片沿图4A和4B之剖面线5-5的放大端部视图，这些充填薄片波峰对准波峰地装配在一起，以在对准的波谷之间形成通道；图9A为图9的放大端部视图，在该图中，在充填薄片所面对的表面上具有多个表面中断；图10为一通道的放大视图，其中所示的通道内设置有空气流螺旋线；图11A为具有三个循环表面的图9之充填薄片之一的放大平面视图；图11B为具有两个循环表面的图9之另一充填薄片的放大平面视图；图11C为部分充填薄片的立体视图；图11D为充填薄片表面沿平行于图11A之剖面线13-13的直线的端部视图；图11E为图11C中所示的表面间隔装置和球结节(nodules)的放大剖视图；图12为相邻槽的波谷和凸起波峰沿图11A之剖面线12-12的剖视图，剖面线12-12的平面位置也已在图9中示出；图13为波峰之间的薄片表面沿图11A之剖面线13-13的放大视图，剖面线13-13的平面位置已在图9中示出；

图14示出了设置于每个薄片的每个板块的椭圆形或加长形的外形，其也已在图7至图7B中示出；图14A示出了另一实施例中每个薄片的每个板块的矩形外形；图15为图14之椭圆内的圆形轮廓；图15A为图14A之矩形轮廓内的正方形部分，并设置有一重叠交变的支承杆结构；图16示出了加工过程中充填薄片之间以波峰叠置在波谷内的形式紧密结合的情形；图17为图16中处于加工过程中的充填薄片的放大的部件分解图；图18示出了装配好的充填薄片与悬挂在吊管上的薄片对准的情形；图19为加工过程中的充填薄片按图18之方式对准的放大的部件分解图；图20为根据图9之在充填薄片的通道内空气流的另一视图，该图示出了通道流型混乱的情形；图21为根据图9之在充填薄片的通道内空气流的再一视图，该图示出了通道流型混乱的情形；图22为逆流冷却塔的软片包之放大的立体剖视图；图23为根据图22的逆流冷却塔的剖视图。

热交换介质和物质交换介质可被用于多种热交换和物质交换设备，这些设备包括：冷却塔，催化转化塔，涤气塔，蒸发冷却塔及其它装置。在图1和2中，以局部剖视图的形式示出了现有的横流冷却塔10，并示出了冷却塔10的几个组成部分。具体而言，软片包12包括多个单个的热和物质的交换介质或充填薄片14，吸水栅16，冷却塔风扇18，贮液槽20和几个结构支承件22。在图1中以断开线示出的冷却塔10部分在图2中以放大视图的形式被示出。充填包12包括多个平行的充填薄片14，这些薄片垂直悬挂在冷却塔10内。充填包12的外表面或前表面靠近独立的吸水栅16，而其内表面或后表面则靠近风扇18。图4B中充填薄片的下边缘130靠近图1、1A和2中的贮液槽。

冷却塔各个组件之间的相对位置、冷却塔10内空气流的方向和水流的方向如图1A所示。在该图中，空气流动方向由箭头30表示，水流或液体流方向由充填包12内的箭头32表示，热空气或废气的流动方向由箭头34表示。除湿器28与充填薄片14一体形成并通常设置于后边缘26上。位于塔顶38上的配水槽36包括一分配喷嘴40，该喷嘴用于在整个充填包12上均匀分配热水，该配水槽或配水管36也已在图1中示出。冷却塔10降低了冷却系统中的水的温度，而且这种温度降低通常是通过以下方式实现的：将第一温度的空气与流过整个充填薄片14的水进行热交换，其中水的温度为较高的第二温度。较冷的空气通过明显的热交换和潜在的热交换来降低水的温度，潜在的热交换是通过在充填薄片表面上蒸发掉一小部分水而得以实现。通过充填薄片14的水被回收到贮液槽20中，用于循环到所述的冷却系统中。一般认为在贮液槽20中水的温度越低，冷却系统的工作也就越有效、越经济。

图8以平面视图示出了现有技术的充填薄片270，这种充填薄片在其表面上形成有多排交替对中排列的V形肋或波纹。在图中示出的垂直的青鱼骨状排列的充填薄片270中，较黑较重的直线表示隆起部分163，而交替较浅较轻的直线表示水平行的隆起167的相邻凸起部分163之间的凹槽或波谷165。每行167中的带状隆起沿交变的方向倾斜，以使水流从充填薄片270的表面向下流动。现有技术的充填薄片270之正面271和反面273已在图8A的侧视图中示出，其正面和反面表现为平面型的表面。尽管这两个表面可以起到一定作用，但其并不与相邻的充填薄片表面协同动作，以形成清楚限定的空气通道，从而增加空气流并促进空气流产生螺旋运动。现有技术的充填薄片270之表面271和273在平面视图中包括位于平面型表面271和273内的线性波谷275和直线形波峰277。在一个未示出的实施例中，可设置一些突出部分以隔离相邻的薄片。

横流冷却塔10仅作为参考结构被用于包括介质或软片包12的充填薄片14之最佳实施例的说明，除非另有说明。充填薄片14通常被用作热交换和物质交换设备的介质12。本发明之充填薄片14的另一种设置如图3A至3E所示，具体而言，图3A和3B及3C、3D所示的充填薄片14可并排成对地装配在一起。最后形成的并排装配而成的充填薄片结构，即充填薄片50、52和58、60将形成一种与图3E所示的单个连续的充填薄片14类似的充填薄片结构。这些并列的充填薄片结构可沿图3A和3B中的下边缘154形成更大的宽度。最终形成的充填薄片50、52或58、60在功能和结构上保持与单板块充填薄片14类似。

图3A至图3E中的充填薄片14之特定结构仅是加工过程中的充填薄片14的示例，其仅是说明性的而不是限制性的。在图3A和3B中，示出的充填薄片对50和52分别具有六个充填薄片板块54和56，薄片50、52相互配合以形成软片包12的第一薄片14或薄片A。类似地，具有图3C和3D所示的板块54和56之充填薄片对58、60可被装配到一起以形成同一软片包12的第二薄片14或薄片B。上述并列的充填薄片50、52和58、60包括在前侧或空气入口侧24处一体形成的吸水栅16，及在后侧或空气出口侧26处一体形成的除湿器28。

每个板块54和56，或图3E中的充填薄片14都设置有一安装通道70和72，通道70和72已在基本薄片或板块54、56及14上画出轮廓，而且已在图7、7A、7B、14和15中示出。在这些附图中，仅对通道70作出了说明，但这些说明也可适用于通道72。图14中的通道70为大体的椭圆形，其包括长轴82，第一短轴84和第二短轴86。长轴82以一角度88偏离纵轴或垂直轴线80，如图1A、3A和3B所示。在图3A至3D中，通道70和72具有一平行侧边缘24和26的长轴82，该轴也相对垂直轴线80偏移一角度88。在图14中，椭圆形外形的通道70包括被一间隙距离96隔开的第一中心90和第二中心92。图15中的圆沿长轴有一垂直直径，沿短轴有一横向直径，如图所示，其中心位于通道70的中心92处。图14中对通道70之更具几何学的精确说明显示出中心位于中心90处的第一圆形轮廓和中心位于中心92处的第二圆形轮廓。各个圆的直径84和86在周边或圆周上的交点被切线连接起来。这些通道结构在附图中被广义地暗示为一大体的椭圆形，而且在说明书中也是这样说明的。

在图7中，椭圆形的周边98具有隆起的外形轮廓100。图7和7B中的充填薄片14在靠近突出部分100处设置有一未成型的平面型表面104和向上倾斜的侧壁106。隆起部分100和侧壁106一起形成轮廓70的周边98。类似地，在直径82的交点处与侧壁106沿切线相交的内部成型侧壁108为具有内部隆起部分110的弧形轮廓的圆94。隆起部分100和110及其各个侧壁106、108充当加强部件，以容纳如图16、17、18、19所示穿过椭圆形通道70和圆94的支承杆112。图7B中的椭圆形通道70和圆94的剖视图示出了隆起部分100和110，以及侧壁106和108。

装配通道70和72以曲线的形式在几个附图中被示出，但这仅是说明性的，而并非限制性的。通道470和472在图14A和15A中以矩形的形式被示出。具体而言，通道470表现为相互连接在一起的正方形外形。各个正方形的对角线474分别在中心476和478处相交，两个交点之间间隔一个间隙96。在这种可替换的结构中，矩形或C形的通道482可被用作支承杆。

图4A和4B中的模具120、122在薄片150上形成一个区域或一个波纹或V形组158，该区域158具有由多排V形组成的重复外形。在图9中，平面型薄片150的波纹状或V形区域158的剖视图示出了正面151和反面153的波峰和波谷阵列。图9和11A中示出的区域158为三个循环的充填薄片，该波纹形区域158一般具有一组相对垂直轴线160倾斜的平面之形状。在图9中以光滑连续的曲线示出了区域158，同时还示出了倾斜表面或隆起部分163及波峰对波峰的外形深度200，该深度为平面薄片150两侧上的波峰之间的距离。在图9中，相邻充填薄片14的表面被标记为正面151和反面153。但是，V形区域158在薄片150的两侧重复，而且针对区域158的说明也与表面151或表面153有关。阵列或区域158与波峰163A和线性的波谷164一起表现为绕中性轴160的循环，中性轴160与平面型表面150共面而与水平轴线126垂直。

在上述的几个附图中，充填薄片14或50、52及58、60已被广义地描述为具有波纹形或V形顶面或正面151和底面或反面153的薄片。这种V形结构形成了一个波浪形表面，该表面在每个充填薄片14或50、52及58、60的正面或顶面151及反面或底面153上都具有重复的波峰和波谷。这种花纹一般在正面151和反面153上都是相同的，因此，可只对正面151进行说明，但这种说明一般也适合于反面153的区域158。其它附图标记将仅适用于充填薄片50、52及58、60，但这种说明也适用于单个的充填薄片14。图3A和3B所示的并列装配的薄片结构称之为第一结构或A结构。类似地，图3C和3D所示的并列装配的薄片结构则被称为第二结构或B结构。A结构与B结构的区别特征在于：穿过通道70和72的特定装配通道。具体而言，A薄片的装配通道为由周边隆起100包围而成的椭圆形，该通道可被贯穿，以形成图3A、3B、17和19所示的孔194。B薄片的装配通道为圆形，其可被贯穿，以形成如图3C、3D、17和19所示的圆形开口196。另外，A薄片结构可通过沿一条剪切线152的剪切而被加工成预定长度，而B薄片结构可通过沿一条剪切线154的剪切而形成。特定的剪切线152或154可用于充填薄片的连续薄片50、52或58、60和14序列的加工过程，其决定于形成充填薄片50、52及58、60和14的设计长度所需板块54和56的数量。可为A结构和B结构的充填薄片准备相同数量的板块。

装配通道70和72可被贯穿，以容纳装配杆112。但是，贯穿时孔194的轮廓或形状为椭圆形的，而开口94的形状则是圆形的。在图17和19中，A薄片结构50、52和B薄片结构58、60包括多个装配杆112，装配杆112通过多个平行交替的充填薄片延伸。在图16和17中，并列的薄片结构50、52被定位于沿各个孔194之中心92延伸的杆112上。在沿中心92的这些位置上，各个充填薄片的V形花纹表面151、153可与相邻的充填薄片表面151或153连接，或与其叠置，以利于加工成型后的包装和运输。充填薄片50、52和58、60或14的这种紧密成型的设置如图16所示，同时，并列的薄片50、52和58、60还设置有紧密套装在一起的相应的波纹表面151和153。充填薄片50、52的上边缘128从充填薄片58、60的下边缘向上移动一间隙距离96。在图16中，还在紧密包装的薄片之下边缘130处示出了一个相同的边缘位移间隙96，该间隙距离96与原始剪切位置及被贯穿的孔194和开口96有关。这种小的偏移或间隙96仅是模具长度的3％，这明显小于目前为储存和运输而将充填薄片14套装或装配在一起所需约50％的模具长度。这样，充填薄片14仅需要非常小的储存空间，而且其缩短的长度可改善多个薄片堆垛的装卸。

当充填薄片50、52和58、60紧密包装或套装在一起时，由第一充填薄片正面151的波峰163A所形成的直线210可套装在相邻第二充填薄片反面153之线性的波谷164内，从而减少充填薄片50、52和58、60或14集中到一起所占用的整体体积。应该理解：直线210为图11A中的一个连续体，但波峰163A可以是不连续的，如图11D所示。套装的充填薄片50、52和58、60增强了单个充填薄片的稳定性和强度，同时改善了装卸并减少了现场装配之前的运输体积。这种紧密成型的薄片装置还可提高充填薄片50、52和58、60的强度，从而避免在储存和运输过程中的损坏。

在将软片包12装配到冷却塔10内的过程中，软片包12被垂直悬挂，具有A型结构的充填薄片50、52向下移动，以沿各个孔194的中心90形成支承杆112。薄片58、60沿中心92被装配在杆112上，并保持在套装设置和在薄片50、52和58、60装配状态下的位置，从而分别与交变的A和B型充填薄片50、52和58、60之中心90和92对中。交变的A和B型充填薄片50、52和58、60，孔194和开口196，及其相应的中心90、92的最终对准在图19中以几个具有代表性的充填薄片50、52和58、60被示出。

现场装配在图18的轮廓对准中形成了交变薄片，而且在这种软片包的结构中，所有充填薄片50、52和58、60的上边缘12都大体对准。类似地，充填薄片的下边缘也要对准，这种对准是通过向下移动孔194而实现的，因为间隙距离96等于剪切线152和154之间的隔离间隙149。间隙96和隔离间隙149的几何形状在A或B型的第一充填薄片50、52和58、60的正面151上形成波峰163A，该波峰位于在相邻并且相对的A或B充填薄片50、52和58、60的反面上的波峰163A附近。充填薄片的关系，波峰对波峰的靠近和对准如图9和18所示。

在图18中，软片包12已被垂直悬挂，以允许充填薄片50、52和58、60位于其装配位置并处于装配关系。如上所述，将软片包12垂直悬挂于冷却塔10内使得A型薄片50、52沿垂直方向向下移动到吊杆112整体沿孔194的中心90延伸而B型薄片间隔沿中心92延伸的位置上，其中A型薄片50、52上设置有穿过椭圆形孔194的吊杆112。A型薄片50、52和B型薄片58、60的定位使充填薄片14的上边缘128和下边缘130水平对中，同时边缘24处的外观与图1和1A所示的软片包12的结构基本类似。下边缘130对中的情形如图18所示，但另一种制造方法可使所述的A型薄片和B型薄片具有不同的长度，这样就会在上边缘128形成对中，而不是使下边缘130对中。

上述并列的薄片结构50、52及58、60与图3A至图3D所示的充填薄片有关，这种充填薄片具有独立的板块和必需的并列接合，以调整由这种结构形成的充填薄片。本人再次声明：充填薄片14可以是一个单独的薄片结构，如图3E所示，其上设置有多个垂直的板块以形成所需薄片长度。选择单独一个薄片或并列的板式结构仅是一种技术方案和应用选择，并非功能性限定。因此下面对表面151和153、波峰163A与线性波谷164的最终关系也适用于由如图3E所示的单片充填薄片装配而成的充填薄片结构。

下面的说明总的涉及相邻充填薄片的正面和反面。但是，应该知道：充填薄片50、52和58、60之外侧相对的表面151或153，即单个软片包12的外表面不必是邻接薄片58、60或50、52的相对表面，如图18所示。软片包12的宽度不只局限于充填薄片的具体数量，而可以是任意可接受的宽度和数量的充填薄片50、52和58、60或14，以适应具体的应用或用于冷却塔。但是，相邻的充填薄片50、52和58、60是平行的，而且A或B型第一薄片之内部充填薄片波峰163A，正面151靠近相邻的A或B型第二薄片的反面153之波峰162并相对该波峰对中。类似地，相邻的A和B型充填薄片50、52和58、60之相对表面的线性波谷164与波峰163A的直线210对中，其中线性波谷164产生于对中并邻接的波峰线210之间。这些对中已在图9和11A中清楚地示出。当A和B型充填薄片50、52和58、60及相关的波峰163A和线性波谷164之间的关系相同时，仅需要对一对薄片50、52和58、60进行说明，但这种说明也可应用于其它的A或B型的充填薄片50、52和58、60。

在图9和18中，对中的波峰163A和线性波谷164相互配合，以形成多个水平的通道220、222。应该知道：孔194、开口94及隔离间隙149在花纹状的通道220、222内产生断续。但是，这种常用花纹的通道220、222将存在于相邻充填薄片50、52和58、60或14的相对表面151和153之间。另外，上述的断续可能形成断续的通道220、222，该通道仅部分越过相邻充填薄片50、52和58、60的宽度延伸。如图9A所示，充填包的最终端部视图将在波峰163A与波谷164之间形成通道220、222，但是位于充填包主体内的通道220、222将会偏离充填包之空气入口边缘处的通道220、222。如果在波峰和波谷的阵列中存在多个偏离的波峰163A和波谷164越过薄片50、52和58、60之相邻表面151、153的薄片宽度，那么就会有多个通道偏离充填包之入口边缘处的线性邻接的通道。这些偏离的作用在于：至少使一些空气流移离充填包之入口边缘处的线性通道。

表面151和153不是平面型的表面，具体而言，图11A中的正面15包括多个连续的隆起163，隆起163从充填薄片上边缘179沿垂直方向向下延伸到线性波谷164。隆起163从平面150向外突出到直线210上的波峰163A。隆起163以相对水平直线164和210的旋转角278和378在表面151上向下倾斜，而且在波峰163A的直线210之间延伸为一个平面150，并在线性波谷164处延伸为隆起的底部163B。从隆起的底部163B和线性波谷164处继续向上延伸为连续波峰线210上的另一波峰163A。每个隆起163之波浪形的移动在平面薄片150内外继续进行，但在图11A中，当移动通过三行或半个循环167的隆起163之后，隆起部分163以约90度的角度转向。角度278和378最好约为49(，但已经发现：旋转角278和378可在25(至75(之间变化，从而为流过通道220和222的气流提供容许的旋转角。

旋转角是通过沿垂直方向观看表面151或153的平面而形成的，如图9中的双箭头线15-15所示。旋转角278和378可为作螺旋线运动的空气流提供正确的旋转，因为过度的旋转将会产生通过通道220或222的过压液滴，而不充分的旋转又不会在通道220或222内产生必需的螺旋空气。此外，已经发现：过度的旋转将会在通道220或222之间产生空气流动，这种空气流动将会阻碍平稳的操作及通过充填包12的空气交换。应该知道：旋转角278和378不必具有相同的值。

图11A中的沟槽165位于相邻的隆起163之间，沟槽165向下朝通常平行于隆起163之突出直线的正面151延伸。在该图中，沟槽165为从波峰线210向下延伸为平面150并在线性波谷之下延伸为原波谷(primaryvalley)165B的连续直线。沟槽165沿垂直方向继续向下延伸为图11A的表面151，同时离开平面150延伸到相邻隆起波峰163A之下的上部点165A处的相交线210。这样，沟槽165就沿垂直方向以几乎平行于隆起部分163的形式向下延伸为正面151。尽管上部点165A是以断续点的形式示出的，但波峰163A之下的深度可以非常小并且几乎难以辨别。这样就形成了连续的直线210。

图9可被认为是充填薄片50、52和58、60的剖视图，在该图中，第一或A薄片50、52的反面153与第二或B薄片58、60的正面相对对中。相对的表面151、153的波峰163A非常接近。在该图中，波峰163A的直线210与线性波谷164为连续的直线或为从边缘24或26在侧视图上的投影。线性波谷164为在表面151、153上向下倾斜的相邻隆起部分163的相交线，在该侧视图中，隆起部分163相对中性轴160或平面型表面150的角度为第一角276。第一角276相对中性轴的角度最好为40°，但其也可在20至60°之间变化。在正面151和反面153上连续阵列中的断续波峰163A一起形成图11A、11B和11C所示的波峰线210。

图11C为充填薄片14的立体视图，但是各种不同的角度，隆起部分163，部分163A，隆起底部163B，沟槽165，线性波谷164及原波谷165B将被单独加以说明，以在单个充填薄片的上下文中正确提供这些参数。参照图9，该图用于角度、平面、隆起、波谷及波峰之位置的定位，以相对合成的角度作进一步说明。如上所述，充填薄片14或50、52和58、60包括多个突出并倾斜的平面、隆起、波谷和波峰，这些都是由成型的平面材料在三维空间内以合成角度形成的。中性轴160与未成型的平面薄片150共面，并且平行于垂直轴线80，该平面薄片或表面150如图6A所示。在图5、9、11A、11B、16和18中，波峰163A以等距离在正面和反面151、153的平面表面150之上突出。波峰163A形成于相邻的两行隆起或序列167之两个隆起的交汇处之间，隆起163包括与其相连接的侧壁178。在图11A和11B的平面视图中，线性波谷164与原波谷165B共线，因为形成隆起、波谷和波峰的平行四边形的拐角点与相应的隆起及波谷都是共线的。

在最佳实施例的几个附图中，侧壁178为从平面150倾斜突出的平行四边形，如图11D所示。图12为一剖视图，该图示出了侧壁178、沟槽165和沿隆起部分163的成型V形花纹的高度之间在成型时的关系。高度181和183在图9中并不相等，但其可在特定结构的阵列158中相等。侧壁178之间的角度177在图12中相等地设置于沟槽165的垂线175的两侧。或者，角度177也可不等地设置并以一固定的角位移相对垂直轴175偏移到轴线175的一侧或另一侧或偏离轴线175，如图12的断开线所示。结果，侧壁178之一将比另一侧壁178要长一些。偏移角193可沿轴175的两个方向在0至20°之间变化。在一最佳实施例中，侧壁178之间的增加角度(enhancementangle)177为110°，高度为0.137英寸，偏移角193为0°。这种增加包括角度177可在75至145°之间变化。

在图11D所示的平行四边形的实施例中，侧壁178为矩形轮廓，并沿沟槽165设置有较长的第一侧面和平行的较长的第二侧面，该第二侧面与隆起部分163重合。在图9和11D中，较短的第三侧面183从线性波谷164延伸到原波谷165B。平行四边形在图11A和11B的平面视图中以沿隆起163、沟槽165、线性波谷164及波峰线210的交变的断开线和实线被示出。然而，平行四边形的角位移如图13所示，该图为沿波峰线210的剖视图，具体而言是介于相邻的波峰163A之间的剖视图。沟槽165的形状与图12所示的形状相似。但，角度179为118°而且大于角度177，而在一特定的实施例中高度183为0.171英寸，其大于高度181。可通过在图12中轴线175的两侧以等角位移观看波谷的垂直轴线175以形成角度177来考虑角度179大于角度177的作用。或者，在图13中，轴线175一侧的角位移287大于轴线175之另一侧的角度283。这样，就在轴线175的一侧靠近角度281处形成较小或较短的侧壁，和较大的角位移281。

在图11D中，每个板块或侧壁178都被认为是从隆起部分163向下延伸为图中的平面，并在沟槽165处终止。在该图中，较长的平行四边形的边为隆起163和沟槽165，而较短的边为高度183。另外，在线性波谷164和原波谷165B上的弯曲点之相对位置如图11D所示。在图11D中，在波峰163A上的板块178之相交线表现为几个点，但这仅是实例，而不是对本发明的限制。波峰163A不是锐角，而是一个圆滑的拐角，如图9所示，由于加工工艺的要求，较平滑的拐角有利于控制水或冷却剂穿过充填薄片表面151和153的流动。沿隆起163的锐角和波峰163A处的锐角不利于控制表面151或153上流体的流量，而且也不利于使流体滞留在表面151、153上。

在图11A中，表面151在板块的顶部279上设置有一组或一个阵列167的隆起163，隆起163及相关沟槽165在图中向右倾斜，而且在附图的平面外与波峰线210相交。类似地，从波峰线210发出的第二组167隆起163和沟槽165也向右倾斜，但在附图平面内与线性波谷164相交。第三阵列167的隆起163和沟槽165向右延伸，并超出附图的平面或表面150在波峰线210上相交。三组隆起163和沟槽165的循环为一个三个循环的有序阵列(orderedarray)，这是本发明的最佳实施例。其它的循环模式可包括多个两循环的隆起163和沟槽165，如图11B所示。另外，对五组隆起163和沟槽165的循环沿一个方向导向进行了测试。对沿一个方向的隆起163和沟槽165的组数或循环数之选择由设计者来完成，但循环的数目最好为1至9之间。循环的数目和旋转角278和378将对冷却水或冷却剂沿正面151或反面153之表面朝向吸水栅16或除湿器28的流动产生影响。具体而言，在图11A中，当角度378大于角度278时，在图中沿垂直方向向下流动的冷却剂流体被导向箭头30所示的空气入口边缘。类似地，当角度378的值大于角度278的值时，冷却剂被导向相对的边缘或空气排出边缘。

在图9中，反面153和正面151的波峰163A互相靠近，但并没有直接接触。这种接触将会抑制或扰乱冷却流体在表面151、153上的流动，而且还会抑制空气或气体与表面151和153的接触。处于装配好状态下的充填包12的相对关系形成了通道220和222，通道220、222被限定在相邻的A和B型充填包的相邻表面151和153之间。通道220、222实际上很相似，但沿垂直方向相邻的通道220、222之隆起163和沟槽165却沿相对的方向倾斜。

图10示出了一通道220，气流在通道220内沿顺时针方向流动。向波峰线210和线性波谷164倾斜的实线表示正面151上的隆起163和沟槽165，而断开线则表示反面153上的隆起163和沟槽165。所示通道之相对表面151和153上的多组隆起163和沟槽165向线性波谷164和波峰线210相对地倾斜。类似地，图9中的通道222内气流方向为逆时针方向，同时正面151上的隆起163和165则向与图10所示方向相对的方向倾斜。

在图11B中，空气入口侧或边缘24具有一表示入口空气流或气流方向的箭头30，在图1A和11A中也示出了空气流的方向30。图9中的空气流方向30落入纸页的平面内。图9中的通道220包括一表示通道220内螺旋形空气流动方向的顺时针箭头224，而通道222则包括逆时针方向的箭头226。在图9中，还在其它交替变化的通道220和222内示出了类似的箭头。箭头224和226表示产生于充填薄片14或50、52和58、60之相邻表面151和153之间的空气流动方式。空气流方式224或226可被认为是沿通道220或222从空气入口侧24到空气出口侧28的涡流或螺旋流动过程，如图1A所示。一般认为螺旋式空气流动方式是由多组隆起163、波峰163A、线性波谷164和沟槽165的方向产生的，在相邻的A和B薄片50、52和58、60上形成通道220和222的相对阵列167也是如此。通道220或222内的空气涡流将在冷却剂流体和空气之间形成更多的接触，这种更多的接触改善了两种介质之间的热交换。此外，涡流空气穿过整个充填包从空气入口侧24到空气出口侧28的压降较小。图10示出了沿通道220的纵向视图，同时以正弦曲线示出了顺时针的螺旋气流。但这种线性视图仅是平面视图。另一种图示的模式是假设通道220具有V形沟槽，该V形沟槽是由波峰163A的直线之间的线性波谷164形成的。作为一种联想，螺旋形电话线可沿波谷164拉长，以用肉眼投射出一个螺旋形的空气流动模式。这只是提供一种目测方法，其目的是帮助理解流过通道的螺旋形空气，而并非一种限定。在图9中，通道220和222为通道长度的剖视图。每个通道都具有一介于隆起线163之间的第一横截面面积和第二横截面面积，第二横截面面积有一半介于相邻充填薄片的隆起163和沟槽165之间。第一横截面面积为通道220或222的净面积，而第二横截面面积为整个截面的总面积。在最佳实施例中，通道的净面积与整个通道的总面积之比约为0.76，但所需的螺旋作用至少应在约0.4至0.9的比率范围内才可实现。

所需螺旋状的空气模式产生于一开口的栅格或通道220或222内，该通道的外形一般由波峰线210和线性波谷164的位置来限定。已经发现：如果相邻薄片表面151和153靠得太近，那么表面151和153就不会产生所需的螺旋形空气模式。另外，如果表面151和153之间的间隙太大，那么在相应的通道220或222内也不能产生涡流224、226。在作为特定实施例的图9中，充填薄片50、52的表面151和153上的波峰163A通过波峰对波峰的值为0.525英寸的外形深度200而相互隔开。但是，相邻充填薄片表面151和153的邻近波峰163A之间的间隙202仅为0.225英寸。外形深度200与间隙尺寸202之和形成了0.750的间距尺寸281。如上所述，如果相邻的薄片表面151和153靠得太近，那么所述表面就不是所需的活性表面。因此，间隙20与外形深度200之间的比率约为0.43，尽管该结构可在0.04至0.9的范围内运作。上述的操作参数为软片包12的充填薄片50、52、58、60或14提供了充填薄片特性的度量方法。

具体而言，充填薄片50、52和58、60包括有平行垂直轴或纵轴80的边缘24和26，但上边缘128和下边缘130以角度89倾斜，该角度最好为约4.8°，但可在约0.0°至10.0°之间变化。在装配到图示的横流冷却塔10内时，充填薄片14或50、52和58、60将位于使上边缘128和下边缘130大体平行于水平轴126的位置上。充填薄片的长度可被指定，这种指定是通过确定一个充填薄片长度上板块54或56的具体数量来实现的。单个板块54、56的长度最好为2英寸，从而允许仅通过多个板块54、56的组合就可形成均匀的充填薄片的长度。

模具122中的除湿器28和充填薄片14在图6A中以剖视图的形式被示出。除湿器28具有在平面表面150之上突出的钟形曲线，其包括倾斜的侧壁170、波峰172和加强肋174，该加强肋174靠近充填薄片底部130和顶部128之间的外边缘26并沿该外边缘26延伸。如图6B和6C所示，除湿器28包括多个双面S形吸水栅176，其以一锐角从侧边缘26越过除湿器28的宽度180延伸。吸水栅176包括倾斜的侧壁170和波峰172，其中波峰172在除湿器底面173上以与形成波峰172的变形相类似的形式形成一隆起或第二V形槽182。波峰172、182及吸水栅176的侧壁170使从冷却塔10排出的水雾最少，并使水雾向充填薄片的表面151移动。吸水栅176还可使朝图1A之风扇18排出的空气改变方向。每个V形槽176的锐角都在每个吸水栅176的外边缘26上形成外端186，其中吸水栅176在各个表面151、153上的相邻隆起的内端188之上垂直移动，如图6B所示，这样就可以防止水向外喷出，并增加了返回充填表面151的水流量。顶面或正面151上的吸水栅176可被认为是底面吸水栅波峰182的背面。类似地，底面槽184为顶面吸水栅176的背面。该最佳实施例中的吸水栅176产生一个约3英寸的分隔距离。在正面151上的吸水栅176与除湿器28的反面183之间设置多个微型沟槽185，如图6B和6D所示。微型沟槽185具有波峰对波峰的沟槽高度187，其高度约为千分之四十。微型槽185还包括沿垂直方向位于外边缘191之下的内边缘189，并起到与吸水栅176类似的作用，以使水改变方向流向充填薄片表面151。

在图4B之模具中成型的充填薄片14的吸水栅16如图4C的剖视图所示，该图还示出了吸水栅的波峰190和波谷192，而且波谷192位于充填薄片顶面或正面151上的波峰190之间。用成型材料替代吸水栅16将在充填薄片底面或反面153上形成相同的图案，以形成与图中所示图案相同的吸水栅花纹。这种吸水栅花纹的单个V形槽包括靠近侧边24的波峰190和波谷192的外端点193，并在下部相邻的V形波峰190或波谷192的内端点195之上垂直移动。这种垂直端点的移动可防止水在外边缘24从软片包12流走，并将过程水(tramp water)向下导向充填薄片的正面151。正面151上的吸水栅部分之隆起或波峰190与相邻充填薄片的反面153上的吸水栅部分之隆起190接触，从而防止水在相邻的充填薄片14之间排出。在上述间隙202和外形深度200的具体实施例中，吸水栅16的隆起190具有3/4英寸的外形深度。

在图11C中，示出了充填薄片14、50或58以及成型时的通道70、72和位于侧边24上的吸水栅128的局部立体视图。具体而言，该板块为沿分隔线152剪切而成的具有三个循环的板块，这种板块可形成A段板块54，如图3A所示。图11C具体示出了上述的间断，这种间断一般产生于充填薄片14或50、52和58、60的重复花纹。这种间断包括分隔线152和154、开口或通道70或72、及表面151上的通道250，通道250平行于长轴82和侧边缘24。

增强模式的逆流可在通道220或222内沿相对的方向形成具有双涡流224和226的空气涡流。在图9中，双涡流是以三个通道220或222的形式示出的。但是，这种逆转对板块的冲击及与V形花纹的关系如平面图20和21所示，图中设置有钻石形吸水栅，并分别示出了三循环和五循环的栅距循环(pitch-cycle)频率。具有双涡流的通道220和222以字母F示出，其表示图20和21中的双涡流通道。在较小栅距循环的图20中，示出了经常发生的双涡流现象。

通道250位于图11C中未成型的塑性薄片和中性轴160之平面上，该通道250在充填薄片14、50或58的每个板块54、56的上边缘128和下边缘130之间延伸。凸出的分隔装置252在正面151上延伸一高度253并沿通道250以一预定的分隔距离255定位于凹入的分隔装置234内，如图11C和11E所示。凹入的分隔装置254也在通道250的平面151之上延伸一高度257，该高度257小于分隔装置的高度253。在图11C中，位于上边缘128处的相邻的凸出分隔装置252和相邻的凹入分隔装置254以在相邻的凸出分隔装置252之间紧密设置有两个凹入的分隔装置254的形式被示出，以容纳A和B薄片结构的替换位置。凸出的分隔装置252和凹入的分隔装置254都是中空的，从而形成在充填薄片14之反面153上开口的空腔。如图11E所示，凸出的分隔装置具有第一空腔259，凸出的分隔装置252整体上为锥形形状，而其底部为椭圆形的，以保持直立位置。凹入的分隔装置254整体上为锥形，并包括一第一导向部分267和第二导向部分261，以在软片包12最终装配时容纳相匹配的凸出分隔装置252之上端部263。

在最后装配过程中，当相邻的凸出分隔装置252和相邻的凹入分隔装置254之间的分隔距离等于图14中通道70的中心90、92之间的距离时，即可容易地完成凸出的分隔装置252与凹入的分隔装置254的配合。这种相等关系使凸出的分隔装置252，尤其是使从第一充填薄片14之正面151延伸的上端263与相邻充填薄片反面153上的凹入分隔装置254的第二空腔261对齐。

在运输和储存过程中，充填薄片14或50、52和58、60可叠置在一起，如图16所示，同时使相邻充填薄片上的分隔装置252与分隔装置的第一空腔259配合。这种套装或叠置结构可允许隆起163与相对的线性波谷接合，以减少软片包12的体积，其比率为20比1，从而节省储存空间、运输空间和装卸空间。上述实施例中的间隙255约为1.5英寸，从而允许相邻薄片的凸出分隔装置252与相对的反面153上相邻充填薄片14之空腔259配合。在本发明之前，当充填包12的充填薄片结构被预先包装时，这种套装通常至少需要制造板块的长度。在本说明书中，充填薄片的套装可通过使交变的薄片在48英寸的充填薄片段上延伸1.5英寸而得以调节。应该认识到：充填薄片14的长度可大于制造部分的长度，因为这些部分可在连续的原材料薄片上形成。因此，所需的递增部分可以是实施例中所述制造部分的3.1％，但无论在哪种情况下，都小于制造时所用的单个成型部分的1/3，以形成充填薄片14。下面将对形成不同长度的充填薄片14的多个部分的制造加以说明。另外，这种多个充填薄片14之坚固的套装构造将形成较坚固的层状结构，以增加装卸，这种叠层与层压板类似。

在装配软片包12时，凸出的分隔装置252和凹入的分隔装置254从其储存位置相对相邻的充填薄片之表面151和153移动，以使凸出的分隔装置252与反面153上的凹入分隔装置254相互配合。在其接合位置上，分隔装置252在正面151上充分延伸，以调整表面151和153上相对波峰163A之间的间隙距离202。该位置形成了机械分隔，以确保相邻充填薄片14之间的间隙202并保持软片包12内相邻充填薄片14的正面对中。

如图3A到3E所示，充填薄片14在其相应的正面151和反面153上设置有增强花纹。相邻的A和B型充填薄片14上的这些表面花纹一般呈镜像，这种镜像结构在最后的装配过程中形成通道220和222。在最佳实施例中，每个薄片表面151、153都在直线210上的相邻波峰163A之间形成一距离，在图11A中该距离由间距265表示。在图11A中，加强花纹的纵向循环包括重复循环的三组隆起163，隆起163相对水平轴线126沿相同的角度方向倾斜。在一具体的实施例中，增强花纹使冷却水沿薄片表面151、153移动，而且在该最佳实施例中，水沿薄片表面151或153水平移动1.5个间距265，所述间距是指每一纵向循环或每两个纵向组167之间的间距。位移与间距之间的比率一般最好为任意半个循环的比率。例如0.5、1.5、2.5等等。类似地，位移与间距的任意非整数比率形成相应的增强气流。

充填薄片或热交换介质及物质交换介质14通常由塑性材料制成，例如连续进给的聚氯乙烯薄片或PVC薄片，这种薄片通过由本领域公知的热成型工艺制成的。用于充填薄片14的材料之选择是一种设计选择，有关PVC的实施例并非限制性的。材料的另一实施例包括可应用于高温环境下的不锈钢，例如催化转化塔。在图4A中，模具120可用于形成类似的充填薄片52、60，薄片52、60已分别在图3B和3D中示出。模具120包括分隔线124，以形成薄片14的对中宽度及侧边缘26，分隔线表示剪切的位置。尽管只对单个较大的板块作出了说明，但是也可用具有其它薄片外形的类似模具制造具有吸水栅16和侧边缘24的薄片外形，如图4B所示。对设计者而言，板块54和56的具体长度和宽度及图3E中充填薄片14的单个板块外形都是现有的，但对模具120和122的说明仅是说明性的，并非是对现有模具选择和设置的限制。充填薄片14的长度可通过将连续多个板块54和56连接到一起而形成。

图示的模具120和122设置有平行于垂直轴80的侧边缘24和26，但是，水平轴126相对板块的上边缘128和下边缘130移动一个角度89，该角度等于图3A和3B所示的角度88。充填薄片14的制造形成了椭圆形通道70、72的长轴82，其中通道70、72平行侧边缘24和26。在图4A和4B中，模具120和122设置有平行模具垂直轴或纵轴81的侧边缘24和26，但这只是对制造工艺的说明，并非是一种限定。在图4A所示的模具构造中，边缘27平行侧边缘26，边缘27通常抵靠在第二充填薄片50或58上，以形成所需宽度的充填薄片14。充填薄片52或60可被单独用于抵靠薄片。具体的薄片设置仅是一种设计选择，即并列的充填薄片、一片薄片、设置有或未设置吸水栅和除湿器的充填薄片，或上述设置的组合。

如上所述，充填薄片14可由可成形的塑料薄片制成，例如其可以是不连续的薄片或从塑料薄片辊上连续进给的薄片。未成型的塑料薄片一般为具有正面151和反面153的平面薄片150。最终或成型的薄片在充填薄片的每个板块54、56上都设置有剪切线152和154，剪切线152和154在图中为两条平行的直线，其间有一间隙49，以形成用于剪切或分离的线性位置。剪切线152和154已在图3A至3D的充填薄片50、52、58和60上示出。图4A和4B中的上部剪切线152也可在制造过程中作为模具120和122的密封线。在一具体的实施例中，剪切线152和154的宽度约为3/8英寸。

充填薄片14或50、52和58、60可通过热成型工艺被制成。但是，模具120和122只能唯一地形成由两个板块组成的装置，该板块的长度约为24英寸，因此可通过冲压工艺形成长度为48英寸的薄片。尽管薄片可以48英寸的递增量被形成，这也是由两个板块组成的装置生产出来的，但是每个板块54、56仅需要1.5英寸的偏移量。具体而言，上述的充填薄片14或50、52和58、60可以A和B工序形成，但在现有技术中，就每种薄片而言，却需要单独的模具或在同一模具中需要不同的构造。成型薄片在A或B剪切线152、154以约24英寸的间距被剪切，从而在分离的堆垛或货架上生产出不同的充填薄片。如果薄片相互在顶部套装，那么套装后的结构将会靠近一半标高(one-half index)处从软片包12的主体内凸出，在这种情况下为24英寸。这种在运输前的组装工作很繁重，而且将会导致不易处理的运输和包装问题。另外，交变的充填薄片之现场组装效率低下，而且需要使包装工作远离加工现场，但由于这种远离加工现场的包装失去对成品的控制和估计，因此这种方法也是不可取的。

模具120和122可分别用于制造充填薄片14或50、52和58、60。应该认识到：模具120并未包括吸水栅部分16，类似地，模具122也未包括除湿器28，这些部件可通过插入合适的模具部分来完成，从而形成所需的构造。所述的模具120和122可被设置成包括几个插入件的组件，这些插入件形成所需的充填薄片之结构，如图3A至3E所示，而且插入件可以增加也可以减少，这在本领域是公知的。

在另一实施例中，充填薄片14或50、52和58、60可被装配在图22所示的逆流冷却塔310内。冷却塔310在图23中的示意图示出了冷却塔310的几个组成部分：贮液槽20、风扇18、导管36和喷嘴40，这些部件之间的关系与图1A中冷却塔10的装配关系相同。在该结构中，冷却塔310一般在其下部312开口，其还包括设置有侧壁316的上部314和支承件318。空气流30通过开口部分312并经过吸水栅16被水平抽出。充填薄片14在贮液槽20与风扇18之间设置于与贮液槽20之上或覆盖贮液槽。来自喷嘴40的水或流体可被导向充填薄片14，该薄片14设置有一般垂直定位的波峰线210和线性波谷164，以与通过充填薄片14的空气流联通。在该说明中，可用图9表示软片包12的平面视图。

在该逆流冷却塔310内，由于边缘24和26并未直接暴露于周围环境中，而是固定于封闭的上部314内，因此充填薄片14并不包括吸水栅16或除湿器28。图22和23中的冷却塔310内的充填薄片14可在边缘24和26的任一侧设置于横向支承件318上，该支承件横过垂直轴线80或图3D中充填薄片14的纵向长度。支承件318被肋320固定到位，而肋320又与冷却塔的结构部件22相连接。

具体地说，可通过将上述模具的插入件插入而在模具120上形成充填薄片14。在一具体的结构中，图3E中的薄片宽度324最好介于16英寸和24英寸之间。在这种标称宽度的设置中，充填薄片14可被制造、包装、运输，并以类似于上述的方式组装，而且可以垂直悬挂充填薄片14。这种设置中的充填薄片14可被定位，同时使边缘24和26中的一个与侧向支承件318接触，而另一边缘则垂直设置于冷却塔310内。冷却塔310内的充填薄片14包括大体平行冷却塔之水平轴线390的侧边缘24和26。在冷却塔310内，交变的A和B型的充填薄片结构以相同于上述垂直的充填薄片装置的方式被固定。组装结构中A和B型充填薄片的对中可由本领域公知的所有方法来实现，所述的公知方法包括：在将冷却塔310内的软片包12定位在横向支承件318上之后，手工分离单个充填薄片。应该清楚：较窄的充填薄片14能够支承较小高度的充填薄片，但固定在边缘上的单个充填薄片14可通过将充填薄片14紧靠在一起并使凸出的分隔装置252与凹入的分隔装置254接合以增加机械支撑而被支撑。另外，在这种边缘支撑的充填薄片装置中，不采用装配杆112，从而消除了贯穿充填薄片14的必要性。

在图22和23的水平设置中，充填薄片14具有垂直定向的波峰线210，而且介于波峰线210之间的对应的线性波谷164也垂直定向。水平装配在一起的充填薄片14还包括相邻充填薄片之相邻正面151和反面153的波峰线210，其紧靠在一起并在一垂直结构中相对外形通道220和222对中，通道220和222用于通过充填薄片14的空气流或气流的交换。隆起163和沟槽165与波峰163A及线性波谷164配合，以在通道220和222内形成螺旋形的涡流，从而增强流动气体和流体之间的热交换。

在另一实施倒中，横向支撑件318可被设置于横流冷却塔10内，以支撑垂直设置的充填薄片14。在该结构中，省去了支撑杆112，而且单个充填薄片14的长度或高度也可变化，以在垂直相邻的横向支撑件318之间调整所需的间距。

图1和2中的横流冷却塔10包括独立的吸水栅16。充填薄片的前表面24靠近图中所示的吸水栅16，在图中该吸水栅16与充填薄片14成一体，并可避免流动的流体32从充填薄片12中排出。应该注意：图示的吸水栅16与最佳实施例中的充填薄片14成一体，但并未要求吸水栅16是一个一体的部件，它可以是一个独立的部件。

在图3中以平面图示出了单个充填薄片14，该充填薄片14在V形花纹表面151和153上与吸水栅结构连接为一体，以形成从花纹表面151、153移出的边缘24，如图4B和11C所示。或者，吸水栅16也可被设置于边缘24与V形花纹表面151、153之间。图5A中的吸水栅结构16包括叶片451，单个叶片451为重复花纹的部件，这些部件设置于相邻接触表面457、吸水栅长度459或面对长度470上的相同位置之间。吸水栅的叶片451相对水平轴线以角度350定向，如图5A中的直线126和吸水栅长度459所示，吸水栅16的角度设置可引导排水，以使被吸收的流体液滴流入充填薄片包12。

图4D为现有技术的蜂窝式吸水栅(栅板)455的剖视图，这种栅板在其正面462和反面464上设置有波纹形花纹460。波纹形的花纹460在其正面和反面462和464上具有一垂直段或臂470，该臂470在相邻而且相对倾斜的壁466和468之间延伸，而壁466和468从各个接触表面457延伸。在采用波纹状花纹的栅板结构455的装配过程中，正面和反面462和464之相邻栅板结构的相对段470相互接触，并形成多个等边六边形的栅格472，如图4E所示。这种等边的栅格结构472是通过相邻充填薄片14与栅板结构455相互接触形成的，这种接触形成了有限的空气流和流体流区域。

图4D的吸水栅结构455如平面视图图5所示。在该实施例中，吸水栅结构455包括外边缘24和内边缘145，该内边缘靠近充填薄片的反面151。每个部分457和波纹状花纹460的吸水栅叶片451都以角度350向水平线倾斜，并从外边缘24延伸到内边缘145。外边缘24上的每个相对的臂470都是吸水栅455之平面或矩形部分457的末端。该部分457终止于靠近充填薄片正面和反面151和153的接触段或臂458。吸水栅的矩形部分457之臂459在外臂470与接触臂458之间延伸。在图5A中，外臂470和接触臂458为吸水栅455之平行四边形的上部的短边，长边或吸水栅臂459与平行四边形的短边458和470连接。作为说明，应该注意到：在图5A中，倾斜区域464包括一上臂465，该上臂从下部吸水栅臂459上的一个点463沿垂直方向延伸到内边缘145上的内接触臂458的顶端469。从而使倾斜区域464表现为吸水栅之矩形部分457的间断，但在平面视图中为一平面部分。因此，可沿吸水栅臂470形成充分接触的吸水栅部分457，这样就形成图4E的六边形栅格472。

总之，吸水栅叶片451和栅板部分457以角度350从外边缘24向内边缘145向下倾斜。使角度350的值最小，有利于空气的进入并使通过充填薄片的表面151和153。角度350与吸水栅臂459的特定组合形成图5A的作用距离454。该作用距离就是由每个吸水栅栅格472所形成的垂直保护装置之尺寸值，其中吸水栅栅格472用于吸收冷却塔10或充填包12内的流体；而且在图5A中，距离454为吸水栅臂459在外边缘24和内边缘145上的端点之间的高度。吸水栅结构16和455的另一有形尺寸包括吸水栅高度462，该高度在图5A中为相邻矩形部分457上相同位置之间的垂直距离。吸水栅高度462可被认为是开口高度456和接触长度或高度458的循环花纹。开口高度456与接触高度470与相邻吸水栅叶片451的相同部分协同工作，即相邻正面和反面上的吸水栅部分457，以形成图4E所示的蜂窝状结构。各个不同长度和尺寸之间的关系影响吸水栅的操作性能，而且这些关系可被用作评价吸水栅结构455和16的评估准则。

一种评估准则或设计参数被称为视线比率，即作用距离454与开口高度456的比值。视线比率可用于衡量防止流体液滴水平移动之保护措施的作用。作为利用这种设计参数的实施例，与倾斜表面接触的下落流体液滴可沿具有水平分量和垂直分量的方向移动或弹开。该移动距离是垂直下落距离的函数。流体液滴在吸水栅结构内的最大移动距离为开口高度456。

当视线比率为1.0时，可能垂直移动的流体液滴通过吸水栅高度所需的距离是相等的。从而，视线比率越大，最大液滴的回弹及在入口边缘24离开吸水栅结构455的垂直距离之差也就越大。由于这种物理特性，如果以具有第一视线比率的吸水栅花纹为参考基准，那么具有更大开口高度456或更大吸水栅高度462的第二吸水栅花纹将需要更大的作用距离，从而以相同程度防止流体液滴的排出，即具有相同的视线比率。这种条件可通过改变相同吸水栅长度457的角度350或通过增加吸水栅的长度459来实现。但这些可选方案将会对吸水栅455的效率或成本产生影响。反之，吸水栅高度462的降低可以保持第一视线比率，并可形成一种更有效、更紧凑的吸水栅装置455。本发明的吸水栅结构16可在视线比率为0.70至3.0的范围内工作。

然而，在图5A所示的本发明之吸水栅结构16中，接触表面457与整个宽度的表面457交叠形成倾斜区域464，该区域从吸水栅臂459上的一点463延伸到内边缘145上的一个接触点469。在该结构中，流体液滴可落入吸水栅结构或区域内，其中所述的区域从上部吸水栅部分上的点469延伸到相邻吸水栅部分457上的相邻下部点469。从而，流体液滴在吸水栅区域内的最大垂直移动距离就是吸水栅的高度462。因此，作为第二种措施的设计方案，作用高度454与吸水栅高度462的比率为另一个合适的描述信息或吸水栅的保护水平的评价手段。约0.70至3.0的作用比率为本发明所提供的作用范围，用于改变接触高度470和作用高度454。

图5A示出了现有蜂窝状吸水栅的结构，其在图4D的侧视图中也已示出。波纹状花纹的一般结构特征包括倾斜部分466和468，及垂直段470。这些吸水栅的垂直段470与相邻充填薄片14的相邻吸水栅段接触，其中充填薄片14可被组装成充填薄片包12。在本发明中，吸水栅结构16为一个与充填薄片12一体形成的部件，从而在最佳实施例中包括在冷却塔10的充填薄片12内。

在吸水栅的包装部件中，垂直段470与相邻充填薄片的相邻吸水栅在其相应的垂直段470上接触。在一装配好的现有装置中，相邻的倾斜段466、468和垂直段470都是相同的，并相互配合以形成多个等边六边形栅格472，如图4E所示。在图4E的蜂窝状结构中，栅格472具有一开口栅格宽度475和一开口栅格高度476，其宽度475与高度476的比值或高宽比为具有这种蜂窝式结构的栅板结构尤其是栅板结构16或455提供了更多的描述信息。在本实施例中，格栅的高宽比可介于0.50至2.5之间。但该高宽比最好大于1.0，约2.0为最佳。具体地说，图4E所示的等边格栅472在充填薄片14的相邻栅板16或455之间的表面或叶片457上形成相当大的接触面积。相邻的栅板区域之接触形成限制空气流或流体流的区域，在该区域内几乎不会或根本不会产生穿过格栅472的冲洗作用。限流区域或穿过充填薄片的小的冲洗作用有助于矿物质的沉积和生命体的生长，但这些都是不需要的条件。

本发明之栅板结构中的上述高宽比大于1.0，就是说格栅的宽度475总是大于格栅的高度476。图4E示出了常用的蜂窝式栅板的端部视图，这种栅板包括栅板叶片451和朝充填薄片表面151和153向下并向里倾斜的部分457，如图5A所示。该部分457的倾角为相对水平线的角度350。最好能够使角度350最小，以便于空气进入栅板结构16和充填薄片14内。但是，栅板结构16或455可能通过防止流经充填薄片14或其它冷却塔介质及栅板叶片451的整个表面的流体排出或“飞溅”而将流体留在冷却塔10内。接触表面或栅板叶片457的长度乘以空气入口角度350的正弦值约等于作用高度454。这是垂直下落的流体之量纲值或容许值，垂直下落的流体是由可防止流体排出或“飞溅”的每个格栅472提供的。

上述说明及上述视线比或高宽比暗示：具有较大开口高度456或下落距离462的栅板设计将要求成比例增大的作用距离454，以在防止流体“飞溅”方面起到相同的保护作用。

在图6E和6F中，示出了另一种压缩的非等边蜂窝状的栅板设计方案480，这种栅板480在外边缘24上还设置有肋482，这是本发明之栅板结构16的一个示例。在图6E中，栅板高度470在长度上明显短于倾斜的壁466或468。图中示出了肋482的垂直端部视图，肋482可被认为是中心轴467并被用作基准面。在该实施例中，肋482提供了一定程度的稳定性或刚性，以增加紧凑设计的相邻栅板结构455之间的对中，在所述的紧凑设计结构中，栅板沿矩形部分457和接触线470具有相对最小的接触面积。在图6E中，接触高度458明显短于开口高度456。从而，对于相同的角度350，在栅板16的吸水性能至少与上述现有栅板结构之吸水性能相同的前提下，可减小栅板的长度459，这种改进的结构可节约空间和成本。一装配好的高效栅板16在图7中以端部视图的形式被示出，该图还示出了一个六边形的矩阵，但该矩阵不是由等边六边形格栅组成的。具体而言，格栅的宽度475大于格栅的高度476。在该栅板部件455中，既可得到所需的吸水特性，同时又可减小外边缘24与内边缘145之间栅板部件455的宽度。

参照图6A、6B、6C和6D，图中示出了上述的除湿器28。图3F示出了除湿器28的另一特征，其中第一除湿薄片510和第二除湿器薄片512具有一致的形状，其可以相互配合以形成区域或通道514，该通道用于将含有流体的空气从冷却塔介质，例如充填薄片包12，输送到冷却塔10的中央区域，以与图1、1A和22中的风扇联通。但是，将冷却流体从冷却塔10的介质输送到周围环境中是不合乎要求的。这样，就可使用除湿器28，并使除湿器28与介质或充填薄片14配合，以吸收包含在空气中的雾或流体，以将其导向充填薄片的表面151、153和贮液槽20。

在现有技术的钟形除湿器中，钟形的除湿器将产生穿过通道514的空气流，不管空气流从第一端522流向第二端524还是从第二端524流向第一端522，都接触相同的角度变化。这种钟形的除湿器起到应有的作用并使除湿达到令人满意的程度，但这种除湿器不是用于流体液滴吸收和控制的最佳技术方案。

图3F从图6A的上边缘示出了广义上的钟形或曲线形除湿器28，这种形状已被应用于逆流式和横流式冷却塔10中。尽管充填薄片12可在内边缘26上包括多个除湿器，这些除温器可相互配合以形成多个通道514，但在说明书中将仅对一个成型时的通道514进行说明。在说明中，含水空气在通道514的入口531处以箭头532示出，而排出空气则在出口534处由箭头536表示。除湿器28用于从通过冷却塔10或其它液体-气体直接接触的设备的含流体的空气流中除去流体液滴，所述流体液滴通常为水，但也可能是另一种流体。在空气流532的方向被改变之后，较重的流体液滴将会撞击除湿器薄片的侧壁526和528，这种撞击是较大动量的较重流体液滴作用的结果。液滴撞击侧壁526或528，凝结并沿侧壁526或528流动，以返回到图1和1A所示的充填薄片表面151或153和贮液槽20。

图3G为本发明的除湿器511，这种除湿器采用平行的直壁部分，以使进入入口531和通道514的含有流体之空气流均衡、稳定。通道514被上部侧壁526、第一薄片50的正面531、下部侧壁528及第二薄片512的反面所包围。在图3G中，空气流532在底部区域560达到初始平衡和稳定，底部区域560为基本平行的壁部分。空气流532之方向的初始改变为第一倾角516处，该角度相对垂直线518为+40°，而且还使空气流速度v增加。在该实施例中，在第一速度平衡和加速区域520内，增加后的速度v-1可被表示为v除以角度516的余弦或等于1.035v。正号“+”和负号“-”表示直径方向相对垂直的基准线518的变化，即在图中“+”号表示顺时针移动，“-”号表示逆时针移动。

空气流的加速还促使被输送的流体液滴产生与空气和流体相同的速度。如上所述，如果引入的空气流速度v具有一个1.0的值，那么其速度一般约为700英尺/分钟。在与侧壁撞击之后，空气流532继续通过通道514流动。空气流532离开第一撞击区域544之下游的区域520并通过较大流体液滴的作用后其速度约为1.3倍的进入速度v。加速气流继续通过通道514，以在第二冲击区域546接触底壁528，同时使中等尺寸的流体颗粒沉积在底壁528上。接下来，通道514以约-90°的第二方向变化角548重新定向。在该位置上，气流532处于第三速度平衡，并以相对垂线518约-50°的第三倾角530进入加速区550，从而产生气流速度的增加，v-2，即v除以角度530的余弦或1.556v。接下来，气流532以相对其流动方向约+35°的第三方向变化角537重新定向，流向空气加速区554和位于第二端524的出口534。包含流体的气流在通道514内继续向下，并在第三撞击区522再次撞击顶壁526，更细和更小的流体漂移颗粒沉积在第三撞击区域522内，以返回充填薄片表面151和153及贮液槽。出口534处的空气流532以相对垂线518约-15°的微小角度倾斜。空气流532在螺旋形通道514的整个长度上所经历的角度变化之和为165°，具体地说，40°的第一倾角516，90°的第二方向变化角548和35°的第三方向变化角537之和为165°。这种现有的除湿器是对称的，同时其第二倾角大于其第一倾角，从而可以连续除去较小的流体液滴。但是，可在这种除湿器结构内包括有进一步的改进，以增加流体回收，并进一步减少通过通道514的压降，从而改善操作效率。

作为对比的参照条件，一钟形弯曲外形的除湿器包括大体相等的第一倾角516和第二倾角530。当钟形的除湿器内产生空气加速时，空气流和被吸收的流体液滴之动量也要产生变化，但这需要对这些特征进行改进。除去较小尺寸的流体液滴需要增加邻近通道514部分的连续下游之间的动量。

图3F中的除湿器结合有对称形式的下述内容，但降低了从入口531到出口534穿过除湿器的压降。具体地说，改进的除湿器28包括：在入口531和出口534附近具有不同角度值的气流变化的对称形状；三个撞击区域，用于撞击气流并逐渐下落的较小的流体液滴；一与排出区域重叠的第二撞击区域，以确保来自第二撞击区域的流体之充分撞击；减少总的角度变化，以使气流532更平缓的改变气流方向；避免了排出口534相对入口531的平面偏移，这是以15°的角度为排出的气流定向所必需的，如上所述。这种改进的设计包括约+35°的第一倾角516，约-75°的第二方向变化角，约-40°的第二倾角，约+40°的第三方向变化角，以在出口534处形成0°的排出角558。气流532所经历的总的角度变化，具体地说，就是第一倾角516、第二方向变化角548和第三方向变化角557之和为150°。这种较小的总角度变化以及平缓的过渡使除湿器产生较少的剧烈压降。这些变化及S形沟槽176和微型沟槽185改进了流体的吸收和充填薄片12的再定向，改进了气流的方向控制，并降低了从入口531穿过除湿器到达出口534的压降，从而改善了通过除湿器28的气流输送。

尽管已对本发明的具体实施例作出了说明，但应该清楚：可对本发明作出各种不同的修改和变化。因此，本发明所附的权利要求书覆盖了所有落入本发明保护范围内的修改和变化。