板式傳熱器的制造方法
【專利摘要】本實(shí)用新型涉及一種板式傳熱器（1)，其具有：板（2)，其用于將熱能傳輸?shù)綗彷d體，特別是冷卻劑或制冷劑；流動(dòng)管道，其至少在一側(cè)由所述板（2)限界，用于在預(yù)定的流動(dòng)方向（3)上沿所述板（2)引導(dǎo)熱載體的流；和多個(gè)凸起部，其從所述板（2)突入到所述流動(dòng)管道中，用于在流動(dòng)管道內(nèi)分布熱載體。至少兩個(gè)相鄰的凸起部（4)彼此連接和/或與管道邊界連接，使得它們形成流動(dòng)屏障（5、6)以阻止所述流動(dòng)方向（3)，所述流動(dòng)屏障基本上橫向于流動(dòng)方向（3)延伸，從而產(chǎn)生更均勻的溫度分布。本實(shí)用新型還涉及一種具有這樣的板式傳熱器（1)的電動(dòng)車（10)。
【專利說(shuō)明】板式傳熱器

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及一種根據(jù)權(quán)利要求1前序部分所述的板式傳熱器。本實(shí)用新型還涉及一種根據(jù)權(quán)利要求11前序部分所述的具有這樣的板式傳熱器的電動(dòng)車。

【背景技術(shù)】
[0002]根據(jù)目前的了解，電動(dòng)機(jī)車、電動(dòng)車(E-車)或電瓶車(E-車輛)是一種至少部分地由電動(dòng)馬達(dá)驅(qū)動(dòng)的機(jī)動(dòng)車輛，該電動(dòng)車輛能夠從其內(nèi)部能量?jī)?chǔ)存得到用于其運(yùn)動(dòng)所需的電能。這種能量存儲(chǔ)是通用電動(dòng)汽車發(fā)展的一個(gè)重要方面，因?yàn)殡妱?dòng)汽車作為汽車——不像例如軌道車輛——不能在行駛過(guò)程中保持連接到一個(gè)固定的電網(wǎng)。通過(guò)具有高能力密度的有效能量存儲(chǔ)，電動(dòng)車輛才能實(shí)現(xiàn)行駛范圍，該行駛范圍等于由內(nèi)燃機(jī)驅(qū)動(dòng)的機(jī)動(dòng)車的行駛范圍。根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)，以這種方式能夠?qū)崿F(xiàn)高達(dá)250公里甚至更多的行駛范圍。
[0003]在本實(shí)用新型的上下文中，“電動(dòng)車輛”的概念在此包括明確的混合動(dòng)力電動(dòng)車輛，所述混合動(dòng)力電動(dòng)車輛也被稱為混合電動(dòng)車(HEV)、混合動(dòng)力車或混合動(dòng)力汽車。這包括如下機(jī)動(dòng)車，該機(jī)動(dòng)車通過(guò)至少一個(gè)電動(dòng)馬達(dá)和另一個(gè)能量轉(zhuǎn)換器驅(qū)動(dòng)，并且該機(jī)動(dòng)車除了上述的電能存儲(chǔ)還能從操作燃料箱中獲得用于其運(yùn)行所需的能量。
[0004]在電動(dòng)車中使用的能量存儲(chǔ)的高能量密度和效率常常導(dǎo)致它們?cè)谶\(yùn)行中被顯著地加熱，使得通用的電動(dòng)車輛通常配備合適的空氣冷卻或液體冷卻。
[0005]因此，為了在汽車工業(yè)中使用，DE19961826A1提出一種蒸發(fā)器，其具有帶有相同的形式和以隨機(jī)或分別不規(guī)則布置的第一連接區(qū)域或點(diǎn)，其中，相鄰于至少一個(gè)流體入口，設(shè)有第二連接區(qū)域，其具有比所述第一連接區(qū)域更大的截面。在此，蒸發(fā)器的板在其端部包括:開口，其用于供給制冷劑流體；以及管道，以使流體從板的一端流向另一端。細(xì)長(zhǎng)和基本上相同的形狀的小區(qū)或相應(yīng)的連接區(qū)域以這樣的方式分布，使得它們的布置是隨機(jī)或分別任意或分別不規(guī)則。所述連接區(qū)域具有包含的區(qū)段，例如在5平方毫米和15平方毫米之間，特別優(yōu)選為等于6平方毫米。鄰接于開口，即在流動(dòng)方向改變的區(qū)域中設(shè)置有連接區(qū)域，例如兩個(gè)數(shù)量，具有比連接區(qū)域更大的尺寸和即例如含有20平方毫米和35平方毫米之間，特別優(yōu)選等于21平方毫米。
[0006]EP 1308687 Al公開了在換熱器的板中的流動(dòng)管道，其被流體穿流并且其用于促進(jìn)在外部環(huán)境和流體之間的熱交換，其由至少兩個(gè)互相連接的板形成，以便定義循環(huán)管道，其橫截面是流體通過(guò)的橫截面，其中，所述循環(huán)管道具有用于流體的入口和用于流體的出口，其中該管具有用于局部封閉循環(huán)管道的方法，其目的是保持所述管道的在入口和出口之間的通道橫截面基本恒定。
[0007]最后，DE41 42177 A 1，提出提供一種具有管道的板式換熱器，所述管道以并流的流動(dòng)方式和逆流的流動(dòng)方式被穿流，所述管道一方面通過(guò)連接起來(lái)以形成板對(duì)的各個(gè)板形成，并且在另一方面通過(guò)接合在一起以形成板組的板對(duì)形成。為了在短的軸向入口區(qū)域內(nèi)將進(jìn)入到入流橫截面的介質(zhì)分布到整個(gè)管道寬度上，各個(gè)板設(shè)置有葉片狀的升高部，所述升高部至少?gòu)囊粋?cè)突入到相應(yīng)的流動(dòng)管道中。為了提高熱交換效率，各個(gè)板可設(shè)置有鄰接于進(jìn)入?yún)^(qū)域的輪廓部，這些輪廓部在整個(gè)管道的寬度和管道的長(zhǎng)度上伸展，優(yōu)選的多個(gè)單獨(dú)的凸起部，以便產(chǎn)生在管道中的紊流。
[0008]冷卻劑在板內(nèi)的均勻分布已被證明在這樣的板式傳熱器中是一個(gè)問(wèn)題。在這方面，只有不良的流動(dòng)通過(guò)問(wèn)題區(qū)域的形成能夠產(chǎn)生，例如，在板的角部中，這大大削弱了整個(gè)傳熱器的溫度的均勻化。管道的寬度的減少呈現(xiàn)為不足以解決這個(gè)問(wèn)題，因?yàn)樗疃嘀荒芤怨艿赖那坌螤钏斐傻膲毫档偷拇鷥r(jià)來(lái)實(shí)現(xiàn)。然而，具有寬流動(dòng)管道的板式傳熱器的入流區(qū)域和流出區(qū)域的最佳設(shè)計(jì)，在流體力學(xué)方面需要大量的計(jì)算，這由于它們的復(fù)雜性而增加了用于研發(fā)的時(shí)間和成本方面的花費(fèi)。
實(shí)用新型內(nèi)容
[0009]因此，本實(shí)用新型基于的問(wèn)題在于，提供一種板式傳熱器，其具有標(biāo)準(zhǔn)的凸起部，其特征在于冷卻劑的更均勻的分布，和因此相應(yīng)均勻的溫度分布。
[0010]這些問(wèn)題通過(guò)具有權(quán)利要求1的特征的板式傳熱器和具有權(quán)利要求11的特征的電動(dòng)車來(lái)解決。
[0011]因此，本實(shí)用新型基于如下基本思想，即有針對(duì)性將突入到流動(dòng)管道中的各個(gè)凸起部彼此連接以便在板式傳熱器的中的流動(dòng)管道中的熱載體的更均勻的分布。實(shí)際上，在流動(dòng)方向上彼此相鄰的兩個(gè)凸起部結(jié)合成流動(dòng)屏障的功能，其橫向于流動(dòng)方向，使得它們?cè)诹鲃?dòng)管道的該部分區(qū)域中阻止流動(dòng)方向，迫使熱載體橫向轉(zhuǎn)向。在本文中，“橫向”是指，不排除垂直于流動(dòng)方向。
[0012]這種解決方案的一個(gè)特別的優(yōu)點(diǎn)在于它的普遍適用性用于在最多樣化的管道幾何形狀中優(yōu)化流動(dòng)。因此，本實(shí)用新型一方面能夠用于改善具有U形流動(dòng)管道的通用的板式傳熱器，如已知的DE 19961826 Al和EP 1308687 Al所討論的。另一方面，基于具有中央連接件的I形或Z形流動(dòng)管道的板式傳熱器，諸如DE4142177A1中所述的，也可以根據(jù)本實(shí)用新型的方式進(jìn)行凸起部的幾何形狀的優(yōu)化。
[0013]通過(guò)本實(shí)用新型的實(shí)施例實(shí)現(xiàn)的流動(dòng)均勻化在這些情況下不僅在板式傳熱器的主流動(dòng)區(qū)域中開始——例如用于冷卻，而且在其位于上游側(cè)的連接件區(qū)域中。因此，例如在U型的板式傳熱器中的連接件的偏心定位，可以適當(dāng)?shù)靥峁B接件區(qū)域的鄰接冷卻區(qū)域的內(nèi)部凸起部與圍繞板延伸的管道邊界連接以便阻止流動(dòng)方向。然而，在諸如I型設(shè)備的特征的連接件的中央定位的情況下，連接件區(qū)域的鄰接于冷卻區(qū)域的兩個(gè)中央凸起部能夠用作相應(yīng)的流動(dòng)屏障的開始點(diǎn)和結(jié)束點(diǎn)。
[0014]本實(shí)用新型的其他的重要的特征和優(yōu)點(diǎn)從從屬權(quán)利要求，從附圖以及從借助于附圖的相關(guān)圖描述中獲得。
[0015]但是應(yīng)當(dāng)理解的是，在不脫離本實(shí)用新型的范圍的情況下，上述的并且在下文中仍將進(jìn)行解釋的特征能夠不僅用于所述的相應(yīng)組合中而且用于其他組合中或者單獨(dú)使用。
[0016]本實(shí)用新型的優(yōu)選的示例性實(shí)施例在附圖中示出，并且在下面的描述中更詳細(xì)地進(jìn)行說(shuō)明，其中相同的附圖標(biāo)記表示相同或相似的或功能相同的構(gòu)件。

【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0017]分別示意地示出:
[0018]圖1示出根據(jù)本實(shí)用新型第一實(shí)施例的帶有偏心連接件的板式傳熱器的局部俯視圖；
[0019]圖2示出根據(jù)本實(shí)用新型第二實(shí)施例的帶有偏心連接件的板式傳熱器的更詳細(xì)的俯視圖；
[0020]圖3示出根據(jù)本實(shí)用新型第三實(shí)施例的帶有中央連接件的板式傳熱器的相應(yīng)于圖2的俯視圖；
[0021]圖4示出根據(jù)本實(shí)用新型第二實(shí)施例的帶有偏心連接件的板式傳熱器的更加全面的俯視圖；
[0022]圖5示出根據(jù)本實(shí)用新型第三實(shí)施方式的帶有中央連接件的板式傳熱器相應(yīng)于圖4的俯視圖；和
[0023]圖6示出根據(jù)本實(shí)用新型第四實(shí)施例帶有中央連接件的板式傳熱器的相應(yīng)于圖4和5的俯視圖。

【具體實(shí)施方式】
[0024]圖1的俯視圖示出板式傳熱器1，板式傳熱器的對(duì)本實(shí)用新型必要的流動(dòng)的屏障設(shè)置在示出的切口的外部。在這方面，圖1僅用于解釋形成本實(shí)用新型的解決方案的基礎(chǔ)的板式傳熱器I的基本幾何形狀，其流動(dòng)的引導(dǎo)在此相當(dāng)于U型的通常的結(jié)構(gòu)形式。在熱工程學(xué)中，依據(jù)應(yīng)用同類的板式傳熱器(PHT)還稱作為板式熱交換器(PHE)或稱作為板冷卻器(PC)，但它們通常具有相同的工作原理。
[0025]如圖1所示，該板式傳熱器I的板2包括多個(gè)規(guī)則分布的凸起部4，其中，為清楚起見(jiàn)，只有一個(gè)凸起部4給出了附圖標(biāo)記。整個(gè)凸起部4分布在板2的連接件區(qū)域7和與之相鄰的冷卻區(qū)8，所述連接件區(qū)域用于將板式傳熱器I連接到相應(yīng)的冷卻劑回路或制冷劑回路，其中明顯大多數(shù)凸起部4設(shè)置在冷卻區(qū)8中。所示出實(shí)施例中，凸起部4構(gòu)成為板2的凸?fàn)钔蛊?，所述凸起?在此具有一定高度的球形帽的空間幾何形狀一雖然存在另一種可能性、例如橢圓形或水滴形的實(shí)施方案，所述空間幾何形狀基本上垂直于板2的基平面，并由此，圖1的觀察平面與其是共面的。
[0026]由于它們的形狀和定向，凸起部4的高度的相當(dāng)一部分的突入到板式傳熱器I的流動(dòng)管道中并通過(guò)它們特定的輪廓產(chǎn)生紊流，該管道通過(guò)板2并且橫向通過(guò)的圍繞板2延伸的管道邊界9平面狀地形成，所述紊流通過(guò)示出的凸起部4的準(zhǔn)矩陣狀排列促進(jìn)到相當(dāng)程度。如在圖2中所示的板式傳熱器I的第二實(shí)施例同樣顯示出，凸起部4在所述冷卻區(qū)中配置成多個(gè)排——橫向于熱載體的沿所述板2的流動(dòng)方向3上延伸，使得前后相繼的兩排凸起部4分別具有大致相同的間距。同樣在一排內(nèi)，凸起部4在流動(dòng)管道的寬度上以預(yù)定凸起部間距B大致等距離地分布。示意性地，在此通過(guò)凸起部4形成的網(wǎng)格結(jié)構(gòu)的排，在此成對(duì)地交替變化，使得沿流動(dòng)方向3的前后相繼設(shè)置的兩排互相偏移了半個(gè)凸起部的間距B。在可替換的實(shí)施例中，在圖2中未示出，替代地可以選擇凸起部排的變化的偏移，而不脫離本實(shí)用新型的范圍。
[0027]在圖2的實(shí)施例的中的內(nèi)部連接件區(qū)域的寬度E在此形成基礎(chǔ)測(cè)量，其形成根據(jù)本實(shí)用新型的流動(dòng)屏障的基礎(chǔ)。因此，已經(jīng)在連接件區(qū)域中位于其到冷卻區(qū)域的過(guò)渡部?jī)?nèi)本身就是凸起部4，與管道邊界9在為連接件區(qū)寬度E的5%和50%之間的長(zhǎng)度上連接。同樣在冷卻區(qū)域中，第一流動(dòng)屏障5以距離D突入到所述連接件區(qū)域的主流中，其符合數(shù)學(xué)式0〈D〈0.75*E。同時(shí)，第一流動(dòng)屏障5的整體長(zhǎng)度適應(yīng)于冷卻區(qū)域的幾何形狀，并且實(shí)際上對(duì)應(yīng)于其寬度的5%和60%之間。流動(dòng)屏障(附加地)還可定位在橫向于流動(dòng)方向的所述第二或第三凸起部排。
[0028]第二流動(dòng)屏障6設(shè)置在冷卻區(qū)域的所得內(nèi)部流動(dòng)管道的中央并且在橫向于流動(dòng)方向3的方向與管道邊界9隔開預(yù)定的橫向邊界距離C。此外，由凸起部4形成的網(wǎng)格縱向沿著流動(dòng)方向3具有正交的邊界距離A，為此使用關(guān)系式0.5*(B+C)〈A〈2*(B+C)。相應(yīng)的流動(dòng)屏障，也可以設(shè)置在板2的偏轉(zhuǎn)區(qū)域中，其在圖2中未示出。
[0029]圖3示出根據(jù)本實(shí)用新型的板式傳熱器I的第三實(shí)施例，其與圖2中的實(shí)施例的區(qū)別在于其板2的連接件區(qū)域的中心定位，其例如用在I形流中。在這種形狀變體中，代替內(nèi)部凸起部與管道邊界9的連接，凸起部4居中地設(shè)置在連接件區(qū)域和冷卻區(qū)之間的過(guò)渡部中，從而整體實(shí)現(xiàn)的凸起部11在連接件區(qū)域?qū)挾菶的5%和50%的寬度上阻擋流動(dòng)方向3。
[0030]如圖4和圖5借助于根據(jù)本實(shí)用新型的板式傳熱器I的第二和第三實(shí)施例的更全面的總的圖示所示出的，在相應(yīng)板2的流出區(qū)中以軸向?qū)ΨQ的布置方式還設(shè)置有相應(yīng)于所述第一流動(dòng)屏障5和第二流動(dòng)屏障6的其他流動(dòng)屏障。
[0031]最后，圖6示出了根據(jù)本實(shí)用新型的板式傳熱器I的替選的、第四實(shí)施例，所述連接件區(qū)域也可以實(shí)現(xiàn)完全沒(méi)有凸起部。不論這一因素，在本配置中，覆蓋有凸起部4的冷卻區(qū)域還包括:所述第一流動(dòng)屏障5，第二流動(dòng)屏障6和根據(jù)類似的方式的其分別沿軸向?qū)ΨQ地設(shè)置的配對(duì)件。
[0032]如圖4、5和6同樣表明，相應(yīng)的板式傳熱器I可以有利地應(yīng)用在通用的電動(dòng)汽車10中，為了輸出熱量，所述熱量在能量轉(zhuǎn)換期間借助于穿流板式傳熱器I的冷卻劑或制冷劑釋放出來(lái)，所述流板式傳熱器設(shè)置用于優(yōu)選在能量存儲(chǔ)的直接附近冷卻電池，并且因此防止電動(dòng)車10過(guò)熱。
【權(quán)利要求】
1.一種板式傳熱器(1)，具有: -板(2)，其用于將熱能傳輸?shù)綗彷d體，特別是冷卻劑或制冷劑； -流動(dòng)管道，其至少在一側(cè)由所述板(2)限界，用于在預(yù)定的流動(dòng)方向(3)上沿所述板(2)引導(dǎo)熱載體的流；和 -多個(gè)凸起部(4)，其從所述板(2)突入到所述流動(dòng)管道中，用于在流動(dòng)管道內(nèi)分布熱載體， 其特征在于， 至少兩個(gè)相鄰的凸起部(4)彼此連接和/或與管道邊界連接，使得它們形成流動(dòng)屏障(5,6)以阻止所述流動(dòng)方向(3)，所述流動(dòng)屏障基本上橫向于流動(dòng)方向(3)延伸。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的板式傳熱器，其特征在于， 所述板⑵包括: -連接件區(qū)域(7)，其具有預(yù)定的連接件區(qū)域?qū)挾?E)； -冷卻區(qū)域(8)，其鄰接所述連接件區(qū)域(7)并具有預(yù)定的冷卻區(qū)域?qū)挾?；? -主流動(dòng)區(qū)域，其根據(jù)流動(dòng)方向(3)設(shè)置在所述連接件區(qū)域(7)到所述冷卻區(qū)域(8)中的直線延伸部中。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的板式傳熱器，其特征在于， 所述凸起部(4)以基本上橫向于所述流動(dòng)方向(3)的延伸的多排的方式設(shè)置在所述冷卻區(qū)域(8)中，使得在流動(dòng)方向(3)上前后相繼的兩排分別具有預(yù)定的排距。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的板式傳熱器，其特征在于， 所述凸起部(4)以由排組成的網(wǎng)格方式設(shè)置在所述冷卻區(qū)域(8)中，使得在一排內(nèi)，兩個(gè)相鄰?fù)蛊鸩?4)分別具有預(yù)定的凸起部間距(B)。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的板式傳熱器，其特征在于， 基本上前后相繼的兩排互相偏移了凸起部間距(B)的一半。
6.根據(jù)權(quán)利要求4或5所述的板式傳熱器，其特征在于， 還設(shè)有管道邊界(9)，其至少部分繞所述板(2)延伸以便對(duì)流動(dòng)管道限界，其中所述網(wǎng)格縱向沿著流動(dòng)方向(3)具有至所述管道邊界(9)的正交邊界距離(A)以及橫向于所述流動(dòng)方向(3)具有至所述管道邊界(9)的橫向邊界距離(C)。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的板式傳熱器，其特征在于， 所述連接件區(qū)域(7)偏心地設(shè)置，并且在偏心的連接件區(qū)域(7)中鄰接于冷卻區(qū)域(8)的內(nèi)部凸起部(4)與所述導(dǎo)管邊界(9)在一長(zhǎng)度上連接，所述長(zhǎng)度是所述連接件區(qū)域?qū)挾?E)的至少5%和至多50%。
8.根據(jù)權(quán)利要求2至6中任一項(xiàng)所述的板式傳熱器，其特征在于， 所述連接件區(qū)域(7)位于中央，并且在中央連接件區(qū)域(7)中鄰接于所述冷卻區(qū)域(8)的兩個(gè)中央凸起部(4)在一長(zhǎng)度上彼此連接，所述長(zhǎng)度是所述連接件區(qū)域?qū)挾?E)的至少5%和為至多50%。
9.根據(jù)權(quán)利要求2至8中任一項(xiàng)所述的板式傳熱器，其特征在于， 第一流動(dòng)屏障(5)在冷卻區(qū)域⑶中在冷卻區(qū)域?qū)挾鹊闹辽?%和至多60%上延伸，并且以距離(D)突入到主流動(dòng)區(qū)域中，所述距離小于連接件區(qū)域?qū)挾?E)的75%。
10.根據(jù)權(quán)利要求2至9中任一項(xiàng)所述的板式傳熱器，其特征在于， 第二流動(dòng)屏障(6)設(shè)置在主流動(dòng)區(qū)域，使得正交邊界距離(A)為所述凸起部間距(B)和橫向邊界距離(C)的總和的至少50%和至多200%。
11.一種電動(dòng)車(10)，具有: -電能存儲(chǔ)，用于電能的存儲(chǔ)； -電動(dòng)馬達(dá)，用于將電能轉(zhuǎn)化為動(dòng)能伴隨著熱發(fā)射；和 -熱載體，特別是冷卻劑或制冷劑，用于將熱能輸出， 其特征在于， 設(shè)有根據(jù)權(quán)利要求1至10中任一項(xiàng)所述的板式傳熱器(I)，所述板式傳熱器鄰接于能量存儲(chǔ)并由熱載體穿流以便冷卻能量存儲(chǔ)。
【文檔編號(hào)】F28D9/00GK204027404SQ201420456884
【公開日】2014年12月17日 申請(qǐng)日期:2014年8月13日 優(yōu)先權(quán)日:2013年8月21日
【發(fā)明者】馬蒂亞斯·塞茨, 克里斯蒂安娜·普羅克施, 丹尼爾·亨德里克斯 申請(qǐng)人:馬勒貝洱有限兩合有限公司