板式传热器的制造方法
【专利摘要】本实用新型涉及一种板式传热器（1)，其具有：板（2)，其用于将热能传输到热载体，特别是冷却剂或制冷剂；流动管道，其至少在一侧由所述板（2)限界，用于在预定的流动方向（3)上沿所述板（2)引导热载体的流；和多个凸起部，其从所述板（2)突入到所述流动管道中，用于在流动管道内分布热载体。至少两个相邻的凸起部（4)彼此连接和/或与管道边界连接，使得它们形成流动屏障（5、6)以阻止所述流动方向（3)，所述流动屏障基本上横向于流动方向（3)延伸，从而产生更均匀的温度分布。本实用新型还涉及一种具有这样的板式传热器（1)的电动车（10)。
【专利说明】板式传热器
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及一种根据权利要求1前序部分所述的板式传热器。本实用新型还涉及一种根据权利要求11前序部分所述的具有这样的板式传热器的电动车。
【背景技术】
[0002]根据目前的了解，电动机车、电动车(E-车)或电瓶车(E-车辆)是一种至少部分地由电动马达驱动的机动车辆，该电动车辆能够从其内部能量储存得到用于其运动所需的电能。这种能量存储是通用电动汽车发展的一个重要方面，因为电动汽车作为汽车——不像例如轨道车辆——不能在行驶过程中保持连接到一个固定的电网。通过具有高能力密度的有效能量存储，电动车辆才能实现行驶范围，该行驶范围等于由内燃机驱动的机动车的行驶范围。根据现有技术，以这种方式能够实现高达250公里甚至更多的行驶范围。
[0003]在本实用新型的上下文中，“电动车辆”的概念在此包括明确的混合动力电动车辆，所述混合动力电动车辆也被称为混合电动车(HEV)、混合动力车或混合动力汽车。这包括如下机动车，该机动车通过至少一个电动马达和另一个能量转换器驱动，并且该机动车除了上述的电能存储还能从操作燃料箱中获得用于其运行所需的能量。
[0004]在电动车中使用的能量存储的高能量密度和效率常常导致它们在运行中被显著地加热，使得通用的电动车辆通常配备合适的空气冷却或液体冷却。
[0005]因此，为了在汽车工业中使用，DE19961826A1提出一种蒸发器，其具有带有相同的形式和以随机或分别不规则布置的第一连接区域或点，其中，相邻于至少一个流体入口，设有第二连接区域，其具有比所述第一连接区域更大的截面。在此，蒸发器的板在其端部包括:开口，其用于供给制冷剂流体；以及管道，以使流体从板的一端流向另一端。细长和基本上相同的形状的小区或相应的连接区域以这样的方式分布，使得它们的布置是随机或分别任意或分别不规则。所述连接区域具有包含的区段，例如在5平方毫米和15平方毫米之间，特别优选为等于6平方毫米。邻接于开口，即在流动方向改变的区域中设置有连接区域，例如两个数量，具有比连接区域更大的尺寸和即例如含有20平方毫米和35平方毫米之间，特别优选等于21平方毫米。
[0006]EP 1308687 Al公开了在换热器的板中的流动管道，其被流体穿流并且其用于促进在外部环境和流体之间的热交换，其由至少两个互相连接的板形成，以便定义循环管道，其横截面是流体通过的横截面，其中，所述循环管道具有用于流体的入口和用于流体的出口，其中该管具有用于局部封闭循环管道的方法，其目的是保持所述管道的在入口和出口之间的通道横截面基本恒定。
[0007]最后，DE41 42177 A 1，提出提供一种具有管道的板式换热器，所述管道以并流的流动方式和逆流的流动方式被穿流，所述管道一方面通过连接起来以形成板对的各个板形成，并且在另一方面通过接合在一起以形成板组的板对形成。为了在短的轴向入口区域内将进入到入流横截面的介质分布到整个管道宽度上，各个板设置有叶片状的升高部，所述升高部至少从一侧突入到相应的流动管道中。为了提高热交换效率，各个板可设置有邻接于进入区域的轮廓部，这些轮廓部在整个管道的宽度和管道的长度上伸展，优选的多个单独的凸起部，以便产生在管道中的紊流。
[0008]冷却剂在板内的均匀分布已被证明在这样的板式传热器中是一个问题。在这方面，只有不良的流动通过问题区域的形成能够产生，例如，在板的角部中，这大大削弱了整个传热器的温度的均匀化。管道的宽度的减少呈现为不足以解决这个问题，因为它最多只能以管道的曲折形状所造成的压力降低的代价来实现。然而，具有宽流动管道的板式传热器的入流区域和流出区域的最佳设计，在流体力学方面需要大量的计算，这由于它们的复杂性而增加了用于研发的时间和成本方面的花费。
实用新型内容
[0009]因此，本实用新型基于的问题在于，提供一种板式传热器，其具有标准的凸起部，其特征在于冷却剂的更均匀的分布，和因此相应均匀的温度分布。
[0010]这些问题通过具有权利要求1的特征的板式传热器和具有权利要求11的特征的电动车来解决。
[0011]因此，本实用新型基于如下基本思想，即有针对性将突入到流动管道中的各个凸起部彼此连接以便在板式传热器的中的流动管道中的热载体的更均匀的分布。实际上，在流动方向上彼此相邻的两个凸起部结合成流动屏障的功能，其横向于流动方向，使得它们在流动管道的该部分区域中阻止流动方向，迫使热载体横向转向。在本文中，“横向”是指，不排除垂直于流动方向。
[0012]这种解决方案的一个特别的优点在于它的普遍适用性用于在最多样化的管道几何形状中优化流动。因此，本实用新型一方面能够用于改善具有U形流动管道的通用的板式传热器，如已知的DE 19961826 Al和EP 1308687 Al所讨论的。另一方面，基于具有中央连接件的I形或Z形流动管道的板式传热器，诸如DE4142177A1中所述的，也可以根据本实用新型的方式进行凸起部的几何形状的优化。
[0013]通过本实用新型的实施例实现的流动均匀化在这些情况下不仅在板式传热器的主流动区域中开始——例如用于冷却，而且在其位于上游侧的连接件区域中。因此，例如在U型的板式传热器中的连接件的偏心定位，可以适当地提供，连接件区域的邻接冷却区域的内部凸起部与围绕板延伸的管道边界连接以便阻止流动方向。然而，在诸如I型设备的特征的连接件的中央定位的情况下，连接件区域的邻接于冷却区域的两个中央凸起部能够用作相应的流动屏障的开始点和结束点。
[0014]本实用新型的其他的重要的特征和优点从从属权利要求，从附图以及从借助于附图的相关图描述中获得。
[0015]但是应当理解的是，在不脱离本实用新型的范围的情况下，上述的并且在下文中仍将进行解释的特征能够不仅用于所述的相应组合中而且用于其他组合中或者单独使用。
[0016]本实用新型的优选的示例性实施例在附图中示出，并且在下面的描述中更详细地进行说明，其中相同的附图标记表示相同或相似的或功能相同的构件。
【专利附图】
【附图说明】
[0017]分别示意地示出:
[0018]图1示出根据本实用新型第一实施例的带有偏心连接件的板式传热器的局部俯视图；
[0019]图2示出根据本实用新型第二实施例的带有偏心连接件的板式传热器的更详细的俯视图；
[0020]图3示出根据本实用新型第三实施例的带有中央连接件的板式传热器的相应于图2的俯视图；
[0021]图4示出根据本实用新型第二实施例的带有偏心连接件的板式传热器的更加全面的俯视图；
[0022]图5示出根据本实用新型第三实施方式的带有中央连接件的板式传热器相应于图4的俯视图；和
[0023]图6示出根据本实用新型第四实施例带有中央连接件的板式传热器的相应于图4和5的俯视图。
【具体实施方式】
[0024]图1的俯视图示出板式传热器1，板式传热器的对本实用新型必要的流动的屏障设置在示出的切口的外部。在这方面，图1仅用于解释形成本实用新型的解决方案的基础的板式传热器I的基本几何形状，其流动的引导在此相当于U型的通常的结构形式。在热工程学中，依据应用同类的板式传热器(PHT)还称作为板式热交换器(PHE)或称作为板冷却器(PC)，但它们通常具有相同的工作原理。
[0025]如图1所示，该板式传热器I的板2包括多个规则分布的凸起部4，其中，为清楚起见，只有一个凸起部4给出了附图标记。整个凸起部4分布在板2的连接件区域7和与之相邻的冷却区8，所述连接件区域用于将板式传热器I连接到相应的冷却剂回路或制冷剂回路，其中明显大多数凸起部4设置在冷却区8中。所示出实施例中，凸起部4构成为板2的凸状凸起，所述凸起部4在此具有一定高度的球形帽的空间几何形状一虽然存在另一种可能性、例如椭圆形或水滴形的实施方案，所述空间几何形状基本上垂直于板2的基平面，并由此，图1的观察平面与其是共面的。
[0026]由于它们的形状和定向，凸起部4的高度的相当一部分的突入到板式传热器I的流动管道中并通过它们特定的轮廓产生紊流，该管道通过板2并且横向通过的围绕板2延伸的管道边界9平面状地形成，所述紊流通过示出的凸起部4的准矩阵状排列促进到相当程度。如在图2中所示的板式传热器I的第二实施例同样显示出，凸起部4在所述冷却区中配置成多个排——横向于热载体的沿所述板2的流动方向3上延伸，使得前后相继的两排凸起部4分别具有大致相同的间距。同样在一排内，凸起部4在流动管道的宽度上以预定凸起部间距B大致等距离地分布。示意性地，在此通过凸起部4形成的网格结构的排，在此成对地交替变化，使得沿流动方向3的前后相继设置的两排互相偏移了半个凸起部的间距B。在可替换的实施例中，在图2中未示出，替代地可以选择凸起部排的变化的偏移，而不脱离本实用新型的范围。
[0027]在图2的实施例的中的内部连接件区域的宽度E在此形成基础测量，其形成根据本实用新型的流动屏障的基础。因此，已经在连接件区域中位于其到冷却区域的过渡部内本身就是凸起部4，与管道边界9在为连接件区宽度E的5%和50%之间的长度上连接。同样在冷却区域中，第一流动屏障5以距离D突入到所述连接件区域的主流中，其符合数学式0〈D〈0.75*E。同时，第一流动屏障5的整体长度适应于冷却区域的几何形状，并且实际上对应于其宽度的5%和60%之间。流动屏障(附加地)还可定位在横向于流动方向的所述第二或第三凸起部排。
[0028]第二流动屏障6设置在冷却区域的所得内部流动管道的中央并且在横向于流动方向3的方向与管道边界9隔开预定的横向边界距离C。此外，由凸起部4形成的网格纵向沿着流动方向3具有正交的边界距离A，为此使用关系式0.5*(B+C)〈A〈2*(B+C)。相应的流动屏障，也可以设置在板2的偏转区域中，其在图2中未示出。
[0029]图3示出根据本实用新型的板式传热器I的第三实施例，其与图2中的实施例的区别在于其板2的连接件区域的中心定位，其例如用在I形流中。在这种形状变体中，代替内部凸起部与管道边界9的连接，凸起部4居中地设置在连接件区域和冷却区之间的过渡部中，从而整体实现的凸起部11在连接件区域宽度E的5%和50%的宽度上阻挡流动方向3。
[0030]如图4和图5借助于根据本实用新型的板式传热器I的第二和第三实施例的更全面的总的图示所示出的，在相应板2的流出区中以轴向对称的布置方式还设置有相应于所述第一流动屏障5和第二流动屏障6的其他流动屏障。
[0031]最后，图6示出了根据本实用新型的板式传热器I的替选的、第四实施例，所述连接件区域也可以实现完全没有凸起部。不论这一因素，在本配置中，覆盖有凸起部4的冷却区域还包括:所述第一流动屏障5，第二流动屏障6和根据类似的方式的其分别沿轴向对称地设置的配对件。
[0032]如图4、5和6同样表明，相应的板式传热器I可以有利地应用在通用的电动汽车10中，为了输出热量，所述热量在能量转换期间借助于穿流板式传热器I的冷却剂或制冷剂释放出来，所述流板式传热器设置用于优选在能量存储的直接附近冷却电池，并且因此防止电动车10过热。
【权利要求】
1.一种板式传热器(1)，具有: -板(2)，其用于将热能传输到热载体，特别是冷却剂或制冷剂； -流动管道，其至少在一侧由所述板(2)限界，用于在预定的流动方向(3)上沿所述板(2)引导热载体的流；和 -多个凸起部(4)，其从所述板(2)突入到所述流动管道中，用于在流动管道内分布热载体， 其特征在于， 至少两个相邻的凸起部(4)彼此连接和/或与管道边界连接，使得它们形成流动屏障(5,6)以阻止所述流动方向(3)，所述流动屏障基本上横向于流动方向(3)延伸。
2.根据权利要求1所述的板式传热器，其特征在于， 所述板⑵包括: -连接件区域(7)，其具有预定的连接件区域宽度(E)； -冷却区域(8)，其邻接所述连接件区域(7)并具有预定的冷却区域宽度；和 -主流动区域，其根据流动方向(3)设置在所述连接件区域(7)到所述冷却区域(8)中的直线延伸部中。
3.根据权利要求2所述的板式传热器，其特征在于， 所述凸起部(4)以基本上横向于所述流动方向(3)的延伸的多排的方式设置在所述冷却区域(8)中，使得在流动方向(3)上前后相继的两排分别具有预定的排距。
4.根据权利要求3所述的板式传热器，其特征在于， 所述凸起部(4)以由排组成的网格方式设置在所述冷却区域(8)中，使得在一排内，两个相邻凸起部(4)分别具有预定的凸起部间距(B)。
5.根据权利要求4所述的板式传热器，其特征在于， 基本上前后相继的两排互相偏移了凸起部间距(B)的一半。
6.根据权利要求4或5所述的板式传热器，其特征在于， 还设有管道边界(9)，其至少部分绕所述板(2)延伸以便对流动管道限界，其中所述网格纵向沿着流动方向(3)具有至所述管道边界(9)的正交边界距离(A)以及横向于所述流动方向(3)具有至所述管道边界(9)的横向边界距离(C)。
7.根据权利要求6所述的板式传热器，其特征在于， 所述连接件区域(7)偏心地设置，并且在偏心的连接件区域(7)中邻接于冷却区域(8)的内部凸起部(4)与所述导管边界(9)在一长度上连接，所述长度是所述连接件区域宽度(E)的至少5%和至多50%。
8.根据权利要求2至6中任一项所述的板式传热器，其特征在于， 所述连接件区域(7)位于中央，并且在中央连接件区域(7)中邻接于所述冷却区域(8)的两个中央凸起部(4)在一长度上彼此连接，所述长度是所述连接件区域宽度(E)的至少5%和为至多50%。
9.根据权利要求2至8中任一项所述的板式传热器，其特征在于， 第一流动屏障(5)在冷却区域⑶中在冷却区域宽度的至少5%和至多60%上延伸，并且以距离(D)突入到主流动区域中，所述距离小于连接件区域宽度(E)的75%。
10.根据权利要求2至9中任一项所述的板式传热器，其特征在于， 第二流动屏障(6)设置在主流动区域，使得正交边界距离(A)为所述凸起部间距(B)和横向边界距离(C)的总和的至少50%和至多200%。
11.一种电动车(10)，具有: -电能存储，用于电能的存储； -电动马达，用于将电能转化为动能伴随着热发射；和 -热载体，特别是冷却剂或制冷剂，用于将热能输出， 其特征在于， 设有根据权利要求1至10中任一项所述的板式传热器(I)，所述板式传热器邻接于能量存储并由热载体穿流以便冷却能量存储。
【文档编号】F28D9/00GK204027404SQ201420456884
【公开日】2014年12月17日 申请日期:2014年8月13日 优先权日:2013年8月21日
【发明者】马蒂亚斯·塞茨, 克里斯蒂安娜·普罗克施, 丹尼尔·亨德里克斯 申请人:马勒贝洱有限两合有限公司