熱交換器裝置和用於熱交換器裝置的功能裝置製造方法

2023-04-23 05:53:06

熱交換器裝置和用於熱交換器裝置的功能裝置製造方法
【專利摘要】本發明涉及一種熱交換器裝置和用於熱交換器裝置的功能裝置，具體而言，涉及一種帶有冷卻劑通道(2)的熱交換器裝置(1)，該冷卻劑通道通過至少一個殼體壁(4)與環境(3)隔開，且熱交換器裝置(1)具有至少一個功能接頭(5)。此外，本發明涉及一種用於功能接頭(5)的功能裝置(9)。
【專利說明】熱交換器裝置和用於熱交換器裝置的功能裝置
【技術領域】
[0001]本發明涉及一種帶有至少一個冷卻劑通道的熱交換器裝置和一種用於功能聯接至熱交換器裝置處的功能裝置。
【背景技術】
[0002]在熱交換器中，例如在電馬達的冷卻套(KUhlmantel)中，必須將冷卻劑輸送至冷卻劑通道且從該冷卻劑通道中吸出。為此在熱交換器裝置的殼體處設置有進入接頭和排出接頭。
[0003]尤其用於電動車的作為動力總成的電機的冷卻套的開發對開發者提出特別的挑戰。製造這樣的總成應能夠簡單地實現且以很少的材料、機器以及時間上的花費來實現。對於從現有技術中已知的裝置，在製造時，尤其冷卻套的形狀總是與折衷和額外花費相關聯。
[0004]為了簡化帶有冷卻套的殼體的製造，嘗試使用帶有簡單的幾何結構的部件或至少部件的區段。例如已知帶有沿軸向定向的冷卻通道的柱狀冷卻套。因此從出版物US 6 300693 BI中已知一種用於冷卻電機的定子的冷卻套，其具有同軸的兩個外罩、在外罩以及端蓋之間的冷卻肋條。冷卻肋條布置成平行於柱狀外罩的縱向中軸線。端蓋如此實施使得流體曲流狀地和/或迂迴狀地流經由單個的冷卻肋條彼此隔開的冷卻通道。出版物US 7 800259 B2顯示了一種類似的裝置。出版物WO 2006/106086 Al也顯示了一種帶有柱狀冷卻套(在軸向方向上曲流狀地流經該冷卻套)的電機。出版物US 6 727 611 B2、EP I 953 897A2以及US 7 675 209 B2顯示了這種類型的其它的裝置。
[0005]對於從現有技術中已知的冷卻套，不利地是冷卻套配備有必需的和附加的裝置，例如用於冷卻劑的進入或排出的冷卻劑管路接頭，通過其來預定殼體的幾何結構。因此帶有確定的殼體的熱交換器裝置經常僅可以很少的安裝位置來使用，通常與很高的裝配花費相關聯。

【發明內容】

[0006]在該背景下，本發明的目的在於提供一種可能性來降低生產花費且可同時儘可能實現多個不同的安裝位置。
[0007]該目的利用根據權利要求1的特徵的熱交換器裝置和根據權利要求10的特徵的功能裝置來實現。從屬權利要求涉及本發明的特別適宜的改進方案。
[0008]根據本發明設置有熱交換器裝置，其具有至少一個功能接頭，該功能接頭特徵在於殼體壁的穿通部(Durchbrechung)和用於功能裝置的容納部。容納部在殼體外表面處布置在穿通部的邊緣處。通過分開殼體和功能裝置可使功能裝置僅匹配於特定的安裝位置的要求。
[0009]優選地，熱交換器裝置具有相同的多個功能接頭，從而可將確定的功能裝置根據安裝位置定位在不同的功能接頭處。在此，特別有利的是功能接頭是相同的。在本發明的一改進方案中，功能接頭可具有面向冷卻劑通道的凹處作為在冷卻劑通道中的集聚室。熱交換器裝置的柔性的可定位性尤其由於功能接頭的形狀和功能裝置與殼體的分開使得能夠以很高的件數來生產殼體。相對於殼體明顯更小和更便宜的功能裝置僅必須在所希望的功能接頭處進行定位。功能裝置總是包括蓋板。無其它裝置的簡單的蓋板僅用於以密封流的方式封閉穿通部。
[0010]本發明的一改進方案涉及包括至少一個裝置的功能裝置。那麼裝置例如為用於使冷卻劑從一個冷卻劑通道或從多個冷卻劑通道進入或排出的冷卻劑管路接頭。另一裝置為分隔劍狀件(Trennschwert)，其布置在冷卻劑通道中以用於改變流動截面。為此分隔劍狀件布置在蓋板的內側處。在根據一實施形式例如具有分隔劍狀件和用於冷卻劑軟管的通常的兩個冷卻劑管路接頭的功能裝置中可實現為熱交換器供給冷卻劑。垂直於蓋板定向的分隔劍狀件接合到冷卻劑通道中且在進入與排出之間隔開冷卻劑。冷卻劑管路接頭還可與蓋板一起製成單件，例如製成為澆注構件。分隔劍狀件可以如此設計使得其打斷冷卻劑通道且使冷卻劑的流動完全改道。接合到一個冷卻劑通道或多個冷卻劑通道的截面中可備選地如此設計使得僅使冷卻劑流中的一部分改道。垂直於蓋板的內表面定向的分隔劍狀件使得不僅能夠在穿通部中均勻地分隔體積而且能夠可變地設計排出腔和進入腔。因此還可很簡單地安裝功能裝置。在作為集聚部起作用的穿通部中將在流動技術方面彼此分開的多個冷卻劑通道整合成一個冷卻劑通道。
[0011]優選地，分隔劍狀件包括堅固的芯部和至少一個彈性的唇部。有利的是由堅固的剛性材料製成的芯部與蓋板一起製成單件。在一優選的實施形式中，在芯部處布置有兩個唇部。唇部由比芯部更軟的、更有彈性的材料製成。根據一改進方案，唇部前緣具有結構。唇部前緣的結構化的形狀用於改進唇部在冷卻劑通道處的配合部的密封性或者達到所希望的洩漏率。為了尤其在結構化的冷卻劑通道中實現很高的密封性，唇部前緣的結構設計成與冷卻劑通道的結構逆反。如果唇部同時作用到多個冷卻劑通道上，那麼唇部前緣與由並排而置的多個冷卻劑通道形成的結構相協調。在劍狀的芯部處布置有多個唇部以便最小化洩漏率。唇部通過連接器件(例如粘合劑、硫化物、模接部(Anspritzen)或者形狀配合的插拔連接件)固定在芯部處。分隔劍狀件的形狀允許放棄在進入腔與排出腔之間的單獨的密封器件以及允許多次裝配和拆卸功能裝置，而不必替換密封器件。為了最優的密封，分隔劍狀件(尤其唇部)恰好配合地或以輕微的過盈量與冷卻劑通道的結構和穿通部的側面相匹配。
[0012]對於功能接頭的優選的形狀，穿通部的中軸線垂直於流動方向定向，尤其垂直於冷卻劑通道的最大的縱向截面定向。容納部包括用於功能裝置的貼靠平面和固定部位。在所有的容納部中，相應的固定部位的位置彼此相同。此外，蓋板具有多個固定裝置，其位置與固定部位的位置彼此相協調。這樣形成的系統使得能夠柔性地定位不同的功能裝置且最終實現將熱交換器裝置容易地安裝在不同的安裝位置中。貼靠平面垂直於穿通部的中軸線定向，更確切地說垂直於冷卻劑通道的橫截面定向。
[0013]冷卻劑的排出和進入可通過唯一的或者多個穿通部實現。在此可利用用於進入的穿通部和用於排出的其它的穿通部。備選地，多個穿通部相應用於冷卻劑的進入且同時用於冷卻劑的排出。為了提供足夠的空間，穿通部和/或至少容納部和蓋板具有伸展的尤其矩形的、帶有兩個長側和兩個窄側的形狀。為了避免應力集中，將角倒圓或者使窄側彎曲，例如彎曲為半圓。[0014]本發明的一改進方案涉及功能裝置，其包括可調節溫度的組件。蓋板具有用於將組件固定在蓋板的外側上的連接裝置。在該實施形式的一變型方案中，蓋板用作熱交換器且以密封流的方式封閉閉合穿通部。這對於不可或不應由冷卻劑流經的組件特別有利。組件的冷卻經由通過蓋板的熱傳導來實現。
[0015]在該實施形式的另一變型方案中，蓋板具有開口，冷卻劑可通過該開口流到由至少蓋板和組件的支撐板限制的間隙中且可從此處重新流到冷卻劑通道中。冷卻劑如此直接用於對組件進行調節溫度，即加熱或者冷卻。為了構造間隙，蓋板和/或組件的支撐板可具有凹口和/或尤其圓形的突起部。還可在蓋板與支撐板之間定位密封環。為了有利於冷卻劑流到間隙中，功能裝置具有分隔劍狀件。
[0016]在蓋板與可調節溫度的組件的一實施方案中，通過穿通部從冷卻劑通道取出冷卻齊U，將冷卻劑引導通過構件一至少引導通過在構件與蓋板之間的間隙，且通過在蓋板中的其它開口但通過相同的穿通部再次引回到冷卻劑通道中。在另一設計方案中，冷卻劑從冷卻劑供應部中經由進入口通過穿通部引導到冷卻劑通道中且在流經冷卻套之後通過相同的穿通部引出冷卻劑通道，以便然後流過組件且直到此後在經由排出口(冷卻劑循環)引回至冷源。由本發明也獲得相反的情況，即冷卻劑通過進入口、組件和穿通部流到冷卻劑通道中且最終流過相同的穿通部和排出口。此外，組件的調溫也可經由通過蓋板的熱傳導來實現。
[0017]結構的簡化在模塊設計原理的意義中致使多功能性且因此可簡單地適應其它的組件，也適應這樣的組件，即其基本功能和使用目的不相關。聯接部位的位置可變且未由安裝位置的幾何結構的規定限制。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0018]本發明可有很多實施形式。為了進一步說明其基本原理，在附圖中示出了實施形式中的一種且接下來對該實施形式進行說明。其中:
圖1顯示了帶有功能接頭的熱交換器裝置和功能裝置的第一實施形式的示意性的圖
示；
圖2顯示了帶有功能接頭的、用於電馬達的殼體的外部件和功能裝置的第二實施形式的示意性的圖示；
圖3顯示了殼體的內部件的示意性的圖示；
圖4顯示了帶有外部件和內部件的殼體的示意性的圖示；
圖5顯示了帶有分隔劍狀件、進入口和排出口的功能裝置的第二實施形式的示意性的透視圖；
圖6顯示了在圖5中顯示的罩蓋的罩蓋內側的視圖；
圖7顯示了在圖5中顯示的罩蓋的罩蓋外側的視圖；
圖8顯示了帶有組件的功能裝置的第三實施形式的示意性的透視圖；
圖9顯示了在圖8中顯示的功能裝置的剖面圖；
圖10顯示了在圖8中顯示的功能裝置的分解圖；
圖11顯示了在圖8中顯示的功能裝置的內側的視圖。
[0019]參考標號列表 I熱交換器裝置 2冷卻劑通道 3環境 4殼體壁 5功能接頭 6穿通部 7殼體外表面 8容納部 9功能裝置 10貼靠平面 11固定部位 12蓋板
13固定裝置 14殼體
15空腔 16支承
17進入接頭 18排出接頭
19開口
20分隔劍狀件 21流動方向 22芯部
23唇部 24組件
25支撐板 26連接器件
27橋接件
28間隙
29內部件 30外部件 31內側面 32突出部
33外側面 34唇部前緣。
【具體實施方式】
[0020]圖1、2以及4顯示了熱交換器裝置1，其帶有形成冷卻套的冷卻劑通道2。冷卻劑
通道2通過至少一個殼體壁4與環境3分隔開。熱交換器裝置I具有殼體14，該殼體包括
內部件29和外部件30。冷卻劑通道2由殼體14的殼體壁4的外側面33與內部件29的內側面31來限制。此外，熱交換器裝置I具有功能接頭5。功能接頭5特徵在於殼體壁4的穿通部6和在殼體外表面7處布置在穿通部6的邊緣處的、用於功能裝置9的容納部8。容納部8具有用於功能裝置9的貼靠平面10和固定部位11。如果熱交換器裝置I具有多個功能接頭5，那麼對於所有的容納部8，相應的固定部位11的位置彼此相同。
[0021]圖1顯示了功能裝置9的第一實施形式。該功能裝置包括用於以密封流的方式封閉穿通部6的蓋板12。蓋板12具有多個固定裝置13，該固定裝置的位置與固定部位11彼此相協調。
[0022]圖2、3和4顯示了用於電馬達的殼體14。殼體14包括外部件30和內部件29。內部件29容納電馬達的定子和轉子，如在圖3中所示。內部件同心地布置在外部件30的柱狀空腔15中，其中，在內部件29與外部件30之間構造有間隔，其為冷卻套的冷卻劑通道2。冷卻劑通道2的寬度由布置在內部件29的內側面31處的突起部32來確定。殼體14具有功能接頭5，在該功能接頭處布置有功能裝置9的第二實施形式。外部件30的外側面33和內部件29的內側面31限制冷卻套，冷卻劑在該冷卻套中循環且因此吸收和導出電馬達的熱量。根據本發明，這樣的殼體14還可用於其它的待冷卻的熱源或者還可用成散熱器。示例性地藉助用於電馬達來說明本發明。內部件29和外部件30相應具有用於電馬達的軸的支承16。在功能裝置9的第二實施形式中將進入接頭17和排出接頭18布置在蓋板12的與殼體外表面7相關聯的外側上。蓋板12在進入接頭17和排出接頭18的內部中具有在圖4和5中不出的開口 19。在蓋板12的與蓋板12的外側相對而置的、與冷卻劑通道2相關聯的內側處布置有分隔劍狀件20。分隔劍狀件20布置在進入接頭17與排出接頭18之間且完全打斷冷卻劑通道2。在殼體壁4中的穿通部6於是在冷卻套中為用於冷卻劑的集聚室。冷卻劑的流動方向21由箭頭來表明。
[0023]圖5至7顯示了功能裝置9的已經在圖2中說明的第二實施形式。功能裝置9包括進入接頭17、排出接頭18以及分隔劍狀件20。圖5顯示了透視圖，圖6顯示了蓋板12的內側的視圖，而圖7顯示了蓋板12的外側的視圖。分隔劍狀件20包括芯部22，其與蓋板12 —起由堅固的剛性材料製成單件。在芯部22處布置有兩個唇部23。唇部23由比芯部22更軟的、更有彈性的材料製成。唇部前緣34構造有輪廓，其設計成與內部件29的內側面31的幾何結構逆反。唇部23通過硫化物或者模接部固定在芯部22處。此外，蓋板12包括功能裝置9的固定裝置13。固定裝置13實施成與功能接頭5的在圖1和2中顯示的固定部位11相配，從而功能裝置9可布置在每個任意的功能接頭5處。該第二實施形式的功能裝置9可用來將冷卻劑引向冷卻套和用來將冷卻劑引開冷卻套。
[0024]圖8至11顯示了帶有組件24的功能裝置9的第三實施形式。在蓋板12的外側處固定有組件24 (尤其用於電馬達的功率電子設備)。組件24的元件布置在支撐板25上。用於與在圖1和2中顯示的功能接頭5相連接的固定裝置13布置在蓋板12的內側上。在蓋板12的外側處存在連接器件26以用於將組件24或支撐板25固定在蓋板12處。支撐板25在面向蓋板12的側部上具有環狀的橋接件27。橋接件27密封地貼靠在蓋板12的外表面處，從而由橋接件27、支撐板25以及蓋板12限制向外封閉的間隙28。在蓋板12中存在兩個開口 19。開口 19在蓋板12的外側上通到間隙28中。分隔劍狀件20在蓋板12的內側處布置在開口 19之間，如其在圖2至7中說明的那樣。由分隔劍狀件20將冷卻劑從冷卻劑通道2中通過一個開口 19導引到間隙28中。在此，在冷卻劑通過另一開口 19且由分隔劍狀件20導引再次回流到冷卻套的冷卻劑通道2中之前，可在冷卻劑與支撐板25以及因此組件24之間進行熱傳遞。不僅可通過蓋板12的外側的形狀而且可通過支撐板25的輪廓來正面地影響用於在支撐板25處最優的散熱的冷卻劑的引導。
【權利要求】
1.一種熱交換器裝置(I)，帶有冷卻劑通道(2)尤其冷卻套，該冷卻劑通道通過至少一個殼體壁(4)與環境(3)隔開，其特徵在於，所述熱交換器裝置(I)具有至少一個功能接頭(5)，該功能接頭具有所述殼體壁(4)的穿通部(6)和在殼體外表面(7)處布置在所述穿通部(6)的邊緣處的、用於功能裝置(9)的容納部(8)。
2.根據權利要求1所述的熱交換器裝置(I)，其特徵在於，所述熱交換器裝置(I)具有相同的多個功能接頭(5)。
3.根據權利要求1和2中至少一項所述的熱交換器裝置(I)，其特徵在於，所述穿通部(6)的中軸線垂直於流動方向定向，尤其垂直於所述冷卻劑通道(2)的最大的縱向截面定向。
4.根據上述權利要求中至少一項所述的熱交換器裝置(I)，其特徵在於，所述容納部(8)包括用於功能裝置(9)的貼靠平面(10)和固定部位(11)，其中，在所有的容納部(8)中，相應的所述固定部位(11)的位置彼此相同。
5.根據上述權利要求中至少一項所述的熱交換器裝置(I)，其特徵在於，所述貼靠平面(10)垂直於所述冷卻劑通道(2)的橫截面定向，尤其垂直於所述穿通部(6)的中軸線定向。
6.根據上述權利要求中至少一項所述的熱交換器裝置(I)，其特徵在於，所述功能裝置(9)包括用於以密封流的方式封閉所述穿通部(6)的蓋板(12)，其中，所述蓋板(12)具有多個固定裝置(13)，該固定裝置的位置與所述固定部位(11)的位置彼此相協調。
7.根據上述權利要求中至少一項所述的熱交換器裝置(I)，其特徵在於，所述功能裝置(9)包括至少一個其它的裝置，例如用於改變流動截面的分隔劍狀件(20)和/或用於所述冷卻劑進入或排出的至少一個冷卻劑管路接頭(17，18)和/或用於將可調節溫度的組件(24)布置在所述蓋板(12)的外側上的連接器件(26)。
8.根據上述權利要求中至少一項所述的熱交換器裝置(I)，其特徵在於，所述分隔劍狀件(20)布置在所述蓋板(12)的內側處且尤其包括堅固的芯部(22)和/或一個或多個彈性的唇部(23)。
9.根據上述權利要求中至少一項所述的熱交換器裝置(I)，其特徵在於，所述蓋板(12)和/或所述組件(24)的設置成用於與所述蓋板(12)相連接的支撐板(25)具有凹口和/或尤其圓形的橋接件(27)以用於在所述蓋板(12)與所述支撐板(25)之間形成間隙(28)。
10.一種用於根據上述權利要求中至少一項所述的功能接頭(5)的功能裝置(9)。
【文檔編號】H02K9/18GK103595188SQ201310357930
【公開日】2014年2月19日 申請日期:2013年8月16日 優先權日:2012年8月16日
【發明者】H.韋爾-布魯恩, A.克萊因丁斯特, G.阿龍佐, M.蓬特, M.澤萊雅克 申請人:大眾汽車有限公司