CN104219934A - 一种设备 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种设备，该设备包括蒸发器和管(4)，其中，该蒸发器具有基板(2)，该基板(2)具有用于接收来自一个或更多个电气组件的热负载的第一表面，该管(4)经由基板(2)的第二表面部分地穿透到基板(2)中，以提供嵌入到基板(2)中的蒸发器通道(6)以及位于基板(2)外的冷凝器通道(7)。为了获得紧凑且有效的设备，该连接部包括位于管(4)内的中空部段(8、9)，每个中空部段(8、9)在管(4)的端部附近将管(4)的通道(6、7)彼此连接，以便允许流体经由中空部段(8、9)在管的通道(6、7)之间流动。

Description

一种设备

技术领域

本发明涉及一种具有蒸发器的设备，该设备用于接收来自一个或更多个电气组件的热负载以便为部件提供充分冷却。

背景技术

诸如容纳控制电动马达的操作的驱动装置的柜之类的封闭电控箱通常采用冷却装置来确保电气组件所产生的热不会使柜内的温度升高至可能会发生损坏的程度。

这些已知的冷却装置可以由接收来自电气组件的热负载的散热器或热交换器构成，并且冷却气流经由该散热器或热交换器穿过以将热负载耗散至周围环境。这些传统的冷却装置通常由不具有任何类型的流体循环的金属片构成，或者由具有流体循环的装置构成，并且采用泵来产生流体循环。

先前还存在用于冷却电气组件的更有效的设备，诸如热虹吸器，这些设备能够在不需要泵的情况下使冷却流体循环。期望也在最初已经制造成包括传统的散热器或热交换器的旧电控箱中使用这种设备。

然而，这种更有效的设备具有的问题在于设备的形状和尺寸存在问题。由于形状和尺寸，这些更有效的已知的设备不能使用到不存在以上问题时所能达到的程度。

发明内容

本发明的目的在于解决以上提到的缺点并提供一种设备，其中该设备的形状和尺寸对可以使用该设备的安装方面产生较小的限制。本发明的这些目的和其他目的通过根据本发明的设备来解决。

使用连接部能够在管的端部处不需要大流体分配元件的情况下，在蒸发器通道与冷凝器通道之间获得有效的循环，连接部包括位于管内的中空部段，该中空部段在管的端部附近将管的通道连接至彼此。因此，设备的形状和尺寸相比先前可以更加自由地进行选择。

公开了本发明的优选实施方式。

附图说明

下文中将借助于示例并参照附图对本发明进行更加详细的描述，在附图中：

图1示出了设备的工作原理，

图2至图4示出了设备，

图5至图8示出了设备的第二实施方式，以及

图9和图10示出了替代性的管设计。

具体实施方式

设备1包括蒸发器2，该蒸发器2包括用于接收来自一个或更多个电气组件的热负载3的基板。该电气组件可以直接附接至例如由铝制成的蒸发器。

具有内纵向壁5的一个或更多个管4部分地穿透到蒸发器2的第二表面22中，使得穿透管的至少一个通道嵌入基板2中以形成蒸发器通道6。位于该蒸发器通道6(或多个蒸发器通道6)中的流体经由基板接收热负载3。由于温度上升和蒸发，在示出的示例中，流体在蒸发器通道6中向上流动。

每个管4内的中空部段8，换句话说，管的不具有内壁的端部段，在管4的第一端部10中将每个管的通道6和通道7彼此连接，以允许流体在管4的通道6与通道7之间流动。

位于蒸发器2外的通道为冷凝器通道7。已经进入冷凝器通道7的流体在朝向管4的第二端部11移动的同时被冷却。该冷却可以通过将来自流体的热通过冷凝器通道7的壁传递至周围空气来实现。

每个管4内的中空部段9，换句话说，管的不具有内壁的端部段，在管4的第二端部11中将每个管的通道7和通道6彼此连接，以允许流体在管4的通道7与通道6之间流动。因此，被冷却的流体从冷凝器通道7返回至蒸发器通道6以进行新的循环。实际上，返回流体已经冷凝为液体状态。

在示出的位置中，由于设备的不同部分中的流体(液体/蒸汽)的重力以及温度差和密度差，流体循环在没有泵的情况下发生。为了确保流体的有效循环以及确保在设备位于除示出的竖立位置外的另一位置(例如图2至图4的水平位置)时也能够发生充分循环，管4的通道6或通道7中的某些通道可以具有毛细管尺寸。在这种情况下，如果使流体从设备的第一端部10返回至设备的第二端部11的冷凝器通道7具有毛细管尺寸，则从第一端部10至第二端部11的流体流动还可以在设备位于除图1中示出的竖立位置外的另一位置中时发生。在本文中，“毛细管尺寸”指的是具有毛细管尺寸的通道，在这种情况下，通道具有足够小的尺寸，使得气泡仅可以沿纵向方向(换句话说，沿与径向方向相对的流动方向)产生，并且从而通过推动流体而产生脉动效应(气泡泵送或气泡提升效应)。在该示例中，通道具有毛细管尺寸，使得在其内壁上不需要额外的毛细管结构。被认作是毛细管的通道的直径取决于内部所使用(沸腾)的流体。以下公式例如可以用以估计适当的直径：

D＝(sigma/(g*(rhol-rhov)))^0.5，

其中，sigma为表面张力，g为重量加速度，rhov为蒸汽密度，并且rhol为液体密度。该公式向作为适合用在图中示出的设备中的流体的R134a(四氟乙烷)、R145fa和R123ze(四氟丙烯)赋予了从1mm至3mm的值。

图2至图4示出了设备。除非在以下说明中另有指出，否则图2至图4中说明的设备的工作原理和构造与结合图1说明的设备的工作原理和构造类似。

图2示出了整个设备，图3为一个管4和基板2的局部正视图，并且图4示出了沿着图3中的线A-A截取的管4和基板2的横截面。所示出的设备可以安装在马达驱动装置中，例如可以安装在用于控制至电动马达的电力供应的变频器中。

图2借助于示例示出了设备21包括16个管4，该16个管4平行地设置成经由蒸发器2的第二表面22部分地穿透到蒸发器2的基板中。如在图3中最佳地观察到的，管的至少两个通道(由虚线示出)从而嵌入到蒸发器2中。这些嵌入的通道用作蒸发通道6，接收来自附接至基板2的第一表面24的一个或更多个电气组件23的热负载。位于蒸发器2外的其余通道用作冷凝器通道7，该冷凝器通道7将来自流体的热传递到在冷凝器通道7之间流动的空气25中。如图2中所示，为了加强热到空气25中的传递，翅片26优选地设置成在相邻的管4的冷凝器通道7之间延伸。

图4更加详细地示出了流体流。通道的数目和通道的尺寸以及其他元件实际上可以与4中所示出的形状和尺寸显著不同。管的第一端部10和第二端部11处的中空部段8和中空部段9用作连接部，以允许流体穿过蒸发器通道6与冷凝器通道7之间，而不需要为此目的而在管4外为管或设备提供外部流体分配元件。这使得能够获得紧凑且有效的设备。自然地，在某些实施方式中，可以在管的仅一端中具有中空部段8或9，并且在管的另一端中具有传统的外部流体分配元件，例如，作为管的延伸部。

为了确保流体在整个设备内的均匀分配，图2至图4中示出的设备21设置有延伸穿过管4的相邻侧壁的歧管27。歧管27将每个管4的至少一个通道彼此相互连接，并且允许流体在所有管之间流动。以这种方式设置歧管的优势在于，例如歧管在管4的端部外不需要任何额外的空间。有利地，如图2至图4中所示，歧管27由孔构成，所述孔延伸穿过蒸发器2的基板以及管4的穿透到蒸发器2中的部分(蒸发器通道6)。以此方式，可以避免对使用需要附接至在管中的孔并且需要在每个这种孔处额外地密封以免泄漏的单独管的需求。

在图2中，通过示例假设孔(钻孔)的用作歧管27的端部塞有适当的塞件28。然而，为了将流体增加或移除至设备21的通道，额外的填充阀29提供了至管4的一个或更多个通道和/或歧管27的入口。取决于实施方式和可用空间，填充阀29可以自然地用作堵塞歧管27的端部的塞件，在这种情况下，填充阀29位于图2中示出的塞件28的位置。

图2至图4中示出的设备可以制造成使得产生具有基板的蒸发器2，该基板在第二表面22中具有多个平行凹槽。这例如可以通过挤压铝来实现。

产生了具有内纵向壁5的多个管4。管4例如可以为通过挤压铝而制造的MPE(多端口挤压的)管。

通过首先将内壁5从管的端部移除而在管4的所选择的端部(或两个端部)中产生中空部段8和9。这例如可以通过用喷水器铣削来实现。此后，该端部例如通过焊接塞元件30被阻塞，使得能够避免流体从中空部段8和9泄漏到外部。

管4放置到蒸发器2中的凹槽中并且例如通过钎焊附接至该凹槽。如果歧管27也通过钻孔穿过蒸发器2的基板以及管4的穿透到蒸发器2中的部分来产生，则随后在钎焊期间需要额外地注意，以确保在基板2与管4之间获得防漏界面。最终，塞件28可以焊接成靠近歧管27的端部。

图5至图8示出了设备的第二实施方式。图5至图8的实施方式与结合图1至图4说明的实施方式非常类似。因此，将主要通过指出这些实施方式之间的差异来对图5至图8的实施方式进行说明。

图5示出了整个设备21’，图6为示出了管4’以及管之间的细长间隔件元件31的局部横截面，并且图7至图8更加详细地示出了管4’。

在第二实施方式中，管4’延伸穿过蒸发器2’。在示出的示例中，蒸发器2’包括设置在管4’之间以保持管彼此间隔开的多个细长间隔件元件31。因此，管4’部分地穿透到蒸发器2’中(位于蒸发器的间隔件之间)，并且位于管4’的这些部分中的通道为嵌入到蒸发器2’中的蒸发器通道6，并且位于蒸发器2’外的管的其他通道为冷凝器通道7。

类似地，如在先前的实施方式中一样，翅片26在相邻的管4’的冷凝器通道7之间延伸。另外，如图6中所示，第二间隔件元件32可以在管的下边缘处设置在相邻管的冷凝器通道7’之间。

第二实施方式使用实现歧管27’的替代性方式。如在图5中最佳地观察到的，歧管27’可以设置为管4’的延伸部以允许流体经由歧管在管4’的中空部段之间流动。歧管27’还可以设置有填充阀29，其提供从设备21’外至管4’的通道的入口。

图9和图10示出了替代性的管设计。在下文中，通过示例假设根据图9的管设计被用在如图5至图8中示出的设备的第二实施方式中。然而，作为替代性方案，可以在第二实施方式中使用图10的管设计。

图9示出了管4’的组装。例如，通过挤压铝制造的MPE(多端口挤压的)管用作一对平行板34之间的壁元件33。MPE管提供了具有多个内纵向壁5的管4’。如已经结合图1至图4的实施方式说明的，这些内纵向壁将管4’分隔成通道，该通道中的某些通道为蒸发器通道6，并且某些为冷凝器通道7。

如在图7中最佳地观察到的，壁元件33的纵向长度比板34的纵向长度更短。因此，中空部段8和9形成在管4’的相对端处，而不需要移除部分内壁5(如在第一实施方式中)。

板34以及沿着板34的相对的第一边缘设置在板34之间的间隔件元件35与沿着板34的相对的第二边缘设置的塞元件30(例如通过用焊接附接板来提供)一起限定管4’内的流体密封空间。然而，自然地，用于允许经由歧管27’的流体连通的孔可以设置在管4’中。管4’的不同部件例如可以钎焊在一起。

在产生了足够数目的管4’之后，间隔件元件31、第二间隔件元件32以及翅片26可以设置在这些管之间以组装图5至图8中示出的设备2’。设备2’的不同的部分可以钎焊在一起。

图10中示出的替代性管设计与图9中示出的管设计非常类似。然而，在图10中，管4’’中使用的壁元件33’并非MPE管，而是例如替代性地为波纹板。通过将板定形成适当的形式，可以产生管4’’的纵向内壁5。

管4’’中使用的间隔件35与塞元件可以与结合管4’说明的类似，并且壁元件33’的纵向长度比板34的纵向长度更短，以在管4’’的相对端部处产生中空部段8和9。

应当理解到，以上描述和附图仅意于示出本发明。对于本领域的技术人员明显的是，可以在不背离本发明的范围的情况下对本发明进行改变和修改。

Claims (9)

1.一种设备(1，21，21’)，其包括：

蒸发器(2，2’)，所述蒸发器(2，2’)具有用于接收来自一个或更多个电气组件(23)的热负载(3)的第一表面(24)，

管(4，4’，4’’)，所述管(4，4’，4’’)具有将所述管分隔成通道的内纵向壁(5)，所述管(4，4’，4’’)部分地穿透到所述蒸发器(2，2’)中，以提供嵌入到所述蒸发器(2，2’)中的蒸发器通道(6)以及位于所述蒸发器(2，2’)外的冷凝器通道(7)，

位于所述管的第一端部(10)和第二端部(11)处的连接部，所述连接部用于使流体从所述蒸发器通道(6)进入所述冷凝器通道(7)中，以及用于使流体从所述冷凝器通道(7)进入所述蒸发器通道(6)中，以及

翅片(26)，所述翅片(26)在相邻的管(4，4’，4’’)的所述冷凝器通道(7)之间延伸，其特征在于，

所述连接部包括位于所述管(4，4’，4’’)内的中空部段(8，9)，每个中空部段(8，9)在所述管(4，4’，4’’)的端部附近将管(4、4’、4’’)的所述通道(6，7)彼此连接，以允许流体经由所述中空部段(8，9)在所述管的所述通道(6，7)之间流动。

2.根据权利要求1所述的设备，其特征在于，所述设备设置有歧管(27，27’)，所述歧管(27，27’)在所述管(4，4’，4’’)之间延伸，以允许流体经由所述歧管在每个管(4，4’，4’’)的至少一个通道(6，7)之间流动。

3.根据权利要求1所述的设备，其特征在于，所述设备(2)设置有歧管(27)，所述歧管(27)由孔构成，所述孔延伸穿过所述蒸发器(2)以及所述管(4)的穿透到所述蒸发器(2)中的部分，以允许流体经由所述歧管在不同管的蒸发器通道(6)之间流动。

4.根据权利要求1所述的设备，其特征在于，所述设备(21’)设置有歧管(27’)，所述歧管(27’)设置为所述管(4’，4’’)的延伸部以允许流体经由所述歧管(27’)在所述管的所述中空部段(8，9)之间流动。

5.根据权利要求1所述的设备，其特征在于，所述设备包括至少一个填充阀(29)，所述至少一个填充阀(29)提供至所述设备的至少一个通道(6，7)或歧管(27，27’)的入口，以用流体填充所述至少一个通道(6，7)或歧管(27，27’)。

6.根据权利要求1所述的设备，其特征在于，所述通道(6，7)中的至少某些通道具有毛细管尺寸。

7.根据权利要求1所述的设备，其特征在于，所述管(4’，4’’)中的至少一个管包括：

一对板(34)，在所述板(34)之间沿所述板的相对的第一边缘设置有间隔件元件(35)，并且沿着所述板(34)的相对的第二边缘设置有塞元件(30)，所述间隔件元件(35)和所述塞元件(30)邻接所述板(34)以限定流体密封空间，以及

壁元件(33，33’)，所述壁元件(33，33’)设置在所述流体密封空间中，所述壁元件包括在所述管(4’，4’’)中形成纵向内壁(5)的多个内壁(5)，所述壁元件(33，33’)的纵向长度比所述板(34)的纵向长度短，以在所述塞元件(30)与所述壁元件(33，33’)之间形成中空部段(8，9)。

8.根据权利要求1所述的设备，其特征在于，所述蒸发器(2)包括具有凹槽的板，所述管(4)设置到所述凹槽中以提供嵌入到所述蒸发器(2)中的蒸发器通道(6)。

9.根据权利要求1所述的设备，其特征在于，所述蒸发器(2’)包括设置在所述管(4’，4’’)之间的多个细长间隔件元件(31)，并且所述间隔件元件(31)和所述管(4’，4’’)一起形成所述第一表面(24)。