CN104812670A - (空中)交通工具结构内部件的冷却系统 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种借助冷却空气流(4)冷却交通工具内部件(2)的装置，其中，装置有至少一个空气进口(11)和至少一个空气出口(12)，它们设置为，基于在交通工具运动时由于周围空气不同大小的流动速度造成的压差，形成从空气进口(11)到空气出口(12)的冷却空气流(4)。本发明还涉及一种借助上述装置冷却交通工具内部件(2)的方法。

Description

(空中)交通工具结构内部件的冷却系统
技术领域
本发明涉及一种借助冷却空气流冷却交通工具内部件的装置。此外本发明还涉及一种借助这种装置冷却交通工具内部件的方法。
背景技术
这种装置使用于冷却交通工具内的部件。冷却的目的是，将由于损耗形成的热量排入周围环境。在交通工具中存在多个功率损耗并因而形成热量的源头。归属于这些的尤其是机械或电功率损耗。作为机械功率损耗的例子，可列举在传统驱动的交通工具中的内燃机。电功率损耗可在电驱动链的部件中或在蓄能器中发生。冷却可这样达到，亦即将要冷却的部件直接被冷却空气流吹过。另一种可能性在于，首先将热量传输给一种液体，然后这种液体借助也称为冷却器的热交换器将热量发送给环境空气。在这两种情况下都需要空气流，它将热量排入周围环境。
在如今的交通工具中，部件的冷却首先通过掠过迎面风达到。若迎面风不够用，或在所涉及的部位不存在迎面风，则使用多个风扇或鼓风机，它们产生相应的空气流。在新近也用电驱动的飞行器中，电池集成在支承面内，它们通过在支承面内部的风扇或鼓风机用空气循环冷却。
发明内容
因此本发明的目的是，提供一种有冷却空气流的冷却系统，即使没有风扇或鼓风机也能造成这种冷却空气流。所述冷却系统应能使用于交通工具，尤其飞行器。此外，这种系统应有高可靠性并能低成本制成。
通过一种用冷却空气流冷却交通工具内部件的装置达到此目的，其中，装置有至少一个空气进口和至少一个空气出口，它们设置为，基于在交通工具运动时由于周围空气不同大小的流动速度造成的压差，形成从空气进口到空气出口的冷却空气流。此目的还通过一种按照权利要求9所述借助一种装置冷却交通工具内部件的方法达到。
本发明的基本认识是，在运动的交通工具中采取下述措施形成冷却空气流，亦即将空气进口和空气出口安置在交通工具恰当的位置。对于空气进口恰当的位置，是那些压力比较高的地点。基于文氏效应，有高压力的位置处于空气绕交通工具运动比较缓慢的地方。与之相对，压力低的地点是那些在那里空气绕交通工具运动比较迅速的地方。有高压的地点称为加压侧，有低压的地点称为抽吸侧。加压侧所在处适用于安置空气进口，抽吸侧所在处适用于安置空气出口。通过这种配置实现从空气进口向空气出口的空气流。为提高流动效果，首先能改变空气进口和空气出口的尺寸，或还能设置多个空气进口和空气出口。在一个交通工具中存在多个需要冷却的部件。在传统驱动的交通工具中，例如内燃机算作这种部件。若内燃机在一次冷却循环中将它的损耗以热量的形式传输给液态冷却介质，则接着还必须将热量排放给周围环境，这经常通过冷却器实现。为此也可以利用按本发明的系统。所述冷却装置在使用于冷却电驱动链的部件时有突出的优点。在这里，冷却电或电子构件，优选地直接通过掠过的空气实施。液态冷却剂的缺点是，当在冷却系统中发生漏泄时会导致损坏或损毁电或电子构件。节制高的损耗和与之相关联的生热，可以在充分利用文氏效应的情况下通过冷却良好地实现。与液体冷却相反，在液体冷却时必须实施将冷却剂通过软管导向不同地方，而在按本发明的系统中并非强制性地要求通过导流片导引空气。基于文氏效应形成的冷却空气流，在需要时可以通过风扇或鼓风机进一步增强。不过与常规的空气强迫冷却相比，风扇的尺寸可以设计得小得多。这带来结构尺寸、成本和尤其噪声发生等方面的优点。因为冷却部件的装置即使没有风扇也行，所以在这里带来在维护和制造成本方面的突出优点，因为在没有风扇的情况下不发生为此所需的费用。此外，还有一个突出的优点是，与借助鼓风机强迫通风相比产生的噪声较小。
在从属权利要求中说明本发明有利的设计。
按一种有利的实施形式，所述交通工具涉及飞行器。在这种情况下，为了飞行器的运行，强制性地需要工作可靠的冷却系统。这尤其在飞行器具有电驱动装备(并联和串联混合动力结构)的情况下。因此在这里对冷却系统的要求尤其是可靠性和重量轻。通过取消风扇，便能在生产成本低的同时简单地满足这些要求。
按另一种有利的实施形式，所述冷却装置设置在一个或多个机翼内。术语“机翼”在飞行器上是不言而喻的。但是其他交通工具也可以有翼。在交通工具上的这些设备算作翼，亦即基于设备上的压差导致产生力的那些设备。例如在交通工具上的扰流板。对于飞行器，尤其有电驱动设备的飞行器有利的是，机翼可利用于安装需要冷却的电或电子构件。在飞行器上的机翼通过结构设计为，它在上侧成为抽吸侧，以及在下侧成为加压侧。这种首要用于克服重力的结构设计，特别适合利用于冷却。机翼下侧面特别适合安置空气入口，而机翼上侧面特别适合安置空气出口。甚至在开小口的情况下，基于在这两侧的结构条件造成的压差，已经形成比较大的冷却空气流。因此，这种设计的优点是，空气进口和出口的结构尺寸比较小，然而尽管如此它们仍能造成比较强的冷却空气流。此外，支承面的位置可有效利用于放置电子或电构件，例如形式上为电池的蓄能器。
按本发明另一种有利的设计形式，空气进口或空气出口设计为导气罩或NACA进口。NACA口是一种对流动有利的空气进口或出口。它的尺寸设计为，使之不会增大交通工具的空气阻力。空气进口或出口的这种设计，保证对交通工具运行的影响最小，以及能经济地运行。
按另一种有利的设计形式，所述装置有影响冷却空气流空气量的设施。通过这种设施提供可能性，改变空气冷却的效能。例如可以根据交通工具的运行状态或也可以根据环境条件，调整冷却的效能。这样做可以对电和电子部件的使用寿命起积极的作用。在这里，冷却空气流的调整能以不同的方式实现。有一种可能性例如在于，改变空气进口和出口的入流，并因而改变空气进口与出口的压力比。不同的压差导致不同的流动特性。另一个可能性是，可以将空气进口或出口的横截面设计为可变的。这例如可以通过遮挡板实现。在增大冷却需求时，遮挡板的开度比在冷却需求较小时的大。
按另一种有利的设计形式，要冷却的部件涉及电和/或电子构件。这些构件特别适合通过空气流冷却。在这种冷却方式的情况下，各个部件被空气从四面冲刷，从而保证有效排出损耗热。也不再存在被液态冷却剂损坏或损毁的危险。此外，这种冷却也适合使用于电池。除了首要期望的冷却效果外，还应同时保证在运行时或在发生故障的情况下产生的气体，例如氢，能顺利地从安装电池的空间排出。这防止形成易爆炸的空气-气体混合物。尤其在冷却系统没有风扇也行的情况下，以此能进一步降低点燃易爆炸气体混合物的风险。这有助于系统有非常高的本质安全性。
按另一种有利的设计形式，要冷却的部件涉及蓄能器。尤其在飞行器中，业已证实将蓄能器安装在机翼内是可靠的。在借助喷气发动机运动的飞行器中，燃料，亦即航空煤油，处于机翼内。其在传统的飞行器中也承担了蓄能器的任务。因此，在结构变换为电驱动的飞行器时，在蓄能器安装在机翼中时的相应的设计和布置也可以简便地由所述部件采用。与此同时，机翼是这样一个地点，亦即为了维护的目的和为了给蓄能器充能或充电，它是一个能方便地进出的地方。
按另一种有利的设计形式，要冷却的部件涉及电池。有电池的空间往往要求连续通风，以避免形成易爆炸的空气-气体混合物。在该空间内不适合，或甚至通过规章禁止同时安置能产生火花的部件。由于这些原因，按本发明的冷却提供了一种理想的可能性，它一方面能保证电池的冷却，以及与此同时又能显著降低点燃可能出现的空气-气体混合物的风险，因为在这里不存在可能充当火花源的风扇。
附图说明
下面借助附图表示的实施例详细说明本发明。其中：
图1表示机翼横截面，其中安置要冷却的部件；
图2表示在机翼上侧和下侧的压力变化曲线；
图3表示机翼的横截面，包括空气进口和出口的另一种配置；以及
图4表示机翼的横截面，包括空气进口和出口作为替代方式的配置。
具体实施方式
图1表示机翼1横截面，其中安置要冷却的部件2。在这里，空气进口11处于机翼1下侧，以及空气出口12处于机翼1上侧。掠过机翼1的外流3在空气进口11与空气出口12之间造成压差，它导致形成在机翼1内部的冷却空气流4。冷却空气流4掠过要冷却的部件2并带走其热量。为增强冷却效果，可以在机翼1下侧设置其他空气进口11，以及在机翼1上侧设置其他空气出口12。同样可考虑采取不同的措施调节冷却空气流4。一种可能的措施是，空气进口11或空气出口12在横截面内设计为可变的开度。通过这种例如可以通过遮挡板实现的可变的开度，可以影响冷却空气流4的流量并因而影响冷却效果。同样还有可能，通过在空气进口11和/或空气出口12附近安装可活动的导流片，可以改变在所涉及部位的压力状况。由此导致改变在空气进口11与空气出口12之间的压差，它直接对冷却空气流4起作用。
图2表示在机翼1上侧和下侧的压力状况。在图下面部分中示意表示机翼1。机翼1上侧表示负压侧33。机翼1下侧表示正压侧32。用在附图下面部分中的箭头表示空气相对于机翼1的入流方向31。附图的上面部分提供机翼1正压侧32与负压侧33的压力变化曲线30。本曲线图说明原理性的变化过程。借助曲线图可以读出在机翼1上空气进口11和空气出口12设置点的压力值。空气进口11与空气出口12压力值之差表示所述的压差，这一压差导致形成在机翼1内的冷却空气流4。
图3表示机翼1另一种实施形式的横截面。除了机翼1下侧外，机翼1端侧也适用于安置空气进口11。在这里，在空气进口11与空气出口12之间也形成压差，由压差造成冷却空气流4。压差可以类似地从按图2的曲线图读出。为了增大冷却空气流4，可以将另一些空气进口11定位在机翼1下侧，以及将另一些空气出口12定位在机翼1上侧。
图4表示机翼1另一种实施形式的横截面。机翼1首要利用的不是空气进口11与空气出口12之间的压差，而是空气相对于运动的交通工具的惯性，以获得通过要冷却的部件2的冷却空气流4。这种配置还可以通过定位在机翼1下侧的一个或多个空气进口11，利用文氏效应增强。作为替代方式或除此之外，可以在机翼1上侧设置另一些空气出口12。采取这些措施，按本发明进一步提高冷却系统的冷却能力。
尽管通过优选的实施例详细图示并说明了本发明，但本发明不唯一地受公开示例的限制，以及本领域技术人员可由此导出其他改型，并不脱离本发明的保护范围。

Claims (9)

1.一种借助冷却空气流(4)冷却交通工具内部件(2)的装置，其中，装置有至少一个空气进口(11)和至少一个空气出口(12)，它们设置为，基于在交通工具运动时由于周围空气不同大小的流动速度造成的压差，形成从空气进口(11)到空气出口(12)的冷却空气流(4)。
2.按照权利要求1所述的装置，其特征为，所述交通工具涉及飞机。
3.按照权利要求1至2之一所述的装置，其特征为，所述装置安装在一个或多个机翼(1)内。
4.按照权利要求1至3之一所述的装置，其特征为，空气进口(11)和/或空气出口(12)设计为导气罩和/或NACA进口。
5.按照权利要求1至4之一所述的装置，其特征为，所述装置有影响冷却空气流(4)空气量的装置。
6.按照权利要求1至5之一所述的装置，其特征为，要冷却的部件(2)涉及电和/或电子构件。
7.按照权利要求1至6之一所述的装置，其特征为，要冷却的部件(2)涉及蓄能器。
8.按照权利要求1至7之一所述的装置，其特征为，要冷却的部件(2)涉及电池。
9.一种借助按照权利要求1至8之一所述的装置冷却交通工具内部件(2)的方法，按本方法，要冷却的部件(2)通过空气流冷却，它由在空气进口(11)与空气出口(12)之间的压差造成。
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