CN106839397B - 用于加热流体的电加热装置 - Google Patents

Abstract

描述了一种加热流体的电加热装置，包括：壳体，具有上壳体部件、下壳体部件和设置在上和/或下壳体部件处的壳体壁；入口连接件；出口连接件；流动路径，限定在壳体内并从入口连接件引到出口连接件；至少一个电加热单元，连接到流动路径外的至少一个壳体壁；其中流动路径包括入口室、出口室和从入口室到出口室并排延伸的至少两个流动通道；其中至少一个壳体壁为将两流动通道彼此分开的分隔壁；其中每个流动通道具有限定入口流动方向的入口部分并且具有限定出口流动方向的出口部分；且其中入口连接件朝入口流动方向和/或出口连接件朝出口流动方向。

Description

用于加热流体的电加热装置

技术领域

本发明涉及一种用于加热流体的电加热装置，所述加热装置包括壳体、入口连接件、出口连接件、和待加热流体可流过的流动路径，并且所述路径通过壳体从入口连接件通向出口连接件。加热装置还包括至少一个电加热元件，所述电加热元件连接到流动路径外部的壳体壁。流动路径包括入口室、出口室和从入口室到出口室并排延伸的至少两个流动通道。

背景技术

例如，在车辆中需要这样的加热装置以加热水性流体，通常水性流体是由水和防冻剂制成的混合物，如乙二醇；在所述工序中出现的问题是，必须将相对大量的能量尽可能均匀且快速地引入待加热的流体中。应尽可能避免流体的选择性加热，因为这可能导致流体的局部过热和分解。DE102012207301A1和DE102012207305A1公开了这种加热装置。

DE102009038978A1和WO2010/069355A1公开了用于加热车辆中的流体的非通用电加热装置，所述加热装置仅包括一个流动通道，所述流动通道以几个回旋延伸通过壳体。

将流体送到大家所熟知的加热装置中并将流动分离成若干流动通道可能导致压力下降或湍流，以致流体不能均匀地流过流动路径。因此，可能产生流体的不均匀加热。

发明内容

本发明的目的是优化通过加热装置的流体的流动并实现流体的均匀加热。

本发明的目的是通过具有权利要求1所述的特征的加热装置来实现。本发明的用于加热流体的加热装置包括壳体、入口连接件和出口连接件。壳体具有上壳体部件、下壳体部件和壳体壁，所述壳体壁设置在上壳体部件和/或下壳体部件。入口连接件设置在壳体的入口开口处。出口连接件设置壳体的出口开口处。加热装置包括待加热流体可以流过的流动路径。流动路径限定在壳体内部并从入口连接件引导到出口连接件。加热装置包括至少一个电加热单元，所述电加热单元连接到流动路径外侧的至少一个壳体壁上。流动路径包括入口室、出口室和从入口室到出口室并排延伸的至少两个流动通道。壳体壁中的至少一个是分隔壁，其将两个流动通道彼此分开。分隔壁也可以表示为壳体的肋。流动路径可以包括至少四个流动通道。流动路径包括不超过八个流动通道，尤其是不超过六个流动通道。通过入口连接件和入口室进入加热装置的流体流被分成彼此分离并流过流动通道的至少两个流体流。在通过流动通道之后，分开的流体流在出口室中重新汇合并通过出口连接件离开加热装置。

根据本发明的加热装置的每个流动通道具有入口部分，所述入口部分连接到入口室并且通过其在流动方向上的延伸限定入口流动方向。每个流动通道具有出口部分，所述出口部分连接到出口室并且通过其在流动方向上的延伸限定出口流动方向。根据本发明，入口连接件朝向入口流动方向和/或出口连接件朝向出口流动方向。特别地，入口连接件中的流动方向可以平行于流动通道的入口部分中的流动方向和/或出口连接件中的流动方向可以平行于流动通道的出口部分中的流动方向。入口室的敞开横截面朝入口连接件的方向连续减小。换句话说，入口室在入口连接件的下游增加其敞开横截面。因此，入口室起扩散器的作用。出口室的敞开横截面朝出口连接件的方向连续减小。因此，出口室起喷嘴的作用。

本发明具有以下显著的优点：

·根据本发明设计的加热装置具有降低的流动阻力。流通路径中的压降显著降低。

流体流可非常平稳地流过加热装置。

·特别是通过对入口室和/或出口室的设计来减小在加热装置中的流体流的速度。

·降低的流速使流体均匀地分流到分离的流动通道中。

·流体的加热更均匀。

·提高了加热装置的总效率。

·均匀加热减少了加热装置中蒸汽气泡的产生。如果仍然出现蒸汽泡，则它们可以容易地通过出口连接件流出。

在流动路径中，特别是在入口室中，应当避免锐边，因为它们可能导致湍流。入口室的敞开横截面的增加可以是线性增加，但是也可以根据任何其他代数函数来设计。出口室的敞开横截面可相应地减小。

流动通道可以各自具有S形形状并且可以以蜿蜒的方式并排地延伸，而且它们也可以彼此平行地延伸，特别是沿着它们的整个长度平行地延伸。流动通道的入口部分和/或出口部分可以笔直地延伸。特别地，流动通道可以笔直地延伸或者每个流动通道包括不多于一个弯曲部分。具有一个弯曲部分的流动通道从入口室到出口室呈U形延伸。包括弯曲部分的流动通道具有不同的长度。特别地，流动通道中的一个可以更短并且可以具有比另一流动通道更大的敞开横截面。一个流动通道的敞开横截面可以沿着其整个长度保持恒定。两个流动通道沿其整个长度由分隔壁分开。

根据本发明的另一实施例，壳体可包括限制流动通道的底壁。底壁横切于分隔壁延伸。电加热单元可以连接到底壁，特别是连接到背离流动通道的一侧。底壁可以是平面的，并且流动通道可以平行于其延伸。加热单元也可以是平面的。分隔流动通道的壁中的至少一个横向于底壁延伸，特别是垂直于底壁延伸。分隔壁的宽度能够随着距底壁的距离的增加而减小。这可以提高流体的热传递。底壁和分隔壁可以由电加热单元加热。上壳体部件和下壳体部件能够各自具有底壁。下壳体部件的底壁和/或上壳体部件的底壁可以被加热。底壁中的一个可以通过电加热单元加热。另一底壁可以由设置在壳体中或连接到壳体的控制单元的废热来加热。下壳体部件的底壁可以设置为平行于上壳体部件的底壁。特别地，从下壳体部件延伸的分隔壁正对着从上壳体部件延伸的分隔壁，使得这两个分隔壁一起将一个流动通道与另一个流动通道分开。两壁之间的小间隙(能够通过该间隙使两流动通道之间产生小泄漏)不是那么重要，使得低制造公差的分隔壁是非必要的。入口室的部分，特别是与流动通道相邻的入口室的部分由底壁的部分限制。限制一部分入口室的底壁和入口连接件可以设置在相同的壳体部件处。在由底壁限制的入口室的部分，流动路径尚未被分隔壁分开，使得流体流在进入各自的流动通道的入口部分之前具有更多的时间来均衡。在由底壁限制的部分中的入口室的敞开横截面是恒定的。

在本发明的另一实施例中，其中流动通道是U形的，而且流动通道的长度也是不同的。为了防止流体的不均匀加热，流动通道的敞开横截面的尺寸能够不同，使得较短流动通道具有比较长流动通道更大的敞开横截面。流动通道的不同敞开横截面可以帮助均衡加热功率不同的不同加热区。可以通过流体在相应的流动通道中的较长的停留时间来均衡较低的加热功率。

根据另一实施例，入口室和/或出口室包括锥形部分。锥形部分包括平面和/或锥形表面。锥形部分包括相对于流动路径中的流动方向倾斜的表面。入口室的敞开横截面能够朝入口连接件的方向连续减小。横切于底壁观察，入口室能够朝入口连接件方向减小其宽度。沿着底壁和横切于流动方向观察，入口室能够朝入口连接件方向减小其高度。出口室的敞开横截面能够朝出口连接件的方向连续减小。横切于底壁观察，出口室能够朝出口连接件方向减小其宽度。沿着底壁和横切于流动方向观察，出口室能够朝出口连接件方向增加其高度。当横切于底壁，特别是垂直于底壁并横切于流动方向观察入口室或出口室时，能够看见其宽度，能够横切于流动方向测量该宽度。当沿着底壁，特别是垂直于底壁并横切于流动方向观察入口室或出口室时，能够看见其高度，能够横切于流动方向测量该高度。尽管入口室的高度朝入口连接件方向增加，但是入口室的宽度能够朝入口连接件方向减小到这样的程度，即，使得入口室的总敞开横截面朝入口连接件方向减小。入口室具有沿流动方向测量的长度，该长度长于出口室的长度。入口室的锥形部分能够具有与出口室的锥形部分大致相同的长度。入口室的锥形部分能够长于入口室的总长度的三分之一，特别地，能够具有入口室的总长度的大约一半的长度。

在另一实施例中，横切于底壁观察的入口连接件可以相对于流动通道的入口部分居中。这可以有助于实现流体对称且均匀的流入到流动通道。横切于底壁中的一个观察，所述出口连接件可以朝向外流动通道的出口部分，所述外流动通道邻近外侧壁，所述外侧壁连接到下壳体部件的底壁和上壳体部件的底壁。这可以使得在流体加热期间在流动通道中产生的蒸汽气泡更容易流出加热装置并且不阻塞出口室中的流动路径。入口连接件和出口连接件都可设置在上壳体部件处，或者可以均设置在下壳体部件处。

附图说明

结合以下附图及详细描述，本发明的这些以及进一步的目的、特征和优点将变得更加显而易见。在附图中：

图1示出了根据本发明的电加热装置的下壳体部件的透视图；

图2示出下壳体部件的另一实施例的入口部分的透视图；

图3示出图2的下壳体部件的出口部分的俯视图；

图4示出了图3的透视图。

具体实施方式

在图1至4中部分示出的加热装置用于加热车辆中的水性流体，特别是由水和防冻剂制成的混合物，如乙二醇。电加热装置具有壳体，所述壳体包括下壳体部件1和上壳体部件(未示出)。入口连接件2设置在下壳体部件1的入口开口处。出口连接件3设置在下壳体部件1的出口开口处。流动路径限定在壳体内部并从入口连接件2引导到出口连接件3。待加热的流体能够流动到所述流动路径。所述流动路径包括入口室4、出口室5和从入口室4到出口室5并排地并且彼此平行延伸的四个流动通道8。每个流动通道8具有连接到入口室4的入口部分6。每个流动通道8具有出口部分7，其连接到出口室5。下壳体部件1具有三个肋或分隔壁9，每个肋或分隔壁9将两个流动通道8彼此分开。如图1所示，流动通道8是U形的并且具有通过弯曲部分连接的笔直的入口部分6和笔直的出口部分7。因此，如图1所示的四个流动通道8的长度是不同的。

入口部分6限定入口流动方向，所述入口流动方向沿着流动通道8的笔直的入口部分6延伸。入口连接件2朝向入口流动方向，使得入口连接件2中的流动方向平行于入口部分6中的流动方向。出口部分7限定出口流动方向，所述出口流动方向平行于入口流动方向。出口连接件3朝向出口流动方向，使得出口连接件3中的流动平行于出口部分7中的流动。

下壳体部件1包括底壁10，底壁10限制流动通道8并垂直于分隔壁9延伸。底壁10是平面的，并且流动通道8平行于其延伸。电加热装置包括电加热单元(未示出)，所述电加热单元连接到底壁10的背侧并且从下侧加热底壁10。来自加热单元的热量通过底壁10传导并且通过分隔壁9传导到流动通道8，其中待加热流体在流动通道8中流动。分隔壁9具有一宽度，所述宽度随着距底壁10的距离的增加而减小。加热单元不与待加热的水性流体接触，因为其设置在流动路径的外部。如图1中所示，入口连接件2设置在由底壁10限定的平面的相对于流动通道8的相对侧上。出口连接件3和流动通道8设置在由底壁10限定的平面的相反两侧上。

为了在入口室4、流动通道8和出口室5的部分中形成封闭的流动路径，在下壳体部件1上设置有上壳体部件(未示出)。上壳体部件也具有底壁，所述底壁在组装之后覆盖下壳体部件1并且平行于下壳体部件1的底壁10延伸。壳体还具有外侧壁11，其连接下壳体部件1的底壁10和上壳体部件(未示出)的底壁。密封件可以设置在上壳体部件和下壳体部件之间的外侧壁11上。上壳体部件的底壁能够与下壳体部件1的分隔壁9接触。可替代地，上壳体部件还可包括分隔壁，其被设计成与下壳体部件1的分隔壁9镜像对称，使得室4、5和流动通道8部分地设置在上壳体部件和下壳体部件中。

在图2、3和4中，示出了电加热装置的另一实施例，其与图1所示的实施例的不同之处在于，四个流动通道8沿着其整个长度笔直且平行地延伸。相同的及相应的部件用统一的附图标记表示，从而可以省略重复的描述。

当垂直于底壁10观察下壳体部件1时，入口连接件2相对于流动通道8的入口部分6居中，具体参见图2。当垂直于底壁10观察下壳体部件1时，出口连接件3朝向外流动通道8的出口部分7，所述外流动通道8与外侧壁11相邻，具体参见图3和图4。

入口室4和出口室5均具有锥形部分，每个锥形部分由相对于流动方向倾斜的表面形成。入口室4的锥形部分的长度大致对应于出口室5的锥形部分的长度。入口室4的敞开横截面向入口连接件2方向连续减小。与流动通道8的入口部分6相邻的入口室4部分由平面底壁10的一部分限制。在图1和图2中，指向附图标记4的参考线开始于具有变化的敞开横截面的入口室的第一部分，并且指向附图标记10的参考线开始于入口室的第二部分，所述入口室的第二部分由底壁10的一部分限制且具有恒定的敞开横截面。换句话说，流动路径的敞开横截面在入口连接件2中是恒定的，然后在入口室4的第一部分中增加，然后在由底壁10限制的入口室4的第二部分中再次保持恒定。紧接下来的流动路径的敞开横截面在整个流动通道8中是恒定的。此后，出口室5的敞开横截面向出口连接件3方向连续减小。当垂直于底壁10观察时，入口室4向入口连接件2方向减小其宽度，并且出口室5向出口连接件3方向减小其宽度。当平行于底壁10并横切于流动方向观察时，入口室4向入口连接件2方向增加其高度，并且出口室5向出口连接件3方向增加其高度。

引用标记列表

1.下壳体部件

2.入口连接件

3.出口连接件

4.入口室

5.出口室

6.流动通道的入口部分

7.流动通道的出口部分

8.流动通道

9.分隔壁

10.底壁

11.外侧壁

Claims (17)

1.用于加热流体的电加热装置，包括：

一壳体，所述壳体具有上壳体部件、下壳体部件(1)和设置在上壳体部件和下壳体部件(1)上的壳体壁(9、10)，所述壳体壁包括两个底壁(10)，其中，所述上壳体部件和所述下壳体部件各自限定底壁(10)中的一个；

一入口连接件(2)，所述入口连接件(2)设置在壳体的入口开口处；

一出口连接件(3)，所述出口连接件(3)设置在壳体的出口开口处；

供待加热流体流过的流动路径(4、8、5)，且所述流动路径(4、8、5)限定在所述壳体内并从所述入口连接件(2)通向所述出口连接件(3)；

至少一个电加热单元，所述电加热单元连接到所述流动路径(4、8、5)外部的所述壳体壁(10)中的至少一个上；

其中所述流动路径(4、8、5)包括入口室(4)、出口室(5)和从所述入口室(4)到所述出口室(4)并排延伸的至少两个流动通道(8)；

其中至少两个流动通道(8)中的每一个均始于所述入口室(4)处，并终止于所述出口室(5)处；

其中所述壳体壁中的至少一个是将至少两个流动通道(8)中的两个并排的流动通道(8)彼此分开的分隔壁(9)，其中，分隔壁(9)的相对侧限定两个并排的流动通道(8)中的每一个的其中一部分；

其中每个流动通道(8)具有连接到所述入口室(4)并限定入口流动方向的入口部分(6)；

其中每个流动通道(8)具有连接到所述出口室(5)并限定出口流动方向的出口部分(7)；

其中，至少两个流动通道(8)中的每一个均设置在上壳体部件和下壳体部件上的底壁(10)之间，并部分地由上壳体部件和下壳体部件上的底壁(10)限定；

以及其中所述入口连接件(2)是朝向入口流动方向和/或所述出口连接件(3)是朝向出口流动方向。

2.根据权利要求1所述的加热装置，其中所述壳体壁中的至少一个是底壁(10)，所述底壁(10)限制所述流动通道(8)并横切于所述分隔壁(9)延伸。

3.根据权利要求2所述的加热装置，其中所述底壁(10)是平面的，并且所述流动通道(8)与所述底壁平行。

4.根据权利要求3所述的加热装置，其中所述入口连接件(2)和所述流动通道(8)设置在由所述底壁(10)限定的平面的相反两侧上。

5.根据权利要求3所述的加热装置，其中所述出口连接件(3)和所述流动通道(8)设置在由所述底壁(10)限定的平面的相反两侧上。

6.根据权利要求2所述的加热装置，其中，横切于所述底壁(10)观察，所述入口连接件(2)相对于所述流动通道(8)的入口部分(6)居中。

7.根据权利要求1所述的加热装置，其中，横切于所述底壁(10)中的一个观察，所述出口连接件(3)朝向与外侧壁(11)相邻的外流动通道(8)的出口部分(7)，所述外侧壁(11)连接下壳体部件(1)的底壁(10)和上壳体部件的底壁。

8.根据权利要求2所述的加热装置，其中，所述入口室(4)的一部分，特别是与所述流动通道(8)相邻的所述入口室(4)的部分，是由一部分底壁(10)限制。

9.根据权利要求1所述的加热装置，其中所述入口室(4)和/或所述出口室(5)包括锥形部分。

10.根据权利要求1所述的加热装置，其中，所述入口室(4)的敞开横截面朝所述入口连接件(2)方向连续减小。

11.根据权利要求10所述的加热装置，其中，横切于所述底壁(10)观察，所述入口室(4)朝所述入口连接件(2)方向减小其宽度。

12.根据权利要求10所述的加热装置，其中，横切于所述流动方向且沿着所述底壁(10)观察，所述入口室(4)朝所述入口连接件(2)方向增加其高度。

13.根据权利要求1所述的加热装置，其中，所述出口室(5)的敞开横截面朝所述出口连接件(3)方向连续减小。

14.根据权利要求13所述的加热装置，其中，横切于所述底壁(10)观察，所述出口室(5)朝所述出口连接件(3)方向减小其宽度。

15.根据权利要求13所述的加热装置，其中，横切于所述流动方向且沿着所述底壁(10)观察，所述出口室(5)朝所述出口连接件(3)方向增加其高度。

16.根据权利要求2所述的加热装置，其中，所述分隔壁(9)具有随着距所述底壁(10)的距离的增加而减小的宽度。

17.根据权利要求1所述的加热装置，其中，所述分隔壁(9)始于所述入口室(4)处并且终于所述出口室(5)处。

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