CN114321542A - 用于输送温控介质的管道装置 - Google Patents

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Abstract

用于输送温控介质的管道装置(1)，包括基体(2)，该基体(2)通过吹塑成型制造，并由该基体(2)形成至少第一通道(3)和第二通道(4)，其中，第一通道(3)和第二通道(4)在第一区段(11)中具有相对于彼此的第一取向且在第二区段(12)中具有相对于彼此的第二取向，其中，第一取向不同于第二取向。

Description

用于输送温控介质的管道装置
技术领域
本发明涉及一种用于输送温控介质的管道装置，其包括通过吹塑成型制成的基体，由该基体形成至少第一通道和第二通道。
背景技术
例如，在电动汽车中需要温控介质。电动车辆电池，尤其是锂离子电池，只有在有限的温度范围内才具有最佳性能。因此，可能需要根据环境温度而加热或冷却电池。因此，电动车辆的驱动单元通常具有温度控制回路，该温度控制回路带有管道装置，通过该管道装置可以将温控介质引导到电池的各单元中，以便对这些单元进行调温使其处于期望的温度范围内。由于安装空间的限制，温度控制装置应尽可能紧凑。
此外，可能需要对电动车辆的整个驱动单元的各部件进行调温，尤其是进行冷却。除了电池之外，这还包括电力电子设备和电动机。充电电子设备以及相关的插头连接装置和线路也可以通过温度控制装置进行冷却。这在快速充电过程中尤为重要。
除了在驱动单元中使用之外，还有与其他车辆电子设备、特别是传感器和车载计算机相关的其它应用领域。如果车辆配备自动驾驶，则需要强大的传感器和强大的计算机，其中系统是冗余地存在的。由于车辆中的安装空间有限这一事实，这些系统也对温度控制装置有特定要求以控制这些部件的温度。
温控介质也用于空调系统中。空调系统，尤其是移动式空调系统，包括能够实现在空调系统的各个总成之间输送温控介质的管道装置。在移动空调系统中，例如在用于机动车内部的气候控制的空调系统中，管道装置是一种较为复杂的结构并且往往包括由不同材料制成的管道，例如由金属制成的管道、由热塑性材料制成的管道段和由橡胶类材料制成的管道段。尽管可以使管道段的操作条件最优地适应于各自的需求，但是管道装置成本高、组装复杂且难以回收。
在所有应用中，经常需要的是管道装置应当特别紧凑。在一些情况下，将使用通道来向总成供应介质，这些介质可能布置在不同位置，从而导致需要交叉的管线布设，这需要更多的安装空间。因此，交叉的管线布设会导致安装空间需求增加的庞大的管道装置。
发明内容
本发明的目的是提供一种具有特别小的安装空间需求的管道装置。
该目的是使用权利要求1的特征来实现的。从属权利要求涉及有利的实施方式。
根据本发明的用于输送温控介质的管道装置包括通过吹塑成型制成的基体，由该基体形成至少第一通道和第二通道，其中第一通道和第二通道在第一区段中具有相对于彼此的第一取向且在第二区段中具有相对于彼此的第二取向，其中第一取向不同于第二取向。
根据本发明的管道装置包括通过吹塑成型制成的基体。吹塑成型使得可以制造具有复杂形状的基体。通道优选地由基体的单一材料一体地形成。优选地，使用诸如热塑性聚合物、热塑性弹性体的塑料作为用于管道装置的材料。根据管道装置中输送的介质中的压力条件，管道装置可以形成为单层的，但也可以形成为多层的。
基体可以包括多个通道，这些通道可以按安装位置所需的形状成形，例如弯曲。此外，在通道横截面形状的选择上具有很大的自由度。
此外，在根据本发明的管道装置中，通道布设执行成使得通道在第一区段中具有相对于彼此的第一取向以及在第二区段中具有相对于彼此的第二取向，其中第一取向不同于第二取向。在此方面，特别可以想到的是，第一区段中的通道相对于彼此在第一平面内延伸，例如在竖直平面内延伸，并且第二区段中的通道相对于彼此在第二平面内延伸，例如在水平平面内延伸。因此，管道装置可以具有适合于可用安装空间的形状，并且通道可以在狭窄部位等处相对于彼此改变取向。
如果通道的横截面与可用的安装空间相适应，则实现了对安装空间利用率的进一步改进。例如，通道可以在第一区段中具有圆形横截面，而在第二区段中形成为椭圆形或矩形。
通道的取向可以在第三区段和/或第四区段中改变。为此，第三区段和/或第四区段中的通道可以形成为弓形。弓形布设产生特别低的压力损失。然而，如果安装空间非常有限，则第三和/或第四区段中的通道也可以具有角度偏转。
根据本发明的用于输送温控介质的另一管道装置包括通过吹塑成型制成的基体，由该基体形成至少第一通道和第二通道，其中第一通道至少在部分区段上穿过第二通道。
特别地，还可以想到的是，该管道装置中的通道在第一区段中具有相对于彼此的第一取向并且在第二区段中具有相对于彼此的第二取向，其中第一取向不同于第二取向。为此目的，第一通道可以至少在部分区段上布设在第二通道内。
一方面，“穿过”使得可以节省更多的安装空间并且能够通过安装空间特别小的安装空间区段。此外，有利的是，管道装置在其中通道布设在第二通道内的区域中特别紧凑且节省空间并且具有坚固的外表面。此外，可以想到的是，通道相互作用并例如进行热交换。
还可以想到的是，第一通道和第二通道至少在一个区段中彼此交叉。这种交叉区段通常需要特别大的安装空间。此外，如果交叉区段由各个管道形成，则组装劳动量特别高。在根据本发明的实施方式中，具有交叉的通道的区段通过吹塑成型工艺由基体形成。由此，可以以特别成本有效的方式制造管道装置，此外，可以使交叉区段具有节省空间的几何形状。
第一通道和第二通道可以彼此成一角度延伸。在该实施方式中，管道装置可以形成交叉件。例如，可以想到的是，通道彼此成90°角延伸并且在交叉点相交。
还可以想到的是，第一通道和第二通道在至少一个区段中平行地延伸。在该区域中，管道装置具有特别小的安装空间需求。
至少一个通道的至少一个通道区段可以形成为插入件。可以提供一个或多个插入件。插入件是与基体分开设计的部件。插入件在吹塑成型工艺之前被放置在吹塑成型模具中，并在吹塑成型工艺中被模制到基体上。这使得可以在基体内实现交叉区段，其中保持通道彼此分开而使得不发生流体混合。
原理上，可以想到的是，提供数个相互交叉的通道。例如，彼此平行延伸的两个通道可以与第三通道或彼此平行延伸的另外两个通道交叉。
优选地，第一通道和第二通道在该区段中以弓形方式布设。这可以避免方向的突然改变，从而降低了在通道中引导的介质的流动阻力。
第一通道和第二通道可以以S形弯曲的形式布设在该区段中。该实施方式产生特别低的流动阻力。第一通道和第二通道在所述区段中的横截面可以不同于管道装置的其他横截面。例如，通道在所述区段中的横截面可以选择为使得在该区域中产生两个通道的特别节省空间的几何形状。然而，还可以想到的是，所述区段中的通道的设计是流动优化的，使得该区域中的通道具有特别低的流动阻力。
优选地，第一通道和第二通道在所述区段中是扁平化的。在这种情况下，第一通道和第二通道可以在彼此相对的两侧扁平化。或者，也可以想到的是，当在横截面中观察时，所述区段中的两个通道基本上是矩形的。这使得管道装置也可以在所述区段中以特别节省空间的方式设计，进而总体上可以形成节省安装空间甚或安装空间无影响的其中通道彼此交叉的管道装置。除了圆形、扁平化或矩形设计，椭圆形也是可以想到的。此外，可以想到的是，通道分段地是凹的或凸的。在此方面上，第一通道和第二通道可以在彼此面对的壁区段中全等地形成。为此，例如，该面对的壁区段中的第一通道的形状可以是凹的，而对应壁区段中的第二通道的形状可以是凸的。类似地，可以想到的是，第一通道和第二通道各自具有彼此不同的横截面。
第一通道和第二通道可以至少在部分区段上彼此连接。该连接可以由单一材料成一件式形成并且可以例如通过形成在通道上的腹板来实现。腹板可以是连续的或分段的。可替选地，通道也可以在部分区段上彼此接触并且通过材料配合而在接触区段中彼此连接。在这两个实施方式中，管道装置特别紧凑，并且通道以束缚的方式彼此连接。根据进一步的实施方式，第一通道和第二通道也可以彼此形状配合地连接。形状配合连接可以通过由通道形成的形状配合锁定元件或通过夹子连接装置来实现，其中夹子连接装置可以特别地由通道形成。还可以想到的是，第一通道和第二通道经由紧固装置彼此连接，其中紧固装置同时用于将管道装置紧固到车身等上。
在通道区段中，在通道之间可以形成有开口，其中一个或多个通道穿过这些开口。这使得通道的布设和交叉区域的设计特别灵活，并且特别容易实现通道取向的改变。
第一通道和第二通道可以以流体引导的方式彼此连接。在本实施方式中，介质可以从一个通道溢出到另一通道中。在此方面中，可以特别想到的是，在第一通道与第二通道之间的连接中布置阀、尤其是可切换的阀。此外，可以想到的是，在连接中布置扼流圈。该连接可以设计为另外的通道。该另外的通道可以单独形成或者可以与第一通道和/或第二通道成一体地由单一材料制造。
至少一个功能元件可以布置在基体中。功能元件优选地分配给至少一个通道。这样，功能元件与温控介质直接接触，进而既可以直接影响温控介质的体积流量，也可以直接记录温控介质的状态数据，诸如温度、体积流量或压力。功能元件也可以设计为冷却器，其与温控介质接触并且影响温控介质的温度。可替选地，功能元件也可以设计为加热元件。
功能元件可以由基体形成。尤其可以想到的是，功能元件是无源功能元件并且不具有任何可移动部件。例如，功能元件可以形成节流阀。节流阀或膨胀阀通过局部缩小过流截面来降低流经的温控介质的压力，并同时使温控介质膨胀。节流阀设计为无调节的节流阀并形成通道的收缩部。节流阀直接由基体形成的事实使得管道装置特别便宜且易于制造。此外，可以想到的是，功能元件形成用于将管道装置紧固到部件上的紧固装置。为此目的，功能元件可以设计为例如孔眼、夹子等。
功能元件也可以设计为流体分配元件。此外，可以想到的是，功能元件形成为连接元件或连接器。因此，管道装置可以配备成连接到温度控制回路的另外的部件。在此方面，管道装置可以集成到具有多个管道的系统中，其中至少两个管道彼此交叉。在这种情况下，流体分配元件可以形成接合部或Y形件。
管道装置可以形成内部热交换器，例如作为空调单元的一部分。通过管道装置实现的内部热交换特别紧凑且易于集成到空调回路中。
通过集成到空调系统冷却剂回路中的内部热交换器可以通过将冷却剂的热量从其高压侧传递到低压侧来提高空调系统的效率。在这种情况下，冷却剂在高压侧为液态而在低压侧为气态，其中，高压侧的冷却剂被引导通过第一流动通道，而低压侧的冷却剂被引导通过第二流动通道。例如车辆的移动空调系统的空调回路包括冷却剂在其中循环的闭合回路。冷却剂被压缩机压缩，然后进入冷凝器，冷却剂在冷凝器中被液化。液化的冷却剂被供送至内部热交换器，在该内部热交换器中，离开冷凝器的冷却剂将热量传递给离开蒸发器的气态冷却剂。然后，液体冷却剂流入膨胀阀，在膨胀阀中冷却剂的压力降低。在蒸发器中，冷却剂吸收热量，其中，冷却剂蒸发然后变成气态。
根据本发明的车辆包括根据前述实施方式之一的根据本发明的管道装置。根据本发明的管道装置特别紧凑并且因此也特别适用于往往具有特别有限的安装空间的电动车辆。
附图说明
下面参照附图更详细地说明根据本发明的管道装置的一些实施方式。这些附图分别示意性地示出：
图1是具有交叉通道的管道装置的立体图示；
图2是根据图1的管道装置的俯视图；
图3是其中通道改变取向的管道装置的立体图示；
图4是根据图3的管道装置的俯视图和侧视图；
图5是具有数个交叉通道的管道装置的立体图示；
图6是根据图5的管道装置的剖视俯视图；
图7是交叉形式的管道装置的立体图示；
图8是根据图7的管道装置的剖视立体图示；
图9是根据图7的管道装置的剖视俯视图；
图10是具有交叉通道的管道装置的立体图示；
图11是根据图10的管道装置的剖视立体图示；
图12是其中一个通道在另一通道内的部分区段中延伸的管道装置的立体图示；
图13是根据图12的管道装置的剖视立体图示。
具体实施方式
附图示出了用于输送温控介质的管道装置1。管道装置1由通过吹塑成型制成的聚合材料的基体2形成。由基体2形成第一通道3和第二通道4，其中第一通道3和第二通道4接收温控介质。根据该实施方式，还可以提供另外的通道9。管道装置1通常形成分配结构并且因此也被称为歧管。
基体2由单一材料成一体地制成为吹塑成型部件并且由热塑性材料制成，该热塑性材料例如为聚丙烯或聚酰胺。在大多数情况下，通道3、4、9通过材料配合而相互连接，其中通道3、4、9的边界壁彼此接触或在通道3、4、9之间形成腹板。
在当前情况下，管道装置1是构造为对电动车辆的驱动单元的部件进行调温的温度控制装置的部件。除了电池，这还包括电力电子设备和电动机。此外，温度控制装置构造为对充电电子设备及相关联的插头连接装置与线路进行冷却，这对于快速充电过程是特别有利的。此外，温度控制装置可以构造为对其余车辆电子设备的部件进行调温，特别是进行冷却。这些部件包括用于自动驾驶的传感器和计算机以及包括车载计算机。
可替选地，管道装置1可以形成空调系统的空调回路的部件，其中，空调系统是机动车辆的移动空调系统的形式。
在根据图1和图2的实施方式中，第一通道3和第二通道4以第一通道3和第二通道4在交叉区段5中交叉的方式在基体2中布设。在交叉区段5中，第一通道3和第二通道4呈S弯曲的形式以弓形方式布设。
在交叉区段5中，第一通道3和第二通道4的横截面与管道装置1的区域中的通道3、4的其他横截面不同。在交叉区段5中，第一通道3和第二通道4扁平化。在横截面中观察，交叉区段5中的第一通道3和第二通道4形成为矩形形状，其中，矩形通道横截面的角部区域被倒圆。第一通道3和第二通道4的扁平化以使得交叉区段5的区域中的交叉通道3、4的高度对应于在交叉区段5之外的区域中的并排布设并具有圆形横截面时的通道3、4的高度的方式进行。因此，管道装置1在总高度方面在很大程度上对安装空间没有影响。
在交叉区段5之外，第一通道3和第二通道4彼此以材料配合方式结合，其中，通道3、4的通道壁彼此邻接并接触。可替选地，通道3、4也可以通过紧固装置以相束缚的方式彼此连接，或者它们可以通过腹板彼此连接。
在交叉区段5中，在通道3、4之间形成有开口6。可替选地，边界壁也可以布置在通道之间。
功能元件7布置在基体2中。功能元件7由基体2以单一材料成一体地形成。在当前情况下，功能元件7形成节流阀。
在图3所示的实施方式中，第一通道3和第二通道4在第一区段11中具有相对于彼此的第一取向且在第二区段12中具有相对于彼此的第二取向，其中第一取向不同于第二取向。具体地，在该实施方式中，通道3、4在第一区段11中在第一平面内彼此平行地延伸并且在第二区段12中在第二平面内彼此平行地延伸。在第一区段11中，通道3、4在竖直平面内延伸并且彼此上下布置，而在第二区段12中，通道3、4在水平平面内延伸并且彼此并排布置。因此，通道3、4分段地彼此平行延伸。
在第一区段11和第二区段12之间的过渡部中，通道在第三区段13和第四区段14中呈弓形，其中，通道3、4的取向在第三区段13和第四区段14中改变。弓形的区段13、14形成为使得管道装置1整体为U形。
图4以俯视图在上部区域且以侧视图在下部区域示出图3中所示的管道装置1。
图5示出了具有三个通道3、4、9的管道装置1，其中，一个通道9在交叉区段5中与另外两个通道3、4交叉。为此目的，通道9穿过另外两个通道3、4。在交叉区段5中，通道9布设在另外的通道3、4内。为了保持通道3、4、9内的流体流动分离，通道9的通道区段16形成为插入件17。插入件17是管状元件，流过通道9的流体通过该管状元件被输送通过交叉区段5。插入件17可以在图6的剖视图中看到。在交叉区段5的外部，通道3、4、9在分段15中平行地延伸。在所有区段中，通道3、4、9在一个平面内延伸。插入件17由聚合材料形成，但可替选地考虑诸如铝之类的金属材料。
图7示出了具有两个通道3、4的管道装置1，其中，一个通道4在交叉区段5中与另一个通道3交叉。两个通道3、4彼此成一角度延伸，在此实施方式中成直角，使得管道装置1形成交叉。
在交叉区段5中，通道4穿过另一个通道3，其中，通道4在交叉区段5中布设在另一通道3内。为了保持通道3、4内的流体流动分离，通道4的通道区段16形成为插入件17。插入件17是管状元件，流过通道4的流体通过该管状元件被传输通过交叉区段5。插入件17以流体密封的方式插入到管道装置1中，使得不会在通道3、4之间发生介质溢出。插入件17可以在图8和图9的剖视图中看到。
图10示出了图7、8和9中所示的管道装置1的进一步发展。在本实施方式中，弓形的第三区段13和第四区段14邻接交叉区段5。弓形区段13、14以使得通道3、4在分段15中彼此平行延伸的方式形成。图11示出了图10中所示的管道装置1连同插入件17的剖视图。
在图12所示的管道装置1中，一个通道4穿过另一个通道3，使得一个通道4在部分区段上布设在另一个通道3内。在这种情况下，管道装置1形成了车辆的空调单元的内部热交换器。为了使通道3、4内的流体流动保持分离，通道4的一个通道区段形成为插入件17。插入件17是管状元件，流过通道4的流体通过该管状元件被传输通过位于另一个通道3内的区域。插入件17可以在图13的剖视图中看到。

Claims (21)

1.一种用于输送温控介质的管道装置(1)，包括基体(2)，所述基体(2)通过吹塑成型制造并且由该基体(2)形成至少第一通道(3)和第二通道(4)，其中，所述第一通道(3)和所述第二通道(4)在第一区段(11)中具有相对于彼此的第一取向并且在第二区段(12)中具有相对于彼此的第二取向，其中，第一取向不同于所述第二取向。
2.如权利要求1所述的管道装置，其特征在于，所述通道(3、4)的取向在第三区段(13)和/或第四区段(14)中改变。
3.一种用于输送温控介质的管道装置(1)，包括通过吹塑成型制成的基体(2)，由该基体(2)形成至少第一通道(3)和第二通道(4)，其中，所述第一通道(3)至少在部分区段上穿过所述第二通道(4)。
4.如权利要求1至3中任一项所述的管道装置，其特征在于，所述第一通道(3)至少在部分区段上在所述第二通道(4)内布设。
5.如权利要求1至4中任一项所述的管道装置，其特征在于，所述第一通道(3)与所述第二通道(4)交叉。
6.如权利要求1至5中任一项所述的管道装置，其特征在于，由所述基体(2)形成第三通道(9)，其中，所述第三通道(9)与所述第一通道(3)和/或所述第二通道(4)相交。
7.一种用于输送温控介质的管道装置，包括基体(2)，该基体(2)通过吹塑成型制造并且由该基体(2)形成至少第一通道(3)和第二通道(4)，其中，所述第一通道(3)和所述第二通道(4)以使所述第一通道(3)和所述第二通道(4)至少在一个区段(5)中彼此交叉的方式在所述基体中布设。
8.如权利要求7所述的管道装置，其特征在于，所述第一通道(3)和所述第二通道(4)以S弯曲的形式在所述区段(5)中布设。
9.如权利要求7或8所述的管道装置，其特征在于，所述第一通道(3)和所述第二通道(4)在所述区段(5)中的横截面与其余横截面不同。
10.如权利要求7至9中任一项所述的管道装置，其特征在于，所述第一通道(3)和所述第二通道(4)在所述区段(5)中扁平化。
11.如权利要求7至10中任一项所述的管道装置，其特征在于，至少一个功能元件(7)布置在所述基体(2)中。
12.如权利要求7至11中任一项所述的管道装置，其特征在于，至少一个功能元件(7)由所述基体(2)形成。
13.如权利要求1至12中任一项所述的管道装置，其特征在于，所述通道(3、4、9)由来自所述基体(2)的单一材料成一体地形成。
14.如权利要求1至13中任一项所述的管道装置，其特征在于，所述第一通道(3)和所述第二通道(4)彼此成一角度延伸。
15.如权利要求1至14中任一项所述的管道装置，其特征在于，所述第一通道(3)和所述第二通道(4)在至少一个分段(11、12、15)中平行延伸。
16.如权利要求1至15中任一项所述的管道装置，其特征在于，至少一个通道(3、4)的至少一个通道区段(16)形成为插入件(17)。
17.如权利要求1至16中任一项所述的管道装置，其特征在于，所述通道(3、4、9)在第一区段(11)中在第一平面内彼此平行地延伸并且在第二区段(12)中在第二平面内彼此平行地延伸。
18.如权利要求1至17中任一项所述的管道装置，其特征在于，所述通道(3、4、9)至少在部分区段上彼此连接。
19.如权利要求1至17中任一项所述的管道装置，其特征在于，所述第一通道(3)和/或所述第二通道(4)在第三区段(13)和/或第四区段(14)中以弓形方式形成。
20.如权利要求1至19中任一项所述的管道装置，其中，所述管道装置形成用于温控介质的内部热交换器。
21.一种包括如权利要求1至19中任一项所述的管道装置(1)的车辆。
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