ES2640640T3 - Dispositivo de resistencia refrigerado por líquido - Google Patents
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Abstract
Dispositivo (1) de resistencia refrigerado por líquido que comprende un bloque (3) que tiene una entrada (4) de líquido, una salida (5) de líquido y una cavidad, teniendo dicha cavidad un lado abierto cerrado por una capa (7) plana térmicamente conductora y eléctricamente aislante que soporta una resistencia (2) plana con sus planos principales paralelos entre sí, comprendiendo dicho dispositivo además una placa de bloqueo eléctricamente aislante, que se puede fijar rígidamente a dicho bloque (3), enfrentada a dicha resistencia (2) para bloquear dicha resistencia (2) sobre dicha capa (7) plana, alojando dicha cavidad medios de presión elásticos configurados de modo que fuerzan dicha capa (7) plana contra dicha resistencia (2), caracterizado porque dicha cavidad está provista de una trayectoria (6) de flujo de líquido entre dicha entrada (4) de líquido y dicha salida (5) de líquido, comprendiendo dichos medio de presión elásticos una pluralidad de resortes (8) dispuestos en dicha trayectoria (6) de flujo de líquido interna de dicho bloque (3).
Description
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DESCRIPCION
Dispositivo de resistencia refrigerado por Uquido
La presente invencion se refiere a un dispositivo de resistencia refrigerado por Ifquido.
Los dispositivos de resistencia refrigerados por Ifquido conocidos de la tecnica anterior se pueden emplear en una amplia variedad de aplicaciones, incluyendo el frenado regenerativo de dispositivos que utilizan un motor electrico accionado por inversor, que tambien puede funcionar como un generador.
El documento DE 3933956 desvela un dispositivo de resistencia refrigerado por lfquido para su uso en vehnculos electricos, con una resistencia plana montada entre dos bloques aislados electricamente refrigerados por lfquido. La resistencia se mantiene en su lugar simplemente mediante la conexion ngida entre los dos bloques. El documento GB2478547 desvela un dispositivo de resistencia de freno refrigerado por lfquido para su uso en vehnculos electricos, con una resistencia plana se dispone entre un bloque aislado electricamente refrigerado por lfquido y una placa de bloqueo o un bloque adicional refrigerado por lfquido. La resistencia se mantiene en su lugar mediante la conexion ngida entre el bloque y la placa de bloqueo, o entre los dos bloques, asf como mediante un medio de grna de expansion que rodea parcialmente la resistencia para confinar su expansion en su plano principal.
Uno de los inconvenientes de los dispositivos de la tecnica anterior es que la resistencia de contacto termico en el bloque de resistencia o interfaz de la capa de la resistencia-aislamiento limita la eficiencia y la eficacia de la transferencia de calor. Ademas, la baja capacidad de calor del bloque en relacion con el lfquido de refrigeracion limita la tasa global de disipacion de calor de la resistencia.
Ademas, para el uso de los dispositivos para el frenado de motores electricos accionados por inversor, se requieren resistencias y bloques enfriados por lfquido relativamente grandes para gestionar los altos requisitos de disipacion de energfa implicados, que pueden en la practica hacer que los dispositivos sean voluminosos y pesados.
El cometido tecnico propuesto por la presente invencion es por tanto proporcionar un dispositivo de resistencia refrigerado por lfquido que supere los inconvenientes tecnicos indicados de la tecnica anterior.
Dentro del alcance de esta tarea tecnica, un objeto de la invencion es proporcionar un dispositivo de resistencia refrigerado por lfquido que tiene una mayor eficiencia y eficacia de disipacion de calor de la resistencia.
Otro objeto de la invencion es proporcionar un dispositivo de resistencia refrigerado por lfquido que sea compacto y ligero.
Un ultimo pero no menos importante objeto de la invencion es proporcionar un dispositivo de resistencia refrigerado por lfquido que sea seguro y economico.
La tarea tecnica, asf como estos y otros objetos, se consiguen de acuerdo con la presente invencion mediante un dispositivo de resistencia refrigerado por lfquido de acuerdo con la reivindicacion 1.
El uso de medios de presion elasticos que fuerzan a la capa plana termicamente conductora y electricamente aislante contra la resistencia asegura una mejor transferencia de calor entre la resistencia y la capa plana. Por otra parte, el cierre de la cavidad del bloque por la capa plana y la colocacion de los medios de presion elasticos en la cavidad mejora la transferencia de calor de la capa al lfquido. La mejora general de la eficiencia y eficacia de transferencia de calor permite que el dispositivo de la invencion sea mas pequeno y mas ligero que los de la tecnica anterior.
Ademas, el uso de medios de presion elasticos aumenta la rigidez del dispositivo en una direccion perpendicular al plano de la resistencia, llevandolo sustancialmente por encima de las frecuencias de vibracion caractensticas de los vehnculos y material rodante. Por lo tanto, el dispositivo esta en mejores condiciones de resistir vibraciones y golpes durante su uso.
Otras caractensticas de la presente invencion se definen, ademas, en las reivindicaciones posteriores. Otras caractensticas y ventajas de la presente invencion seran mas evidentes a partir de la descripcion de una realizacion preferida, pero no exclusiva, del dispositivo de resistencia refrigerado por lfquido de acuerdo con la invencion, que se ilustra en el dibujo no limitativo adjunto, en el que:
La Figura 1 muestra una vista en despiece de una realizacion de la invencion.
Con referencia a la Figura anterior, el dispositivo de resistencia refrigerado por lfquido (generalmente indicado con el numero 1 de referencia), comprende una resistencia (2), preferentemente en la forma de una rejilla plana de material electricamente resistivo. La conexion electrica de dicha resistencia (2) a un circuito de potencia es preferentemente mediante terminales que forman parte de o se conectan con la resistencia (2).
La resistencia (2) descansa sobre una capa (7) plana termicamente conductora y electricamente aislante, dispuesta de manera que sus planos principales son paralelos entre sh La capa (7) plana se fabrica preferentemente de
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ceramica de nitruro de aluminio y comprende una lamina ngida.
Se proporciona al menos un bloque (3), preferentemente fabricado de un material electrica y termicamente aislante, en particular plastico termoestable preferentemente moldeado. El mismo esta provisto de una entrada (4) de lfquido y de una salida (5) de lfquido, preferentemente dispuestas en paralelo y en funcion de la anchura de dicho bloque. El bloque tiene ademas una cavidad provista de una trayectoria (6) de flujo de lfquido entre la entrada (4) y la salida (5). Ventajosamente, la cavidad puede mecanizarse en la cara del bloque (6) que esta orientada hacia la resistencia (2), de manera que la cavidad tiene un lado abierto que se puede cerrar por la capa (7) plana termicamente conductora y electricamente aislante.
Preferentemente, la cavidad tiene un saliente periferico en el que dicha capa (7) plana descansa. De esta forma la trayectoria (6) de flujo de lfquido se cierra y el lfquido no puede ponerse en contacto con la resistencia (2).
Preferentemente, la trayectoria (6) de flujo cubre el mismo trayecto que el area maxima de la resistencia (2) para maximizar la disipacion de energfa. Ventajosamente, el lfquido utilizado para la refrigeracion puede ser agua y se introduce preferentemente en la trayectoria (6) de flujo a una velocidad de flujo suficientemente alta para mantener el flujo turbulento a lo largo de la trayectoria de flujo.
Preferentemente, los picos de las paredes divisorias que definen la trayectoria (6) de flujo de lfquido dentro de la cavidad estan separados de la capa (7) de tal manera que una pequena derivacion de lfquido en dichos picos es posible. Esto evita que las regiones secas sobre la capa (7) plana en la huella de la resistencia (2), evitando a su vez que los puntos calientes puedan perjudicar la transferencia de calor y la integridad del dispositivo.
Se proporciona una placa de bloqueo electricamente aislada que se puede fijar de forma ngida al bloque (3), estando la resistencia (2) bloqueada entre la placa de bloqueo y la capa (7) plana. Preferentemente, la placa de bloqueo comprende un bloque (3) adicional con una capa (7) termicamente conductora y electricamente aislante adicional y dispuesta entre el bloque (3) adicional y la resistencia (2), como se muestra en la Figura 1. Preferentemente, los dos bloques (3) se pueden fijar ngidamente entre sf mediante remaches (9) de fijacion.
Medios de presion elasticos se disponen entre el bloque (3) y la capa (7) plana termicamente conductora y electricamente aislante, sometiendo a dicha capa (7) plana a una fuerza contra la resistencia (2). En particular, los medios de presion elasticos se alojan en la cavidad del bloque (3). Preferentemente, los medios de presion elasticos estan configurados para forzar a la capa (7) plana en contra de la resistencia (2) con una presion de contacto casi uniforme en el area de contacto entre la capa (7) plana y la resistencia (2). Los medios elasticos comprenden una pluralidad de resortes (8) dispuestos en la trayectoria (6) de flujo de lfquido interna del bloque (3). Preferentemente, cada uno de los resortes (8) se dispone con su eje perpendicular a dicha trayectoria (6) de flujo de lfquido interna. Preferentemente, los resortes (8) se fabrican de acero inoxidable.
En la disposicion en la que un bloque (3) esta presente a cada lado de la resistencia (2) como se muestra en la Figura 1, los resortes (8) se configuran para proporcionar una fuerza distribuida a traves de una cara de cada una de las capas (7) planas, proporcionando un contacto estrecho entre la resistencia (2) y cada una de las capas (7) planas. Ademas de mejorar la transferencia de calor entre la resistencia (2) y la capa (7) plana termicamente conductora y electricamente aislante, la presencia de los resortes en la trayectoria (6) de flujo de lfquido interna del bloque (3) aumenta la turbulencia del flujo de lfquido, lo que a su vez mejora la transferencia de calor de la capa (7) plana termicamente conductora y electricamente aislante al lfquido. Los resortes disminuyen tambien la seccion transversal de la trayectoria (6) de flujo de lfquido interna, lo que aumenta la velocidad del flujo de lfquido y por lo tanto la tasa de transferencia de calor de la capa (7) plana al lfquido sin aumentar el caudal volumetrico requerido del lfquido.
En general, la presencia de los medios de presion elasticos proporciona un aumento del 200-300 % en la transferencia de calor de la resistencia (2), lo que a su vez permite que el dispositivo se haga mas pequeno y mas ligero en comparacion con los de la tecnica anterior. El uso de plastico termoestable para el bloque (3) ayuda aun mas la construccion compacta y ligera del dispositivo.
Opcionalmente, el dispositivo comprende medios de grna de expansion (no mostrados) dispuestos entre las aletas de la resistencia (2) para confinar la expansion de la resistencia en su plano principal, para evitar el contacto mutuo entre las aletas de la resistencia y el posterior cortocircuito. Preferentemente, los medios de grna de expansion comprenden al menos una tira de papel de mica. El espesor de esta al menos una tira es ventajosamente no mas que el de la resistencia (2) de manera que no impida el contacto entre la resistencia (3) y la capa (7) aislante.
El dispositivo de resistencia refrigerado por lfquido asf concebido es susceptible a numerosas modificaciones y variaciones, todas ellas dentro del alcance del concepto inventivo; ademas, todos los detalles pueden reemplazarse por elementos tecnicamente equivalentes.
En la practica, cualquier tipo o tamano material se puede utilizar, de acuerdo con las necesidades y el estado de la tecnica.
Claims (10)
- 5101520253035REIVINDICACIONES1. Dispositivo (1) de resistencia refrigerado por Ifquido que comprende un bloque (3) que tiene una entrada (4) de Kquido, una salida (5) de lfquido y una cavidad, teniendo dicha cavidad un lado abierto cerrado por una capa (7) plana termicamente conductora y electricamente aislante que soporta una resistencia (2) plana con sus planos principales paralelos entre sf, comprendiendo dicho dispositivo ademas una placa de bloqueo electricamente aislante, que se puede fijar ngidamente a dicho bloque (3), enfrentada a dicha resistencia (2) para bloquear dicha resistencia (2) sobre dicha capa (7) plana, alojando dicha cavidad medios de presion elasticos configurados de modo que fuerzan dicha capa (7) plana contra dicha resistencia (2), caracterizado porque dicha cavidad esta provista de una trayectoria (6) de flujo de lfquido entre dicha entrada (4) de lfquido y dicha salida (5) de lfquido, comprendiendo dichos medio de presion elasticos una pluralidad de resortes (8) dispuestos en dicha trayectoria (6) de flujo de lfquido interna de dicho bloque (3).
- 2. Dispositivo (1) de resistencia refrigerado por lfquido de acuerdo con la reivindicacion 1, caracterizado porque dichos medios de presion elasticos estan configurados de modo que fuerzan dicha capa (7) plana contra dicha resistencia (2) con una presion de contacto casi uniforme en el area de contacto entre las mismas.
- 3. Dispositivo (1) de resistencia refrigerado por lfquido de acuerdo con la reivindicacion 1 o 2, caracterizado porque cada uno de dichos resortes (8) esta dispuesto con un eje perpendicular a dicha trayectoria (6) de flujo de lfquido interna.
- 4. Dispositivo (1) de resistencia refrigerado por lfquido de acuerdo con cualquier reivindicacion anterior,caracterizado porque dichos resortes (8) estan fabricados de acero inoxidable.
- 5. Dispositivo (1) de resistencia refrigerado por lfquido de acuerdo con cualquier reivindicacion anterior,caracterizado porque dicha placa de bloqueo electricamente aislada comprende un bloque (3) adicional que tiene una capa (7) plana termicamente conductora y electricamente aislante dispuesta entre dicho bloque (3) adicional y dicha resistencia (2), y medios de presion elasticos alojados en una cavidad de dicho bloque (3) adicional y configurados para forzar dicha capa (7) plana adicional contra dicha resistencia (2).
- 6. Dispositivo (1) de resistencia refrigerado por lfquido de acuerdo con cualquier reivindicacion anterior,caracterizado porque dicho bloque (3) esta fabricado de un material electrica y termicamente aislante.
- 7. Dispositivo (1) de resistencia refrigerado por lfquido de acuerdo con cualquier reivindicacion anterior,caracterizado porque dicho bloque (3) esta fabricado de plastico termoestable.
- 8. Dispositivo (1) de resistencia refrigerado por lfquido de acuerdo con cualquier reivindicacion anterior,caracterizado porque dicha capa (7) plana termicamente conductora y electricamente aislante esta fabricada de ceramica de nitruro de aluminio.
- 9. Dispositivo (1) de resistencia refrigerado por lfquido de acuerdo con cualquier reivindicacion anterior,caracterizado porque comprende medios de grna de expansion dispuestos entre las aletas de dicha resistencia (2).
- 10. Dispositivo (1) de resistencia refrigerado por lfquido de acuerdo con la reivindicacion 9, caracterizado porque dichos medios de grna de expansion comprenden al menos una tira de papel de mica.
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