CN104852104B - 具有冷却回路的船用驱动装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及船用驱动装置，其具有电动机并具有与电动机处于热接触的冷却剂管线，其中泵被设置以用于泵送冷却所述电动机用的冷却剂通过所述冷却剂管线。待冷却的其它构件被设置，所述其它构件将通过船用驱动装置被冷却，并且所述冷却剂管线与所述其它构件处于热接触。本发明还涉及用于冷却位于船上的构件的方法。

Description

具有冷却回路的船用驱动装置

技术领域

本发明涉及船用驱动装置，特别是舷外驱动装置，其具有电动机并具有与所述电动机热接触的冷却剂管线，且所述冷却剂管线具有冷却剂入口和冷却剂出口，其中泵被设置以用于泵送冷却所述电动机用的冷却剂通过所述冷却剂管线。此外，本发明涉及用于冷却位于船上的构件的方法，其中所述船具有借助于冷却剂被冷却的船用驱动装置，并且其中所述构件在空间上与所述船用驱动装置分开。

背景技术

用于船的舷外驱动装置通常装备有冷却回路。水借助于泵被抽进并经由冷却剂管线被供应至电动机。冷却剂管线与电动机处于热接触，使得电动机和冷却剂交换热量并且电动机被冷却。

在电动舷外驱动装置的情况下，不仅冷却电动机而且冷却为电动机提供电能的电池经常是必要的。通过对流(也即借助于流过的空气)来冷却电池需要相对大的冷却表面，而这在船上通常是不可得到的。

US 8,535,104 B1已公开了用于船电池的冷却系统，其中电池借助于冷却空气被冷却，冷却空气则又通过海水被冷却。

然而，将水供应至船的内部到所述电池常常提出例如泄漏、腐蚀或电解的问题，并导致维护支出增加。

发明内容

因此本发明的一个目标是提供船用(艇用)驱动装置和相应的方法，其允许对电池或位于船中的其他构件的改善的冷却。

所述目标借助于船用驱动装置、特别是舷外驱动装置被实现，所述驱动装置具有电动机并具有与所述电动机处于热接触的冷却剂管线，其中泵被设置以用于泵送冷却所述电动机用的冷却剂通过所述冷却剂管线，其中待冷却的其它构件被设置，所述其它构件在空间上与所述船用驱动装置分开，并且所述冷却剂管线与所述其它构件处于热接触，并且其中所述冷却剂管线具有与所述电动机处于热接触的第一管线部分，并且其中所述冷却剂管线具有与所述其它构件处于热接触的第二管线部分，其中所述第一管线部分和所述第二管线部分被可拆开地连接至彼此。

根据本发明的一个方面，所述其它构件为电池或电池充电单元。

根据本发明的一个方面，所述第一管线部分和所述第二管线部分借助于插式连接装置可连接到彼此。

根据本发明的一个方面，所述其它构件具有电连接装置，并且组合连接元件被设置，其同时形成所述其它构件和所述舷外驱动装置之间的电连接以及所述第一和第二管线部分之间的连接。

根据本发明的一个方面，所述冷却剂管线装备有用于监视通流、压力和/或温度的监视装置。

根据本发明的一个方面，所述冷却剂管线具有用于从包围所述船的水体中供应冷却水的冷却剂入口，并且具有用于将冷却水排出至包围所述船的水体中的冷却剂出口。

根据本发明的一个方面，所述第二管线部分具有单独的冷却剂入口和/或单独的冷却剂出口。

根据本发明的一个方面，第二泵被设置在所述第二管线部分中。

根据本发明的一个方面，所述船用驱动装置被设计为舷外驱动装置，其中所述舷外驱动装置包括凸伸至包围所述船的水中的电动机轴，并且其中所述冷却剂管线形成封闭的冷却剂回路并被引导通过所述电动机轴使得所述冷却剂能够与包围所述船的水交换热量。

在电动船用驱动装置中，冷却回路通常已经安装。该冷却回路包括冷却剂管线，冷却剂被泵送通过所述冷却剂管线，所述冷却剂冷却电动机。为此目的，冷却剂管线被布置成使得其与电动机处于热接触并且热量在电动机和流过冷却剂管线的冷却剂之间进行交换。

除了电动机以外，在船中还有必须被冷却但被布置成在空间上远离船用驱动装置的其它构件，诸如电池。词语“在空间上远离”或“在空间上分开”还意在包括如下布置：其中电动机和其它构件之间的距离大于100cm、大于150cm或大于200cm，并且特别是其中其它构件位于船内部中的布置。这也将被理解成意味着如下布置：其中船用驱动装置装备有外壳，电动机位于所述外壳中，并且其中其它构件被设置在所述外壳外部。

根据本发明，冷却剂管线还被引导到其它构件并被放置成与所述其它构件处于热接触。所述其它构件因此被合并到电动机的冷却回路中。因此可以省却用于所述其它构件的单独的冷却装置。

在本发明的一个变体中，冷却剂首先被供应到电动机并且随后被供应到其它构件。相反地，冷却剂管线也可以被设置成使得冷却剂首先被供应其它构件并且随后被供应到电动机。替代地，电动机和其它构件也可以被并行的冷却。在后者的情况中，冷却剂管线被分成两个或多个并行的段，它们分别通向电动机和一个或多个其它构件。

本发明相比于用于其它构件的单独的水型冷却装置具有显著的优势。冷却剂的供应经由被设置用于电动机的冷却剂管线进行，使得不需要建立水从外侧到船内部的单独供应。相应地，已通过其它构件被加热的冷却剂也可以经由该冷却剂管线被排出。

本发明可以被用在所有类型的电动船用驱动装置中，例如舷内或舷外船用驱动装置。特别的优势在舷外驱动装置的情况下得到。

在本发明的优选实施方式中，水被用作冷却剂，特别是来自包围船的水体中的水。

本发明被有利地用于冷却被设置用来向电动机供电的电池，特别是用于冷却位于船内部中的电池。电池在其未被使用的时期中(也即当电动机未在工作时)被冷却也是有利的。这样，电池的日历老化(calendrical aging)可以被减少。

本发明的另一有利的用途涉及位于船上的电池充电单元的冷却。装备有液体型冷却装置、特别是水型冷却装置的电池充电单元的重量和尺寸可以被做得较小，从而提供关于安装位置的增加的灵活性。

在其它的实施方式中，替代地或另外地，事实是，船中的其它构件(例如发电机、空调系统、热泵或制冷机)根据本发明被冷却。

任选地，另外的加热器被设置用于电池和/或用于其它构件以便使它们被更快地带到运行温度也是可行的。在很高的空气湿度水平存在时，并且当被冷却表面和周围空气之间存在高的温差时，冷凝或露水形成在被冷却表面上，这是不合需要的，尤其是在诸如电池的电气构件的情况下。在这种情况下，通过对电动机废热的定向使用，也许能够将冷却剂温度升高到如下值：在该值时露水不在被冷却构件上形成。如果对冷却剂更为有效的温度控制是必要的，那么另外于或替代于电动机废热的利用而增加辅助加热器可能是有利的。

根据本发明，冷却剂管线具有第一管线部分和第二管线部分。第一管线部分与电动机处于热接触并且第二管线部分与其它构件处于热接触。第一和第二管线部分在这种情况下被可拆开地连接到彼此。在本实施方式中，构成第一管线部分的用于电动机的常规冷却回路装备有连接元件，第二管线部分可以被连接到所述连接元件。

第一和第二管线部分的连接优选借助于插式、螺旋式或卡口式连接被实现。这些连接元件优选具有自闭合的设计，使得如果发生管线部分的分开时没有冷却剂从连接元件中漏出。

整个冷却剂回路被固定地安装在船中也是可行的。被设置成仅用于冷却电动机的原始冷却剂管线被延长以便也与一个或多个其它构件处于热接触，使得这些构件同样被冷却剂所冷却。

如上所述，本发明特别适合于冷却电池。在这种情况下，电池必须也被电连接到船用驱动装置，特别是连接到电动机。在这种情况下，设置同时形成电池和船用驱动装置之间的电连接以及第一和第二管线部分之间的连接的组合连接元件是有利的。所述组合连接元件同时允许电池到电动机冷却回路的连接及电池和电动机之间的电连接。所述组合连接元件不仅可以具有冷却剂连接装置而且可以具有用于低压和高压连接的多个电端子。所述组合连接元件不言而喻地还可以用于同时被连接到冷却回路并被电连接到船用驱动装置的其它构件的连接。借助于自闭合的水连接元件，能够另外地确保组合连接元件的电触点不与水相接触。

冷却剂管线装备有监视装置以用于监视通流、压力和/或温度是有利的。监视装置可以测量和/或显示通流、压力和/或温度的规定的变量，或者也可以被连接到能够用于操纵冷却剂流的调节元件。

冷却剂管线优选具有冷却剂入口和冷却剂出口，经由所述冷却剂入口和冷却剂出口，冷却水被从船的外面抽进，并且在对电动机和其它构件(一个或多个)进行冷却之后再次被排出。

冷却回路可以呈单回路系统或双回路系统的形式。在单回路系统的情况下，冷却水借助于泵被抽进、经由冷却剂管线被引导到电动机和一个或多个其它构件，并且随后再次被排出到外界，通常是排出到包围船的水中。在这种情况下，其它构件要么与电动机串联地连接在冷却剂管线中，要么冷却剂管线被分成两个或多个并行的管线部分，这些管线部分用于冷却电动机和一个或多个其它构件。

在单回路系统的特殊形式的情况下，舷外电动机的轴用作热量交换器。例如如果该船必须在已被可燃液体污染的水体上使用，这种情形例如可能适用于消防船，那么本实施方式特别适合于舷外电动机并且是有利的。

在本实施方式中，存在封闭冷却剂回路，电动机、位于电动机的紧邻处的待冷却的各种其它构件、以及位于船自身上且借助于冷却剂管线被连接到舷外马达的电动机的待冷却构件，被连接到所述回路。在该封闭冷却剂回路的冷却剂经过所有的待冷却构件之后，冷却剂管线在舷外驱动装置的电动机轴表面下面被引导至轴内，使得从冷却剂到该轴所位于其中的水体的最佳的热量传递得以实现。为优化热量传递，电动机轴的外表面可以例如借助于翅片被扩大。所述翅片应当被实施成使得相反的流体动力效应最小。

在双回路系统的情况下，从外部供应的冷却水用于冷却第二封闭冷却剂回路，电动机和/或其它构件借助于所述第二封闭冷却剂回路被冷却。在这种情况下，多个第二冷却回路被设置用于冷却电动机和其它构件也是可行的。

如果需要较高水平的冷却功率，冷却剂管线的第二管线部分装备有单独的冷却剂入口和/或单独的冷却剂出口可能是有利的。冷却剂，也即在这种情况下是来自包围船的水体中的水，于是不仅经由第一管线部分的冷却剂入口而且经由该单独的冷却剂入口被抽进或被供应。这样，可以使较大的量的冷却剂可用于冷却目的。

在升高的冷却需求的情况下，第二泵被设置在第二管线部分中是进一步有利的。第二管线部分被连接到第一管线部分，该第一管线部分相当于现有的用于电动机的冷却回路，并且第二泵被用来推进冷却剂循环。例如，叶片型泵、电动泵或再生泵可以被用作在第一管线部分中的和在第二管线部分中的泵。

在对冷却功率相对低的需求的情况下，泵的转速的降低可能是有利的以便增加系统效率。最佳的系统效率通过使用转速调节泵而实现，其中该泵的转速以依赖于待冷却构件的温度的方式被调节，其中，大体上，分别最关键的温度作为调节变量被考虑。

如果泵被电动机轴直接驱动，则冷却系统内的通流方向取决于行进方向。在这种情况下，泵必须是双方向上可运行的。然而，由于泵通常具有优先方向，泵优选被安装成使得较大的输送速度和/或较大的效率在向前的行进方向上获得。在任何情况下，冷却回路到水体的两个连接装置，也即冷却剂入口和冷却剂出口，必须位于水体表面的下面以便确保水在两个行进方向上被抽进。

根据本发明的用于冷却位于船上的构件的方法，其中所述船具有借助于冷却剂被冷却的船用驱动装置，并且其中所述构件在空间上与所述船用驱动装置分开，并且其中所述冷却剂被从所述船用驱动装置引导到所述构件，所述方法的特征在于，所述冷却剂管线具有与所述电动机处于热接触的第一管线部分，并且所述冷却剂管线具有与所述其它构件处于热接触的第二管线部分，其中所述第一和第二管线部分被可拆开地连接到彼此。

根据本发明的一个方面，所述冷却剂被从所述构件引导回所述船用驱动装置。

根据本发明的一个方面，来自包围所述船的水体的水被用作冷却剂。

根据本发明，电动机的冷却回路还被直接或间接地用于冷却一个或多个其它构件，特别是被设置用于向电动机供应功率的电池。

本发明使得可以以简单的方式使现有的用于船用驱动装置、特别是舷外驱动装置的电动机的冷却回路被延长使得其它构件例如电池可以被冷却。为此目的，于是构成第一管线部分的现有的冷却剂管线，具有永久地或可拆开地连接到其的第二管线部分，所述第二管线部分将冷却剂引导到待冷却的一个或多个其它构件。

附图说明

本发明和本发明的其它有利细节将在示意图的基础上通过下面的实例进行解释，图中：

图1示出了根据本发明的冷却装置。

具体实施方式

该图示意地示出了具有舷外驱动装置2的船(艇)1。舷外驱动装置2装备有外壳3，用于驱动船1的电动机4位于所述外壳中。电动机4通过电动机电子设备5被控制。电动机电子设备5同样被容纳在外壳3中。

电动机4和电动机电子设备5装备有水型冷却装置。水型冷却装置包括冷却剂入口6，水可以经由所述冷却剂入口而从船1的外部被抽到冷却剂管线的第一管线部分7a、7b中。为此目的，叶轮泵8被设置在第一管线部分7a、7b中。被抽进的水被引导首先通过电动机4并随后通过电动机电子设备5，并且被使得与电动机4并与电动机电子设备5进行热交换接触以便冷却它们。加热过的水经由冷却剂出口9再被排放到外界。

第一管线部分7a、7b在电动机电子设备5的下游被分开使得形成两个不同的子部分7a和7b。子部分7a和7b的两个端部在插式连接元件10处终止。借助于可被插到该插式连接元件10上的第二插式连接元件(图中未示出)，子部分7a、7b的两个端部可被以流动的方式进行连接使得冷却剂可以经由子部分7a流动到子部分7b中。

连到电动机4并连到电动机电子设备5的电源借助于电池12被实现，所述电池在距舷外驱动装置2一定距离处被布置在船的内部。为了冷却电池12，第二管线部分13被设置，所述第二管线部分与电池12处于热接触。第二管线部分13具有两个连接端，它们终止于插塞连接器11处。插塞连接器11可以被连接到插式连接元件10，使得形成连续的冷却剂管线7a、13、7b。

经由冷却剂入口6被抽进的水流过管线部分7a并冷却电动机4和电动机电子设备5。随后，冷却剂经由插式连接元件10和插塞连接器11流到第二管线部分13中以便冷却电池12。加热过的冷却剂然后经由插式连接元件10和插塞连接器11被再循环到管线部分7b中，并且经由冷却剂出口9被排出。

如在图中所示，其它构件被连接至第二管线部分13中以便使所述其它构件同样地被冷却是可能的。本实例中，发电机14在冷却方面被设置成与电池12串联。

Claims (14)

1.船用驱动装置，其具有电动机并具有与所述电动机处于热接触的冷却剂管线，其中泵被设置以用于泵送冷却所述电动机用的冷却剂通过所述冷却剂管线，其中待冷却的其它构件被设置，所述其它构件在空间上与所述船用驱动装置分开，所述船用驱动装置被设计为舷外驱动装置，并且所述其它构件位于船内部中，并且所述冷却剂管线与所述其它构件处于热接触，其特征在于，所述冷却剂管线具有与所述电动机处于热接触的第一管线部分，并且所述冷却剂管线具有与所述其它构件处于热接触的第二管线部分，其中所述第一管线部分和所述第二管线部分被可拆开地连接至彼此。

2.根据权利要求1所述的船用驱动装置，其特征在于，所述其它构件为电池或电池充电单元。

3.根据权利要求1或2所述的船用驱动装置，其特征在于，所述第一管线部分和所述第二管线部分借助于插式连接装置可连接到彼此。

4.根据权利要求1或2所述的船用驱动装置，其特征在于，所述其它构件具有电连接装置，并且组合连接元件被设置，其同时形成所述其它构件和所述船用驱动装置之间的电连接以及所述第一和第二管线部分之间的连接。

5.根据权利要求1或2所述的船用驱动装置，其特征在于，所述冷却剂管线装备有用于监视通流、压力和/或温度的监视装置。

6.根据权利要求1或2所述的船用驱动装置，其特征在于，所述冷却剂管线具有用于从包围所述船的水体中供应冷却水的冷却剂入口，并且具有用于将冷却水排出至包围所述船的水体中的冷却剂出口。

7.根据权利要求1或2所述的船用驱动装置，其特征在于，所述第二管线部分具有单独的冷却剂入口和/或单独的冷却剂出口。

8.根据权利要求1或2所述的船用驱动装置，其特征在于，第二泵被设置在所述第二管线部分中。

9.根据权利要求1或2所述的船用驱动装置，其特征在于，所述舷外驱动装置包括凸伸至包围所述船的水中的电动机轴，并且其中所述冷却剂管线形成封闭的冷却剂回路并被引导通过所述电动机轴使得所述冷却剂能够与包围所述船的水交换热量。

10.根据权利要求1或2所述的船用驱动装置，其特征在于，来自包围船的水体的水被用作冷却剂，并且冷却剂管线被形成为用作冷却剂的水被引导首先通过第一管线部分并随后通过第二管线部分。

11.用于冷却位于船上的构件的方法，其中所述船具有借助于冷却剂被冷却的船用驱动装置，并且其中待冷却的构件在空间上与所述船用驱动装置分开，所述船用驱动装置被设计为舷外驱动装置，并且所述待冷却的构件位于船内部中，并且其中所述冷却剂被从所述船用驱动装置引导到所述待冷却的构件，其特征在于，冷却剂管线具有与所述船用驱动装置的电动机处于热接触的第一管线部分，并且所述冷却剂管线具有与所述待冷却的构件处于热接触的第二管线部分，其中所述第一和第二管线部分被可拆开地连接到彼此。

12.根据权利要求11所述的方法，其特征在于，所述冷却剂被从所述构件引导回所述船用驱动装置。

13.根据权利要求11或12所述的方法，其特征在于，来自包围所述船的水体的水被用作冷却剂。

14.根据权利要求13所述的方法，其特征在于，用作冷却剂的水被引导首先通过第一管线部分并随后通过第二管线部分。

Images