CN1008943B - 带散热片的热传导装置及其制造方法 - Google Patents

带散热片的热传导装置及其制造方法

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Abstract

本发明提供一种散热片结构及其制造方法和设备,本发明能有效地将致冷过程中产生的霜桥现象减少到最低程度,散热片螺旋形缠绕在致冷剂输送管道上,构成整体成形的环状散热片链,每一环状散热片在其两端有固定边缘,形成两个分别从每一边缘延伸的垂直散热片构件,这两个构件通过一个横跨部分连接在一起,这种方法和设备包括一个整体拉伸预成形工序,以便在单一成形阶段中将切割的薄金属散热片坯料再加工为最终的环形散热片,

Description

本发明涉及一种改进的散热片传热装置及其制造方法和设备。
在致冷和空调应用中,普遍利用致冷剂输送管道来去除需要冷却的房间和区域的热量,利用空气流过致冷剂输送管道,来加速向管道壁传导热量,导致管道内致冷剂的蒸发,或从管道带走热量导致致冷剂冷凝。在上述应用中,致冷剂输送管道作为冷凝器或蒸发器。
与流过管道外部的空气相比,致冷剂有大得多的能力将热量传导给输送它的管道。结果,在致冷工艺中,大大增加管道外部表面或空气接触的表面积已成为一种惯例。非常普遍的是装置某种延伸的冷却表面或从管道外表面向外延伸的散热片。许多类型的带散热片的管道对于空气热交换器(蒸发器和冷凝器)中的致冷剂都具有商业价值。一种延伸表面散热片称为“脊骨型散热片”,已发表在我以前的美国专利第2,983,300号中。这种脊骨型散热片有一个缺点,就是机械强度不高,抗弯曲和压力性差。因此,这种脊骨型散热片在实际使用中必须非常紧密地排列在致冷剂管道上。另一类延伸表面散热片作为例子已由颁发给拉·波特(La    Porte)等人的美国专利第4,143,710号中。最近的这些散热片都具有复杂的几何形状,难于制造,相对于其所提供的热传导能力来说,材料的消耗量也较大。
在家用电冰箱和空气调节器中,流过管道外表面的空气的工作温度在水的冰点以上,这些原有的工艺已经长期成功使用,以增加致冷剂输送管道与空气接触面的表面积。然而,在空气温度低于冰点的环境中,这些工艺并不是如此成功,其基本原因有两点:
(1)因为冷冻的空气中的水分凝结并在紧密排列的脊骨型散热片之间或散热片几何形状的各部分之间形成“霜桥”,这种现象大大地妨碍了散热片之间空气的流动,因而降低了热传导能力。
(2)如果散热片被安装的足够稀,以防止“霜桥”的产生,就会导致结构的机械强度降低。
本发明提供一种新型散热片结构,这种结构致力于解决霜桥和机械强度不足这两个相互关联的问题。
因此,本发明的目的在于提供一种散热片结构,这种结构可以使霜桥现象减小到最低程度,它可以在通过散热片的对流空气温度低于水的冰点的环境中发挥作用,同时在可能的实际使用中,维持足够的机械强度。
本发明的第二个目的在于提供一种制造环形散热片链的方法。采用这种方法,环状散热片坯料在成形后立即被缠绕在致冷剂输送管道,因此使制造工艺所需的步骤最简化。
本发明的另一目的是为实现制造方法提供一套设备。
按照本发明,提供一种带散热片的热传导装置,这种装置向或从装有传热液体的管道传导热量,各个独立的导热散热片组成一个整体成形的链,螺旋式地缠绕在管道的外面,散热片基本上沿管道的纵向延伸。这种装置具有下列特点:
散热片链包括有一对连续的固定边缘,边缘沿链的相对两侧向外延伸。
散热片链张紧地缠绕在管道上,使得固定边缘与管道紧密结合,具有良好的导热性能。
每个散热片包括两个横向相隔的腿构件,每个从相应的固定边缘向外延伸,并由能防止霜桥产生的最小尺寸的横跨构件连接其外端。
按照本发明,提供一种制造带散热片的热传导装置的方法,这种装置向或从装有导热液体的管道传导热量。这种方法包括以下步骤:
(a)提供一种导热材料的细长条带。并具有以下特点:
(b)横向切割上述细长条件,把它加工成中间结构,其形状为一对位于两侧的无缝隙边缘,由经切割的腹部相连接。
(c)将上述中间结构拉伸预成形,以使其成为下一种结构,即由上述固定边缘之间的许多环形散热片组成的整体成形的链,每一上述散热片包括有从每个上述边缘向外延伸的腿构件和一个连接上述腿构件外端的横跨部分。
(d)将上述散热片链沿管道纵向张紧地螺旋式缠绕在管道外表面。
按照本发明,提供一种制造带散热片的热传导装置的设备,包括:
(a)导热材料的细长条带的进料装置,并具有以下特点:
(b)横向切割上述细长条带的装置,该装置把细长条带加工成中间结构,其形状为一对位于两侧的无缝隙边缘,由经切割的腹部相连接;
(c)将上述中间结构拉伸预成形,并使其成为下一种结构的装置。该装置使固定边缘之间的许多环形散热片组成整体成形的链,每一上述散热片包括有从每个上述边缘向外延伸的腿构件和一个连接上述腿构件外端的横跨部分;
(d)管道进给装置;以及
(e)用于在管道上缠绕上述链的装置,使散热片成螺旋形,沿管道纵向延伸。
本发明提供的散热片结构最大程度地减少了霜桥现象,它在空气温度低于水冰点时仍有良好换热性能,同时维持定够的机械强度。
本发明提供的散热片制造方法使制造工艺得到极大的简化,坯料成形后可立即紧绕在管道上。同时实现该方法的设备具有简单紧凑操作方便等优点。
下面,通过举例并参照相应的附图,说明本发明的几个最佳实施例。其中,
图1是本发明用于制造环形散热片结构和将其固定在圆柱形管道上的第一个实施例的透视图,同时也图示说明了本发明的相应方法。
图2是较大比例的透视图,并说明了将环形结构散热片固定在管道上的步骤。
图2A是图2的2A-2A剖面图;
图2B是图2中安装完毕的结构的端视图;
图3A是图1和图2中的环形结构散热片的剖面图,其中图3B到3D图示说明了本发明的可供选择的另外几种结构的类似剖面;图4是图1中切割工作台A的侧视图。图中,薄金属带坯料被切割并加工成槽状;
图5是工作台A的平面图;
图6是经工作台A加工后的槽状薄金属带的透视图;
图7是图1中具有拉伸成形和U型成形联合作用的工作台B的平面图;
图7C、7D和7E是图7的C-C、D-D和E-E剖面图,说明了工作台B上的切割坯料逐步预成形过程;
图8是工作台B的侧视图;
图9是经工作台B加工后的“环状散热片”的透视图;
图10是和图1中的工作台B或图11中的工作台F或图12中的工作台J相对应的U型成形设备的一种可供选择方案的透视图;
图11是本发明的一种可供选择的设备,它也图示说明了本发明相应的一种可供选择的方法;
图12是本发明另一可供选择的实施例的透视图,它也图示说明了本发明的另一可供选择的方法;
图13是经图11的设备中工作台E和图12的设备中工作台H加工后被切割的平整的薄金属带;
图14a显示了通过切割轧辊中心的直线和通过成形轧辊中心的直线之间的最佳角度α;
图14b显示了角度α的大小变化的可能范围;
图15显示了本发明的一个环形散热片的横切面,以及如果水分被滞留的话,它被滞留的方式;
图16显示了原有工艺散热片结构的类似剖面,以及水分被滞留的方式。
先参照图1,本发明的环形散热片链3在一整体加工过程中制成。该过程采用几台工作台的联合设备,合作生产并将成形的环状散热片链立即缠绕到管道4上。在本实施例中,由薄金属带2(散热片坯料),例如3003或1100型铝合金,卷成的卷筒1水平安置,围绕着工作台A至D,这些工作台通常垂直安装在平面15上,位于卷筒1的内部,它们按箭头16的方向在管道4附近旋转,管道垂直地沿它自己轴线的纵向(大约在卷筒1的中心)以箭头5所示的方向进料。这种类型的设备已经在颁发给温纳伯斯(Venables)的美国专利第3,134,166号中加以描述。
通过组成工作台A的切割轧辊6和7的啮合,坯料2被拉离卷筒1,切割轧辊的共同旋转拉动散热片坯料从其中通过。在一条移动的薄金属带上切割一系列切口的设备和工艺是众所周知的。在本实施例中,切割轧辊6和7都装配有径向切割齿18。当散热片坯料2从中送入时,它们互相啮 合。更详细的情形如图5所示。切割轧辊7装配有选定垂直尺寸的法兰,构成一个“凹模”切割器,而切割轧辊6与法兰相配合,构成一个“凸模”切割器。散热片坯料2的宽度大于切割辊6和7的宽度,因此,坯料被加工成总体上被切割的浅槽型,如图6所示。散热片坯料未被切割的部分8和9和被切割的中心部分相垂直,在中心部分上,一系列由啮合齿18所切割的横向平行切口11形成一系列横向紧密排列的散热片的压片10。
然后,经切割的槽状散热片坯料从相互配合、共同运转的成形轧辊12和13之间通过,位于工作台B上的成形轧辊的尺寸已事先选定。成形轧辊将压片10拉伸预成型并最后将其加工成U形,成为所需的“环形散热片”结构。如下面更详细讨论的,拉伸预成型可以使经切割的槽状坯料在单一加工步骤中加工成所需的深U形。作为一个例子,这可以同颁给夏普(Sharp,K·K)的美国专利第4,224,984号中所描述的工艺相比较,在那个专利中,加工其所需形状的热传导散热片需要多步成形步骤。
通过工作台B的成形轧辊12和13的轴心的中心直线与通过工作台A的切割轧辊6和7的轴心的中心直线之间的夹角被调整到预先选定的角度α,使得经切割的槽状坯料2在通过两个成形轧辊之间的接触面之前,紧张地绕过凸模成形轧辊12。通过安装工作台B与工作台A成上述预先选定的角度,通过使工作台B的成形轧辊12和13比切割轧辊6和7以略高的圆周速度运转,张力被施加到工作台A和B之间的未被切割的固定边缘端部8和9,这一张力驱使固定边缘两个端部向平行于成形轧辊12的相应圆周面的方向移动,这使得坯料被拉伸并使其在成形轧辊12和13的切点之前开始形成大体上的U型,它在成形轧辊12和13之间最终完成。拉伸预成形的作用和U型成形工序在下面将更详细地讨论,其过程如图7至图9所示,逐步过程详细地如图7C、7D和7E所示。
当U型散热片坯料经工作台B加工后,产品如图9所示的最终形状,即由切口11分割的紧密排列的环形散热片链,每个散热片包含有一对大体垂直的腿构件10a和10b,被横跨部分10c相连接,还有比较短的固定边缘8和9,大体上与横跨部分10c相平行,从与每一垂直的腿构件相垂直,向外延伸。整体散热片链绕过工作台C上的轧辊21,然后张紧地成反向螺旋缠绕在工作台D上的管道4上,环形散热片的底部边缘8和9紧紧接触在管道4的外部圆周4a上,环形散热片被大体按纵向排列在管道上,环形散热片的横跨部分10c相对于管道圆周4a在总体上排布成一向外的圆周。由于散热片链3缠绕在管道上,散热片相互分开,随着从管道表面4a的径向距离的增加,散热片之间的距离逐渐增加。散热片链缠绕时应使连续旋转的底部边缘8和9的直接相邻部位尽可能紧地互相靠拢,以便使它们之间的空间减少到最低程度,缠绕时施加到链3上的张力确保环形散热片坯料的底部边缘和管道坯料外部圆周之间的紧密接触,这将促进它们之间的机械接触,提供管道和环形散热片之间的良好热传导。导辊的转动轴以选定的角度β安装,使得环型散热片链与管道坯料轴线成选定的角度θ。例如,当缠绕间距为每厘米1个环形散热片(即每英寸2 1/2 个环形散热片)时,角度θ为19°。
现在参照图2和图3。为了使散热片具有最大的防霜桥性能,环形散热片链按预先选定的尺寸制造,并按预先选定的相邻两排的间距,螺旋式地缠绕在致冷剂管道4上,使得散热片在所有三个方向的排列距离足够大。三个方向是指从固定边缘端部8和9到横跨部分10c之间的径向方向,平行的垂直构件10a之间和10b之间的圆周方向,以及相邻螺旋匝之间的纵向方向。例如,当厚度为0.018厘米(0.007英寸)宽度为2.5厘米(1英寸)的铝带2被用作散热片坯料,其切口11为2厘米长,间隔为0.076厘米,所以固定边缘端部8和9每边为0.25厘米(0.100英寸)。最终产品的散热片是非常狭窄的,切口的紧密排列导致有效空气接触面增加约20%到25%,这是因为当散热片成形时所形成的垂直边的高度增加了初始坯带的顶部和底部面积。与原有工艺相比较,在成形过程中,金属在加工过程中被切削掉,从而丧失了有效的空气接触面积。在这一例子中,经切割的槽型链被拉伸预成形,并加工成最终的环形散热片链3,横跨部分10c约为0.5厘米(0.200英寸)宽,而垂直构件10a和10b每边约为0.75厘米(0.300英寸)长。在这一例子中,最终部件是用于家用电冰箱或空气调节器,所采用的管道4的直径是0.94厘米 (0.375英寸),散热片按每厘米2个散热片(每英寸5个)的间距缠绕。在另一例子中,采用相同直径的管道4,散热片的缠绕间距是每厘米3个(每英寸8个),每一固定边缘8和9的长度是0.16厘米(0.0625英寸),每个腿构件的长度是0.95厘米(0.375英寸),而横跨部分的长度减少到0.32厘米(0.125英寸)管道外表面4a到横跨部分10c最外部位的距离约等于管道直径。两排螺旋之间的距离14(见图2和图2A)通常是由固定边缘端部8和9所形成的宽度来控制,安排导热片坯料3的旋转间距和管道坯料的纵向进料速度时应使相邻的端部8和9互相连接,因此,相邻螺旋匝之间的距离14应该是每个连接边缘长度的两倍。在上述两个例子中,分别为0.5厘米(0.200英寸)和0.32厘米(0.125英寸)。这些尺寸,只仅仅作为例子,已经足以防止致冷剂管道上的霜桥现象,同时为可能的工业实际应用提供了足够的机械强度。
在商业惯例中,一个电冰箱或空气调节器的热交换器系统包括一个预定长度的管道4,当管道4直的时候,将相应长度的散热片链固定在上面,然后弯曲成所需的形状。张紧的链(至少在两头)用任何适当的方式,如机械夹具、焊接、或用合适的胶液或粘合剂等,固定在管道上,也可利用上述方法中的任何一种固定相互对接的固定边缘8和9,防止他们之间的纵向移动,使链在管道上保持张紧状态,至少应固定其两端,或许也在中点加以固定。
我们发现坯带的切割会使未切割的边缘部产生微小的延伸,但是少于带长的0.5%左右。在成形轧辊12和13之间的拉伸成形过程中会产生大得多的延伸,所需的张力使边缘8和9的长度伸长1%到2.5%,通常在2%到2.5%的范围。
另外,由于缠绕张力所产生的延伸为长度的1%到1.5%之间。加工过程中所产生的总延伸当然必须在材料的弹性限度之内。对于硬铝(或合金)约为4%,而对于软铝(或合金)约为5%到6%。切割所产生的延伸是由于切割刀片的分离作用,与其速度无关。适当的成形拉力和缠绕拉力可以通过分别调节传动来维持,使传出的经切割的散热片坯料的长度比没有拉伸的情况下所需的长度短;或利用拉力传感器控制切割传动、成形旋转传动和管道旋转传动之间的可变速度装置。
散热片腿构件10a和10b最好是基本相互平行,如图3A所示,以提供散热片部件之间将霜桥减少到最低程度的最佳距离。最佳形状是横跨部分基本上是平的,并且大体上与固定边缘端部8和9平行,同样如图3A所示。但是,在制造和使用过程中,在性能只有微小下降的情况下,最佳形状的变化是允许的。所谓性能是由防霜桥性和抗形变性来表示。例如,10a、10b和10c相交部位的微小圆角(如图3A所示)只会稍微降低防霜桥性。把圆角扩大到10a和10b之间的一半距离,形成弧形横跨部分10s如图3B所示,也只会稍微增加霜桥现象。10a、10b和10c部分相互光滑连接,从而构成半圆的散热片(图中未显示)也将会有效地防止霜桥现象。具有如图3C和3D所示的几何形状的环形散热片,尺寸接近间距14,形成霜桥的倾向就开始增加。另外,如图3C和3D所示的几何形状的散热片,其抗形变性能较差。减小图3C和图15所示的横跨部分的尺寸会降低防霜桥性,当横跨部分尺寸减小到0,从而形成倒V型如图16所示,这种结构在颁发给Ullmer的美国专利第4,184,544号中已有所叙述,结果,顶端为促进霜冻的形成提供了一个核心或中心点,结果加速了霜桥的形成。横跨部分10c大为减小的形状无法使霜桥减少到最低程度。减小部分10c的长度,例如利用带角的腿构件10d(如图3C所示),或使腿构件10a和10b相互倾斜(如图3D所示),这样的形状由于变短尺寸的表面能的作用,具有较大的积累不冻水的倾向。如图15和图16的阴影部分所示,水以新月形17的形式滞留,屏蔽了散热片腿部和横跨部分,因而减小了用于热传导的散热片的有效面积。在实际应用中,横跨部分10c的尺寸或等效的腿部之间的距离与散热片螺旋间距有关,或者说与管道单位长度的匝数有关。对于电冰箱和空调应用来说,实际的最大值约为每厘米3匝(约每英寸8匝)。这样,对于所述的特例来说,用于防止水新月形滞留和霜桥产生的10c部分的近似最小尺寸最好不要低于0.32厘米(0.125英寸)。当然,这样的尺寸只适用于上述特例。
在本发明中所采用的拉伸预成形是一个新工艺。由坯带2制成的经切割的槽型链在其逐步绕过凸模轧辊12的圆周,接近12和凹模轧辊13的切点的过程中,在单一成形步骤中逐步成形为接近 U-形形状。在本实施例中,拉伸预成形是通过装置两个带有互补轮缘12S和13S的轧辊来完成的。边缘端部从互补轮缘之间通过并被夹紧,操纵工作台B的成形轧辊12和13,使其圆周速度比工作台A的切割轧辊输送已切割槽形带的速度约高1%到2.5%,这样,张力使中心切割的坯带10完成足够的预成形以适于将其送入相互啮合的成形轧辊12和13,并在切点处最终加工成U形形状。选定成形轧辊12和13中心之间的距离CD(见图8),使之提供足够的轧辊对固定边缘8和9的接触摩擦力,以便在预成形过程中提供足够的张力。但是,也要允许充分的滑动量,以防超过所用散热片材料的弹性限度。
提供充分的摩擦传动而又不超过所选散热片材料弹性限度的另一可供选择的方法是在轧辊12或13的轴承支座上加一弹簧承载,使中心距离CD能够移动可变,弹簧承载能够适应散热片坯带2和未被切割的固定边缘8和9在厚度上的较小变化。实现同样结果的另一可供选择的方法可以是在驱动成形轧辊12和13的传动轴上安装一个滑动式离合器。也可以采用其它众所周知的方法,当初步U型散热片坯带经过成形轧辊12和13时,提供所需的张力和滑动量(如果需要的话)。
图10显示了工作台B在拉伸预成形后实现最终成形所采用的成形轧辊布局,其中,单一凹模成形轧辊13由两个成一定角度的轧辊13a和13b(分别与散热片两侧部分10a和10b相啮合),以及后挡轧辊13c(与散热片横跨部分啮合并使其平整)所替代。
参照图7和14a,当角度α约为90°时,经切割的槽形坯带的拉伸预成形是在通过成形轧辊12圆周的一段弧γ的过程中完成的。在成形轧辊的真正啮合之前,预成形在断面E-E处完成。其中,当α约为90°并维持适当的张力,拉伸预成形在约为85°的弧长γ的过程中完成。经切割的槽型坯带的拉伸预成形起始点与通过成形轧辊12的轴心的直线20的坯带横断面之间的角度为承载角ω(见图14a),直线20与通过切割轧辊6和7的轴心的直线19平行。在经过切割的槽形坯带绕经凸模成形轧辊12到达C-C点时,未切割的无缝隙固定边缘端部8和9已向上卷曲,如图7C所示。当经切割的槽形坯带继续拉绕成形轧辊12时,固定端部8和9继续逐渐向上卷曲,如剖面D-D、E-E所示,使得坯带能够在一次通过成形轧辊12和13时完成最终成形。在如图14a所示的供参考的布局中,当角度α约为90°时,拉伸预成形占据了80°到90°的一段弧度,最佳值约为85°,相应的承载角度ω在20°到30°之间,最佳值约为25°。图14b说明,角度α至少可以在最小值60°到最大值180°之间调节。当α为180°时,两直线平行,必须将工作台调整到与上述不同的另一种布局。
本发明关于制造环形散热片的可供选择的不同方法的机械设备如图11和图12所述。在图11的设备中,旋转与定向运动都与致冷剂管道4相配合。在这一设备和方法中,在环形散热片3缠绕到管道4之前,只有两个工作台E和F,这就在工作台之间提供了更大的工作和维修空间。工作台E和F相对于管道4运动平面之间适宜的角度布局可以提供所需的螺旋进线角度θ(由管道4的旋转和纵向进料速度决定)。通过增加一个与螺旋角度相匹配的导辊(如图1中工作台C上的导辊11),就有可能使所有旋转轴都保持平行方向。
本发明制造环形散热片的另一种可供选择的设备和方法如图12所示。在这一实施例中,切割台H只完成切割功能,而散热片的最终成形都在成形工作台J完成。除了法兰已经从“凹模”切割轧辊7上拆除以外,切割工作台H和前面图4和图5所述的工作台相似。由于散热片坯料2的宽度比切割齿6和7的宽度大,经切割工作台H加工后,坯带平整的中心已被切割成散热片预坯10a,未被切割的无缝隙部分8a和9a延伸在裂缝11的两边,如图13所示。
工作台1上的导辊20以这样的方式安装:引导平整的中心已切割的坯带,使其在与成形轧辊12接触之前,以所需的接触角度α与成形轧辊12接触。当坯带与成形轧辊相接触时,拉伸预成形就开始,一直持续弧长γ,在两个轧辊啮合前完成拉伸预成形。在两个成形轧辊啮合处,完成剩余的最终U型成形,坯带呈现如图9所示的环形结构。
在图12的设备中可以看到,导辊的采用可以允许切割台和成形台平行安装。图12所示的导辊作为关键步骤加在拉伸预成形工艺中,提供了足够的接触角度α。与图1所示的设备一样,通过控制 工作台J上的成形轧辊12和13的共同运转圆周速度稍大于工作台H上的切割轧辊6和7的共同运转圆周速度,向未切割的无缝隙部分8a和9a提供张力。例如,如果工作台J以比工作台H约高1%的速度运转,就可以产生足够的张力。工作台J和图1中的工作台B在制成最终环形散热片结构3中所起作用基本相同。在工作台J加工后的环形散热片链被缠绕在工作台K的管道4上,其螺旋角度由管道4沿箭头5的纵向速度和管道4沿纵向前进时的旋转速度来控制。
上述叙述和草图不应该解释为限制了本发明可以实施的方式,而应该包括许多其它不违背本发明的主要范围和企图的不同形式。
号码说明表
1.坯带卷
2.薄金属带(散热片坯料)
3.环形散热片链结构
4.管道,专用致冷剂管道
4a.管道外表面
5.管道4的运动方向箭头
6.凸模切割轧辊
7.凹模切割轧辊
8.经切割的散热片坯料的固定边缘端部(图6)
8a.经切割的散热片坯料的固定边缘端部(图13)
9.经切割的散热片坯料的固定边缘端部(图6)
9a.经切割的散热片坯料的固定边缘端部(图13)
10.预成形散热片
10a.散热片垂直腿构件
10b.散热片垂直腿构件
10c.散热片横跨部分
11.工作台c上的导辊
12.凸模成形轧辊
12s.成形轧辊12的坯带啮合表面
13.凹模成形轧辊
13a.
13b.凹模成形轧辊13的替代轧辊(图10)
13c.
13s.凹模成形轧辊13的坯带啮合面
14.环形散热片之间的纵向间距(图2A)
15.设备平台
16.装置运转方向箭头(图1)
17.新月形积水(图15和图16)
18.切割轧辊6和7的相互啮合齿
19.切割轧辊中心之间直线(图14a)
20.工作台I上的导辊(图12)

Claims (34)

1、一种带散热片的热传导装置,这种装置向或从装有传热液体的管道(4)传导热量,该装置含有一个由各个独立的导热散热片组成的整体成形的链(3)螺旋式紧绕在所述管道上,以使散热片基本上沿管道的纵向延伸,该链包括一对连续的固定边缘(8、9),该边缘连续地沿链的相对两侧向外延伸,并与管道处于连续紧贴的换热接触,其特征在于:
每个散热片(10a、10b、10c)包括两个横向相隔的腿构件(10a和10b),与两个边缘形成整体,每个腿构件从相应的固定边缘(8、9)垂直地向外延伸,并由相互连接的整体形成的横跨部分(10c)连接其外端,该横跨部分有将腿构件径向外端间隔开的最小尺寸,以防止由腿构件和横跨部分形成的环状散热片产生霜桥现象。
2、如权利要求1所述的一种热传导装置,其特征在于,所述环状散热片在管道上以每厘米约2个-3个纵向间隔开。
3、如权利要求1所述的一种热传导装置,其特征在于,上述腿构件(10a、10b)基本上与上述管道(4)相垂直。
4、如权利要求1所述的一种热传导装置,其特征在于,所述散热片链(3)由铝制成。
5、如权利要求1所述的一种热传导装置,其特征在于,上述横跨部分(10c)基本上是直的,并且与上述管道(4)的外表面基本平行。
6、如权利要求1所述的一种热传导装置,其特征在于,所述横跨部分(10c)与所述腿构件(10a、10b)的交点处成圆角。
7、如权利要求1所述的一种热传导装置,其特征在于,所述横跨部分(10c)基本呈弧形(10s)地连接到上述腿构件(10a、10b)上。
8、如权利要求1所述的一种热传导装置,其特征在于,上述横跨部分(10s)基本成半圆地与上述腿构件(10a、10b)平滑相连。
9、如权利要求1所述的一种热传导装置,其特征在于,上述腿构件(10a、10b)和上述固定边缘(8、9)的相互尺寸根据尽量减少相邻散热片之间霜桥现象的原则事先选定。
10、如权利要求9所述的一种热传导装置,其特征在于,散热片的两个腿构件之间的距离与散热片紧绕在上述管道(4)上螺旋之间的距离基本相等。
11、如权利要求9所述的一种热传导装置,其特征在于,管道(4)的外表面(4a)到横跨部分(10c)最外部位之间的距离与管道(4)的直径大致相等。
12、一种制造向或从装有传热液体的管道(4)传导热量的带散热片的热传导装置的方法,由下列步骤组成:
(a)提供一种导热材料的细长条带(2),
(b)横向切割上述条带,把它加工成中间体,其形状为一对连续的、位于两侧的无缝隙固定边缘(8、9),由经切割的腹部(10)相连接,
(c)将上述中间体拉伸预成形,以使其成为下一种结构,即由上述固定边缘之间的许多环形散热片(10a、10b、10c)组成的整体成形的链(3),
(d)将上述链(3)沿管道(4)张紧地螺旋式缠绕在管道外表面,
其特征在于:散热片(10a、10b、10c)沿管道(4)的纵向延伸,故环形散热片相互周向地间隔开,每个散热片包括两个与两个边缘形成整体并横向相隔的腿构件(10a和10b),每个腿构件从相应的固定边缘(8、9)垂直地向外延伸,并由相互连接的整体形成的横跨部分(10c)连接其外端,该横跨部分有将腿构件径向外端间隔开的最小尺寸,以防止由腿构件和横跨部分形成的环状散热片产生霜桥现象。
13、按照权利要求12的一种方法,其特征在于,使所述环状散热片在管道上以每厘米约2个-3个间隔开。
14、如权利要求12所述的一种方法,其特征在于,将切割的坯带从配套成形轧辊(12、13)中间通过,以使散热片链(3)被拉伸成形,成形轧辊在单一工序中将坯带的切割部分加工成由上述腿构件(10a、10b)和横跨部分(10c)组成的基本上为U形的散热片。
15、按照权利要求12的一种方法,其特征在于,散热片链利用张力拉伸成形,该张力使固定边缘的长度伸长约1%到2.5%。
16、按照权利要求12的一种方法,其特征在于,所述中间体具有浅槽型横截面。
17、按照权利要求12的一种方法,其特征在于,通过拉伸预成形,将上述经切割的坯带腹部从中间体加工成下一种结构,这种拉伸预成形包括:绕过凸模成形轧辊拉紧坯带,该轧辊首先与上述经切割的坯带腹部中心接触,施加在上述无缝固定边缘上的张力和成形轧辊施加在上述腹部中心的压力逐渐将上述坯带腹部加工成上述凸模成形轧辊的形状。
18、按照权利要求12的一种方法,其特征在于,所述拉伸预成形从上述经切割的坯带腹部与上述凸模成形轧辊接触开始,经过80°到90°的圆弧完成。
19、按照权利要求12的一种方法,其特征在于上述圆弧为85°。
20、按照权利要求12的一种方法,其特征在于,上述凸模成形轧辊由一个中心成形部件和在中心成形部件两侧的轮缘组成,由于上述轮缘和凹模成形轧辊上互补的轮缘之间的啮合,上述坯带被拉绕在上述凸模成形轧辊上。
21、如权利要求12所述的一种方法,其特征在于,上述腿构件(10a、10b)与上述管道(4)基本上垂直。
22、如权利要求14至21中任一项所述的方法,其特征在于,散热片链(3)由铝制成。
23、如权利要求12所述的一种方法,其特征在于,上述横跨部分(10c)基本上是直的,并且与上述管道(4)的外表面基本平行。
24、如权利要求12所述的一种方法,其特征在于,所述横跨部分(10c)与所述腿构件(10a、10b)的交点处成圆角。
25、如权利要求12所述的一种方法,其特征在于,所述横跨部分(10c)基本呈弧形(10s)地连接到上述腿构件(10a、10b)上。
26、如权利要求12所述的一种方法,其特征在于,上述横跨部分(10s)以基本半圆形与上述腿构件(10a、10b)平滑相连。
27、如权利要求12所述的一种方法,其特征在于,上述腿构件(10a、10b)和上述固定边缘(8、9)的相互尺寸根据尽量减少相邻散热片之间霜桥现象的原则事先选定。
28、如权利要求27所述的一种方法,其特征在于,散热片的两个腿构件(10a、10b)之间的距离与散热片缠绕在上述管道(4)上螺旋之间的距离基本相等。
29、如权利要求27所述的一种方法,其特征在于,管道(4)的外表面(4a)到横跨部分(10c)最外部分之间的距离与管道(4)的直径大致相等。
30、用于制造带散热片热传导装置的设备,由下列装置联合组成:
(a)使管道沿其纵轴进给的装置,
(b)用于传热材料细长条带进料的装置(1、6、7),
(c)将该细长条带形成为散热片长链的装置,包括装置(6、7),用于横向切割(11)该条带,将其加工成中间体其形状为一对位于两侧的无缝隙固定边缘(8、9),由经切割的腹部(10)相连接。
(d)用于在管道上缠绕上述链的装置,使散热片成螺旋形,沿管道纵向延伸,
其特征在于,(e)还有用于将上述中间体拉伸预成形,并使其再成形为下一种结构的装置(12、13),即,由许多环形散热片组成整体成形的链(3),该链具有分别由上述两无缝隙侧边形成的固定边缘(8、9),每一上述散热片包括有从每个相应的上述边缘向外延伸的两个垂直腿构件(10a、10b)和一个将上述腿构件外端连接起来的横跨部分(10c),该部分具有防止霜桥现象的最小尺寸。
31、如权利要求30所述的设备,其特征在于,供应上述细长条带的装置包括带卷支撑装置(15),条带从其中输入横向切割装置并将坯带加工成上述中间体。
32、如权利要求31所述的设备,其特征在于,上述用于将条带(2)横向切割成中间体的装置包括一对相对的切割装置(6、7),上述条带从其间通过。
33、如权利要求32所述的设备,其特征在于,上述切割器之一(7)上装配有成形装置,该成形装置由切割装置(7)的切割面两侧的垂直法兰构成,在切割的同时,将坯带加工成浅槽型横断面的中间体。
34、如权利要求33所述的设备,其特征在于,用于将槽状中间体拉伸和再加工成下一种结构的装置,(12、13)由一对成形轧辊与上述切割装置(6、7)按预先选定的角度α安装,以接收上述中间结构的条带,并将其拉伸形成下一种结构的条带。
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