CN102419117A - 组装式高分子材料散热器 - Google Patents
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Abstract
本发明公开一种组装式高分子材料散热器，包括设中央分水器的上、下固定座，中央分水器内设两侧并列若干杯形插座的总管道，杯形插座底部与总管道连通；上、下固定座中间设以若干根为一组用固定支架固定的散热管；散热管外部设有利用上固定座和下固定座将散热管夹紧锁定的拉杆；总管道两端设螺纹接口，接口螺母组件或死堵可调换地与螺纹接口配合，接口螺母组件与散热器的外接管道连接；由加导热填料的高分子材料粒子制成主要零件。本发明用加导热填料的高分子材料制作散热器零件，质轻抗蚀、加工容易维修方便；管状结构散热面大；无焊接、无喷涂，省料省工，防污染。
Description
技术领域
本发明属于热交换器技术领域，具体涉及一种用高分子材料制造的组装式散热器。
背景技术
现有技术的散热器基本上是用金属材料经铸造或焊接制成，这种金属材质的散热器易锈蚀、价格高、工艺复杂、维修困难、质量大、运输难。曾有对现有散热器的结构和用材进行改进的发明创造，但效果未能理想，例如中国专利申请号201010269471.4，名称为“非金属散热器的构造、材质和形式”的发明专利申请，公开一种改进的散热器，主要显示非金属散热器的构造、材质和形式,包括非金属散热器的构造及材质1,主要由水腔、外壁和外表面层(外表面层可有可无)构成；一类典型非金属水腔材质的主材构成为:可热熔的高分子与导热助剂的复合材料；外壁主要材质为:胶剂与导热性良好的粉末、颗粒及纤维材料(三者至少一种)构成的复合体；外表面层材料为金属、漆类材料(包括金属漆等)或其他外饰材料；第二:非金属散热器构造及材质2,主要由水腔和外表面层(外表面层可有可无)构成；水腔的主要材料为:PB、PE-RT、交联聚乙烯或玻璃钢类树脂、导热助剂的复合体；外表面层材料为金属、漆类材料(包括金属漆等)或其他外饰材料。该专利申请存在的不足之处是，所述所用非金属未能切中要害，尤其是在结构上囿于传统观念，仍然袭用现有的“板式”或“片式”散热器的结构形式，众所周知，散热的效果与热交换的表面积直接相关，而板式及片式结构恰恰就存在表面积不够大的缺陷。
发明内容
本发明需要解决的技术问题是，克服现有技术的散热器易锈蚀、需焊接、维修难的缺陷，提供一种散热面积大、传热速度快、耐腐蚀、免焊接，易组装的管式结构的散热器。
本发明的目的是通过下述技术方案予以实现的：一种组装式高分子材料散热器，包括上固定座和下固定座，所述上固定座及下固定座各设有中央分水器，中央分水器内部设有总管道，总管道两侧并列设有若干个杯形插座，杯形插座的底部与总管道连通；上固定座和下固定座的中间利用所述杯形插座固定有一批散热管，散热管外部设有利用上固定座和下固定座将散热管夹紧锁定的拉杆；所述总管道的两端各设有螺纹接口，接口螺母组件与死堵可调换地与螺纹接口配合，接口螺母组件与散热器的外接管道连接；由添加良好导热性能的填料的高分子材料粒子制成的所述上固定座、下固定座及散热管组装构成散热器主体；所述高分子材料粒子是以粉状的石墨或/和碳黑或/和金属氧化物为填料，以无规共聚聚丙烯（CH-CH2-CH-CH2-CH）或聚酰胺（[NH-R-CO-R-CO]x）为高分子材料经造粒机混合造粒构成的粒子。采用管式传热的散热模式，可大大增加传热面积，尤其是采用套装管，套装管的大管外面及小管里边皆有对流冷却气体流过；就以单管的散热管而论，其截面周长的总和远大于“板式”或“片式”结构的截面周长，若再乘以各自的高度就可知道两者传热面积之比等于散热管周长的一半与其直径之比，理论上可达到1.57倍；若以接口螺母组件或死堵可调换地与螺纹接口配合有利于散热器选用不同进出口连接方法，例如同侧上进下出、或异侧上进下出、或异侧下进下出等，这不仅可以机动地选择例如对流或顺流的传热模式，而且也大大地方便了施工人员的安装。
作为优选，所述总管道两侧并列设有若干段翼翅，所述杯形插座设在翼翅上，杯形插座的底部利用设在翼翅中间的通道与总管道连通，杯形插座的底部还设有挡肩；固定在杯形插座中的散热管为单管或套装管；所述单管为一段圆柱管，其两端分别与上、下两个中央分水器的杯形插座中的所述挡肩相抵压；所述套装管由直径一大一小两根圆柱管按同轴且有间距地相套装构成，并且大的圆柱管固定在杯形插座中，其端部顶着所述挡肩，而小的圆柱管穿过杯形插座的底孔并固定在设于相应的翼翅上与杯形插座相对应的另一侧面的凸台中，所述凸台中心设有透孔。套装管的小管中间可通过冷却气流，所以扩大换热面积，加上大管外表面，套装管的换热面积可达“板式”结构的换热面积的2倍。
作为优选，所述高分子材料粒子是以氧化铝或/和氧化镁，优选以氧化镁作为金属氧化物填料并与高分子材料经造粒机混合造粒构成的可塑性粒子。氧化镁不仅具有特别优良的传热性能，还具有比重特别轻的优点。
作为优选，所述添加填料的高分子材料粒子是以石墨或碳黑（C）35%-50%、Ⅲ型无规共聚聚丙烯（CH-CH2-CH-CH2-CH）或聚酰胺（[NH-R-CO-R-CO]x）40%-50%、添加马来酸酐(MAH)（C4H2O3）接枝，加入1%-3%铝钛复合偶联剂和2%-4%POE（HOCH2(CH2OCH2)nCH2OH），再通过双螺杆造粒机生成的可塑性粒子。
作为优选，所述上固定座的上面设有上夹板，下固定座的下面设有下夹板；所述上夹板和下夹板为结构相同的通用件；所述拉杆利用上夹板和下夹板将上固定座和下固定座以及散热管吊紧锁定。由于在拉杆的拉力作用点会存在局部应力集中，易损坏零件，将拉杆固定在上、下夹板上可避免直接连接在上固定座和下固定座而产生不良影响。
作为优选，所述散热管以4根为一组；并用固定支架固定，固定支架为方形固定板结构，在方形固定板的4个角上对称均布4个恰与散热管外圆适配的通孔，在方形固定板的中心有一个与所述拉杆适配的通孔；所述一组散热管用至少2个固定支架串接固定，2个固定支架分别处于散热管的上端及下端2个位置；如果在中端再装配一个固定架，用上、中、下三个位置串上固定支架使固定更加稳妥，也能为散热器周围的其他零部件的连接提供更方便的连接基础。
作为优选，所述死堵的中心部位设有放气螺钉；当管道中的流体介质里混有较多气体时将会影响换热效率，需适时松开放气螺钉以排出管道中的气体。
作为优选，所述上夹板和下夹板为树枝状结构的金属冲裁件；所述拉杆为双头固定有叉形结构的拉杆，叉形结构的端部各设有螺孔；在所述上、下夹板的树枝状结构的枝杈上与所述叉形结构的拉杆端部相对应之处设有可穿过螺钉的通孔。螺钉穿过所述通孔与所述叉形结构端部的螺孔配合将上夹板或下夹板与拉杆的叉形结构固定连接；所述夹板采用金属冲裁件，一是能加强与所述叉形结构的拉杆连接部位的表面抗压强度和夹板整体的刚度；二是加工制造也很方便，只需用不算复杂的冲裁模具冲制即成。
作为优选，所述散热器的前、后、左、右四侧各配置有罩板，所述罩板固定连接在处于散热器方形固定板的侧边，而且罩板与散热管之间保留至少30mm的距离；所述左罩板和右罩板为结构相同的通用件；所述前罩板和后罩板为结构相同的通用件。罩板起防护作用；保留适当距离有利于散热器在利用自然对流散热时空气流动流畅，加速气流与散热管表面的热交换；通用件提高整机零件的标准化和通用化，降低成本、简化工艺、提高功效、方便维修。
作为优选，所述散热管的外周设有若干散热翅片或肋条，所述肋条沿散热管的轴向设置。自然对流的气流主要是从下向上流动，肋条沿散热管的轴向设置有利于减小气流阻力，提高换热效果。
作为优选，所述散热器设有上罩和下罩，所述上罩和下罩为结构相同的通用件，上罩和下罩上分布有若干透气通孔；上罩和下罩由所述添加良好导热性能的填料的高分子材料粒子制成。上、下罩可挡灰尘，可根据环境状况机动设置。
本发明的有益效果是：
1、采用加导热填料的高分子材料制作散热器零件，质量轻、耐酸碱、抗腐蚀、坚固耐用、可回收利用；
2、组装式结构不论是加工制造或者维修保养都方便、效率高；
3、导热性能良好；
4、管状结构使传热气流直接与散热管接触，热阻小散热效果好，管状结构的散热面积为板状结构的散热面积的1.57倍；
5、连接部位无需焊接、表面无需喷涂，节省材料、节省工时、成本低，防止污染环境；
6、组装式结构可拆散包装以及质量轻使运输成本降低。
附图说明
图1是本发明一种实施例的结构分解示意图；
图2是本发明一种实施例的组装示意图；
图3是本发明上罩或下罩示意图；
图4为本发明另一实施例的局部结构示意图。
图中，上固定座1；总管道11；杯形插座12；密封圈121；挡肩122；翼翅13；通道131；凸台132；透孔133；下固定座2；散热管3；大圆柱管31；小圆柱管32；上夹板41；下夹板42；左罩板51；前罩板52；固定支架6；通孔61；拉杆7；螺钉71；叉形结构72；接口螺母组件8；接口密封螺母81；外接套82；死堵83；放气螺钉831；上罩9；透气通孔91。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施方案对本发明作进一步描述。
实施例1：如图1、图2所示，一种组装式高分子材料散热器，包括上固定座1、下固定座2及散热管3，上固定座1及下固定座2各设有中央分水器，中央分水器的中间设有总管道11，总管道11两侧并列设有20个杯形插座12，杯形插座12的底部与总管道11连通；上固定座1的上面设有上夹板41，下固定座的下面设有下夹板42；上固定座和下固定座的中间设有20根散热管3，散热管以4根为一组，共有5组，各用3个固定支架6固定，固定支架6为方形固定板，在方形固定板的4个角上对称均布4个恰与散热管3外圆适配的通孔61，在方形固定板的中心有一个与所述拉杆适配的通孔，3个固定支架6分别处于散热管3的上、中、下三个位置，散热管3的两端分别插入到上、下两个中央分水器的杯形插座12中，再用拉杆7配合螺钉71通过上夹板41和下夹板42将散热管3夹紧锁定；总管道11的两端设有螺纹接口；接口螺母组件8包括接口密封螺母81和外接套82，外接套82与总管道11配合处有密封圈121；接口螺母组件8或死堵83可调换地与螺纹接口配合，图1中显示接口螺母组件8分别与上侧的总管道11左端的螺纹接口以及下侧的总管道右端的螺纹接口相配合，而上侧的总管道11右端的螺纹接口以及下侧的总管道左端的螺纹接口则与死堵83相配合，散热器构成异侧左上进右下出的换热模式，接口螺母组件8与散热器的外接管道组装连接；上固定座1、下固定座2、散热管3及固定支架6皆由加导热性良好的填料的高分子材料制成；所述填料为粉状氧化镁，所述高分子材料为Ⅲ型无规共聚聚丙烯（CH-CH2-CH-CH2-CH），也可用聚酰胺（[NH-R-CO-R-CO]x），质量份为40%-50%，并添加马来酸酐(MAH)（C4H2O3）接枝，加入2%铝钛复合偶联剂和3%POE（HOCH2(CH2OCH2)nCH2OH）再通过双螺杆造粒机生成可塑性粒子。
对造粒机的要求是，增加双螺杆造粒机长径比达48:1或以上，并且增加2处强制侧喂口，2侧喂料口与高混机相联接；超长径比双螺杆能保证石墨或金属氧化物和塑料之间充分拌和偶合，增加的2处强制侧喂料口能满足50%填料的高填充量。
散热管3与杯形插座12的配合处有密封圈密封。
死堵83中心部位设有放气螺钉831，松开放气螺钉831使总管道11直通外界可以排出管道中的气体。
上夹板41和下夹板42为树枝状结构的冲裁件，在树枝状结构的枝杈上与叉形结构的拉杆7端部相对应之处设有可穿过螺钉的通孔；拉杆7端部有半圆形的叉形结构72，叉形的端部设螺孔，半圆形的叉形恰好可配在总管道11的外面。
散热器的左、右两侧各配置有左罩板51和右罩板，左、右罩板的结构相同可互换通用；散热器的前、后两侧各配置有前罩板52和后罩板，前、后罩板的结构相同可互换通用；各罩板用螺钉分别固定连接在方形固定板的侧边，各罩板与散热管的距离为40mm；各根散热管的外周设有16根散热肋条，肋条沿散热管的轴向设置；散热器还设有上罩9和下罩，上罩9和下罩是可以互换式的相同结构，上罩9和下罩上均布设有30个长方形的透气通孔91，上罩9由与罩板51同样的添加良好导热性能的填料的高分子材料粒子制成，如图3所示。
实施例2：基本结构如同实施例1，但在所述总管道两侧并列设有翼翅13，所述杯形插座12设在翼翅13上，杯形插座12的底部利用设在翼翅中间的通道131与总管道连通，杯形插座12的底部还设有挡肩122；固定在杯形插座12中的散热管由直径一大一小两根圆柱管按同轴且有间距地相套装构成，并且大圆柱管31固定在杯形插座中，其端部顶着所述挡肩122，而小圆柱管32穿过杯形插座12的底孔并固定在设于相应的翼翅13上与杯形插座12相对应的另一侧面的凸台132中，凸台132的中心有透孔133。工作时，热的液体流体自外接管道流经A—A1、A2、A3—B1、B2、B3—B流出散热器，而冷的空气分别沿C1、C2自下向上流经散热管的大管31表面以及自D1—D2流经小管32的内部；在大管及小管的表面完成热交换，传热面积大，换热效率高。如图4所示。
本发明用途广泛，可以使用在强酸、强碱环境下需要良好散热性能的工业设备，如化工厂设备和污水处理设备；本发明所述材料做成的家用散热器也可以直接利用发电厂冷却废水余热取暖，非常适用于北方某些地区水质含碱量大的地区，做到不腐蚀、不结水垢，大大延长散热器的使用寿命。
Claims (10)
1. 一种组装式高分子材料散热器，包括上固定座和下固定座，其特征是，所述上固定座及下固定座各设有中央分水器，中央分水器内部设有总管道，总管道两侧并列设有若干个杯形插座，杯形插座的底部与总管道连通；上固定座和下固定座的中间利用所述杯形插座固定有一批散热管，散热管外部设有利用上固定座和下固定座将散热管夹紧锁定的拉杆；所述总管道的两端各设有螺纹接口，接口螺母组件与死堵可调换地与螺纹接口配合，接口螺母组件与散热器的外接管道连接；由添加良好导热性能的填料的高分子材料粒子制成的所述上固定座、下固定座及散热管组装构成散热器主体；所述高分子材料粒子是以粉状的石墨或/和碳黑或/和金属氧化物为填料，以无规共聚聚丙烯（CH-CH2-CH-CH2-CH）或聚酰胺（[NH-R-CO-R-CO]x）为高分子材料经造粒机混合造粒构成的粒子。
2.根据权利要求1所述的组装式高分子材料散热器，其特征是，所述总管道两侧并列设有若干段翼翅，所述杯形插座设在翼翅上，杯形插座的底部利用设在翼翅中间的通道与总管道连通，杯形插座的底部还设有挡肩；固定在杯形插座中的散热管为单管或套装管；所述单管为一段圆柱管，其两端分别与上、下两个中央分水器的杯形插座中的所述挡肩相抵压；所述套装管由直径一大一小两根圆柱管按同轴且有间距地相套装构成，并且大的圆柱管固定在杯形插座中，其端部顶着所述挡肩，而小的圆柱管穿过杯形插座的底孔并固定在设于相应的翼翅上与杯形插座相对应的另一侧面的凸台中，所述凸台中心设有透孔。
3.根据权利要求1所述的组装式高分子材料散热器，其特征是，所述高分子材料粒子是以氧化铝或/和氧化镁，优选以氧化镁作为金属氧化物填料并与高分子材料经造粒机混合造粒构成的可塑性粒子。
4.根据权利要求1所述的组装式高分子材料散热器，其特征是，所述添加填料的高分子材料粒子是以石墨或碳黑（C）35%-50%、Ⅲ型无规共聚聚丙烯（CH-CH2-CH-CH2-CH）或聚酰胺（[NH-R-CO-R-CO]x）40%-50%、添加马来酸酐(MAH)（C4H2O3）接枝，加入1%-3%铝钛复合偶联剂和2%-4%POE（HOCH2(CH2OCH2)nCH2OH），再通过双螺杆造粒机生成的可塑性粒子。
5.根据权利要求1或2或3或4所述的组装式高分子材料散热器，其特征是，所述散热管以4根为一组；并用固定支架固定，固定支架为方形固定板结构，在方形固定板的4个角上对称均布4个恰与散热管外圆适配的通孔，在方形固定板的中心有一个与所述拉杆适配的通孔；所述一组散热管用至少2个固定支架串接固定，2个固定支架分别处于散热管的上端及下端2个位置。
6.根据权利要求1或2或3或4所述的组装式高分子材料散热器，其特征是，所述上固定座的上面设有上夹板，下固定座的下面设有下夹板；所述上夹板和下夹板为结构相同的通用件；所述拉杆利用上夹板和下夹板将上固定座和下固定座以及散热管吊紧锁定。
7.根据权利要求1或2或3或4所述的套圈拉拔装置组装式高分子材料散热器，其特征是，所述死堵的中心部位设有放气螺钉。
8.根据权利要求6所述的组装式高分子材料散热器，其特征是，所述上夹板和下夹板为树枝状结构的金属冲裁件；所述拉杆为双头固定有叉形结构的拉杆，叉形结构的端部各设有螺孔；在所述上、下夹板的树枝状结构的枝杈上与所述叉形结构的拉杆端部相对应之处设有可穿过螺钉的通孔。
9.根据权利要求1或2或3或4所述的组装式高分子材料散热器，其特征是，所述散热器的前、后、左、右四侧各配置有罩板，所述罩板固定连接在处于散热器方形固定板的侧边，而且罩板与散热管之间保留至少30mm的距离；所述左罩板和右罩板为结构相同的通用件；所述前罩板和后罩板为结构相同的通用件。
10.根据权利要求1或2或3所述的组装式高分子材料散热器，其特征是，所述散热管的外周设有若干散热翅片或肋条，所述肋条沿散热管的轴向设置。
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