CN110091390B - 一种热压板与加热棒无间隙热传递的方法及其传导结构 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种热压板与加热棒无间隙热传递的方法及其传导结构，传导结构包括热压板，热压板上开设有若干个均匀间隔的加热通道，加热通道为盲孔道，每一个的盲孔道内腔封装插接有一根加热棒，加热棒与盲孔道内壁之间的环形空腔内填充有低熔点的导热媒质。本发明将加热通道设置为盲孔道，加热棒通电后可以熔化导热媒质，使加热棒与加热通道之间形成0间隙的热媒传导，且由于导热媒质的加入，增加了热压板的传热面积，进而提高了导热的均匀性。解决了加热棒表面与热压板的加热通道内孔壁由于间隙造成的氧化和产品挥发物沉积在间隙中间的碳化问题；同时解决了传统加热方式导致的加热棒长期处于近似干烧状态的问题，使得加热棒寿命极大延长。
Description
技术领域
本发明属于作业运输领域，具体属于加工单板或胶合板领域，特别涉及一种热压板与加热棒无间隙热传递的方法及其传导结构。
背景技术
在当前PCB行业、CCL行业、复合材料行业、橡胶行业行及太阳能板行业使用的各种压机、真空压机中，均大量使用电加热棒加热压板，这些传统热压板加热方案是将电加热棒直接插入压板加热通孔中，加热棒与加热通孔内壁之间存在空气间隙，导致存在以下明显缺点：
(1)加热棒热量传热到压板较慢；
(2)空气间隙导致加热棒表面温度与热压板加热孔内表面形成较大的温度梯度，设备长期使用，加热通孔的孔壁和加热棒表面氧化产生氧化层，产品挥发物沉积在间隙中间，在高温下逐渐产生碳化层，氧化层和碳化层都会造成加热棒表面散热慢，加热棒表面温度与压板加热通孔内表面形成较大的温度梯度，加热棒表面温度大大高于压板温度，造成加热棒工作温度高，缩短加热棒使用寿命；
(3)由于加热棒与热压板加热通孔存在间隙，温度控制产生更长的时间滞后，影响压板温度均匀性的控制；
(4)压板钻孔径加工精度要求很高，加热通孔内部加工光洁度及加热棒表面光洁度要求高，导致加工成本高，加工时间长。
发明内容
本发明实施方式的目的在于提供一种热压板与加热棒无间隙热传递的方法及其传导结构，以克服上述技术缺陷。
为解决上述技术问题，本发明提供了一种热压板与加热棒无间隙热传递的方法，包括以下步骤：
S1.首先在加热棒的棒壁均匀包裹导热媒质；
S2.将包裹有导热媒质的加热棒插入热压板内的加热通道，使加热棒的头部与加热通道的孔底壁保留间隙，同时使加热棒与加热通道内壁之间的环形空腔内填充满导热媒质；
S3.用真空发生器抽出加热通道内的残留气体，并锁紧尾部的封堵螺栓，真空密封封堵加热通道；
S4.最后向加热棒通电，加热棒温度升高熔化导热媒质，加热棒的热量通过导热媒质均匀传递给热压板，完成热压板的加热。
具体地，所述步骤S1在加热棒的棒壁均匀包裹导热媒质具体为：将导热媒质热熔后注入预先制备的与加热棒棒体结构相同的模具中，然后将加热棒插入模具，待导热媒质冷却后，从模具取出包裹有导热媒质的加热棒。
具体地，所述步骤S1在加热棒的棒壁均匀包裹导热媒质具体为：将带状的导热媒质紧密缠绕在加热棒的棒壁。
优选地，所述导热媒质为低熔点的金属合金材料、低熔点的金属材料、低熔点的液态金属中的任一种，所述低熔点是指熔点低于500℃。
本发明还提供了一种用于热压板与加热棒无间隙热传递方法的传导结构，包括热压板，沿热压板的长度方向或宽度方向开设有若干个均匀间隔的加热通道，所述加热通道为盲孔道，每一个所述的盲孔道内腔封装插接有一根加热棒，所述加热棒与盲孔道内壁之间的环形空腔内填充有低熔点的导热媒质。
具体地，所述加热棒具有两个端部，分别是头部和尾部，其中头部伸入加热通道的内腔，所述头部与盲孔道的孔底壁之间设有间隙，所述尾部位于加热通道外部，尾部穿套有封堵螺栓，所述封堵螺栓密封封堵于加热通道的孔口。
优选地，所述封堵螺栓通过焊接固定穿套在加热棒的尾部。
具体地，所述低熔点的导热媒质为低熔点的金属合金材料、低熔点的金属材料、低熔点的液态金属中的任一种，所述低熔点是指熔点低于500℃。
优选地，所述导热媒质为焊锡。
本发明的有益效果如下：
(1)将加热通道设置为盲孔道，盲孔道内密封封装加热棒，加热棒与盲孔道内壁之间填充低熔点的导热媒质，加热棒通电后可以熔化导热媒质，使加热棒与加热通道之间形成0间隙的热媒传导，且由于导热媒质的加入，增加了热压板的传热面积，进而提高了导热的均匀性。
(2)加热棒与加热通道之间的无间隙传热，解决了加热棒表面与热压板的加热通道内孔壁由于间隙造成的氧化和产品挥发物沉积在间隙中间的碳化问题；同时解决了传统加热方式导致的加热棒长期处于近似干烧状态，本发明保护的传导结构使加热棒表面温度与压板孔壁温度温差很小，降低了加热棒工作温度，加热棒寿命大大延长。
(3)由于增加了热压板的传热面积，进而缩短了加热棒热量传导到热压板的时间，缩短了温度控制滞后时间，提高了热压板的温度控制实时性，使得热压板的热传导更加有力和均匀。
(4)本发明的加热通道的孔径加工要求精度不高，孔内部加工光洁度没有要求，降低了热压板的生产加工成本。
为让本发明的上述内容能更明显易懂，下文特举优选实施例，并结合附图，作详细说明如下。
附图说明
图1是热压板与加热棒无间隙热传递的传导结构的结构示意图。
图2是包裹有导热媒质的加热棒的结构示意图。
附图标记说明：
1.热压板；2.加热通道；3.加热棒；4.封堵螺栓；5.导热媒质；
301.头部；302.尾部。
具体实施方式
以下由特定的具体实施例说明本发明的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭示的内容轻易地了解本发明的其他优点及功效。
需说明的是，在本发明中，图中的上、下、左、右即视为本说明书中所述的热压板加热孔与加热棒无间隙热传递的传导结构的上、下、左、右。
现参考附图介绍本发明的示例性实施方式，然而，本发明可以用许多不同的形式来实施，并且不局限于此处描述的实施例，提供这些实施例是为了详尽地且完全地公开本发明，并且向所属技术领域的技术人员充分传达本发明的范围。对于表示在附图中的示例性实施方式中的术语并不是对本发明的限定。在附图中，相同的单元/元件使用相同的附图标记。
除非另有说明，此处使用的术语(包括科技术语)对所属技术领域的技术人员具有通常的理解含义。另外，可以理解的是，以通常使用的词典限定的术语，应当被理解为与其相关领域的语境具有一致的含义，而不应该被理解为理想化的或过于正式的意义。
第一实施方式：
本发明的第一实施方式涉及一种热压板与加热棒无间隙热传递的方法，包括以下步骤：
S1.首先在加热棒3的棒壁均匀包裹导热媒质5；
S2.将包裹有导热媒质5的加热棒3插入热压板1内的加热通道2，使加热棒3的头部301与加热通道2的孔底壁保留间隙，同时使加热棒3与加热通道2内壁之间的环形空腔内填充满导热媒质5；
S3.用真空发生器抽出加热通道2内的残留气体，并锁紧尾部302的封堵螺栓4，真空密封封堵加热通道2；
S4.最后向加热棒3通电，加热棒3温度升高熔化导热媒质5，加热棒3的热量通过导热媒质5均匀传递给热压板1，完成热压板1的加热。
具体地说，将导热媒质5材料热熔后注入特制模具中，将加热棒3插入熔化的导热媒质5，等导热媒质5冷却后，从模具取出包裹有导热媒质5的加热棒3，并对其表面加工成合适直径的棒体，将这种包裹有导热媒质5的加热棒3插入热压板1的加热通道2内，然后用真空发生器抽出加热通道2内的残留空气，并锁紧尾部302的封堵螺栓4，使加热棒3伸入加热通道2内的部分(头部301所在一端)被密封封装于加热通道2内，尾部302位于加热通道2外部，确保封堵螺栓4密封封堵了加热通道2的孔口，然后向加热棒3通电，加热棒3温度升高熔化了导热媒质5，此时的导热媒质5完全填充加热棒3与加热通道2的环形空腔(导热媒质5包裹加热棒3伸入加热通道2内的部分)，使得加热棒3与加热通道2之间无间隙(0间隙)。
为了迅速熔化导热媒质5，在本实施例中，导热媒质5是指低熔点的金属合金材料、低熔点的金属材料、低熔点的液态金属中的任一种，具体地，低熔点是指熔点低于500℃。
第二实施方式：
本发明的第二实施方式涉及一种热压板与加热棒无间隙热传递的方法，包括以下步骤：
S1.首先在加热棒3的棒壁均匀包裹导热媒质5；
S2.将包裹有导热媒质5的加热棒3插入热压板1内的加热通道2，使加热棒3的头部301与加热通道2的孔底壁保留间隙，同时使加热棒3与加热通道2内壁之间的环形空腔内填充满导热媒质5；
S3.用真空发生器抽出加热通道2内的残留气体，并锁紧尾部302的封堵螺栓4，真空密封封堵加热通道2；
S4.最后向加热棒3通电，加热棒3温度升高熔化导热媒质5，加热棒3的热量通过导热媒质5均匀传递给热压板1，完成热压板1的加热。
具体地说，所有可以实现真空密封封装的方式方法都可以将加热棒3真空密封封装于加热通道2内，例如，采用合适厚度的带状导热媒质5紧密缠绕在加热棒3表面，将这种包裹有导热媒质5的加热棒插入热压板1的加热通道2内，然后用真空发生器抽出加热通道2内的残留空气，并锁紧尾部302的封堵螺栓4，使加热棒3伸入加热通道2内的部分(头部301所在一端)被密封封装于加热通道2内，尾部302位于加热通道2外部，确保封堵螺栓4密封封堵了加热通道2的孔口，然后向加热棒3通电，加热棒3温度升高熔化了导热媒质5，此时的导热媒质5完全填充加热棒3与加热通道2的内腔(导热媒质5包裹加热棒3伸入加热通道2内的部分)，使得加热棒3与加热通道2之间无间隙(0间隙)。
第三实施方式：
本发明的第三实施方式涉及一种热压板加热孔与加热棒无间隙热传递的传导结构，参照图1，在热压板1内，沿热压板1的长度方向或宽度方向钻有若干个均匀间隔的加热通道2，所述加热通道2为盲孔道，每一个所述的盲孔道内腔封装插接有一根加热棒3，所述加热棒3与盲孔道内壁之间的环形空腔内填充有低熔点的导热媒质5。
本实施例提供的热压板加热孔与加热棒无间隙热传递的传导结构的工作原理如下：
将包裹有导热媒质5加热棒3放入热压板1的加热通道2内，然后在真空状态下将加热棒3密封封装在加热通道2内，然后向加热棒3通电，加热棒3温度升高熔化了导热媒质5，此时的导热媒质5完全填充加热棒3与加热通道2形成的环形空腔(导热媒质5包裹加热棒3伸入加热通道2内的部分)，使得加热棒3与加热通道2之间无间隙(0间隙)，加热棒3加热时先熔化加热棒3周围填充的导热媒质5，通过导热媒质5传热给热压板1，然后根据需要将该传导结构应用于PCB行业、CCL行业、复合材料行业、橡胶行业行及太阳能板行业使用的各种压机、真空压机。
需要特别说明的是，本实施例中的加热通道2为盲孔道，如图1所示，即加热通道2一端为盲孔，另外一端为开口的通孔，盲孔道的目的是用于封装导热媒质5，避免导热媒质5的泄漏。
另外，加热通道2的设置是本领域的常规设置，如图1所示，加热通道2有若干个，相互之间均匀间隔并互相平行，可以沿着热压板1的长度方向，也可以沿着宽度方向。
传统的热压板的热压孔(相当于本发明中的加热通道)为通孔，且通孔与加热棒之间存在空气间隙，该空气间隙(空气导热系数较低，为0.023w/mk)导致传热效率低下、热压孔的孔壁与加热棒表面易产生氧化层和碳化层，导致加热棒表面温度大大高于压板温度，造成加热棒工作温度高，缩短加热棒使用寿命。本实施例通过在加热通道与加热棒之间填充低熔点的导热媒质5，一方面实现0间隙传热(或称为无间隙)，排除了热压板加热通道孔壁、加热棒表面氧化和产品挥发物沉积在间隙中间碳化问题，同时解决了加热棒近似干烧状态，本实施例的加热棒表面温度与压板孔壁温度温差很小，降低了加热棒工作温度，加热棒寿命大大延长；另一方面增大了传热面积，且导热媒质5导的热效果明显高于空气，由于增加了热压板的传热面积，进而缩短了加热棒热量传导到热压板的时间，缩短了温度控制滞后时间，提高了热压板的温度控制实时性，使得热压板的热传导更加有力和均匀；第三，本发明的加热通道的孔径加工要求精度不高，孔内部加工光洁度没有要求，降低了热压板的生产加工成本。
第四实施例：
本发明的第四实施方式涉及一种热压板加热孔与加热棒无间隙热传递的传导结构，参照图1，包括热压板1，沿热压板1的长度方向或宽度方向开设有若干个均匀间隔的加热通道2，所述加热通道2为盲孔道，每一个所述的盲孔道内腔封装插接有一根加热棒3，所述加热棒3与盲孔道内壁之间的环形空腔内填充有低熔点的导热媒质5。
进一步地，参照图2，所述加热棒3具有两个端部，分别是头部301和尾部302，其中头部301伸入加热通道2的内腔，所述头部301与盲孔道的孔底壁之间设有间隙，所述尾部302位于加热通道2外部，尾部302穿套有封堵螺栓4，所述封堵螺栓4密封封堵于加热通道2的孔口。
本实施例提供的热压板加热孔与加热棒无间隙热传递的传导结构的工作原理如下：
将导热媒质5材料热熔后注入特制模具中，将加热棒3插入熔化的导热媒质5，等导热媒质5冷却后，从模具取出包裹有导热媒质5的加热棒3，并对其表面加工成合适直径的棒体，将这种包裹有导热媒质5的加热棒3插入热压板1的加热通道2内，然后用真空发生器抽出加热通道2内的残留空气，并锁紧尾部302的封堵螺栓4，使加热棒3伸入加热通道2内的部分(头部301所在一端)被密封封装于加热通道2内，尾部302位于加热通道2外部，确保封堵螺栓4密封封堵了加热通道2的孔口，然后向加热棒3通电，加热棒3温度升高熔化了导热媒质5，此时的导热媒质5完全填充加热棒3与加热通道2的环形空腔(导热媒质5包裹加热棒3伸入加热通道2内的部分)，使得加热棒3与加热通道2之间无间隙(0间隙)。
值得一提的是，所有可以实现真空密封封装的方式方法都可以将加热棒3真空密封封装于加热通道2内，例如，也可以采用合适厚度的带状导热媒质5紧密缠绕在加热棒3表面，将这种包裹有导热媒质5的加热棒插入热压板1的加热通道2内，然后用真空发生器抽出加热通道2内的残留空气，并锁紧尾部302的封堵螺栓4，使加热棒3伸入加热通道2内的部分(头部301所在一端)被密封封装于加热通道2内，尾部302位于加热通道2外部，确保封堵螺栓4密封封堵了加热通道2的孔口，然后向加热棒3通电，加热棒3温度升高熔化了导热媒质5，此时的导热媒质5完全填充加热棒3与加热通道2的内腔(导热媒质5包裹加热棒3伸入加热通道2内的部分)，使得加热棒3与加热通道2之间无间隙(0间隙)。
为了方便封装，加热棒3的头部301与加热通道2的内腔底部孔壁留有一定的距离，具体可以根据加热的方式和温度，以及加热棒3的直径、加热通道2的内径等等选择合适的距离(间隙)，具体的间隙不作限制，但必须留有间隙以便封装导热媒质5，确保加热均匀。
需要说明的是，无论热压板1、加热通道2和加热棒3的具体尺寸是多少，加热通道2的内径都必须大于加热棒3的直径，且加热通道2的长度必须大于加热棒3伸入加热通道2内腔部分的长度，满足上述条件才可以进行传导结构的组装。为了方便说明，在此对加热通道2和加热棒3的尺寸进行举例说明，如加热通道2的内径是20mm，那么加热棒3的直径则为10mm，也可以是12mm、16mm、18mm，也可以根据需要增加加热通道2的内径，具体根据需求自行调整。
第五实施例：
本发明的第五实施方式涉及一种热压板加热孔与加热棒无间隙热传递的传导结构，参照图1，包括热压板1，沿热压板1的长度方向或宽度方向开设有若干个均匀间隔的加热通道2，所述加热通道2为盲孔道，每一个所述的盲孔道内腔封装插接有一根加热棒3，所述加热棒3与盲孔道内壁之间的环形空腔内填充有低熔点的导热媒质5。
进一步地，参照图2，所述加热棒3具有两个端部，分别是头部301和尾部302，其中头部301伸入加热通道2的内腔，所述头部301与盲孔道的孔底壁之间设有间隙，所述尾部302位于加热通道2外部，尾部302穿套有封堵螺栓4，所述封堵螺栓4密封封堵于加热通道2的孔口。
具体地，所述封堵螺栓4通过焊接固定穿套在加热棒3的尾部302，为了提高密封性能，也可以在封堵螺栓4与加热通道2的孔口之间设置穿套在加热棒3上的铜垫圈。在本实施例中，封堵螺栓4有两个作用，一个是固定加热棒3，避免其晃动，另一个作用是密封加热棒3，与铜垫圈相互配合共同密封加热棒3的孔口，避免填充的导热媒质5泄漏，进而确保传热的效率和质量。
第六实施例：
在以上实施例的基础上，所述低熔点的导热媒质5为低熔点的金属合金材料、低熔点的金属材料、低熔点的液态金属中的任一种，所述低熔点是指熔点低于500℃。具体地，作为优选，本实施例中导热媒质5可以为焊锡，或者铅锡合金，或者金属锡，或者金属铅，或者多种金属溶解制成的液态金属。
综上所述，本发明提供了一种热压板加热孔与加热棒无间隙热传递的传导结构，包括热压板，沿热压板的长度方向或宽度方向开设有若干个均匀间隔的加热通道，所述加热通道为盲孔道，每一个所述的盲孔道内腔封装插接有一根加热棒，所述加热棒与盲孔道内壁之间的环形空腔内填充有低熔点的导热媒质。本实施例将加热通道设置为盲孔道，盲孔道内真空密封封装加热棒，加热棒与盲孔道内壁之间填充低熔点的导热媒质，加热棒通电后可以熔化导热媒质，使加热棒与加热通道之间形成0间隙的热媒传导，且由于导热媒质的加入，增加了热压板的传热面积，进而提高了导热的均匀性；加热棒与加热通道之间的无间隙传热，解决了加热棒表面与热压板的加热通道内孔壁由于间隙造成的氧化和产品挥发物沉积在间隙中间的碳化问题；同时解决了传统加热方式导致的加热棒长期处于近似干烧状态，本发明保护的传导结构使加热棒表面温度与压板孔壁温度温差很小，降低了加热棒工作温度，加热棒寿命大大延长；由于增加了热压板的传热面积，进而缩短了加热棒热量传导到热压板的时间，缩短了温度控制滞后时间，提高了热压板的温度控制实时性，使得热压板的热传导更加有力和均匀；本发明的加热通道的孔径加工要求精度不高，孔内部加工光洁度没有要求，降低了热压板的生产加工成本。
本领域的普通技术人员可以理解，上述各实施方式是实现本发明的具体实施例，而在实际应用中，可以在形式上和细节上对其作各种改变，而不偏离本发明的精神和范围。
Claims (9)
1.一种热压板与加热棒无间隙热传递的方法，其特征在于，沿热压板(1)的长度方向或宽度方向开设有若干个均匀间隔的加热通道(2)，所述加热通道(2)为盲孔道，每一个所述的盲孔道内腔封装插接有一根加热棒(3)，所述加热棒(3)与盲孔道内壁之间的环形空腔内填充有低熔点的导热媒质(5)；
所述方法包括以下步骤：
S1.首先在加热棒(3)的棒壁均匀包裹导热媒质(5)；
S2.将包裹有导热媒质(5)的加热棒(3)插入热压板(1)内的加热通道(2)，使加热棒(3)的头部(301)与加热通道(2)的孔底壁之间充满导热媒质(5)，同时使加热棒(3)与加热通道(2)内壁之间的环形空腔内填充满导热媒质(5)；
S3.用真空发生器抽出加热通道(2)内的残留气体，并锁紧尾部(302)的封堵螺栓(4)，真空密封封堵加热通道(2)；
S4.最后向加热棒(3)通电，加热棒(3)温度升高熔化导热媒质(5)，加热棒(3)的热量通过导热媒质(5)均匀传递给热压板(1)，完成热压板(1)的加热。
2.如权利要求1所述的热压板与加热棒无间隙热传递的方法，其特征在于，所述步骤S1在加热棒(3)的棒壁均匀包裹导热媒质(5)具体为：将导热媒质(5)热熔后注入预先制备的与加热棒(3)棒体结构相同的模具中，然后将加热棒(3)插入模具，待导热媒质(5)冷却后，从模具取出包裹有导热媒质(5)的加热棒(3)。
3.如权利要求1所述的热压板与加热棒无间隙热传递的方法，其特征在于，所述步骤S1在加热棒(3)的棒壁均匀包裹导热媒质(5)具体为：将带状的导热媒质(5)紧密缠绕在加热棒(3)的棒壁。
4.如权利要求1所述的热压板与加热棒无间隙热传递的方法，其特征在于，所述导热媒质(5)为低熔点的金属合金材料、低熔点的金属材料、低熔点的液态金属中的任一种，所述低熔点是指熔点低于500℃。
5.一种用于权利要求1所述的热压板与加热棒无间隙热传递方法的传导结构，包括热压板(1)，沿热压板(1)的长度方向或宽度方向开设有若干个均匀间隔的加热通道(2)，其特征在于：所述加热通道(2)为盲孔道，每一个所述的盲孔道内腔封装插接有一根加热棒(3)，所述加热棒(3)与盲孔道内壁之间的环形空腔内填充有低熔点的导热媒质(5)。
6.如权利要求5所述的热压板与加热棒无间隙热传递的传导结构，其特征在于：所述加热棒(3)具有两个端部，分别是头部(301)和尾部(302)，其中头部(301)伸入加热通道(2)的内腔，所述头部(301)与盲孔道的孔底壁之间设有间隙，所述尾部(302)位于加热通道(2)外部，尾部(302)穿套有封堵螺栓(4)，所述封堵螺栓(4)密封封堵于加热通道(2)的孔口。
7.如权利要求6所述的热压板与加热棒无间隙热传递的传导结构，其特征在于：所述封堵螺栓(4)通过焊接固定穿套在加热棒(3)的尾部(302)。
8.如权利要求4所述的热压板与加热棒无间隙热传递的传导结构，其特征在于：所述低熔点的导热媒质(5)为低熔点的金属合金材料、低熔点的金属材料、低熔点的液态金属中的任一种，所述低熔点是指熔点低于500℃。
9.如权利要求8所述的热压板与加热棒无间隙热传递的传导结构，其特征在于：所述导热媒质(5)为焊锡。
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