CN114340429A - 加热腔室 - Google Patents
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Abstract
一种制造用于气溶胶产生装置(200)的加热腔室(100)的方法包括以下步骤:提供金属管状构件(10),该金属管状构件包括具有开放端(12)的管状侧壁(11);该管状侧壁具有不超过0.15mm的厚度;将该管状构件插入管状模具(20)中,该管状模具的内表面具有带有至少一个突出部(17,19)或凹部的成形轮廓;密封该管状构件的开放端;并且在压力下将流体注射到该管状构件中,以使该管状构件向外变形,从而使该管状构件符合周围管状模具的成形轮廓。通过使用流体压力来成形该管状构件,可以将所需的轮廓形状高精度地传递到该管状构件,同时将腔室壁的厚度保持在0.15mm以下,以在使用期间向消耗品提供有效的热传递。
Description
技术领域
本发明涉及一种制造加热腔室的方法,特别是制造用于气溶胶产生装置的加热腔室的方法。
背景技术
加热腔室用于广泛的应用中,这些应用通常需要容纳热量并将热量传导到要被加热的物质的器件。一种这样的应用是在气溶胶产生装置领域,诸如降低风险的尼古丁递送产品,包括电子烟和烟草蒸气产品。此类装置对加热腔室内的呈消耗品形式的气溶胶产生物质进行加热,以产生供使用者吸入的蒸气。
加热腔室通常包括导热壳体或导热外壳,该导热壳体或导热外壳限定固持消耗品的内部容积和可以接收消耗品的开口。加热器可以在内部或外部使用,以向加热腔室提供增加的温度。最常见的是,此类加热腔室从外部加热,同时导热外壳将热量传递到内部容积。加热这种加热腔室的一种手段是使用薄膜加热器,该薄膜加热器符合加热腔室的表面,以确保对接收在腔室内的消耗品进行有效加热。
通常,加热腔室需要形成有特定的形状以接受特定类型的消耗品。加热腔室的内表面也可能需要采取特定的表面轮廓形状来固持消耗品并有效地将热量传递到消耗品。用于制造此类加热腔室的已知方法的一个问题是,在控制加热腔室壁的厚度以确保最佳的热传递的同时,难以精确地控制加热腔室的特定形状。特别地,制造加热腔室的已知方法不能既提供薄的腔室壁以获得穿过加热腔室的良好热传递,而又高精度地控制加热腔室的形状。特别地,难以在不损坏所形成的腔室或产生弱点的情况下根据需要成形薄金属片材。已知的方法还受限于可以被提供给加热腔室的轮廓的形状的复杂性,这限制了这些方法对于特定应用可以被优化的程度。
本发明的目的是在解决这些问题方面取得进展,以提供一种制造加热腔室的方法,该方法可以提供具有所需厚度的加热腔室,以优化到消耗品的热传导,同时允许加热腔室被精确成形,以便针对特定应用对加热腔室进行优化。
发明内容
根据本发明的第一方面,提供了一种制造用于气溶胶产生装置的加热腔室的方法,该方法包括:提供金属管状构件,该金属管状构件包括具有开放端和封闭端的管状侧壁;该管状侧壁具有不超过0.15mm的厚度;将该管状构件插入管状模具中,该管状模具的内表面具有带有至少一个突出部或凹部的成形轮廓;密封该管状构件的开放端;在压力下将流体注射到该管状构件中,以使该管状构件向外变形,从而使该管状构件符合周围管状模具的成形轮廓。通过使用流体压力来成形该管状构件,可以将所需的轮廓形状高精度地传递到该管状构件,同时将腔室壁的厚度保持在0.15mm以下,以在使用期间向消耗品提供有效的热传递。另外,本发明的方法允许将更复杂的表面轮廓形状传递到加热元件,这利用已知的方法难以实现。使用流体压力和管状模具,可以将更宽范围的表面形状传递到该管状构件。
将该管状构件插入到管状模具中并且在压力下将流体注射到该管状构件中以使该管状构件向外变形的步骤在以下公开内容中可以被统称为液压成形步骤。
该金属管状构件优选地包括不锈钢。该管状侧壁的厚度更优选地为0.1mm或更小,或者更优选地在0.07mm与0.09mm之间。这允许通过加热腔室的侧壁到消耗品的有效热传递,同时保持足够的结构稳定性。该管状构件具有与开放端相对的封闭端,其中优选地,封闭端的厚度为0.2mm至0.6mm,这进一步增加了加热腔室的结构刚性。在可能的实施例中,该管状构件在流体注射步骤之后沿其长度被切割,以提供具有两个开放端的管状构件以用于需要在两个端部处具有开口的加热腔室的应用。
流体压力优选地由所注射的水提供,其压力最高达250巴。所使用的比压取决于要传递的特定材料、厚度和表面轮廓。在液压成形过程期间,所施加的压力可以变化。所需要的压力可以通过用于新材料的常规实验或通过模拟来确定。
该管状模具优选地设置成两个或更多个部分,这两个或更多个部分在流体注射期间固定在一起,并且可以被移动分开以释放所成形的管状构件。
优选地,该管状模具的成形轮廓包括该模具的内表面中的环形凹槽,该环形凹槽围绕该管状模具的圆周延伸,使得在注射该流体之后,该管状构件包括环形凸缘。以此方式,环形凸缘可以设有精确控制的尺寸。该环形凸缘可以用于以精确且可靠的方式将该加热腔室安装在装置内。
该环形凹槽优选地沿着该管状模具的长度延伸,以提供围绕该管状模具的内表面的圆周通道。换句话说,该凹槽可以在与该管状构件的长轴相对应的方向上具有相当大的宽度,例如大于1mm、优选地大于3mm的宽度。该凹槽的截面轮廓可以基本上是矩形、正方形或梯形的。
优选地,该管状模具包括管状本体,优选地圆柱形本体。在特别优选的示例中,该环形凹槽由该管状本体的具有大于该管状本体的其余部分的内径的长度区段形成;使得该环形凸缘包括该管状构件的具有大于该管状构件的长度的其余部分的直径的相对应的长度区段。换句话说,该管状模具的内表面中的凹槽具有由该凹槽的侧壁的长度限定的深度,这些侧壁适当地垂直于该管状本体的内表面。优选地,该环形凹槽的侧壁通过大致垂直于该管状本体的内表面的基表面联接。以此方式,该管状模具的环形凹槽和该管状构件的环形凸缘两者均具有基本上矩形的截面轮廓。这种形状对于管状构件的进一步加工和对于其在装置内的安装特别有利。例如,这允许通过随后切割环形凸缘来以简单的方式形成圆柱形唇缘。
该方法可以进一步包括如下步骤:通过该环形凸缘切割该管状构件,以提供具有减小的长度的、在开放端处具有环形套环的管状构件。特别地,该管状构件可以经由在该环形凸缘的截面(即,大致法向于其长轴)上通过该环形凸缘切割该管状构件而被截断。围绕开放端的环形套环对于将加热腔室安装在装置内特别有用。该环形套环可以被再次切割,以提供围绕该开放端的圆周平面唇缘。特别地,通过在大致平行于长轴的方向上切割该环形套环,可以减少该环形套环的径向延伸,使得剩余的唇缘是基本上平面的,并且不会沿着管的长度显著延伸。换句话说,该环形套环可以被调整以提供圆周平面唇缘。在替代性方法中,该环形凸缘可以在单个步骤中被切割以形成该圆周唇缘。圆周平面唇缘特别有利于将加热腔室精确且安全地安装在装置内。术语“唇缘”用于指基本上平面(即在管状轴线方向上具有与管状构件的厚度相对应的深度)的环形延伸部。术语“套环”用于指围绕开口的环形延伸部,该环形延伸部在管状轴线的方向上具有更大的深度。
该方法优选地进一步包括在管状构件的外表面上施加向内压力,以在管状构件的内表面上提供一个或多个向内延伸的突出部。这可以使用按压构件在外表面上施加压力来实行,并且向内压力可以在流体注射期间或者在用流体压力模制之前或之后的单独过程中施加。例如,在流体注射步骤期间成形的所形成的管状构件可以例如使用形成器和从外部施加的压力而被从内部支撑,以在管状构件的内表面上产生一个或多个向内延伸的突出部。
优选地,该方法包括在流体在压力下注射到该管状构件中时,在该管状构件的外表面上施加向内压力,以在该管状构件的内表面上提供一个或多个向内延伸的突出部。以此方式,在相同的加工步骤中,可以在管状构件的表面上提供正表面特征和负表面特征,即突出部和凹部两者都可以在该管状构件的外表面上(引起该管状构件的内表面上的相对应的特征)。通过注射流体同时提供向内压力,可以以增加的精度在该管状构件上提供表面特征。特别地,在按压构件按压在该管状构件的内表面的区域的外表面上时,该流体压力可以作为压力施加到该区域,使得在流体压力的施加下,该管状构件的壁更紧密地符合该按压构件的形状。这允许以高几何精度提供表面特征,例如具有0.1mm至0.2mm的半径。
在施加向内压力以提供一个或多个向内延伸的突出部的情况下,这可以通过将多个长形脊部按压到该管状构件的外表面中,以提供在该管状构件的内表面上沿长度方向行进的多个相对应的长形突出部来实现,这些突出部被定位成围绕该管状构件的圆周。在流体在压力下被注射到管状构件中时,长形脊部可以被按压到该外表面中,使得该管状构件的侧壁更紧密地符合这些长形脊部的形状。这些长形脊部优选地与该管状构件的长轴对齐,并且可以被定位成提供长形突出部,这些长形突出部在内表面上沿着该管状构件的长度的中央部分行进。这些长形突出部可以与该管状构件的基部间隔开,并且与该管状构件的开放端间隔开。这些长形脊部可以沿着该管状构件的长度的大致三分之一行进。该多个长形脊部可以设置在该管状模具的内表面上。
在该管状构件的外表面上施加向内压力的步骤可以附加地或替代性地包括在一个或多个接触点处施加压力,以在该管状构件的内表面上提供一个或多个点状突出部。这些点状突出部可以包括围绕该管状构件的内表面的圆周而周期性地定位的多个凸起。这些点状突出部可以被构造成改善加热腔室中的基质载体的抓持,同时限制这个区域中的热传递。每个点状突出部可以包括修圆的突出部,例如部分球形的突出部。点状突出部可以具有在0.05mm与0.25mm之间的半径,优选地为0.1mm至0.2mm。利用该方法可以形成其他形状的突出部,诸如截棱锥形突出部等。
优选地,该向内施加的压力由该管状模具的一个或多个可移动部分提供;并且当该管状构件被插入到该管状模具中并且在压力下注射流体时,通过对该管状模具的一个或多个可移动部分施加向内压力来提供一个或多个向内延伸的突出部。优选地,该管状模具的可移动部分最初与该管状构件的外表面接触、并且抵靠该外表面径向向内移动,以便在压力下注射流体时施加压力。
该管状模具可以包括多个可移动部分。可移动部分中的一个或多个可以被构造成提供不同形式的向内延伸的突出部。可移动部分可以一起和/或独立地可移动,以同时或依次提供不同形式的向内延伸的突出部。
在本发明的一个示例中,该管状模具包括第一可移动部分和第二可移动部分,该第一可移动部分被布置成提供在该管状构件的内表面上沿长度方向行进的多个长形突出部,该第二可移动部分被布置成提供被布置成围绕该管状构件的内表面的圆周的多个点状突出部;其中该第一可移动部分和该第二可移动部分被定位在沿着该管状模具的长度的不同位置处。该第一可移动部分和该第二可移动部分可以被布置成同时和/或依次施加压力。
该管状模具可以被布置成在加热腔体中提供向内延伸的突出部的不同侵入深度。特别地,这些可移动部分的大小可以被确定成使得所形成的点状突出部的侵入深度相比于所形成的长形突出部的侵入深度可以相对较小。这具有的优点是在消耗品的其中期望夹持的刚性区域中提供有效的抓持而没有过度约束。
优选地,当该管状构件被插入到该管状模具中并且在压力下注射流体时提供向内施加的压力,使得一个或多个向内突出部和环形凸缘同时形成,从而提供其中该加热腔室的最终形状一步形成的有效方法。
该管状构件可以通过以下方式提供:冲压金属片材以提供金属盘坯件;以及深拉金属盘坯件以形成具有开放端和封闭端的管状杯件。深拉可以涉及使用多级深拉工艺,其中金属盘坯件被渐进地拉伸以增加管状杯件的长度并减小侧壁的厚度。油或肥皂可以用作润滑剂。该方法可以进一步包括在深拉期间和/或之后对该管状构件退火一次或多次的步骤。
优选地,该方法包括将该金属盘坯件形成为初始杯形;在真空或惰性气体下退火;以及将该初始杯形状深拉成具有减小的管状壁厚的长形管状杯件。该深拉过程可以包括对该管状杯件进行熨烫以减小壁厚。由于金属在初始深拉期间的塑性变形可能导致金属变得坚硬,使得金属的进一步加工更加困难,因此中间退火步骤允许初始杯形构件被深拉至增加的长度、具有减小的管状壁厚。可以在液压成形步骤(在压力下注射流体)之前实行进一步的退火步骤,使得该管状构件变得更软,并且因此更容易在液压成形期间模制。
初始金属杯件的初始形成可以通过使用多级冲床从金属带上切割圆板并将它们形成为较小的杯件来实行。初始的较小的杯件较浅,并且然后在几个步骤中被深拉至所需长度(优选在中间退火步骤之后),使用熨烫法将壁厚减小至所需范围内。
退火可以在低压真空炉中(例如在10-2至10-4毫巴的压力下)实行,或者在惰性气体炉中实行。所减小的压力或惰性气体保护管状杯件的表面免于氧化。
优选地,实行深拉过程以便提供具有小于10mm、优选地小于8mm的内径和大于30mm的长度的管状杯件。深拉可以提供长度大于50mm(例如最高达65mm)的管状构件。在液压成形步骤之后,可以将管子切短以提供长度在20mm与40mm之间、优选地为25mm至35mm的所形成的管状构件。
优选地,从金属盘坯件进行深拉,以便提供具有管状壁的管状杯件,该管状壁具有0.05mm至0.1mm、更优选地为0.07mm至0.09mm的侧部厚度。这些范围中的侧壁厚度在使用期间提供了穿过腔室到消耗品的有效热传递,并且还使得具有精确向内延伸的突出部的随后液压成形成为可能。
可以进行深拉,以便提供带有具有0.2mm至0.6mm、优选地为0.4mm的厚度的底壁的管状杯件。特别地,该金属片材优选地具有0.2mm至0.6mm、优选地为0.4mm的厚度,并且深拉过程保持这个厚度作为管状构件的基部。通过提供相对于侧壁具有增加的厚度的封闭端,加热腔室具有增加的机械强度,同时保持由侧壁的减小的厚度所提供的最佳传热性能。
优选地,该深拉过程提供管状构件,该管状构件在封闭端的外表面中包括中央凹部。特别地,该凹部可以在金属盘坯件的初始冲压期间产生。封闭端中的中央凹部优选地在该管状构件的内部基表面上提供相对应的突出部。该封闭端的中央凹部可以有助于将该加热腔室安装在该装置内。该中央凹部可以进一步有助于控制消耗品在该装置内的插入深度。例如,当在气溶胶产生装置中使用时,当消耗品被插入时,该中央凹部将遇到内部基表面上的突出部,这限制了进一步的插入。在这种构型中,腔室中的空气可以流入到中央突出部周围的空间中的消耗品的端部中。在使用中,中央突出部可以进一步有助于向与突出部接触的消耗品的端部提供热传递。
该方法可以进一步包括围绕管状构件的外表面缠绕薄膜加热器。该方法可以进一步包括将温度传感器至少部分地定位在加热腔室的外表面上的凹部内。
在本发明的另一个方面,提供了一种用于气溶胶产生装置的、通过任一前述权利要求所述的方法制造的加热腔室。特别地,该气溶胶产生装置可以包括加热腔室、缠绕在该加热腔室周围的薄膜加热器;电源和控制电路,该电源和控制电路被构造成可控地向薄膜加热器供电以加热该加热腔室。该加热腔室可以通过该加热腔室的圆周唇缘而安装在装置中,该唇缘被接收在该气溶胶产生装置内的相对应的凹部中。
附图说明
现在将参考附图,仅通过示例来描述本发明的实施例,在附图中:
图1A至图1D示意性地展示了根据本发明的制造用于气溶胶产生装置的加热腔室的方法;
图2示意性地展示了根据本发明制造的加热腔室;
图3示意性地展示了形成用于深拉的金属盘坯件的方法;
图4示意性地展示了根据本发明的形成金属管状构件的方法;
图5示意性地展示了包含使用根据本发明的方法制造的加热腔室的气溶胶产生装置。
具体实施方式
图1示意性地展示了制造用于气溶胶产生装置的被加热腔室100的方法。该方法包括提供金属管状构件10,如图1A所示,该管状构件具有带开放端12和相对的封闭端13的管状侧壁11。管状构件10的管状侧壁11具有小于或等于0.15mm的侧壁厚度11t。管状构件10被插入到管状模具20中,该管状模具包括内表面21,该内表面提供具有至少一个突出部或凹部22的成形轮廓。管状模具的开放端12然后被密封,并且流体F在压力下被注射(如图1B所示)以使管状构件10向外变形,使其符合周围管状模具20的成形轮廓21。根据本发明的方法允许所成形的加热腔室100形成有精确控制的成形轮廓,同时保持减小的侧壁11厚度11t。通过高精度地控制加热腔室100的形状和侧壁厚度11t,优化了通过腔室100的热传递,这确保了当在气溶胶产生装置中使用时改善在加热腔室100中接收的消耗品的加热。另外,对加热腔室10侧壁11形状的精确控制允许加热腔室10精确且可靠地安装在气溶胶产生装置内。
在图1的示例中,金属管状构件10呈具有一个开放端12和封闭端13的管状杯件的形式。管状构件10包括基本上圆柱形本体,该基本上圆柱形本体具有封闭端25和开放端24以及大约0.1mm的侧壁厚度11t。如图1A和图1B所示,管状构件10被插入到管状模具20中,其中管状构件10的封闭端13抵靠管状模具20的封闭端25。管状模具20具有内表面21,该内表面提供将被传递到管状构件10的外表面的成形轮廓。在图1的示例中,成形轮廓包括环形凹槽22,该环形凹槽围绕管状模具20的内表面21的圆周行进。
如图1A和图1B所示,流体注射喷嘴32被插入到管状构件10的开放端12,管状喷嘴32周围的开放端24用密封件31密封,并且流体F在压力下被注射,如图1B所示。密封件31优选地被定位在管状构件的开放端12内,并且诸如通过外部夹持元件33将管状构件紧紧地压在密封件31上而夹持在适当位置,如图1A和图1B所示。这个流体注射过程可以通过将水注射到管状构件10中以向管状构件10的内表面施加压力,从而使其向外变形成管状模具20的内表面21上的成形轮廓来实行。所施加的压力可以最高达250巴,同时具体施加的压力根据工艺的具体要求(例如,管状构件10的材料和厚度以及要施加到管状构件10上的形状)来选择。
如上所述,管状模具20包括基本上圆柱形本体,该基本上圆柱形本体围绕模具的内表面21的圆周设置有环形凹槽22。以此方式,管状构件10在所施加的流体压力F下向外变形进入环形凹槽22中,以提供围绕管状构件10的圆周的环形凸缘14。在这个示例中,管状模具20具有环形凹槽22,该环形凹槽由圆柱形本体的具有大于圆柱形本体的其余部分的直径D1的内径D2的长度区段22L形成。以此方式,环形凸缘14包括管状构件10的具有大于管状构件10的长度的其余部分的直径的相对应的长度区段。环形凹槽14具有由两个圆周侧壁22a形成的基本上矩形的轮廓,这两个圆周侧壁在大致垂直于模具20的长轴的方向上背离模具的管状本体延伸,并且由大致平行于模具20的长轴的表面联接。
在高压流体F被注射到管状构件10中之后,管状构件被成形为提供相对应的环形凸缘14,其尺寸与模具20的环形凹槽22的内表面相对应,如图1C所示。特别地,管状构件10具有环形突出部,该环形突出部具有由管状构件10的具有大于圆柱形本体的其余部分的直径的长度14L的一部分形成的方形轮廓。
该方法包括用于在管状构件10的外表面11中提供附加表面特征17、19从而形成图1D中示出的所成形加热腔室100的另外的步骤。特别地,在流体被注射到管状构件10中时可以在管状构件10的外表面上施加向内压力P,以便在管状构件10的内表面上提供一个或多个向内延伸的突出部17、19。通过在用喷嘴32注射流体F期间或之后施加压力P,可以以多种不同的方式提供这些突出部17、19。图1展示了使用管状模具20的可移动部分23a、23b来提供内部突出部17、19的特别优选的手段。
如图1A和图1B示意性地示出的,管状模具20包括第一可移动部分23a和第二可移动部分23b,每个可移动部分被构造成在液压成形期间在径向向内的方向上对管状构件10的外表面施加压力P1、P2,以便在管状构件10的表面上提供表面特征17、19。可移动部分23a和23b被定位成抵靠管状构件的外表面,并且在流体注射步骤期间向内移动以在管状模具10上赋予表面特征17、19。在将流体注射到管状构件中期间施加压力P1、P2允许突出部17、19围绕施加压力P的可移动部件23a、23b的所成形的内表面高精度地成形。在一些示例中,可以用喷嘴32将流体F引导到特别是施加压力的区域周围,使得促使管状构件10的外表面紧密地符合冲床23的形状,以精确地成形突出部17、19。在一些示例中,压力可以变化,例如通过选择具有特定直径的喷嘴。控制流体注射过程的参数允许提供具有非常小半径的修圆的表面特征和具有短宽度的突出部。因此,图1中展示的液压成形技术允许突出部17、19以高几何精度形成为具有侧壁的减小厚度11t,以在气溶胶产生装置中使用时提供穿过加热腔室100的增强的热传递。
在图1的示例中,第一可移动模具部分23a(其可以包括多个组成的可移动部分)包括呈多个长形脊部的形式的内表面特征,该多个长形脊部被定位成周期性地围绕可移动模具部分23a的内表面的内圆周,这些脊部与管状构件10的长轴对齐。第一可移动模具部分23a是可移动的,以在流体注射步骤期间施加压力P1,如图1B所示。在流体注射步骤之后,第一可移动模具部分23a因此提供沿着管状构件10的内表面沿长度方向行进的相对应的长形突出部17,如图1C所示。多个此类突出部17围绕管状构件10的内表面的圆周布置。当所成形的加热腔室100用于气溶胶产生装置中时,长形突出部17提供许多功能,包括限制消耗品放置到腔室中的插入深度、在突出部之间提供气流、以及增强到消耗品的热传递,如将在下文更详细地描述的。
图1的管状模具20还包括第二可移动模具部分23b,该第二可移动模具部分沿着模具的管状轴线与第一可移动模具部分23a分离,并且被定位在环形凹部22附近。第二可移动模具部分23b具有内压表面,该内压表面被成形为提供围绕管状构件的内表面的圆周布置的多个修圆的点状突出部19。特别地,第二可移动模具部分23b(其可以包括多个可移动部分,例如其中每个可移动部分被构造成提供单个突出部)具有包括多个修圆的凸起的按压表面,这些修圆的凸起周期性地围绕模具部分23b的圆周布置。第二可移动模具部分23b被构造成在流体注射期间抵靠管状构件10的外表面提供压力P2,以提供图1C中示出的突出部19。邻近环形凸缘14的突出部19提供了接收在腔室100内的消耗品的附加抓持和定位。
模具23a、23b的可移动部分可以用于在流体注射期间施加相对应的压力P1、P2,使得向内的突出部17、19与环形凸缘14同时形成。替代性地,可以在环形凸缘14的初始形成之后施加压力P,其中,在单独的模制步骤中,利用可移动部分将压力P1和P2施加到管状构件10的外表面,同时将流体特别地引导在管状构件10的内表面的与施加压力P的外表面上的点相对的部分处。例如,可以选择针对模制过程的每个阶段优化的特定流体压力,例如,可以引导不同的流体压力来形成突出部17、19,而不是形成环形凸缘。可移动模具部分23a、23b可以同时或依次用于施加压力P1、P2并形成相对应的突出部17、19。
在图1A和图1B中展示的液压成形步骤之后,所成形的管状构件10从管状模具20中移除,如图1C所示。特别地,管状模具20以多个部分提供,这些部分在流体注射步骤期间被固定在一起。例如,管状模具20可以纵向划分成两个部分,这两个部分在连接点34处沿着沿模具的长度行进的接口连接,如图1A和图1B所示。管状模具20的多个部分然后被打开以释放所成形的管状构件10,如图1C所示。
在图1C中示出的所成形的管状构件10上实行进一步的处理步骤,以准备将其用作加热腔室100。特别地,管状构件10然后可以通过环形凸缘14被切割,以提供围绕管状构件10的开放端12的圆周平面唇缘15,如图1D所示。这可以通过首先沿着切割线C1在径向方向上切割环形凸缘14以减小管状构件10的长度来实现,如图1C所示。管状构件10然后沿着切割线C2在平行于管状轴线的方向上再次切割通过环形凸缘14的侧壁14a。通过以这种方式调整环形凸缘14,提供了围绕管状构件10的开放端12的圆周的平面圆周唇缘15,如图1D所示。当用作气溶胶产生装置中的加热腔室100时,圆周唇缘15对于安装管状构件10特别有用。图1A至图1D中展示的液压成形方法允许圆周唇缘15设有精确的低厚度11t,这允许加热腔室100精确地安装在气溶胶产生装置内。
图2展示了使用图1中示出的工艺形成的特别优选的所成形的加热腔室100。图2A示意性地展示了所成形的加热腔室100的侧视图,其中图2B和图2C示出了如图2A中的线A-A和B-B所示的截面视图。如上所述,管状构件10已经通过图1的方法成形以提供许多特征。首先,在加热腔室100的内表面上设置一系列长形的突出脊部17,这些脊部沿着加热腔室100的长度的中央部分延伸超过长度17L。在这个示例中,加热腔室被切割成约31mm的长度,其中长形突出部具有约12mm的长度17L并且与腔室100的两端12、13间隔开。围绕加热腔室100的圆周而周期性地提供多个此类突出部17(如图2C的截面中所示),并且突出部具有紧密弯曲的修圆的截面、具有约0.15mm的半径。特别地,四个突出部17可以被设置为围绕圆周以90°隔开。
这些突出部17被布置成以便压入到接收在加热腔室100内的消耗品中,以改善从加热腔室100到所接收的消耗品的热传递。这些突出部还确保在突出部之间保持足够的间隙,以便空气从开放侧流向封闭侧。这些突出部还有助于限制消耗品可以被插入到腔室中的距离,例如通过抵靠消耗品的隆起且不容易变形的部分,从而防止消耗品进一步插入腔室100内。这可以确保通过在消耗品的刚性部分遇到突出部的前端之后限制进一步插入来将消耗品定位在腔室100内的正确插入深度处。
围绕加热腔室100的圆周还提供了附加的点状突出部19或“抓持突出部”19,如图2B所示。抓持突出部19可以与第二可移动模具部分23b一起提供,如上所述。同样,在这种情况下,四个抓持突出部设有在突出部之间的90°的角度间隔。在使用期间,抓持突出部19可以有助于在加热腔室内抓持和定位消耗品。如上所述,第二可移动模具部分23b被定位在距模具中的环形凹部22的限定距离处,使得当所形成的管状构件10被切割成一定尺寸时,抓持突出部19设置在距加热腔室100的开放端12的限定距离处。在可能的模式中,省略了点状突出部19,并且仅形成长形突出部17。
图2A还示出了围绕腔室的开放端12设置的圆周平面唇缘15,该圆周平面唇缘是通过切割环形凸缘14形成的。如图2A中清楚示出的,圆周唇缘15具有大约0.07mm至0.09mm的低厚度12t、与腔室100的剩余侧壁11的厚度11t相对应,这在用于将加热腔室100安装在气溶胶产生装置内时是有利的。加热腔室100的基部具有约0.4mm的较大厚度13t,这可能有助于为加热腔室100提供结构稳定性。侧壁的厚度11t和基部的厚度13t可以在管状构件10的初始形成期间、在液压成形步骤之前进行构造,如现在将参照图3A至图3C描述的。
图3展示了制造加热腔室100的方法中用于提供初始管状构件10以便进行液压成形的附加的初始步骤。该过程涉及从金属片材40切割金属盘坯件41(如图3A和图3B所示),并且然后将盘41深拉成管状构件10(如图4所示),准备好以便进行液压成形。
特别地,多级冲床可以用于从金属带材40切割圆板41,并将这些圆板形成为较小的杯件43,如图4A所示。这可以是自动化过程的一部分,其中金属片材卷42被冲压以提供如图3B所示的初始金属盘坯件41,并且被压成图4A中示出的初始短杯件42。这些金属盘坯件可以被清洗且减小,例如使用石蜡并且然后真空退火。在此之后,杯件43可以在几个步骤中被深拉成薄壁管,以便形成在根据本发明的方法中使用的管状构件10。中间退火步骤软化了金属,并且从而提高了可以将金属杯件深拉至所需长度的容易性。
如图4所示,在深拉过程期间,基部厚度13t保持基本上恒定,而侧壁厚度11t随着初始杯件43通过渐进深拉被拉伸成最终管状构件10而逐渐减小。在被渐进地拉伸(如图3C所示)以将壁厚减小到小于0.1mm之前,金属盘坯件的初始厚度41t约为0.4mm,在基部中留下0.4mm的剩余厚度。可以使用熨烫法来进一步减小侧壁厚度,如图4B至图4D中示意性地展示的。这种深拉过程可以提供具有侧部厚度在0.07mm与0.09mm之间的管状壁的管状杯件。这个厚度范围提供了穿过加热腔室到使用中的加热消耗品的增强的热传递,同时保持足够机械稳定的结构。
深拉过程还在管状构件10的基部13中提供了凹痕18。这可以有利于将消耗品固持在底部中,同时为所抽吸的空气流过消耗品的端部留下间隙。这还可以有利于将加热腔室100安装在气溶胶产生装置中。在多级深拉过程之后,管状构件可以使用真空或惰性气体再次退火。例如,通过初始深拉形成的管状杯件可以在低压真空炉中(例如在10-2毫巴与10-4毫巴之间的压力下)退火,或者在惰性气体炉中退火。所减小的压力或惰性气体保护管状杯件的表面免于氧化。由于金属在深拉期间的塑性变形,金属会变得非常硬,因此退火步骤解决了这个问题,使得管状构件在液压成形过程期间更容易模制。所得到的管状构件10然后可以用于图1A至图1D中展示的液压成形过程,以形成所成形的加热腔室100。
图5示出了通过本发明的方法制造的、用于气溶胶产生装置200的加热腔室100。特别地,加热腔室100安装在气溶胶产生装置内,其中开放端12设置在该装置的一个端部处以接受待加热的消耗品210用于产生供使用者吸入的气溶胶。加热腔室100优选地在外表面周围包裹有薄膜加热器220,以加热腔室的侧壁和内部容积。薄膜加热器210连接到PCB 201和电池202,以选择性地向薄膜加热器供电,从而将腔室100加热到受控温度。由于加热腔室100的管状侧壁11的厚度11t可以被精确地控制并保持处于不超过0.15mm的低厚度,所以从薄膜加热器220到腔室的内部容积的热传递得以增强。另外,由于突出部17、19可以高精度地形成在加热腔室100的内表面上,突出部的厚度和延伸距离可以被仔细控制,以提供所需的抓持和到消耗品210的增加的热传递,同时不延伸到足以阻止消耗品210插入加热腔室100的程度。
长形突出部17可以高精度地定位,以便在消耗品被插入腔室100中时接合消耗品210的气溶胶产生部分212并且接触消耗品210的刚性部分211,以防止消耗品210被进一步插入,从而将消耗品210固持在正确的位置处,使得气溶胶产生部分212被薄膜加热器220有效地加热。当用于该装置时,加热腔室100的基部部分13的增加的厚度13t为加热腔室100提供了结构刚性。设置在加热腔室100的基部13上的中央突出部18可以接触消耗品210的表面,以防止进一步插入,并且当消耗品210被接收在腔室100中时允许围绕该消耗品的暴露的外圆周部分的空气流动路径。
本发明的方法解决了确保精确控制加热腔室侧壁的厚度以提供厚度减小的加热腔室的重要问题,使得优化了从薄膜加热器到消耗品的热传递。特别地,本发明允许管状构件的成形侧壁被控制在0.1mm或以下,优选地在0.8mm与0.9mm之间。受控的低厚度也有助于加热腔室的安装,特别是经由圆周平面唇缘15进行的安装,该唇缘被接收在气溶胶产生装置200的本体中的相对应的凹部中。本发明的方法允许将尺寸控制为最低达0.01mm和±5°的角度。该方法还允许精确控制突出部的形状,从而允许高的几何精度,特别地允许非常短的半径,例如表面特征中的0.1至0.2mm的曲率半径。因此,本发明的方法提供了一种制造特别适用于在气溶胶产生装置中使用的加热腔室的技术,在该气溶胶产生装置中需要精确控制加热温度以控制特定窗口内的加热温度,从而提供有效的气溶胶释放,而不会使消耗品210或薄膜加热器或气溶胶产生装置200的材料过热。
Claims (15)
1.一种制造用于气溶胶产生装置的加热腔室的方法,该方法包括:
提供金属管状构件,该金属管状构件包括具有开放端和相对的封闭端的管状侧壁;该管状侧壁具有不超过0.15mm的厚度;
将该管状构件插入管状模具中,该管状模具的内表面具有带有至少一个突出部或凹部的成形轮廓;
密封该管状构件的开放端;以及
在压力下将流体注射到该管状构件中,以使该管状构件向外变形,从而使该管状构件符合周围管状模具的成形轮廓。
2.如权利要求1所述的方法,其中,该管状模具的成形轮廓包括该模具的内表面中的环形凹槽,该环形凹槽围绕该管状模具的圆周延伸,使得在注射该流体之后,该管状构件包括环形凸缘。
3.如权利要求2所述的方法,其中,该管状模具包括:
圆柱形本体,该圆柱形本体具有环形凹槽,该环形凹槽由该圆柱形本体的具有大于该圆柱形本体的其余部分的内径的长度区段形成;使得
该环形凸缘包括该管状构件的具有大于该管状构件的长度的其余部分的直径的相对应的长度区段。
4.如权利要求2或权利要求3所述的方法,进一步包括
通过该环形凸缘切割该管状构件,以提供具有减小的长度的、在该开放端处具有环形套环的管状构件。
5.如权利要求3或权利要求4所述的方法,进一步包括切割该环形凸缘以提供围绕该管状构件的开放端的平面圆周唇缘。
6.如任一前述权利要求所述的方法,进一步包括
在流体在压力下注射到该管状构件中时,在该管状构件的外表面上施加向内压力,以在该管状构件的内表面上提供一个或多个向内延伸的突出部。
7.如权利要求6所述的方法,其中,施加向内压力包括:
在流体在压力下注射到该管状构件中时,将多个长形脊部压入到该管状构件的外表面中,以提供在该管状构件的内表面上沿长度方向行进的多个相对应的长形突出部,这些突出部被定位成围绕该管状构件的圆周。
8.如权利要求6或7所述的方法,其中,该向内施加的压力由该管状模具的一个或多个可移动部分提供;并且
当该管状构件被插入到该管状模具中并且在压力下注射流体时,通过对该管状模具的一个或多个可移动部分施加向内压力来提供该一个或多个向内延伸的突出部。
9.如权利要求8所述的方法,其中,该管状模具包括被定位在沿着该管状模具的长度的不同位置处的第一可移动部分和第二可移动部分,该方法进一步包括:
向该第一可移动模具部分施加向内压力,以提供在该管状构件的内表面上沿长度方向行进的多个长形突出部;以及
向第二可移动模具部分施加向内压力,以提供围绕该管状构件的内表面的圆周而周期性地布置的多个点状突出部。
10.如任一前述权利要求所述的方法,其中,该提供管状构件的步骤包括:
冲压金属片材以提供金属盘坯件;以及
深拉该金属盘坯件以形成具有开放端和封闭端的管状构件。
11.如权利要求10所述的方法,其中,深拉该金属盘坯件包括:
将该金属盘坯件形成初始金属杯件;
在真空或惰性气体下退火;以及
将该初始金属杯件深拉成具有减小的管状壁厚的长形管状杯件。
12.如权利要求10或权利要求11所述的方法,其中,从该金属盘坯件进行深拉,以便提供具有管状壁的管状构件,该管状壁具有0.05mm至0.1mm、更优选地0.07mm至0.09mm的侧部厚度。
13.如权利要求10至12中任一项所述的方法,其中,进行深拉以便提供具有小于8mm的内径、大于30mm的长度的管状构件。
14.如权利要求10至13中任一项所述的方法,其中,该金属片材具有0.2mm至0.6mm的厚度,并且进行该深冲压以便提供管状杯件,该管状杯件在该封闭端处具有厚度为0.2mm至0.6mm的基部壁。
15.一种用于气溶胶产生装置的、通过任一前述权利要求所述的方法制造的加热腔室。
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