CN115516209A - 冷却元件 - Google Patents

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Abstract

一种用于真空泵的冷却元件包括基部元件，其中由基部元件限定内部空隙。进一步，入口连接到基部元件并与空隙流体连接。进一步，出口连接到基部元件并与空隙流体连接，使得冷却剂可以从入口通过空隙流到出口以耗散热量。其中，基部元件连接到真空泵的壳体。

Description

冷却元件
技术领域
本发明涉及一种用于真空泵的冷却元件以及一种包括这种冷却元件的真空泵。
背景技术
用于真空泵的常见冷却元件通过压入或浇入铝块中的不锈钢管中构建而成。然而，无论是压入还是浇入铝块中，铝与冷却块中的不锈钢管的配合面接触都不完美。因此，从真空泵的壳体到流过管的冷却剂的热传递不充分。进一步，由于在管内通常存在层流，因此进一步减少热传递，从而减小从真空泵到冷却剂的热传导。
进一步，铝块在室温下通过合金钢螺栓组装到真空泵的壳体。在操作期间，冷却块温度通常在20至160 °C之间循环。由于合金钢螺栓具有比铝低的热膨胀，因此应力被引入到螺栓中，从而导致螺栓的疲劳失效。因此，可能降低冷却效果，并且可能变得需要维修真空泵。
发明内容
因此，本发明的目的是提供一种冷却元件，其提供热量到冷却剂的高效热传递并且更可靠地实施其功能。
根据权利要求1的冷却元件以及根据权利要求13的真空泵提供给定问题的解决方案。
根据本发明，用于真空泵的冷却元件包括基部元件，其中由基部元件限定内部空隙。进一步，入口连接到基部元件并与空隙流体连接。出口连接到基部元件并与空隙流体连接，使得冷却剂可以从入口通过空隙流到出口以耗散从真空泵的壳体传递到冷却剂的热量。因此，基部元件可连接到真空泵的壳体。由于冷却剂流过基部元件的内部空隙，因此由真空泵产生的热量被耗散并被可靠地从真空泵带走。
优选地，空隙是管状的。特别地，为了便于构造，基部元件由管提供。其中，管可以以不同形式成形，以便提供足够的长度来将热量从真空泵传递到冷却剂。
优选地，空隙具有平坦形状。在此意义上，平坦意指空隙的高度小于空隙的宽度。特别地，宽度是高度的2倍以上，优选地是高度的4倍以上，并且甚至更优选地是高度的10倍以上。特别地，空隙的高度小于3 mm、优选地小于2 mm、并且甚至更优选地小于1 mm。相比之下，空隙的宽度可以为几十毫米、优选地大于25 mm、并且更优选地大于40 mm。因此，通过平坦空隙，产生当冷却剂流过空隙时与冷却剂接触的大表面。因此，可以提高从真空泵到冷却剂的热传递的效率。
优选地，基部元件也具有平坦形状，从而可以实现材料量、并且因此制作成本的减少。其中，基部元件的形状可以适应空隙的形状。其中，术语平坦具有相同含义，即，基部元件具有比元件的宽度小得多的高度。
优选地，空隙具有超过空隙的宽度、优选地超过宽度2倍、更优选地4倍、并且最优选地8倍的长度。因此，冷却剂可以具有足够时间来吸收来自真空泵的热量，然后热量由冷却剂耗散。
优选地，基部元件包括将直接附接到真空泵的壳体的表面的底部表面。因此，基部元件与真空泵的壳体直接接触，这可以提供足够的导热性，以便将热量从真空泵的壳体传递到基部元件的底部表面、传递到由基部元件限定的内部空隙中的冷却剂。特别地，底部表面是平坦的，以便提供与真空泵的壳体的表面的完全接触。
特别地，基部元件的底部表面与空隙之间的材料厚度小于3 mm、优选地小于2 mm、并且更优选地小于1 mm。因此，可以提供足够的导热性。即使基部元件由不锈钢制成，由于基部元件的底部的小材料厚度，也可能存在足够的导热性。
优选地，内部空隙包括至少一个波状表面以在空隙内产生湍流。其中，波状表面可以至少设置在远离真空泵的壳体的表面在底部表面的相对位置处的上表面处。更优选地，上表面以及底部表面可以包括波状表面。
优选地，其中，波状表面可以由垂直于通过空隙的流动方向布置的沟槽提供。可替代地或另外，波状表面可以由垂直于流动方向布置的肋提供。因此，如果仅存在一个波状表面，则所述波状表面可以被构建为沟槽或肋。如果存在两个波状表面，则这两个表面可以被构建为两个沟槽或两个肋，或者一个波状表面可以被构建为肋并且一个波状表面可以被构建为沟槽。
优选地，如果不存在连接元件，则上表面的波状表面被构建为沟槽，其中底部表面的波状表面被构建为肋。特别地，如果基部元件如下所述由连接元件环绕，则底部表面可以被构建为沟槽或肋，以便确保空隙内的湍流。通过空隙中的湍流，可以改善到达冷却剂的热传递。
优选地，上表面的波状表面的特征和底部表面的波状表面的特征沿着流动方向交替布置。
优选地，湍流器元件安置在空隙内以在空隙内产生湍流。优选地，湍流器元件被构建为作为单独元件引入到空隙中的金属丝网。特别地，如果空隙被构造为管，则湍流器元件可以容易地引入到管中，以便确保管内的湍流，从而增强到达冷却剂的热传递。
优选地，基部元件被构建为一件。因此，不存在冷却剂泄漏的可能性。可替代地，基部元件由胶合、焊接、螺纹连接或以其他方式不泄漏地附接在一起的两件或更多件组成。
优选地，基部元件通过3D打印制作。特别地，如果基部元件通过3D打印按一件构建，则其可以提供形成具有复杂形状（诸如波状表面）的内部空隙的可能性。因此，3D打印促进冷却元件的制作。
优选地，基部元件由连接元件环绕。特别地，如果基部元件不直接连接到真空泵的壳体，则连接元件将基部元件与真空泵的壳体连接。其中，优选地，连接元件由铝制成，其中连接元件直接连接到真空泵的壳体。其中，基部元件可以被浇入或压入连接元件中以在基部元件与连接元件之间提供充分接触。
优选地，基部元件由不锈钢制成。特别地，如果使用腐蚀性冷却剂，则不锈钢提供急需和持久的益处。因此，如果冷却元件通过合金钢螺钉附接，则冷却元件和螺钉具有相同或类似的热膨胀。因此，可以减少引起的热应力。
进一步，本发明涉及一种真空泵，其包括壳体和如先前描述的冷却元件。
附图说明
将根据附图参考实施例详细描述本发明。
附图示出：
图1是根据本发明的冷却元件的透视图，
图2是根据图1的冷却元件的横截面，
图3是根据本发明的冷却元件的另一实施例，以及
图4是示例性湍流器元件。
具体实施方式
根据本发明的冷却元件10包括基部元件12，根据图1，所述基部元件12被构建为平坦基部元件12。进一步，入口14和出口16连接到基部元件。冷却剂如由箭头18所描绘流过入口14，流过构建在基部元件中的内部空隙20（图2）并如由箭头22所描绘通过出口16离开冷却元件10。其中基部元件12包括底部表面24，其与真空泵的壳体28的表面26直接接触，如图2中所描绘。
由于基部元件12中的空隙20的平坦形状，大部分冷却剂靠近于底部表面24并且能够吸收从真空泵的壳体28传递到冷却元件10的热能。其中，冷却元件10可以由不锈钢构建而成。即使不锈钢具有低导热性，由于冷却元件10的底部表面24与内部空隙20的下表面之间的材料厚度D小、并且特别是小于2 mm，也有足够热量从真空泵传递到冷却剂。
根据本发明，内部空隙20的上表面30通过垂直于流动方向（如由箭头34所指示）的多个沟槽32构建为波状表面。另外，内部空隙20的下表面31也包括波状表面，如图2中所描绘的，其中图2中的波状表面通过垂直于流动方向布置并且与上表面30的沟槽32可交换布置的肋33构建。从而，迫使冷却剂成为湍流，从而增强冷却剂从真空泵吸收热量的可能性。
优选地，基部元件12通过3D打印被构建为一件。从而，可以容易地实现空隙20的复杂形状，并且进一步提供不泄漏的设计。
冷却元件的制作方法包括如下步骤：
a）通过3D打印由不锈钢打印基部元件，其中基部元件包括内部空隙；以及
b）也可以通过3D打印或诸如焊接、铜焊等任何其他方法将入口和出口与内部空隙流体连通地附接到基部元件。
其中，冷却元件可以具有如上文或下文描述的特征。
图3示出另一实施例，其中基部元件12包括第一波状表面32（如图1和图2的实施例），并且还具有与第一波状表面32相对的第二波状表面36，其中两个波状表面都由沟槽相同地构建。因此，相对表面（即，在其间限定空隙的下表面）被构建为波状表面。其中，将基部元件12放置到连接元件38中，然后将连接元件38连接到真空泵的壳体28的表面26。其中，基部元件12可以浇入连接元件28中，连接元件28优选地由铝制成。从而，两个表面都可以被构建为波状表面，从而增强冷却剂吸收热量的可能性。另外，图3与先前附图的特征相同或类似的特征用相同的附图标记表示。
其中，在图3中，平坦基部元件与真空泵的壳体的表面26平行地布置在连接元件38中。其中，平行意指基部元件12的底部表面24和/或顶部表面30平行于真空泵的壳体的表面。可替代地，基部元件12可以相对于真空泵的壳体的表面垂直地布置在连接元件38内。
图4示出作为湍流器元件40的金属丝网湍流器，其可以被引入到空隙中（特别是在空隙被构建为管的情况下），以便确保空隙（即，管）内的湍流。

Claims (13)

1.一种用于真空泵的冷却元件，其包括
基部元件，其中，由基部元件限定内部空隙，
入口，所述入口连接到基部元件并与空隙流体连接，以及
出口，所述出口连接到基部元件并与空隙流体连接，使得冷却剂能够从入口通过空隙流到出口以耗散热量，
其中，基部元件能够连接到真空泵的壳体。
2.根据权利要求1所述的冷却元件，其特征在于，空隙是管状的。
3.根据权利要求1所述的冷却元件，其特征在于，空隙具有平坦形状。
4.根据权利要求1至3中的任一项所述的冷却元件，其特征在于，基部元件具有平坦形状。
5.根据权利要求1至4中的任一项所述的冷却元件，其特征在于，基部元件包括将直接附接到真空泵的壳体的表面的底部表面。
6.根据权利要求5所述的冷却元件，其特征在于，底部表面与空隙之间的材料厚度小于3mm、优选地小于2mm、并且更优选地小于1mm。
7.根据权利要求1至6中的任一项所述的冷却元件，其特征在于，内部空隙包括至少一个波状表面以在空隙内产生湍流。
8.根据权利要求1至7中的任一项所述的冷却元件，其特征在于，湍流器元件安置在空隙内以在空隙内产生湍流。
9.根据权利要求1至8中的任一项所述的冷却元件，其特征在于，基部元件是一件。
10.根据权利要求1至9中的任一项所述的冷却元件，其特征在于，基部元件通过3D打印制作。
11.根据权利要求1至10中的任一项所述的冷却元件，其特征在于，基部元件由优选地由铝制成的连接元件环绕，其中，连接元件直接连接到真空泵的壳体。
12.根据权利要求1至11中的任一项所述的冷却元件，其特征在于，基部元件由不锈钢制成。
13.一种真空泵，其包括壳体和连接到壳体的根据权利要求1至12中的任一项所述的冷却元件。
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