CN202532777U - 用于脉冲管制冷机的热端散热器 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种用于脉冲管制冷机的热端散热器，属于低温制冷技术领域，热端散热器由圆形散热片和鳍片组成，鳍片为扇形、环形或针形，鳍片之间在散热片中心部位构成圆孔。本实用新型采用紫铜鳍片结构，比表面积大，增大了制冷介质与传热材料的接触面积，提高散热效率；散热器的高导热传热部位采用高热导率、低热膨胀的金刚石/铜复合材料散热片，热量能快速传递散出，与脉冲管制冷机的热端材料良好匹配；与单一使用纯铜或钼铜的热端散热器相比，能将主动散热和被动散热相结合，具有高的导热率和传热效率，低的热膨胀系数，加工装配简单方便，轻量化，可靠性高，适用于航空航天，军事，低温电子学，低温医学，气象，气液化，超导等领域。
Description
技术领域
本实用新型属于低温制冷技术领域，特别涉及一种用于脉冲管制冷机的热端散热器。
背景技术
低温制冷机广泛应用于航空航天，军事，低温电子学，低温医学，气象，气液化，超导等诸多领域。低温制冷机具有使用简单，方便灵活的特点，省去了诸如储运，充注等麻烦，应用范围非常广泛。随着技术的不断进步，制冷机所能达到的最低温度不断被刷新，但制冷机的效率和稳定性一直是技术人员所要解决的一大难题。目前普遍认为能提高制冷机效率的有效途径是改善结构设计和选用高性能散换热材料。由于制冷机应用领域的特殊性，对制冷机的要求更趋于小型化，轻量化和高性能。通过改善结构设计提高制冷机效率的办法已经没有更大的空间，而应用更高性能的材料和新的结构将是一个有效的途径。现有制冷机所用散热材料主要是纯铜、钼铜和钨铜等。纯铜的热导率为401W/m·K，热膨胀系数高达16.5PPm/K。纯铜有高的热导率，但其较高的热膨胀系数与制冷机管体材料相差大，不利于良好匹配。钼铜和钨铜的热膨胀系数为6~8PPm/K，能够与制冷机管体良好焊接匹配，但热导率低于200 W/m·K，制冷效率大打折扣。单一的金刚石/铜复合材料热导率可达700 W/m·K，热膨胀系数为5.0~6.0 PPm/K，密度为4.5~6.5g/cm3，远远轻于纯铜及其合金材料，在低温下依然具有较高的热导率，而且各项性能都优于目前所使用的材料，是一种理想的散热材料。为了大幅度提高现有脉冲管制冷机的制冷效率和可靠性，需要比现有脉冲管制冷机热端导热能力更高的散热结构和应用更高性能的材 料。
实用新型内容
本实用新型的目的是为了解决背景技术中所述的大幅度提高现有脉冲管制冷机的制冷效率和可靠性，提供一种用于脉冲管制冷机的热端散热器。
用于脉冲管制冷机的热端散热器技术方案为：
方案一
用于脉冲管制冷机的热端散热器由圆形的散热片1和扇形鳍片3 组成，10～30片扇形鳍片3 在与散热片1同轴的圆环平面内放射形均匀分布垂直固接在散热片1的正面，扇形鳍片3 内端之间构成圆孔2，圆孔2的直径与扇形鳍片3 外端所在圆周的直径比为1∶5～1∶3，扇形鳍片3横截面积与扇形鳍片3之间的间隔面积比为1∶1～1∶3，所有的扇形鳍片3的高度相同，扇形鳍片3的高度与扇形鳍片3 所在圆环的外圆直径比为1∶2～1∶1；
散热片1的材料为金刚石/铜复合材料，扇形鳍片3的材料为紫铜；
所述扇形鳍片3与散热片1的固接为焊接，或者用压力浸渗方法制备成紫铜和金刚石/铜复合材料/紫铜的梯度复合材料基体，再在所述梯度复合材料基体的紫铜部分通过线切割方法制成扇形鳍片3。
方案二
用于脉冲管制冷机的热端散热器由圆形的散热片1和环形鳍片4 组成，5～10层环形鳍片4与散热片1同轴从内到外等间距分布垂直固接在散热片1的正面，最内的环形鳍片4 的环内空间为圆孔2，圆孔2的直径与最外的环形鳍片4 外径比为1∶5～1∶3，环形鳍片4的厚度与环形鳍片4间距的比为1∶1～1∶3，所有的环形鳍片4的高度相同，最外层环形鳍片4高度与外径比为1∶2～1∶1；
散热片1的材料为金刚石/铜复合材料，环形鳍片4的材料为紫铜；
所述环形鳍片4与散热片1的固接为焊接，或者用压力浸渗方法制备成紫铜和金刚石/铜复合材料的梯度复合材料基体，再在所述梯度复合材料基体的紫 铜部分通过线切割方法制成扇形鳍片3。
方案三
用于脉冲管制冷机的热端散热器由圆形的散热片1和针形鳍片5组成，针形鳍片5由垂直固接在散热片1的正面的针形鳍片散热针组成，针形鳍片散热针均匀分布在与散热片1同轴的圆环平面内，针形鳍片5所在圆环的内圆周边的针形鳍片散热针之间构成圆孔2，圆孔2的直径与针形鳍片5 所在圆环的外圆直径比为1∶5～1∶3，针形鳍片散热针横截面积与相邻的针形鳍片散热针之间的间隔面积的比为1∶1～1∶3，所有的针形鳍片散热针的高度相同，针形鳍片散热针高度与针形鳍片5 所在圆环的外圆直径比为1∶2～1∶1；
散热片1的材料为金刚石/铜复合材料，针形鳍片5的散热针的材料为紫铜；
所述针形鳍片5的散热针与散热片1的固接为焊接，或者用压力浸渗方法制备成紫铜和金刚石/铜复合材料的梯度复合材料基体，再在所述梯度复合材料基体的紫铜部分通过线切割方法制成针形鳍片5的针形鳍片散热针。
本实用新型的有益效果为，本实用新型的紫铜的鳍片结构，具有大的比表面积，增大了制冷介质与传热材料的接触面积，提高了散热效率；采用了具有高热导率的金刚石/铜复合材料的散热片用于散热器中的高导热传热部位，使得热量能快速的传递散出；金刚石/铜复合材料热膨胀小，能与脉冲管的冷头材料良好匹配；散热器结构简单，能方便的加工装配。
本实用新型与单一使用纯铜或钼铜的热端散热器相比，能够将主动散热和被动散热相结合，具有高的导热率和传热效率，低的热膨胀系数，而且加工装配简单方便，轻量化，可靠性高。
附图说明
图1A为扇形鳍片的热端散热器主视示意图；
图1B为扇形鳍片的热端散热器俯视示意图；
图2A为环形鳍片的热端散热器主视示意图；
图2B为环形鳍片的热端散热器俯视示意图；
图3A为针形鳍片的热端散热器主视示意图；
图3B为针形鳍片的热端散热器俯视示意图；
图中，1--散热片，2--圆孔，3--扇形鳍片，4--环形鳍片，5--针形鳍片。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本实用新型的具体结构和工作过程进一步说明本实用新型的结构特征和功能特点。
实施例1
如图1A和图1B分别所示的扇形鳍片的热端散热器主视示意图和俯视示意图的结构，用于脉冲管制冷机的热端散热器由圆形的散热片1和扇形鳍片3 组成，18片扇形鳍片3 在与散热片1同轴的圆环平面内放射形均匀分布垂直固接在散热片1的正面，扇形鳍片3 内端之间构成圆孔2，圆孔2的直径与扇形鳍片3 外端所在圆周的直径比为1∶5，扇形鳍片3横截面积与扇形鳍片3之间的间隔面积比为1∶1，扇形鳍片3的高度与扇形鳍片3 所在圆环的外圆直径的比为1∶1.5。
实施例2
如图2A和图2B分别所示的环形鳍片的热端散热器主视示意图和俯视示意图的结构，用于脉冲管制冷机的热端散热器由圆形的散热片1和环形鳍片4 组成，5层环形鳍片4与散热片1同轴从内到外均匀分布垂直固接在散热片1的正面，最内的环形鳍片4 的环内空间为圆孔2，圆孔2的直径与最外的环形鳍片4 外径比为1∶5，环形鳍片4的厚度与环形鳍片4间距的比为1∶1，所有的环形鳍片4的高度相同，最外层环形鳍片4高度与外径比为1∶1.5；
实施例3
如图3A和图3B分别所示的针形鳍片的热端散热器主视示意图和俯视示意图结构，用于脉冲管制冷机的热端散热器由圆形的散热片1和针形鳍片5组成， 针形鳍片5由垂直固接在散热片1的正面的针形鳍片散热针组成，针形鳍片散热针均匀分布在与散热片1同轴的圆环平面内，针形鳍片5所在圆环的内圆周边的散热针之间构成圆孔2，圆孔2的直径与针形鳍片5 所在圆环的外圆直径比为1∶5，针形鳍片散热针横截面积与相邻的针形鳍片散热针之间的间隔面积的比为1∶1，所有的针形鳍片散热针的高度相同，针形鳍片散热针高度与针形鳍片5 所在圆环的外圆直径比为1∶1.5；
上述三个实施例中，散热片1的材料为金刚石/铜复合材料，采用金刚石粉末预制件压力浸渗铜基体的方法制备或金刚石粉末与铜粉末均匀混合热压的方法制备。扇形鳍片3、环形鳍片4和针形鳍片5的针形鳍片散热针的材料均为紫铜。金刚石/铜复合材料的金刚石体积分数为30～70%，导热率为450 ～750W/m·K，热膨胀系数为5.0 ～6.5PPm/K，密度为5.0～6.5g/cm3。
金刚石/铜复合材料的散热片1的直径为20mm，厚度为5mm。紫铜的扇形鳍片3、环形鳍片4和针形鳍片5的针形鳍片散热针的高度为15mm，扇形鳍片3的中心厚度为3mm，环形鳍片4的厚度为3mm，针形鳍片5的针形鳍片散热针横截面积为3×3mm2。
扇形鳍片3、环形鳍片4和针形鳍片5中的针形鳍片散热针与散热片1的固接为焊接或者为一体。
当采用焊接时，先用紫铜棒材加工成扇形鳍片、环形鳍片或针形鳍片散热针，再用银-铜钎料真空焊接将紫铜的扇形鳍片、环形鳍片或针形鳍片散热针与金刚石/铜复合材料的散热片焊接，并在焊接处用化学镀覆金属铬，增加焊接结合力，达到较强的焊接结合。
当采用扇形鳍片3、环形鳍片4和针形鳍片5的散热针与散热片1接为一体时，用压力浸渗方法制备成紫铜和金刚石/铜复合材料的梯度复合材料基体，再在所述梯度复合材料基体的紫铜部分通过线切割方法制成扇形鳍片、环形鳍片 或针形鳍片散热针。
用于脉冲管制冷机的热端散热器装配于脉冲管制冷机时，根据制冷机具体型号制备不同直径和厚度的散热片，同时通过选择不同的品级，粒径，体积分数搭配可以获得不同导热率的金刚石/铜复合材料，以满足不同制冷机制冷效率的需要。采用金刚石/铜复合材料用作脉冲管冷指时热导率提高3倍，散热效果提高60%。
本实用新型适用于航空航天，军事，低温电子学，低温医学，气象，气液化，超导等领域。
Claims (3)
1.一种用于脉冲管制冷机的热端散热器，其特征在于，用于脉冲管制冷机的热端散热器由圆形的散热片(1)和扇形鳍片(3)组成，10～30片扇形鳍片(3)在与散热片(1)同轴的圆环平面内放射形均匀分布垂直固接在散热片(1)的正面，扇形鳍片(3)内端之间构成圆孔(2)，圆孔(2)的直径与扇形鳍片(3)外端所在圆周的直径比为1∶5～1∶3，扇形鳍片(3)横截面积与扇形鳍片(3)之间的间隔面积比为1∶1～1∶3，所有的扇形鳍片(3)的高度相同，扇形鳍片(3)的高度与扇形鳍片(3)所在圆环的外圆直径比为1∶2～1∶1；
所述散热片(1)的材料为金刚石/铜复合材料，扇形鳍片(3)的材料为紫铜；
所述扇形鳍片(3)与散热片(1)的固接为焊接，或者用压力浸渗方法制备成紫铜和金刚石/铜复合材料的梯度复合材料基体，再在所述梯度复合材料基体的紫铜部分通过线切割方法制成扇形鳍片(3)。
2.一种用于脉冲管制冷机的热端散热器，其特征在于，用于脉冲管制冷机的热端散热器由圆形的散热片(1)和环形鳍片(4)组成，5～10层环形鳍片(4)与散热片(1)同轴从内到外等间距分布垂直固接在散热片(1)的正面，最内的环形鳍片(4)的环内空间为圆孔(2)，圆孔(2)的直径与最外的环形鳍片(4)外径比为1∶5～1∶3，环形鳍片(4)的厚度与环形鳍片(4)间距的比为1∶1～1∶3，所有的环形鳍片(4)的高度相同，最外层环形鳍片(4)高度与外径比为1∶2～1∶1；
散热片(1)的材料为金刚石/铜复合材料，环形鳍片(4)的材料为紫铜；
所述环形鳍片(4)与散热片(1)的固接为焊接，或者用压力浸渗方法制备成紫铜和金刚石/铜复合材料的梯度复合材料基体，再在所述梯度复合材料基体的紫铜部分通过线切割方法制成扇形鳍片(3)。
3.一种用于脉冲管制冷机的热端散热器，其特征在于，用于脉冲管制冷机的热端散热器由圆形的散热片(1)和针形鳍片(5)组成，针形鳍片(5)由垂直固接在散热片(1)的正面的针形鳍片散热针组成，针形鳍片散热针均匀分布在与散热片(1)同轴的圆环平面内，针形鳍片(5)所在圆环的内圆周边的针形鳍片散热针之间构成圆孔(2)，圆孔(2)的直径与针形鳍片(5)所在圆环的外圆直径比为1∶5～1∶3，针形鳍片散热针横截面积与相邻的针形鳍片散热针之间的间隔面积的比为1∶1～1∶3，所有的针形鳍片散热针的高度相同，针形鳍片散热针高度与针形鳍片(5)所在圆环的外圆直径比为1∶2～1∶1；
散热片(1)的材料为金刚石/铜复合材料，针形鳍片(5)的散热针的材料为紫铜；
所述针形鳍片(5)的散热针与散热片(1)的固接为焊接，或者用压力浸渗方法制备成紫铜和金刚石/铜复合材料的梯度复合材料基体，再在所述梯度复合材料基体的紫铜部分通过线切割方法制成针形鳍片(5)的针形鳍片散热针。
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Cited By (3)
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|---|---|---|---|---|
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| CN110199446A (zh) * | 2016-12-20 | 2019-09-03 | 六号元素技术有限公司 | 包括合成金刚石材料的散热器 |
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Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN110199446A (zh) * | 2016-12-20 | 2019-09-03 | 六号元素技术有限公司 | 包括合成金刚石材料的散热器 |
| US11075499B2 (en) | 2016-12-20 | 2021-07-27 | Element Six Technologies Limited | Heat sink comprising synthetic diamond material |
| CN106766543A (zh) * | 2017-01-24 | 2017-05-31 | 河北工程技术高等专科学校 | 一种冷库 |
| CN112600463A (zh) * | 2020-12-05 | 2021-04-02 | 西安交通大学 | 一种体相结构化的集热发电模块 |
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