CN203881188U - 一种大冷量斯特林制冷机用散热装置 - Google Patents

一种大冷量斯特林制冷机用散热装置 Download PDF

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徐海峰
王波
姜昆
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Abstract

本实用新型涉及一种大冷量斯特林制冷机用散热装置,包括第一散热器和第二散热器。第一散热器和第二散热器分别包括前端固定板、抗重力热管、散热翅片和后端固定板。前端固定板顶部与制冷机热端固定相连。抗重力热管蒸发段固定安装在前端固定板侧面上,抗重力热管冷凝段与散热翅片胀接。散热翅片固设在前端固定板与后端固定板之间。散热翅片是由多层圆弧状翅片叠加而成的。散热翅片通过芯柱固设在前端固定板与后端固定板之间。芯柱两端分别固定在前端固定板和后端固定板上,芯柱中间与散热翅片胀接。本实用新型具有结构简单、制造方便、成本低廉等特点,能够满足大冷量斯特林制冷机的散热需求。

Description

一种大冷量斯特林制冷机用散热装置
技术领域
本实用新型涉及斯特林制冷机散热技术领域,具体涉及一种大冷量斯特林制冷机用散热装置。 
背景技术
斯特林制冷机因结构紧凑而在空间技术、红外探测等领域得到广泛应用。随着多元器件和焦平面整列技术的发展,对斯特林制冷机制冷量的要求也越来越高。斯特林制冷机制冷量的增大意味着需要更大的输入功率,而制冷机自身散热也会随输入功率的增大而增加。这对大冷量斯特林制冷机的散热提出了更高的要求。目前,斯特林制冷机主要通过机体自身来辐射散热,或者利用风扇对制冷机外壳吹风进行对流换热。因为大冷量斯特林制冷机自身的热量在不断增加,所以现有的散热方式已无法满足其散热需求。 
实用新型内容
本实用新型的目的在于提供一种大冷量斯特林制冷机用散热装置,该散热器结构简单、制造方便、成本低廉,能够满足大冷量斯特林制冷机的散热需求。 
为实现上述目的,本实用新型采用了以下技术方案:一种大冷量斯特林制冷机用散热装置,采用分体式结构,包括第一散热器和第二散热器。所述的第一散热器和第二散热器分别包括前端固定板、抗重力热管、散热翅片和后端固定板。所述的前端固定板顶部与制冷机热端固定相连。所述的抗重力热管蒸发段固定安装在前端固定板侧面上,抗重力热管冷凝段与散热翅片胀接。所述的散热翅片固设在前端固定板与后端固定板之间。大冷量斯特林制冷机运行过程中产生的热量通过其自身热端散热部件传递给前端固定板,再通过前端固定板传递到热管上。热管与散热翅片胀接、接触紧密,且散热翅片沿热管流动方向排列,形成风道。散热翅片通过与外界环境进行换热来使气体工质冷凝呈液体。 
进一步的,所述的散热翅片是由多层圆弧状翅片叠加而成的。所述的散热翅片通过芯柱固设在前端固定板与后端固定板之间。所述的芯柱两端分别固定在前端固定板和后端固定板上,芯柱中间与散热翅片胀接。 
进一步的,所述的前端固定板侧面上设有用于安装抗重力热管的孔槽。 
更进一步的,所述的抗重力热管为多根,且沿制冷机轴向均匀分布。 
由以上技术方案可知,首先,本实用新型采用分体式结构便于和大冷量斯特林制冷机匹配安装;其次,本实用新型采用前端固定板、抗重力热管和散热翅片将制冷机产生的热量高效、及时的传递到外界环境中,满足大冷量斯特林制冷机的散热需求。再次,本实用新型通过芯柱对多层圆弧状翅片叠加而成的散热翅片起到良好的定位和支撑作用,增加了整个散热装置的强度。本实用新型具有结构简单、制造方便、成本低廉等特点,能够满足大冷量斯特林制冷机的散热需求。 
附图说明
图1是本实用新型结构示意图; 
图2是本实用新型装配示意图;
图3是本实用新型散热器在不同环境下的散热功率表。
其中: 
1、前端固定板,2、抗重力热管,3、散热翅片,4、后端固定板,5、芯柱,6、大冷量斯特林制冷机,7、第一散热器,8、第二散热器。
具体实施方式
为了便于和大冷量斯特林制冷机匹配安装,本实用新型散热器采用分体式结构,下面结合附图对本实用新型做进一步说明: 
如图1和图2所示的一种大冷量斯特林制冷机用散热装置,包括第一散热器7和第二散热器8。第一散热器7和第二散热器8均包括前端固定板1、抗重力热管2、散热翅片3和后端固定板4。所述的前端固定板1顶部与制冷机6热端固定相连。所述的抗重力热管2蒸发段固定安装在前端固定板1侧面上,抗重力热管2冷凝段与散热翅片3胀接。所述的散热翅片3固设在前端固定板1与后端固定板4之间。大冷量斯特林制冷机运行过程中产生的热量通过其自身热端散热部件传递给前端固定板1,再通过前端固定板1传递到热管2上。热管2与散热翅片3胀接、接触紧密,且散热翅片3沿热管2流动方向排列,形成风道,便于在散热翅片3一侧采用风机进行强制对流换热。
为了和大冷量斯特林制冷机热端散热部件的形状、尺寸相匹配,第一散热器7和第二散热器8的前端固定板形状、尺寸不同。但第一散热器7与第二散热器8的基本结构与工作原理均相同。第一散热器7与第二散热器8通过螺栓/螺钉将两侧的前端固定板1紧固连接,并通过螺栓/螺钉将两侧后端固定板4紧固连接。前端固定板1为导热系数较高的材料,能够降低导热过程中的热阻,提高大冷量斯特林制冷机散热效率。热管是一种高效的相变传热元件,导热能力强,具有相当大的拉平温度能力。利用热管和翅片制造散热器,结构简单、制造方便、成本低廉。抗重力热管2不仅具有散热效率高的特点,还因其散热不受重力影响、使大冷量斯特林制冷机在使用过程中的摆放位置不受散热器限制。 
进一步的,所述的散热翅片3是由多层圆弧状翅片叠加而成的。优选的,所述的散热翅片3是由多层半圆弧状翅片叠加而成的。第一散热器7和第二散热器8通过各自半圆弧状的散热翅片拼接在一起,形成空心圆柱。所述的散热翅片3通过芯柱5固设在前端固定板1与后端固定板4之间。所述的芯柱5两端分别固定在前端固定板1和后端固定板4上,芯柱5中间与散热翅片3胀接。芯柱5在多层叠加而成的圆弧状翅片安装过程中,起到定位和支撑的作用。多层叠加而成的圆弧状翅片,能够增加热管的散热面积。散热翅片3的风道是由多层叠加而成的圆弧状翅片的叠加间隙形成的,相邻圆弧状翅片的间隙为2mm。散热翅片风道的设计,能使热量快速、高效消散。 
进一步的,所述的前端固定板1侧面上设有用于安装抗重力热管2的孔槽。所述的抗重力热管2的蒸发段焊接到前端固定板1的孔槽中。 
更进一步的,所述的抗重力热管2为多根,且沿制冷机6轴向均匀分布。根据大冷量斯特林制冷机的散热需求,可以设置不同数量的抗重力热管2。通过使抗重力热管2沿制冷机1轴向分布,可以保证均匀、高效散热,满足大冷量斯特林制冷机的散热需求。 
本实用新型的工作原理如下: 
首先,大冷量斯特林制冷机6运行过程中产生的热量通过其热端散热部件传递给前端固定板1。因前端固定板1为导热系数高的材料,所以前端固定板1能将热量及时、高效的传递到抗重力热管2上。其次,抗重力热管2中的液体工质吸收来自制冷机1的热量后产生气化现象,气体工质沿抗重力热管2纵向流动。再次,在气体工质流动过程中,散热翅片3与外界环境进行换热使气体工质产生冷凝现象。冷凝成液体的工质在自身重力和虹吸作用下再次回流至前端固定板1,进行下一循环的散热。散热翅片3与外界环境之间的换热过程可以是与周围空气进行自然换热,也可以通过外加风扇进行强制对流换热。
本实用新型所述的散热器能够将大冷量斯特林制冷机产生的热量有效排出到外界环境中,本实用新型散热器在不同环境温度下的散热功率如图3所示。图3中所采用的大冷量斯特林制冷机的输入功率为180W,从图3可知,随着环境温度的升高,虽然散热器的散热量有所下降,但在60℃环境温度下,散热器仍能提供150W左右的散热量,满足该大冷量斯特林制冷机的散热需求。 
以上所述的实施例仅仅是对本实用新型的优选实施方式进行描述,并非对本实用新型的范围进行限定,在不脱离本实用新型设计精神的前提下,本领域普通技术人员对本实用新型的技术方案作出的各种变形和改进,均应落入本实用新型权利要求书确定的保护范围内。 

Claims (4)

1.一种大冷量斯特林制冷机用散热装置,其特征在于:包括第一散热器(7)和第二散热器(8);所述的第一散热器(7)和第二散热器(8)分别包括前端固定板(1)、抗重力热管(2)、散热翅片(3)和后端固定板(4);所述的前端固定板(1)顶部与制冷机(6)热端固定相连;所述的抗重力热管(2)蒸发段固定安装在前端固定板(1)侧面上,抗重力热管(2)冷凝段与散热翅片(3)胀接;所述的散热翅片(3)固设在前端固定板(1)与后端固定板(4)之间。
2.根据权利要求1所述的一种大冷量斯特林制冷机用散热装置,其特征在于:所述的散热翅片(3)是由多层圆弧状翅片叠加而成的;所述的散热翅片(3)通过芯柱(5)固设在前端固定板(1)与后端固定板(4)之间;所述的芯柱(5)两端分别固定在前端固定板(1)和后端固定板(4)上,芯柱(5)中间与散热翅片(3)胀接。
3.根据权利要求1所述的一种大冷量斯特林制冷机用散热装置,其特征在于:所述的前端固定板(1)侧面上设有用于安装抗重力热管的孔槽。
4.根据权利要求1所述的一种大冷量斯特林制冷机用散热装置,其特征在于:所述的抗重力热管(2)为多根,且沿制冷机(6)轴向均匀分布。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN107100757A (zh) * 2017-06-23 2017-08-29 安徽理工大学 一种用于尾气余热处理的斯特林发动机
CN113437399A (zh) * 2021-06-07 2021-09-24 华南理工大学 一种动力电池模组电极温度调控的热管理系统

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