CN206177118U - 一种分型流道冷板 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种分型流道冷板，包括上盖板、下盖板，在上盖板铣出至少一个隔离筋，该隔离筋的一个端部延伸到上盖板一侧的一个边缘，另一个端部与上盖板另一侧边缘之间预留一定宽度用以设置流道；下盖板与上盖板匹配，下盖板上也设置隔离筋，该下盖板的隔离筋与上盖板上的隔离筋位置对应，在下盖板上的隔离筋两侧设置呈倒V型流道，该呈倒V型流道与上盖板V型的流道位置相对应，上下盖板固定连接在一起时上下盖板的隔离筋完全接触，将流道隔开，形成封闭的分型流道。本实用新型保证了较好的换热效果同时，降低动力装置的功率，减轻动力装置的重量和管道的直径、长度，降低整套换热成本；具有换热效果好、结构紧凑、制造简单，应用前景广阔。

Description

一种分型流道冷板

技术领域

本发明属于分型流道换热技术，特别是一种分型流道冷板。

背景技术

冷板主要特征是内部的流道，目前冷板内部流道主要有直管流道和蛇形流道两大类。其中，直管流道的特征是直管流道占流道比例较大，整个流道弯管较少，甚至没有弯管。直管流道的改进方案之一是将流道扩大，并在流道中布置翅片，增加换热介质的扰动，强化流道内的换热。但是现有直管流道有如下缺点：直管流道多见于冷板的早期方案，这类冷板的缺陷较明显：流道较少、流体在直流道中较易形成层流，扰动较小，这些因素使得此方案换热效果不理想，无法满足目前的工程应用。

直管流道的改进方案虽然将流道扩大，并在其中布置翅片，使冷板换热效果改善较大，而且流阻也可以控制在较好的范围之内。但是流道扩大后，冷板对应位置的强度较差，由于此类冷板制作的需要，冷板上有许多的安装孔，而流道的设计必须避开安装孔，这些因素导致冷板的流道无法在冷板充分延伸。

而蛇形流道由直管段和转弯段构成，换热主要在直管段发生，在转弯段流体改变流动方向，同时流体被搅动一次，为了强化换热，还可以在冷板中布置一条以上的蛇形流道。现有蛇形流道有如下缺点：蛇形流道管程较长，流道转弯的拐角较多，这些因素导致流体流动阻力较大，降低流体的速度，此外，尽管蛇形流道有一些拐角，但是整个流道直管段所占比例较大，再加上述流速降低等因素，流体在蛇形流道直管段也会形成层流，影响冷板的换热效果。冷板中布置两条蛇形流道，虽然在减小流阻方面较一条蛇形流道的冷板有了改善，但是依然无法改变会在直管段形成层流的现象。此外在加工工艺方面，单条流道的冷板，制作时需要两个零件，并进行对焊，两条流道的冷板需要三个零件，焊接两面。以此类推，由此可见此类方案冷板流道越多、制造成本越大、焊接难度也越大、成品率越低。

目前，周细文等人发明了在大功率电气发热元件散热用水冷板(201320855125.3)，主要为流道带翅片结构的水冷板，但是较难协调好冷板的换热效果和冷板强度之间的关系。为了取得较好的换热效果，冷板内需布置大面积的流道和翅片，但是对应流道处壁面较薄，强度较差，没有流道处强度较好，整个冷板力学均一性能较差。此方案有许多的安装孔，而流道的设计必须避开安装孔，这些因素导致冷板的流道无法延伸到冷板的任意位置，影响整体换热效果。

由于水冷板技术(201120278862.2、201220183224.7)为蛇形流道的冷板，可以取得一定的换热效果，但是流体在蛇形流道中流道时流阻较大，流体较易形成层流，影响换热效果，双蛇形流道是单蛇形流道的改善，虽然在换热效果、减小流阻较单蛇形流道方面得到了改善，但是制造难度较大、工艺复杂，成品率较难保证。

到目前为止冷板的优化设计一直在持续，但是都较难协调好冷板的两大重要因素：(1)换热效果；(2)力学性能均一性。现有的冷板或者强调换热效果，而忽略了冷板的整体力学均一性；或者设计时设计思路偏向于力学性能均一性，而没有充分考虑到冷板的换热效果。

发明内容

本发明的目的在于提供一种具有换热效果好、结构紧凑、制造工艺简单、力学性能均一性好的分型流道冷板。

实现本发明目的的技术解决方案为：一种分型流道冷板，包括上盖板、下盖板，在上盖板铣出至少一个隔离筋，该隔离筋的一个端部延伸到上盖板一侧的一个边缘，另一个端部与上盖板另一侧边缘之间预留一定宽度用以设置流道；在该隔离筋的两侧铣出呈V型的流道，所有流道相连互通，在隔离筋一侧的流道与第一水口相通，另一侧的流道与第二水口相通；下盖板与上盖板匹配，下盖板上也设置隔离筋，该下盖板的隔离筋与上盖板上的隔离筋位置对应，在下盖板上的隔离筋两侧设置呈倒V型流道，该呈倒V型流道与上盖板V型的流道位置相对应，上下盖板固定连接在一起时上下盖板的隔离筋完全接触，将流道隔开，形成封闭的分型流道。

本发明与现有技术相比，其显著优点：(1)冷板内设置分型流道，流体进入冷板后，不断被分型流道改变流向、打断，流道内流体速度即使为0.5m/s时，流体也能达到湍流状态，而直管流道一般需要1m/s。流体在流道以湍流状态流道并带走外部导入的热量，达到快速冷却的目的。这样保证了较好的换热效果同时，降低动力装置的功率，减轻动力装置的重量和管道的直径、长度，降低整套换热成本。(2)分型流道可以延伸到冷板的任意位置，不用考虑避让固定孔的情况，使用分型流道还能较好地保证冷板的力学性能均一性。(3)由于采用分型流道，具有换热效果好、结构紧凑、制造简单，应用前景广阔，尤其在电力电子等热流密度高的领域，可以有效快速地降低电子器件的温度，延长电子器件的使用寿命。

下面结合附图对本发明作进一步详细描述。

附图说明

图1是本发明分型流道示意图。

图2是本发明分型流道冷板上盖板(具有一个隔离筋)结构示意图。

图3是本发明分型流道冷板下盖板(具有一个隔离筋)结构示意图。

图4是本发明带有两条隔离筋的分型流道冷板内部结构示意图。

图5是本发明带有三条隔离筋的分型流道冷板内部结构示意图。

具体实施方式

结合图2至图5，本发明分型流道冷板，包括上盖板、下盖板，在上盖板铣出至少一个隔离筋3，该隔离筋3的一个端部延伸到上盖板一侧的一个边缘，另一个端部与上盖板另一侧边缘之间预留一定宽度用以设置流道；在该隔离筋3的两侧铣出呈V型的流道，所有流道相连互通，在隔离筋3一侧的流道与第一水口相通，另一侧的流道与第二水口相通；下盖板与上盖板匹配，下盖板上也设置隔离筋，该下盖板的隔离筋与上盖板上的隔离筋位置对应，在下盖板上的隔离筋两侧设置呈倒V型流道，该呈倒V型流道与上盖板V型的流道位置相对应，上下盖板固定连接在一起时上下盖板的隔离筋完全接触，将流道隔开，形成封闭的分型流道。

本发明分型流道冷板可以在上盖板上设置第一水口和第二水口，作为冷却液的进出口，也可以在下盖板上设置第一水口和第二水口，作为冷却液的进出口。还可以在上盖板和下盖板均设置第一水口和第二水口，上盖板和下盖板的第一水口位置对应，一起构成分型流道冷板的进口；上盖板和下盖板的第二水口位置对应，一起构成分型流道冷板的出口。实际上，第一水口可以作为冷却液的出口，第二水口作为冷却液的进口。

本发明分型流道冷板的上盖板和下盖板上设置一个隔离筋时，第一水口和第二水口分别位于隔离筋的两侧，第一水口和第二水口设置在上盖板和下盖板同一边上或在相垂直的两条边上，如图2和图3所示。

本发明分型流道冷板的上盖板和下盖板上设置两个以上的隔离筋时，各筋条的端部分别位于上盖板和下盖板相对的两条边上，相邻两个隔离筋的端部错开布置，各隔离筋位于第一水口和第二水口之间。其中，第一水口和第二水口设置在隔离筋端部所在的上盖板和下盖板侧边上，或者第一水口设置隔离筋端部所在的上盖板和下盖板侧边上，第二水口设置在与该侧边垂直的另一侧边上。

如图4所示，上盖板和下盖板上设置两个隔离筋时，两个隔离筋的端部分别位于上盖板和下盖板相对的两条边上，两个隔离筋位于第一水口和第二水口之间，第一水口和第二水口设置在上盖板和下盖板的两条边上(相对的两条边上或在相垂直的两条边上)。

如图5所示，上盖板和下盖板上设置三个隔离筋时，三个筋条的端部分别位于上盖板和下盖板相对的两条边上，相邻两个隔离筋端部错开布置，三个隔离筋位于第一水口和第二水口之间，第一水口和第二水口分别位于最外端的隔离筋端部所在上盖板和下盖板的一侧。

所述上盖板、下盖板的流道截面形状可以为方形、圆形等，其深度为1-100mm。上盖板、下盖板的流道之间的间距为1-30mm。流道相对于隔离筋的夹角θ为0＜θ＜90°。隔离筋与边缘预留的流道宽度为1-500mm。上述参数应根据实际需要进行选取，可以调节冷板的力学性能和换热效果。

实施例

本发明上盖板、下盖板由铝板等“外形尺寸相同，形状相近”导热板板件焊接而成，导热板上有铣出流道，铣流道时首先铣出围框1，再铣出中间的隔离筋3。在剩下的待铣流道区域先铣出一条流道4，流道的深度、角度依据实际情况而定，间隔一段距离再铣出一条平行的流道，流道之间自然形成流道侧壁2，依次进行下去，直至铣出整个导热板的流道，最后在隔离筋3两侧的底部铣出用作冷却液体进出的第一水口5和第二水口6。各流道、第一水口5和第二水口6相通。

在一块导热板的板件上流道整体呈“V”型，另一块导热板的板件呈倒“V”型。两块板件的流道面相互贴合并焊接，由于板件上的流道不重合，两个板件上的流道形状不是关于焊接面镜像对称，两个板件上的流道呈一定角度。板件焊接后，流道之间的筋条相互交错贴合，使得整个水冷板没有薄弱区域，保证水冷板力学均一性，水冷板的强度可以通过流道间距、流道尺寸、流道角度等因素调节。贴合焊接后(除了板件四周设置必要厚度和进出口保证流体流通外，流道在贴合平面内完全平铺开，保证最大的传热面积，充分挖掘冷板的换热潜力)，冷板内的流道就形成一种分型流道(交错流道)，流经分型流道的流体部分改变流动方向。流体流动时，从一侧第一水口5或第二水口6进入，然后进入分型的流道4，由于冷板内有一条起到分割流道区域的隔离筋3，所以流体会先在一侧的冷板内换热，然后绕过隔离筋3进入另一侧的冷板，最终从第二水口6或第一水口5流出。

本发明的分型流道中，首先是流道分型，即流道在沿流道轴向一段距离之后分型，从一种流道分成至少两个流道。其次是流体分型，即流体在直线流道中流动方向一致，流体达到分型流道处，流进各个分型流道，改变流体的流向，增加流体扰动。

本发明的分型流道如图1所示，流体在a方向流道内流动，当流体到达O_a点时，一部分流体会继续沿着a方向流动(a₁)，另一部分则会进入b方向流道，并沿着b方向流动(b₁)；b方向流体达到O_b处也会出现相同现象。以上流体在流道内流动，由一个流动方向分为两个或两个以上不同的流动方向的过程称为分型，而分型流道是实现以上分型流道的一种结构。

外形尺寸相同，形状相近是指板件的长宽相同，厚度可以相同，也可以不同。形状相近是指板件的形状相同，厚度可以相同，也可以不同，贴合面的流道在尺寸、流道间距、流道离壁面间距可以相同，也可以不同。板件焊接可以采用不同的焊接工艺，比如扩散焊，钎焊、电子束焊等。

冷却液的进出口可以由板件上的缺口，相互贴合焊接而成，也可以直接在板件上打孔，安装接头。

Claims (10)

1.一种分型流道冷板，其特征在于包括上盖板、下盖板，在上盖板铣出至少一个隔离筋(3)，该隔离筋(3)的一个端部延伸到上盖板一侧的一个边缘，另一个端部与上盖板另一侧边缘之间预留一定宽度用以设置流道；在该隔离筋(3)的两侧铣出呈V型的流道，所有流道相连互通，在隔离筋(3)一侧的流道与第一水口相通，另一侧的流道与第二水口相通；下盖板与上盖板匹配，下盖板上也设置隔离筋，该下盖板的隔离筋与上盖板上的隔离筋位置对应，在下盖板上的隔离筋两侧设置呈倒V型流道，该呈倒V型流道与上盖板V型的流道位置相对应，上下盖板固定连接在一起时上下盖板的隔离筋完全接触，将流道隔开，形成封闭的分型流道。

2.根据权利要求1所述的分型流道冷板，其特征在于在上盖板或下盖板上设置第一水口和第二水口，作为冷却液的进出口。

3.根据权利要求1所述的分型流道冷板，其特征在于在上盖板和下盖板均设置第一水口和第二水口，上盖板和下盖板的第一水口位置对应，一起构成分型流道冷板的进口；上盖板和下盖板的第二水口位置对应，一起构成分型流道冷板的出口。

4.根据权利要求1、2或3所述的分型流道冷板，其特征在于上盖板和下盖板上设置一个隔离筋时，第一水口和第二水口分别位于隔离筋的两侧，第一水口和第二水口设置在上盖板和下盖板同一边上或在相垂直的两条边上。

5.根据权利要求1、2或3所述的分型流道冷板，其特征在于上盖板和下盖板上设置两个以上的隔离筋时，各筋条的端部分别位于上盖板和下盖板相对的两条边上，相邻两个隔离筋的端部错开布置，各隔离筋位于第一水口和第二水口之间。

6.根据权利要求5所述的分型流道冷板，其特征在于第一水口和第二水口设置在隔离筋端部所在的上盖板和下盖板侧边上，或者第一水口设置隔离筋端部所在的上盖板和下盖板侧边上，第二水口设置在与该侧边垂直的另一侧边上。

7.根据权利要求1、2或3所述的分型流道冷板，其特征在于上盖板和下盖板的流道深度为1-100mm。

8.根据权利要求1、2或3所述的分型流道冷板，其特征在于上盖板和下盖板的流道之间的间距为1-30mm。

9.根据权利要求1、2或3所述的分型流道冷板，其特征在于上盖板和下盖板的流道相对于隔离筋的夹角θ为0＜θ＜90°。

10.根据权利要求1、2或3所述的分型流道冷板，其特征在于隔离筋与边缘预留的流道宽度为1-500mm。