绝热型压紧固定装置的制造方法
【专利摘要】本实用新型公开了一种绝热型压紧固定装置，包括弹簧，弹簧压紧销和压紧销固定架，其中：弹簧压紧销安装在压紧销固定架中；弹簧设置在弹簧压紧销和被制冷件或被加热件之间，且弹簧通过压紧销被压紧在被制冷件或被加热件上。本实用新型克服了现有技术中的不足，具有传导热阻大、消除压力空间不平衡、避免热胀冷缩造成的压力大幅变化及实施简便等优点。
【专利说明】
绝热型压紧固定装置
技术领域
[0001]本实用新型涉及仪器技术领域，具体来讲是一种绝热型压紧固定装置。
【背景技术】
[0002]生产生活中有大量制冷或加热的场景。本实用新型描述中，制冷和加热完全等效，为描述简洁及便于阅读起见，以下均以“制冷”代替“制冷或加热”。凡是采用热传导方式来实现固体被制冷件和固体冷源的热传递的固定方式，都需要使被制冷或加热的部分紧紧接触冷源或热源。因为如果被制冷件和冷源之间有空隙，通常其间会充满空气，而空气是热的不良导体，会阻碍热传递。如果在真空环境下，空隙会造成热传导无法达成，更需要排除空隙、紧密贴合。
[0003]固体和固体间的紧密贴合通常有三种方式:1、粘接;2、焊接;3、压紧。粘接方式结构简单，但不便于拆卸，仅适用于部分冷源和被制冷件，通常是热的不良导体的粘结层如果过厚则热阻过大，且粘结剂有一定的耐温范围限制。焊接方式热阻最小，连接牢固，但操作复杂，要求专用设备，限于表面材质仅适用于部分冷源和被制冷件。压紧方式热阻适中，无需专用设备，无耐温范围限制，几乎适用所有冷源和被制冷件，故使用最为广泛。
[0004]压紧的通常实现方法是在被制冷件上穿孔，螺栓通过此孔，旋紧到冷源后面的框架/底座上的螺孔里。此方法的主要不足在于:I)通过螺栓连接被制冷件和框架/底座，热量会通过螺栓传导，传导热阻较小。不利于维持被制冷件的低温。较好的连接方法应该尽量减少其向框架/底座的(负)热量散失，即加大被制冷件与其他部件的热阻。尤其当冷源的热搬运功率不高、制冷的另一面温度较高的情况下(例如珀尔贴/半导体制冷)，热隔绝尤其重要。2)螺栓的压紧力不易精确控制，太轻则可能留有空隙，太重则可能压碎冷源或被冷却件，且各个螺栓很难做到压力均衡，可能在冷源或被冷却件上造成应力，日久易损坏。3)温度变化时各连接件膨胀或收缩，可能增大压力，有损坏零件的风险;或减小压力，造成接触松弛、热导不畅。4)各个螺栓压力不均衡可能造成被压件倾斜，因而在冷源和被冷却件之间形成楔形空隙，增大热阻。
【实用新型内容】
[0005]本实用新型提出了一种绝热型压紧固定装置的方案，克服了现有技术中的不足，具有传导热阻大、消除压力空间不平衡、避免热胀冷缩造成的压力大幅变化及实施简便等优点。
[0006]首先，本实用新型压紧固定装置使用了弹簧(包括但不限于圆柱/圆锥螺旋状、涡卷、板弹簧)，由于其结构特点，连接被冷却件和固定壁的是一段细且长的杆/丝/片，即热传导途径长、截面积小。根据热传导基本公式
[0007]?; = λ*(Τ1-Τ2)*Α/δ
[0008]Q是热传导功率，λ是导热系数，δ是热传导媒介长度;Tl，Τ2是热传导媒介两端温度，A是接触面积。
[0009]本实用新型中，仅热传导途径长、截面积小的弹簧接触被冷却件，因此热阻比采用螺栓固定大约提高数倍至数十倍。
[0010]其次，本实用新型无需在被冷却件12上开孔，制作安装方便且仅在被冷却件12中心施压，消除了在被冷却件12四周施压可能造成压力不均衡而可能造成的被压件倾斜，因而避免在冷源和被冷却件之间形成楔形空隙。
[0011]再者，弹簧的刚度系数比螺栓小若干个数量级，方便精细调整施加压力的大小。
[0012]最后，温度变化时各连接件膨胀或收缩的位移量很容易被弹簧包容，所施加压力几乎不变，从而避免造成压力过大损坏部件或压力过小导致接触松弛、热导不畅。
[0013]为实现本实用新型之目的，采用以下技术方案予以实现:
[0014]—种绝热型压紧固定装置，包括弹簧，弹簧压紧销和压紧销固定架，其中:
[0015]弹簧压紧销安装在压紧销固定架中；
[0016]弹簧设置在弹簧压紧销和被制冷件或被加热件之间，且弹簧通过压紧销施压被压紧在被制冷件或被加热件上。
[0017]所述的绝热型压紧固定装置，优选的:
[0018]压紧销固定架上设置有螺纹孔，弹簧压紧销外表面设置有外螺纹，弹簧压紧销通过该外螺纹与螺纹孔中的内螺纹配合从而安装在压紧销固定架中。
[0019]所述的绝热型压紧固定装置，优选的:
[0020]被制冷件或被加热件上设置有连接部件，用以连接弹簧的一端；
[0021]弹簧压紧销靠近被制冷件或被加热件的一端上设置有连接部件，用以连接弹簧的另一端。
[0022]所述的绝热型压紧固定装置，优选的:
[0023]所述连接部件是凹槽或凸起。
[0024]所述的绝热型压紧固定装置，优选的:
[0025]所述弹簧的一端插入到所述凹槽中；或者，
[0026]所述凸起插入到弹簧的一端。
[0027]所述的绝热型压紧固定装置，优选的:
[0028]所述弹簧包括圆柱弹簧、圆锥弹簧、螺旋状弹簧、涡卷弹簧、板弹簧。
[0029]所述的绝热型压紧固定装置，优选的:
[0030]弹簧压紧销与被制冷件或被加热件之间不直接接触。
【附图说明】
[0031 ]附图1为本实用新型绝热型压紧固定装置的整体安装结构示意图；
[0032]附图2为被制冷件示意图。
[0033]附图3为弹簧压紧销示意图。
【具体实施方式】
[0034]以下结合附图通过实施例对本实用新型作进一步详细说明:
[0035]如图1所示，本实用新型绝热型压紧固定装置包括弹簧13，弹簧压紧销14，压紧销固定架15。所述弹簧13由被制冷件12和弹簧压紧销14共同压紧，通过调整两者之间的距离可以调整对被制冷件12的压力，使得被冷却件12与冷源11能够紧密贴合。弹簧13在满足机械性能的前提下尽量选择低热导系数的材料，例如17-7PH，铬钒弹簧钢，硅锰弹簧钢，各种不锈钢等，避免高热导材料，例如铜或铝。本实施例中，被制冷件12在与弹簧13接触的面上做出了容纳弹簧13适当厚度的凹槽121以便固定被制冷件12和弹簧13两者的相对位置。弹簧压紧销14末端则设置有插入弹簧13适当深度的凸起/销子141，以便固定弹簧压紧销14和弹簧13两者相对位置。另外，被制冷件12与弹簧压紧销14可根据具体实施需要选择凹槽或凸起的结构来固定与弹簧的相对位置。如果各零件已经被良好固定，或整个装置稳固，也可不设置凹槽或凸起。
[0036]图1中冷源11与被制冷件12可直接接触，也可以在二者之间设置热界面材料，如导热脂、导热胶等，用于填充冷源11与被制冷件12之间的空隙，使热量的传导更加顺畅迅速。
[0037]所述实施例中，弹簧压紧销14安装在压紧销固定架15的螺纹孔中，也即弹簧压紧销14外表面设置有外螺纹，弹簧压紧销通过该外螺纹与螺纹孔中的内螺纹配合安装在压紧销固定架上，可通过旋转弹簧压紧销14改变被制冷件12和弹簧压紧销14之间的距离，从而调整弹簧的压力。弹簧压紧销14也可通过凸轮或其他机构形式，改变被制冷件12和弹簧压紧销14之间的距离，从而调整弹簧的压力。所述固定架15相对被制冷件12等为独立装置，固定架即被制冷件及冷源(在固定后)与之位置相对固定不动的部件，例如外壳、底座等。
[0038]通过本实用新型，弹簧压紧销14与被制冷件12不直接接触，而是通过弹簧13压紧在被制冷件12的表面上，通过这种固定方式，仅热传导途径长、截面积小的弹簧接触被冷却件，因此热阻比采用螺栓固定大约提高数倍至数十倍。消除了在被制冷件12四周施压可能造成压力不均衡而可能造成的被压件倾斜，因而避免在冷源和被冷却件之间形成楔形空隙。能够便捷、精确的调整施加压力的大小。且能够避免造成压力过大损坏部件或压力过小导致接触松弛、热导不畅。
【主权项】
1.一种绝热型压紧固定装置，包括弹簧，弹簧压紧销和压紧销固定架，其特征在于: 弹簧压紧销安装在压紧销固定架中； 弹簧设置在弹簧压紧销和被制冷件或被加热件之间，且弹簧通过压紧销施压被压紧在被制冷件或被加热件上。2.根据权利要求1所述的绝热型压紧固定装置，其特征在于: 压紧销固定架上设置有螺纹孔，弹簧压紧销外表面设置有外螺纹，弹簧压紧销通过该外螺纹与螺纹孔中的内螺纹配合从而安装在压紧销固定架中。3.根据权利要求1所述的绝热型压紧固定装置，其特征在于: 被制冷件或被加热件上设置有连接部件，用以连接弹簧的一端； 弹簧压紧销靠近被制冷件或被加热件的一端上设置有连接部件，用以连接弹簧的另一端。4.根据权利要求3所述的绝热型压紧固定装置，其特征在于: 所述连接部件是凹槽或凸起。5.根据权利要求4所述的绝热型压紧固定装置，其特征在于: 所述弹簧的一端插入到所述凹槽中；或者， 所述凸起插入到弹簧的一端。6.根据权利要求1所述的绝热型压紧固定装置，其特征在于: 所述弹簧包括圆柱弹簧、圆锥弹簧、螺旋状弹簧、涡卷弹簧、板弹簧。7.根据权利要求1-6之一所述的绝热型压紧固定装置，其特征在于: 弹簧压紧销与被制冷件或被加热件之间不直接接触。
【文档编号】F16B2/02GK205533576SQ201620289527
【公开日】2016年8月31日
【申请日】2016年4月8日
【发明人】徐强, 官晓胜
【申请人】雪景电子科技（上海）有限公司