导热肋片及其制造设备、制造方法和包含其的换热设备与流程

1.本发明涉及散热技术领域，具体涉及一种导热肋片及其制造设备、制造方法和包含其的换热设备。


背景技术：

2.在工程实际中，往往需要增加传热量或强化设备的传热能力，应用比较广泛的方法是采用肋片或翅片增大传热面积。在实际应用中，大部分的换热设备由金属或合金材料制造，也基本采用金属或合金材质制造肋片。大部分高强度金属或合金的导热系数比较小，例如在600℃以下，各种不锈钢的导热系数基本在10～30w/(m
·
k)。由于导热系数小，就需要设计更多的肋片以增加传热量，从而可能导致散热设备的体积、重量等增大。如果采用导热系数更大的材料，又可能出现强度不足情况。


技术实现要素：

3.本发明所要解决的技术问题是导热肋片导热能力不佳，目的在于提供一种导热肋片及其制造设备、制造方法和包含其的换热设备，在保证强度的情况下，提升导热肋片的导热能力。
4.本发明通过下述技术方案实现：
5.第一方面，一种导热肋片，包括：
6.肋框架，其具有上侧面和下侧面，所述肋框架的内部设置有贯穿所述肋框架的上侧面和所述肋框架的下侧面的贯穿孔；
7.导热胚板，其设置在所述贯穿孔内；
8.肋上板，其具有上侧面和下侧面，所述肋上板的下侧面与所述肋框架的上侧面和所述导热胚板的上侧面贴合；
9.肋下板，其具有上侧面和下侧面，所述肋下板的上侧面与所述肋框架的上侧面和所述导热胚板的上侧面贴合。
10.可选地，所述导热胚板的形状与所述贯穿孔的形状相同，所述导热胚板的厚度等于所述肋框架的厚度，所述导热胚板的尺寸等于所述贯穿孔的尺寸；所述肋框架的尺寸、所述肋上板的尺寸和所述肋下板的尺寸相等。
11.可选地，所述贯穿孔为矩形孔，所述肋框架、所述导热胚板、所述肋下板和所述肋上板均为矩形板；
12.所述肋框架、所述肋下板和所述肋上板为金属材质；
13.所述导热胚板为高纯石墨材质。
14.可选地，所述肋上板的第一端上侧面和所述肋下板的第一端下侧面均设置有强化对流传热部件。
15.第二方面，一种换热设备，基于如上述的一种导热肋片，所述换热设备包括：
16.所述导热肋片，所述肋上板的上侧面和所述肋下板的下侧面上均设置有焊接部
件；
17.传热管，其壁面上设置有与所述导热肋片适配的焊接孔，所述导热肋片插入至所述焊接孔内，且所述焊接部件与所述焊接孔固定连接；
18.其中，所述强化对流传热部件设置在所述传热管内。
19.可选地，所述导热肋片的数量为多个，且多个所述导热肋片均与所述传热管焊接连接。
20.第三方面，一种导热肋片制造设备，，用于制造如上述的一种导热肋片，所述制造设备包括：
21.工艺框架，其具有上侧面和下侧面，所述工艺框架的内部设置有贯穿所述工艺框架的上侧面和所述工艺框架的下侧面的工艺孔，所述工艺孔的形状与所述导热肋片的形状相同；
22.工艺上板，其具有上侧面和下侧面，所述工艺上板的下侧面用于与所述导热肋片的上侧面贴合；
23.工艺下板，其具有上侧面和下侧面，所述工艺下板的上侧面用于与所述导热肋片的下侧面贴合。
24.可选地，所述工艺框架、所述工艺上板和所述工艺下板的材质相同；
25.所述工艺框架、所述工艺上板和所述工艺下板的材质与所述肋框架、所述肋下板和所述肋上板的材质不同。
26.第四方面，一种导热肋片制造方法，通过上述的一种导热肋片制造设备制造上述的一种导热肋片，所述制造方法包括：
27.获取肋框架，并在其内部机加工贯穿孔；
28.确定肋框架的厚度以及在水平面上的投影的尺寸，获取贯穿孔在水平面上的投影的尺寸；工艺框架的厚度小于肋框架、肋上板和肋下板的厚度之和肋框架在水平面上的投影的尺寸小于工艺孔在水平面上的投影的尺寸；
29.获得导热胚板，并确定导热胚板的厚度大于肋框架的厚度，导热胚板在水平面上的投影的尺寸小于贯穿孔在水平面上的投影的尺寸；
30.获取肋上板和肋下板，并确定肋上板和肋下板在水平面上的投影的尺寸等于肋框架在水平面上的投影的尺寸；
31.将导热胚板置于贯穿孔内，并将肋上板置于肋框架上侧，将肋下板置于肋框架下侧，构成未加工的导热肋片；
32.确定未加工的导热肋片的厚度，并使其大于工艺框架的厚度；
33.将未加工的导热肋片置于工艺孔内，并将工艺上板置于工艺框架的上侧，将工艺下板置于工艺框架的下侧；
34.组装完成后，将其置于真空室内，并加热至工艺温度，该工艺温度为所述肋框架、所述肋下板和所述肋上板的材料的热轧工艺温度；
35.对工艺上板和工艺下板施加朝向导热肋片的作用力，对导热肋片进行热轧处理。
36.进一步，对肋上板的第一端的上侧面进行机加工；对肋下板的第一端的下侧面进行机加工；
37.机加工获得强化对流传热部件和焊接部件，并将其余位置进行切削，使强化对流
传热部件和焊接部件凸出。
38.本发明与现有技术相比，具有如下的优点和有益效果：
39.本发明通过在导热肋片的内部设置高导热系数的导热胚板，增加导热肋片的导热性能，并且通过设置高强度的肋框架、肋上板和肋下板，增加导热肋片的机械强度，从而使得其可以兼具强度与导热性；
40.本发明通过提供一种制造设备并配套制造方法，可以实现对导热肋片的生产，并且可以有效保证导热胚板、肋框架、肋上板和肋下板之间的导热性能与连接稳定性。
附图说明
41.附图示出了本发明的示例性实施方式，并与其说明一起用于解释本发明的原理，其中包括了这些附图以提供对本发明的进一步理解，并且附图包括在本说明书中并构成本说明书的一部分，并不构成对本发明实施例的限定。
42.图1是根据本发明所述的导热肋片及其制造设备组装示意图。
43.图2是根据本发明所述的导热肋片的结构示意图。
44.图3是根据本发明所述的换热设备的结构示意图。
45.附图标记：1-工艺上板，2-肋上板，3-工艺框架，4-导热胚板，5-肋框架，6-肋下板，7-工艺下板，8-焊接部件，9-强化对流传热部件，10-传热管。
具体实施方式
46.为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，下面结合附图和实施方式对本发明作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于解释相关内容，而非对本发明的限定。
47.另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与本发明相关的部分。
48.在本技术中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本技术中的具体含义。
49.在本技术中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征之“上”或之“下”可以包括第一和第二特征直接接触，也可以包括第一和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”包括第一特征在第二特征正下方和斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。
50.在不冲突的情况下，本发明中的实施方式及实施方式中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施方式来详细说明本发明。
51.实施例一
52.如图1所示，一种导热肋片，包括肋外壳和导热胚板4，肋外壳包括肋框架5、肋上板2和肋下板6。
53.为便于描述，以图1所示的方位，设定肋框架5具有上侧面和下侧面，肋上板2具有上侧面和下侧面，肋下板6具有上侧面和下侧面。
54.肋框架5的内部设置有贯穿肋框架5的上侧面和肋框架5的下侧面的贯穿孔，导热胚板4设置在贯穿孔内，且导热胚板4的侧面与贯穿孔的内侧面贴合，更好的实现热传导。
55.肋上板2的下侧面与肋框架5的上侧面和导热胚板4的上侧面贴合；肋下板6的上侧面与肋框架5的上侧面和导热胚板4的上侧面贴合。
56.为了更好的实现热传导以及保证其机械强度，本实施例中通过热轧的工艺将肋框架5、肋上板2和肋下板6固定连接，并且使肋外壳与导热胚板4贴合，实现热传导。
57.为了实现肋外壳与导热胚板4贴合，设定导热胚板4的形状与贯穿孔的形状相同，导热胚板4的厚度等于肋框架5的厚度，导热胚板4的尺寸等于贯穿孔的尺寸；肋框架5的尺寸、肋上板2的尺寸和肋下板6的尺寸相等。
58.作为一个优选的实施例，且为了便于肋框架5、肋上板2、肋下板6以及导热胚板4的生产，设定贯穿孔为矩形孔，肋框架5、导热胚板4、肋下板6和肋上板2均为矩形板。
59.肋框架5、肋下板6和肋上板2为金属材质，通过机加工调整肋下板6和肋上班的厚度，在保证导热肋片强度的条件下，同时满足换热设备的耐压要求。
60.导热胚板4为高纯石墨材质，通过高纯石墨粉压制而成，导热系数可以达到150w/(m
·
k)。
61.另外，为了进一步的增加散热性能，在肋上板2的第一端上侧面和肋下板6的第一端下侧面均设置有突出的强化对流传热部件9。
62.设置强化对流传热部件9可以进一步的增加单位面积的传热能力，且可以根据需求在肋上板2和肋下板6的合适位置设置额外的强化对流传热部件9。
63.强化对流传热部件9为凸起或凹陷的金属结构，其可以根据实际的流动工况选择合适的结构形式、以及合适的结构尺寸。
64.实施例二
65.如图2所示，本实施例提供基于实施例一中的导热肋片的一种换热设备，设备包括导热肋片和传热管10。
66.肋上板2的上侧面和肋下板6的下侧面上均设置有焊接部件8；传热管10的壁面上设置有与导热肋片适配的焊接孔，导热肋片插入至焊接孔内，且焊接部件8与焊接孔固定连接；导热肋片的数量为多个，且多个导热肋片均与传热管10焊接连接。通过将多个导热肋片依次安装在传热管10上，并通过焊接部件8和焊接孔实现导热肋片与传热管10的固定连接，从而增加换热能力。
67.作为一种优选，将强化对流传热部件9设置在传热管10内，通过强化对流传热部件9提升整个换热设备的散热能力。
68.实施例三
69.实施例一中阐述了通过热轧工艺实现肋上板2、肋下板6和肋框架5的连接，因此本实施例提供一种导热肋片制造设备，用于制造如上述的一种导热肋片，如图1所示，制造设备包括工艺框架3、工艺上板1和工艺下板7；
70.为便于描述，以图1所示的方位，设定工艺框架3具有上侧面和下侧面，工艺上板1具有上侧面和下侧面，工艺下板7具有上侧面和下侧面。
71.工艺框架3的内部设置有贯穿工艺框架3的上侧面和工艺框架3的下侧面的工艺孔，工艺孔的形状与导热肋片的形状相同；
72.工艺上板1的下侧面用于与导热肋片的上侧面贴合；工艺下板7的上侧面用于与导热肋片的下侧面贴合。
73.将未完成热轧的导热肋片置于工艺框架3的工艺孔内，然后将工艺上板1贴合在工艺框架3的上侧面，将工艺下板7贴合在工艺框架3的下侧面。然后通过加热加压，实现热轧功能。
74.因此，为了避免制造设备和导热肋片被热轧在一起，需要保证工艺框架3、工艺上板1和工艺下板7的材质与肋框架5、肋下板6和肋上板2的材质不同。
75.另外，可以将工艺框架3、工艺上板1和工艺下板7的材质设置为相同。
76.实施例四
77.本实施例提供一种导热肋片制造方法，通过上述的一种导热肋片制造设备制造上述的一种导热肋片，制造方法包括：
78.第一步，获取肋框架5，并在其内部机加工贯穿孔；根据实际情况决定贯穿孔的尺寸，本实施例选用矩形孔。
79.本实施例中贯穿孔、工艺孔、肋框架5、肋上板2、肋下板6、工艺框架3、工艺上板1和工艺下板7均采用矩形结构，因此下述待水平面上的投影尺寸指的是对应的长度和宽度。
80.在完成第一步的同时，确定肋框架5的厚度以及在水平面上的投影的尺寸，获取贯穿孔在水平面上的投影的尺寸，即贯穿孔的长宽高；工艺框架3的厚度小于肋框架5、肋上板2和肋下板6的厚度之和肋框架5在水平面上的投影的尺寸小于工艺孔在水平面上的投影的尺寸；即：肋框架5、肋下板6和肋上板2的总厚度略大于工艺框架3的厚度，肋框架5的长、宽尺寸略小于工艺孔的长宽。
81.第二步，获得导热胚板4，并确定导热胚板4的厚度大于肋框架5的厚度，导热胚板4在水平面上的投影的尺寸小于贯穿孔在水平面上的投影的尺寸；
82.通过压制高纯石墨粉来制造导热胚板4，且对导热胚板4的尺寸进行限定。即：导热胚板4的厚度略大于肋框架5的厚度，导热胚板4的长、宽尺寸略小于肋框架5的内部尺寸。
83.第三步，获取肋上板2和肋下板6，并确定肋上板2和肋下板6在水平面上的投影的尺寸等于肋框架5在水平面上的投影的尺寸；肋下板6、肋框架5、肋上板2为同一种材质，且能够与传热管10材质易于焊接。肋下板6和肋上板2要求有一定的厚度，以便于后期加工出焊接部件8和强化对流传热部件9。
84.且第一步、第二步和第三步可以同步进行，也可以根据具体情况调整加工顺序。因为其加工尺寸一般均进行提前设置，因此不需要进行顺序加工。
85.第四步，将导热胚板4置于贯穿孔内，并将肋上板2置于肋框架5上侧，将肋下板6置于肋框架5下侧，构成未加工的导热肋片；并确定未加工的导热肋片的厚度，并使其大于工艺框架3的厚度；如果未加工的导热肋片厚度小于工艺框架3的厚度，则无法进行热轧加工。
86.将未加工的导热肋片置于工艺孔内，并将工艺上板1置于工艺框架3的上侧，将工艺下板7置于工艺框架3的下侧；
87.按照图1的顺序，对整个装置进行堆叠。
88.第五步，组装完成后，将其置于真空室内，并加热至工艺温度，该工艺温度为肋框
架5、肋下板6和肋上板2的材料的热轧工艺温度；热轧工艺的温度根据材料获得。且处于真空室内可以避免石墨的导热胚板4发生变质。
89.对工艺上板1和工艺下板7施加朝向导热肋片的作用力，对导热肋片进行热轧处理。
90.第六步，对肋上板2的第一端的上侧面进行机加工；对肋下板6的第一端的下侧面进行机加工；机加工获得强化对流传热部件9和焊接部件8，并将其余位置进行切削，使强化对流传热部件9和焊接部件8凸出。
91.即在完成强化对流传热部件9和焊接部件8的加工后，对肋上板2和肋下板6的其他部位进行削薄，在满足强度的基础上，进一步减小导热热阻。
92.在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例/方式”、“一些实施例/方式”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例/方式或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本技术的至少一个实施例/方式或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例/方式或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例/方式或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例/方式或示例以及不同实施例/方式或示例的特征进行结合和组合。
93.此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本技术的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。
94.本领域的技术人员应当理解，上述实施方式仅仅是为了清楚地说明本发明，而并非是对本发明的范围进行限定。对于所属领域的技术人员而言，在上述发明的基础上还可以做出其它变化或变型，并且这些变化或变型仍处于本发明的范围内。