一种感应加热系统的冷却装置的制作方法

本实用新型涉及一种感应加热系统的冷却装置，属于散热领域。

背景技术：

中高频感应炉的感应加热线圈由于自身电阻会在使用过程中受交流电作用产生热量，同时也会接收来自内部加热区辐射的热量，如果不将这些热量及时传导出去，就会造成热量聚集而使感应加热线圈发生熔融，产生短路造成危险。

电子在金属中传导时产生“集肤效应”，传统的冷却方式就是利用这一效应，将感应加热线圈制作为中空形状，内部通入水作为冷媒，外部使用循环泵等设备作为动力使水发生循环将感应加热线圈的热量带出，再通过冷却水塔等方式在外部使水温降低。这种方式需要增加水循环动力和用来冷却水的机械泵，同时冷媒带出的热量直接浪费；由于水的比热容较小，整体效率不高。循环冷却水中的杂质通常对铜质感应加热线圈造成腐蚀或堵塞，降低其使用寿命。

还有一些厂商开始将“复合毛细结构”热管应用到散热器当中，所谓“复合毛细结构”，就是将沟槽热管的高渗透率和烧结热管的高稳定性的特性相结合烧制的一种热管（AVC的沟槽+铜粉烧结）。虽然这样的高性能热管早已出现，但是制造成本较高，距离民用，可能还有一定的距离。

中国专利CN200680003844.5公开了具有冷却装置的电机，其冷却装置主要依靠重力和管壁多孔结构的毛细作用力来进行循环，即热管的原理。为保证热管的工作，需要热管与旋转轴之间有倾斜角度，同时冷却段要高于热管一段。此外，其工作温度低于273K(0℃)，热量传送出来需要液氮或液态惰性气体冷却，成本很高。

技术实现要素：

本实用新型旨在提供一种感应加热系统的冷却装置，该冷却装置利用虹吸或毛细管力作用使冷却后的液体回流，不依靠外力，节能效果好。

为了实现上述目的，本实用新型所采用的技术方案是：

一种感应加热系统的冷却装置，其结构特点是，包括设置在感应加热线圈内的空心管道，该空心管道内用于充入冷媒；所述空心管道沿着感应加热线圈的布置方向设置，且在空心管道与外接电源的接口处设有热量收集装置；所述空心管道为密封式结构且空心管道内抽真空。

根据本实用新型的实施例，还可以对本实用新型作进一步的优化，以下为优化后形成的技术方案：

优选地，所述空心管道为螺旋状的铜质空心管道；所述铜质空心管道的截面为圆形、椭圆形或长方形；所述铜质空心管道的截面面积100mm²-2500mm²。

优选地，所述空心管道的内壁面上设有回流通道。更优选地，所述回流通道为设置在空心管道的内壁面上的沟槽结构、熔渣结构、丝网结构、沟槽熔渣复合结构、沟槽丝网复合结构、熔渣结构丝网复合结构和沟槽熔渣丝网复合结构中的一种。

所述冷媒为甲醇、乙醇、丙酮、全氟甲基环己烷、水、甲苯和氟利昂中的一种。

所述热量收集装置高度大于感应加热线圈最高高度至少5cm。更优选地，所述热量收集装置高度大于感应加热线圈最高高度10-20cm。

所述感应加热线圈可由两根或多根铜质空心管道并联或串联绕制。

所述热量收集装置与空心管道的一端之间通过装有压力表的管道连通，在热量收集装置与空心管道的另一端之间设有冷媒仓，在冷媒仓与空心管道之间的管道上、冷媒仓与热量收集装置之间的管道上均装有阀门，且在冷媒仓与热量收集装置之间的管道上装有泵。

所述空心管道的截面为日字形。“日”字空心管道的一边为上述的“热管结构”，另一边为正常通道，冷媒仓（此时可以叫做冷却仓）中可以为所述冷媒，也可以为自来水或去离子水或非腐蚀性用水，此时叫做冷却液。正常情况下“热管结构”可以将铜管的热量带出并回收，由于铜管较高的导热性能，“日”字另外一侧铜管的热量也同时被带走，所以不会出现另一次过热现象。当铜管过热时，“热管结构”一侧铜管压力过高会触发电子压力表的压力上限设置，电子阀门和机械泵打开，将冷却液推入正常管道，利用正常通道降低铜管温度，同时“热管结构”一边铜管温度也会通过导热降低温度，达到保证铜管安全的作用。

藉由上述结构，本实用新型利用介质出来的温度与水温对比，提高了热量的利用效率，此外铜管不结垢、介质水对铜无腐蚀。此外，本实用新型的传热效率高，且无介质蒸发及浪费、损耗。最后，本实用新型利用虹吸或毛细管力作用使冷却后的液体回流，不依靠外力，节能效果好。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果是：

1、本实用新型的冷却装置冷却效率高，热量可重复利用。

2、本实用新型的冷却装置无需额外设备提供动力，降低成本。

3、本实用新型的感应圈内无腐蚀、不结垢、无堵塞，延长感应加热线圈使用寿命。

相对于CN200680003844.5，本实用新型的感应加热线圈本身就为螺旋结构，每匝之间具有高度差，这为汽化气态冷媒和液态冷媒的循环提高了天然的重力需求。本实用新型中热量被带出后加以收集利用，从而达到节约能源的目的，且工作温度高于室温，热量可以方便收集，成本低。此外，本实用新型具有对“热管”过热时的保护措施。

附图说明

图1是本实用新型一个实施例的结构原理图；

图2是本实用新型的空心管道的一种横截面图；

图3是本实用新型的空心管道的另一种横截面图；

图4是本实用新型的空心管道的第三种横截面图。

具体实施方式

以下将参考附图并结合实施例来详细说明本实用新型。需要说明的是，在不冲突的情况下，本实用新型中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。为叙述方便，下文中如出现“上”、“下”、“左”、“右”字样，仅表示与附图本身的上、下、左、右方向一致，并不对结构起限定作用。

一种感应加热系统的冷却装置，包括浇筑在感应加热线圈内的螺旋铜质空心管道1，位于接口处的热量收集装置2。整个铜质空心管道1为密封结构。

铜质空心管道1的截面为圆形、椭圆形或长方形，截面面积100-2500mm²，优选管道内壁有回流通道，回流通道为沟槽结构9或者熔渣结构8或者丝网结构或者沟槽、熔渣和丝网的复合结构。

空心管道内部抽成真空状态后充入冷媒，同时保证管内为真空状态使管内压力是冷媒的蒸气压的0.5-0.9倍。工作时，冷媒吸收热量转变为气态，达到饱和蒸气压时铜质空心管道1的内壁承受的压力略高于标准大气压，从而降低了管壁爆裂的危险。根据理想气态方程PV=nRT，压力P与温度T成正比。降低管内压力可以使使冷媒的沸点降低，从而提高了导热效率。

本实用新型较低的真空压力可以有效降低管壁承受的压力，提高铜质空心管道1的使用寿命。

本实用新型有助于工作时冷媒形成压力差，加速循环，提高热传导效率。

冷媒可以是甲醇、乙醇、丙酮、FLUTEC PP2（全氟甲基环己烷）、水、甲苯或氟利昂等。冷媒即铜质空心管道1内部填充的工作介质，该工作介质，要求具有低沸点、高汽化潜热、高比热的特点：

1、沸点低。较低的沸点才可以形成气化-液化转变，沸点优选范围为30-200℃

2、高气化潜热。较高的气化意味着每次循环能够携带足够多的热量，即降温效率高。

3、高比热，即介质温度每升高1℃从环境中吸收的热量，同样与效率成正比。

热量收集装置2位于铜质空心管道1与外接电源相连的接口处，高度大于感应器最高高度至少5cm，优选10-20cm。工作时冷煤被加热汽化后沿管道向上转移直至热量收集器，经过热量收集器将热量释放后变为液态，液态冷媒沿管道内壁的回流通道在毛细力与重力作用下回流至炉内高温区，如此循环。

感应加热线圈可由两根或多根铜质空心管道1并联或串联绕制。

本实用新型的铜质空心管道1相当于一个大型热管，当外部温度超过热管工作温度时，铜质空心管道1将达到携带极限，冷媒体积逐渐增加，完全密封的铜质空心管道1变成一个封闭的承压容器，当内部压力持续增加到一定程度时就会发生爆裂。对于感应加热炉来说，高温时感应加热线圈缺少冷却系统将会发生严重的生产事故，造成设备损坏或者人员伤亡。

实施例2

一种感应加热系统的冷却装置，其结构与实施例1相同，另外在热量收集装置2前加装电子压力表5，在铜质空心管道1另一端增加一个冷媒仓3、机械泵4和电子阀门6，7。连接顺序如图1所示，当温度过高时，铜质空心管道1内压力增加，当压力达到电子压力表5设置的压力上限时，自动触发电子阀门6，7和机械泵4，机械泵4将冷媒仓3中大量的冷媒推入铜质空心管道1中，同时铜质空心管道1中的膨胀冷媒循环进入冷媒仓3，这样形成一个完整循环，将铜质空心管道1中的热量带走，以保证铜质空心管道1不会发生爆裂。

待生成完毕后，只需通过循环泵4将铜质空心管道1中的冷媒抽出，在按照正常冷媒量推入铜质空心管道1即可正常使用。

本方法简单方便，成本低，可以显著提高铜质空心管道1使用的安全性能。

实施例3

一种感应加热系统的冷却装置，其结构与实施例2相类似，区别在于将铜质空心管道1制作成“日”字型，“日”字铜质空心管道1一边为所述的“热管结构”，一边为正常通道，同时外部增加如图1所述部件，冷媒仓3（此时可以叫做冷却仓）中可以为所述冷媒，也可以为自来水或去离子水或非腐蚀性用水，此时叫做冷却液。

正常情况下“热管结构”可以将铜质空心管道1的热量带出并回收，由于铜质空心管道1较高的导热性能，“日”字另外一侧铜质空心管道1的热量也同时被带走，所以不会出现另一次过热现象。

当铜质空心管道1过热时，“热管结构”一侧铜质空心管道1压力过高会触发电子压力表5的压力上限设置，电子阀门和机械泵4打开，将冷却液推入正常管道，利用正常通道降低铜质空心管道1温度，同时“热管结构”一边铜质空心管道1温度也会通过导热降低温度，达到保证铜质空心管道1安全的作用。

上述实施例阐明的内容应当理解为这些实施例仅用于更清楚地说明本实用新型，而不用于限制本实用新型的范围，在阅读了本实用新型之后，本领域技术人员对本实用新型的各种等价形式的修改均落入本申请所附权利要求所限定的范围。