專利名稱:帶散熱片的熱傳導裝置及其制造方法
本發(fā)明涉及一種用于帶散熱片傳熱裝置的改進型熱傳導散熱片，以及制造和在管道上使用這種散熱片的經過改進的工序和設備。
在致冷和空氣調節(jié)的應用中，普遍利用致冷劑輸送管道來去除需要冷卻的房間和區(qū)域的熱量，利用空氣流過致冷劑輸送管道，來加速向管道壁傳導熱量，導致管道內致冷劑的蒸發(fā)，或從管道帶走熱量導致致冷劑冷凝。在上述應用中，致冷劑輸送管道作為冷凝器或蒸發(fā)器。
與流過管道外部的空氣相比，致冷劑有大得多的能力將熱量傳導給輸送它的管道。結果，在致冷工藝中，大大增加管道外部表面或與空氣接觸的表面積已成為一種慣例。非常普遍的是裝置某種延伸的冷卻表面或從管道外表面向外延伸的散熱片。許多類型的帶散熱片的管道對于空氣熱交換器(蒸發(fā)器和冷凝器)中的致冷劑都具有商業(yè)價值。一種延伸表面散熱片稱為“脊骨型散熱片”，已發(fā)表在我以前的美國專利第2，983，300號中。這種脊骨型散熱片有一個缺點，就是機械強度不高，抗彎曲和壓力性差。因此，這種脊骨型散熱片在實際使用中必須非常緊密地排列在致冷劑管道上。另一類延伸表面散熱片作為例子已由頒發(fā)給拉·波特(La Porte)等人的美國專利第4，143，710號中。最近的這些散熱片都具有復雜的幾何形狀，難于制造，相對于其所提供的熱傳導能力來說，材料的消耗量也較大。
在家用電冰箱和空氣調節(jié)器中，流過管道外表面的空氣的工作溫度在水的冰點以上，這些原有的工藝已經長期成功使用，以增加致冷劑輸送管道與空氣接觸面的表面積。然而，在空氣溫度低于冰點的環(huán)境中，這些工藝并不是如此成功，其基本原因有兩點(1)因為冷凍的空氣中的水分凝結并在緊密排列的脊骨型散熱片之間或散熱片幾何形狀的各部分之間形成“霜橋”，這種現象大大地妨礙了散熱片之間空氣的流動，因而降低了熱傳導能力。
(2)如果散熱片被安裝的足夠稀，以防止“霜橋”的產生，就會導致結構的機械強度降低。
本發(fā)明提供一種新型散熱片結構，這種結構致力于解決霜橋和機械強度不足這兩個相互關聯的問題。
因此，本發(fā)明的目的在于提供一種散熱片結構，這種結構可以使霜橋現象減少到最低程度，它可以在通過散熱片的對流空氣溫度低于水的冰點的環(huán)境中發(fā)揮作用，同時在可能的實際使用中，維持足夠的機械強度。
本發(fā)明的第二個目的在于提供一種制造環(huán)形散熱片鏈的方法。采用這種方法，環(huán)狀散熱片坯料在成形后立即被纏繞在致冷劑輸送管道，因此使制造工藝所需的步驟最簡化。
本發(fā)明的另一目的是為實現制造方法提供一套設備。
按照本發(fā)明，提供一種帶散熱片的熱傳導裝置，這種裝置向和從裝有傳熱液體的管道傳導熱量，各個獨立的導熱散熱片組成一個整體成形的鏈，螺旋式地纏繞在管道的外面，散熱片基本上沿管道的縱向延伸。這種裝置具有下列特點散熱片鏈包括有一對連續(xù)的固定邊緣，邊緣沿鏈的相對兩側向外延伸。
散熱片鏈張緊地纏繞在管道上，使得固定邊緣與管道緊密結合，具有良好的導熱性能。
每個散熱片包括兩個橫向相隔的腿構件，每個從相應的固定邊緣向外延伸，并由能防止霜橋產生的最小尺寸的橫跨構件連接其外端。
按照本發(fā)明，提供一種制造帶散熱片的熱傳導裝置的方法，這種裝置向和從裝有導熱液體的管道傳導熱量。這種方法包括以下步驟(a)提供一種導熱材料的細長條帶。并具有以下特點(b)橫向切割上述細長條帶，把它加工成中間結構，其形狀為一對位于兩側的無縫隙邊緣，由經切割的腹部相連接。
(c)將上述中間結構拉伸預成形，以使其成為下一種結構，即由上述固定邊緣之間的許多環(huán)形散熱片組成的整體成形的鏈，每一上述散熱片包括有從每個上述邊緣向外延伸的腿構件和一個連接上述腿構件外端的橫跨部分。
(d)將上述散熱片鏈沿管道縱向張緊地螺旋式纏繞在管道外表面。
按照本發(fā)明，提供一種制造帶散熱片的熱傳導裝置的設備，包括(a)導熱材料的細長條帶的進料裝置，并具有以下特點(b)橫向切割上述細長條帶的裝置，該裝置把細長條帶加工成中間結構，其形狀為一對位于兩側的無縫隙邊緣，由經切割的腹部相連接;
(c)將上述中間結構拉伸預成形，并使其成為下一種結構的裝置。該裝置使固定邊緣之間的許多環(huán)形散熱片組成整體成形的鏈，每一上述散熱片包括有從每個上述邊緣向外延伸的腿構件和一個連接上述腿構件外端的橫跨部分;
(d)管道進給裝置;以及(e)用于在管道上纏繞上述鏈的裝置，使散熱片成螺旋形，沿管道縱向延伸。
下面，通過舉例並參照相應的附圖，說明本發(fā)明的幾個最佳實施例。其中，圖1是本發(fā)明用于制造環(huán)形散熱片結構和將其固定在園柱形管道上的第一個實施例的透視圖，同時也圖示說明了本發(fā)明的相應方法。
圖2是較大比例的透視圖，并說明了將環(huán)形結構散熱片固定在管道上的步驟。
圖2A是圖2的2A-2A剖面圖;
圖2B是圖2中安裝完畢的結構的端視圖;
圖3A是圖1和圖2中的環(huán)形結構散熱片的剖面圖，其中圖3B到3D圖示說明了本發(fā)明的可供選擇的另外幾種結構的類似剖面;
圖4是圖1中切割工作臺A的側視圖。圖中，薄金屬坯料被切割并加工成槽狀;
圖5是工作臺A的平面圖;
圖6是經工作臺A加工后的槽狀薄金屬帶的透視圖;
圖7是圖1中具有拉伸成形和U型成形聯合作用的工作臺B的平面圖;
圖7C、7D和7E是圖7的C-C、D-D和E-E剖面圖，說明了工作臺B上的切割坯料逐步預成形過程;
圖8是工作臺B的側視圖;
圖9是經工作臺B加工后的“環(huán)狀散熱片”的透視圖;
圖10是和圖1中的工作臺B或圖11中的工作臺F或圖12中的工作臺J相對應的U型成形設備的一種可供選擇方案的透視圖;
圖11是本發(fā)明的一種可供選擇的設備，它也圖示說明了本發(fā)明相應的一種可供選擇的方法;
圖12是本發(fā)明另一可供選擇的實施例的透視圖，它也圖示說明了本發(fā)明的另一可供選擇的方法;
圖13是經圖11的設備中工作臺E和圖12的設備中工作臺H加工后被切割的平整的薄金屬帶;
圖14a顯示了通過切割軋輥中心的直線和通過成形軋輥中心的直線之間的最佳角度α;
圖14b顯示了角度α的大小變化的可能范圍;
圖15顯示了本發(fā)明的一個環(huán)形散熱片的橫切面，以及如果水分被滯留的話，它被滯留的方式;
圖16顯示了原有工藝散熱片結構的類似剖面，以及水分被滯留的方式。
先參照圖1，本發(fā)明的環(huán)形散熱片鏈3在一整體加工過程中制成。該過程采用幾臺工作臺的聯合設備，合作生產并將成形的環(huán)狀散熱片鏈立即纏繞到管道4上。在本實施例中，由薄金屬帶2(散熱片坯料)，例如3003或1100型鋁合金，卷成的卷筒1水平安置，圍繞著工作臺A至D，這些工作臺通常垂直安裝在平面15上，位于卷筒1的內部，它們按箭頭16的方向在管道4附近旋轉，管道垂直地沿它自己軸線的縱向(大約在卷筒1的中心)以箭頭5所示的方向進料。這種類型的設備已經在頒發(fā)給溫納伯斯(Venables)的美國專利第3，134，166號中加以描述。
通過組成工作臺A的切割軋輥6和7的嚙合，坯料2被拉離卷筒1，切割軋輥的共同旋轉拉動散熱片坯料從其中通過。在一條移動的薄金屬帶上切割一系列切口的設備和工藝是眾所周知的。在本實施例中，切割軋輥6和7都裝配有徑向切割齒18。當散熱片坯料2從中送入時，它們互相嚙合。更詳細的情形如圖5所示。切割軋輥7裝配有選定垂直尺寸的法蘭，構成一個“凹?！鼻懈钇?，而切割軋輥6與法蘭相配合，構成一個“凸?！鼻懈钇?。散熱片坯料2的寬度大于切割輥6和7的寬度，因此，坯料被加工成總體上被切割的淺槽型，如圖6所示。散熱片坯料未被切割的部分8和9和被切割的中心部分相垂直，在中心部分上，一系列由嚙合齒18所切割的橫向平行切口11形成一系列橫向緊密排列的散熱片的壓片10。
然后，經切割的槽狀散熱片坯料從相互配合、共同運轉的成形軋輥12和13之間通過，位于工作臺B上的成形軋輥的尺寸已事先選定。成形軋輥將壓片10拉伸預成型並最后將其加工成U形，成為所需的“環(huán)形散熱片”結構。如下面更詳細討論的，拉伸預成型可以使經切割的槽狀坯料在單一加工步驟中加工成所需的深U形。作為一個例子，這可以同頒給夏普(Sharp，K.K)的美國專利第4，224，984號中所描述的工藝相比較，在那個專利中，加工其所需形狀的熱傳導散熱片需要多步成形步驟。
通過工作臺B的成形軋輥12和13的軸心的中心直線與通過工作臺A的切割軋輥6和7的軸心的中心直線之間的夾角被調整到預先選定的角度α，使得經切割的槽狀坯料2在通過兩個成形軋輥之間的接觸面之前，緊張地繞過凸模成形軋輥12。通過安裝工作臺B與工作臺A成上述預先選定的角度，通過使工作臺B的成形軋輥12和13比切割軋輥6和7以略高的園周速度運轉，張力被施加到工作臺A和B之間的未被切割的固定邊緣端部8和9，這一張力驅使固定邊緣兩個端部向平行于成形軋輥12的相應園周面的方向移動，這使得坯料被拉伸并使其在成形軋輥12和13的切點之前開始形成大體上的U型，它在成形軋輥12和13之間最終完成。拉伸預成形的作用和U型成形工序在下面將更詳細地討論，其過程如圖7至圖9所示，逐步過程詳細地如圖7C、7D和7E所示。
當U型散熱片坯料經工作臺B加工后，產品如圖9所示的最終形狀，即由切口11分割的緊密排列的環(huán)形散熱片鏈，每個散熱片包含有一對大體垂直的腿構件10a和10b，被橫跨部分10c相連接，還有比較短的固定邊緣8和9，大體上與橫跨部分10c相平行，從與每一垂直的腿構件相垂直，向外延伸。整體散熱片鏈繞過工作臺C上的導輥11，然后張緊地成反向螺旋纏繞在工作臺D上的管道4上，環(huán)形散熱片的底部邊緣8和9緊緊接觸在管道4的外部園周4a上，環(huán)形散熱片被大體按縱向排列在管道上，環(huán)形散熱片的橫跨部分10c相對于管道園周4a在總體上排布成一向外的園周。由于散熱片鏈3纏繞在管道上，散熱片相互分開，隨著從管道表面4a的徑向距離的增加，散熱片之間的距離逐漸增加。散熱片鏈纏繞時應使連續(xù)旋轉的底部邊緣8和9的直接相鄰部位盡可能緊地互相靠攏，以便使它們之間的空間減少到最低程度，纏繞時施加到鏈3上的張力確保環(huán)形散熱片坯料的底部邊緣和管道坯料外部園周之間的緊密接觸，這將促進它們之間的機械接觸，提供管道和環(huán)形散熱片之間的良好熱傳導。導輥的轉動軸以選定的角度β安裝，使得環(huán)型散熱片鏈與管道坯料軸線成選定的角度θ。例如，當纏繞間距為每厘米1個環(huán)形散熱片(即每英寸2 1/2 個環(huán)形散熱片)時，角度θ為19°。
現在參照圖2和圖3。為了使散熱片具有最大的防霜橋性能，環(huán)形散熱片鏈按預先選定的尺寸制造，并按預先選定的相鄰兩排的間距，螺旋式地纏繞在致冷劑管道4上，使得散熱片在所有三個方向的排列距離足夠大。三個方向是指從固定邊緣端部8和9到橫跨部分10c之間的徑向方向，平行的垂直構件10a之間和10b之間的園周方向，以及相鄰螺旋匝之間的縱向方向。例如，當厚度為0.018厘米(0.007英寸)寬度為2.5厘米(1英寸)的鋁帶2被用作散熱片坯料，其切口11為2厘米長，間隔為0.076厘米，所以固定邊緣端部8和9每邊為0.25厘米(0.100英寸)。最終產品的散熱片是非常狹窄的，切口的緊密排列導致有效空氣接觸面增加約20%到25%，這是因為當散熱片成形時所形成的垂直邊的高度增加了初始坯帶的頂部和底部面積。與原有工藝相比較，在成形過程中，金屬在加工過程中被切削掉，從而喪失了有效的空氣接觸面積。在這一例子中，經切割的槽型鏈被拉伸預成形，并加工成最終的環(huán)形散熱片鏈3，橫跨部分10c約為0.5厘米(0.200英寸)寬，而垂直構件10a和10b每邊約為0.75厘米(0.300英寸)長。在這一例子中，最終部件是用于家用電冰箱或空氣調節(jié)器，所采用的管道4的直徑是0.94厘米(0.375英寸)，散熱片按每厘米2個散熱片(每英寸5個)的間距纏繞。在另一例子中，采用相同直徑的管道4，散熱片的纏繞間距是每厘米3個(每英寸8個)，每一固定邊緣8和9的長度是0.16厘米(0.0625英寸)，每個腿構件的長度是0.95厘米(0.375英寸)，而橫跨部分的長度減少到0.32厘米(0.125英寸)管道外表面4a到橫跨部分10c最外部位的距離約等于管道直徑。兩排螺旋之間的距離14(見圖2和圖2A)通常是由固定邊緣端部8和9所形成的寬度來控制，安排導熱片坯料3的旋轉間距和管道坯料的縱向進料速度時應使相鄰的端部8和9互相連接，因此，相鄰螺旋匝之間的距離14應該是每個連接邊緣長度的兩倍。在上述兩個例子中，分別為0.5厘米(0.200英寸)和0.32厘米(0.125英寸)。這些尺寸，只僅僅作為例子，已經足以防止致冷劑管道上的霜橋現象，同時為可能的工業(yè)實際應用提供了足夠的機械強度。
在商業(yè)慣例中，一個電冰箱或空氣調節(jié)器的熱交換器系統(tǒng)包括一個預定長度的管道4，當管道4直的時候，將相應長度的散熱片鏈固定在上面，然后彎曲成所需的形狀。張緊的鏈(至少在兩頭)用任何適當的方式，如機械夾具、焊接、或用合適的膠液或粘合劑等，固定在管道上，也可利用上述方法中的任何一種固定相互對接的固定邊緣8和9，防止他們之間的縱向移動，使鏈在管道上保持張緊狀態(tài)，至少應固定其兩端，或許也在中點加以固定。
我們發(fā)現坯帶的切割會使未切割的邊緣部產生微小的延伸，但是少于帶長的0.5%左右。在成形軋輥12和13之間的拉伸成形過程中會產生大得多的延伸，所需的張力使邊緣8和9的長度伸長1%到2.5%，通常在2%到2.5%的范圍。
另外，由于纏繞張力所產生的延伸為長度的1%到1.5%之間。加工過程中所產生的總延伸當然必須在材料的彈性限度之內。對于硬鋁(或合金)約為4%，而對于軟鋁(或合金)約為5%到6%。切割所產生的延伸是由于切割刀片的分離作用，與其速度無關。適當的成形拉力和纏繞拉力可以通過分別調節(jié)傳動來維持，使傳出的經切割的散熱片坯料的長度比沒有拉伸的情況下所需的長度短;或利用拉力傳感器控制切割傳動、成形旋轉傳動和管道旋轉傳動之間的可變速度裝置。
散熱片腿構件10a和10b最好是基本相互平行，如圖3A所示，以提供散熱片部件之間將霜橋減少到最低程度的最佳距離。最佳形狀是橫跨部分基本上是平的，并且大體上與固定邊緣端部8和9平行，同樣如圖3A所示。但是，在制造和使用過程中，在性能只有微小下降的情況下，最佳形狀的變化是允許的。所謂性能是由防霜橋性和抗形變性來表示。例如，10a、10b和10c相交部位的微小園角(如圖3A所示)只會稍微降低防霜橋性。把園角擴大到10a和10b之間的一半距離，形成弧形橫跨部分10s如圖3B所示，也只會稍微增加霜橋現象。10a、10b和10c部分相互光滑連接，從而構成半園的散熱片(圖中未顯示)也將會有效地防止霜橋現象。具有如圖3C和3D所示的幾何形狀的環(huán)形散熱片，尺寸接近間距14，形成霜橋的傾向就開始增加。另外，另外，如圖3C和3D所示的幾何形狀的散熱片，其抗形變性能較差。減少圖3C和圖15所示的橫跨部分的尺寸會降低防霜橋性，當橫跨部分尺寸減小到0，從而形成倒V型如圖16所示，這種結構在頒發(fā)給U11mer的美國專利4，184，544號中已有所敘述，結果，頂端為促進霜凍的形成提供了一個核心或中心點，結果加速了霜橋的形成。橫跨部分10c大為減小的形狀無法使霜橋減小到最低程度。減小部分10c的長度，例如利用帶角的腿構件10d(如圖3C所示)，或使腿構件10a和10b相互傾斜(如圖3D所示)，這樣的形狀由于變短尺寸的表面能的作用，具有較大的積累不凍水的傾向。如圖15和圖16的陰影部分所示，水以新月形17的形式滯留，屏蔽了散熱片腿部和橫跨部分，因而減小了用于熱傳導的散熱片的有效面積。在實際應用中，橫跨部分10c的尺寸或等效的腿部之間的距離與散熱片螺旋間距有關，或者說與管道單位長度的匝數有關。對于電冰箱和空調應用來說，實際的最大值約為每厘米3匝(約每英寸8匝)。這樣，對于所述的特例來說，用于防止水新月形滯留和霜橋產生的10c部分的近似最小尺寸最好不要低于0.32厘米(0.125英寸)。當然，這樣的尺寸只適用于上述特例。
在本發(fā)明中所采用的拉伸預成形是一個新工藝。由坯帶2制成的經切割的槽型鏈在其逐步繞過凸模軋輥12的園周，接近12和凹模軋輥13的切點的過程中，在單一成形步驟中逐步成形為接近U-形形狀。在本實施例中，拉伸預成形是通過裝置兩個帶有互補輪緣12s和13s的軋輥來完成的。邊緣端部從互補輪緣之間通過并被夾緊，操縱工作臺B的成形軋輥12和13，使其園周速度比工作臺A的切割軋輥輸送已切割槽形帶的速度約高1%到2.5%，這樣，張力使中心切割的坯帶10完成足夠的預成形以適于將其送入相互嚙合的成形軋輥12和13，並在切點處最終加工成U形形狀。選定成形軋輥12和13中心之間的距離CD(見圖8)，使之提供足夠的軋輥對固定邊緣8和9的接觸摩擦力，以便在預成形過程中提供足夠的張力。但是，也要允許充分的滑動量，以防超過所用散熱片材料的彈性限度。
提供充分的摩擦傳動而又不超過所選散熱片材料彈性限度的另一可供選擇的方法是在軋輥12或13的軸承支座上加一彈簧承載，使中心距離CD能夠移動可變，彈簧承載能夠適應散熱片坯帶2和未被切割的固定邊緣8和9在厚度上的較小變化。實現同樣結果的另一可供選擇的方法可以是在驅動成形軋輥12和13的傳動軸上安裝一個滑動式離合器。也可以采用其它眾所周知的方法，當初步U型散熱片坯帶經過成形軋輥12和13時，提供所需的張力和滑動量(如果需要的話)。
圖10顯示了工作臺B在拉伸預成形后實現最終成形所采用的成形軋輥布局，其中，單一凹模成形軋輥13由兩個成一定角度的軋輥13a和13b(分別與散熱片兩側部分10a和10b相嚙合)，以及后擋軋輥13c(與散熱片橫跨部分嚙合并使其平整)所替代。
參照圖7和14a，當角度α約為90°時，經切割的槽形坯帶的拉伸預成形是在通過成形軋輥12園周的一段弧γ的過程中完成的。在成形軋輥的真正嚙合之前，預成形在斷面E-E處完成。其中，當α約為90°并維持適當的張力，拉伸預成形在約為85°的弧長γ的過程中完成。經切割的槽型坯帶的拉伸預成形起始點與通過成形軋輥12的軸心的直線20的坯帶橫斷面之間的角度為承載角ω(見圖14a)，直線20與通過切割軋輥6和7的軸心的直線19平行。在經過切割的槽形坯帶繞經凸模成形軋輥12到達C-C點時，未切割的無縫隙固定邊緣端部8和9已向上卷曲，如圖7C所示。當經切割的槽形坯帶繼續(xù)拉繞成形軋輥12時，固定端部8和9繼續(xù)逐漸向上卷曲，如剖面D-D、E-E所示，使得坯帶能夠在一次通過成形軋輥12和13時完成最終成形。在如圖14a所示的供參考的布局中，當角度α約為90°時，拉伸預成形占據了80°到90°的一段弧度，最佳值約為85°，相應的承載角度ω在20°到30°之間，最佳值約為25°。圖14b說明，角度α至少可以在最小值60°到最大值180°之間調節(jié)。當α為180°時，兩直線平行，必須將工作臺調整到與上述不同的另一種布局。
本發(fā)明關于制造環(huán)形散熱片的可供選擇的不同方法的機械設備如圖11和圖12所述。在圖11的設備中，旋轉與定向運動都與致冷劑管道4相配合。在這一設備和方法中，在環(huán)形散熱片3纏繞到管道4之前，只有兩個工作臺E和F，這就在工作臺之間提供了更大的工作和維修空間。工作臺E和F相對于管道4運動平面之間適宜的角度布局可以提供所需的螺旋進線角度θ(由管道4的旋轉和縱向進料速度決定)。通過增加一個與螺旋角度相匹配的導輥(如圖1中工作臺C上的導輥11)，就有可能使所有旋轉軸都保持平行方向。
本發(fā)明制造環(huán)形散熱片的另一種可供選擇的設備和方法如圖12所示。在這一實施例中，切割臺H只完成切割功能，而散熱片的最終成形都在成形工作臺J完成。除了法蘭已經從“凹模”切割軋輥7上拆除以外，切割工作臺H和前面圖4和圖5所述的工作臺相似。由于散熱片坯料2的寬度比切割齒6和7的寬度大，經切割工作臺H加工后，坯帶平整的中心已被切割成散熱片預坯10a，未被切割的無縫隙部分8a和9a延伸在裂縫11的兩邊，如圖13所示。
工作臺I上的導輥20以這樣的方式安裝引導平整的中心已切割的坯帶，使其在與成形軋輥12接觸之前，以所需的接觸角度α與成形軋輥12接觸。當坯帶與成形軋輥相接觸時，拉伸預成形就開始，一直持續(xù)弧長γ，在兩個軋輥嚙合前完成拉伸預成形。在兩個成形軋輥嚙合處，完成剩余的最終U型成形，坯帶呈現如圖9所示的環(huán)形結構。
在圖12的設備中可以看到，導輥的采用可以允許切割臺和成形臺平行安裝。圖12所示的導輥作為關鍵步驟加在拉伸預成形工藝中，提供了足夠的接觸角度α。與圖1所示的設備一樣，通過控制工作臺J上的成形軋輥12和13的共同運轉園周速度稍大于工作臺H上的切割軋輥6和7的共同運轉園周速度，向未切割的無縫隙部分8a和9a提供張力。例如，如果工作臺J以比工作臺H約高1%的速度運轉，就可以產生足夠的張力。工作臺J和圖1中的工作臺B在制成最終環(huán)形散熱片結構3中所起作用基本相同。在工作臺J加工后的環(huán)形散熱片鏈被纏繞在工作臺K的管道4上，其螺旋角度由管道4沿箭頭5的縱向速度和管道4沿縱向前進時的旋轉速度來控制。
上述敘述和草圖不應該解釋為限制了本發(fā)明可以實施的方式，而應該包括許多其它不違背本發(fā)明的主要范圍和企圖的不同形式。
號碼說明表1.坯帶卷2.薄金屬帶(散熱片坯料)3.環(huán)形散熱片鏈結構4.管道，專用致冷劑管道4a.管道外表面5.管道4的運動方向箭頭6.凸模切割軋輥7.凹模切割軋輥8.經切割的散熱片坯料的固定邊緣端部(圖6)8a.經切割的散熱片坯料的固定邊緣端部(圖13)9.經切割的散熱片坯料的固定邊緣端部(圖6)9a.經切割的散熱片坯料的固定邊緣端部(圖13)10.預成形散熱片10a.散熱片垂直腿構件10b.散熱片垂直腿構件10c.散熱片橫跨部分11.工作臺C上的導輥12.凸模成形軋輥12s.成形軋輥12的坯帶嚙合表面13.凹模成形軋輥
凹模成形軋輥13的替代軋輥(圖10)
13s.凹模成形軋輥13的坯帶嚙合面14.環(huán)形散熱片之間的縱向間距(圖2A)15.設備平臺16.裝置運轉方向箭頭(圖1)17.新月形積水(圖15和圖16)18.切割軋輥6和7的相互嚙合齒19.切割軋輥中心之間直線(圖14a)20.工作臺I上的導輥(圖12)
權利要求
1.一種帶散熱片的熱傳導裝置，這種裝置向和從裝有傳熱液體的管道(4)傳導熱量，各個獨立的導熱散熱片組成一個整體成形的鏈，螺旋式纏繞在所述管道上，以使散熱片基本上沿管道的縱向延伸，其特點在于該鏈包括一對固定邊緣(8、9)，該邊緣連續(xù)地沿鏈的相對兩側向外延伸；該鏈(3)張緊地纏繞在管道(4)上，使得固定邊緣與管道緊密結合，具有良好導熱性能；以及每個散熱片包括兩個橫向相隔的腿構件(10a和10b)，每個腿構件從相應的固定邊緣(8、9)向外延伸，并由能防止霜橋現象的最小尺寸的橫跨部分(10c)連接其外端。
2.如權利要求
1所述的一種熱傳導裝置，其特點在于，散熱片鏈以使固定邊緣(8、9)沿縱向產生約1%到1.5%伸長的足夠張力，纏繞在管道上。
3.如權利要求
1或2所述的一種熱傳導裝置，其特點在于，當橫向切割的坯帶(圖13)從配套成形軋輥(12、13)中間通過時，散熱片鏈(3)被拉伸成形，成形軋輥在單一工序中將坯帶的切割部分加工成由上述腿構件(10a、10b)和橫跨部分(10c)組成的基本上為U形的散熱片。
4.如權利要求
3所述的一種熱傳導裝置，其特點在于，應用張力將散熱片鏈拉伸成形，張力使固定邊緣產生約1%到2.5%的伸長。
5.如權利要求
1至4中任一項所述的一種熱傳導裝置，其特點在于，上述腿構件(10a、10b)基本上與上述管道(4)相垂直。
6.如權利要求
1至5中任一項所述的一種熱傳導裝置，其特點在于，散熱片鏈(3)由鋁制成。
7.如權利要求
1至6中任一項所述的一種熱傳導裝置，其特點在于，上述橫跨部分(10c)基本上是直的，并且與上述管道(4)的外表面基本平行。
8.如權利要求
1至6中任一項所述的一種熱傳導裝置，其特點在于，所述橫跨部分(10c)在上述腿構件(10a、10b)與上述橫跨部分(10c)的交點(10r見圖3A)處成園角。
9.如權利要求
1至6中任一項所述的一種熱傳導裝置，其特點在于，所述橫跨部分(10c)由基本呈弧形(見圖3B)的中間部分(10s)連接到上述腿構件(10a、10b)上。
10.如權利要求
1至6中任一項所述的一種熱傳導裝置，其特點在于，上述橫跨部分(10s)基本成半圓形是與上述腿構件(10a、10b)平滑相連。
11.如權利要求
1至10中任一項所述的一種熱傳導裝置，其特點在于，上述腿構件(10a、10b)和上述固定邊緣(8、9)的相互尺寸根據盡量減少相鄰散熱片之間霜橋現象的原則事先選定。
12.如權利要求
11所述的一種熱傳導裝置，其特點在于，散熱片的兩個腿構件之間的距離與散熱片纏繞在上述管道(4)上螺旋之間的距離基本相等。
13.如權利要求
11所述的一種熱傳導裝置，其特點在于，管道(4)的外表面(4a)到橫跨部分(10c)最外部位之間的距離與管道(4)的直徑大致相等。
14.一種制造向和從裝有傳熱液體的管道(4)傳導熱量的帶散熱片的熱傳導裝置的方法，由下列步驟組成(a)提供一種導熱材料的細長條帶;本發(fā)明的特征是(b)橫向切割(11)上述條帶，把它加工成中間結構，其形狀為一對位于兩側的無縫隙固定邊緣(8、9)，由經切割的腹部(10)相連接;(c)將上述中間結構拉伸預成形，以使其成為下一種結構，即由上述固定邊緣之間的許多環(huán)形散熱片(10)組成的整體成形的鏈(3)，每一上述散熱片包括有從每個上述邊緣向外延伸的腿構件(10a、10b)和一個連接上述腿構件外端的橫跨部分(10c);以及(d)將上述鏈(3)沿管道(4)張緊地螺旋式纏繞在管道外表面，散熱片(10)沿管道(4)的縱向延伸。
15.按照權利要求
14的一種方法，其特點在于，散熱片鏈以使固定邊緣(8、9)的長度伸長約1%到1.5%的足夠張力纏繞在管道上。
16.按照權利要求
14或15的一種方法，其特點在于，散熱片鏈利用張力拉伸成形，該張力使固定邊緣的長度伸長約1%到2.5%。
17.按照權利要求
14至16中任一項的一種方法，其特點在于，所述中間結構具有淺槽型橫截面。
18.按照權利要求
14至17中任一項的一種方法，其特點在于，通過拉伸預成形，將上述經切割的坯帶腹部從中間結構加工成下一種結構，這種拉伸預形成形包括繞過凸模成形軋輥拉緊坯帶，該軋輥首先與上述經切割的坯帶腹部中心接觸，施加在上述無縫隙固定邊緣上的張力和成形軋輥施加在上述腹部中心的壓力逐漸將上述坯帶腹部加工成上述凸模成形軋輥的形狀。
19.按照權利要求
18的一種方法，其特點在于，所述拉伸預成形從上述經切割的坯帶腹部與上述凸模成形軋輥接觸開始，經過80°到90°的園弧完成。
20.按照權利要求
19的一種方法，其特點在于上述園弧為85°。
21.按照權利要求
18至20中任一項的一種方法，其特點在于，上述凸模成形軋輥由一個中心成形部件和在中心成形部件兩側的輪緣組成，上述輪緣和凹模成形軋輥上互補的輪緣之間的嚙合將上述坯帶拉繞在上述凸模成形軋輥上。
22.如權利要求
14至21中任一所述的一種方法，其特點在于，上述腿構件(10a、10b)與上述管道(4)基本上垂直。
23.如權利要求
14至21中任一所述的一種方法，其特點在于，散熱片鏈(3)由鋁制成。
24.如權利要求
14至22中任一項所述的一種方法，其特點在于，上述橫跨部分(10c)基本上是直的，并且與上述管道(4)的外表面基本平行。
25.如權利要求
14至22中任一項所述的一種方法，其特點在于，所述橫跨部分(10c)在上述腿構件(10a、10b)與上述橫跨部分(10c)的交點(10r，見圖3A)處成園角。
26.如權利要求
14至22中任一項所述的一種方法，其特點在于，所述橫跨部分(10c)由基本呈弧形(見圖3B)的中間部分(10s)連接到上述腿構件(10a、10b)上。
27.如權利要求
14至22中任一項所述的一種方法，其特點在于，上述橫跨部分(10s)以基本半圓形與上述腿構件(10a、10b)平滑相連。
28.如權利要求
14至27中任一項所述的一種方法，其特點在于，上述腿構件(10a、10b)和上述固定邊緣(8、9)的相互尺寸根據盡量減少相鄰散熱片之間霜橋現象的原則事先選定。
29.如權利要求
28所述的一種方法，其特點在于，散熱片的兩個腿構件(10a、10b)之間的距離與散熱片纏繞在上述管道(4)上螺旋之間的距離基本相等。
30.如權利要求
28所述的一種方法，其特點在于，管道(4)的外表面(4a)到橫跨部分(10c)最外部位之間的距離與管道(4)的直徑大致相等。
31.用于制造帶散熱片熱傳導裝置的設備，由下列裝置聯合組成(a)裝置(1、6、7)用于傳熱材料細長條帶的進料;本發(fā)明有以下特點(b)裝置(6、7)用于橫向切割(11)該條帶，將其加工成中間結構(圖6)，其形狀為一對位于兩側的無縫隙固定邊緣(8、9)，由經切割的腹部(10)相連接;(c)裝置(12、13)用于將上述中間結構拉伸預成形，并使其再成形為下一種結構，即，由許多環(huán)形散熱片組成整體成形的鏈(3)，該鏈具有分別由上敘兩無縫隙側邊形成的固定邊緣(8、9)，每一上述散熱片包括有從每個上述邊緣向外延伸的兩個腿構件(10a、10b)和一個將上述腿構件外端連接起來的橫跨部分(10c);(d)管道進給裝置;(e)用于在管道上纏繞上述鏈的裝置，使散熱片成螺旋形，沿管道縱向延伸。
32.如權利要求
31所述的設備，其特點在于，供應上述細長條帶的裝置包括帶卷支撐裝置(15)，條帶從其中輸送入橫向切割裝置并將坯帶加工成上述中間結構。
33.如權利要求
32所述的設備，其特點在于，上述用于將條帶(2)橫向切割成中間結構的裝置(6、7)包括一對相對的切割裝置(6、7)，上述條帶從其間通過。
34.如權利要求
33所述的設備，其特點在于，上述切割器之一(7)上裝配有成形裝置，該成形裝置由(7)切割面兩側的垂直法蘭構成，在切割的同時，將坯帶加工成淺槽型橫斷面的中間結構。
35.如權利要求
34所述的設備，其特點在于，用于將槽狀中間結構拉伸和再加工成下一種結構的裝置(12、13)由一對成形軋輥(12、13)構成，成形軋輥與上述切割裝置(6、7)按預先選定的角度α安裝，以接收上述中間結構的條帶，並將其拉伸形成下一種結構的條帶。
36.如權利要求
31至35中任一項所述的設備，其特點在于，散熱片鏈以使固定邊緣(8、9)的長度約伸長1%到1.5%的足夠的張力纏繞在管道上，
37.如權利要求
31至36中之任一項所述的設備，其特點在于，散熱片利用張力拉伸成形，該張力使得固定邊緣的長度約伸長1%到2.5%。
專利摘要
本發(fā)明提供一種散熱片結構及其制造方法和設備。本發(fā)明能有效地將致冷過程中產生的霜橋現象減少到最低程度。散熱片螺旋形纏繞在致冷劑輸送管道上，構成整體成型的環(huán)狀散熱片鏈。每一環(huán)狀散熱片在其兩端有固定邊緣，形成兩個分別從每一邊緣延伸的垂直散熱片構件，這兩個構件通過一個橫跨部分連接在一起。這種方法和設備包括一個整體拉伸預成型工序，以便在單一成型階段中將切割的薄金屬散熱片坯料再加工為最終的環(huán)形散熱片。
文檔編號B21D53/02GK86105158SQ86105158
公開日1987年6月3日 申請日期1986年8月21日
發(fā)明者羅·W·阿伯特 申請人:阿爾肯國際有限公司導出引文BiBTeX, EndNote, RefMan