一種分型流道冷板的制作方法

本發(fā)明屬于分型流道換熱技術(shù)，特別是一種分型流道冷板。

背景技術(shù)：

冷板主要特征是內(nèi)部的流道，目前冷板內(nèi)部流道主要有直管流道和蛇形流道兩大類。其中，直管流道的特征是直管流道占流道比例較大，整個流道彎管較少，甚至沒有彎管。直管流道的改進方案之一是將流道擴大，并在流道中布置翅片，增加換熱介質(zhì)的擾動，強化流道內(nèi)的換熱。但是現(xiàn)有直管流道有如下缺點：直管流道多見于冷板的早期方案，這類冷板的缺陷較明顯：流道較少、流體在直流道中較易形成層流，擾動較小，這些因素使得此方案換熱效果不理想，無法滿足目前的工程應(yīng)用。

直管流道的改進方案雖然將流道擴大，并在其中布置翅片，使冷板換熱效果改善較大，而且流阻也可以控制在較好的范圍之內(nèi)。但是流道擴大后，冷板對應(yīng)位置的強度較差，由于此類冷板制作的需要，冷板上有許多的安裝孔，而流道的設(shè)計必須避開安裝孔，這些因素導致冷板的流道無法在冷板充分延伸。

而蛇形流道由直管段和轉(zhuǎn)彎段構(gòu)成，換熱主要在直管段發(fā)生，在轉(zhuǎn)彎段流體改變流動方向，同時流體被攪動一次，為了強化換熱，還可以在冷板中布置一條以上的蛇形流道?，F(xiàn)有蛇形流道有如下缺點：蛇形流道管程較長，流道轉(zhuǎn)彎的拐角較多，這些因素導致流體流動阻力較大，降低流體的速度，此外，盡管蛇形流道有一些拐角，但是整個流道直管段所占比例較大，再加上述流速降低等因素，流體在蛇形流道直管段也會形成層流，影響冷板的換熱效果。冷板中布置兩條蛇形流道，雖然在減小流阻方面較一條蛇形流道的冷板有了改善，但是依然無法改變會在直管段形成層流的現(xiàn)象。此外在加工工藝方面，單條流道的冷板，制作時需要兩個零件，并進行對焊，兩條流道的冷板需要三個零件，焊接兩面。以此類推，由此可見此類方案冷板流道越多、制造成本越大、焊接難度也越大、成品率越低。

目前，周細文等人發(fā)明了在大功率電氣發(fā)熱元件散熱用水冷板(201320855125.3)，主要為流道帶翅片結(jié)構(gòu)的水冷板，但是較難協(xié)調(diào)好冷板的換熱效果和冷板強度之間的關(guān)系。為了取得較好的換熱效果，冷板內(nèi)需布置大面積的流道和翅片，但是對應(yīng)流道處壁面較薄，強度較差，沒有流道處強度較好，整個冷板力學均一性能較差。此方案有許多的安裝孔，而流道的設(shè)計必須避開安裝孔，這些因素導致冷板的流道無法延伸到冷板的任意位置，影響整體換熱效果。

由于水冷板技術(shù)(201120278862.2、201220183224.7)為蛇形流道的冷板，可以取得一定的換熱效果，但是流體在蛇形流道中流道時流阻較大，流體較易形成層流，影響換熱效果，雙蛇形流道是單蛇形流道的改善，雖然在換熱效果、減小流阻較單蛇形流道方面得到了改善，但是制造難度較大、工藝復雜，成品率較難保證。

到目前為止冷板的優(yōu)化設(shè)計一直在持續(xù)，但是都較難協(xié)調(diào)好冷板的兩大重要因素：(1)換熱效果；(2)力學性能均一性。現(xiàn)有的冷板或者強調(diào)換熱效果，而忽略了冷板的整體力學均一性；或者設(shè)計時設(shè)計思路偏向于力學性能均一性，而沒有充分考慮到冷板的換熱效果。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于提供一種具有換熱效果好、結(jié)構(gòu)緊湊、制造工藝簡單、力學性能均一性好的分型流道冷板。

實現(xiàn)本發(fā)明目的的技術(shù)解決方案為：一種分型流道冷板，包括上蓋板、下蓋板，在上蓋板銑出至少一個隔離筋，該隔離筋的一個端部延伸到上蓋板一側(cè)的一個邊緣，另一個端部與上蓋板另一側(cè)邊緣之間預留一定寬度用以設(shè)置流道；在該隔離筋的兩側(cè)銑出呈V型的流道，所有流道相連互通，在隔離筋一側(cè)的流道與第一水口相通，另一側(cè)的流道與第二水口相通；下蓋板與上蓋板匹配，下蓋板上也設(shè)置隔離筋，該下蓋板的隔離筋與上蓋板上的隔離筋位置對應(yīng)，在下蓋板上的隔離筋兩側(cè)設(shè)置呈倒V型流道，該呈倒V型流道與上蓋板V型的流道位置相對應(yīng)，上下蓋板固定連接在一起時上下蓋板的隔離筋完全接觸，將流道隔開，形成封閉的分型流道。

本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，其顯著優(yōu)點：(1)冷板內(nèi)設(shè)置分型流道，流體進入冷板后，不斷被分型流道改變流向、打斷，流道內(nèi)流體速度即使為0.5m/s時，流體也能達到湍流狀態(tài)，而直管流道一般需要1m/s。流體在流道以湍流狀態(tài)流道并帶走外部導入的熱量，達到快速冷卻的目的。這樣保證了較好的換熱效果同時，降低動力裝置的功率，減輕動力裝置的重量和管道的直徑、長度，降低整套換熱成本。(2)分型流道可以延伸到冷板的任意位置，不用考慮避讓固定孔的情況，使用分型流道還能較好地保證冷板的力學性能均一性。(3)由于采用分型流道，具有換熱效果好、結(jié)構(gòu)緊湊、制造簡單，應(yīng)用前景廣闊，尤其在電力電子等熱流密度高的領(lǐng)域，可以有效快速地降低電子器件的溫度，延長電子器件的使用壽命。

下面結(jié)合附圖對本發(fā)明作進一步詳細描述。

附圖說明

圖1是本發(fā)明分型流道示意圖。

圖2是本發(fā)明分型流道冷板上蓋板(具有一個隔離筋)結(jié)構(gòu)示意圖。

圖3是本發(fā)明分型流道冷板下蓋板(具有一個隔離筋)結(jié)構(gòu)示意圖。

圖4是本發(fā)明帶有兩條隔離筋的分型流道冷板內(nèi)部結(jié)構(gòu)示意圖。

圖5是本發(fā)明帶有三條隔離筋的分型流道冷板內(nèi)部結(jié)構(gòu)示意圖。

具體實施方式

結(jié)合圖2至圖5，本發(fā)明分型流道冷板，包括上蓋板、下蓋板，在上蓋板銑出至少一個隔離筋3，該隔離筋3的一個端部延伸到上蓋板一側(cè)的一個邊緣，另一個端部與上蓋板另一側(cè)邊緣之間預留一定寬度用以設(shè)置流道；在該隔離筋3的兩側(cè)銑出呈V型的流道，所有流道相連互通，在隔離筋3一側(cè)的流道與第一水口相通，另一側(cè)的流道與第二水口相通；下蓋板與上蓋板匹配，下蓋板上也設(shè)置隔離筋，該下蓋板的隔離筋與上蓋板上的隔離筋位置對應(yīng)，在下蓋板上的隔離筋兩側(cè)設(shè)置呈倒V型流道，該呈倒V型流道與上蓋板V型的流道位置相對應(yīng)，上下蓋板固定連接在一起時上下蓋板的隔離筋完全接觸，將流道隔開，形成封閉的分型流道。

本發(fā)明分型流道冷板可以在上蓋板上設(shè)置第一水口和第二水口，作為冷卻液的進出口，也可以在下蓋板上設(shè)置第一水口和第二水口，作為冷卻液的進出口。還可以在上蓋板和下蓋板均設(shè)置第一水口和第二水口，上蓋板和下蓋板的第一水口位置對應(yīng)，一起構(gòu)成分型流道冷板的進口；上蓋板和下蓋板的第二水口位置對應(yīng)，一起構(gòu)成分型流道冷板的出口。實際上，第一水口可以作為冷卻液的出口，第二水口作為冷卻液的進口。

本發(fā)明分型流道冷板的上蓋板和下蓋板上設(shè)置一個隔離筋時，第一水口和第二水口分別位于隔離筋的兩側(cè)，第一水口和第二水口設(shè)置在上蓋板和下蓋板同一邊上或在相垂直的兩條邊上，如圖2和圖3所示。

本發(fā)明分型流道冷板的上蓋板和下蓋板上設(shè)置兩個以上的隔離筋時，各筋條的端部分別位于上蓋板和下蓋板相對的兩條邊上，相鄰兩個隔離筋的端部錯開布置，各隔離筋位于第一水口和第二水口之間。其中，第一水口和第二水口設(shè)置在隔離筋端部所在的上蓋板和下蓋板側(cè)邊上，或者第一水口設(shè)置隔離筋端部所在的上蓋板和下蓋板側(cè)邊上，第二水口設(shè)置在與該側(cè)邊垂直的另一側(cè)邊上。

如圖4所示，上蓋板和下蓋板上設(shè)置兩個隔離筋時，兩個隔離筋的端部分別位于上蓋板和下蓋板相對的兩條邊上，兩個隔離筋位于第一水口和第二水口之間，第一水口和第二水口設(shè)置在上蓋板和下蓋板的兩條邊上(相對的兩條邊上或在相垂直的兩條邊上)。

如圖5所示，上蓋板和下蓋板上設(shè)置三個隔離筋時，三個筋條的端部分別位于上蓋板和下蓋板相對的兩條邊上，相鄰兩個隔離筋端部錯開布置，三個隔離筋位于第一水口和第二水口之間，第一水口和第二水口分別位于最外端的隔離筋端部所在上蓋板和下蓋板的一側(cè)。

所述上蓋板、下蓋板的流道截面形狀可以為方形、圓形等，其深度為1-100mm。上蓋板、下蓋板的流道之間的間距為1-30mm。流道相對于隔離筋的夾角θ為0＜θ＜90°。隔離筋與邊緣預留的流道寬度為1-500mm。上述參數(shù)應(yīng)根據(jù)實際需要進行選取，可以調(diào)節(jié)冷板的力學性能和換熱效果。

實施例

本發(fā)明上蓋板、下蓋板由鋁板等“外形尺寸相同，形狀相近”導熱板板件焊接而成，導熱板上有銑出流道，銑流道時首先銑出圍框1，再銑出中間的隔離筋3。在剩下的待銑流道區(qū)域先銑出一條流道4，流道的深度、角度依據(jù)實際情況而定，間隔一段距離再銑出一條平行的流道，流道之間自然形成流道側(cè)壁2，依次進行下去，直至銑出整個導熱板的流道，最后在隔離筋3兩側(cè)的底部銑出用作冷卻液體進出的第一水口5和第二水口6。各流道、第一水口5和第二水口6相通。

在一塊導熱板的板件上流道整體呈“V”型，另一塊導熱板的板件呈倒“V”型。兩塊板件的流道面相互貼合并焊接，由于板件上的流道不重合，兩個板件上的流道形狀不是關(guān)于焊接面鏡像對稱，兩個板件上的流道呈一定角度。板件焊接后，流道之間的筋條相互交錯貼合，使得整個水冷板沒有薄弱區(qū)域，保證水冷板力學均一性，水冷板的強度可以通過流道間距、流道尺寸、流道角度等因素調(diào)節(jié)。貼合焊接后(除了板件四周設(shè)置必要厚度和進出口保證流體流通外，流道在貼合平面內(nèi)完全平鋪開，保證最大的傳熱面積，充分挖掘冷板的換熱潛力)，冷板內(nèi)的流道就形成一種分型流道(交錯流道)，流經(jīng)分型流道的流體部分改變流動方向。流體流動時，從一側(cè)第一水口5或第二水口6進入，然后進入分型的流道4，由于冷板內(nèi)有一條起到分割流道區(qū)域的隔離筋3，所以流體會先在一側(cè)的冷板內(nèi)換熱，然后繞過隔離筋3進入另一側(cè)的冷板，最終從第二水口6或第一水口5流出。

本發(fā)明的分型流道中，首先是流道分型，即流道在沿流道軸向一段距離之后分型，從一種流道分成至少兩個流道。其次是流體分型，即流體在直線流道中流動方向一致，流體達到分型流道處，流進各個分型流道，改變流體的流向，增加流體擾動。

本發(fā)明的分型流道如圖1所示，流體在a方向流道內(nèi)流動，當流體到達O_a點時，一部分流體會繼續(xù)沿著a方向流動(a₁)，另一部分則會進入b方向流道，并沿著b方向流動(b₁)；b方向流體達到O_b處也會出現(xiàn)相同現(xiàn)象。以上流體在流道內(nèi)流動，由一個流動方向分為兩個或兩個以上不同的流動方向的過程稱為分型，而分型流道是實現(xiàn)以上分型流道的一種結(jié)構(gòu)。

外形尺寸相同，形狀相近是指板件的長寬相同，厚度可以相同，也可以不同。形狀相近是指板件的形狀相同，厚度可以相同，也可以不同，貼合面的流道在尺寸、流道間距、流道離壁面間距可以相同，也可以不同。板件焊接可以采用不同的焊接工藝，比如擴散焊，釬焊、電子束焊等。

冷卻液的進出口可以由板件上的缺口，相互貼合焊接而成，也可以直接在板件上打孔，安裝接頭。