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CN111504111B - 蒸发器和制造方法 - Google Patents

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CN111504111B
CN111504111B CN202010074122.0A CN202010074122A CN111504111B CN 111504111 B CN111504111 B CN 111504111B CN 202010074122 A CN202010074122 A CN 202010074122A CN 111504111 B CN111504111 B CN 111504111B
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tube
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Abstract

本发明涉及一种蒸发器，该蒸发器包括：在下歧管(2)中的入口(3)；在上歧管(4)中的出口(5)；以及多端口式管(1)，其在下歧管与上歧管之间延伸，多端口式管在下歧管(2)与上歧管(4)之间提供流动路径。为了获得简单并且高效的蒸发器，多端口式管(1)的外侧壁(10)中的一个设有具有第一热接收表面(13)的第一蒸发器区段(7)和具有第二热接收表面(14)的第二蒸发器区段(8)，第一和第二蒸发器区段(7、8)将经由相应的第一和第二热接收表面(13、14)接收的热负荷传递到所述多端口式管(1)中的流体，并且，第一和第二热接收表面(13、14)彼此形成角度(27)，以与待冷却的物体的不同表面对齐和接触。

Description

蒸发器和制造方法
技术领域
本发明涉及蒸发器，并且更具体地涉及在使用期间接触待冷却的物体的表面的蒸发器。
背景技术
为了确保物体所产生的热高效地传递到接触该物体的蒸发器，有必要确保物体与蒸发器之间的热连接是足够好的。另外，蒸发器应当具有足以去除物体所产生的热负荷的冷却能力。
实际上，特别是当待冷却的物体具有不存在单个足够大的平坦表面区域的外部形状时，难以提供这样的蒸发器。对于这样的物体，平坦表面区段的可用区域可能不足以提供所要求的冷却。作为替代，有必要使用能够超出物体的可用平坦表面区段也遵从物体的外表面的形状的蒸发器。
然而，使这样的物体冷却的挑战是，先前已知的蒸发器的设计远非给这样的物体提供充分冷却的最佳方案。
发明内容
本发明的目标是解决上文中所提到的缺陷并且提供能够给物体提供高效冷却的蒸发器。本发明的目标利用根据独立权利要求1所述的蒸发器、根据独立权利要求11所述的断路器以及根据独立权利要求12所述的制造方法来达到。
当蒸发器设有多端口式管(其设有第一蒸发器区段和第二蒸发器区段，第一蒸发器区段和第二蒸发器区段具有彼此形成角度的相应的第一和第二热接收表面)时，蒸发器能够接触待冷却的物体的不同表面并且因此提供充分冷却。
在从属权利要求中公开了本发明的优选实施例。
附图说明
在下文中，将以示例的方式并且参考附图而更详细地描述本发明，其中：
图1至图3示出制造蒸发器的方法，
图4示出当附接到待冷却的物体时的图1至图3的蒸发器，
图5a和图5b示出蒸发器的第一实施例，
图6a和图6b示出蒸发器的第二实施例，
图7a和图7b示出蒸发器的第三实施例，以及
图8示出蒸发器的第四实施例。
具体实施方式
图1至图3示出制造蒸发器的方法，并且，其中显示蒸发器组件的不同构件。在图1中，多端口式管1例如由铝挤制而成。如在图5b中最清楚地看到的，多端口式管包括由内部中间壁界定的多个分开的流动通道。
具有入口3的下歧管2设于多端口式管1的第一端处。具有出口5的上歧管4设于多端口式管1的第二端处。因此，多端口式管1在下歧管2与上歧管3之间提供流动路径，以允许已经由入口3进入蒸发器的流体由于蒸发而朝向出口5向上行进。一旦蒸发器的部件已如图1中所示出的那样组装在一起，部件就可彼此钎焊。
在图2中，蒸发器的制造通过使多端口式管1弯曲使得获得至少两个蒸发器区段而继续进行。为了促进这样的弯曲，多端口式管由具有允许弯曲的尺寸的金属材料(诸如，铝)制造。然而，在所示出的示例中，在两个不同的位置6处实行弯曲，使得第一蒸发器区段7、第二蒸发器区段8以及第三蒸发器区段9设于多端口式管1的外侧壁10上。在图中，以示例的方式假定在位置6处围绕平行的轴线而实行弯曲。然而，实际上，在位置6处实现弯曲所围绕的轴线不需要为平行的，在此情况下，获得3D弯曲。另外，代替仅在两个位置6处弯曲，可在不止两个位置6处实现弯曲，使得获得不止三个蒸发器区段。这使得有可能高效地遵从具有通过拐角而分开的需要冷却的若干表面的待冷却的物体的形状。
在所示出的示例中，以示例的方式假定金属板11在第一、第二以及第三蒸发器区段7、8以及9中的每一个处附接到多端口式管1的外侧壁10。在此情况下，这些金属板形成相应的蒸发器区段7、8以及9。每个金属板11的第一表面12附接到多端口式管1的外侧壁10。如图4中所示出的，每个金属板的与第一表面12相反的另一表面形成接触待冷却的物体的热接收表面。因此，在所示出的实施例中，第一蒸发器区段7由具有第一热接收表面13的第一金属板11形成，第二蒸发器区段8由具有第二热接收表面14的第二金属板11形成，并且，第三蒸发器区段9由具有第三热接收表面15的第三金属板11形成。所有的金属板都可例如由铝制造。如果使用金属板，则金属板可例如在图1中所示出的制造步骤中通过钎焊而附接到多端口式管。
然而，将金属板11用作第一、第二以及第三蒸发器区段并非在所有的实施例中都是必要的，尽管这在许多实现方案中有利于改进热扩散并且有利于获得均匀热分布。如果未使用这样的金属板，则多端口式管1的外侧壁10的表面区域照此可形成第一、第二以及第三热接收表面13、14以及15，这些热接收表面从待冷却的物体接收热，并且将热负荷传递到多端口式管的通道中的流体，以引起流体的蒸发。在此情况下，一旦蒸发器的制造已完成，蒸发器的多端口式管就可直接地被夹持到物体。
在所示出的示例中，第一、第二以及第三热接收表面13、14以及15是平面(换言之，平坦表面)。这样的实施例在待冷却的物体具有若干平坦表面的情况下是极其有利的，因为，如图4中所示出的，第一、第二以及第三热接收表面于是可与物体的表面对齐，以高效地接触物体的平坦表面并且从其接收热。在位置6处使多端口式管1实际上弯曲成任何期望的角度27使得第一、第二以及第三热接收表面13、14以及15彼此形成任何合适的角度27的可能性使得有可能使蒸发器的形状高效地适于待冷却的物体的外表面的形状。
在图3的制造步骤中，通过使入口管16附接到下歧管2中的入口3而完成蒸发器。在所示出的实施例中，入口管16从入口3向上延伸，使得例如在液体状态下从冷凝器进入入口管的流体将由于重力而流动到下歧管2中。另外，出口管17附接到上歧管4中的出口5。出口管从出口5向上延伸，使得例如在蒸汽状态下进入出口管的流体将向上流动到冷凝器。因此，蒸发器适合于在能够与冷凝器一起在自然循环模式下操作而不需要产生流体循环的泵的冷却系统中使用。最后，作为最后的制造步骤，为了确保蒸发器如要求那样的刚性，若有必要，则蒸发器的部件可通过焊接而彼此附接。
图4示出当附接到待冷却的物体18时的图1至图3的蒸发器。物体18可例如为发电机的断路器单元。备选地，物体可为要求高效冷却的任何其它高电压和/或高电流装置。蒸发器处的热功率损失和热通量可例如如下：
Figure 218991DEST_PATH_IMAGE002
在图4中，以示例的方式假定物体18具有八边形形状，这意味着物体18的外表面19具有彼此形成角度的多个平面表面。表面都并非单独地大到足以耗散物体所产生的全部的热负荷。然而，使与图1至图3结合而阐述的蒸发器附接到如图4中所示出的物体18使得有可能使物体18的三个不同表面高效地冷却。因此，由于具有与物体的外表面的不同的平面区段完美地对齐和接触的第一、第二以及第三热接收表面13、14以及15的第一、第二以及第三蒸发器区段7、8以及9而可提供充分冷却。蒸发器的多端口式管1提供大的沸腾表面和最佳流体流动分布。
所示出的蒸发器还具有一定量的柔性，这可用于在热接收表面13、14以及15和物体18的表面在上文中所阐述的制造方法之后并非完美地对齐的情况下使这些表面对齐。以此方式，可排除对于热接收表面13、14以及15与物体18的表面之间的分开的热垫的需要。
在图1至图4中所示出的实施例中，蒸发器仅设有一个多端口式管1。然而，如果要求更高效的冷却，则额外的(一个或若干)多端口式管可布置成与所示出的多端口式管1平行，以提供能够在下歧管2与上歧管4之间转移更多的流体的流体路径。在这一点上，术语平行指如下的事实：这些多端口式管在下歧管2与上歧管4之间为流体提供平行的流体路径。在此情况下，如果使用金属板11，则额外的(一个或多个)多端口式管可与所示出的多端口式管1接触相同的金属板11，或备选地设有分开的额外的金属板。如图8中所示出的，如果若干多端口式管布置成在下歧管2与上歧管4之间延伸，则这些管可在其间存在间隙的情况下而并排布置，或备选地上下叠置地堆叠。
图5a和图5b示出蒸发器的第一实施例。图5a示出下歧管2、上歧管4以及多端口式管1的在多端口式管在位置6处弯曲之前的侧视图。为了简单起见，未示出入口、入口管、出口以及出口管。图5b示出蒸发器在图5a的位置a-a处的横截面。
在图5a和图5b的示例中，在不具有如图1至图4中所显示的金属板11的情况下实现蒸发器。因此，在使用中，使多端口式管1的外侧壁10上的第一、第二以及第三热接收表面13、14以及15与待冷却的物体接触。
图5b还详细地示出多端口式管1的流动通道。如可从图5b看到的，多端口式管1设有多个分开的流动通道20，这些流动通道20由相反的外侧壁10、21和在多端口式管的相反的外侧壁10和21之间延伸的内部中间壁22界定。这样的多端口式管1可例如由铝挤制而成。
图6a和图6b示出蒸发器的第二实施例。图6a和图6b的实施例和与图5a和图5b结合而阐述的实施例极其相似。因此，在下文中，图6a和图6b的实施例主要地通过指出这些实施例之间的差异而阐述。
图6a示出下歧管2、上歧管4以及多端口式管1的在多端口式管在位置6处弯曲之前的侧视图。为了简单起见，未示出入口、入口管、出口以及出口管。图6b示出蒸发器在图6a的位置b-b处的横截面。
在图6a和图6b的示例中，在具有如图1至图4中所显示的金属板11的情况下实现蒸发器。在图6a和图6b中，这些金属板与多端口式管1的外侧壁10直接接触。在使用中，如图4中所示出的，使金属板11的第一、第二以及第三热接收表面13、14以及15与待冷却的物体接触。在图6b中所示出的示例中，金属板11在位置23处(换言之，在多端口式管1的外侧壁10和21的相反的外缘附近)通过钎焊而附接到多端口式管。
图7a和图7b示出蒸发器的第三实施例。图7a和图7b的实施例和与图6a和图6b结合而阐述的实施例极其相似。因此，在下文中，图7a和图7b的实施例主要地通过指出这些实施例之间的差异而阐述。
图7a示出下歧管2、上歧管4以及多端口式管1的在多端口式管在位置6处弯曲之前的侧视图。为了简单起见，未示出入口、入口管、出口以及出口管。图7b示出蒸发器在图7a的位置c-c处的横截面。
在图7a和图7b的示例中，在具有如图1至图4中所显示的金属板11的情况下实现蒸发器。在图7a和图7b中，金属板与多端口式管1的外侧壁10间接接触。在使用中，如图4中所示出的，使金属板11的第一、第二以及第三热接收表面13、14以及15与待冷却的物体接触。
在图7b中所示出的示例中，金属板11在位置24处通过钎焊而附接到多端口式管1。由于钎焊，第一和第二材料层在位置24处在多端口式管的外侧壁10的相反的外缘附近形成于金属板11与多端口式管1的侧壁10之间的空间中。这些材料层提供金属板11与多端口式管1的外侧壁10之间的间接接触。第一和第二材料层在其间界定空气通道25，从而允许空气在外侧壁10与金属板11之间传递。由于与经由空气通道25相比而更高效地经由位置24处的材料层将热从板11传导到多端口式管1的通道20，因而在空气通道的位置处的一组通道26为液体回流提供通路。这样的回流可起源于例如蒸发器所连接到的冷凝器。
图8示出蒸发器的第四实施例。图8的实施例和与图6a和图6b结合而阐述的实施例极其相似。因此，在下文中，图8的实施例主要地通过指出这些实施例之间的差异而阐述。
图8示出蒸发器的横截面。在该示例中，在具有如图1至图4中所显示的金属板11的情况下实现蒸发器。这些金属板与多端口式管1的外侧壁10直接接触。然而，在该实施例中，额外的(一个或若干)多端口式管布置成与接触金属板11的多端口式管1平行。以此方式，获得能够在下歧管与上歧管之间转移更多流体的流体路径。在图8中，这些多端口式管1上下叠置地堆叠。多端口式管可例如通过锡焊而彼此附接。
将理解，上文的描述和附图仅旨在示出本发明。将对本领域技术人员显而易见的是，在不背离本发明的范围的情况下，可改变并且修改本发明。

Claims (12)

1.一种蒸发器，包括：
在下歧管(2)中的入口(3)；
在上歧管(4)中的出口(5)；以及
多端口式管(1)，其在所述下歧管与所述上歧管之间延伸，所述多端口式管设有多个分开的流动通道(20)，所述流动通道(20)由相反的外侧壁(10、21)和在所述多端口式管的相反的外侧壁之间延伸的内部中间壁(22)界定，所述多端口式管在所述下歧管(2)与所述上歧管(4)之间提供流动路径，其特征在于，
所述多端口式管(1)的外侧壁(10)中的一个设有由具有平面的第一热接收表面(13)的金属板(11)形成的第一蒸发器区段(7)和由具有平面的第二热接收表面(14)的另一金属板(11)形成的第二蒸发器区段(8)，所述第一和第二蒸发器区段(7、8)将经由相应的第一和第二热接收表面(13、14)接收的热负荷传递到所述多端口式管(1)中的流体，并且，
所述第一和第二热接收表面(13、14)彼此形成角度(27)，以与待冷却的物体的不同表面对齐和接触，
其中，至少一个金属板(11)钎焊到所述多端口式管(1)的外侧壁(10)，以使第一和第二材料层(24)在所述多端口式管(1)的外侧壁的相反的外缘附近形成于所述金属板(11)与所述多端口式管的外侧壁(10)之间的空间中，所述第一和第二材料层界定允许空气在所述外侧壁(10)与所述金属板(11)之间传递的空气通道(25)。
2.根据权利要求1所述的蒸发器，其中，所述多端口式管(1)的外侧壁设有第三蒸发器区段(9)，其具有将所接收的热负荷传递到所述多端口式管(1)中的流体的第三热接收表面(15)，并且，所述第三热接收表面(15)与所述第一和第二热接收表面(13、14)形成角度。
3.根据权利要求2所述的蒸发器，其中，所述第三热接收表面(15)是平面表面。
4.根据权利要求1至3中的任一项所述的蒸发器，其中，入口管(16)从所述入口(3)向上延伸，并且，出口管(17)从所述出口(5)向上延伸。
5.根据权利要求1至3中的任一项所述的蒸发器，其中，形成所述蒸发器区段(7、8、9)的所述金属板(11)具有接触所述多端口式管(1)的第一表面(12)和与所述第一表面(12)相反并且形成接触所述待冷却的物体(18)的热接收表面(13、14、15)的另一表面。
6.根据权利要求5所述的蒸发器，其中，至少一个金属板(11)钎焊到所述多端口式管(1)。
7.根据权利要求1至3中的任一项所述的蒸发器，其中，所述多端口式管(1)是挤制的铝管。
8.根据权利要求1至3中的任一项所述的蒸发器，其中，所述蒸发器是用于使包括发电机的断路器单元的物体(18)冷却的蒸发器。
9.根据权利要求1至3中的任一项所述的蒸发器，其中，所述多端口式管由金属材料制造，其尺寸设置成在所述蒸发器区段之间的位置(6)处弯曲，以在所述第一和第二热接收表面(13、14)之间形成所述角度(27)。
10.一种断路器单元，其形成待冷却的物体(18)和热连接到所述物体(18)的至少一个根据权利要求1至9中的任一项所述的蒸发器。
11.一种制造蒸发器的方法，包括：
挤制具有多个分开的流动通道(20)的多端口式管(1)，所述流动通道(20)由相反的外侧壁(10、21)和在所述多端口式管(1)的相反的外侧壁(10、21)之间延伸的内部中间壁(22)界定，
在所述多端口式管(1)的第一端处提供具有入口(3)的下歧管(2)，
在所述多端口式管(1)的第二端处提供具有出口(5)的上歧管(4)，其特征在于，所述方法进一步包括：
将金属板(11)附接到所述多端口式管(1)以提供具有平面的第一热接收表面(13)的第一蒸发器区段(7)，
将金属板(11)附接到所述多端口式管(1)以提供具有平面的第二热接收表面(14)的第二蒸发器区段(8)，
使所述多端口式管(1)弯曲，使得所述第一和第二热接收表面(13、14)彼此形成角度(27)，
其中，至少一个金属板(11)钎焊到所述多端口式管(1)的外侧壁(10)，以使第一和第二材料层(24)在所述多端口式管(1)的外侧壁的相反的外缘附近形成于所述金属板(11)与所述多端口式管的外侧壁(10)之间的空间中，所述第一和第二材料层界定允许空气在所述外侧壁(10)与所述金属板(11)之间传递的空气通道(25)。
12.根据权利要求11所述的方法，其中，所述金属板(11)具有附接到所述多端口式管(1)的第一表面(12)和与所述第一表面(12)相反并且形成所述热接收表面(13、14)的另一表面。
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