深海密封腔的彈性散熱架的製作方法

2023-07-29 15:25:06

專利名稱：深海密封腔的彈性散熱架的製作方法
技術領域：
本發明涉及水下或深海環境下大功率設備應用技術領域，尤其涉及一種應用於水下乃至深海的圓柱形密封腔體內的彈性散熱架。
背景技術：
當前海洋尤其是深海環境的大部分大功率設備的電氣部分都是密封在圓柱形耐 壓密封腔體內，功率器件往往貼在圓柱形腔體兩頭的端蓋上，或者貼在散熱支架，支架再緊 貼在端蓋上進行散熱，或者是通過灌上絕緣散熱油來對電氣功率器件進行散熱。通過端蓋 進行散熱的方式必然佔用了端蓋的大部分可利用空間，且導熱路徑也很長，通過灌油來散 熱的方式也存在著缺點，溫升必然導致油液膨脹，需要進行壓力平衡補償以限制油液膨脹 帶來的壓強升高，同時油液容易對電氣元件產生幅作用，影響到其可靠性。

發明內容
本發明的目的是針對現有技術的不足，提供一種深海密封腔的彈性散熱架，本發 明可以將水下圓柱形密封腔體內部的功率器件的冗餘熱量傳導到腔體外面的海水以維持 功率器件本身和腔體內部環境的溫度在合適的範圍內。本發明的目的是通過以下技術方案來實現的一種深海密封腔的彈性散熱架，它 包括兩個支撐架固定板端蓋、四個支撐架固定板、四個彈簧座底板、四個散熱板、四個散熱 板支撐架、彈簧座、彈簧。其中，所述支撐架固定板端蓋內表面設有圓形凹槽，四個支撐架固 定板的兩頭分別插入兩個支撐架固定板端蓋裡面的圓形槽內並固定，四個散熱板支撐架的 一端分別卡在四片支撐架固定板組成的四個卡槽裡面。四個散熱板支撐架的另一端分別插 入四個散熱板中間的凹槽內並固定。四個彈簧座底板分別貼在四個散熱板支撐架的導槽表 面，在彈簧座底板和散熱板支撐架的接觸面的中間分別設有完全配合的導槽和導軌，每個 彈簧座底板上固定若干個彈簧座，彈簧置於相對面的兩個彈簧座底板對應的彈簧座上，從 而形成一排彈簧。兩排彈簧相互正交且相互錯開。進一步地，所述兩個支撐架固定板端蓋分別通過端蓋固定螺釘和四個支撐架固定 板固定。所述四個散熱板支撐架的另一端分別插入四個散熱板中間的凹槽內並用支撐架固 定螺釘組將散熱板支撐架固定在散熱板上。本發明的有益效果是，本發明與傳統依靠端蓋進行散熱的方式相比，不但釋放了 端蓋有效利用空間，同時增大了散熱面積，縮短了熱傳導路徑，與灌充散熱油相比，避免了 油液對電氣器件的影響和因油液受熱膨脹導致壓強升高的影響，而本發明特有的彈性特 點，解決了因水壓導致腔體微量變形而容易造成腔內支架永久變形以至導熱面接觸不良的 問題。本發明可以擴大水下大功率設備的應用範圍，促進水下乃至深海資源勘探與開發、海 洋觀測與研究、水下作業等科學技術的發展，具有重大意義。


圖1是彈性散熱架整體裝配三維結構示意圖；圖2是彈性散熱架零件圖示意圖；圖3是彈性散熱架裝配圖半剖視圖；圖4是彈性散熱架內部裝配關係示意圖；圖5是1/4散熱架結構示意圖；圖6是支撐架固定板端蓋三維示意圖。圖中端蓋固定螺釘1、支撐架固定板端蓋2、支撐架固定板3、彈簧座底板4、散熱板5、散熱板支撐架6、支撐架固定螺釘組7、彈簧座8、彈簧9。具體實施方法本發明深海密封腔的彈性散熱架包括散熱板、散熱板支撐架、支撐架固定螺釘組、 支撐架固定板、彈簧座底板、彈簧座、彈簧、支撐架固定板端蓋、端蓋固定螺釘。散熱板支撐 架插入散熱板中間的凹槽內並通過支撐架固定螺釘組固定在散熱板上，四塊支撐架固定板 插入散熱板固定塊端蓋裡面的圓形槽內，並通過端蓋固定螺釘將支撐架固定板端蓋和支撐 架固定板固定，四個散熱板支撐架正好可以卡在四個支撐架固定板的四個卡槽裡面，彈簧 座通過其底部的螺紋固定在彈簧座底板上，一個彈簧座底板上安裝多個彈簧座，彈簧座底板 貼在散熱板支撐架的弧形槽表面，相對面的兩個彈簧座底板對應的彈簧座上放置一個彈簧。為了使得四塊散熱板所受到的推擠壓力幾乎均勻，裝在彈性散熱架中間的彈簧座 底板上的兩排彈簧是相互正交且相互錯開的，從而既不幹涉又保證受力均勻。為了保證散熱板和腔體內表面接觸面的熱阻儘可能小，除了在它們的接觸面敷有 導熱矽脂外，散熱板的圓弧外表面直徑必須保證和圓柱型密封腔體內徑一致，保證散熱板 和腔體內表面儘可能貼緊。為了防止彈簧座底板錯位而使得1/4散熱架受力不均勻，散熱板支撐架和彈簧座 底板相互接觸的表面中間分別設有相互配合的三角形導軌和三角形導槽。為了保證具有良好的導熱效果又降低散熱架的重量，支撐架固定板端蓋、支撐架 固定板、彈簧座底板、散熱板、散熱板支撐架均採用鋁或鋁合金加工，其中散熱板軸向方向 設有尺寸不一的通孔，以降低其重量。以下結合附圖進一步說明本發明，本發明的目的和效果將變得更加明顯。如圖1 6所示，本發明深海密封腔的彈性散熱架，包括端蓋固定螺釘1、兩個支 撐架固定板端蓋2、四個支撐架固定板3、四個彈簧座底板4、四個散熱板5、四個散熱板支撐 架6、支撐架固定螺釘組7、彈簧座8、彈簧9。支撐架固定板端蓋2(圖6)內表面設有圓形凹槽，四個支撐架固定板3的兩頭分 別插入兩個支撐架固定板端蓋2裡面的圓形槽內，並通過端蓋固定螺釘1將兩個支撐架固 定板端蓋2和四個支撐架固定板3固定，四個散熱板支撐架6的一端分別卡在四片支撐架固定板3組成的四個卡槽裡面。四個散熱板支撐架6的另一端分別插入四個散熱板5中間 的凹槽內並用支撐架固定螺釘組7將散熱板支撐架6固定在散熱板5上，組成四個1/4散 熱架(圖5)。四個彈簧座底板4分別貼在四個散熱板支撐架6的導槽表面，彈簧座底板4 和散熱板支撐架6的接觸面的中間分別設有完全配合的導槽和導軌，便於對位和防止受力 時錯位(圖3)，彈簧座8通過其底部的螺紋固定在彈簧座底板4上，每個彈簧座底板4上安裝若干個彈簧座，彈簧9置於相對面的兩個彈簧座底板4對應的彈簧座8上，從而形成一排 彈簧，用於將兩個相對面的1/4散熱架推向圓柱形腔體10的內表面。兩排彈簧相互正交且 相互錯開，防止幹涉(圖4)。彈簧的工作壓力
F=K(G1+G2)/N其中=G1為1/4散熱架的重量，G2為1/4散熱架上面搭載的電氣器件的重量，N為 單排彈簧個數，k為壓緊係數(k = 2 5)。彈簧的剛度則根據工作壓力和彈簧可壓縮行程 而計算。密封腔內功率器件可以通過螺釘或者其它方式直接貼在四個散熱板5的平面上。 將該彈性散熱架裝入腔體內部前，在散熱板的圓弧表面均勻塗上或貼上導熱矽脂，然後將 四個1/4散熱架沿著半徑方向壓縮彈簧，使散熱架的外徑略小於腔體的內徑，放入圓柱形 密封腔體內，鬆開壓力，四個1/4散熱架就會在彈簧的作用力下往外散開並壓緊在圓柱形 密封腔體內表面上。
權利要求
一種深海密封腔的彈性散熱架，其特徵在於，它包括兩個支撐架固定板端蓋(2)、四個支撐架固定板(3)、四個彈簧座底板(4)、四個散熱板(5)、四個散熱板支撐架(6)、彈簧座(8)、彈簧(9)。其中，所述支撐架固定板端蓋(2)內表面設有圓形凹槽，四個支撐架固定板(3)的兩頭分別插入兩個支撐架固定板端蓋(2)裡面的圓形槽內並固定，四個散熱板支撐架(6)的一端分別卡在四片支撐架固定板(3)組成的四個卡槽裡面。四個散熱板支撐架(6)的另一端分別插入四個散熱板(5)中間的凹槽內並固定。四個彈簧座底板(4)分別貼在四個散熱板支撐架(6)的導槽表面，在彈簧座底板(4)和散熱板支撐架(6)的接觸面的中間分別設有完全配合的導槽和導軌，每個彈簧座底板(4)上固定若干個彈簧座，彈簧(9)置於相對面的兩個彈簧座底板(4)對應的彈簧座(8)上，從而形成一排彈簧。兩排彈簧相互正交且相互錯開。
2.根據權利要求1所述深海密封腔的彈性散熱架，其特徵在於，所述兩個支撐架固定 板端蓋(2)分別通過端蓋固定螺釘(1)和四個支撐架固定板(3)固定。
3.根據權利要求1所述深海密封腔的彈性散熱架，其特徵在於，所述四個散熱板支撐 架(6)的另一端分別插入四個散熱板(5)中間的凹槽內並用支撐架固定螺釘組(7)將散熱 板支撐架(6)固定在散熱板(5)上。
全文摘要
本發明公開了一種深海密封腔的彈性散熱架，它包括兩個支撐架固定板端蓋、四個支撐架固定板、四個彈簧座底板、四個散熱板、四個散熱板支撐架、彈簧座、彈簧。本發明與傳統依靠端蓋進行散熱的方式相比，不但釋放了端蓋有效利用空間，同時增大了散熱面積，縮短了熱傳導路徑，與灌充散熱油相比，避免了油液對電氣器件的影響和因油液受熱膨脹導致壓強升高的影響，而本發明特有的彈性特點，解決了因水壓導致腔體微量變形而容易造成腔內支架永久變形以至導熱面接觸不良的問題。本發明可以擴大水下大功率設備的應用範圍，促進水下乃至深海資源勘探與開發、海洋觀測與研究、水下作業等科學技術的發展，具有重大意義。
文檔編號H05K7/20GK101841996SQ20101016608
公開日2010年9月22日 申請日期2010年5月7日 優先權日2010年5月7日
發明者俞徐海, 李德駿, 楊燦軍, 金波, 陳燕虎, 陳鷹 申請人:浙江大學