CN117794165A - 一种基于双程形状记忆合金调节阀的流量自适应冷板 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于双程形状记忆合金调节阀的流量自适应冷板，属于电子设备散热技术领域。该装置包括冷板壳体、翅片、导向柱、阀体、弹簧、流体入口、流体出口，其中弹簧材质为双程形状记忆合金，结构状态随温度变化。流体在冷板内部流动带走冷板壳体传递的热量，冷板壳体表面局部温度过高时，对应位置的弹簧变形至收缩结构状态，阀体下降，对应流道流动阻力减小，流量增大，局部热点温度降低，弹簧再次恢复至拉伸结构状态。在此过程中，通过记忆合金弹簧的温度记忆功能可以自适应调节各流道流量，从而有效控制局部热点温度，提升了与冷板表面贴合的器件温度一致性。

Description

一种基于双程形状记忆合金调节阀的流量自适应冷板

技术领域

本发明属于电子设备散热技术领域。

背景技术

冷板作为一种高效换热装置广泛应用于高功率电子设备散热领域，目前对于具有不同热耗分布的电子设备，需要设计具有不同结构形式流道的冷板以适应其热耗分布，而对于热耗随机变化的电子设备，具有固定结构形式的冷板往往不能动态调节内部流量分配以适应电子设备热耗分布，从而造成局部温度过高，形成热点，影响设备工作的可靠性和安全性。针对这种情况通常会在冷板设计阶段留有较大的冷却裕量以保证在不同热耗下冷板的适用性，这种冗余设计不但对冷板外部驱动能力提出更高的要求，也不利于装置的小型化与轻量化。

发明专利CN202110307578.1公开了一种基于记忆合金的自适应换热器，该装置能够根据感受来流温度，进行自适应结构变化从而对来流进行冷却，能够配合航空发动机的工作状态，使强化传热结构具有自适应功能，从而减小设计冗余，提高换热器的换热效率，该发明体积较大，适用于流体之间的换热，无法解决冷板内部流量自适应调节问题。发明专利CN201811003373.9公开了一种形状记忆合金驱动的自调节流道冷板及自调节方法，该装置通过形状记忆合金弹簧受热导机构和液态工质传热，使其弹力发生变化，进而带动推杆推动活动流道壁发生相应运动，对上层流道的分支流道开启和关闭，从而调节冷板表面的温度分布，该发明需要安装普通弹簧与形状记忆合金弹簧组成偏动装置，对于冷板而言所需空间较大，且安装槽内部需要填充高热导率工质，既增加了加工难度，又存在通过推杆处泄漏至冷板流道，污染冷板内部工质的风险。

发明内容

为解决冷板内部流量自适应分配需求，本发明提出了一种基于双程形状记忆合金调节阀的流量自适应冷板，通过弹簧与阀体形成的双程形状记忆合金调节阀改变流道流动阻力，根据温度自适应调节流量，从而有效提升与冷板表面贴合的器件温度一致性。

为达到上述技术目的，本发明是通过以下技术方案实现的：

一种基于双程形状记忆合金调节阀的流量自适应冷板，包括冷板壳体1、翅片2、导向柱3、阀体4、弹簧5、流体入口6、流体出口7；所述弹簧5包括弹簧I501、弹簧II502、弹簧III503、弹簧IV504、弹簧V505、弹簧VI506、弹簧VII507，材质为双程形状记忆合金；所述翅片2在冷板壳体1内部，将冷板壳体1内部分隔成多个流道；所述阀体4和弹簧5固定连接形成流量调节阀；所述弹簧5旋绕在导向柱3外部；所述冷板壳体1内部各流道均布置有导向柱3、阀体4、弹簧5。

进一步的，所述弹簧5的结构状态与温度相关，温度达到设定阈值I时弹簧5为收缩结构状态，温度达到设定阈值II时弹簧5为拉伸结构状态。

进一步的，所述弹簧5在收缩结构状态下,与其相连的阀体4顶面与流道底面齐平。

进一步的，所述流体入口6与翅片2形成流道之间存在均流腔。

进一步的，所述弹簧5一端与阀体4相连，另一端与冷板壳体1相连，导向柱3、阀体4、弹簧5中心线平行。

进一步的，所述冷板壳体1内部流体为单相工质如水、冷却液或两相工质如氟利昂。

本发明与现有技术相比，其显著优点：

(1)本发明的基于双程形状记忆合金调节阀的流量自适应冷板内部各流道具有形状记忆合金调节阀，冷板壳体局部温度高于其余区域温度时，调节阀开度增加，流量增大，降低热点温度，实现流量的自适应调节，提升冷板表面温度均匀性。

(2)本发明的基于双程形状记忆合金调节阀的流量自适应冷板通过设定温度阈值改变流量调节阀开度，无需外部动力，且结构与加工工艺简单，相比现有技术可以直接通过流道内部流体向流量调节阀传热，无需额外添加高导热工质，避免了工质污染的风险。

下面结合附图对本发明作进一步详细描述。

附图说明

图1是本发明初始状态纵向剖视图。

图2是本发明存在局部热点时纵向剖视图。

图3是本发明横向剖视图。

图4是本发明流量调节阀初始状态结构图。

图5是本发明流量调节阀受热状态结构图。

其中，1、冷板壳体；2、翅片；3、导向柱；4、阀体；5、弹簧；6、流体入口；7、流体出口；501、弹簧I；502、弹簧II；503、弹簧III；504、弹簧IV；505、弹簧V；506、弹簧VI；507、弹簧VII。

具体实施方式

为了说明本发明的技术方案及技术目的，下面结合附图及具体实施例对本发明做进一步的介绍。

结合图1～5，包括冷板壳体1、翅片2、导向柱3、阀体4、弹簧5、流体入口6、流体出口7；弹簧5包括弹簧I501、弹簧II502、弹簧III503、弹簧IV504、弹簧V505、弹簧VI506、弹簧VII507，材质为双程形状记忆合金；翅片2在冷板壳体1内部，将冷板壳体1内部分隔成多个流道；阀体4和弹簧5固定连接形成流量调节阀；弹簧5旋绕在导向柱3外部；冷板壳体1内部各流道均布置有导向柱3、阀体4、弹簧5。

优选的，弹簧5的结构状态与温度相关，温度达到设定阈值I时弹簧5为收缩结构状态，温度达到设定阈值II时弹簧5为拉伸结构状态。

优选的，弹簧5在收缩结构状态下，与其相连的阀体4顶面与流道底面齐平。

优选的，流体入口6与翅片2形成流道之间存在均流腔。

优选的，弹簧5一端与阀体4相连，另一端与冷板壳体1相连，导向柱3、阀体4、弹簧5中心线平行。

优选的，冷板壳体1内部流体为单相工质如水、冷却液或两相工质如氟利昂。

在一些实施方式中，单根流道内部有多个流量调节阀。

冷板长度为40-100mm，宽度为40-100mm，厚度为8-20mm，翅片厚度为1-3mm，翅片间距为4-8mm，翅片长度为20-80mm，翅片高度为2mm-14mm，阀体外径为3.8-7.8mm，阀体内径为2.8-6.8mm，导向柱直径为1.8mm，弹簧收缩结构状态长度为3-15mm，弹簧拉伸结构状态长度为5-17mm。

本发明的基于双程形状记忆合金调节阀的流量自适应冷板的工作过程为：

冷板壳体与热源贴合，热量通过冷板壳体传递至内部工质，当热源局部温度过高时，冷板壳体对应位置温度也会高于其他区域，热量通过导向柱及内部工质传递至弹簧，当弹簧温度达到设定温度阈值I时，弹簧开始变形为收缩结构状态，流量调节阀开度增加，对应流道流量增大，热点温度降低，当弹簧温度达到设定温度阈值II时，弹簧开始变形为拉伸结构状态，流量调节阀开度减小，对应流道流量减小，部分流量重新分配至其他流道，通过此过程实现温度的动态调节，提升冷板壳体表面温度均匀性。

Claims (6)

1.一种基于双程形状记忆合金调节阀的流量自适应冷板，其特征在于：包括冷板壳体(1)、翅片(2)、导向柱(3)、阀体(4)、弹簧(5)、流体入口(6)、流体出口(7)；所述弹簧(5)包括弹簧I(501)、弹簧II(502)、弹簧III(503)、弹簧IV(504)、弹簧V(505)、弹簧VI(506)、弹簧VII(507)，材质为双程形状记忆合金；所述翅片(2)在冷板壳体(1)内部，将冷板壳体(1)内部分隔成多个流道；所述阀体(4)和弹簧(5)固定连接形成流量调节阀；所述弹簧(5)旋绕在导向柱(3)外部；所述冷板壳体(1)内部各流道均布置有导向柱(3)、阀体(4)、弹簧(5)。

2.根据权利要求1所述的基于双程形状记忆合金调节阀的流量自适应冷板，其特征在于：弹簧(5)的结构状态与温度相关，温度达到设定阈值I时弹簧(5)为收缩结构状态，温度达到设定阈值II时弹簧(5)为拉伸结构状态。

3.根据权利要求1所述的基于双程形状记忆合金调节阀的流量自适应冷板，其特征在于：弹簧(5)在收缩结构状态下,与其相连的阀体(4)顶面与流道底面齐平。

4.根据权利要求1所述的基于双程形状记忆合金调节阀的流量自适应冷板，其特征在于：流体入口(6)与翅片(2)形成流道之间存在均流腔。

5.根据权利要求1所述的基于双程形状记忆合金调节阀的流量自适应冷板，其特征在于：弹簧(5)一端与阀体(4)相连，另一端与冷板壳体(1)相连，导向柱(3)、阀体(4)、弹簧(5)中心线平行。

6.根据权利要求1所述的基于双程形状记忆合金调节阀的流量自适应冷板，其特征在于：冷板壳体(1)内部流体为单相工质如水、冷却液或两相工质如氟利昂。