由壓鑄鋁制成的加熱散熱器元件的制作方法
【專利摘要】一種由壓鑄鋁制成的加熱散熱器元件(1)沿著縱向軸線(A)延伸并且具有單塊鋁結(jié)構(gòu)(15)，包括管狀本體(2)和從本體(2)的相對側(cè)突出的連接部(7)；該結(jié)構(gòu)(15)在內(nèi)部設(shè)置有在使用中用于水流的循環(huán)的水回路(16)，而可獲得的用于結(jié)構(gòu)(15)周圍的空氣流過的體積限定空氣回路(17)；鋁結(jié)構(gòu)(15)和水回路(16)限定熱交換手段，以便相對于水/鋁的熱交換而言增加鋁/空氣的熱交換，從而相對于通?？色@得的體積并且具體地相對于水回路(16)的體積而增加空氣回路(17)的體積。
【專利說明】由壓鑄鋁制成的加熱散熱器元件
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及由壓鑄鋁制成的加熱散熱器(heating radiator，供暖散熱器)元件。【背景技術(shù)】
[0002]通常，用于加熱建筑物的散熱器由一連串散熱器元件組成，這些散熱器元件并排設(shè)置，通常(盡管如此但并非必要地)單獨地制造并且然后組裝以形成具有適當(dāng)尺寸的散熱器。通常，每個散熱器元件均具有主體，所述主體基本上為管狀并且設(shè)置有熱流體(通常為水)在其中循環(huán)的內(nèi)室。
[0003]一些主要類型的散熱器特別普遍，這些散熱器基本上特征性地具有部件材料并且由于生產(chǎn)技術(shù)而特征性地具有一些結(jié)構(gòu)特性。實際上，制造技術(shù)和材料直接地影響散熱器元件的結(jié)構(gòu)及其熱交換機(jī)制。
[0004]性能要求確實必須和生產(chǎn)要求相協(xié)調(diào)。
[0005]出于這些原因，針對特定類型散熱器元件的解決方案不能直接地復(fù)制到其他類型的散熱器上。
[0006]由壓鑄鋁制造的散熱器(其中散熱器元件由通過壓鑄獲得的鋁或鋁合金制成的單塊(片)本體組成)相對于其他類型特征性地具有例如通過擠出生產(chǎn)的鋁散熱器(由擠出的中央本體組成，兩個端部聯(lián)管固定至該本體)或者由鑄鐵或其他金屬材料制成的散熱器或雙金屬散熱器(具有由不同的稱接材料制成的部件)，不僅僅在于生產(chǎn)技術(shù)還在于一些結(jié)構(gòu)特征，這些結(jié)構(gòu)特征是由于所使用的材料和生產(chǎn)技術(shù)所引起的。
[0007]在壓鑄鋁散熱器的特定行業(yè)，單個散熱器元件的大體構(gòu)造被統(tǒng)一并且基本上由管狀本體組成，該本體設(shè)置有內(nèi)部水室以及布置在元件的相對端部處的液壓連接部；從水室開始沿著元件的中線平面分支有兩個相對的鋁分隔部，分別支撐前板和后板；多個熱交換鰭片從管狀本體突出。
[0008]用于表征散熱器元件常用的一個參考參數(shù)為每單位重量的功率系數(shù)，S卩，由散熱器元件發(fā)出并傳遞至環(huán)境的熱功率(根據(jù)特定標(biāo)準(zhǔn)例如EN442來測量)與元件的重量(其為直接影響生產(chǎn)成本的基本參數(shù))之間的比。
[0009]行業(yè)中普遍相信目前可獲得的壓鑄鋁散熱器元件如今已接近它們性能的極限并且不能進(jìn)一步改進(jìn)或者僅能小幅改進(jìn)。
[0010]此外，所有可能能夠改進(jìn)散熱器元件效率的解決方案必須與散熱器元件的總體尺寸相協(xié)調(diào)，這通常具有限制性，因為統(tǒng)一的市場標(biāo)準(zhǔn)必須特別地就寬度(元件的最大寬度，通常由布置在元件的相同端處的液壓連接部的自由端之間的距離限定)、深度(前板與后板之間的距離)以及中心距(centre distance，液壓連接部的中心之間的距離)方面而言
保持一致。
[0011]用于壓鑄鋁散熱器元件的目前的設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)已導(dǎo)致這樣的產(chǎn)品，這些產(chǎn)品的功率系數(shù)當(dāng)前被認(rèn)為是令人滿意而實際上不可改進(jìn)的。
[0012]然而，本 申請人:的技術(shù)已確定已知的解決方案仍然具有顯著的提升余量，這可通過將方法完全改變成針對功率系數(shù)的提高的問題來實現(xiàn)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0013]本發(fā)明的一個目的是提供一種壓鑄鋁加熱散熱器元件，其具有優(yōu)于具有相當(dāng)尺寸的傳統(tǒng)散熱器元件的高的熱性能，同時保持高的機(jī)械抗性以及對內(nèi)部壓力的抵抗并且在任何情況下符合市場尺寸標(biāo)準(zhǔn)。
[0014]本發(fā)明因此涉及一種基本上如在所附權(quán)利要求1中并且在其優(yōu)選實施例中、在從屬權(quán)利要求中限定的壓鑄鋁加熱散熱器元件。
[0015]相比于已知的散熱器元件，本發(fā)明的散熱器元件在具有相同覆蓋區(qū)和尺寸的情況下具有明顯的更好的性能，并且具體的具有更好的功率系數(shù)。
[0016]性能方面的改進(jìn)通過適當(dāng)?shù)臒峤粨Q手段來獲得，所述熱交換手段有利于散熱器元件的鋁結(jié)構(gòu)與周圍空氣之間的熱交換；根據(jù)本發(fā)明，鋁與空氣之間的熱交換優(yōu)先于水(在散熱器元件內(nèi)循環(huán))與鋁之間的熱交換，而在現(xiàn)有技術(shù)中認(rèn)為水/鋁交換是為了改進(jìn)散熱器元件的性能而言待改進(jìn)的關(guān)鍵方面。
[0017]在散熱器元件中，熱以三個連續(xù)階段的方式傳遞至待加熱的環(huán)境:首先，熱由于強(qiáng)制對流而通過在散熱器元件內(nèi)(即在水室中)循環(huán)的水傳遞至水室的壁；因此，熱通過傳導(dǎo)傳遞至散熱器元件的鋁結(jié)構(gòu)的內(nèi)部，從水室的壁穿過到達(dá)元件的其他部分(鰭片、分隔部、板)；最后，熱基本上通過自然對流(另外還有輻射，但是輻射的程度顯著更小并且大致可忽略)從鋁傳遞至散熱器元件安裝于其中的環(huán)境的空氣。
[0018]散熱器元件因此包括水回路和空氣回路，該水回路由水室且由液壓連接部限定，液壓連接部將元件連接至相鄰的元件和/或連接至外部液壓系統(tǒng)，空氣回路由可獲得的用于元件的鋁結(jié)構(gòu)周圍的空氣流過的體積限定。
[0019]根據(jù)散熱器元件并且具體地是壓鑄鋁散熱器元件中的熱交換現(xiàn)象的當(dāng)前的一般知識，最有效的熱交換部分為水與鋁之間的高溫部分?，F(xiàn)有技術(shù)因此規(guī)定增加溫度和水/鋁交換表面的尺寸。
[0020]由于熱主要來自于在水室中循環(huán)的高溫水，因而用于增加功率系數(shù)的已知解決方案基本上包括:
[0021]-使用大尺寸液壓連接部以及相對大的水室；
[0022]-降低鋁部件(水室壁、鰭片、分隔部、等)的厚度；
[0023]-使鰭片直接形成在水室上，以增加鰭片的溫度并且因此提升水與鰭片之間的熱交換。
[0024]該方法對散熱器元件的鋁結(jié)構(gòu)與周圍空氣之間的熱交換而言總體上是不利的，這是因為其限制了可獲得的空間以及因此限制了鋁/空氣熱交換的速度和效率。
[0025]實際上，本 申請人:的技術(shù)人員已意識到用于增加散熱器元件效率(其功率系數(shù))的關(guān)鍵方面在于鋁與空氣之間的熱交換而非水與鋁之間的熱交換。
[0026]因此，根據(jù)本發(fā)明，增加了散熱器元件與掠過其表面的空氣之間的熱的傳遞，從而增大了可獲得的用于散熱器元件的參考體積(即由元件的總體尺寸限定的體積)內(nèi)的空氣的空間。
[0027]可用于鋁/空氣熱交換的空間的增加不僅僅通過增加散熱器元件的尺寸來實現(xiàn)，這是因為其必須符合設(shè)定元件的標(biāo)準(zhǔn)尺寸的市場要求。
[0028]本發(fā)明因此包括這樣的散熱器元件，其包括熱交換手段，該熱交換手段以以下方式構(gòu)造:在遵守元件的尺寸限制的情況下，相對于在散熱器元件中循環(huán)的水與元件的鋁結(jié)構(gòu)之間的熱交換提升鋁部件與掠過所述部件表面的空氣之間的熱交換。
[0029]簡而言之，給定散熱器元件具有預(yù)限定的參考體積(包括由鋁占據(jù)的體積部分、由水占據(jù)的體積部分以及由空氣占據(jù)的體積部分)，根據(jù)本發(fā)明,增加了由空氣占據(jù)的體積部分，減少了由鋁和水占據(jù)的體積部分。
[0030]以這樣的方式，獲得了在由實驗數(shù)據(jù)確定的熱交換性能與效率方面多個優(yōu)點。
[0031]獲得了更大的功率系數(shù)，大致保持了熱功率并且降低了元件的重量；提高了空氣循環(huán)速度，因此提高了鋁/空氣交換效率(通過在空氣回路的區(qū)段上介入更小的空氣通道區(qū)段而獲得的特別顯著的結(jié)果)；增加了用于形成帶鰭片表面的空間，這就散熱而言是非常高性能的；就水回路的重量而言降低了沖擊，因此降低了元件的總體重量。
[0032]總而言之，根據(jù)本發(fā)明，通過增加空氣回路的體積并且減少水回路的體積而增加了散熱器元件每單位重量的功率系數(shù)。
[0033]已看出，減少用于水的空間并且因此增加可獲得的用于空氣的空間(符合由市場規(guī)定的尺寸限制)導(dǎo)致更高的空氣流速。
[0034]通過將該理念應(yīng)用在整個水回路上并且因此減少液壓連接部和水室二者的尺寸而獲得最佳的結(jié)果。
[0035]水室的尺寸方面的減少還允許可用于鰭片的空間的增加以及因此鰭片的表面的增加。
[0036]通常，相對于散熱器元件的總體體積而言減少水回路的總體尺寸顯著增加元件的效率。
[0037]水回路基本上包括水室和液壓連接部并且具有體積V，該體積因此為水室和液壓連接部的內(nèi)部體積。
[0038]散熱器元件的總體體積可由參考體積Vref適當(dāng)?shù)靥鎿Q，該參考體積由元件的公稱尺寸(nominal dimens1n)限定，即由寬度、深度以及中心距(其通常為市場標(biāo)準(zhǔn))限定:
[0039]Vref = LxPxI
[0040]其中L、P、I分別為元件的寬度、深度以及中心距。
[0041]根據(jù)本發(fā)明，水回路的體積V與散熱器元件的參考體積Vref之間的比率小于或等于由以下公式限定的最大極限(到小數(shù)點后一位):
(I)
[0042]
【權(quán)利要求】
1.一種加熱散熱器元件(I)，所述加熱散熱器元件由壓鑄鋁制成，沿著縱向軸線(A)延伸并且具有由鋁通過壓鑄制成的單塊結(jié)構(gòu)(15)，所述加熱散熱器元件包括管狀本體(2)和連接部(7)，所述連接部沿著相應(yīng)的中央軸線(X)從所述本體(2)的相對側(cè)延伸，以用于將所述元件(I)連接至其他類似的元件和/或連接至外部管道系統(tǒng)；所述結(jié)構(gòu)(15)在內(nèi)部設(shè)置有使用時用于水流循環(huán)的水回路(16);所述元件特征在于，所述鋁結(jié)構(gòu)(15)和所述水回路(16)限定增加鋁/空氣熱交換的熱交換裝置，使得:

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的元件，其中，由所述鋁結(jié)構(gòu)(15)和所述水回路(16)限定的所述熱交換裝置構(gòu)造成使得，在限定于垂直于所述軸線(A)的平面上的且設(shè)定在所述連接部(7)的中央軸線(X)之間且包括末端的橫截面中，滿足下式:
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的元件，其中，至少一個連接部(J)成形為使得: a_b ^ 18mm 其中: “a”為所述連接部(7)的所述中央軸線⑴與所述元件⑴的前表面或后表面(18)之間的距離，以mm表示，該距離以垂直于所述元件(I)的所述軸線(A)且垂直于所述連接部(7)的所述中央軸線(X)進(jìn)行測量； “b”為所述連接部(7)的外表面(19)與所述元件(I)的前表面或后表面(18)之間的距離，以mm表示，該距離以垂直于所述元件(I)的所述軸線(A)且垂直于所述連接部(7)的所述中央軸線(X)進(jìn)行測量。
4.根據(jù)前述權(quán)利要求中的一項所述的元件，其中，至少一個連接部(7)成形為使得以平行于所 述元件(I)的所述軸線(A)測量的所述元件(I)的所述中心距(I)與設(shè)置在所述元件⑴的相同側(cè)上的兩個連接部(7)間的距離⑷之間的差小于或等于大約36mm。
【文檔編號】F28F21/08GK104024785SQ201280054990
【公開日】2014年9月3日 申請日期:2012年11月9日 優(yōu)先權(quán)日:2011年11月9日
【發(fā)明者】奧蘭多·尼博利, 毛里齊奧·博洛尼亞, 法比奧·薩西, 弗朗西斯科·弗朗佐尼 申請人:方地陶有限公司