具有曲折实心壁导热路径的热间隔件的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种具有曲折实心壁导热路径的热间隔件。
【背景技术】
[0002]暴露于高温环境的部件能够由高热阻材料来制成，以便在给定的预期暴露时间内保护部件抵抗高温。辅助部件可能不直接地暴露于高温环境，但是会源于导热而经受类似温度并且因此也需要使用高热阻材料。使用高热阻材料会给部件设计增加费用和复杂性。
【发明内容】
[0003]根据本公开的示例的热间隔件包括处在沿第一位置和相反第二位置之间的距离而延伸的空间区域内的刚性热间隔区段。所述刚性热间隔区段包括从所述第一位置延伸到所述第二位置的曲折实心壁导热路径。曲折实心壁导热路径比空间区域的距离更长。
[0004]在任意前述实施例的进一步示例中，所述曲折实心壁导热路径是所述空间区域的所述距离的至少两倍。
[0005]在任意前述实施例的进一步示例中，刚性热间隔区段包括位于所述曲折实心壁导热路径的分段之间的开放空间、低真空空间和相变材料中的至少一项。
[0006]在任意前述实施例的进一步实施例中，刚性热间隔区段包括在曲折实心壁导热路径的分段之间的开放空间。
[0007]在任意前述实施例的进一步实施例中，刚性热间隔区段包括在曲折实心壁导热路径的分段之间的低真空空间。
[0008]在任意前述实施例的进一步实施例中，刚性热间隔区段包括在曲折实心壁导热路径的分段之间的相变材料。
[0009]任意前述实施例的进一步实施例进一步包括绕所述刚性热间隔区段延伸的套筒，所述套筒从所述刚性热间隔区段的一侧至少部分地越过其长度而延伸。
[0010]任意前述实施例的进一步实施例进一步包括绕所述刚性热间隔区段且部分地越过其长度而延伸的套筒，所述套筒从所述刚性热间隔区段的所述一侧处的连接基底延伸到远离所述刚性热间隔区段的所述一侧的自由端。
[0011]任意前述实施例的进一步实施例进一步包括从所述刚性热间隔区段延伸出来的连接器接口。
[0012]在任意前述实施例的进一步实施例中，所述曲折实心壁导热路径由金属基材料形成。
[0013]在任意前述实施例的进一步实施例中，所述曲折实心壁导热路径具有比装配在相同空间区域内且由与所述曲折实心壁导热路径相同的材料成分形成的螺旋弹簧的最大拉伸弹簧常数更大的拉伸弹簧常数。
[0014]在任意前述实施例的进一步实施例中，所述曲折实心壁导热路径包括顺行区段和相对于所述顺行区段的逆行区段。
[0015]根据本公开的示例的热间隔件包括处在沿第一位置和第二相反位置之间的距离而延伸的空间区域内的热间隔区段。所述热间隔区段包括从所述第一位置延伸到所述第二位置的曲折实心壁导热路径。曲折实心壁导热路径比空间区域的距离更长。所述曲折实心壁导热路径具有比装配在相同空间区域内且由与所述曲折实心壁导热路径相同的材料成分形成的螺旋弹簧的最大拉伸弹簧常数更大的拉伸弹簧常数。
[0016]在任意前述实施例的进一步实施例中，所述曲折实心壁导热路径是非单螺旋形的。
[0017]在任意前述实施例的进一步实施例中，所述拉伸弹簧常数是所述螺旋弹簧的所述最大拉伸弹簧常数的至少一百倍。
[0018]根据本公开的示例的热间隔件包括处在沿第一位置和第二相反位置之间的距离而延伸的空间区域内的热间隔区段。所述热间隔区段包括从所述第一位置延伸到所述第二位置的曲折实心壁导热路径。曲折实心壁导热路径比空间区域的距离更长并且包括顺行区段和相对于所述顺行区段的逆行区段。
[0019]在任意前述实施例的进一步实施例中，所述顺行区段和所述逆向区段提供相对于所述第一位置处的基准起始位置和所述第二位置处的基准结束位置的逆向匝。
[0020]在任意前述实施例的进一步实施例中，所述热间隔区段是刚性的。
[0021 ] 在任意前述实施例的进一步实施例中，所述曲折实心壁导热路径具有比装配在相同空间区域内且由与所述曲折实心壁导热路径相同的材料成分形成的螺旋弹簧的最大拉伸弹簧常数更大的拉伸弹簧常数。
【附图说明】
[0022]对于本领域的技术人员来说，本公开的各种特征和优点从下述具体描述将变得显而易见。随附于该具体描述的附图能够被简要地描述如下:
图1示出了具有热间隔区段的示例性物品，该热间隔区段包括曲折实心壁导热路径； 图2示出了具有带曲折实心壁导热路径的热间隔区段的另一示例性物品；
图3示出了具有曲折实心壁导热路径的物品的示例性实施方式。
【具体实施方式】
[0023]图1示意性地示出示例性物品20。大体而言，物品20能够是适配器或者其一部分，该适配器具有能够连结到至少另外一个部件的对应匹配连接器(connector)的一个或更多个连接器。在一些示例中，物品20可以包括用于将多个部件连结在一起的多个连接器。如将意识到那样，物品20和本文的示例可应用于与各种不同部件相连结或者将它们连结到一起(并不限于适配器)，并且也将有益于其它类型的部件。具体地，如将进一步详细地加以描述那样，本公开的热间隔件(thermal stand-off)能够有利于热绝缘/热隔离(thermal isolat1n)并且还用作传递轴向负载(拉伸或压缩)、力矩、扭转负载或其任意组合的力传递装置(结构构件)。
[0024]如在图1中所示，物品20包括在第一端22a和第二端22b之间延伸的热间隔件22。在这种示例中，热间隔件22被描述为独立件，不过应该理解的是热间隔件22可以替代性地与其它部件进行集成或者集成到其它部件内。在所示示例中，热间隔件22的第二端22b包括能够被构造成与部件26的对应连接器接口(connector interface)相接合的连接器接口 24。仅作为示例，连接器接口 24可以是公或母接口、螺纹接口、互锁接口、齿轮传动式或带齿接口等等，其被构造成配对于并且暂时或永久地连结到部件26的对应连接器接口。如能够意识到那样，连接器接口 24可以替代性地位于第一端22a，或者每个端部22a/22b均可以包括各自的连接器接口 24，其能够是相同或不同类型的连接器接口。如能够意识到那样，热间隔件22的另一些实施方式能够不包括任何这样的连接器接口。
[0025]热间隔件22包括在第一和第二端部22a/22b之间的刚性热间隔区段28。刚性热间隔区段28位于在S处所代表的空间区域内，其跨越由“A”和“B”代表的第一和第二位置之间的距离D而延伸。空间区域是由刚性热间隔区段28的周边所界定的体积。例如空间区域能够是圆筒形或者多边形的，但不限于这样的几何构型。虽然在这种示例中，距离D是直线长度，不过如果物品20取而代之具有弯曲的几何构型的话，则距离D可以例如是弧长或者平均中心线。在这种示例中，刚性热间隔区段28可以相对于第二端22b支撑第一端22a(或者反之亦可)。在一些示例中，刚性热间隔区段28能够相对于第二端22b是第一端22a的专用承重支撑。
[0026]刚性热间隔区段28包括由30所代表的曲折实心壁导热路径。曲折实心壁导热路径30由在图1中示意性地示出的实心壁32形成。例如，实心壁32能够由金属基材料(诸如金属合金)形成。示例性金属合金能够包括钛合金和超合金，但并不限于这些合金。在中等温度或低温终端使用中，实心壁32能够替代性地由聚合材料(例如热塑性或热固性材料)形成或包括该聚合材料。在进一步示例中，热间隔件22的剩余部分由与刚性热间隔区段28相同的材料形成。
[0027]实心壁32沿在第一和第二位置A、B之间的空间区域S内的迂回路径进行延伸。实心壁导热路径30提供导热路径距离，在这种示例中该导热路径距离是沿着路径30从刚性热间隔区段28的一侧处的点A或与之齐平的点至热间隔区段28的另一侧处的点B或与之齐平的点的距离。因此，导热路径距离就是热量必须以只通过实心材料的方式跨越刚性热间隔区段28进行传导所经的距离，这是导热的主要模式。
[0028]导热路径距离大于空间区域的距离D，在这种示例中该距离D是点A和B之间的直线距离。例如，如果热间隔区段28的空间区域的体积取而代之是完全实心的话，在点A和B之间就会存在直线导热路径，并且因此该路径距离就会等于直线距离。然而，刚性热间隔区段28的导热路径距离是空间区域的距离的一倍以上，并且在进一步示例中是至少两倍或至少四倍以用于更大的隔热效果。
[0029]作为由曲折实心壁导热路径30所提供的相对长的导热路径距离的结果是，通过热间隔件22从第一端22a向第二端22b被传导的热量(或者取决于具体设计和实施方式反之亦可)，主要地通过热间隔件22的实心部分进行传导。在刚性热间隔区段28中，实心部分是形成曲折实心壁导热路径30的实心壁32。如在下文的进一步示例中所讨论那样，实心壁32之间的体积能够是开放空间。
[0030]实心壁32且因此曲折实心壁导热路径30能够被设计成具有特定导热路径距离和横截面面积，以便提供第一和第二端22a/22b之间的最终热分离程度。在这点上，热间隔区段28的实心壁32能够被设计成具有错综复杂或迷宫状几何构型、多螺旋几何构型(例如，双重螺旋、三重螺旋等等)、非单螺旋几何构型(即，单个螺旋状线圈)或者提供比空间区域的距离D更大的导热路径距离的其它几何构型。实心壁32的错综复杂形、迷宫状几何构型或者其它的迂回路径设计能够通过计算机辅助设计来加以定义，并且在此方面具有限定的非随机几何构型。
[0031]在进一步示例中，曲折实心壁导热路径30的实心壁32的大小和几何构型还能够针对刚性热间隔区段28的目标刚度来进行设计。术语“刚性”例如指的是坚硬、不能弯曲、不易弯或者柔性的品质。
[0032]在进一步示例中，相对于装配在相同空间区域内的相同材料的线圈弹簧来表示刚性热间隔区段28的刚度。例如，曲折实心壁导热路径30所具有的拉伸弹簧常数(tensilespring constant)大于装配在相同空间区域内且由与曲折实心壁导热路径30相同的材料成分所形成的螺旋弹簧的最大拉伸弹簧常数。螺旋弹簧的最大拉伸弹簧常数假定螺旋弹簧的壁伸展到高达该螺旋弹簧所绕的中心轴线且各匝螺旋圈接触紧邻螺旋圈。最终的螺旋弹簧几乎是实心主体。在进一步示例中，这样的螺旋弹簧