包含微突起散热排的气体分析仪的制作方法

1.本实用新型涉及化学检测仪器技术领域，具体涉及一种使用包含微突起的散热排的气体分析仪。


背景技术：

2.作为仪器仪表的一个重要分支，气体分析仪器仪表(也称“气体探测器”) 应用领域广泛，覆盖了工业、农业、交通、科技、环保、国防、航天航空及日常生活等各方面。通常，工业过程气体监控分析仪器划归分析仪器领域，常见的气体分析仪器仪表通常小型化、便携或固定式、独立工作或联成网络，广泛适用于石油、化工、冶金、采矿、制药、半导体加工、喷涂包装等工业现场和家庭、商场、液化气站、煤气站、加油站等民用/商用需防火防爆、预防中毒、空气污染的场所，以及农业温室气体检测、沼气分析和沼气安全监控和环保应急事故、恐怖袭击、危险品储运等方面。
3.气体分析仪在很多领域有着广泛的应用，但同时气体分析仪也存在整机散热问题，检测器、传感器等器件发热导致整机热量上升，如不能及时将热量导走，将会影响仪器的正常运行。且随着我国科技的不断发展，传感器生产工艺水平大幅度提升。因此，气体传感器集成度越来越高，再加上国内微机械以及微电子水平的提升，传感器的体积越来越小。这就使散热问题越来越严峻。目前气体分析仪常用的冷却方式有盘管+风扇的散热方式，这种方式的缺陷是管路直径大，通常为φ9.52mm和φ7mm，一是热交换效率不高，二是散热排体积比较大，不利于气体分析仪集成化的发展趋势。散热排是气体分析仪设备中重要的散热组成部件，是产品提升能效、减少体积与材料消耗的关键。
4.因此，开发一款相同散热能力下，体积更小，重量更轻的散热排，进一步降低气体分析仪的重量和体积，提高产品能效，满足气体分析仪的发展趋势，是行业内亟待解决的问题。


技术实现要素：

5.本实用新型所要解决的技术问题是为化工生产用气体分析仪提供一种全新的散热排，具有高的热交换效率以进行热量的快速交换，能够快速对气体分析仪的热量进行有效的导出，同时可以减小气体分析仪的体积。
6.基于此，本实用新型提供一种气体分析仪，其包括外壳、水槽、水泵、电磁阀、过滤器、散热器、气体探头和冷凝器，所述冷凝器采用外径为4mm 的毛细管散热排，所述毛细管散热排的铝制散热片包含微突起结构，高度为 0.95mm
‑
1.0mm。
7.其中，水槽通过冷却水管路与水泵一端相连，水泵另一端通过冷却水管路和过滤器相连，散热器和气体探头构成一个封闭体系，过滤器3和该封闭体系通过冷却水管路连接，散热器与气体探头在封闭体系内连接设置，封闭体系通过管路与冷凝器连接，冷凝器与水槽通过管路连接。
8.其中，所述体分析仪还包括分析单元。
9.其中，所述毛细管散热排中毛细管的数量为21根。
10.有益的技术效果
11.本实用新型提供一种高效的散热排结构，通过采用φ4毛细管并联平行流替代传统散热排的单管，利用多束毛细管与数个集合部依次串联成一条流体通路，在单位面积120mm
×
24mm内可均匀排布达到21路。其特殊的串并联结构，可以大幅缩短流路的长度，从而解决管内流动阻力变大的问题。同时，多达21路的管路设计，不仅抵消了小管径带来的单根铜管管内换热面积减小的缺点，在体积及其他条件相同的前提下，整体的换热比表面积可增加80％，进而散换热能力优于一般的散热排。
附图说明
12.图1气体分析仪结构图；
13.图2毛细管散热排整体结构图；
14.图3制冷剂流通管孔口带梯型结构的微突出结构剖面图；
15.图4结构的俯视图；
16.图5铝制散热板前底孔结构图。
具体实施方式
17.本实用新型提供一种气体分析仪，其包括外壳、水槽、水泵、电磁阀、过滤器、散热器、气体探头和冷凝器，冷凝器采用本技术提供的外径为4mm 的毛细管散热排。
18.水槽通过冷却水管路与水泵一端相连，水泵另一端通过冷却水管路和过滤器相连，散热器和气体探头构成一个封闭体系，过滤器3和该封闭体系通过冷却水管路连接，散热器与气体探头在封闭体系内连接设置，封闭体系通过管路与冷凝器连接，冷凝器与水槽通过管路连接。
19.水槽，过滤器、水泵和散热器形成探头冷却水系统。
20.冷却水电磁阀打开后，冷却水在封闭的冷却水回路中经冷却水泵进行循环，流经探头，当水温高于设定时，冷却水通过散热器经水泵输送至采样探头，此时，plc输出使水泵和散热器启动，当水温低于设定，冷却水直接经过采样探头，此时，循环水泵和散热器停止工作。
21.过滤器用于将水槽中的水过滤，去除杂质，提高产品的使用寿命。
22.采样气体通过电磁阀进入冷凝器，样气在该处被冷却至需要温度，冷凝液被用来送入后续的分析单元进行分析。
23.该气体分析仪还包括分析单元，用于分析所采样的气体。
24.所述毛细管散热排包括上集合部、下集合部、毛细管、铝制散热片、上集合部托盘，上集合部焊接固定在上集合部托盘上，下集合部焊接固定在下集合部托盘上，上集合部设置为2个，两集合部构成相互独立的流体输入与输出腔，上集合部托盘和下集合部托盘的底部设置配合毛细管的安装孔，在上下集合部托盘之间垂直安装相互平行的多个毛细管，毛细管穿过铝制散热片上的圆孔。
25.流体由上集合部中的任一个管接头充入，经过毛细管，在下集合部汇流后再流向另一个上集合部，并经管接头导出，这就形成散热排的结构。当上集合部设置5个集合部时
就可以实现w型流道结构。
26.本实用新型中，所采用的毛细管外径为4mm，管间中心距相对于传统的 25mm缩小到了9.5mm。设计多条平行排列的内螺旋圆形毛细管道，两端通过多条并联连通上下回路的耐高压腔室。在毛细管道上垂直密布排列多片铝制散热片。
27.通过采用φ4毛细管并联平行流替代传统散热排的单管，利用多束毛细管与数个集合部依次串联成一条流体通路，在单位面积120mm
×
24mm内可均匀排布达到21路。其特殊的串并联结构，可以大幅缩短流路的长度，从而解决管内流动阻力变大的问题。同时，多达21路的管路设计，不仅抵消了小管径带来的单根铜管管内换热面积减小的缺点，在体积及其他条件相同的前提下，整体的换热比表面积可增加80％，进而散换热能力优于一般的散热排。
28.毛细管与铝制散热片上的安装孔的配合间隙在0.05
‑
0.5mm之间，进一步优选0.1
‑
0.3mm之间，这个间隙的目的是容纳毛细管外圆几何形状误差使毛细管能顺利插入铝制散热片孔中。
29.所述铝制铝制散热片上的制冷剂流通管安装孔周边设置有微突出结构，微突出结构高度低于铝制铝制散热片材料所允许的最大塑性拉伸极限所限定的高度，优选低于1.3mm。此微突出结构对铝制铝制散热片间距不产生间隔作用。
30.所述微突出结构高度与铝制铝制散热片标准节距为1.3
‑
3mm之间的高度差由冲压微突出结构前期所冲压加工出的底孔边上预留的至少三个突出的梯形结构的高度做补充。该微突出高度经过测试为0.95mm
‑
1.0mm之间，在这个范围内，能够保持铝材料最大塑性拉伸极限。
31.经过二次冲压微突出结构，底孔上的最少三个微突出结构的梯形结构会与预留底孔一起垂直翻出铝制铝制散热片表面，在垂直微突出结构上形成最少三段突出的支撑结构。
32.本发明还提供了上述装配结构的制备方法，其包括：
33.第一步，在铝制铝制散热片上一次冲压加工出制冷剂流通管配合的底孔，底孔边上预留至少三个突出的梯形结构；
34.第二步，二次冲压微突出结构，梯形结构会与预留底孔一起垂直翻出铝制铝制散热片表面；
35.第三步，整体装配时是将制冷剂流通管穿过铝制铝制散热片上的孔；
36.第四步，采用机械胀管的方式使制冷剂流通管管径加大，消除管与孔之间的间隙，达到与铝制铝制散热片孔紧密配合。
37.毛细管的材质优选为铜、铝材质或不锈钢材质，优选为铜材质。
38.当全部毛细管与铝制散热片组装后再用机械胀管使管径加大消除管与孔之间的间隙，达到与铝制散热片孔紧密配合。
39.以下采用实施例和附图来详细说明本实用新型的实施方式，借此对本实用新型如何应用技术手段来解决技术问题，并达成技术效果的实现过程能充分理解并据以实施。
40.如图1所示，本实用新型提供一种气体分析仪，其包括外壳、水槽1、水泵2、电磁阀、过滤器3、散热器4、气体探头6、冷凝器5和气体分析单元，冷凝器采用外径为4mm的毛细管散热排。
41.水槽1通过冷却水管路与水泵2一端相连，水泵2另一端通过冷却水管路和过滤器3相连，散热器4和气体探头6构成一个封闭体系，过滤器3和该封闭体系通过冷却水管路连接，散热器4与气体探头6在封闭体系内连接设置，封闭体系通过管路与冷凝器5连接，冷凝器5与水槽1通过管路连接。水槽1，过滤器3、水泵2和散热器4形成探头冷却水系统。
42.冷却水电磁阀打开后，冷却水在封闭的冷却水回路中经冷却水泵进行循环，流经探头，当水温高于设定时，冷却水通过散热器经水泵输送至采样探头，此时，plc输出使水泵和散热器启动，当水温低于设定，冷却水直接经过采样探头，此时，循环水泵和散热器停止工作。
43.采样气体通过电磁阀进入冷凝器，样气在该处被冷却至需要温度，冷凝液被用来送入后续的分析单元进行分析。
44.外径为4mm的毛细管散热排的结构具体如图2所示，包括上集合部7、下集合部8、毛细管9、铝制散热片10、上集合部托盘11、下集合部托盘12，上集合部7焊接固定在上集合部托盘11上，下集合部8焊接固定在下集合部托盘12上，上集合部设置为2个，两集合部构成相互独立的流体输入与输出腔，上集合部托盘11和下集合部托盘12的底部设置配合毛细管的安装孔，在上下集合部托盘之间垂直安装相互平行的多个毛细管，毛细管9穿过铝制散热片10上的圆孔。
45.散热铝片上的传液管安装孔周边设置有凸起，凸起高度低于散热铝片材料所允许的最大塑性拉伸极限所限定的高度。图3是散热铝片传液管安装孔剖面图。d是散热铝片上传液管安装孔，是传液管外径加装配间隙的孔径， m1是合理的散热铝片间隔，m2是低于散热铝片材料所允许的最大塑性拉伸极限所限定的凸起高度。m1与m2之差是图5所示预留底孔φf边上凸出的4 个梯形结构g的高度所决定，其中直径φf减内径φm之差的二分之一是g 的高度，是经过与预留底孔φf一起冲压凸起后与垂直凸起m2构成合理的散热铝片间距m1。
46.图4中，t1、t2、t3和t4对应的4个部位是预留底孔上4个梯形结构 g经过冲压凸起变为垂直于散热铝片表面，对散热铝片起到间隔作用的接触部位。
47.图3中d是制冷剂流通管直径加装配间隙的铝制散热板制冷剂流通管安装孔经过冲压微突出后的内径，φe是微突出后的外径。预留底孔φf的内径由拉伸到直径d而不产生拉伸裂纹的拉伸量所限定，当常用铝制散热板材料为铜、铝等金属时都有材料性能的标准数据可查。
48.k是预留底孔的宽度，直接决定了所有预留梯形之间的圆周间隔距离。在预留底孔的所有几何形状的连接处都必须避免内接尖角，而应该应用圆角过渡以避免产生应力集中。
49.细直径制冷剂流通管与铝制散热板安装孔的安装间隙最佳为0.1
‑
0.3 mm。这个间隙的目的是容纳制冷剂流通管外圆的几何形状误差，便于装配。在制冷剂流通管与铝制散热板全部装配后再用传统的胀管加工消除间隙，使制冷剂流通管与铝制散热板紧密配合。
50.所有上述的首要实施这一知识产权，并没有设定限制其他形式的实施这种新产品和/或新方法。本领域技术人员将利用这一重要信息，上述内容修改，以实现类似的执行情况。但是，所有修改或改造基于本实用新型新产品属于保留的权利。
51.以上所述，仅是本实用新型的较佳实施例而已，并非是对本实用新型作其它形式
的限制，任何熟悉本专业的技术人员可能利用上述揭示的技术内容加以变更或改型为等同变化的等效实施例。但是凡是未脱离本实用新型技术方案内容，依据本实用新型的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与改型，仍属于本实用新型技术方案的保护范围。