本發(fā)明涉及傳熱技術(shù)領(lǐng)域，特別是涉及一種用于非晶制備的極速均溫冷卻器。

背景技術(shù)：

非晶合金是由超急冷凝固，合金凝固時原子來不及有序排列結(jié)晶，從而得到長程無序的結(jié)構(gòu)，沒有晶態(tài)合金的晶粒、晶界存在，因而具有許多獨(dú)特的性能，例如優(yōu)異的磁性、耐磨性、耐蝕性、高強(qiáng)度、高硬度和高韌性、高的電阻率和機(jī)電耦合性能等，在電子產(chǎn)業(yè)中越來越受重視，被廣泛應(yīng)用。然而非晶合金的生產(chǎn)工藝要求極高。

非晶合金作為近年來迅速發(fā)展起來的新材料，一般采用快速凝固技術(shù)，也稱為單輥急冷法制造。通常的工藝流程包括：配料-熔煉爐熔煉-穩(wěn)流包-噴嘴包-冷卻輥(非晶結(jié)晶器)-制成卷材。其中液態(tài)金屬在非晶結(jié)晶器能否得到快速、均勻的冷卻，是限制非晶合金產(chǎn)品質(zhì)量、性能的關(guān)鍵因素。盡管現(xiàn)在不斷有廠商開始生產(chǎn)非晶帶材，也采用各種方法改善軸向冷卻的均溫性、冷卻速率較低的缺陷，但改善效果有限。由于冷卻水在通道內(nèi)存在流動邊界層，所以傳統(tǒng)設(shè)計思路下，即使通過增加冷卻水流量也無法再提高冷卻速率。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

基于此，有必要提供一種能夠達(dá)到極速冷卻要求從而生產(chǎn)出高品質(zhì)非晶合金的用于非晶制備的極速均溫冷卻器。

一種用于非晶制備的極速均溫冷卻器，包括進(jìn)液嘴、旋轉(zhuǎn)座、旋轉(zhuǎn)驅(qū)動部件、導(dǎo)熱件、高效相變傳熱元件、高導(dǎo)熱毛細(xì)件、進(jìn)水管以及出水管；

所述旋轉(zhuǎn)驅(qū)動部件連接于所述旋轉(zhuǎn)座以用于驅(qū)動所述旋轉(zhuǎn)座轉(zhuǎn)動，所述旋轉(zhuǎn)座的周緣具有環(huán)繞該周緣的冷卻通槽；

所述導(dǎo)熱件呈兩端開口的圓筒形，所述導(dǎo)熱件具有密閉的導(dǎo)熱腔，所述導(dǎo)熱腔內(nèi)具有所述高效相變傳熱元件，所述高效相變傳熱元件具有密閉的傳熱真空腔，所述傳熱真空腔的內(nèi)壁具有高導(dǎo)熱毛細(xì)結(jié)構(gòu)，所述傳熱真空腔內(nèi)填充有工作流體，所述導(dǎo)熱件嵌設(shè)在所述冷卻通槽內(nèi)且所述導(dǎo)熱件密封所述冷卻通槽；

所述進(jìn)水管以及所述出水管分別位于所述旋轉(zhuǎn)件的兩個徑向面處且分別連通于所述冷卻通槽；

所述進(jìn)液嘴具有儲液腔以及連通于所述儲液腔的進(jìn)液口以及出液口，所述出液口朝向于所述導(dǎo)熱件的外壁。

在其中一個實施例中，所述導(dǎo)熱腔環(huán)繞所述導(dǎo)熱件一周，所述高效相變傳熱元件環(huán)繞所述導(dǎo)熱件一周。

在其中一個實施例中，所述高效相變傳熱元件的外壁與所述導(dǎo)熱腔的內(nèi)壁接觸配合。

在其中一個實施例中，所述導(dǎo)熱腔分隔成多個導(dǎo)熱子腔，多個導(dǎo)熱子腔順序分布，各個所述導(dǎo)熱子腔內(nèi)均具有所述高效相變傳熱元件。

在其中一個實施例中，各個所述高效相變傳熱元件的外壁與相應(yīng)的所述導(dǎo)熱腔的內(nèi)壁接觸配合。

在其中一個實施例中，多個所述導(dǎo)熱子腔呈均勻分布。

在其中一個實施例中，還包括轉(zhuǎn)軸，所述旋轉(zhuǎn)座套設(shè)在所述轉(zhuǎn)軸上，所述轉(zhuǎn)軸的兩端均突出于所述旋轉(zhuǎn)座，所述轉(zhuǎn)軸呈中空狀且兩端均開口，所述轉(zhuǎn)軸的兩端分別形成進(jìn)水端以及出水端，所述進(jìn)水管以及所述出水管分別連接于所述轉(zhuǎn)軸的兩端。

在其中一個實施例中，所述旋轉(zhuǎn)座貫穿有多個進(jìn)水通道以及多個出水通道，多個所述進(jìn)水通道的一端均連通于所述進(jìn)水端，多個所述進(jìn)水通道的另一端均連通于所述冷卻通槽；多個所述出水通道的一端均連通于所述出水端，多個所述出水通道的另一端均連通于所述冷卻通槽。

在其中一個實施例中，所述旋轉(zhuǎn)座的徑向面呈圓形，多個所述進(jìn)水通道以及多個所述出水通道在所述旋轉(zhuǎn)座的徑向面上均勻分布。

在其中一個實施例中，所述導(dǎo)熱件朝向冷卻通槽的表面具有多個順序排列的翅頁。

上述的用于非晶制備的極速均溫冷卻器，設(shè)置的導(dǎo)熱件具有密閉的導(dǎo)熱腔，導(dǎo)熱腔內(nèi)具有高效相變傳熱元件，高效相變傳熱元件具有密閉的傳熱真空腔，傳熱真空腔的內(nèi)壁具有高導(dǎo)熱毛細(xì)結(jié)構(gòu)，傳熱真空腔內(nèi)填充有工作流體，導(dǎo)熱件嵌設(shè)在冷卻通槽內(nèi)且所述導(dǎo)熱件密封冷卻通槽；由于高效傳熱元件內(nèi)部具備高導(dǎo)熱毛細(xì)結(jié)構(gòu)，在注入一定量的工作流體的情況下，抽真空后密封該腔體形成傳熱真空腔，此時工作流體在靠近金屬液體一側(cè)吸熱后會立即由液態(tài)相變?yōu)轱柡蜌鈶B(tài)，此時通過汽-液相變會帶走液體金屬結(jié)晶所釋放的大量潛熱，同時液態(tài)金屬進(jìn)行非晶結(jié)晶；而飽和蒸汽會瞬間依靠傳熱真空腔的腔室內(nèi)微小的壓差彌散在整個傳熱真空腔內(nèi)，使得整個傳熱真空腔處于很小的溫差(通常情況小于5℃)下運(yùn)行；在靠近傳熱真空腔的其中一側(cè)，飽和蒸汽會再次相變?yōu)轱柡鸵后w，并釋放大量的潛熱，而此處相變的飽和液體會被傳熱真空腔內(nèi)部的高導(dǎo)熱毛細(xì)結(jié)構(gòu)拉回到靠近非晶結(jié)晶器的那一側(cè)，進(jìn)行下一吸熱放熱動作，如此反復(fù)。此處所釋放的相變潛熱會通過導(dǎo)熱件傳遞給冷卻通槽內(nèi)的流動水，依靠在更大的傳熱面積、對流換熱系數(shù)和傳熱溫差下與水進(jìn)行強(qiáng)制對流換熱；換熱效率高，能夠達(dá)到極速冷卻要求從而生產(chǎn)出高品質(zhì)非晶合金。

上述的用于非晶制備的極速均溫冷卻器，所述導(dǎo)熱件朝向冷卻通槽的表面具有多個順序排列的翅頁，能夠干涉或者是打破原來冷卻通槽內(nèi)流動水的流動邊界層和流態(tài)，提高了熱傳導(dǎo)的效率，加快了導(dǎo)熱件溫度的降低。

附圖說明

圖1為一實施例用于非晶制備的極速均溫冷卻器示意圖；

圖2為圖1所示用于非晶制備的極速均溫冷卻器具有一個導(dǎo)熱腔時的側(cè)面示意圖；

圖3為用于非晶制備的極速均溫冷卻器的導(dǎo)熱件具有多個導(dǎo)熱腔時的側(cè)面示意圖；

圖4為導(dǎo)熱件軸向方向溫度場分布對比圖。

附圖標(biāo)記說明

10、用于非晶制備的極速均溫冷卻器；100、進(jìn)液嘴；110、儲液腔；120、進(jìn)液口；130、出液口；200、旋轉(zhuǎn)座；210、進(jìn)水通道；220、出水通道；300、導(dǎo)熱件；310、翅頁；400、高效相變傳熱元件；410、傳熱真空腔；500、轉(zhuǎn)軸；510、進(jìn)水端；520、出水端。

具體實施方式

為了便于理解本發(fā)明，下面將參照相關(guān)附圖對本發(fā)明進(jìn)行更全面的描述。附圖中給出了本發(fā)明的較佳實施例。但是，本發(fā)明可以以許多不同的形式來實現(xiàn)，并不限于本文所描述的實施例。相反地，提供這些實施例的目的是使對本發(fā)明的公開內(nèi)容的理解更加透徹全面。

需要說明的是，當(dāng)元件被稱為“固定于”另一個元件，它可以直接在另一個元件上或者也可以存在居中的元件。當(dāng)一個元件被認(rèn)為是“連接”另一個元件，它可以是直接連接到另一個元件或者可能同時存在居中元件。

除非另有定義，本文所使用的所有的技術(shù)和科學(xué)術(shù)語與屬于本發(fā)明的技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員通常理解的含義相同。本文中在本發(fā)明的說明書中所使用的術(shù)語只是為了描述具體的實施例的目的，不是旨在于限制本發(fā)明。本文所使用的術(shù)語“和/或”包括一個或多個相關(guān)的所列項目的任意的和所有的組合。

參見圖1及圖2所示，本實施例涉及了一種用于非晶制備的極速均溫冷卻器10。該用于非晶制備的極速均溫冷卻器10包括進(jìn)液嘴100、旋轉(zhuǎn)座200、旋轉(zhuǎn)驅(qū)動部件、導(dǎo)熱件300、高效相變傳熱元件400、高導(dǎo)熱毛細(xì)件、進(jìn)水管以及出水管。

參見圖1及圖2所示，進(jìn)液嘴100具有儲液腔110以及連通于儲液腔110的進(jìn)液口120以及出液口130。

旋轉(zhuǎn)驅(qū)動部件連接于旋轉(zhuǎn)座200以用于驅(qū)動旋轉(zhuǎn)座200轉(zhuǎn)動，旋轉(zhuǎn)座200的周緣具有環(huán)繞該周緣的冷卻通槽。在本實施例中，旋轉(zhuǎn)驅(qū)動部件可以是驅(qū)動電機(jī)，在本實施例附圖中未示出。

參見圖1及圖2所示，導(dǎo)熱件300呈兩端開口的圓筒形，也即導(dǎo)熱件300的徑向截面呈圓環(huán)形，導(dǎo)熱件300具有密閉的導(dǎo)熱腔，導(dǎo)熱腔內(nèi)具有高效相變傳熱元件400，高效相變傳熱元件400具有密閉的傳熱真空腔410，傳熱真空腔410的內(nèi)壁具有高導(dǎo)熱毛細(xì)結(jié)構(gòu)，傳熱真空腔410內(nèi)填充有工作流體，導(dǎo)熱件300嵌設(shè)在冷卻通槽內(nèi)且導(dǎo)熱件300密封冷卻通槽。其中工作流體可以是去離子水、汞、甲醇、甲苯、乙醇、丙酮等，根據(jù)實際需要選擇即可。

進(jìn)液口120朝向于導(dǎo)熱件300的外壁。進(jìn)液嘴100用于通過進(jìn)液口120注入金屬液體到儲液腔110內(nèi)，并通過出液口130流出到導(dǎo)熱件300的外壁上形成預(yù)設(shè)結(jié)構(gòu)。

參見圖1及圖2所示，進(jìn)水管以及出水管分別位于旋轉(zhuǎn)件的兩個徑向面處且分別連通于冷卻通槽。

在一個實施例中，參見圖1及圖2所示，導(dǎo)熱腔環(huán)繞導(dǎo)熱件300一周，高效相變傳熱元件400環(huán)繞導(dǎo)熱件300一周。高效相變傳熱元件400的外壁與導(dǎo)熱腔的內(nèi)壁接觸配合。

或者，參見圖3所示，在另一個實施例中，導(dǎo)熱腔分隔成多個導(dǎo)熱子腔，多個導(dǎo)熱子腔順序分布，各個導(dǎo)熱子腔內(nèi)均具有高效相變傳熱元件400。各個高效相變傳熱元件400的外壁與相應(yīng)的導(dǎo)熱腔的內(nèi)壁接觸配合。進(jìn)一步地，多個導(dǎo)熱子腔呈均勻分布。

進(jìn)一步地，參見圖1及圖2所示，還包括轉(zhuǎn)軸500。旋轉(zhuǎn)座200套設(shè)在轉(zhuǎn)軸500上，轉(zhuǎn)軸500的兩端均突出于旋轉(zhuǎn)座200，轉(zhuǎn)軸500呈中空狀且兩端均開口且該兩端分別形成進(jìn)水端510以及出水端520，進(jìn)水管以及出水管分別連接于轉(zhuǎn)軸500的兩端。

優(yōu)選地，參見圖1及圖2所示，旋轉(zhuǎn)座200貫穿有多個進(jìn)水通道210以及多個出水通道220，多個進(jìn)水通道210的一端均連通于進(jìn)水端510，多個進(jìn)水通道210的另一端均連通于冷卻通槽；多個出水通道220的一端均連通于出水端520，多個出水通道220的另一端均連通于冷卻通槽。

進(jìn)一步地，參見圖1及圖2所示，旋轉(zhuǎn)座200的徑向面呈圓形，多個進(jìn)水通道210以及多個出水通道220在旋轉(zhuǎn)座200的徑向面上均勻分布。

進(jìn)一步地，參見圖1及圖2所示，導(dǎo)熱件300朝向冷卻通槽的表面具有多個順序排列的翅頁310。導(dǎo)熱件300朝向冷卻通槽的表面具有多個順序排列的翅頁310的設(shè)置，能夠干涉或者是打破原來冷卻通槽內(nèi)流動水的流動邊界層和流態(tài)，提高了熱傳導(dǎo)的效率，加快了導(dǎo)熱件300溫度的降低。

參見圖4所示，現(xiàn)有技術(shù)中的導(dǎo)熱件軸向方向溫度場分布(圖4中標(biāo)號2的虛線)與采用本實施例的用于非晶制備的極速均溫冷卻器10時的導(dǎo)熱件軸向方向溫度場分布(圖4中標(biāo)號1的實線)對比，明顯可以得出本實施例涉及的用于非晶制備的極速均溫冷卻器10能夠有效控制導(dǎo)熱件300的溫度，并且導(dǎo)熱件300中心(也即正對出液口130的位置)的溫度能夠迅速降低。

上述的用于非晶制備的極速均溫冷卻器10，設(shè)置的導(dǎo)熱件300具有密閉的導(dǎo)熱腔，導(dǎo)熱腔內(nèi)具有高效相變傳熱元件400，高效相變傳熱元件400具有密閉的傳熱真空腔410，傳熱真空腔410的內(nèi)壁具有高導(dǎo)熱毛細(xì)結(jié)構(gòu)，傳熱真空腔410內(nèi)填充有工作流體，導(dǎo)熱件300嵌設(shè)在冷卻通槽內(nèi)且導(dǎo)熱件300密封冷卻通槽；由于高效傳熱元件內(nèi)部具備高導(dǎo)熱毛細(xì)結(jié)構(gòu)，在注入一定量的工作流體的情況下，抽真空后密封該腔體形成傳熱真空腔410，此時工作流體在靠近金屬液體一側(cè)吸熱后會立即由液態(tài)相變?yōu)轱柡蜌鈶B(tài)，此時通過汽-液相變會帶走液體金屬結(jié)晶所釋放的大量潛熱，同時液態(tài)金屬進(jìn)行非晶結(jié)晶；而飽和蒸汽會瞬間依靠傳熱真空腔410的腔室內(nèi)微小的壓差彌散在整個傳熱真空腔410內(nèi)，使得整個傳熱真空腔410處于很小的溫差(通常情況小于5℃)下運(yùn)行；在靠近傳熱真空腔410的其中一側(cè)，飽和蒸汽會再次相變?yōu)轱柡鸵后w，并釋放大量的潛熱，而此處相變的飽和液體會被傳熱真空腔410內(nèi)部的高導(dǎo)熱毛細(xì)結(jié)構(gòu)拉回到靠近非晶結(jié)晶器的那一側(cè)，進(jìn)行下一吸熱放熱動作，如此反復(fù)。此處所釋放的相變潛熱會通過導(dǎo)熱件300傳遞給冷卻通槽內(nèi)的流動水，依靠在更大的傳熱面積、對流換熱系數(shù)和傳熱溫差下與水進(jìn)行強(qiáng)制對流換熱；換熱效率高，能夠達(dá)到極速冷卻要求從而生產(chǎn)出高品質(zhì)非晶合金。

以上所述實施例的各技術(shù)特征可以進(jìn)行任意的組合，為使描述簡潔，未對上述實施例中的各個技術(shù)特征所有可能的組合都進(jìn)行描述，然而，只要這些技術(shù)特征的組合不存在矛盾，都應(yīng)當(dāng)認(rèn)為是本說明書記載的范圍。

以上所述實施例僅表達(dá)了本發(fā)明的幾種實施方式，其描述較為具體和詳細(xì)，但并不能因此而理解為對本發(fā)明專利范圍的限制。應(yīng)當(dāng)指出的是，對于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本發(fā)明構(gòu)思的前提下，還可以做出若干變形和改進(jìn)，這些都屬于本發(fā)明的保護(hù)范圍。因此，本發(fā)明專利的保護(hù)范圍應(yīng)以所附權(quán)利要求為準(zhǔn)。