Подвижный теплопровод (варианты)

Полезная модель (варианты) относится к области теплопередающих устройств, преимущественно - к теплопередающим конструкциям (теплопроводам), содержащимся в устройствах прямого преобразования энергии, таких как термоэлектрические и термомагнитные холодильники, генераторы и т.п. и может применяться для отвода тепла с компенсацией перемещения частей этих устройств при их работе, которые возникают от термических расширений или механических напряжений из-за веса деталей или неточности монтажа, т.е. в качестве подвижного теплопровода. Предлагаемая полезная модель (варианты) решает задачу повышения эффективности передачи тепла подвижным теплопроводом. Задача в одном из вариантов устройства решается подвижным теплопроводом, включающим имеющие боковые теплопередающие поверхности тепловоспринимающий и теплоотдающий концевые элементы и расположенный между ними промежуточный теплопроводящий элемент, выполненный с по меньшей мере двумя взаимно перпендикулярными боковыми теплопередающими поверхностями, расположенными на разном удалении вдоль оси теплопровода от одного из его торцов, одна из которых отделена теплопередающим зазором от боковой теплопередающей поверхности одного из концевых элементов, а другая отделена подобным зазором от боковой теплопередающей поверхности другого концевого элемента, причем теплопровод снабжен стягивающими элементами, проходящими сквозь все контактирующие между собой боковые теплопередающие поверхности концевых и промежуточного элементов. Теплопровод может быть выполнен так, что один из концевых элементов снабжен выступом с дополнительной цилиндрическом теплопередающей поверхностью, ось которого расположена вдоль оси теплопровода, выполненным с возможностью размещения в соответствующем отверстии внешней теплопередающей конструкции. Задача также решается подвижным теплопроводом, включающим снабженные боковыми теплопередающими поверхностями тепловоспринимающий и теплоотдающий концевые элементы, и расположенный между ними промежуточный теплопроводящий элемент, выполненный с взаимно перпендикулярными теплопередающими боковыми поверхностями, расположенными на разном удалении вдоль оси теплопровода от одного из его торцов, одна из которых отделена теплопередающим зазором от боковой теплопередающей поверхности одного из концевых элементов, а другая отделена подобным зазором от боковой теплопередающей поверхности другого концевого

элемента, причем устройство содержит источник магнитного поля, а упомянутые элементы выполнены с возможностью перемещения друг к другу под действием магнитного поля. Источником магнитного поля в теплопроводе могут служить магнитные материалы, из которых выполнены упомянутые элементы теплопровода или их части, при этом по меньшей мере один из элементов может быть выполнен из предварительно намагниченного материала, а остальные элементы - из ферромагнитного материала, или наоборот. Источником магнитного поля могут служить магнитные материалы, из которых выполнены упомянутые элементы теплопровода или их части, при этом меньшей мере один из элементов может быть выполнен из предварительно намагниченного материала, а остальные элементы - из ферромагнитного материала, или наоборот, а промежуточный элемент при этом выполнен разрезанным вдоль оси теплопровода на количество частей, кратное четырем, и каждая часть имеет противоположную направленность магнитного поля относительно соседней. Задача решается также подвижным теплопроводом, включающим имеющие боковые теплопередающие поверхности тепловоспринимающий и теплоотдающий концевые элементы, и расположенный между ними промежуточный теплопроводящий элемент, выполненный с по меньшей мере двумя взаимно перпендикулярными теплопередающими боковыми поверхностями, расположенными на разном удалении вдоль оси теплопровода от одного из его торцов, одна из которых отделена теплопередающим зазором от боковой теплопередающей поверхности одного из концевых элементов, а другая отделена подобным зазором от боковой теплопередающей поверхности другого концевого элемента, причем промежуточный и по меньшей мере один концевой элементы выполнены каждый в виде набора из по меньшей мере двух ребер, имеющих общее основание, и ребра набора одного элемента соответствуют промежуткам между ребрами набора другого элемента с возможностью их совмещения. Теплопровод может содержать две пружины, отделяющие в осевом направлении промежуточный элемент от каждого из концевых элементов. В промежуточном элементе может быть установлена ось с возможностью крепления на одном из концевых элементов или на внешней конструкции, к которой он присоединен, проходящая через центр тяжести промежуточного элемента. По меньшей мере одно ребро из по меньшей мере одного набора может быть выполнено отогнутым в поперечном к оси теплопровода направлении в сторону совмещенного с ним набора ребер с возможностью их смещения. Ребра по меньшей мере одного набора могут быть попарно отогнуты с возможностью сжатия ребер из входящего в

зазоры между ними набора. По меньшей мере один набор ребер может быть выполнен с толщиной ребра, уменьшенной у основания набора, с возможностью упругого изгиба ребер у основания. Ребра на концевых или промежуточном элементе могут быть выполнены в виде сжатого при изготовлении набора пластин, концы которых соединены с объединяющими их основаниями соответствующих элементов. Задача решается также подвижным теплопроводом, включающим тепловоспринимающий и теплоотдающий концевые элементы с боковыми теплопередающими поверхностями и расположенный между ними промежуточный теплопроводящий элемент, выполненный с взаимно перпендикулярными теплопередающими боковыми поверхностями, причем по меньшей мере часть каждой боковой теплопередающей поверхности промежуточного теплопроводящего элемента расположена на одинаковом удалении от одного из торцов теплопровода. Промежуточный элемент может быть выполнен неразрезанным. Промежуточный элемент может быть выполнен с по меньшей мере двумя взаимно перпендикулярными встречно направленными прорезями вдоль оси теплопровода, не доходящими до его торцов, а концевые элементы при этом выполнены с выступами, соответствующими этим прорезям с возможностью их совмещения. Промежуточный элемент может быть выполнен разрезанным на две или четыре части с возможностью прижатия их боковых теплопередающих поверхностей к соответствующим поверхностям концевых элементов, например, с помощью по меньшей мере одной пружины. Промежуточный элемент может быть выполнен с осью, установленной преимущественно в его центре тяжести, укрепленной на одном из концевых элементов или на внешней конструкции, к которой присоединен этот концевой элемент. Предлагаемые варианты выполнения полезной модели обеспечивают повышение теплопроводности устройства (т.е. уменьшение теплового сопротивления и уменьшение перепада температур на теплопроводе) за счет изменения размеров и взаимного расположения взаимодействующих теплопередающих поверхностей элементов теплопровода, что приводит к повышению эффективности передачи тепла. 4 сам. п. ф-лы, 13 зав. п. ф-лы, 49 рис.

Полезная модель (варианты) относится к области теплопередающих устройств, преимущественно - к теплопередающим конструкциям (теплопроводам), содержащимся в устройствах прямого преобразования энергии, таких как термоэлектрические и термомагнитные холодильники, генераторы и т.п. и может применяться для отвода тепла с компенсацией перемещения частей этих устройств при их работе, которые возникают от термических расширений или механических напряжений из-за веса деталей или неточности монтажа, т.е. в качестве подвижного теплопровода.

Компенсация перемещений частей устройств прямого преобразования энергии особенно существенна, поскольку для этих целей в основном используются наиболее эффективные - полупроводниковые элементы, которые, однако, обладают пониженной механической прочностью. При этом необходимо сохранение высокой теплопроводности теплопровода.

Определяющим параметром эффективности работы теплопровода является величина перепада температуры между его концами вдоль оси передачи тепла, иначе, его теплопроводность. Увеличение этого перепада (увеличение теплового сопротивления) приводит к увеличению рабочего перепада температур всею устройства, в котором используется такой теплопровод, что вызывает повышенный расход потребляемой энергии и материалов, т.е. снижение эффективности работы устройства.

Известен подвижный теплопровод /патент РФ №2129745/, содержащий два концевых - тепловоспринимающий и теплоотдающий элементы, которые соединены промежуточным гибким теплопередающим элементом в виде набора тонких проволок из материала с высокой теплопроводностью (например, меди).

Его недостатком являются, большие усилия, передающиеся присоединяемым к ним конструкциям с элементами небольшой прочности, например, ветвям полупроводниковых термоэлементов, при относительных перемещениях концевых элементов вследствие большой жесткости промежуточного элемента, особенно при его небольшой допустимой длине, что снижает надежность устройства и эффективность работы.

Известен подвижный теплопровод /А.с. №585483/ термостата, расположенный между двумя теплопроводными пластинами регулятора теплового потока, соединенный с подвижной стенкой датчика температуры. Теплопровод выполнен в виде набора из пар, состоящих из теплоотдающих и тепловоспринимающих концевых элементов, имеющих боковые теплопередающие поверхности, разделенные теплопередающим зазором, с возможностью относительного скольжения их вдоль этого зазора. Такой теплопровод позволяет компенсировать механические перемещения частей термостата с незначительными усилиями и перепадами температур между концами теплопровода и, таким образом, уменьшить механические напряжения и передачу давлений в соединяемых теплопроводом элементах, что приводит к повышению надежности работы и эффективности всего устройства.

Однако, в таком теплопроводе компенсация смещений с низким тепловым сопротивлением возможна только в одном направлении вдоль боковых теплопередающих поверхностей, так как смещение в других направлениях требует значительного увеличения боковых теплопередающих зазоров и, следовательно, увеличения теплового сопротивления теплопровода, т.е. снижения эффективности передачи тепла.

За прототип предлагаемой полезной модели принят подвижный теплопровод /патент Франции №1310335/, включающий соединенные между собой с возможностью скольжения теплоотдающий и тепловоспринимающий концевые элементы и промежуточный теплопроводящий элемент, выполненные с теплопередающими боковыми поверхностями, расположенными на разных уровнях по его длине, одни из которых являются тепловоспринимающими, а другие - теплоотдающими, причем тепловоспринимающие и теплоотдающие боковые поверхности у промежуточного элемента являются плоскими и взаимно перпендикулярными и отделены теплопередающими зазорами от, соответственно, тепловоспринимающей боковой поверхности одного из концевых элементов и теплоотдающей боковой поверхности другого. В этом устройстве боковые теплопроводящие поверхности концевых элементов теплопровода (их геометрические центры) расположены на разных уровнях вдоль оси теплопровода, которая проходит вдоль основного направления передачи тепла. Теплопроводящие боковые поверхности одного из концевых элементов теплопровода прижаты к аналогичным поверхностям промежуточного элемента с помощью стяжек в виде болтов, расположенных снаружи от теплопроводящих зазоров между этими поверхностями.

Основным недостатком прототипа являются большие перепады температур по высоте промежуточного теплопроводящего элемента вследствие разного уровня расположения боковых теплопередающих поверхностей концевых элементов, что требует большой длины пути теплового потока при отсутствии сжатия теплопередающего зазора со стороны одного из концевых элементов и вызывает увеличение теплового сопротивления теплопровода. Недостатком также является расположение стягивающего элемента снаружи от этого зазора, что при размещении в трубе заданного диаметра не дает возможности сделать теплопередающие поверхности элементов теплопровода с размерами, максимально использующими диаметр трубы, вследствие чего также возникает ограничение эффективности передачи тепла.

Предлагаемая полезная модель (варианты) решает задачу повышения эффективности передачи тепла подвижным теплопроводом.

Задача в одном из вариантов устройства решается подвижным теплопроводом, включающим имеющие боковые теплопередающие поверхности тепловоспринимающий и теплоотдающий концевые элементы и расположенный между ними промежуточный теплопроводящий элемент, выполненный с по меньшей мере двумя взаимно перпендикулярными боковыми теплопередающими поверхностями, расположенными на разном удалении вдоль оси теплопровода от одного из его торцов, одна из которых отделена теплопередающим зазором от боковой теплопередающей поверхности одного из концевых элементов, а другая отделена подобным зазором от боковой теплопередающей поверхности другого концевого элемента, причем теплопровод снабжен стягивающими элементами, проходящими сквозь все контактирующие между собой боковые теплопередающие поверхности концевых и промежуточного элементов.

Теплопровод может быть выполнен так, что один из концевых элементов снабжен выступом с дополнительной цилиндрической теплопередающей поверхностью, ось которого расположена вдоль оси теплопровода, выполненным с возможностью размещения в соответствующем отверстии внешней теплопередающей конструкции.

Задача также решается подвижным теплопроводом, включающим снабженные боковыми теплопередающими поверхностями тепловоспринимающий и теплоотдающий концевые элементы, и расположенный между ними промежуточный теплопроводящий элемент, выполненный с взаимно перпендикулярными теплопередающими боковыми поверхностями, расположенными на разном удалении

вдоль оси теплопровода от одного из его торцов, одна из которых отделена теплопередающим зазором от боковой теплопередающей поверхности одного из концевых элементов, а другая отделена подобным зазором от боковой теплопередающей поверхности другого концевого элемента, причем устройство содержит источник магнитного поля, а упомянутые элементы выполнены с возможностью перемещения друг к другу под действием магнитного поля.

Источником магнитного поля в теплопроводе могут служить магнитные материалы, из которых выполнены упомянутые элементы теплопровода или их части, при этом по меньшей мере один из элементов может быть выполнен из предварительно намагниченного материала, а остальные элементы - из ферромагнитного материала, или наоборот.

Источником магнитного поля могут служить магнитные материалы, из которых выполнены упомянутые элементы теплопровода или их части, при этом меньшей мере один из элементов может быть выполнен из предварительно намагниченного материала, а остальные элементы - из ферромагнитного материала, или наоборот, а промежуточный элемент при этом выполнен разрезанным вдоль оси теплопровода на количество частей, кратное четырем, и каждая часть имеет противоположную направленность магнитного поля относительно соседней.

Задача решается также подвижным теплопроводом, включающим имеющие боковые теплопередающие поверхности тепловоспринимающий и теплоотдающий концевые элементы, и расположенный между ними промежуточный теплопроводящий элемент, выполненный с по меньшей мере двумя взаимно перпендикулярными теплопередающими боковыми поверхностями, расположенными на разном удалении вдоль оси теплопровода от одного из его торцов, одна из которых отделена теплопередающим зазором от боковой теплопередающей поверхности одного из концевых элементов, а другая отделена подобным зазором от боковой теплопередающей поверхности другого концевого элемента, причем промежуточный и по меньшей мере один концевой элементы выполнены каждый в виде набора из по меньшей мере двух ребер, имеющих общее основание, и ребра набора одного элемента соответствуют промежуткам между ребрами набора другого элемента с возможностью их совмещения.

Теплопровод может содержать две пружины, отделяющие в осевом направлении промежуточный элемент от каждого из концевых элементов.

В промежуточном элементе может быть установлена ось с возможностью крепления на одном из концевых элементов или на внешней конструкции, к которой он присоединен, проходящая через центр тяжести промежуточного элемента.

По меньшей мере одно ребро из по меньшей мере одного набора может быть выполнено отогнутым в поперечном к оси теплопровода направлении в сторону совмещенного с ним набора ребер с возможностью их смещения.

Ребра по меньшей мере одного набора могут быть попарно отогнуты с возможностью сжатия ребер из входящего в зазоры между ними набора.

По меньшей мере один набор ребер может быть выполнен с толщиной ребра, уменьшенной у основания набора, с возможностью упругого изгиба ребер у основания.

Ребра на концевых или промежуточном элементе могут быть выполнены в виде сжатого при изготовлении набора пластин, концы которых соединены с объединяющими их основаниями соответствующих элементов.

Задача решается также подвижным теплопроводом, включающим тепловоспринимающий и теплоотдающий концевые элементы с боковыми теплопередающими поверхностями и расположенный между ними промежуточный теплопроводящий элемент, выполненный с взаимно перпендикулярными теплопередающими боковыми поверхностями, причем по меньшей мере часть каждой боковой теплопередающей поверхности промежуточного теплопроводящего элемента расположена на одинаковом удалении от одного из торцов теплопровода.

Промежуточный элемент может быть выполнен неразрезанным.

Промежуточный элемент может быть выполнен с по меньшей мере двумя взаимно перпендикулярными встречно направленными прорезями вдоль оси теплопровода, не доходящими до его торцов, а концевые элементы при этом выполнены с выступами, соответствующими этим прорезям с возможностью их совмещения.

Промежуточный элемент может быть выполнен разрезанным на две или четыре части с возможностью прижатия их боковых теплопередающих поверхностей к соответствующим поверхностям концевых элементов, например, с помощью по меньшей мере одной пружины.

Промежуточный элемент может быть выполнен с осью, установленной преимущественно в его центре тяжести, укрепленной на одном из концевых элементов или на внешней конструкции, к которой присоединен этот концевой элемент.

Предлагаемые варианты выполнения полезной модели обеспечивают повышение теплопроводности устройства (т.е. уменьшение теплового сопротивления и уменьшение перепада температур на теплопроводе) за счет изменения размеров и взаимного расположения взаимодействующих теплопередающих поверхностей элементов теплопровода, что приводит к повышению эффективности передачи тепла.

Выполнение теплопровода по первому варианту позволяет уменьшить перепад температур на нем за счет уменьшения зазоров между всеми боковыми теплопередающими поверхностями (с двух концов теплопровода) с помощью стягивающих элементов, в отличие от прототипа, где такие элементы были только с одного конца теплопровода. С помощью сжатия обоих концевых элементов стягивающими элементами появляется возможность уменьшить все теплопередающие зазоры вплоть до их смыкания и, таким образом, увеличить теплопроводность устройства по сравнению с прототипом, где сжатие теплопередающих зазоров применено только у половины поверхностей. При этом элементы, стягивающие зазоры, проходят сквозь боковые теплопередающие поверхности и, следовательно, расположены внутри теплопровода, что позволяет увеличить теплопроводность устройства по сравнению с прототипом в равных габаритах, т.к. боковые теплопередающие поверхности элементов могут быть увеличены за счет расположения их с обеих сторон от стягивающих элементов, а не с одной, как в прототипе. Кроме того, это позволяет уменьшить перепад температур на теплопроводе с использованием меньшего количества стягивающих элементов без ухудшения равномерности и степени стягивания, а также сделать устройство более компактным. При этом упрощается конструкция за счет возможности использования меньшего количества стягивающих элементов, т.к. внутри устройства можно стягивать один теплопередающий зазор одним центральным таким элементом, а не несколькими, расположенными снаружи. Все это приводит к повышению эффективности применения предлагаемого теплопровода. Такое выполнение теплопровода целесообразно использовать в случае, когда допустима большая протяженность теплопровода вдоль его оси.

Выполнение такого теплопровода с выступом на одном из концевых элементов с дополнительной цилиндрической теплопередающей поверхностью, ось которого расположена вдоль оси теплопровода, с возможностью размещения выступа в соответствующем отверстии внешней теплопередающей конструкции, дополнительно позволяет обеспечить большие угловые, линейные и плоскопараллельные перемещения концевого элемента за счет возможности передвижения

дополнительной цилиндрической теплопередающей поверхности на выступе одного из концевых элементов, входящей в соответствующее отверстие внешней теплопередающей конструкции. Еще одним преимуществом этого выполнения является возможность компенсации вращения вокруг оси теплопровода.

Выполнение теплопровода по второму варианту с источником магнитного поля и с концевыми и промежуточным элементами, выполненными так, что обеспечивается возможность их перемещения друг к другу под действием магнитного поля, позволяет уменьшить все теплопередающие зазоры вплоть до их смыкания и, таким образом, увеличить теплопроводность устройства, а значит, повысить эффективность передачи тепла.

При этом элементы могут быть выполнены полностью или частично из магнитных материалов, или с вставками, или с вкраплениями из них, а магнитное поле может быть создано как материалами, из которых выполнены сами элементы или их части, так и с помощью внешнего источника, а также элементы могут быть дополнительно не закреплены механически. В этом варианте дополнительным преимуществом является отсутствие необходимости в элементах крепления, упрощается конструкция.

Концевые элементы могут быть выполнены из магнитного материала с противоположной направленностью остаточного магнитного поля относительно промежуточного элемента. Концевые и промежуточный элементы могут быть выполнены из высокотеплопроводного материала с ферромагнитными вставками или накладками. Источником магнитного поля может являться внешний постоянный магнит, а концевые и промежуточный элементы при этом могут быть выполнены из ферромагнитного материала. Источником магнитного поля может являться соленоид с источником тока, охватывающий снаружи хотя бы один из элементов, выполненных из ферромагнитного материала. Во всех этих случаях желательно выбирать как можно большую магнитную проницаемость ферромагнетика.

Если источником магнитного поля служат магнитные материалы, из которых выполнены элементы теплопровода или их части, и при этом меньшей мере один из элементов выполнен из предварительно намагниченного материала, а остальные элементы - из ферромагнитного материала, или наоборот, а промежуточный элемент выполнен разрезанным вдоль оси теплопровода на количество частей, кратное четырем, и каждая часть имеет противоположную направленность магнитного поля относительно соседней, то такое выполнение теплопровода позволяет дополнительно увеличить эффективность применения теплопровода за счет более эффективного

использования магнитного поля, т.к. при таком выполнении магнитные линии внутри концевых и промежуточного элементов (или, по крайней мере, внутри частей этих элементов) будут замкнуты в материале с высокой магнитной проницаемостью, что приводит к увеличению силы притяжения этих элементов, а значит - к еще большему уменьшению зазоров между ними, или к уменьшению напряженности требуемого магнитного поля для создания силы такой же величины, как для неразрезанных электродов.

Выполнение теплопровода по третьему варианту, в котором промежуточный и по меньшей мере один концевой элементы выполнены в виде наборов ребер, имеющих общее основание, с по меньшей мере двумя ребрами каждый, и ребра набора одного элемента соответствуют промежуткам между ребрами набора другого элемента с возможностью их совмещения, позволяет увеличить теплопроводность устройства за счет увеличения площадей взаимодействующих боковых теплопроводящих поверхностей элементов теплопровода и обеспечении более простого и с меньшими усилиями прижатия их друг к другу.

Если промежуточный элемент отделен пружинами от каждого из конечных элементов, то это позволяет еще больше повысить эффективность работы теплопровода вследствие повышения ее стабильности за счет осуществления упругой подвески промежуточного элемента.

Выполнение такого теплопровода с осью в промежуточном элементе с возможностью крепления ее на одном из концевых элементов или на внешней конструкции, к которой он присоединен, проходящей через центр тяжести промежуточного элемента, дополнительно позволяет уменьшить поперечные усилия, передающиеся к внешней конструкции, присоединенной к одному из концевых элементов, от веса его и промежуточного элементов (при горизонтальном расположении оси теплопровода) или инерционных нагрузках на них. Вес промежуточного элемента воспринимается осью, помещенной в его центре тяжести, и передается к другой внешней конструкции, с которой ось также связана. Вес концевого элемента передается его ребрами, расположенными горизонтально, к вставленным в них ребрами промежуточного элемента. Промежуточный элемент не может повернуться на оси, так как этому мешает вставленный в него концевой элемент, прижатый, например, с помощью пружины к внешней конструкции. В результате вес этого концевого элемента передается на ось и воспринимается связанной с ней другой внешней конструкцией, разгружая первую внешнюю конструкцию от поперечных усилий. Исключить поперечные усилия во внешней

конструкции особенно важно, если ею является полупроводниковая термоэлектрическая батарея, материал которой плохо работает на изгиб, но достаточно хорошо на сжатие.

Если по меньшей мере одно ребро из по меньшей мере одного набора выполнено отогнутым в поперечном к оси теплопровода направлении в сторону совмещенного с ним набора ребер с возможностью их смещения, то это позволяет дополнительно уменьшить тепловое сопротивление теплопровода за счет сдвига набора промежуточных элементов в одну сторону (уменьшаются зазоры между ребрами, с одной стороны в большей степени, чем увеличиваются с другой, т.е. зазоры между теплопередающими поверхностями, и, следовательно, увеличивается теплопроводность устройства), а также упростить конструкцию за счет использования для сжатия теплопередающих зазоров отгиб имеющихся элементов.

Если ребра по меньшей мере одного набора попарно отогнуты с возможностью сжатия ребер из входящего в зазоры между ними набора, то это позволяет уменьшить тепловое сопротивление теплопровода за счет уменьшения боковых теплопередающих зазоров до полного их смыкания вследствие упругого прижатия предварительно изогнутых пластин (ребер).

Если по меньшей мере один набор ребер выполнен с толщиной ребра, уменьшенной у основания набора с возможностью упругого изгиба ребер у основания, то это позволяет дополнительно уменьшить тепловое сопротивление теплопровода за счет сжатия жестких теплопередающих пластин от усилия упругого изгиба тонких перемычек у их оснований. При этом усилие прижима может компенсироваться симметричным расположением упругих элементов или специальными упорами, связывающими их основания.

Ребра на концевых или промежуточном элементе могут быть выполнены в процессе изготовления устройства в виде сжатого набора пластин, концы которых соединены с объединяющими их основаниями соответствующих элементов - это позволяет еще более уменьшить его тепловое сопротивление за счет уменьшения до прижатия всех теплопередающих зазоров с обеих сторон пластин, служащих выступами (ребрами) концевых и промежуточных элементов.

Выполнение теплопровода по четвертому варианту, в котором по меньшей мере часть каждой боковой теплопередающей поверхности промежуточного тепло проводящего элемента расположена на одинаковом удалении от одного из торцов теплопровода позволяет сократить его длину за счет размещения на одном уровне относительно торцов теплопровода по меньшей мере части боковых

теплопередающих поверхностей его концевых и промежуточного элементов, и, вследствие сокращения пути теплового потока по промежуточному элементу, уменьшить перепады температуры на теплопроводе, т.е. повысить эффективность передачи тепла.

Выполнение промежуточного элемента неразрезанным дополнительно упрощает конструкцию вследствие простоты его формы.

Выполнение теплопровода, в котором промежуточный элемент выполнен с по меньшей мере двумя взаимно перпендикулярными встречно направленными прорезями вдоль оси теплопровода, не доходящими до его торцов, а концевые элементы при этом выполнены с выступами, соответствующими этим прорезям с возможностью их совмещения позволяет дополнительно уменьшить перепады температуры на нем (т.е. повысить эффективность) за счет увеличения общей площади боковых теплопередающих поверхностей его элементов.

Если промежуточный элемент выполнен разрезанным на две или четыре части с возможностью прижатия их боковых теплопередающих поверхностей к соответствующим поверхностям концевых элементов, например, с помощью по меньшей мере одной пружины, то, за счет уменьшения зазоров вплоть до их смыкания, дополнительно увеличивается теплопроводность устройства.

Если промежуточный элемент выполнен с осью, установленной преимущественно в его центре тяжести, укрепленной на одном из концевых элементов или на внешней конструкции, к которой присоединен этот концевой элемент, то это дополнительно позволяет увеличить надежность работы устройства, включающего в себя теплопровод, т.к. позволяет уменьшить поперечные усилия, передающиеся к внешней конструкции, присоединенной к одному из концевых элементов, от веса его и промежуточного элементов или инерционных нагрузках на них. Вес промежуточного элемента воспринимается осью, помещенной в его центре тяжести, и передается к другой внешней конструкции, с которой ось также связана. Вес концевого элемента передается его ребрами, расположенными горизонтально, к вставленным в них ребрами промежуточного элемента. Промежуточный элемент не может повернуться на оси, так как этому мешает вставленный в него концевой элемент, прижатый, например, с помощью пружины к внешней конструкции. В результате вес этого концевого элемента передается на ось и воспринимается связанной с ней другой внешней конструкцией, разгружая первую внешнюю конструкцию от поперечных усилий. Исключить поперечные усилия во внешней конструкции особенно важно, если ею является полупроводниковая

термоэлектрическая батарея, материал которой плохо работает на изгиб, но достаточно хорошо на сжатие. Дополнительно сдвиг промежуточного элемента в одну сторону, например, с помощью пружинной шайбы, позволяет уменьшить тепловое сопротивление теплопровода. При этом вследствие более сильного уменьшения боковых теплопередающих зазоров с одной стороны, чем увеличения их с другой, общее тепловое сопротивление уменьшается.

Сущность вариантов полезной модели поясняется также чертежами, где:

на Фиг.1 показан теплопровод по первому варианту в разрезе вдоль его оси в плоскости Б-Б;

на Фиг.2 показан теплопровод по первому варианту в разрезе вдоль его оси в плоскости А-А:

на Фиг.3 показан теплопровод с выступом по первому варианту в разрезе вдоль его оси в плоскости Б-Б;

на Фиг.4 показан теплопровод с выступом по первому варианту в разрезе вдоль ею оси в плоскости А-А;

на Фиг.5 показан теплопровод по второму варианту с разрезанным на четыре части промежуточным элементом в разрезе в плоскости Д-Д (вид спереди):

на Фиг.6 показан теплопровод по второму варианту с разрезанным на четыре части промежуточным элементом в разрезе вдоль плоскости Г-Г (вид сбоку);

на Фиг.7 показан теплопровод по второму варианту с разрезанным на четыре части промежуточным элементом в разрезе перпендикулярно оси теплопровода в плоскости А-А;

на Фиг.8 показан теплопровод по второму варианту с разрезанным на четыре части промежуточным элементом в разрезе перпендикулярно оси теплопровода в плоскости Б-Б;

на Фиг.9 показан теплопровод по второму варианту с разрезанным на четыре части промежуточным элементом в разрезе перпендикулярно оси теплопровода в плоскости В-В;

на Фиг.10 показан теплопровод по третьему варианту с промежуточным элементом, отделенным от концевых элементов с помощью пружин, опирающихся на них, в разрезе вдоль его оси (вид спереди);

на Фиг.11 показан теплопровод по третьему варианту с промежуточным элементом, отделенным от концевых элементов с помощью пружин, опирающихся на них, в разрезе вдоль его оси (вид сбоку);

на Фиг.12 показан теплопровод по третьему варианту с ребром концевого элемента, отогнутым в направлении, перпендикулярном оси теплопровода, в разрезе вдоль его оси (вид спереди);

на Фиг.13 показан теплопровод по третьему варианту с ребром концевого элемента, отогнутым в направлении, перпендикулярном оси теплопровода, в разрезе вдоль его оси (вид сбоку);

на Фиг.14 показан теплопровод по третьему варианту с ребрами (пластинами) концевого элемента, попарно отогнутыми для сжатия входящих в промежутки между ними ребер промежуточного элемента, в разрезе вдоль его оси (вид спереди):

на Фиг.15 показан теплопровод по третьему варианту с ребрами (пластинами) концевого элемента, попарно отогнутыми для сжатия входящих в промежутки между ними ребер промежуточного элемента, в разрезе вдоль его оси (вид сбоку);

на Фиг.16 показан теплопровод по третьему варианту с ребрами (пластинами) концевого и промежуточного элементов, выполненными с толщиной ребра, уменьшенной у основания набора с возможностью упругого изгиба ребер, в разрезе вдоль его оси (вид спереди);

на Фиг.17 показан теплопровод по третьему варианту с ребрами (пластинами) концевого и промежуточного элементов, выполненными с толщиной ребра, уменьшенной у основания набора с возможностью упругого изгиба ребер, в разрезе вдоль его оси (вид сбоку);

на Фиг.18 показан теплопровод по третьему варианту с ребрами концевого и промежуточного элементов, спаянными с соответствующими основаниями этих элементов, в разрезе вдоль его оси (вид спереди);

на Фиг.19 показан теплопровод по третьему варианту с ребрами концевого и промежуточного элементов, спаянными с соответствующими основаниями этих элементов, в разрезе вдоль его оси (вид сбоку);

на Фиг.20 показан теплопровод по третьему варианту с промежуточным элементом, закрепленным на оси и одним из концевых элементов, прижатым к внешней конструкции с помощью пружины, опирающейся на промежуточный элемент, в разрезе вдоль его оси (вид спереди);

на Фиг.21 показан теплопровод по третьему варианту с промежуточным элементом, закрепленным на оси и одним из концевых элементов, прижатым к внешней конструкции с помощью пружины, опирающейся на промежуточный элемент, в разрезе вдоль его оси (вид сбоку);

на Фиг.22 показан теплопровод по четвертому варианту с неразрезанным промежуточным элементом (вид спереди);

на Фиг.23 показан теплопровод по четвертому варианту с неразрезанным промежуточным элементом (вид сбоку);

на Фиг.24 показан теплопровод по четвертому варианту с неразрезанным промежуточным элементом (вид сверху в разрезе);

на Фиг.25 показан теплопровод по четвертому варианту с неразрезанным промежуточным элементом и с двумя взаимно перпендикулярными встречно направленными прорезями (вид спереди);

на Фиг.26 показан теплопровод по четвертому варианту с неразрезанным промежуточным элементом и с двумя взаимно перпендикулярными встречно направленными прорезями (вид сбоку);

на Фиг.27 показан теплопровод по четвертому варианту с неразрезанным промежуточным элементом и с двумя взаимно перпендикулярными встречно направленными прорезями (вид сверху);

на Фиг.28 показан один концевой элемент теплопровода по четвертому варианту с неразрезанным промежуточным элементом и с двумя взаимно перпендикулярными встречно направленными прорезями;

на Фиг.29 показан промежуточный элемент теплопровода по четвертому варианту с неразрезанным промежуточным элементом и с двумя взаимно перпендикулярными встречно направленными прорезями;

на Фиг.30 показан другой концевой элемент теплопровода по четвертому варианту с неразрезанным промежуточным элементом и с двумя взаимно перпендикулярными встречно направленными прорезями;

на Фиг.31 показан теплопровод по четвертому варианту с неразрезанным промежуточным элементом и с несколькими взаимно перпендикулярными встречно направленными прорезями (вид спереди);

на Фиг.32 показан теплопровод по четвертому варианту с неразрезанным промежуточным элементом и с несколькими взаимно перпендикулярными встречно направленными прорезями (вид сбоку);

на Фиг.33 показан теплопровод по четвертому варианту с неразрезанным промежуточным элементом и с несколькими взаимно перпендикулярными встречно направленными прорезями (вид спереди в другом сечении);

на Фиг.34 показан теплопровод по четвертому варианту с неразрезанным промежуточным элементом и с несколькими взаимно перпендикулярными встречно направленными прорезями (вид сбоку в другом сечении);

на Фиг.35 показан теплопровод по четвертому варианту с неразрезанным промежуточным элементом и с несколькими взаимно перпендикулярными встречно направленными прорезями (вид сверху в разрезе);

на Фиг.36 показан теплопровод по четвертому варианту с разрезанным на две части промежуточным элементом (вид спереди в разрезе);

на Фиг.37 показан теплопровод по четвертому варианту с разрезанным на две части промежуточным элементом (вид сбоку в разрезе);

на Фиг.38 показан теплопровод по четвертому варианту с разрезанным па четыре части промежуточным элементом с охватывающей их пружиной (вид спереди в разрезе);

на Фиг.39 показан теплопровод по четвертому варианту с разрезанным на четыре части промежуточным элементом с охватывающей их пружиной (вид сбоку в разрезе);

на Фиг.40 показан теплопровод по четвертому варианту с разрезанным на четыре части промежуточным элементом с охватывающей их пружиной (вид сверху в разрезе);

на Фиг.41 показан теплопровод по четвертому варианту с разрезанным на четыре части промежуточным элементом с распирающей их пружиной (вид спереди);

на Фиг.42 показан теплопровод по четвертому варианту с разрезанным на четыре части промежуточным элементом с распирающей их пружиной (вид сбоку);

на Фиг.43 показан теплопровод по четвертому варианту с разрезанным на четыре части промежуточным элементом с распирающей их пружиной (вид сверху в разрезе);

на Фиг.44 показан теплопровод по четвертому варианту с разрезанным на четыре части промежуточным элементом с двумя распирающими их пружинами (вид сверху в разрезе);

на Фиг.45 показан теплопровод по четвертому варианту с неразрезанным промежуточным элементом и проходящей сквозь него осью (вид спереди в разрезе);

на Фиг.46 показан теплопровод по четвертому варианту с неразрезанным промежуточным элементом и проходящей сквозь него осью (вид сбоку в разрезе);

на Фиг.47 показан теплопровод по четвертому варианту с неразрезанным промежуточным элементом и проходящей сквозь него осью (вид сверху в разрезе);

на Фиг.48 показан теплопровод по четвертому варианту с неразрезанным промежуточным элементом, проходящими сквозь него осями и с дополнительным цилиндрическим выступом на концевом элементе (вид спереди в разрезе);

на Фиг.49 показан теплопровод по четвертому варианту с неразрезанным промежуточным элементом, проходящими сквозь него осями и с дополнительным цилиндрическим выступом на концевом элементе (вид сверху в разрезе).

Устройство (варианты) схематически показано в различных выполнениях

на Фиг.1-49, где:

1 - один концевой элемент теплопровода;

2 - другой концевой элемент теплопровода;

3 - промежуточный элемент теплопровода;

4 - пружина для прижатия боковых теплопередающих поверхностей элементов;

5 - элемент в виде оси;

6 - часть одной внешней конструкции, к которой присоединяется торец одного концевого элемента теплопровода;

7 - часть другой внешней конструкции, к которой присоединяется торец другого концевого элемента теплопровода;

8 - пружина для прижатия торцевых поверхностей элементов теплопровода;

9 - цилиндрический выступ концевого элемента;

10 - капиллярная структура.

Во всех вариантах теплопровода (Фиг.1-49) он содержит концевые элементы 1 и 2, к боковым теплопередающим поверхностям которых присоединен с возможностью скольжения вдоль них промежуточный элемент 3, а наружные их торцы контактируют с частями 6 и 7 внешней конструкции (показаны не на всех Фиг.), смещение которых должен скомпенсировать теплопровод с минимальной разностью температур.

Работа устройства.

Теплопровод присоединяется торцевыми поверхностями своих концевых элементов 1 и 2 к тепловыделяющим и теплопоглощающим, соответственно, частям 6 и 7 внешней теплопередающей конструкции, которые могут смещаться при работе устройства. Тепловой поток поступает на наружный торец тепловоспринимающего концевого элемента (например, 1) от внешней конструкции 6, проходит за счет теплопроводности материала концевого элемента к его боковой поверхности, контактирующей с боковой поверхностью промежуточного элемента 3, затем

проходит через него к другой боковой поверхности элемента 3 и переходит к контактирующей с ней боковой поверхности теплоотдающего концевого элемента 2, после чего проходит по нему к его наружной торцевой поверхности и выходит из нее к присоединенной к ней части 7 другой внешней конструкции. Элементы внешней конструкции 6 и 7, присоединенные к торцам теплопровода, могут быть установлены со сдвигом или наклоном их теплопередающих поверхностей, например, вследствие термического расширения, или неточностей при монтаже, или эксплуатационной необходимости. Эти смещения компенсируются соответствующим сдвигом или поворотом промежуточного элемента 3 вдоль боковых теплопередающих поверхностей.

По всем вариантам:

- обращенные вовнутрь теплопровода поверхности торцов концевых элементов 1 и 2 и торцевые поверхности промежуточного элемента 3 при необходимости могут быть выполнены закругленными или срезанными с возможностью поворота элементов на заданный угол;

- поперечное сечение содержащих боковые теплопередающие поверхности боковых стенок концевых элементов 1 и 2, расположенных вокруг отделенного от них по боковой теплопередающей поверхности теплопередающим зазором промежуточного элемента 3, может быть выполнено прямоугольным или треугольным или с овальной стороной по боковой не теплопередающей поверхности;

- наружные торцы по меньшей мере одного из концевых элементов 1 или 2 могут быть прижаты к внешней конструкции с помощью магнитного поля, если они выполнены из ферромагнитных материалов, что упрощает их крепление, или с помощью пружины 8, опирающейся на промежуточный элемент 3, аналогично показанному на Фиг.20÷21, что также способствует фиксированию положения элемента 3 при внешних воздействиях;

- элементы теплопровода для размещения в них компенсационных объемов смазки могут быть снабжены слоями 10 - капиллярными, как показано на Фиг.45÷46 и 48÷49, или в виде резьбы, как показано на Фиг.34. Смазка выделяется (или поглощается) в эти компенсационные объемы из зазоров между боковыми теплопередающими поверхностями при изменении их величины.

В первом варианте теплопровода (Фиг.1 и 2) промежуточный элемент 3 содержит по одной боковой теплопередающей поверхности со стороны каждого концевого элемента 2, которые расположены предпочтительно в местах с наибольшим поперечным к оси теплопровода размером этих элементов, то есть по

диаметру при круглой форме их поперечного сечения или но диагонали при - прямоугольной. Сжатие теплопередающих зазоров между концевыми 1 и 2 и промежуточным 3 элементами достигается путем стягивания их стягивающими элементами в виде подпружиненных осей 5, которые имеют вид винтов, ввинченных в резьбовое отверстие в одном из пары (1-3 или 2-3) сопрягаемых элементов, и пружины 4, выполненной в виде пружинной шайбы (может быть также в виде болтов с гайками и пружинными шайбами). Если винты 5 изготавливают из материала с достаточно высокой упругостью, то они сами могут выполнять функции пружины, которая в этом случае не нужна. Для компенсации относительного перемещения элементов 1 и 2 вдоль оси теплопровода те отверстия в элементах из упомянутой пары, которые не содержат резьбы, делают с диаметром, большим диаметра винта 5 на величину необходимого перемещения. Если торец одного из концевых элементов крепится к внешней конструкции на скользящем прижиме, то одно из таких отверстий вокруг оси 5 может быть выполнено по посадке скольжения. Это фиксирует положение элемента 3 при внешних воздействиях. Такое выполнение теплопровода целесообразно использовать в случае, когда применяется теплопровод с большой протяженностью вдоль оси, относительно его ширины, так как расположение боковых теплопередающих поверхностей в максимальном поперечном размере элементов позволяет получить наименьшее тепловое сопротивление.

Теплопровод, в котором один из концевых элементов снабжен выступом с дополнительной цилиндрической теплопередающей поверхностью, ось которого расположена вдоль оси теплопровода, выполненным с возможностью размещения в соответствующем отверстии внешней теплопередающей конструкции, (Фиг.3, 4) содержит на концевом элементе 1 выступ 9 с дополнительной цилиндрической теплопередающей поверхностью, входящей в соответствующее отверстие внешней теплопередающей конструкции 6. Между выступом 9 и внешней теплопередающей конструкции 6 расположена пружина 8, прижимающая элементы 1, 2, 3 к другой внешней теплопередающей конструкции 7.

Подобное выполнение может быть аналогично использовано как в первом, так и в других вариантах теплопровода и применяться в тех случаях, когда требуются большие угловые, линейные и плоскопараллельные перемещения концевого элемента. Кроме того, дополнительным преимуществом использования этого выполнения является возможность компенсации вращения одного из концевых элементов относительно другого вокруг оси теплопровода.

Во втором варианте теплопровода (Фиг.5÷9), а также в четвертом варианте (Фиг.38÷44), элементы 1, 2 и 3 могут быть выполнены полностью или частично из магнитных материалов, или с вставками, или с вкраплениями из них. Магнитное поле может быть создано как материалами, из которых выполнены сами элементы или их части, так и с помощью внешнего источника. При этом элементы могут быть дополнительно не закреплены механически. Концевые элементы 1 и 2 могут быть выполнены из магнитного материала с противоположной направленностью остаточного магнитного поля относительно промежуточного элемента. Концевые 1 и 2 и промежуточный 3 элементы могут быть выполнены из высокотеплопроводного материала с ферромагнитными вставками или накладками. Источником магнитного поля может являться внешний постоянный магнит, а концевые и промежуточный элементы при этом могут быть выполнены из ферромагнитного материала. Источником магнитного поля может являться соленоид с источником тока, охватывающий снаружи хотя бы один из элементов, выполненных из ферромагнитного материала. Во всех этих случаях желательно выбирать как можно большую магнитную проницаемость ферромагнетика. Такие выполнения целесообразно использовать, когда хотя бы часть элементов изготовлена из ферромагнитного материала и может быть намагничена.

Выполнение теплопровода (Фиг.5÷9) содержит промежуточный элемент 3, разрезанный вдоль оси теплопровода на четыре части (или количество частей, кратное четырем) с противоположной направленностью магнитного поля в каждой части, относительно соседней. При этом по меньшей мере один из элементов выполнен из предварительно намагниченного материала, а остальные элементы - из ферромагнитного материала. Это выполнение рационально использовать, когда желательно получить наибольшую силу притяжения промежуточного к концевым элементам при имеющемся магнитном поле.

В третьем варианте теплопровода (Фиг.10÷21) промежуточный 3 и по меньшей мере один концевой элементы 1 или 2 выполнены в виде наборов ребер с по меньшей мере двумя ребрами каждый, причем ребра набора одного элемента размещаются внутри промежутков между ребрами набора другого элемента. Этот вариант предназначен для использования при больших плотностях теплового потока и необходимости получения минимального перепада температур на теплопроводе.

В выполнения теплопровода по (Фиг.10 и 11) наборы ребер элементов 1 и 3 свободно вставлены друг в друга. Такое выполнение удобно применить в тех случаях, когда необходимо обеспечить незначительные усилия при относительном смещении

внешних конструкций 6 и 7, между которыми располагается теплопровод, а также когда допустимы значительные зазоры между теплопередающими поверхностями ребер, позволяющие использовать невысокую точность изготовления. Кроме того, в выполнения теплопровода по (Фиг.10÷11) промежуточный элемент 3 с помощью пружин 8, опирающихся на него и на внутренние торцы концевых элементов 1 и 2, упруго укреплен в среднем положении между ними. Такое выполнение удобно для демпфирования положения промежуточного элемента 3 в условиях внешних инерционных и вибрационных нагрузок и может быть аналогично применено в комбинации с остальными вариантами теплопровода.

В выполнения теплопровода по (Фиг.12÷13) по меньшей мере одно ребро из по меньшей мере одного набора (например, из наборов ребер концевых элементов 1 и 2) выполнено отогнутым в поперечном к оси теплопровода направлении в сторону совмещенного с ним набора ребер с возможностью их смещения до соприкосновения. Это выполнение может быть применено для дополнительного уменьшения теплового сопротивления теплопровода простыми средствами.

В выполнения теплопровода по (Фиг.14 и 15) ребра концевых 1 и 2 или промежуточного 3 элементов по меньшей мере в одном из наборов попарно отогнуты с возможностью сжатия ребер из входящего в зазоры между ними набора (па чертеже показаны наборы концевых элементов 1 и 2 с отогнутыми таким образом ребрами). Это выполнение может быть применено для большего по сравнению с предыдущим выполнением уменьшения теплового сопротивления теплопровода, так как в нем достигается полное смыкание всех теплопередающих зазоров.

В выполнения теплопровода по (Фиг.16 и 17) по меньшей мере один набор ребер концевых 1 и 2 или промежуточного 3 элементов выполнен с толщиной ребра, уменьшенной у основания набора, с возможностью упругого изгиба ребер у основания и сжатия ребер из входящего в зазоры между ними набора. На чертеже показаны наборы концевых элементов 1 и 2 с отогнутыми таким образом ребрами, но возможны и другие варианты наборов, например, весь набор ребер промежуточного элемента 3 может быть выполнен без уменьшения толщины, как у центрального ребра, показанного на Фиг.16 и 17, или, наоборот, весь набор ребер элементов 1 и 3 может быть выполнен с уменьшением толщины, как у крайних ребер, показанных на Фиг.16 и 17. Усилие взаимного прижатия концевых 1 и 2 или промежуточного 3 элементов может компенсироваться симметричным расположением упругих элементов или специальными упорами, связывающих их основания. Это выполнение может быть применено в тех случаях, когда рационально использовать ребра большой

толщины и жесткости. Боковые теплопередающие поверхности таких ребер легче обработать с высокой точностью для обеспечения за счет их лучшего прилегания меньшей толщины теплопередающих зазоров между ними и, соответственно, общей теплопроводности теплопровода.

В выполнении теплопровода по Фиг.18 и 19 ребра на концевых 1, 2 и промежуточном элементе 3 образованы в виде сжатого при изготовлении набора пластин, концы которых соединены, например, пайкой или другим способом, обеспечивающим хороший тепловой контакт с объединяющими их основаниями соответствующих элементов. Это выполнение вследствие обеспечения минимальной толщины теплопередающих зазоров без сжимающих их усилий удобно применять в тех случаях, когда требуются незначительные усилия при относительном смещении внешних конструкций 6 и 7, между которыми располагается теплопровод.

В выполнении теплопровода по Фиг.20 и 21 в нем установлена ось 5, закрепленная на концевом элементе 1, в центре тяжести промежуточного элемента 3. При необходимости ось 5 может быть закреплена и на внешней конструкции 6, к которой присоединен концевой элемент 1. Такое выполнение теплопровода позволяет устравить нежелательное перемещение промежуточного элемента 3 при наклоне всей конструкции или инерционных нагрузках за счет восприятия их осью 5, фиксирующей положение элемента 3 от сдвига относительно концевого элемента 2. Кроме того, усилия, передающиеся от инерционных нагрузок на один из концевых элементов 2, уменьшаются за счет восприятия их осью 5, установленной в центре тяжести промежуточного элемента 3, и передачи их на другой концевой элемент 1, на котором закреплена эта ось. Ось 5 закрепляется на концевом элементе 1 неподвижно (например, по плотной посадке), а на промежуточном элементе 3 - с возможностью скольжения или наоборот. Ось 5 также может быть выполнена и в другом виде, например, в виде винта, аналогично показанному на фиг.1. Это выполнение может быть применено в тех случаях, когда требуется разгрузить внешнюю конструкцию 7 от поперечных усилий, вызываемых весом концевого элемента 2 и промежуточного элемента 3 или инерционных нагрузках на них. Исключить поперечные усилия во внешней конструкции особенно важно, если ею является полупроводниковая термоэлектрическая батарея, материал которой плохо работает на изгиб, но достаточно хорошо на сжатие.

В выполнении теплопровода по четвертому варианту (Фиг.22÷49) содержатся концевые теплопроводящие элементы 1, 2 и промежуточный теплопроводящий элемент 3, отделенные друг от друга теплопроводящими зазорами по боковым

теплопередающим поверхностям по меньшей мере часть каждой из них расположена на одинаковом удалении от одного из торцов теплопровода. Это выполнение эффективно применять в тех случаях, когда требуется возможно меньшая длина теплопровода вдоль его оси.

В выполнении теплопровода по (Фиг.22÷24) промежуточный элемент 3 имеет форму неразрезанного параллелепипеда. Это выполнение удобно применить в тех случаях, когда требуется наибольшая простота формы промежуточного элемента.

В выполнении теплопровода по (Фиг.25÷35) промежуточный элемент 3 выполнен с по меньшей мере двумя взаимно перпендикулярными встречно направленными прорезями вдоль оси теплопровода, не доходящими до его торцов, а концевые элементы 1 и 2 выполнены с выступами, соответствующими этим прорезям. Выполнение с промежуточным элементом 3 в форме цилиндра (Фиг.25÷30) удобно применить при размещении теплопровода внутри цилиндрического отверстия. Выполнение теплопровода по Фиг.31÷35 с прямоугольной формой его поперечного сечения эффективно применять при соединении с внешней конструкцией такой же формы, например, с термоэлектрической батареей.

В выполнении теплопровода по Фиг.36÷44 промежуточный элемент 3 выполнен разрезанным на две или четыре части с возможностью прижатия их боковых теплопередающих поверхностей к соответствующим поверхностям концевых элементов 1 и 2, например, с помощью по меньшей мере одной пружины 4. Этот вариант рационален для получения минимального перепада температур на теплопроводе при не слишком больших плотностях теплового потока.

В выполнении теплопровода по Фиг.36 и 37 промежуточный элемент 3 выполнен разрезанным на две части, которые прижимаются своими боковыми теплопередающими поверхностями одновременно к боковым теплопередающим поверхностям концевых элементов 1 и 2 с помощью одной пружины 4. В этом выполнении промежуточный элемент 3 разрезан на минимальное число частей, поэтому он более прост в изготовлении.

В выполнениях теплопровода по Фиг.38÷44 промежуточный элемент 3 выполнен разрезанным на четыре части. Так как в поперечном к оси теплопровода направлении тепловое сопротивление промежуточного элемента 3 меньше, чем разрезанного на две части, то это выполнение используется, когда желательно дополнительно повысить теплопроводность.

В выполнении теплопровода по Фиг.38÷40 части промежуточного элемента 3 прижимаются боковыми теплопередающими поверхностями к боковым

теплопередающим поверхностям концевых элементов 1 и 2 по своей наружной поверхности с помощью единой сжимающей их пружины 4. Ввиду круглой формы наружной поверхности это выполнение, удобно применить при размещении теплопровода внутри цилиндрического отверстия.

В выполнении теплопровода по Фиг.41÷43 части промежуточного элемента 3 прижимаются боковыми теплопередающими поверхностями к боковым теплопередающим поверхностям концевых элементов 1 и 2 по своей внутренней поверхности с помощью единой распирающей их круглой пружины 4, которая может быть выполнена в виде упругой трубы, например, из резины. От сдвига вдоль оси пружина может быть зафиксирована в выточках частей промежуточного элемента 3.

В выполнении теплопровода на Фиг.44 части промежуточного элемента 3 имеют прямоугольную форму поперечного сечения и прижимаются боковыми теплопередающими поверхностями к боковым теплопередающим поверхностям концевых элементов 1 и 2 по их внутренней поверхности, с помощью двух пружин 4. Каждая из этих пружин 4 средней частью прижимает одну часть промежуточного элемента 3, а концами - две другие части. Это выполнение целесообразно применять, когда желательно использовать всю площадь поперечного сечения теплопровода для уменьшения его теплового сопротивления.

Выполнения по Фиг.41÷44, как и по Фиг.38÷40, удобно применять при использовании их с внешними элементами прямоугольной формы для полного использования возможности размещения поперечного сечения элементов теплопровода на контактирующей с его торцами площади внешних элементов.

Теплопровод по четвертому варианту с разрезанным на четыре части промежуточным элементом вместо пружины 4 аналогично второму варианту теплопровода может содержать источник магнитного поля, а все элементы теплопровода при этом должны быть выполнены с возможностью прижатия друг к другу с помощью магнитного поля (Фиг.38÷44). При этом увеличивается теплопроводность устройства, т.е. эффективность передачи тепла. Поле может быть создано намагниченным материалом самих элементов, или вставок из магнитного материала, или любым внешним постоянным источником магнитного поля, или внешним соленоидом. При этом промежуточный элемент может быть выполнен из магнитного материала с остаточной намагниченностью, а концевые элементы - из ферромагнитного материала, или наоборот; или возможно выполнение концевых элементов из магнитного материала с противоположной направленностью остаточного магнитного поля относительно промежуточного элемента; или все

элементы могут быть выполнены из немагнитного высокотеплопроводного материала, но с магнитными или ферромагнитными вставками или накладками. При этом материалы с остаточной намагниченностью и ферромагнитные материалы могут быть также в виде дисперсных частиц, распределенных внутри высокотеплопроводного материала элементов теплопровода. Промежуточный элемент 3, разрезанный вдоль оси теплопровода на количество частей, кратное четырем, и выполненный так, что каждая часть имеет противоположную направленность магнитного поля относительно соседней, позволяет дополнительно увеличить эффективность применения теплопровода за счет более эффективного использования магнитного поля, т.к. при таком выполнении магнитные линии внутри концевых и промежуточного элементов (или, по крайней мере, внутри частей этих элементов) будут замкнуты в материале с высокой магнитной проницаемостью, что приводит к увеличению силы притяжения этих элементов, а значит - к еще большему уменьшению зазоров между ними, или к уменьшению требуемого магнитного поля для создания силы такой же величины, как для неразрезанных электродов.

В выполнении теплопровода по Фиг.45÷47 вблизи центра тяжести промежуточного элемента 3, установлена ось 5, закрепленная на концевом элементе 2. При необходимости ось 5 может быть закреплена и на внешней конструкции, к которой присоединяется концевой элемент 2. Ось 5 закрепляется на концевом элементе 1 неподвижно (например, по плотной посадке), а на промежуточном элементе 3 - с возможностью скольжения (или наоборот). Ось 5 также может быть выполнена и в другом виде, например, в виде винта, аналогично показанному на фиг.1. Для дополнительного уменьшения теплового сопротивления теплопровода промежуточный элемент 3 сдвигается в одну сторону с помощью пружинной шайбы 4. Это выполнение теплопровода может быть аналогично выполнению по Фиг.20 и 21 применено в тех случаях, когда требуется разгрузить внешнюю конструкцию, к которой присоединен концевой элемент 2 от поперечных усилий, вызываемых весом концевого элемента 1 и промежуточного элемента 3 или инерционных нагрузках на них.

Теплопровод по четвертому варианту с неразрезанным промежуточным элементом, проходящими сквозь него взаимно перпендикулярными осями 5 и с цилиндрическим выступом 9 на концевом элементе 1 (Фиг.48 и 49) содержит дополнительную теплопередающую поверхность с возможностью размещения выступа в соответствующем отверстии внешней теплопередающей конструкции и дополнительно позволяет обеспечить большие угловые и линейные перемещения

концевого элемента. Еще одним преимуществом этого выполнения является возможность компенсации вращения вокруг оси теплопровода. Наличие взаимно перпендикулярных осей 5 обеспечивает разгрузку концевого элемента 2 от инерционных усилий на элементы теплопровода. Размещение этих осей в одной плоскости позволяет дополнительно сократить габариты устройства вдоль его оси. Эти оси могут размещены и на разных расстояниях вдоль оси теплопровода, аналогично показанному на Фиг.3 и 4, что позволяет компенсировать и плоскопараллельные перемещения внешней конструкции 6 относительно внешней конструкции 7.

Приведенные примеры выполнения теплопровода не ограничивают возможностей использования других конструкций.

1. Подвижный теплопровод, включающий имеющие боковые теплопередающие поверхности тепловоспринимающий и теплоотдающий концевые элементы и расположенный между ними промежуточный теплопроводящий элемент, выполненный с по меньшей мере двумя взаимно перпендикулярными боковыми теплопередающими поверхностями, расположенными на разном удалении вдоль оси теплопровода от одного из его торцов, одна из которых отделена теплопередающим зазором от боковой теплопередающей поверхности одного из концевых элементов, а другая отделена подобным зазором от боковой теплопередающей поверхности другого концевого элемента, причем теплопровод снабжен стягивающими элементами, проходящими сквозь все контактирующие между собой боковые теплопередающие поверхности концевых и промежуточного элементов.

2. Подвижный теплопровод по п.1, отличающийся тем, что один из концевых элементов снабжен выступом с дополнительной цилиндрической теплопередающей поверхностью, ось которого расположена вдоль оси теплопровода, выполненным с возможностью размещения в соответствующем отверстии внешней теплопередающей конструкции.

3. Подвижный теплопровод, включающий снабженные боковыми теплопередающими поверхностями тепловоспринимающий и теплоотдающий концевые элементы, и расположенный между ними промежуточный теплопроводящий элемент, выполненный с взаимно перпендикулярными теплопередающими боковыми поверхностями, расположенными на разном удалении вдоль оси теплопровода от одного из его торцов, одна из которых отделена теплопередающим зазором от боковой теплопередающей поверхности одного из концевых элементов, а другая отделена подобным зазором от боковой теплопередающей поверхности другого концевого элемента, причем устройство содержит источник магнитного поля, а упомянутые элементы выполнены с возможностью перемещения друг к другу под действием магнитного поля.

4. Подвижный теплопровод по п.3, отличающийся тем, что источником магнитного поля в теплопроводе служат магнитные материалы, из которых выполнены упомянутые элементы теплопровода или их части, при этом по меньшей мере один из элементов может быть выполнен из предварительно намагниченного материала, а остальные элементы - из ферромагнитного материала, или наоборот.

5. Подвижный теплопровод по п.4, отличающийся тем, что промежуточный элемент выполнен разрезанным вдоль оси теплопровода на количество частей, кратное четырем, и каждая часть имеет противоположную направленность магнитного поля относительно соседней.

6. Подвижный теплопровод, включающий имеющие боковые теплопередающие поверхности тепловоспринимающий и теплоотдающий концевые элементы, и расположенный между ними промежуточный теплопроводящий элемент, выполненный с по меньшей мере двумя взаимно перпендикулярными теплопередающими боковыми поверхностями, расположенными на разном удалении вдоль оси теплопровода от одного из его торцов, одна из которых отделена теплопередающим зазором от боковой теплопередающей поверхности одного из концевых элементов, а другая отделена подобным зазором от боковой теплопередающей поверхности другого концевого элемента, причем промежуточный и по меньшей мере один концевой элементы выполнены каждый в виде набора из по меньшей мере двух ребер, имеющих общее основание, и ребра набора одного элемента соответствуют промежуткам между ребрами набора другого элемента с возможностью их совмещения.

7. Подвижный теплопровод по п.6, отличающийся тем, что теплопровод содержит две пружины, отделяющие в осевом направлении промежуточный элемент от каждого из концевых элементов.

8. Подвижный теплопровод по п.6, отличающийся тем, что в промежуточном элементе установлена ось с возможностью крепления на одном из концевых элементов или на внешней конструкции, к которой он присоединен, проходящая через центр тяжести промежуточного элемента.

9. Подвижный теплопровод по п.6, отличающийся тем, что по меньшей мере одно ребро из по меньшей мере одного набора выполнено отогнутым в поперечном к оси теплопровода направлении в сторону совмещенного с ним набора ребер с возможностью их смещения.

10. Подвижный теплопровод по п.6, отличающийся тем, что ребра по меньшей мере одного набора попарно отогнуты с возможностью сжатия ребер из входящего в зазоры между ними набора.

11. Подвижный теплопровод по п.6, отличающийся тем, что по меньшей мере один набор ребер выполнен с толщиной ребра, уменьшенной у основания набора, с возможностью упругого изгиба ребер у основания.

12. Подвижный теплопровод по п.6, отличающийся тем, что ребра на концевых или промежуточном элементе выполнены в виде сжатого при изготовлении набора пластин, концы которых соединены с объединяющими их основаниями соответствующих элементов.

13. Подвижный теплопровод, включающий тепловоспринимающий и теплоотдающий концевые элементы с боковыми теплопередающими поверхностями и расположенный между ними промежуточный теплопроводящий элемент, выполненный с взаимно перпендикулярными теплопередающими боковыми поверхностями, причем по меньшей мере часть каждой боковой теплопередающей поверхности промежуточного теплопроводящего элемента расположена на одинаковом удалении от одного из торцов теплопровода.

14. Подвижный теплопровод по п.13, отличающийся тем, что промежуточный элемент выполнен неразрезанным.

15. Подвижный теплопровод по п.13, отличающийся тем, что промежуточный элемент выполнен с по меньшей мере двумя взаимно перпендикулярными встречно направленными прорезями вдоль оси теплопровода, не доходящими до его торцов, а концевые элементы при этом выполнены с выступами, соответствующими этим прорезям с возможностью их совмещения.

16. Подвижный теплопровод по п.13, отличающийся тем, что промежуточный элемент выполнен разрезанным на две или четыре части с возможностью прижатия их боковых теплопередающих поверхностей к соответствующим поверхностям концевых элементов, например, с помощью по меньшей мере одной пружины.

17. Подвижный теплопровод по п.13, отличающийся тем, что промежуточный элемент выполнен с осью, установленной преимущественно в его центре тяжести, укрепленной на одном из концевых элементов или на внешней конструкции, к которой присоединен этот концевой элемент.