一種抗重力環(huán)路熱管的制作方法
【專利摘要】本實用新型公開了一種抗重力環(huán)路熱管，具有依次首尾連接形成環(huán)路的蒸發(fā)段、絕熱段、冷凝段和輸液段，所述輸液段包括至少1根毛細(xì)管，所述毛細(xì)管的兩端分別與蒸發(fā)段和冷凝段連接；所述毛細(xì)管的內(nèi)徑均小于蒸發(fā)段和冷凝段的管體的內(nèi)徑；所述蒸發(fā)段內(nèi)設(shè)有吸液芯流道。本抗重力環(huán)路熱管通過毛細(xì)力驅(qū)動液態(tài)工作介質(zhì)在管內(nèi)快速移動，具有很好的回速穩(wěn)定性，提高了傳熱效率，可適用于航空航天、光電子、化工、動力工程等對散熱條件要求高而復(fù)雜的領(lǐng)域。
【專利說明】一種抗重力環(huán)路熱管
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實用新型涉及傳熱設(shè)備技術(shù)，具體涉及一種抗重力環(huán)路熱管。
【背景技術(shù)】
[0002]熱控制一直以來都是電子儀器組件設(shè)計的關(guān)鍵考慮因素，因為電子儀器都在一定的溫度范圍內(nèi)才能更好的工作運行。然而隨著工業(yè)設(shè)計密集化、小型化的推進，功能裝置最小、功能更強以及處理器更快的潮流趨勢導(dǎo)致系統(tǒng)單位面積的散熱量恒定增加，特別是具有越來越密的高熱流部件的多芯片模塊得誕生。這就意味著從內(nèi)熱源到外部散熱器的各種熱阻必須降低，對傳熱與散熱技術(shù)提出了新的要求。
[0003]傳統(tǒng)的環(huán)路熱管散熱器就其優(yōu)異的傳熱散熱能力在無重力或重力輔助條件下表現(xiàn)出了良好的應(yīng)用效果。在相當(dāng)長的一段時間內(nèi)，它滿足了當(dāng)代工業(yè)的大部分傳熱散熱要求。然而，對于傳統(tǒng)的環(huán)路熱管散熱器來說，溫度的分布是根據(jù)熱源位置而變化的，當(dāng)距熱源的距離增加時，因此傳統(tǒng)的環(huán)路熱管散熱器由于環(huán)路熱管的傳熱效率差，從而導(dǎo)致散熱效率低。同時隨著距離的增加，傳統(tǒng)環(huán)路熱管的傳熱性能也受到了極大的限制，工作介質(zhì)回流速度不穩(wěn)定，溫度波動性大，控溫難以保證在規(guī)定的工作范圍內(nèi)。特別是抗重力條件下，傳熱能力大大降低，甚至?xí)霈F(xiàn)低功率失效。在抗重力條件下，由于重力的影響使得環(huán)路熱管的工作介質(zhì)回流的負(fù)擔(dān)大大增加，導(dǎo)致工作介質(zhì)回流不穩(wěn)定。工作介質(zhì)的不穩(wěn)定環(huán)流速度將導(dǎo)致熱源溫度的波動，特別是散熱器與熱源距離很遠(yuǎn)或熱源溫度不在環(huán)路熱管設(shè)計的目標(biāo)負(fù)荷下工作時，將必然導(dǎo)致熱源溫度的劇烈震蕩。
實用新型內(nèi)容
[0004]本實用新型為了克服以上現(xiàn)有技術(shù)存在的不足，提供了一種抗重力環(huán)路熱管。該抗重力環(huán)路熱管在抗重力條件下具有高效的傳熱性能，工作介質(zhì)回流速度快、穩(wěn)定。
[0005]本實用新型的目的通過以下的技術(shù)方案實現(xiàn):本抗重力環(huán)路熱管，具有依次首尾連接形成環(huán)路的蒸發(fā)段、絕熱段、冷凝段和輸液段，所述輸液段包括至少I根毛細(xì)管，所述毛細(xì)管的兩端分別與蒸發(fā)段和冷凝段連接；所述毛細(xì)管的內(nèi)徑均小于蒸發(fā)段和冷凝段的管體的內(nèi)徑；所述蒸發(fā)段內(nèi)設(shè)有吸液芯流道。
[0006]作為一種優(yōu)選，所述毛細(xì)管的數(shù)量為I至6根。
[0007]作為一種優(yōu)選,所述毛細(xì)管的內(nèi)孔孔徑大小為0.5mm?1.5mm。
[0008]所述吸液芯流道設(shè)有圓筒部和圓柱部，所述圓柱部位于蒸發(fā)段的進液端，且與輸液段連通；所述圓筒部與蒸發(fā)段的管體同心設(shè)置，且與絕熱段連通。
[0009]所述圓筒部的厚度為0.5mm?1.5mm。
[0010]所述的一種抗重力環(huán)路熱管的制造方法，包括以下步驟:
[0011](I)、選取I根第一紫銅管制作絕熱段和冷凝段；
[0012](2)、選取I至6根第二紫銅管作為毛細(xì)管制作輸液段，所述第二紫銅管被彎曲一定形狀，所述第二紫銅管被彎曲成依次連接的進液部、輸液部和出液部，所述輸液部呈L型；所述I至6根第二紫銅管平行排列；
[0013](3)、選取I根第三紫銅管制作蒸發(fā)段，自第三紫銅管的出氣端插入芯棒，且令芯棒位于第三紫銅管中心，即芯棒與第三紫銅管同心；然后向第三紫銅管內(nèi)填充金屬粉末；當(dāng)填充完金屬粉末后，再對第三紫銅管和金屬粉末一起加熱，令金屬粉末與第三紫銅管燒結(jié)為一體；
[0014](4)、所述步驟(I)中冷凝段的第一紫銅管與步驟(2)中的進液部密封連接，所述步驟(3)中燒結(jié)第三紫銅管和金屬粉末的進液端與步驟(2)中的出液部密封連接，所述蒸發(fā)段的出氣端和絕熱段的進氣端密封連接，從而制得抗重力環(huán)路熱管的基體；
[0015](5)、對所述基體進行抽真空處理，然后再向基體內(nèi)灌注工作介質(zhì)，從而制得抗重力環(huán)路熱管。所述第二紫銅管的數(shù)量為3根。
[0016]步驟(3)中，所述金屬粉末的填充率為100%。
[0017]步驟(3)中，所述第三紫銅管和金屬粉末在氫氣或惰性氣體的氣氛下以850°C?950°C的溫度進行加熱，且加熱時間為30?90分鐘。
[0018]所述芯棒的為石墨棒或不銹鋼棒。
[0019]本抗重力環(huán)路熱管的工作原理:所述蒸發(fā)段的液態(tài)工作介質(zhì)因受熱轉(zhuǎn)變成為氣態(tài)工作介質(zhì)；氣態(tài)工作介質(zhì)從處于高氣壓狀態(tài)的蒸發(fā)段流進絕熱段，再從絕熱段進入冷凝段進行冷卻；氣態(tài)工作介質(zhì)在冷凝段受到冷卻作用后重新恢復(fù)成液態(tài)工作介質(zhì)，此液態(tài)工作介質(zhì)進入輸液段中的毛細(xì)管中；蒸發(fā)段中由于液態(tài)工作介質(zhì)轉(zhuǎn)變成氣態(tài)工作介質(zhì)，則吸液芯流道因液體減少而吸液芯流道中的毛細(xì)力增大，故毛細(xì)管內(nèi)的液態(tài)工作介質(zhì)受到毛細(xì)力的作用而進入吸液芯流道中，如此反復(fù)，工作介質(zhì)在環(huán)形熱管中的蒸發(fā)段、絕熱段、冷凝段和輸液段循環(huán)流動。
[0020]本實用新型相對于現(xiàn)有技術(shù)具有如下的優(yōu)點:本抗重力環(huán)路熱管通過設(shè)置小孔徑的毛細(xì)管和吸液芯流道，抗重力環(huán)路熱管內(nèi)的液態(tài)工作介質(zhì)可通過毛細(xì)力自主流動，故工作介質(zhì)回流速度非常穩(wěn)定，溫度波動性小，容易控溫，從而可以提高提高傳熱效率；本抗重力環(huán)路熱管中的輸液段利用小內(nèi)徑的毛細(xì)管，從而提供液態(tài)工作介質(zhì)足夠的毛細(xì)力，使液態(tài)工作介質(zhì)高速回流，同時還可防止液態(tài)工作介質(zhì)受熱時產(chǎn)生氣泡堵塞輸液段；本抗重力環(huán)路熱管利用毛細(xì)力和熱源功率可以自動調(diào)節(jié)工作介質(zhì)流速(即通過氣化蒸發(fā)段的液態(tài)工作介質(zhì)的速度以控制吸液芯流道中的毛細(xì)力大小變化，從而實現(xiàn)自動調(diào)節(jié))；本抗重力環(huán)路熱管的工作介質(zhì)通過毛細(xì)力流動，從而保證距離傳熱的效率，且即使在抗重力條件下也可保證足夠傳熱效率，工作介質(zhì)的流速穩(wěn)定，溫度波動小，不會出現(xiàn)低功率失效的情況；本抗重力環(huán)路熱管可應(yīng)用于航空航天、光電子、化工、動力工程等對散熱條件要求高而復(fù)雜的領(lǐng)域。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0021]圖1是本實施例1的一種抗重力環(huán)路熱管的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0022]圖2是本實施例1的一種抗重力環(huán)路熱管的剖視圖。
[0023]圖3是本實施例1的蒸發(fā)段的制備示備示意圖。
[0024]圖4是本實施例1的一種抗重力環(huán)路熱管的應(yīng)用示意圖?！揪唧w實施方式】
[0025]下面結(jié)合附圖和實施例對本實用新型作進一步說明。
[0026]實施例1
[0027]如圖1和圖2所示的一種抗重力環(huán)路熱管，具有依次首尾連接形成環(huán)路的蒸發(fā)段
1、絕熱段2、冷凝段3和輸液段4，所述輸液段4包括3根毛細(xì)管5，所述毛細(xì)管5的兩端分別與蒸發(fā)段I和冷凝段3連接；所述毛細(xì)管5的內(nèi)徑均小于蒸發(fā)段I和冷凝段3的管體的內(nèi)徑；所述蒸發(fā)段I內(nèi)設(shè)有吸液芯流道6。所述這蒸發(fā)段I出氣端和絕熱段2進氣端通過三通轉(zhuǎn)接頭7連接，即蒸發(fā)段I的出氣端和絕熱段2的進氣端分別與三通轉(zhuǎn)接頭7的兩個接口連接，而三通轉(zhuǎn)接頭7的第三個接口設(shè)置有用于抽真空處理的抽口 8。而毛細(xì)管5的兩端通過連接件9分別與蒸發(fā)段I的進液端和冷凝段3的出液端連接。所述三通轉(zhuǎn)接頭7和連接件9的材料均為紫銅。為了令各段的密封連接性好，所述蒸發(fā)段I出氣端和絕熱段2進氣端均通過焊接的方式與三通轉(zhuǎn)接頭7連接，而毛細(xì)管5的兩端、蒸發(fā)段I的進液端和冷凝段3的出液端均通過焊接的方式與連接件9連接。
[0028]所述毛細(xì)管5的內(nèi)孔孔徑大小為1mm。所述毛細(xì)管5的外徑大小為2mm。
[0029]所述吸液芯流道6設(shè)有圓筒部61和圓柱部62，所述圓柱部62位于蒸發(fā)段I的進液端，且與輸液段4連通；所述圓筒部61與蒸發(fā)段I的管體同心設(shè)置，且與絕熱段2連通。
[0030]所述圓筒部61的厚度為1mm。
[0031]所述的一種抗重力環(huán)路熱管的制造方法，包括以下步驟:
[0032](I)、選取I根第一紫銅管制作絕熱段2和冷凝段3 ;絕熱段2和冷凝段3只利用一根紫銅管制作，保證絕熱段2和冷凝段3的連接具有很好的密封性，且減少加工；將所述第一紫銅管拉直，即第一紫銅管是不彎曲狀，利用氣態(tài)工作介質(zhì)流動，且第一紫銅管的孔徑大于第二紫銅管的孔徑；
[0033](2)、選取3根第二紫銅管作為毛細(xì)管5制作輸液段4，所述第二紫銅管被彎曲一定形狀，所述第二紫銅管被彎曲成依次連接的進液部51、輸液部52和出液部53，所述輸液部52呈L型；所述進液部51和出液部53分別與輸液部52的兩端垂直設(shè)置；所述3根第二紫銅管平行排列。
[0034](3)、如圖3所示，選取I根第三紫銅管制作蒸發(fā)段1，自第三紫銅管的出氣端插入芯棒10，且令芯棒10位于第三紫銅管中心，即芯棒10與第三紫銅管10同心；然后向第三紫銅管內(nèi)填充金屬粉末；當(dāng)填充完金屬粉末后，再對第三紫銅管和金屬粉末一起加熱，令金屬粉末與第三紫銅管燒結(jié)為一體；所述第三紫銅管也為一被拉直的直管，且第三紫銅管的孔徑與第一紫銅管的孔徑相等。
[0035](4)、所述步驟(I)中冷凝段3的第一紫銅管與步驟(2)中的進液部51密封連接，所述步驟(3)中燒結(jié)第三紫銅管和金屬粉末制成的蒸發(fā)段I的進液端與步驟(2)中的出液部53密封連接，所述蒸發(fā)段I的出氣端和絕熱段2的進氣端密封連接，從而制得抗重力環(huán)路熱管的基體；
[0036](5)、對所述基體進行抽真空處理，然后再向基體內(nèi)灌注工作介質(zhì)，從而制得抗重力環(huán)路熱管。所述蒸發(fā)段I的出氣端和絕熱段2的進氣端通過設(shè)有抽口 8的三通轉(zhuǎn)接頭7密封連接，對基體進行抽真空處理或灌注工作介質(zhì)時，均可通過抽口 8進行。
[0037]步驟(3)中，所述金屬粉末的填充率為100%。所述金屬粉末為銅粉或鎳粉。[0038]步驟(3)中，所述第三紫銅管和金屬粉末在惰性氣體的氣氛下以900°C的溫度進行加熱，且加熱時間為60分鐘。
[0039]所述芯棒10的為石墨棒。
[0040]如圖4所示，在應(yīng)用中，所述蒸發(fā)段I套設(shè)有加熱塊11，而所述冷凝段3設(shè)置有散熱翅片12，從而提高整個環(huán)形熱管的傳熱效率。
[0041]實施例2
[0042]本抗重力環(huán)路熱管除以下技術(shù)特征外同實施例1:所述毛細(xì)管5的數(shù)量為2根。所述毛細(xì)管5的內(nèi)孔的孔徑為0.5mm。
[0043]上述【具體實施方式】為本實用新型的優(yōu)選實施例，并不能對本實用新型進行限定，其他的任何未背離本實用新型的技術(shù)方案而所做的改變或其它等效的置換方式，都包含在本實用新型的保護范圍之內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種抗重力環(huán)路熱管，具有依次首尾連接形成環(huán)路的蒸發(fā)段、絕熱段、冷凝段和輸液段，其特征在于:所述輸液段包括至少I根毛細(xì)管，所述毛細(xì)管的兩端分別與蒸發(fā)段和冷凝段連接；所述毛細(xì)管的內(nèi)徑均小于蒸發(fā)段和冷凝段的管體的內(nèi)徑；所述蒸發(fā)段內(nèi)設(shè)有吸液芯流道。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種抗重力環(huán)路熱管，其特征在于:所述毛細(xì)管的數(shù)量為I至6根。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種抗重力環(huán)路熱管，其特征在于:所述毛細(xì)管的內(nèi)孔孔徑大小為0.5mm?1.5mm。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種抗重力環(huán)路熱管，其特征在于:所述吸液芯流道設(shè)有圓筒部和圓柱部，所述圓柱部位于蒸發(fā)段的進液端，且與輸液段連通；所述圓筒部與蒸發(fā)段的管體同心設(shè)置，且與絕熱段連通。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種抗重力環(huán)路熱管，其特征在于:所述圓筒部的厚度為.0.5mm ?1.5mm。
【文檔編號】F28D15/04GK203454874SQ201320375529
【公開日】2014年2月26日 申請日期:2013年6月27日 優(yōu)先權(quán)日:2013年6月27日
【發(fā)明者】李炳林, 李輝, 湯勇, 周蕤, 陸龍生 申請人:華南理工大學(xué)