一种抗重力环路热管的制作方法
【专利摘要】本实用新型公开了一种抗重力环路热管，具有依次首尾连接形成环路的蒸发段、绝热段、冷凝段和输液段，所述输液段包括至少1根毛细管，所述毛细管的两端分别与蒸发段和冷凝段连接；所述毛细管的内径均小于蒸发段和冷凝段的管体的内径；所述蒸发段内设有吸液芯流道。本抗重力环路热管通过毛细力驱动液态工作介质在管内快速移动，具有很好的回速稳定性，提高了传热效率，可适用于航空航天、光电子、化工、动力工程等对散热条件要求高而复杂的领域。
【专利说明】一种抗重力环路热管
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及传热设备技术，具体涉及一种抗重力环路热管。
【背景技术】
[0002]热控制一直以来都是电子仪器组件设计的关键考虑因素，因为电子仪器都在一定的温度范围内才能更好的工作运行。然而随着工业设计密集化、小型化的推进，功能装置最小、功能更强以及处理器更快的潮流趋势导致系统单位面积的散热量恒定增加，特别是具有越来越密的高热流部件的多芯片模块得诞生。这就意味着从内热源到外部散热器的各种热阻必须降低，对传热与散热技术提出了新的要求。
[0003]传统的环路热管散热器就其优异的传热散热能力在无重力或重力辅助条件下表现出了良好的应用效果。在相当长的一段时间内，它满足了当代工业的大部分传热散热要求。然而，对于传统的环路热管散热器来说，温度的分布是根据热源位置而变化的，当距热源的距离增加时，因此传统的环路热管散热器由于环路热管的传热效率差，从而导致散热效率低。同时随着距离的增加，传统环路热管的传热性能也受到了极大的限制，工作介质回流速度不稳定，温度波动性大，控温难以保证在规定的工作范围内。特别是抗重力条件下，传热能力大大降低，甚至会出现低功率失效。在抗重力条件下，由于重力的影响使得环路热管的工作介质回流的负担大大增加，导致工作介质回流不稳定。工作介质的不稳定环流速度将导致热源温度的波动，特别是散热器与热源距离很远或热源温度不在环路热管设计的目标负荷下工作时，将必然导致热源温度的剧烈震荡。
实用新型内容
[0004]本实用新型为了克服以上现有技术存在的不足，提供了一种抗重力环路热管。该抗重力环路热管在抗重力条件下具有高效的传热性能，工作介质回流速度快、稳定。
[0005]本实用新型的目的通过以下的技术方案实现:本抗重力环路热管，具有依次首尾连接形成环路的蒸发段、绝热段、冷凝段和输液段，所述输液段包括至少I根毛细管，所述毛细管的两端分别与蒸发段和冷凝段连接；所述毛细管的内径均小于蒸发段和冷凝段的管体的内径；所述蒸发段内设有吸液芯流道。
[0006]作为一种优选，所述毛细管的数量为I至6根。
[0007]作为一种优选,所述毛细管的内孔孔径大小为0.5mm?1.5mm。
[0008]所述吸液芯流道设有圆筒部和圆柱部，所述圆柱部位于蒸发段的进液端，且与输液段连通；所述圆筒部与蒸发段的管体同心设置，且与绝热段连通。
[0009]所述圆筒部的厚度为0.5mm?1.5mm。
[0010]所述的一种抗重力环路热管的制造方法，包括以下步骤:
[0011](I)、选取I根第一紫铜管制作绝热段和冷凝段；
[0012](2)、选取I至6根第二紫铜管作为毛细管制作输液段，所述第二紫铜管被弯曲一定形状，所述第二紫铜管被弯曲成依次连接的进液部、输液部和出液部，所述输液部呈L型；所述I至6根第二紫铜管平行排列；
[0013](3)、选取I根第三紫铜管制作蒸发段，自第三紫铜管的出气端插入芯棒，且令芯棒位于第三紫铜管中心，即芯棒与第三紫铜管同心；然后向第三紫铜管内填充金属粉末；当填充完金属粉末后，再对第三紫铜管和金属粉末一起加热，令金属粉末与第三紫铜管烧结为一体；
[0014](4)、所述步骤(I)中冷凝段的第一紫铜管与步骤(2)中的进液部密封连接，所述步骤(3)中烧结第三紫铜管和金属粉末的进液端与步骤(2)中的出液部密封连接，所述蒸发段的出气端和绝热段的进气端密封连接，从而制得抗重力环路热管的基体；
[0015](5)、对所述基体进行抽真空处理，然后再向基体内灌注工作介质，从而制得抗重力环路热管。所述第二紫铜管的数量为3根。
[0016]步骤(3)中，所述金属粉末的填充率为100%。
[0017]步骤(3)中，所述第三紫铜管和金属粉末在氢气或惰性气体的气氛下以850°C?950°C的温度进行加热，且加热时间为30?90分钟。
[0018]所述芯棒的为石墨棒或不锈钢棒。
[0019]本抗重力环路热管的工作原理:所述蒸发段的液态工作介质因受热转变成为气态工作介质；气态工作介质从处于高气压状态的蒸发段流进绝热段，再从绝热段进入冷凝段进行冷却；气态工作介质在冷凝段受到冷却作用后重新恢复成液态工作介质，此液态工作介质进入输液段中的毛细管中；蒸发段中由于液态工作介质转变成气态工作介质，则吸液芯流道因液体减少而吸液芯流道中的毛细力增大，故毛细管内的液态工作介质受到毛细力的作用而进入吸液芯流道中，如此反复，工作介质在环形热管中的蒸发段、绝热段、冷凝段和输液段循环流动。
[0020]本实用新型相对于现有技术具有如下的优点:本抗重力环路热管通过设置小孔径的毛细管和吸液芯流道，抗重力环路热管内的液态工作介质可通过毛细力自主流动，故工作介质回流速度非常稳定，温度波动性小，容易控温，从而可以提高提高传热效率；本抗重力环路热管中的输液段利用小内径的毛细管，从而提供液态工作介质足够的毛细力，使液态工作介质高速回流，同时还可防止液态工作介质受热时产生气泡堵塞输液段；本抗重力环路热管利用毛细力和热源功率可以自动调节工作介质流速(即通过气化蒸发段的液态工作介质的速度以控制吸液芯流道中的毛细力大小变化，从而实现自动调节)；本抗重力环路热管的工作介质通过毛细力流动，从而保证距离传热的效率，且即使在抗重力条件下也可保证足够传热效率，工作介质的流速稳定，温度波动小，不会出现低功率失效的情况；本抗重力环路热管可应用于航空航天、光电子、化工、动力工程等对散热条件要求高而复杂的领域。
【专利附图】
【附图说明】
[0021]图1是本实施例1的一种抗重力环路热管的结构示意图。
[0022]图2是本实施例1的一种抗重力环路热管的剖视图。
[0023]图3是本实施例1的蒸发段的制备示备示意图。
[0024]图4是本实施例1的一种抗重力环路热管的应用示意图。【具体实施方式】
[0025]下面结合附图和实施例对本实用新型作进一步说明。
[0026]实施例1
[0027]如图1和图2所示的一种抗重力环路热管，具有依次首尾连接形成环路的蒸发段
1、绝热段2、冷凝段3和输液段4，所述输液段4包括3根毛细管5，所述毛细管5的两端分别与蒸发段I和冷凝段3连接；所述毛细管5的内径均小于蒸发段I和冷凝段3的管体的内径；所述蒸发段I内设有吸液芯流道6。所述这蒸发段I出气端和绝热段2进气端通过三通转接头7连接，即蒸发段I的出气端和绝热段2的进气端分别与三通转接头7的两个接口连接，而三通转接头7的第三个接口设置有用于抽真空处理的抽口 8。而毛细管5的两端通过连接件9分别与蒸发段I的进液端和冷凝段3的出液端连接。所述三通转接头7和连接件9的材料均为紫铜。为了令各段的密封连接性好，所述蒸发段I出气端和绝热段2进气端均通过焊接的方式与三通转接头7连接，而毛细管5的两端、蒸发段I的进液端和冷凝段3的出液端均通过焊接的方式与连接件9连接。
[0028]所述毛细管5的内孔孔径大小为1mm。所述毛细管5的外径大小为2mm。
[0029]所述吸液芯流道6设有圆筒部61和圆柱部62，所述圆柱部62位于蒸发段I的进液端，且与输液段4连通；所述圆筒部61与蒸发段I的管体同心设置，且与绝热段2连通。
[0030]所述圆筒部61的厚度为1mm。
[0031]所述的一种抗重力环路热管的制造方法，包括以下步骤:
[0032](I)、选取I根第一紫铜管制作绝热段2和冷凝段3 ;绝热段2和冷凝段3只利用一根紫铜管制作，保证绝热段2和冷凝段3的连接具有很好的密封性，且减少加工；将所述第一紫铜管拉直，即第一紫铜管是不弯曲状，利用气态工作介质流动，且第一紫铜管的孔径大于第二紫铜管的孔径；
[0033](2)、选取3根第二紫铜管作为毛细管5制作输液段4，所述第二紫铜管被弯曲一定形状，所述第二紫铜管被弯曲成依次连接的进液部51、输液部52和出液部53，所述输液部52呈L型；所述进液部51和出液部53分别与输液部52的两端垂直设置；所述3根第二紫铜管平行排列。
[0034](3)、如图3所示，选取I根第三紫铜管制作蒸发段1，自第三紫铜管的出气端插入芯棒10，且令芯棒10位于第三紫铜管中心，即芯棒10与第三紫铜管10同心；然后向第三紫铜管内填充金属粉末；当填充完金属粉末后，再对第三紫铜管和金属粉末一起加热，令金属粉末与第三紫铜管烧结为一体；所述第三紫铜管也为一被拉直的直管，且第三紫铜管的孔径与第一紫铜管的孔径相等。
[0035](4)、所述步骤(I)中冷凝段3的第一紫铜管与步骤(2)中的进液部51密封连接，所述步骤(3)中烧结第三紫铜管和金属粉末制成的蒸发段I的进液端与步骤(2)中的出液部53密封连接，所述蒸发段I的出气端和绝热段2的进气端密封连接，从而制得抗重力环路热管的基体；
[0036](5)、对所述基体进行抽真空处理，然后再向基体内灌注工作介质，从而制得抗重力环路热管。所述蒸发段I的出气端和绝热段2的进气端通过设有抽口 8的三通转接头7密封连接，对基体进行抽真空处理或灌注工作介质时，均可通过抽口 8进行。
[0037]步骤(3)中，所述金属粉末的填充率为100%。所述金属粉末为铜粉或镍粉。[0038]步骤(3)中，所述第三紫铜管和金属粉末在惰性气体的气氛下以900°C的温度进行加热，且加热时间为60分钟。
[0039]所述芯棒10的为石墨棒。
[0040]如图4所示，在应用中，所述蒸发段I套设有加热块11，而所述冷凝段3设置有散热翅片12，从而提高整个环形热管的传热效率。
[0041]实施例2
[0042]本抗重力环路热管除以下技术特征外同实施例1:所述毛细管5的数量为2根。所述毛细管5的内孔的孔径为0.5mm。
[0043]上述【具体实施方式】为本实用新型的优选实施例，并不能对本实用新型进行限定，其他的任何未背离本实用新型的技术方案而所做的改变或其它等效的置换方式，都包含在本实用新型的保护范围之内。
【权利要求】
1.一种抗重力环路热管，具有依次首尾连接形成环路的蒸发段、绝热段、冷凝段和输液段，其特征在于:所述输液段包括至少I根毛细管，所述毛细管的两端分别与蒸发段和冷凝段连接；所述毛细管的内径均小于蒸发段和冷凝段的管体的内径；所述蒸发段内设有吸液芯流道。
2.根据权利要求1所述的一种抗重力环路热管，其特征在于:所述毛细管的数量为I至6根。
3.根据权利要求1所述的一种抗重力环路热管，其特征在于:所述毛细管的内孔孔径大小为0.5mm?1.5mm。
4.根据权利要求1所述的一种抗重力环路热管，其特征在于:所述吸液芯流道设有圆筒部和圆柱部，所述圆柱部位于蒸发段的进液端，且与输液段连通；所述圆筒部与蒸发段的管体同心设置，且与绝热段连通。
5.根据权利要求4所述的一种抗重力环路热管，其特征在于:所述圆筒部的厚度为.0.5mm ?1.5mm。
【文档编号】F28D15/04GK203454874SQ201320375529
【公开日】2014年2月26日 申请日期:2013年6月27日 优先权日:2013年6月27日
【发明者】李炳林, 李辉, 汤勇, 周蕤, 陆龙生 申请人:华南理工大学