一種反重力熱管及其製造方法
2023-10-18 00:30:39 2
一種反重力熱管及其製造方法
【專利摘要】本發明提供了一種反重力熱管，包括外殼和設置於所述外殼內表面的吸液芯，在所述吸液芯內側表面設置隔層，所述吸液芯冷卻段的厚度比加熱段的厚度大。本發明還提供一種反重力熱管的製造方法。具有以下明顯的優點和有益效果：利用反重力結構實現了工質在反重力狀態下仍可向上運動，且加工工藝簡單，適合於大批量生產，易實現產業化。
【專利說明】一種反重力熱管及其製造方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及熱管領域，特別是一種工質能在反重力條件下仍能向上運動，能在上部加熱，下部冷卻的條件下實現高性能傳熱的反重力熱管及其製造方法。
【背景技術】
[0002]相變傳熱是利用工質的形態發生改變時進行吸熱和放熱的一種傳熱方式；比如液態工質在汽化時吸收熱量，在冷卻時放出熱量。相變傳熱作為一種潛熱交換過程，不僅傳熱強度大，而且傳熱效率也很高，在數量上可以比一般固體材料導熱大幾個數量級。在實際應用中，受結構的限制常常出現加熱段在上面，冷卻段在下面的情況，這時，一般的吸液芯熱管傳熱效率就會大大降低，傳熱效率甚至降低80%以上，因此吸液芯的毛細力和結構成為提高反重力熱管傳熱效率的關鍵。
[0003]從現有的研究成果來看，吸液芯一般可分為單一結構吸液芯和複合結構吸液芯兩類。其中，單一結構吸液芯包括卷繞絲網芯、金屬燒結芯、軸向溝槽芯、環形芯、月牙形芯、幹道芯等；複合結構吸液芯包括絲網複合芯、絲網覆蓋溝槽芯、板形幹道芯和隧道式芯等。
[0004]從加工方法來看，目前有機械加工法、燒結法、金屬卷繞絲、金屬多孔發泡等方法。機械加工的微溝槽吸液芯抗重力性能差,成本較高；金屬卷繞絲吸液芯結構工藝複雜,成本高；因此目前常用的主要是燒結吸液芯，其成型工藝規範、簡單，容易批量生產，為此得到了廣泛應用，複合吸液芯也可通過燒結法製造。
【發明內容】
[0005]本發明的目的是針對以上所述現有熱管存在無法滿足熱源在上，冷卻在下的散熱方式的不足，提出一種工質在反重力狀態下仍可向上運動的結構簡單的反重力熱管。
[0006]本發明的另一目的是提供一種適合於大批量生產的反重力熱管的製造方法。
[0007]本發明的目的及解決其主要技術問題通過如下技術方案實現:一種反重力熱管，包括外殼和設置於所述外殼內表面的吸液芯，在所述吸液芯內側表面設置隔層，所述吸液芯的冷卻段的厚度比加熱段的厚度大，實現了工質在反重力狀態下仍可向上運動，傳熱效率得到極大的提聞。
[0008]所述吸液芯的橫截面呈梯形結構。
[0009]所述吸液芯的橫截面呈錐形結構。
[0010]所述吸液芯橫截面兩邊線之間的夾角為2-50°，這樣的構造傳熱效率提高最為明顯。
[0011]所述吸液芯及隔層內形成腔體，所述腔體內盛裝有相變物質。所述腔體可以為錐形結構。
[0012]所述外殼的內壁有軸向設置矩形溝槽或者螺旋狀三角形溝槽，所述溝槽與銅粉或鋁粉燒結形成的複合吸夜芯結構有利於增大毛細力。
[0013]所述外殼的材料可為銅或鋁。[0014]所述隔層的縱向截面形成的形狀為梯形。
[0015]所述隔層設置於冷卻段和絕熱段的吸液芯內側壁。
[0016]所述隔層設置於冷卻段、絕熱段和加熱段的吸液芯內側壁，且在所述加熱段部設置若干通孔與所述吸液芯相通。
[0017]一種反重力熱管的製造方法，包括以下步驟:
[0018]I)對外殼的其中一端進行縮口，將錐形模具插入外殼另一端開口並對中；
[0019]2)在所述錐形模具與外殼內壁之間填充銅粉或鋁粉進行燒結成錐形結構吸液芯。
[0020]3)對外殼的縮口的一端進行密封焊接，對外殼的另一端進行縮口並進行相變物質的灌注於吸液芯內的空腔，抽真空後封口焊接。
[0021]所述錐形模具中的一段可以是隔層，所述隔層可作為模具直接安裝於外殼內側，在所述隔層與外殼之間填充銅粉或鋁粉燒結成一體。
[0022]與現有技術相比較，具有明顯的優點和有益效果:利用反重力結構實現了工質在反重力狀態下仍可向上運動，且加工工藝簡單，適合於大批量生產，易實現產業化。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0023]圖1為本發明一種反重力熱管的縱向剖視結構圖；
[0024]圖2為本發明一種反重力熱管中外殼橫截面剖視結構圖1 ;
[0025]圖3為本發明一種反重力熱管中外殼橫截面剖視結構圖2 ；
[0026]圖4為本發明一種反重力熱管中的吸液芯的縱向剖視結構圖；
[0027]圖5為本發明一種反重力熱管中的吸液芯的橫截面剖視結構圖；
[0028]圖6為本發明一種反重力熱管中的隔層的縱向剖視結構圖；
[0029]圖7為本發明一種反重力熱管中的隔層的立體結構圖。
【具體實施方式】
[0030]下面結合附圖和實施例對本發明作進一步詳細的說明，但本發明的實施方式不限於此。
[0031]—種反重力熱管，如圖1所不，其包括外殼I和設置於所述外殼I內表面的吸液芯2，在所述吸液芯2內側表面可以設置隔層3，所述外殼21的兩端由封口的端蓋密封，在所述吸液芯2及隔層3內形成的腔體內盛裝有相變物質4作為工質。所述熱管可以分為冷卻段C、中間絕熱段B和上部加熱段A，所述吸液芯2在冷卻段C的厚度比在加熱段A的厚度大。如圖4和圖5所示，所述吸液芯2的橫截面形成上薄下厚的梯形結構或者呈錐形結構。當熱管的一端受熱時吸液芯2的毛紉芯中的液體蒸發汽化，蒸汽在微小的壓差下流向另一端放出熱量凝結成液體，液體再沿多孔材料的吸液芯2靠毛細力的作用流回加熱段A ;如此循環不己，熱量由熱管的一端傳至另一端。本發明所述結構實現了工質在反重力狀態下仍可向上運動，傳熱效率得到極大的提高。所述外殼I的材料可為銅材或鋁材。其中，所述吸液芯橫截面兩邊線之間的夾角可以為2-50°，優選的，所述吸液芯橫截面兩邊線之間夾角為5-15°，這樣的構造傳熱效率提高最為明顯。上述構造的熱管內的所述腔體可以為錐形結構，當然所述腔體也可能根據需要是其他結構。
[0032]如圖2所示,所述外殼I的內壁有螺旋狀三角形溝槽11。如圖3所示,所述外殼I的內壁有軸向矩形溝槽12。上述溝槽用於與銅粉或鋁粉燒結形成的複合吸夜芯結構，更有利於增大毛細力。
[0033]如圖7所示，所述隔層3的呈梯形結構，其具有大端D和小端E，設置於冷卻段C和絕熱段B。
[0034]如圖6所示，所述隔層3設置於冷卻段A、絕熱段B和加熱段C，在所述加熱段部C位置，所述隔層3設置若干通孔31與所述吸液芯2相通。
[0035]優選的，所述吸液芯2結構可為複合吸液芯，也可為單一燒結吸液芯或絲網吸液芯。所述複合吸液芯可以是由銅粉和鋁粉與所述溝槽或者絲網按4:5重量比配合燒結而成。
[0036]一種反重力熱管的製造方法，包括以下步驟:
[0037]I)對外殼的其中一端進行縮口，將錐形模具插入外殼另一端開口並對中；
[0038]2)在所述錐形模具與外殼內壁之間填充銅粉或鋁粉進行燒結成錐形結構吸液芯。
[0039]3)對外殼的縮口的一端進行密封焊接，對外殼的另一端進行縮口並進行相變物質的灌注於吸液芯內的空腔，抽真空後封口焊接。
[0040]所述錐形模具中的一段可以是隔層，所述隔層可作為模具直接安裝於外殼內側，在所述隔層與外殼之間填充銅粉或鋁粉燒結成一體。
[0041]燒結過程如下，將填好粉的銅管放入燒結爐，抽真空並充入氫氣和氮氣的混合氣體以保護銅管，加溫到一定溫度後保溫一段時間，然後冷卻到常溫，這就是整個燒結過程。其中，所述銅粉燒結加溫的溫度範圍為800-950°C，保溫時間為1-3小時，優選的，所述銅粉燒結加溫的溫度範圍為900°C，保溫時間為2小時。所述鋁粉燒結加溫的溫度範圍為550-650°C，保溫時間為1-2小時，優選的，所述鋁粉燒結加溫的溫度範圍為600°C，保溫時間為1.5小時；以上處理的吸液芯具有更為優良毛細率。所述複合吸液芯可以是由銅粉或鋁粉與所述溝槽或者絲網燒結而成。
[0042]以上所述，僅是本發明的較佳實施方案而已，並非對本發明做任何形式的限制，任何熟悉本專業的方法人員可能利用上述揭示的技術內容加以變更或修飾為等同變化的等效實施方案，但是凡是未脫離本發明的技術方案內容，依據本發明的技術實質對以上實施方案所作的任何簡單修改，等同變化與修飾，均仍屬於
[0043]本發明技術方案的範圍內。
【權利要求】
1.一種反重力熱管，其特徵在於，包括外殼和設置於所述外殼內表面的吸液芯，在所述吸液芯內側表面設置隔層，所述吸液芯的冷卻段的厚度比加熱段的厚度大。
2.根據權利要求1所述的一種反重力熱管，其特徵在於，所述吸液芯的橫截面呈梯形結構。
3.根據權利要求1所述的一種反重力熱管，其特徵在於，所述吸液芯的橫截面呈錐形結構。
4.根據權利要求2或者3所述的一種反重力熱管，其特徵在於，所述吸液芯橫截面兩邊線之間的夾角為2-50°。
5.根據權利要求4所述的一種反重力熱管，其特徵在於，所述吸液芯及隔層內形成腔體，所述腔體內盛裝有相變物質。
6.根據權利要求5所述的一種反重力熱管,其特徵在於,所述外殼的內壁有軸向設置矩形溝槽或者螺旋狀三角形溝槽。
7.根據權利要求1所述的一種反重力熱管，其特徵在於，所述隔層設置於冷卻段和絕熱段的吸液芯內側壁。
8.根據權利要求1所述的一種反重力熱管，其特徵在於，所述隔層設置於冷卻段、絕熱段和加熱段的吸液芯內側壁，且在所述加熱段部設置若干通孔與所述吸液芯相通。
9.根據權利要求1所述的一種反重力熱管的製造方法，其特徵在於，包括以下步驟: O對外殼的其中一端進行縮口，將錐形模具插入外殼另一端開口並對中； 2)在所述錐形模具與外殼內壁之間填充銅粉或鋁粉進行燒結成錐形結構吸液芯。 3)對外殼的縮口的一端進行密封焊接，對外殼的另一端進行縮口並進行相變物質的灌注於吸液芯內的空腔,抽真空後封口焊接。
10.根據權利要求9所述的一種反重力熱管的製造方法，其特徵在於，所述錐形模具中的一段是隔層，所述隔層作為模具直接安裝於外殼內側，在所述隔層與外殼之間填充銅粉或招粉燒結成一體。
【文檔編號】F28D15/02GK103822513SQ201410013259
【公開日】2014年5月28日 申請日期:2014年1月10日 優先權日:2014年1月10日
【發明者】向建化, 張春良, 陳創新, 周偉, 遊先仁, 陳 勝 申請人:廣州大學