CN101776409A - 一种塑料热管及其加工方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种塑料热管，包括由塑料或塑性高分子复合材料通过塑料挤出机挤出成型制成的管体，管体内壁上沿圆周方向分布着多个微槽室，微槽室在朝着管中心方向开口与管体内部连通，槽室开口的宽度小于槽室宽度；该塑料热管的两端与传热器件相连接。所述塑料热管的加工方法包括以下步骤：1)通过塑料挤出机挤出管材制成塑料热管的管体；2)将吸液芯穿入管体内壁的微槽室中；3)将热管管体的两端与传热器件通过熔接、插接、套接或挤胀方法相连接；4)将热管管体的一端通过加热压熔的方法进行封尾；5)向热管管体内注入工作流体，并将热管管体的另一端通过加热压熔的方法进行封尾。本发明所提供的塑料热管及其加工方法，具有工艺简单、成本较低、使用可靠、应用范围广泛的优点。
Description
技术领域
本发明涉及一种热管及其加工方法，特别是一种以塑性高分子材料为管体的热管的加工方法。
背景技术
随着微电子技术的飞速发展，集成电路正在向着高密度、大功率的方向发展。为了解决各种功率器件、高速芯片、大功率LED等电器设备和元件的热稳定性问题，通常采用在发热器件上安装散热器件，使发热器件产生的热量能被带走，以降低发热器件表面的温度，从而保证设备器件的正常运行。传统的散热器、风扇、鼓风机、风扇和散热器一体化、冷板、风扇箱、温差制冷、热交换器、涡旋管和空调等，已不能满足高热流密度散热的需要。热管技术能将发热器件产生的热量快速高效地传递至冷却区，被越来越广泛地应用于宇航、军工和微电子领域中。
典型的热管由管壳、吸液芯和散热器组成，将管内抽成负压后充入适量的工作液体，使管内壁的吸液芯毛细多孔材料中充满液体后密封。管的一端为蒸发段(加热端)，另一端为冷凝段(冷却端)，根据应用需要在两段中间可布置绝热段。当热管的蒸发段受热时毛细吸液芯中的液体蒸发汽化，带走外界的热量，蒸汽在微压差下流向冷凝段凝结为液体，将热量传向外界，液体再靠毛细作用沿吸液芯流回蒸发段。
现有的微型热管大多使用铜管作为管壳，在管内壁设有金属网或多孔陶瓷粉末烧结而成的吸液芯。现有技术存在的主要问题是：1)吸液芯之毛细材料与管壳连接不牢靠，容易发生脱落甚至堵塞；2)热管不容易弯曲，折弯过程中容易阻塞管路和吸液芯；3)金属管体导电，在需要绝缘的条件下不适用；4)加工工艺复杂，制造成本高。
塑料热管或以高分子复合材料为管体的热管装置可以解决以上不足，达到最佳散热的目的。中国专利200510027982.4公开了一种含有高分子材料管壳或部分高分子材料管壳的热管，但并未涉及具体热管结构和加工方法。中国专利200710005066.X公开了一种管状共挤出成型方法制造可弯曲热管的技术，将高分子材料与具有毛细管作用的管状纤维编织网共挤成多层管体来制造塑料管材的热管。但是，高分子材料在挤出过程中处于熔融状态，容易阻塞纤维编织网的毛细结构，增大热管的回液阻力和传热性能；该热管结构中高分子材料的热管两端开口与金属散热器通过插接、压接方式密封，在加工和使用中的可靠性差，容易因管内真空破坏而导致热管失效。
发明内容
本发明要解决的技术问题在于克服现有技术的缺点，针对热管的结构和加工方法进行改进，提供一种塑料热管及其加工方法。
本发明提供一种塑料热管，包括由塑料或塑性高分子复合材料通过塑料挤出机挤出成型制成的管体，管体内壁上沿圆周方向分布着多个微槽室，微槽室在朝着管中心方向开口与管体内部连通，微槽室开口的宽度小于微槽室宽度；该塑料热管管体的两端与传热器件相连接。
所述的塑料热管，管体内壁上沿圆周方向分布的微槽室的宽度w为1～5mm，槽室深度h为1～5mm，槽室开口宽度d＝(0.25～0.75)×w。
所述的塑性高分子复合材料是以一种或多种高分子塑料为基体，与导热填料、玻璃纤维、偶联剂、助剂中的一种或多种复配，由塑料挤出机经熔融挤出造粒制成。
在管体内壁的微槽室内设有吸液芯，该吸液芯由棉芯、化学纤维、玻璃棉、金属丝、陶瓷粉末的一种或几种复合制成，具有毛细作用。
所述的塑料热管，其两端连接的传热器件是带有肋片或翅片的散热器，和/或至少具有一个光滑表面的导热块。导热块的光滑表面可以与芯片、集成电路、功率器件等发热体的表面紧密接触，将发热体发出的热量导入热管的吸热端(也称蒸发段)。与热管的散热端(也称冷凝段)连接的散热器还可以设有冷却风扇，通过强制对流来提高散热效率。
本发明提供一种塑料热管的加工方法，其特征在于，包括以下步骤：
1)通过塑料挤出机挤出管材，按所需的规格、长度制成塑料热管的管体；
2)将吸液芯穿入管体内壁的微槽室中；
3)将热管管体两端与传热器件通过熔接、插接、套接或挤胀方法相连接；
4)将热管管体的一端通过加热压熔的方法进行封尾；
5)向热管管体内注入工作流体，并将热管管体的另一端通过加热压熔的方法进行封尾。
其中根据加工工艺的需要，上述第3)步骤与第4)步骤的次序可以互换。
进一步地，将塑料热管管体的两端与传热器件相连接的加工方法包括以下步骤：
1)所述传热器件具有与塑料热管管体外径相匹配的圆形孔，将塑料热管管体的一端插入传热器件的圆孔中，热管管体与圆孔为过盈配合；
2)对传热器件加热，使塑料热管的管体外表面达到或接近熔融状态；
3)将与塑料热管管体内径相匹配的金属芯棒插入塑料热管的管体内，由于芯棒与热管管体为过盈配合，插入热管管体后对管壁产生挤胀力，使塑料热管的外壁在加热加压条件下与传热器件紧密结合；
4)将金属芯棒从热管管体中抽出。
特别地，根据塑料热管管材和传热器件的材料特性，所述金属芯棒是空心管，在芯棒的管内通有冷却液。
特别地，根据塑料热管管材和传热器件的材料特性，在将塑料热管管体的一端插入传热器件的圆孔之前，可以在传热器件的圆孔内壁涂覆一层热熔胶，更容易实现管体与传热器件的熔融连接。
本发明所提供的塑料热管，管子两端都是通过对塑料管材加热压熔的工艺来密封，其密封性和连接强度高，适用可靠。
本发明所提供的塑料热管及其加工方法，具有工艺简单、成本较低、使用可靠、应用范围广泛的优点。
附图说明
下面结合附图及具体实施方式对本发明作进一步的说明：
附图1：塑料热管的结构示意图。
附图2：塑料热管管体的剖面图。
附图3：带有吸液芯的塑料热管管体的剖面图。
具体实施方式
以下详细介绍本发明的详细实施例，其实例如附图所示，其中全文以相同的标号表示相同的部件。
实施例：
本实施例提供一种塑料热管，包括由高分子复合材料通过塑料挤出机挤出成型制成的管体101，散热端散热器102和吸热端导热块103。
塑料管体101由高导热塑性复合材料加工而成。该高导热塑性复合材料是以一种或多种高分子塑料为基体，与导热填料、玻璃纤维、偶联剂、助剂中的一种或多种复配，由塑料挤出机经熔融挤出造粒制成。其塑料材料的基体是PPS、PP、PE、PS或ABS中的一种或几种复合，导热填料是金属氧化物、金属氮化物、石墨、碳化硅中的一种或几种复合。典型地，一种高导热复合材料的组成按质量配比为：PP 100份、300微米氧化镁50份、5微米氮化铝20份、玻璃纤维20份、铝酸酯偶联剂0.5份、二硫化钼润滑剂0.5份。
塑料管体101通过塑料挤出机挤出成型制成。如附图2所示，管体101的内壁上沿圆周方向分布着多个微槽室104，微槽室在朝着管中心方向开口与管体内部连通，微槽室开口的宽度d小于微槽室宽度w。管体内壁上沿圆周方向分布的微槽室的宽度w为1～5mm，槽室深度h为1～5mm，槽室开口宽度d＝(0.25～0.75)×w。典型地，对于外径D＝6mm的管体，微槽室的宽度w＝2mm，槽室深度h＝1.5mm，槽室开口宽度d＝1mm。
在管体内壁的微槽室104内设有吸液芯105。该吸液芯由棉芯与金属丝复合制成，具有毛细作用。
所述的塑料热管，其管体两端连接的传热器件是，与热管的散热端连接的带有肋片或翅片的散热器102，和与热管的吸热端连接的具有光滑表面的吸热端导热块103。热管在使用时，导热块103的光滑表面可以与芯片、集成电路、功率器件等发热体的表面紧密接触，将发热体发出的热量导入热管的吸热端。散热器102带有肋片或翅片，有利于将从热管的散热端热量传导到空气或其它介质中。为了强化传热，在散热器上还可以配有冷却风扇，通过强制对流来提高散热效率。
本发明提供一种塑料热管的加工方法包括以下步骤：
1)通过塑料挤出机挤出管材，按所需的规格、长度制成塑料热管的管体；
2)将吸液芯穿入管体内壁的微槽室中；
3)将热管管体两端与传热器件通过熔接、插接、套接或挤胀方法相连接；
4)将热管管体的一端通过加热压熔的方法进行封尾；
5)向热管管体内注入工作流体，并将热管管体的另一端通过加热压熔的方法进行封尾。
其中根据加工工艺的需要，上述第3)步骤与第4)步骤的次序可以互换。
进一步地，将塑料热管管体的两端与传热器件相连接的加工方法包括以下步骤：
1)所述传热器件具有与塑料热管管体外径相匹配的圆形孔，将塑料热管管体的一端插入传热器件的圆孔中，热管管体与圆孔为过盈配合；
2)对传热器件加热，使塑料热管的管体外表面达到或接近熔融状态；
3)将与塑料热管管体内径相匹配的金属芯棒插入塑料热管的管体内，由于芯棒与热管管体为过盈配合，插入热管管体后对管壁产生挤胀力，使塑料热管的外壁在加热加压条件下与传热器件紧密结合；
4)将金属芯棒从热管管体中抽出。
特别地，根据塑料热管管材和传热器件的材料特性，为了防止塑料热管的管体内部因高温达到或接近熔融状态，所述金属芯棒是空心管，在芯棒的管内通有冷却液，可以对塑料热管管体内壁起冷却作用。
特别地，根据塑料热管管材和传热器件的材料特性，在将塑料热管管体的一端插入传热器件的圆孔之前，可以在传热器件的圆孔内壁涂覆一层热熔胶，更容易实现管体与传热器件的熔融连接。
本实施例所提供的塑料热管及其加工方法，具有工艺简单、成本较低、使用可靠、应用范围广泛的优点。
Claims (9)
1.一种塑料热管，包括由塑料或塑性高分子复合材料通过塑料挤出机挤出成型制成的管体，管体内壁上沿圆周方向分布着多个微槽室，微槽室在朝着管中心方向开口与管体内部连通，微槽室开口的宽度小于微槽室宽度；该塑料热管管体的两端与传热器件相连接。
2.根据权利要求1所述的塑料热管，管体内壁上沿圆周方向分布的微槽室的宽度w为1～5mm，槽室深度h为1～5mm，槽室开口宽度d＝(0.25～0.75)×w。
3.根据权利要求1所述的塑料热管，制造其管体的塑性高分子复合材料是以一种或多种高分子塑料为基体，与导热填料、玻璃纤维、偶联剂、助剂中的一种或多种复配，由塑料挤出机经熔融挤出造粒制成。
4.根据权利要求1所述的塑料热管，在管体内壁的微槽室内设有吸液芯，该吸液芯由棉芯、化学纤维、玻璃棉、金属丝、陶瓷粉末的一种或几种复合制成。
5.根据权利要求1所述的塑料热管，管体两端连接的传热器件是带有肋片或翅片的散热器，和/或至少具有一个光滑表面的导热块。
6.一种如权利要求1所述的塑料热管的加工方法，其特征在于，包括以下步骤：
1)通过塑料挤出机挤出管材，按所需的规格、长度制成塑料热管的管体；
2)将吸液芯穿入管体内壁的微槽室中；
3)将热管管体的两端与传热器件通过熔接、插接、套接或挤胀方法相连接；
4)将热管管体的一端通过加热压熔的方法进行封尾；
5)向热管管体内注入工作流体，并将热管管体的另一端通过加热压熔的方法进行封尾。
7.一种如权利要求6所述将塑料热管管体的两端与传热器件相连接的加工方法，其特征在于：
1)所述传热器件具有与塑料热管管体外径相匹配的圆形孔，将塑料热管管体的一端插入传热器件的圆孔中，热管管体与圆孔为过盈配合；
2)对传热器件加热，使塑料热管的管体外表面达到或接近熔融状态；
3)将与塑料热管管体内径相匹配的金属芯棒插入塑料热管的管体内，对管壁产生挤胀力，使塑料热管的外壁与传热器件紧密结合；
4)将金属芯棒从热管管体中抽出。
8.一种如权利要求7所述将塑料热管管体的两端与传热器件相连接的加工方法，其特征在于，所述金属芯棒是空心管，在芯棒的管内通有冷却液。
9.一种如权利要求7所述将塑料热管管体的两端与传热器件相连接的加工方法，其特征在于，在将塑料热管管体的一端插入传热器件的圆孔之前，在传热器件的圆孔内壁涂覆一层热熔胶。
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