CN103822513A - 一种反重力热管及其制造方法 - Google Patents

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张春良
陈创新
周伟
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陈�胜
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Abstract

本发明提供了一种反重力热管，包括外壳和设置于所述外壳内表面的吸液芯，在所述吸液芯内侧表面设置隔层，所述吸液芯冷却段的厚度比加热段的厚度大。本发明还提供一种反重力热管的制造方法。具有以下明显的优点和有益效果：利用反重力结构实现了工质在反重力状态下仍可向上运动，且加工工艺简单，适合于大批量生产，易实现产业化。

Description

一种反重力热管及其制造方法
技术领域
本发明涉及热管领域，特别是一种工质能在反重力条件下仍能向上运动，能在上部加热，下部冷却的条件下实现高性能传热的反重力热管及其制造方法。
背景技术
相变传热是利用工质的形态发生改变时进行吸热和放热的一种传热方式;比如液态工质在汽化时吸收热量，在冷却时放出热量。相变传热作为一种潜热交换过程，不仅传热强度大，而且传热效率也很高，在数量上可以比一般固体材料导热大几个数量级。在实际应用中，受结构的限制常常出现加热段在上面，冷却段在下面的情况，这时，一般的吸液芯热管传热效率就会大大降低，传热效率甚至降低80%以上，因此吸液芯的毛细力和结构成为提高反重力热管传热效率的关键。
从现有的研究成果来看，吸液芯一般可分为单一结构吸液芯和复合结构吸液芯两类。其中，单一结构吸液芯包括卷绕丝网芯、金属烧结芯、轴向沟槽芯、环形芯、月牙形芯、干道芯等；复合结构吸液芯包括丝网复合芯、丝网覆盖沟槽芯、板形干道芯和隧道式芯等。
从加工方法来看，目前有机械加工法、烧结法、金属卷绕丝、金属多孔发泡等方法。机械加工的微沟槽吸液芯抗重力性能差，成本较高；金属卷绕丝吸液芯结构工艺复杂，成本高；因此目前常用的主要是烧结吸液芯，其成型工艺规范、简单，容易批量生产，为此得到了广泛应用，复合吸液芯也可通过烧结法制造。
发明内容
本发明的目的是针对以上所述现有热管存在无法满足热源在上，冷却在下的散热方式的不足，提出一种工质在反重力状态下仍可向上运动的结构简单的反重力热管。
本发明的另一目的是提供一种适合于大批量生产的反重力热管的制造方法。
本发明的目的及解决其主要技术问题通过如下技术方案实现：一种反重力热管，包括外壳和设置于所述外壳内表面的吸液芯，在所述吸液芯内侧表面设置隔层，所述吸液芯的冷却段的厚度比加热段的厚度大，实现了工质在反重力状态下仍可向上运动，传热效率得到极大的提高。
所述吸液芯的横截面呈梯形结构。
所述吸液芯的横截面呈锥形结构。
所述吸液芯横截面两边线之间的夹角为2-50°，这样的构造传热效率提高最为明显。
所述吸液芯及隔层内形成腔体，所述腔体内盛装有相变物质。所述腔体可以为锥形结构。
所述外壳的内壁有轴向设置矩形沟槽或者螺旋状三角形沟槽，所述沟槽与铜粉或铝粉烧结形成的复合吸夜芯结构有利于增大毛细力。
所述外壳的材料可为铜或铝。
所述隔层的纵向截面形成的形状为梯形。
所述隔层设置于冷却段和绝热段的吸液芯内侧壁。
所述隔层设置于冷却段、绝热段和加热段的吸液芯内侧壁，且在所述加热段部设置若干通孔与所述吸液芯相通。
一种反重力热管的制造方法，包括以下步骤：
1）对外壳的其中一端进行缩口，将锥形模具插入外壳另一端开口并对中；
2）在所述锥形模具与外壳内壁之间填充铜粉或铝粉进行烧结成锥形结构吸液芯。
3）对外壳的缩口的一端进行密封焊接，对外壳的另一端进行缩口并进行相变物质的灌注于吸液芯内的空腔，抽真空后封口焊接。
所述锥形模具中的一段可以是隔层，所述隔层可作为模具直接安装于外壳内侧，在所述隔层与外壳之间填充铜粉或铝粉烧结成一体。
与现有技术相比较，具有明显的优点和有益效果：利用反重力结构实现了工质在反重力状态下仍可向上运动，且加工工艺简单，适合于大批量生产，易实现产业化。
附图说明
图1为本发明一种反重力热管的纵向剖视结构图；
图2为本发明一种反重力热管中外壳横截面剖视结构图1；
图3为本发明一种反重力热管中外壳横截面剖视结构图2；
图4为本发明一种反重力热管中的吸液芯的纵向剖视结构图；
图5为本发明一种反重力热管中的吸液芯的横截面剖视结构图；
图6为本发明一种反重力热管中的隔层的纵向剖视结构图；
图7为本发明一种反重力热管中的隔层的立体结构图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明作进一步详细的说明，但本发明的实施方式不限于此。
一种反重力热管，如图1所示,其包括外壳1和设置于所述外壳1内表面的吸液芯2，在所述吸液芯2内侧表面可以设置隔层3，所述外壳21的两端由封口的端盖密封，在所述吸液芯2及隔层3内形成的腔体内盛装有相变物质4作为工质。所述热管可以分为冷却段C、中间绝热段B和上部加热段A，所述吸液芯2在冷却段C的厚度比在加热段A的厚度大。如图4和图5所示，所述吸液芯2的横截面形成上薄下厚的梯形结构或者呈锥形结构。当热管的一端受热时吸液芯2的毛纫芯中的液体蒸发汽化，蒸汽在微小的压差下流向另一端放出热量凝结成液体，液体再沿多孔材料的吸液芯2靠毛细力的作用流回加热段A；如此循环不己，热量由热管的一端传至另—端。本发明所述结构实现了工质在反重力状态下仍可向上运动，传热效率得到极大的提高。所述外壳1的材料可为铜材或铝材。其中，所述吸液芯横截面两边线之间的夹角可以为2-50°，优选的，所述吸液芯横截面两边线之间夹角为5-15°，这样的构造传热效率提高最为明显。上述构造的热管内的所述腔体可以为锥形结构，当然所述腔体也可能根据需要是其他结构。
如图2所示，所述外壳1的内壁有螺旋状三角形沟槽11。如图3所示，所述外壳1的内壁有轴向矩形沟槽12。上述沟槽用于与铜粉或铝粉烧结形成的复合吸夜芯结构，更有利于增大毛细力。
如图7所示，所述隔层3的呈梯形结构，其具有大端D和小端E，设置于冷却段C和绝热段B。
如图6所示，所述隔层3设置于冷却段A、绝热段B和加热段C，在所述加热段部C位置，所述隔层3设置若干通孔31与所述吸液芯2相通。
优选的，所述吸液芯2结构可为复合吸液芯，也可为单一烧结吸液芯或丝网吸液芯。所述复合吸液芯可以是由铜粉和铝粉与所述沟槽或者丝网按4:5重量比配合烧结而成。
一种反重力热管的制造方法，包括以下步骤：
1）对外壳的其中一端进行缩口，将锥形模具插入外壳另一端开口并对中；
2）在所述锥形模具与外壳内壁之间填充铜粉或铝粉进行烧结成锥形结构吸液芯。
3）对外壳的缩口的一端进行密封焊接，对外壳的另一端进行缩口并进行相变物质的灌注于吸液芯内的空腔，抽真空后封口焊接。
所述锥形模具中的一段可以是隔层，所述隔层可作为模具直接安装于外壳内侧，在所述隔层与外壳之间填充铜粉或铝粉烧结成一体。
烧结过程如下，将填好粉的铜管放入烧结炉，抽真空并充入氢气和氮气的混合气体以保护铜管，加温到一定温度后保温一段时间，然后冷却到常温，这就是整个烧结过程。其中，所述铜粉烧结加温的温度范围为800-950℃，保温时间为1-3小时，优选的，所述铜粉烧结加温的温度范围为900℃，保温时间为2小时。所述铝粉烧结加温的温度范围为550-650℃，保温时间为1-2小时，优选的，所述铝粉烧结加温的温度范围为600℃，保温时间为1.5小时；以上处理的吸液芯具有更为优良毛细率。所述复合吸液芯可以是由铜粉或铝粉与所述沟槽或者丝网烧结而成。
以上所述，仅是本发明的较佳实施方案而已，并非对本发明做任何形式的限制，任何熟悉本专业的方法人员可能利用上述揭示的技术内容加以变更或修饰为等同变化的等效实施方案，但是凡是未脱离本发明的技术方案内容，依据本发明的技术实质对以上实施方案所作的任何简单修改，等同变化与修饰，均仍属于
本发明技术方案的范围内。

Claims (10)

1.一种反重力热管，其特征在于，包括外壳和设置于所述外壳内表面的吸液芯，在所述吸液芯内侧表面设置隔层，所述吸液芯的冷却段的厚度比加热段的厚度大。
2.根据权利要求1所述的一种反重力热管，其特征在于，所述吸液芯的横截面呈梯形结构。
3.根据权利要求1所述的一种反重力热管，其特征在于，所述吸液芯的横截面呈锥形结构。
4.根据权利要求2或者3所述的一种反重力热管，其特征在于，所述吸液芯横截面两边线之间的夹角为2-50°。
5.根据权利要求4所述的一种反重力热管，其特征在于，所述吸液芯及隔层内形成腔体，所述腔体内盛装有相变物质。
6.根据权利要求5所述的一种反重力热管，其特征在于，所述外壳的内壁有轴向设置矩形沟槽或者螺旋状三角形沟槽。
7.根据权利要求1所述的一种反重力热管，其特征在于，所述隔层设置于冷却段和绝热段的吸液芯内侧壁。
8.根据权利要求1所述的一种反重力热管，其特征在于，所述隔层设置于冷却段、绝热段和加热段的吸液芯内侧壁，且在所述加热段部设置若干通孔与所述吸液芯相通。
9.根据权利要求1所述的一种反重力热管的制造方法，其特征在于，包括以下步骤：
1）对外壳的其中一端进行缩口，将锥形模具插入外壳另一端开口并对中；
2）在所述锥形模具与外壳内壁之间填充铜粉或铝粉进行烧结成锥形结构吸液芯。
3）对外壳的缩口的一端进行密封焊接，对外壳的另一端进行缩口并进行相变物质的灌注于吸液芯内的空腔，抽真空后封口焊接。
10.根据权利要求9所述的一种反重力热管的制造方法，其特征在于，所述锥形模具中的一段是隔层，所述隔层作为模具直接安装于外壳内侧，在所述隔层与外壳之间填充铜粉或铝粉烧结成一体。
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