CN107509366A - 一种基于多孔扁管的共形换热器 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种基于多孔扁管的共形换热器，该换热器包括液冷腔基板、多孔扁管和流道盖板，所述液冷腔基板的一面设有内部流道腔，所述多孔扁管设在内部流道腔内，另一面设置有散热翅片，所述流道盖板与液冷腔基板连接并密封盖住内部流道腔，该换热器上设有与内部流道腔相通的出液孔和进液孔。本发明在获得薄壁液冷流道的同时，具有液冷通道一次成型、密封性优良、加工简单，焊接面接触充分、易于曲面成型等优点。

Description

一种基于多孔扁管的共形换热器

技术领域

本发明涉及电子设备散热技术，尤其是涉及一种基于多孔扁管的共形换热器。

背景技术

液冷散热是电子行业对高发热器件的常用冷却方式。但液体带走器件热量后，需要将携带的热量传递到周围环境中，然后重新冷却发热器件。常见的方式是液体流经一个独立的空液换热器，通过风机吹袭换热器中的散热片将热量带走。而在系统体积限制或密闭环境不能采用风机时，液体只能通过与系统外壳集成的共形散热器进行热量交换。这种换热器是在系统外壳上布置散热翅片，利用环境大气或其他冷却介质与翅片之间的自然对流或者强制对流带走流体中的热量。

常见的共形换热器成型方式为机械加工配合焊接成型或3D打印快速成型。机械加工配合焊接方式是以外壳作为基板，在外壳上的正反面利用数铣等方式加工出外部散热翅片和液体流道，然后和流道盖板进行焊接获得一体化的换热器，如图1所示。3D打印方式则通过金属粉末分层烧结，一体化成型整个换热器。

这两种方式都存在一定的弊端，机加配合焊接方式内部流道加工工序多，且需要流道翅片和盖板焊接充分，并且在换热器为曲面时，加工和焊接困难；而3D打印由于工艺成熟性问题，对于内部流道结构存在过多限制，容易导致泄露和堵塞问题。多孔扁管(又称“平行流铝扁管”)是一种铝材通过热挤压形成的薄壁多孔扁形管状型材，可直接切割作为液冷流体的通道，无需加工，并有多种流道尺寸可供选择，主要应用于空调系统中制作平行流散热器，较少应用于电子设备液冷散热中。目前基于多孔扁管的共形换热器专利，则为空白。

发明内容

本发明的目的在于：针对现有技术存在的问题，提供一种基于多孔扁管的共形换热器，其在获得薄壁液冷流道的同时，具有液冷通道一次成型、密封性优良、加工简单，焊接面接触充分、易于曲面成型等优点。

本发明的发明目的通过以下技术方案来实现：

一种基于多孔扁管的共形换热器，该换热器包括液冷腔基板、多孔扁管和流道盖板，所述液冷腔基板的一面设有内部流道腔，所述多孔扁管设在内部流道腔内，所述流道盖板与液冷腔基板连接并密封盖住内部流道腔，该换热器上设有与内部流道腔相通的出液孔和进液孔。

作为进一步的技术方案，所述液冷腔基板的另一面设有翅片。

作为进一步的技术方案，所述内部流道腔设有多个，各内部流道腔之间为并联或串联方式。

作为进一步的技术方案，每个内部流道腔内设有一个多孔扁管，多孔扁管直接作为液体流道，减少液冷通道的加工和焊接难度。

作为进一步的技术方案，所述液冷腔基板采用机械加工或者3D打印制成。

作为进一步的技术方案，所述出液孔和进液孔设在液冷腔基板或流道盖板上。

作为进一步的技术方案，所述出液孔和进液孔上分别设有出液接头和进液接头。

与现有技术相比，本发明具有以下优点：

1、液冷流道取材于通用化挤压型材，节省加工量和提高成功率；

2、避免内部流道翅片和盖板焊接导致的焊接不良或焊料堵塞流道；

3、流道一体化成型，且每个小通道成类圆孔结构，强度高；

4、便于曲面成型。

附图说明

图1为机加配合焊接成型共形换热器；

图2为本发明第一实施例的系统组成图；

图3为本发明第一实施例的液冷腔基板的结构示意图；

图4为本发明第一实施例的液冷腔基板的另一面的结构示意图；

图5为本发明第一实施例的多孔扁管的结构示意图；

图6为本发明第二实施例的分解结构示意图；

图7为本发明第二实施例的液冷腔基板的结构示意图；

图8为本发明第二实施例的流道盖板的结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明进行详细说明。

实施例1

本发明提供一种基于多孔扁管的共形换热器，其是在常规机械加工配合焊接的基础上改良而成，将常规机械加工的液冷流道换为多孔扁管嵌入焊接的方式，既减小了加工难度，又提高了焊接成功率，还有利于曲面成型。主要组成如图2～图5所示，包括液冷腔基板1、多孔扁管2和流道盖板3。液冷腔基板1的一面加工有内部流道腔1c，多孔扁管2焊接在内部流道腔1c内。流道盖板3与液冷腔基板1连接并密封盖住内部流道腔1c。由于液冷腔基板，多孔扁管，流道盖板都为薄壁结构，便于与设备外观曲面共形。

液冷腔基板1的另一面设有和外界冷却介质进行换热的翅片1d。内部流道腔设有多个，各内部流道腔之间为并联或串联方式。每个内部流道腔内设有一个多孔扁管2。液冷腔基板1采用机械加工或者3D打印制成，可为平面或曲面形式，无需加工液冷通道，加工简单。液冷腔基板1上设有与内部流道腔1c相通的出液孔1b和进液孔1a。

多孔扁管2具有多种尺寸，内孔尺寸最小可达0.5mm以下。实际使用过程中可根据需要选择合适内孔大小和宽度的扁管进行切割，放置于液冷腔基板1中进行焊接。同时由于多孔扁管2本身是带翅片的薄壁封闭结构，耐压能力极强，与其焊接的液冷腔基板和流道盖板可以做到很薄，焊接接触面厚度可以达到0.5mm。同时由于是挤压型材和薄壁结构，该扁管可进行一定程度的弯曲。

流道盖板为薄壁金属平板，与液冷腔基板的上开口尺寸吻合，采用扩散焊或者钎焊等形式与多孔扁管和液冷腔基板焊接，保持系统的密封性。由于多孔扁管本身为封闭的多孔结构，焊接钎料不会堵塞液冷通道，提高焊接良好率；另外多孔扁管的类圆孔结构，相较于传统机加工的液冷流道翅片具有很高的强度，在焊接时不会发生翅片弯曲变形的情况。

实施例2

本实施例提供另一种共形换热器，多孔扁管2内嵌到液冷腔基板1(即曲面外壳)中，实现快速成型焊接，同时利用了型材扁管一定程度可以弯曲的特点，成功的将共形换热器集成到系统的曲面外壳中，达到了预期的散热效果，并减小了系统体积。

该实例中，由液冷腔基板1、流道盖板3、进液接头5、出液接头4、多孔扁管2焊接成一体组成共形换热器。

液冷腔基板1，采用数控加工或3D打印方式成型。外表面布置有散热翅片，与外界环境换热，导出热流体中的热量，外表面同时布置有与系统外壳连接的安装孔；液冷腔基板内有用于和多孔扁管2焊接的流道腔，流道腔内有多根隔筋隔开多根多孔扁管。

流道盖板2，采用数控加工或3D打印方式成型。用于和液冷腔基板1焊接，保证共形换热器的密封，其上加工有进出液孔，用于和进出液接头连接。

进液接头5和出液接头4通过密封圈或者生料带与流道盖板3进行密封。

多孔扁管2，采用一体化的型材扁管切割而成，多孔扁管具有不同宽度和不同内孔尺寸，实际中可根据需要选取。由于多孔扁管为薄壁多孔挤压型材，具有一定的可弯折能力，可用在曲面流道中。

实施效果：

将实施实例中的共形换热器集成在某系统曲面外壳上，通过泵提供动力带动流体(水)在发热器件底部冷板和共形换热器中流动，测试该共形换热器效果如下：

由此可见，基于多孔扁管的共形换热器在液冷散热方面达到了预期的效果，并且系统集成度高，成型方便。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，应当指出的是，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种基于多孔扁管的共形换热器，其特征在于，该换热器包括液冷腔基板、多孔扁管和流道盖板，所述液冷腔基板的一面设有内部流道腔，所述多孔扁管设在内部流道腔内，所述流道盖板与液冷腔基板连接并密封盖住内部流道腔，该换热器上设有与内部流道腔相通的出液孔和进液孔。

2.根据权利要求1所述的一种基于多孔扁管的共形换热器，其特征在于，所述液冷腔基板的另一面设有翅片。

3.根据权利要求1所述的一种基于多孔扁管的共形换热器，其特征在于，所述内部流道腔设有多个，各内部流道腔之间为并联或串联方式。

4.根据权利要求1所述的一种基于多孔扁管的共形换热器，其特征在于，每个内部流道腔内采用多孔扁管型材直接作为液体流道。

5.根据权利要求1所述的一种基于多孔扁管的共形换热器，其特征在于，所述液冷腔基板采用机械加工或者3D打印制成。

6.根据权利要求1所述的一种基于多孔扁管的共形换热器，其特征在于，所述出液孔和进液孔设在液冷腔基板或流道盖板上。

7.根据权利要求6所述的一种基于多孔扁管的共形换热器，其特征在于，所述出液孔和进液孔上分别设有出液接头和进液接头。