CN110809387A - 一种仿生鸟类颈椎结构的铰链式金属外壳柔性热管 - Google Patents

一种仿生鸟类颈椎结构的铰链式金属外壳柔性热管 Download PDF

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孙亚隆
梁富业
万珍平
袁伟
李宗涛
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Abstract

本发明涉及一种仿生鸟类颈椎结构的铰链式金属外壳柔性热管，包括刚性金属外壳、铰链式柔性金属外壳、聚合物密封层、吸液芯、液体工质；刚性金属外壳的数量至少为两段，刚性金属外壳之间通过铰链式柔性金属外壳连接，聚合物密封层包裹铰链式柔性金属外壳，从而刚性金属外壳和铰链式柔性金属外壳的内部连成一密封容腔；吸液芯和液体工质位于密封容腔内。本发明以金属为外壳，采用铰链式金属万向转动器，同时具备较高的热导率和良好的柔性，能够有效解决当前柔性屏电子设备的散热难题，属于热管领域。

Description

一种仿生鸟类颈椎结构的铰链式金属外壳柔性热管
技术领域
本发明涉及热管领域，特别涉及一种仿生鸟类颈椎结构的铰链式金属外壳柔性热管。
背景技术
相变散热技术被广泛应用于各类电子器件的散热系统中，是解决电子器件散热难题的有效手段。传统的相变传热元件具有金属外壳，不能实现随意弯曲，难以满足可穿戴式VR设备和柔性屏等柔性电子器件的散热需求。现有柔性相变传热元件通常采用柔性聚合物作为外壳，其热导率较低，目前还未出现可随意弯曲的金属外壳柔性热管。
发明内容
针对现有技术中存在的技术问题，本发明的目的是：提供一种采用金属外壳且可灵活弯曲的一种仿生鸟类颈椎结构的铰链式金属外壳柔性热管。
为了达到上述目的，本发明采用如下技术方案：
一种仿生鸟类颈椎结构的铰链式金属外壳柔性热管，包括刚性金属外壳、铰链式柔性金属外壳、聚合物密封层、吸液芯、液体工质；刚性金属外壳的数量至少为两段，刚性金属外壳之间通过铰链式柔性金属外壳连接，聚合物密封层包裹铰链式柔性金属外壳，从而刚性金属外壳和铰链式柔性金属外壳的内部连成一密封容腔；吸液芯和液体工质位于密封容腔内。
作为一种优选，铰链式柔性金属外壳包括至少一节铰链式金属万向转动器；铰链式金属万向转动器包括上球室、下球室、转向球；上球室与下球室连接，上球室和下球室之间围成容纳转向球的容腔；转向球内设有通道，下球室内设有通道，转向球的通道与下球室的通道连通，从而将铰链式金属万向转动器的两端连通。
作为一种优选，转向球内设有贯穿的通道，转向球的内侧为与刚性金属外壳或相邻铰链式金属万向转动器相接的安装部；上球室的内侧上部为上容腔，内侧下部为套接在下球室外侧的安装部；下球室的内侧上部为下容腔，内侧中部为供转向球转动时进出的通道，内侧下部为贯穿的通道，外侧上部为与上球室的安装部配合的安装部，外侧下部为与另一刚性金属外壳或相邻铰链式金属万向转动器相接的安装部；上球室的上容腔和下球室的下容腔围成供转向球灵活转动的容腔。
作为一种优选，下球室的下部为一连接管，连接管的外径与转向球的通道的内径相同；两节铰链式金属万向转动器连接时，上一节铰链式金属万向转动器的连接管插入下一节铰链式金属万向转动器的转向球内安装。
作为一种优选，下球室中，内侧下部通道的内径小于内侧中部通道的内径。
作为一种优选，上球室和下球室之间通过内外螺纹连接，或通过焊接连接；转向球和刚性金属外壳或相邻铰链式金属万向转动器之间通过内外螺纹连接，或通过焊接连接；下球室和刚性金属外壳或相邻铰链式金属万向转动器之间通过内外螺纹连接，或通过焊接连接。
作为一种优选，刚性金属外壳为圆管，位于两端的圆管端头封闭。
作为一种优选，吸液芯为丝网烧结式吸液芯。
作为一种优选，液体工质为纯水、乙醇、丙酮中的一种或几种。
作为一种优选，聚合物密封层为具有热缩性的聚合物薄膜，通过加热缩紧的方式包裹在铰链式柔性金属外壳的外部；或聚合物密封层为将聚合物溶液涂抹在铰链式柔性金属外壳外部，经固化形成。
本发明的原理是：
本发明提出了一种仿生鸟类颈椎结构的铰链式金属外壳柔性相变传热元件，利用鸟类颈椎骨骼良好的柔性、骨骼中空及气密性良好的特性，通过仿生鸟类颈椎骨骼关节结构，制作具有类似鸟类颈椎骨骼结构的中空金属部件，根据实际需要拼接一定数量的金属部件，实现具有鸟类颈椎结构的铰链式金属外壳柔性相变传热元件制造。
在需要弯曲的位置采用铰链式金属万向转动器，根据弯曲的程度选择铰链式金属万向转动器的数量，从而制得的热管不仅具有较高的热导率，还能灵活弯曲。
总的说来，本发明具有如下优点：
1.热管以金属为外壳，采用铰链式金属万向转动器，同时具备较高的热导率和良好的柔性，能够有效解决当前柔性屏电子设备的散热难题。
2.通过铰链式金属万向转动器实现弯曲，改善了以聚合物为外壳的柔性散热器件热导率较低的不足，能够实现高效率散热。
3.采用聚合物密封层，以保证相变传热元件的气密性。
4.采用丝网烧结式吸液芯，具有良好的柔性并可以在弯曲状态下发挥良好的毛细性能。
5.本发明可根据需要弯曲的部位灵活布置多段铰链式柔性金属外壳，根据弯曲程度灵活选择多节铰链式金属万向转动器。
附图说明
图1是一种仿生鸟类颈椎结构的铰链式金属外壳柔性热管的结构示意图。
图2是三节铰链式金属万向转动器的三维连接示意图。
图3是三节铰链式金属万向转动器的剖视图。
图4是上球室的立体图。
图5是转向球的立体图。
图6是下球室的立体图。
其中，1为刚性金属外壳，2为铰链式柔性金属外壳，3为聚合物密封层，21为上球室，22为转向球，23为下球室。
具体实施方式
下面将结合具体实施方式来对本发明做进一步详细的说明。
实施例一
一种仿生鸟类颈椎结构的铰链式金属外壳柔性热管，包括刚性金属外壳、铰链式柔性金属外壳、聚合物密封层、吸液芯、液体工质。刚性金属外壳的数量为两段，刚性金属外壳之间通过铰链式柔性金属外壳连接，聚合物密封层包裹铰链式柔性金属外壳，从而刚性金属外壳和铰链式柔性金属外壳的内部连成一密封容腔；吸液芯和液体工质位于密封容腔内。
刚性金属外壳为圆管，圆管端头封闭，材质为紫铜。圆管是直径为6mm、长度50mm的铜质内沟槽管，其中一个的一端具有M6的内螺纹，另一个的一端具有M6的外螺纹。
铰链式柔性金属外壳包括三节铰链式金属万向转动器；铰链式金属万向转动器包括上球室、下球室、转向球，材质均为紫铜。转向球内设有贯穿的通道，转向球的内侧为与刚性金属外壳或相邻铰链式金属万向转动器相接的安装部，具有M6内螺纹。上球室的内侧上部为上容腔，上容腔向内凹进，从而限制转向球向上移动，内侧下部为套接在下球室外侧的安装部，具有M8内螺纹。下球室的内侧上部为下容腔，内侧中部为供转向球转动时进出的通道，该通道缩小从而对转动球进行下限位，内侧下部为贯穿的通道，外侧上部为与上球室的安装部配合的安装部，具有M8外螺纹，外侧下部为与另一刚性金属外壳或相邻铰链式金属万向转动器相接的安装部；上球室的上容腔和下球室的下容腔围成供转向球灵活转动的容腔。下球室的下部为一6mm长的连接管，连接管的外径与转向球的通道的内径相同，均具有M6螺纹；两节铰链式金属万向转动器连接时，上一节铰链式金属万向转动器的连接管插入下一节铰链式金属万向转动器的转向球内安装。下球室中，内侧下部通道的内径小于内侧中部通道的内径。
吸液芯为丝网烧结式吸液芯。
液体工质为纯水。
聚合物密封层为具有热缩性的聚合物薄膜，通过加热缩紧的方式包裹在铰链式柔性金属外壳的外部。
本发明的装配过程如下：
(1)将转向球22放置在上球室21和下球室23之间，并按照螺纹配合关系将上球室21和下球室23进行装配，完成铰链式金属万向转动器的组装；(2)将下球室23的连接管与转向球22通过螺纹进行装配，完成3节铰链式金属万向转动器的组装；(3)将一端具有M6外螺纹的刚性金属外壳与转向球22通过螺纹进行连接，并采用缩管、气体保护焊工艺将刚性金属外壳的另一端密封；(4)将一端具有M6内螺纹的刚性金属外壳与下球室的连接管通过螺纹进行装配，此时柔性热管的外壳组装完成，将200目铜丝网吸液芯放入管壳内部；(5)将铁氟龙热缩管套在位于中部的铰链式柔性金属外壳2外部，采用热风枪对热缩管进行加热，使热缩管受热缩紧包裹在铰链式柔性金属外壳外部，形成聚合物密封层3；(6)采用缩颈工艺对刚性金属外壳的开口端进行缩管处理，抽真空至0Pa，并灌注2ml去离子水作为工质，采用挤压、气体保护工艺对刚性金属外壳的开口端进行密封；(7)检测柔性热管的传热性能，完成柔性相变传热元件的制作。
实施例二
一种仿生鸟类颈椎结构的铰链式金属外壳柔性热管，包括刚性金属外壳、铰链式柔性金属外壳、聚合物密封层、吸液芯、液体工质。
刚性金属外壳的数量为三段，通过两段铰链式柔性金属外壳连接。
每段铰链式柔性金属外壳包括四节铰链式金属万向转动器。
本实施例未提及部分同实施例一。
实施例三
一种仿生鸟类颈椎结构的铰链式金属外壳柔性热管，包括刚性金属外壳、铰链式柔性金属外壳、聚合物密封层、吸液芯、液体工质。
刚性金属外壳的数量为四段，通过三段铰链式柔性金属外壳连接。
三段铰链式柔性金属外壳中，一段包括四节铰链式金属万向转动器，一段包括三节铰链式金属万向转动器，一段包括两节铰链式金属万向转动器。
本实施例未提及部分同实施例一。
上述实施例为本发明较佳的实施方式，但本发明的实施方式并不受上述实施例的限制，其他的任何未背离本发明的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种仿生鸟类颈椎结构的铰链式金属外壳柔性热管，其特征在于：包括刚性金属外壳、铰链式柔性金属外壳、聚合物密封层、吸液芯、液体工质；刚性金属外壳的数量至少为两段，刚性金属外壳之间通过铰链式柔性金属外壳连接，聚合物密封层包裹铰链式柔性金属外壳，从而刚性金属外壳和铰链式柔性金属外壳的内部连成一密封容腔；吸液芯和液体工质位于密封容腔内。
2.按照权利要求1所述的一种仿生鸟类颈椎结构的铰链式金属外壳柔性热管，其特征在于：铰链式柔性金属外壳包括至少一节铰链式金属万向转动器；铰链式金属万向转动器包括上球室、下球室、转向球；上球室与下球室连接，上球室和下球室之间围成容纳转向球的容腔；转向球内设有通道，下球室内设有通道，转向球的通道与下球室的通道连通，从而将铰链式金属万向转动器的两端连通。
3.按照权利要求2所述的一种仿生鸟类颈椎结构的铰链式金属外壳柔性热管，其特征在于：
转向球内设有贯穿的通道，转向球的内侧为与刚性金属外壳或相邻铰链式金属万向转动器相接的安装部；
上球室的内侧上部为上容腔，内侧下部为套接在下球室外侧的安装部；
下球室的内侧上部为下容腔，内侧中部为供转向球转动时进出的通道，内侧下部为贯穿的通道，外侧上部为与上球室的安装部配合的安装部，外侧下部为与另一刚性金属外壳或相邻铰链式金属万向转动器相接的安装部；
上球室的上容腔和下球室的下容腔围成供转向球灵活转动的容腔。
4.按照权利要求3所述的一种仿生鸟类颈椎结构的铰链式金属外壳柔性热管，其特征在于：下球室的下部为一连接管，连接管的外径与转向球的通道的内径相同；两节铰链式金属万向转动器连接时，上一节铰链式金属万向转动器的连接管插入下一节铰链式金属万向转动器的转向球内安装。
5.按照权利要求3所述的一种仿生鸟类颈椎结构的铰链式金属外壳柔性热管，其特征在于：下球室中，内侧下部通道的内径小于内侧中部通道的内径。
6.按照权利要求4所述的一种仿生鸟类颈椎结构的铰链式金属外壳柔性热管，其特征在于：上球室和下球室之间通过内外螺纹连接，或通过焊接连接；转向球和刚性金属外壳或相邻铰链式金属万向转动器之间通过内外螺纹连接，或通过焊接连接；下球室和刚性金属外壳或相邻铰链式金属万向转动器之间通过内外螺纹连接，或通过焊接连接。
7.按照权利要求1至6中任一项所述的一种仿生鸟类颈椎结构的铰链式金属外壳柔性热管，其特征在于：刚性金属外壳为圆管，位于两端的圆管端头封闭。
8.按照权利要求1至6中任一项所述的一种仿生鸟类颈椎结构的铰链式金属外壳柔性热管，其特征在于：吸液芯为丝网烧结式吸液芯。
9.按照权利要求1至6中任一项所述的一种仿生鸟类颈椎结构的铰链式金属外壳柔性热管，其特征在于：液体工质为纯水、乙醇、丙酮中的一种或几种。
10.按照权利要求1至6中任一项所述的一种仿生鸟类颈椎结构的铰链式金属外壳柔性热管，其特征在于：聚合物密封层为具有热缩性的聚合物薄膜，通过加热缩紧的方式包裹在铰链式柔性金属外壳的外部；或聚合物密封层为将聚合物溶液涂抹在铰链式柔性金属外壳外部，经固化形成。
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