CN112503983B - 重力热虹吸管散热器及重力热虹吸管散热器加工方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种重力热虹吸管散热器，每根主体管路为独立的封闭式管道，主体管路包括相互对接的蒸发器管路和循环管路，蒸发器管路靠近热源的一侧内壁处设置楔形锥块；蒸发导热板安装在蒸发器管路的外部，蒸发导热板用于吸收热源的热量，并将热量传递至蒸发器管路，使内部的工质吸收热量汽化；气态的工质在主体管路内流动，当到达冷凝器所在位置时热量向外界散发，重新形成液态回流，重新循环；本发明采用独立封闭设置的主体管路，各个主体管路内的工质相对独立，某个主体管路受到损坏不影响其他主体管路的正常工作，能够维持冷却散热的效果。本发明提供的重力热虹吸管散热器加工方法能够实现相同的技术效果。

Description

重力热虹吸管散热器及重力热虹吸管散热器加工方法

技术领域

本发明涉及散热技术领域，更进一步涉及一种重力热虹吸管散热器。此外，本发明还涉及一种重力热虹吸管散热器加工方法。

背景技术

散热器广泛应用于各类工业电气设备及电子设备，重力热虹吸管散热器是一类相变传热散热类散热器件，现有技术普遍采用的蒸发器和冷凝器均为方形壳体，蒸发器内部填充冲压翅片，然后四周焊接，同时焊接管路；冷凝器的外部设置翅片，以增大与外界的换热面积。

蒸发器和冷凝器之间通过管道相连，蒸发器和冷凝器的内部为各自独立的空腔结构，通过不同管道流通的介质在蒸发器和冷凝器内部汇集，蒸发器、冷凝器和管道之间均相互连通，一旦蒸发器、冷凝器或者某根管道受损破坏，直接造成整个散热器故障，降低散热的可靠性。

蒸发器和冷凝器均采用壳体焊接结构，焊缝长度较长，容易引起焊接的不良，工艺要求较高。且重力热虹吸类散热器，对内腔的气密性要求很高，有任何的泄露将导致器件无法工作。

对于本领域的技术人员来说，如何避免因局部损坏造成整体故障，是目前需要解决的技术问题。

发明内容

本发明提供一种重力热虹吸管散热器，采用独立封闭设置的主体管路，某个主体管路受到损坏不影响其他主体管路的正常工作，能够维持冷却散热的效果，具体方案如下：

一种重力热虹吸管散热器，包括：

主体管路，每根所述主体管路为独立的封闭式管道，内部流通工质；所述主体管路包括相互对接的蒸发器管路和循环管路，所述蒸发器管路靠近热源的一侧内壁处设置楔形锥块，相邻的所述楔形锥块之间形成底小顶大的锥形空间；

蒸发导热板，安装在所述蒸发器管路的外部，所述蒸发导热板用于吸收热源的热量，并将热量传递至所述蒸发器管路；

冷凝器，安装在所述循环管路的外部，用于将所述循环管路的热量向外界散发。

可选地，所述楔形锥块由所述的内壁沿轴向设置的楔块经过螺纹加工形成。

可选地，所述蒸发器管路的内壁沿轴向设置偏心孔，所述偏心孔位于远离热源的一侧；

所述偏心孔从一端向另一端钻设，且所述偏心孔的深度小于所述蒸发器管路的长度。

可选地，所述蒸发器管路的两端分别设置阶梯槽，所述循环管路对接插入所述阶梯槽中。

可选地，所述蒸发导热板包括上基板和下基板，所述上基板和所述下基板上分别开设与所述蒸发器管路外表面匹配的凹槽，所述上基板和所述下基板固定连接后包围所述蒸发器管路。

可选地，所述上基板的表面排列设置散热肋板。

可选地，所述主体管路内部的工质的填充量为30％～50％。

可选地，所述上基板和所述下基板之间采用焊接或胶粘连接；

所述冷凝器与所述循环管路之间采用焊接或胶粘连接。

本发明还提供一种重力热虹吸管散热器加工方法，包括：

挤型加工蒸发器管路，所述蒸发器管路的内壁沿轴向形成片状的楔块；

螺旋切削所述蒸发器管路的内壁，将片状的所述楔块切割形成独立的楔形锥块；

从所述蒸发器管路的一端沿轴向钻设偏心孔，将所述蒸发器管路远离热源一侧的所述楔形锥块切除，所述偏心孔的深度小于所述蒸发器管路的长度；

将所述蒸发器管路的两端分别连接循环管路形成封闭循环的主体管路；

在多个所述蒸发器管路上安装蒸发导热板，在所述循环管路上安装冷凝器。

可选地，在所述蒸发器管路的两端分别加工阶梯槽，用于插接所述循环管路。

本发明提供一种重力热虹吸管散热器，每根主体管路为独立的封闭式管道，不与其他的主体管路连通，在主体管路内部流通工质；主体管路包括相互对接的蒸发器管路和循环管路，蒸发器管路靠近热源的一侧内壁处设置楔形锥块，相邻的楔形锥块之间形成底小顶大的锥形空间，楔形锥块的底大顶小，相应地形成底小顶大的锥形空间，靠近热源处为狭小的空间，工质吸收热量产生气泡，气泡不断增大并远离热源，最终脱离主体管路的内表面；蒸发导热板安装在蒸发器管路的外部，蒸发导热板用于吸收热源的热量，并将热量传递至蒸发器管路，使内部的工质吸收热量汽化；气态的工质在主体管路内流动，当到达冷凝器所在位置时热量向外界散发，重新形成液态回流，重新循环；本发明采用独立封闭设置的主体管路，各个主体管路内的工质相对独立，某个主体管路受到损坏不影响其他主体管路的正常工作，能够维持冷却散热的效果。

本发明还提供一种重力热虹吸管散热器加工方法，挤型加工蒸发器管路，蒸发器管路的内壁沿轴向形成片状的楔块；螺旋切削蒸发器管路的内壁，将楔块切割形成独立的楔形锥块；从蒸发器管路的一端沿轴向钻设偏心孔，将蒸发器管路远离热源一侧的楔形锥块切除，偏心孔的深度小于蒸发器管路的长度，切除部分形成的空间用于气态的工质流通，由于偏心孔并未完全贯通整个蒸发器管路，因此上部留有楔形锥块的部分起到阻挡作用，使气态的工质只能向一个方向流动；在蒸发器管路的两端分别连接循环管路形成封闭循环的主体管路，蒸发器管路上安装蒸发导热板，在循环管路上安装冷凝器，形成整个散热器，能够实现相同的技术效果。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明提供的重力热虹吸管散热器的整体结构图；

图2为主体管路的结构示意图；

图3为楔形锥块的一种结构示意图；

图4为本发明重力热虹吸管散热器的正视结构示意图；

图5A为主体管路内设置的楔块的结构图；

图5B为主体管路内设置楔形锥块的结构图；

图6A为蒸发器管路的剖面结构图；

图6B为蒸发器管路的侧视图；

图7A和图7B分别为上基板和下基板的结构示意图。

图中包括：

主体管路1、蒸发器管路11、楔形锥块111、循环管路12、蒸发导热板2、上基板21、散热肋板211、下基板22、冷凝器3。

具体实施方式

本发明的核心在于提供一种重力热虹吸管散热器，采用独立封闭设置的主体管路，某个主体管路受到损坏不影响其他主体管路的正常工作，能够维持冷却散热的效果。

为了使本领域的技术人员更好地理解本发明的技术方案，下面将结合附图及具体的实施方式，对本发明的重力热虹吸管散热器及重力热虹吸管散热器加工方法进行详细的介绍说明。

如图1所示，为本发明提供的重力热虹吸管散热器的整体结构图；该重力热虹吸管散热器包括主体管路1、蒸发导热板2、冷凝器3等结构，主体管路1设有一根、两根或多根，图1所示的重力热虹吸管散热器具有四根主体管路1，每根主体管路1为独立的封闭式管道，内部流通工质，工质在主体管路1内部的封闭空间内循环运动。

如图2所示，为主体管路1的结构示意图；主体管路1的形状根据空间要求设置，在需要的位置弯曲，主体管路1采用金属加工制成，常用铜、铝等材料；主体管路1包括相互对接的蒸发器管路11和循环管路12，蒸发器管路11吸收热量，使内部的工质从液态吸热转变为气态。

蒸发器管路11靠近热源的一侧内壁处设置楔形锥块111，相邻的楔形锥块111之间形成底小顶大的锥形空间；如图3所示，为楔形锥块111的一种结构示意图；图中A表示工质形成的蒸汽气泡；采用此结构能够增大工质与蒸发器管路11内表面的接触面积，工质的吸热速率更高，更容易发生相变形成蒸汽；楔形锥块111自身的结构为底大顶小的实体结构，由楔形锥块111形成的锥形空间为底小顶大的空间，底部狭小处更靠近热源，在底部狭小处形成较小的蒸汽核，随着热量增加，蒸汽核逐渐变大为气泡，由楔形锥块111形成的锥形斜面更利于蒸汽泡溢出，更好地促进了蒸发沸腾过程，从而提高散热效果。

蒸发导热板2安装在蒸发器管路11的外部，蒸发导热板2和蒸发器管路11之间能够产生热交换，蒸发导热板2用于吸收热源的热量，并将热量传递至蒸发器管路11，蒸发导热板2与热源的接触面积更大，能够更好地吸收热量，使热量更容易导入蒸发器管路11。

冷凝器3安装在循环管路12的外部，冷凝器3和循环管路12之间能够进行热交换，热量从循环管路12传递到，冷凝器3，用于将循环管路12的热量向外界散发。在冷凝器的外部设置多个翅片，用于增大接触面积，更好地实现换热。

如图4所示，为本发明重力热虹吸管散热器的结构示意图，图中箭头表示工质的流动方向；主体管路1的A段即蒸发器管路11，内部的工质从蒸发导热板2吸收一定热量后，内部工质发生相变形成气泡，在蒸发器管路11特有结构下，蒸汽按照箭头所示方向沿管路到达B段。

工作时A段内部处于蒸发过程的气液两相流体，蒸汽之所以能够流动的主要原因是工质在不同温度下具有不同的饱和压力，A段由于与热源接触，温度较高，B、C段温度较低；对应饱和压力不同就会产生压力差，压力差使得内部工质开始流动。蒸汽工质经B段流动到C段后，由于管路C段与冷凝器3接触，向冷凝器3进行放热；冷凝器3处由于系统气流的冷却，大量吸收管路内工质热量，工质由气态逐渐变为液态。在C段内部，工质处于气液两相流状态，当工质流动至C段尾部时，热量已经完全释放，变为纯液态。由于C段的位置较高，A段位置较低，冷却工质在变为液态后，在重力作用下流回A段，整个过程形成循环。热量即由蒸发器管路11传导至冷凝器3，最终被外部的气流带走。

采用本发明的重力热虹吸管散热器，其中设置了多根相对独立的主体管路1，通过主体管路1内部的结构设计使工质吸热、循环、放热，实现冷却散热的效果，当其中一根主体管路1受到损坏时不影响其他主体管路1的正常工作，能够维持冷却散热的效果；一旦出现损坏，只需更换主体管路1即可，蒸发导热板2和冷凝器3可实现复用。

在上述方案的基础上，本发明中的楔形锥块111由的内壁沿轴向设置的楔块经过螺纹加工形成，蒸发器管路11为一圆管，其侧壁较厚，在蒸发器管路11的内壁上沿轴向设置片状的楔块，楔块底端较厚，顶端较薄，如图5A所示，为主体管路1内设置的楔块的结构图，各个楔块沿轴向为一个整体，各个楔块经过螺纹加工后形成一排独立的楔形锥块111，如图5B所示，为主体管路1内设置楔形锥块111的结构图；由多个楔形锥块111形成如图3所示的结构。

如图6A所示，为蒸发器管路11的剖面结构图；图6B为蒸发器管路11的侧视图，其中B表示偏心孔的边缘；蒸发器管路11的内壁沿轴向设置偏心孔，偏心孔位于远离热源的一侧，通过加工偏心孔将蒸发器管路11内壁远离热源的一侧形成的楔形锥块111去除，在远离热源的一侧形成较为平整的表面，只保留下方靠近热源一侧的楔形锥块111，达到高效换热，上部设置平整的空间避免楔形锥块111对形成的蒸汽产生阻力，使形成的蒸汽更顺利地沿轴向移动。

偏心孔从一端向另一端钻设，且偏心孔的深度小于蒸发器管路11的长度，结合图6A可知，偏心孔从蒸发器管路11的左侧钻设，偏心孔并未贯通整个蒸发器管路11，在蒸发器管路11的右侧仍然沿周向360度保留楔形锥块111，通过端部保留的部分楔形锥块111对蒸汽产生阻力，保证蒸汽只能从右端部流出，无法反向流动，确保主体管路1内的工质只沿设计的单一方向流动。

结合图6A所示，蒸发器管路11的两端分别设置阶梯槽，循环管路12对接插入阶梯槽中，方便循环管路12和蒸发器管路11相互对接。

在上述任一技术方案及其相互组合的基础上，本发明的蒸发导热板2包括上基板21和下基板22，图7A和图7B分别为上基板21和下基板22的结构示意图；上基板21和下基板22上分别开设与蒸发器管路11外表面匹配的凹槽，上基板21和下基板22固定连接后包围蒸发器管路11，凹槽开设在上基板21和下基板22相互接触的表面处，上基板21和下基板22相互对接后凹槽拼接形成一个柱状的圆筒，蒸发器管路11的表面可与此圆筒接触。

如图7A所示，上基板21的表面排列设置散热肋板211，通过散热肋板211增大与空间的接触面积，起到辅助散热的作用，蒸发导热板2吸收热量主要传递至蒸发器管路11，通过蒸发器管路11内部的工质流动带出。

具体地，本发明中主体管路1内部的工质的填充量为30％～50％。主体管路1内部填充有特定的工作工质，依据散热器的散热温度范围和功率进行选取，一般为R134a等制冷剂，按体积计算填充量为30％～50％之间，填充工质之前将管路抽真空。

上基板21和下基板22之间采用焊接或胶粘连接；冷凝器3与循环管路12之间采用焊接或胶粘连接，降低接触热阻，提升导热效果。

本发明还提供一种重力热虹吸管散热器加工方法，包括：

S1、挤型加工蒸发器管路11，蒸发器管路11的内壁沿轴向形成片状的楔块；楔块的底部厚顶部薄，每个楔块沿轴向延伸，多个楔块沿周向呈放射状分布，在两个楔块之间形成底小顶大的楔形空间。

S2、螺旋切削蒸发器管路11的内壁，将片状的楔块切割形成独立的楔形锥块111；通过螺旋切削将楔块切断，形成多个独立的楔形锥块111，在各个楔形锥块111之间形成锥状空间。

S3、从蒸发器管路11的一端沿轴向钻设偏心孔，将蒸发器管路11远离热源一侧的楔形锥块111切除，偏心孔的深度小于蒸发器管路11的长度；蒸发器管路11底部靠近热源的一侧通过楔形锥块111增大换热面积，远离热源的一侧设置较为平整的表面，减小对蒸汽的阻力，使汽化的蒸汽快速沿轴向流动；在蒸发器管路11的一端周向保留全部楔形锥块111，保证蒸汽只能沿单一方向流动。

S4、将蒸发器管路11的两端分别连接循环管路12形成封闭循环的主体管路1；每根主体管路1内部为独立的空间，不与外界连通。

S5、在多个蒸发器管路11上安装蒸发导热板2，在循环管路12上安装冷凝器3，同一个蒸发导热板2和冷凝器3可与多根主体管路1接触实现热传递。

通过上述的步骤加工重力热虹吸管散热器，能够实现上述重力热虹吸管散热器所达到的技术效果。

在蒸发器管路11的两端分别加工阶梯槽，用于插接循环管路12，插接后通过焊接或胶粘等方式固定，减小热阻。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理，可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (9)

1.一种重力热虹吸管散热器，其特征在于，包括：

主体管路（1），每根所述主体管路（1）为独立的封闭式管道，内部流通工质；所述主体管路（1）包括相互对接的蒸发器管路（11）和循环管路（12），所述蒸发器管路（11）靠近热源的一侧内壁处设置楔形锥块（111），相邻的所述楔形锥块（111）之间形成底小顶大的锥形空间；底部狭小处更靠近热源，在底部形成蒸汽核，随着热量增加，蒸汽核逐渐变大为气泡，所述楔形锥块（111）形成的锥形斜面利于蒸汽泡溢出，促进蒸发沸腾过程；

所述蒸发器管路（11）的内壁沿轴向设置偏心孔，所述偏心孔位于远离热源的一侧；所述偏心孔从一端向另一端钻设，且所述偏心孔的深度小于所述蒸发器管路（11）的长度；蒸发导热板（2），安装在所述蒸发器管路（11）的外部，所述蒸发导热板（2）用于吸收热源的热量，并将热量传递至所述蒸发器管路（11）；

冷凝器（3），安装在所述循环管路（12）的外部，用于将所述循环管路（12）的热量向外界散发。

2.根据权利要求1所述的重力热虹吸管散热器，其特征在于，所述楔形锥块（111）由所述的内壁沿轴向设置的楔块经过螺纹加工形成。

3.根据权利要求2所述的重力热虹吸管散热器，其特征在于，所述蒸发器管路（11）的两端分别设置阶梯槽，所述循环管路（12）对接插入所述阶梯槽中。

4.根据权利要求1至3任一项所述的重力热虹吸管散热器，其特征在于，所述蒸发导热板（2）包括上基板（21）和下基板（22），所述上基板（21）和所述下基板（22）上分别开设与所述蒸发器管路（11）外表面匹配的凹槽，所述上基板（21）和所述下基板（22）固定连接后包围所述蒸发器管路（11）。

5.根据权利要求4所述的重力热虹吸管散热器，其特征在于，所述上基板（21）的表面排列设置散热肋板（211）。

6.根据权利要求4所述的重力热虹吸管散热器，其特征在于，所述主体管路（1）内部的工质的填充量为30%~50%。

7.根据权利要求4所述的重力热虹吸管散热器，其特征在于，所述上基板（21）和所述下基板（22）之间采用焊接或胶粘连接；

所述冷凝器（3）与所述循环管路（12）之间采用焊接或胶粘连接。

8.一种重力热虹吸管散热器加工方法，其特征在于，包括：

挤型加工蒸发器管路（11），所述蒸发器管路（11）的内壁沿轴向形成片状的楔块；

螺旋切削所述蒸发器管路（11）的内壁，将片状的所述楔块切割形成独立的楔形锥块（111）；

从所述蒸发器管路（11）的一端沿轴向钻设偏心孔，将所述蒸发器管路（11）远离热源一侧的所述楔形锥块（111）切除，所述偏心孔的深度小于所述蒸发器管路（11）的长度；

将所述蒸发器管路（11）的两端分别连接循环管路（12）形成封闭循环的主体管路（1）；

在多个所述蒸发器管路（11）上安装蒸发导热板（2），在所述循环管路（12）上安装冷凝器（3）。

9.根据权利要求8所述的重力热虹吸管散热器加工方法，其特征在于，在所述蒸发器管路（11）的两端分别加工阶梯槽，用于插接所述循环管路（12）。

Images