CN113251838A - 用于制造热管的方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于制造热管(1)的方法，所述方法包括以下步骤：提供包套元件(2)；将连贯的毛细结构(3)设置在所述包套元件(2)上；将所述毛细结构(3)与所述包套元件(2)连接。

Description

用于制造热管的方法

技术领域

本发明涉及一种用于制造热管的方法，所述方法包括以下步骤：提供包套元件并且将连贯的毛细结构设置在所述包套元件上。

此外，本发明涉及一种热管，所述热管具有包套元件和连贯的毛细结构，所述毛细结构由所述包套元件包围。

背景技术

热管(也称为Heatpipes)在现有技术中已经多种多样地描述。热管简单地说是在基本上管形的壳体中的封闭系统，所述壳体在其内部中具有流体，所述流体由于当前压力在运行温度时处于接近其沸点。如果在部分区域中加热热管，则流体转化为气相，以便在热管的内部中朝较冷区域的方向流动，在那里要冷凝的且沿着热管的壳体的内壁流回较热区域中。在这个(热)运输过程中，热管在蒸发区域中从其环境抽走热并且将该热输送给热管的冷凝区域的环境。

为了将液态的流体从冷凝区域运输到蒸发区域中，在这样的热管中可以设置有毛细结构。所述毛细结构可以以非常不同的方式产生。尤其是使用放入热管中的金属网或者说金属栅格。

发明内容

本发明的任务在于，改善这样的热管的可使用性。

本发明的任务利用文首提及的方法解决，按照所述方法规定：将所述毛细结构与所述包套元件连接。

此外，本发明的任务利用文首提及的热管解决，其中，所述毛细结构与所述包套元件连接。

在此有利的是：通过将毛细结构接合到包套元件上，毛细结构不再能打滑。因此，在热管的内部中不可以提供设有毛细结构的空间，在所述空间中，汽相可以以较小阻力流动。在此，通过毛细结构与包套元件的连接可以避免毛细结构的剥离。通过剥离，热管的效率通过减少进入到热管中的热而减少。亦即通过剥离省去从包套元件向毛细结构中的热传导，从而热仅仅通过在热管内部中的对流引入到毛细结构中。在毛细结构部分剥离时，更确切地说还存在从包套元件向毛细结构中的热传导份额。然而这个份额也减少，因为包套元件与毛细结构之间的接触面通过剥离而减少。附加地，使冷凝的工作流体沿着包套元件向热源的回流变得困难或中断。为了应对这一点，在现有技术中存在这样的解决方案，其中，整个内部空间以毛细结构填充。由此，然而在热管内部中的流动横截面附加地收缩，由此较小量的气体可以运输到冷凝空间。对包套元件的内部空间的完全填充利用本发明是不需要的，从而毛细结构也可以相对薄地实施。

按照本发明的一种实施变型方案可以规定：作为毛细结构使用金属网或金属编织物或海绵金属或金属绵或泡沫金属。特别是所述毛细结构能够相对简单地与包套元件连接，因为可以提供用于连接区域的相对大的面份额。此外，这些毛细结构的至少一部分具有良好的固有刚度，所述固有刚度辅助支持对毛细结构从包套元件剥离的阻止。

按照本发明的另一种优选实施变型方案可以规定：通过烧结来制造所述包套元件与所述毛细结构之间的连接。因此，所述连接制造可以相对简单地实施，其方式是，使设有毛细结构的包套元件经受烧结温度。因此，在毛细结构内部中的操作对于连接形成不是必需的。此外，通过烧结可以至少大部分避免材料的由熔炼冶金决定的变化和与此伴随的特性改变。

按照本发明的另一种实施变型方案可以规定：毛细结构具有长度并且在整个长度上与所述包套元件连接。因此可以改善热管的可变形性，而毛细结构不会通过变形、例如弯曲从包套元件局部剥离。更确切地说，热管的可变形性也在先前提及的实施变型方案中相比于在连贯的毛细结构与包套元件之间没有连接的热管的实施方式得以改善，然而利用本发明的这个实施变型方案的可成形性或可变形性得以进一步改善。

按照本发明的另一种实施变型方案可以规定：在将所述毛细结构与所述包套元件连接之前，在所述包套元件中设置至少一个弹簧元件，使得所述毛细结构设置在所述包套元件与所述弹簧元件之间。利用所述至少一个弹簧元件，毛细结构可以在连接之前“预紧”到包套元件上。因此，也可以相对简单地制造具有较大直径的热管。

按照本发明的一种实施变型方案，为此作为弹簧元件可以使用螺旋弹簧。这通过将弹簧元件整周地贴靠到毛细结构上具有在弹簧元件向包套元件内部中的可导入性相对较简单时毛细结构向包套元件上良好贴靠的优点。

按照本发明的另一种实施变型方案可以规定：作为包套元件已经使用金属管，或者在与所述毛细结构连接之后将所述包套元件成形为管。通过使用管可以减少事后的处理步骤，以此可以减少对毛细结构的影响。管的事后成形又具有毛细结构的较简单的可引入性的优点，以此也能较简单地制造具有非常小的直径的热管。

附图说明

为了较好地理解本发明借助后续附图详细解释本发明。

分别在强烈简化的示意图中：

图1示出热管的横剖图；

图2示出热管的纵剖图；

图3示出热管的局部的显微图像；

图4示出具有烧结的网络作为毛细结构的已变形的热管的局部的显微图像。

具体实施方式

首先要指出：在不同描述的实施方式中，相同部件设有相同的附图标记或者说相同的构件名称，其中，在整个说明书中包含的公开内容能够按意义转用到具有相同的附图标记或者说相同的构件名称的相同部件上。在说明书中所选择的位置说明、例如上、下、侧向等等也参考直接描述的以及示出的附图并且在位置改变时按意义转用到新的位置上。

在图1中示出热管1的横剖图。

热管1用于对物体进行冷却或调温。所述热管一般可以用于传热，以便将热能从第一地点运输到第二地点。先前已经简短地解释所述作用方式。

热管1具有包套元件2和毛细结构3(也可称为毛细元件)或由所述部件构成。

包套元件2管形地构造。所述包套元件可以具有非常不同的横截面，例如圆形、椭圆形、多角、如方形、矩形等。亦即热管1或者说包套元件2的在图中示出的形状不应限制地理解。

包套元件2由金属材料制成。优选由于导热性使用铜或铜基合金。但是，也可以使用其他金属或金属合金、例如铝、银等。所使用的材料也给予热管1在所使用的温度范围内的形状稳定性。

毛细结构3由金属材料制成或者同样包括金属材料。优选由于导热性使用铜或铜基合金。但是，也可以使用其他金属或金属合金、例如铝、银、钢等。毛细结构表示用于运输热管1中的液态工作介质的的毛细管。

毛细结构3是连贯的。概念“连贯”在此在本说明书的意义内这样理解，即，毛细结构不是粉末状的或者不是颗粒的并且也不由烧结的粉末制成。换言之，因此述及一种毛细结构3，该毛细结构已经在烧结过程之前构成连贯结构，并且在无烧结过程的情况下制造该毛细结构(例如通过冲压、编织等)。制造连贯的毛细结构的材料本身不是烧结材料而是实心材料。

在热管1的一种优选实施变型方案中，毛细结构3是金属网或金属编织物或海绵金属或金属绵或泡沫金属，或者为了制造热管1使用金属网或金属编织物或海绵金属或金属绵或泡沫金属。在此，也可以将多层金属网或金属编织物相叠地设置。

包套元件2限定其包围的内部空间4。毛细结构3设置在这个内部空间4并且与此对应同样由包套元件2包围。

毛细结构3可以具有层厚度5，该层厚度对应于包套元件2的壁厚6的1％至1000％之间。

此外，毛细结构3的层厚度5可以具有在内部空间4的横截面的最大尺寸的0.1％至50％之间的值。在热管1的示出的实施变型方案中，这是内部空间4的直径。在其横截面具有宽度和高度的扁平的热管1中，这是内部空间4的宽度。

规定：毛细结构3与包套元件2已连接或将其连接。为此，事先提供包套元件2并且将毛细结构3设置在包套元件2上或中。

原则上，为了将毛细结构3与包套元件2连接可以应用任何合适的连接方法，只要所述连接在热管1的使用温度中保持稳定，亦即在正常使用热管1时不破坏所述连接。然而，优选毛细结构3与包套元件2材料锁合地连接。毛细结构3例如可以与包套元件2粘接或焊接。在本发明的优选实施变型方案中，毛细结构3烧结到包套元件上。为此，装备有毛细结构3的包套元件2可以在烧结炉、例如连续式加热炉中在确定的时间上(例如5分钟至155小时之间)经受提高的温度(烧结温度)。这个温度在此针对所使用的金属材料并且可以为300℃至1500℃之间、特别是700℃至1300℃之间。因为烧结方法本身是已知的，所以在这一点上进一步讨论是多余的。

在烧结炉中可以存在保护气体氛围或还原的气氛，以便避免金属的氧化。

也可以使用其他热源用于烧结。烧结例如可以感应地进行。为此，感应器可以在接合部位上沿着运动或引出到接合部位上。因此可能的是：选择性地仅连接(环形的)区域。备选地也可能的是：将管形的包套元件2连同在内部设置的毛细结构3运动通过(环形的)感应器。

通过烧结，毛细结构3的与包套元件2对置的、外部的层或膜接合到包套元件2上，如这在图1中以连接区域7表示。亦即不强制使整个网络或栅格(如果作为毛细结构使用金属网或金属栅格)与包套元件2连接，而是只烧结离散的区域、例如线材层，如这从图3可看出。在将海绵金属用作毛细结构3时，例如可以将海绵金属的界定气孔的、外部的接片接合到包套元件2上。

为了制造具有较大直径(例如从1mm起)的热管1，有利的可以是：为了将毛细结构3接合到包套元件2上，将毛细结构3按照本发明的一种实施变型方案以至少一个弹簧元件8施加到包套元件2的表面上，从而毛细结构3在以毛细结构3操纵包套元件2时不再打滑。所述至少一个弹簧元件8在图1中用虚线表示。包套元件2这样设置，使得毛细结构3处于包套元件2与所述至少一个弹簧元件8之间。

但是，至少一个弹簧元件的布置结构在具有小直径的热管1中有利的可以是：毛细结构3不具有足够的固有刚度，例如如果置入单层的、薄的金属网作为毛细结构3的话。

作为弹簧元件8例如可以使用环形弹簧或板簧。然而，优选按照另一种实施变型方案使用螺旋弹簧。

所述至少一个弹簧元件8优选同样由金属材料、例如由铜或弹簧钢构成，并且保留在热管1中。

为了在与包套元件2连接之前将毛细结构3位置固定，取代或附加于所述至少一个弹簧元件8也可以使用保持元件，所述保持元件示例性地实施为保持夹并且可以以搭接保持元件的轴向端面的方式插上。毛细结构3在此同样设置在至少一个保持元件与包套元件2之间。在将包套元件3以载热流体填充并且液体密封地闭锁之前，必要时可以将所述至少一个保持元件又从所述包套元件移除。但是，所述至少一个保持元件也可以保留在完成的热管1中。

在图2中示出热管1的一种实施变型方案的纵剖图。管的一个端部区域已经被液体密封地闭锁，管的另一个端部区域还是敞开的。

如从该图2可看出的那样，毛细结构3沿热管1的中心纵轴线9的方向具有总长度10。在此，在这个实施变型方案中现在规定：毛细结构在总长度10上与包套元件2连接。亦即在毛细结构3的整个长度上构造有连接区域7(在前述的意义内)。这不意味着：毛细结构3整周地在总长度10上与包套元件2连接。然而在这个实施变型方案中，毛细结构3的贴靠面的至少90％、特别是至少95％在包套元件2上与后者(特别是材料锁合地)连接。

尽管在总长度10上分布的连接区域7的这种构造是优选的(因为通过烧结方法能简单地制造)，在本发明的范围内也存在以下可能性：在总长度10上分布地构造多个离散的连接区、例如环形的连接区。毛细结构3的始端区域和末端区域例如可以与包套元件2连接。此外可以在毛细结构3的始端区域和末端区域之间构造其他连接区。在此有利的是：各个连接区或者说连接区域7之间的距离最大为毛细结构3的总长度10的5％。这个距离例如可以选自毛细结构3的总长度10的0.01％至4％的范围、优选0.1％至2％的范围。

按照另一种实施变型方案，包套元件2的内表面、即包套元件2的面对毛细结构的表面可以设有表面结构、特别是具有沿中心纵轴线9的方向延伸的沟槽的沟槽结构。

为了制造热管1优选使用已经管形的包套元件2，毛细结构3和必要时所述至少一个弹簧元件8推入到所述包套元件中。但是，按照本发明的另一种实施变型方案也可以规定：毛细结构3套装到特别是平的包套元件2上并且在这个状态中与包套元件2连接。热管1可以在制造这个连接之后通过成形平的包套元件2才构造有毛细结构3，其中，在这种情况下，敞开的侧向的周端面同样液体密封地相互连接(亦即不仅管的始端区域和末端区域)。为了较简单的可成形性，包套元件2也可以在这个实施变型方案中已经预成形、亦即设有弯曲部。所述包套元件当然优选还未完全成形为管。

通过将毛细结构3与包套元件2连接可以避免在热管1变形时毛细结构3的剥离。此外可能观察到：因此热管1的效率可以以大约10％至15％升高(相比于相同结构型式的热管，当然没有毛细结构与包套元件的连接)。

在热管1上实施的测试的进程中，容纳部也对应于图3和图4构建。为此，在作为包套元件2的铜管中，由0.05mm的线材厚度

和300μm的网孔(Maschenweite)的纯铜构成的网络两层地作为毛细结构3置入。此后，毛细结构3在900℃的温度时在120分钟的持续时间上烧结到包套元件2上。这种方法的结果在图3中示出。明显可看到在包套元件2的内表面与毛细结构3之间构造的连接区域7。这些连接也在热管1强烈变形时实际上不脱开，如图4示出这一点，该图示出对应变形之后的热管1。该热管1在变形之前具有圆形的横截面。

实施例示出可能的实施变型方案，其中，在这里要说明：各个实施变型方案彼此的组合也是可能的。

按规定最后要指出：为了较好地理解热管1的构造，该热管不必按比例示出。

附图标记列表

1 热管

2 包套元件

3 毛细结构

4 内部空间

5 层厚度

6 壁厚

7 连接区域

8 弹簧元件

9 中心纵轴线

10 总长度。

Claims (12)

1.用于制造热管(1)的方法，所述方法包括以下步骤：

-提供包套元件(2)；

-将连贯的毛细结构(3)设置在所述包套元件(2)上；

其特征在于，将所述毛细结构(3)与所述包套元件(2)连接。

2.按照权利要求1所述的方法，其特征在于，作为毛细结构(3)使用金属网或金属编织物或海绵金属或金属绵或泡沫金属。

3.按照权利要求1或2所述的方法，其特征在于，通过烧结来制造所述包套元件(2)与所述毛细结构(3)之间的连接。

4.按照权利要求1至3中任一项所述的方法，其特征在于，所述毛细结构(3)具有总长度(10)并且在所述总长度(10)上与所述包套元件(2)连接。

5.按照权利要求1至4中任一项所述的方法，其特征在于，在将所述毛细结构(3)与所述包套元件(2)连接之前，在所述包套元件(2)中设置至少一个弹簧元件(8)，使得所述毛细结构(3)设置在所述包套元件(2)与所述弹簧元件(8)之间。

6.按照权利要求5所述的方法，其特征在于，作为弹簧元件(8)使用螺旋弹簧。

7.按照权利要求1至6中任一项所述的方法，其特征在于，作为包套元件(2)使用金属管，或者在与所述毛细结构(3)连接之后将所述包套元件(2)成形为管。

8.热管(1)，所述热管包括包套元件(2)和连贯的毛细结构(3)，所述毛细结构由所述包套元件(2)包围，其特征在于，所述毛细结构(3)与所述包套元件(2)连接。

9.按照权利要求8所述的热管(1)，其特征在于，所述毛细结构(3)是金属网或金属编织物或海绵金属或金属绵或泡沫金属。

10.按照权利要求8或9所述的热管(1)，其特征在于，所述毛细结构(3)烧结到所述包套元件(2)上。

11.按照权利要求8至10中任一项所述的热管(1)，其特征在于，所述毛细结构(3)设置在所述包套元件(2)与至少一个弹簧元件(8)之间。

12.按照权利要求11所述的热管(1)，其特征在于，所述弹簧元件(8)是螺旋弹簧。

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