CN114111408A - 一种平板型脉动热管及应用和平板型脉动热管的加工方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种平板型脉动热管，包括平直扁管和两个端板，所述平直扁管内部有彼此平行的通道，数量为4根‑50根，且为偶数，所述端板位于所述平直扁管两端将平直扁管内部管路串接成为单根流道，一块端板上设有工艺孔，并在工艺孔处设置密封结构；所述平直扁管内部通道的水力直径为0.3~4mm，平直扁管内通道的间壁自端口向内开槽，开槽深度不超过20mm，不低于1mm，两端分别间隔开槽，所述带有工艺孔的端板与所述平直扁管接合处设有内部空心的结构，插入平直扁管内部，且插入距离不低于1mm；平直扁管内部通道的水力直径为0.3~4mm;采用平直扁管设计，端板可根据需要直接做成平板型脉动热管的集热端，根据发热量的不同采用不同厚度的端板，端板与平直扁管外表面充分接触，减少接触热阻，更好发挥脉动热管的优势。
Description
技术领域
本发明涉及换热应用技术领域，特别是涉及一种平板型脉动热管及应用和平板型脉动热管的加工方法。
背景技术
在交通运输，航空航天以及工业生产过程中， 往往需要对设备系统或工作介质进行加热或冷却。 脉动热管又称为振荡热管或自激振荡热管，自1990年由学者Akachi首次提出，至今已经有二十多年的历史， 其潜在的高换热效果及较低的制作成本成为目前研究的热点。
专利CN203148276U描述了一种平行流脉动热管，采用了蛇型布置，专利CN203215636提出在平行流脉动热管之间加入翅片强化散热，专利CN112964104A提出了一种热管换热器， 也是蛇形布置， 蛇形脉动热管在制造中相对于传统的平行流换热器往往需要较长的扁管，特别在较大的散热器应用时，比如一个长两米的蛇形脉动热管，单根脉动管路的长度往往达到80米乃至上百米，系统运行阻力大，往往不能形成大循环，而是形成热区和冷区的振荡运行，降低了脉动热管的散热效果。另外， 以上专利在如何将平行管内部管路串接形成单一流道方面描述不清晰，实施困难， 也阻碍了平行流脉动热管的大规模市场应用。
同时， 在做为散热器使用时，蛇形布置脉动热管的端面为曲面，弧面以内不能添加翅片增强换热，而且其弧面也不易在端面与发热体紧密接触，脉动热管虽然换热能量强，端面的接触热阻大大影响了其性能的发挥。
发明内容
本发明主要解决的技术问题是提供平板型脉动热管，包括平直扁管和两个端板，所述平直扁管内部有彼此平行的通道，数量为4根-50根，且为偶数，所述端板位于所述平直扁管两端将平直扁管内部管路串接成为单根流道，一块端板上设有工艺孔，用于抽取真空及注入热管工质，引出工艺孔在工质充注完毕后再设置密封结构；所述平直扁管内部通道的水力直径为0.3~4mm，平直扁管内通道的间壁自端口向内开槽，开槽深度不超过20mm，不低于1mm，两端分别间隔开槽，所述带有工艺孔的端板与所述平直扁管接合处设有内部空心的结构，插入平直扁管内部，且插入距离不低于1mm。
优选地，所述引出工艺孔的端板为单一零件，包含一个下沉平面，下沉平面用于和平直扁管的端面连接，下沉平面距离端板开口表面不低于3mm，在此下沉表面上有两个中空凸起，凸起到根部距离高于1mm，此两个凸起的外缘插入平直扁管的通道中，此两个凸起内部管路在端板内部相连并开口于端板的外部。
优选地，所述引出工艺孔的端板为一组件，包含一个组件本体，三根工艺管，组件本体包含一个下沉平面，下沉平面用于和平直扁管的端面连接，下沉平面距离端板开口表面不低于3mm，在此下沉表面上开有两个工艺孔， 两根工艺管分别置于此两个工艺孔中间，通过焊接或粘结的方式固定，两个工艺管组装时应高于组件本体的下沉面，高出距离应大于2mm，此两个工艺管在组件本体的外部与第三根工艺管连通，用于平板型脉动热管制作时抽真空加注热管工质。
优选地，所述不引出工艺孔的端板为单一零件，包含一个下沉平面，下沉平面距离端板开口表面不低于3mm，下沉平面的距离可以根据热源的热量进行调整，不高于50mm，下沉平面用于和平直扁管端面连接，下沉四周表面用于和平直扁管外壁连接。
优选地，所述端板和平直扁管之间可以通过钎焊的方式连接也可以采用耐候胶体固定。
优选地，所述平直扁管流道截面为圆形，椭圆形，带圆角方形或其它多边形。
优选地，所述内部充注工作介质为纯净水、氨、甲醇、乙醇、醚类、R134a、R410a、R22等氟利昂、氟化液、丙酮的一种或多种混合。
进一步地，将平板型脉动热管的大面的一部分与发热表面贴合，将平板型脉动热管的大面的另一部分与散热表面贴合，实现热量传递，可以通过多根平板型脉动热管在大面方向并排实现更大热量的传递。
进一步地，将平板型脉动热管按照平直扁管的平面垂直方向并排，并在各个平直扁管的平面之间设置翅片形成平板式换热器。
进一步地，将平板型脉动热管按照平直扁管的平面垂直方向并排，并在平行通道方向的一端各个平直扁管的平面之间安装集热板，在平行通道另一端各个平直扁管的平面之间设置翅片形成将集热板散到空气中的散热器。
优选地，所述集热板为挤压成型工艺制作，开孔挤出内壁面距离平板型脉动热管接触面之间的距离小于1mm。
一种平板型脉动热管的制作方法，首先取一根平直扁管内部通道数不低于4根且不高于50根， 通道彼此之间相对平行，平直扁管内部通道的水力直径为0.3~4mm，将平直扁管内通道的间壁自端口向内开槽，开槽深度不超过50mm，不低于3mm，两端分别间隔开槽，开槽后，将平直扁管的一端通过压接、焊接或胶结密封，然后在平直扁管的另一端进行真空操作，真空后 充注热管工质， 工质的充注量为热管内容容积20% ~ 80%的液体工质的质量，充注热管工质后，通过压接、焊接或胶结将另一端密封；此方法制作的脉动热管不形成环流，为振荡型脉动热管。
本发明的有益效果是：
1、采用平直扁管设计，端板可根据需要直接做成平板型脉动热管的集热端，根据发热量的不同采用不同厚度的端板，端板与平直扁管外表面充分接触，减少接触热阻，更好发挥脉动热管的优势；
2、采用通过采用多根平板型脉动热管并排使用，满足大散热量的前提下，对工艺实现了标准化，保证制造效率的前提下，也改善了产品的品质。
3、通过提高工艺口端板内置中空凸台设计， 在采用钎焊或胶体固化的时候，焊料和胶体不会流入工艺孔形成堵塞，提高了产品的制造工艺性；
4、通过增加集热板， 进一步提高平板型脉动热管的集热能力，充分发挥其高效散热的效果。
附图说明
图1是本发明一种平板型脉动热管的结构示意图；
图2 是本发明一种平板型脉动热管的内部结构示意图；
图3 是本发明带工艺接口端板与平直扁管组装示意图；
图4 是本发明带工艺接口端板单一零件示意图；
图5 是本发明带工艺接口端板为组件组装示意图；
图6是图5的上部放大示意图；
图7是本发明多个平板型脉动热管组成的换热器示意图；
图8 是本发明多个平板型脉动热管组成的换热器立体示意图；
图9是本发明结合集热板和多个平板型脉动热管组成的散热器示意图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的较佳实施例进行详细阐述，以使本发明的优点和特征能更易于被本领域技术人员理解，从而对本发明的保护范围做出更为清楚明确的界定。
包括平直扁管和两个端板，所述平直扁管内部有彼此平行的通道，数量为4根-50根，且为偶数，所述端板位于所述平直扁管两端将平直扁管内部管路串接成为单根流道，
请参阅图1和图2，一种平板型脉动热管，包括：一个平直扁管1、上端板2和下端板3，平直扁管1采用铝挤压工艺制成，上端板2和下端板3位于所述平直扁管1两端将平直扁管1内部管路串接成为单根流道，平直扁管1内包含长方形流道14根，平直扁管1流道之间间壁厚度为0.5mm，在上端板2的一侧，平直扁管1的第2，4，6，8，10，12间壁自端面开槽深度3mm，在下端板3一侧，平直扁管1的第1，3，5，7，9，11，13间壁自另一端面开槽深度3mm，上端板2上开设工艺孔，通过工艺孔连接一个工艺管4，通过工艺管4将管内抽真空，真空完成后充注R134a工质，其液体体积占脉动热管内容积的50%，充注后将工艺管4密封。一个平直扁管1、上端板2、下端板3及工艺管4皆为铝质材料，通过铝焊料真空钎焊连接在一起。
图3 和图4为上端板2（单一零件型）与平直扁管1 连接情况，上端板2包含一个下沉平面21，下沉平面21和平直扁管1的端面连接，下沉平面21距离端板开口表面4mm，在此下沉表面上有两个中空凸起，为内部空心结构一22和内部空心结构二23，到根部距离高于5mm，这个距离有利于机械结构的焊接等操作，此两个凸起的外缘插入平直扁管1的通道中，此两个凸起内部管路在上端板2内部通过连接集管24连接在一起，并开口于上端板2的外部。
图5 为另一种上端板2（组件型）与平直扁管1连接情况，上端板2本体和三根工艺管，分别为工艺管一5、工艺管二6、工艺管三7，组件本体包含一个下沉平面，下沉平面用于和平直扁管的端面连接，下沉平面距离端板开口表面4mm，在此下沉表面上开有两个工艺孔，工艺管一5和工艺管二6分别置于此两个工艺孔中间，通过钎焊固定，两个工艺管组装时应高于组件本体的下沉面5mm，工艺管一5和工艺管二6在组件本体的外部与工艺管三7连通，此处工艺管三7为一个三通，具体参考图6，用于平板型脉动热管制作时抽真空加注热管工质。
图7和图8描述了一个采用平板型脉动热管组成的换热器，将10片平板型脉动热管按照平直扁管的平面垂直方向并排，并在各个平直扁管的平面之间设置翅片8形成平板式换热器，可以根据需要将热空气引入平板换热器的一端，将冷空气引入平板换热器的另一端即可实现冷热空气的热量交换；可以根据换热需要分配不同的面积比，对于温度变化要求苛刻的一端可以增大换热器面积分配的比例，减少空气流通阻力，减少空气流通温差。
图9描述了一个结合集热板和多个平板型脉动热管组成的散热器，将10个平板型脉动热管按照平直扁管的平面垂直方向并排，并在平行通道方向的一端各个平直扁管的平面之间安装集热板9，在平行通道另一端各个平直扁管的平面之间设置翅片8形成将集热板散到空气中的散热器；集热板9为挤压成型工艺制作，截面挤出内壁面与平板型脉动热管外表面距离0.5mm。
此外，实施例中平板型脉动热管的上端板2和下端板3本身可以通过增加与平直扁管1的接触面积即可实现集热板的功能，图7描述的实例仅作为应用的一个拓展，方便企业更多选择，并不是对此功能的限制；
以上所述仅为本发明的实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。
Claims (10)
1.一种平板型脉动热管，其特征在于，包括平直扁管和两个端板，所述平直扁管内部有彼此平行的通道，数量为4根-50根，且为偶数，所述端板位于所述平直扁管两端将平直扁管内部管路串接成为单根流道，一块端板上设有工艺孔，并在工艺孔处设置密封结构；所述平直扁管内部通道的水力直径为0.3~4mm，平直扁管内通道的间壁自端口向内开槽，开槽深度不超过20mm，不低于1mm，两端分别间隔开槽，所述带有工艺孔的端板与所述平直扁管接合处设有内部空心的结构，插入平直扁管内部，且插入距离不低于1mm。
2.根据权利要求1所述的平板型脉动热管，其特征在于：所述设有工艺孔的端板为单一零件，包含一个下沉平面，下沉平面用于和平直扁管的端面连接，下沉平面距离端板开口表面不低于3mm，在此下沉表面上有两个中空凸起，凸起到根部距离高于1mm，此两个凸起的外缘插入平直扁管的通道中，此两个凸起内部管路在端板内部相连并开口于端板的外部。
3.根据权利要求1所述的平板型脉动热管，其特征在于：所述设有工艺孔的端板为一组件，包含一个组件本体，三根工艺管，组件本体包含一个下沉平面，下沉平面用于和平直扁管的端面连接，下沉平面距离端板开口表面不低于3mm，在此下沉表面上开有两个工艺孔，两根工艺管分别置于此两个工艺孔中间，通过焊接或粘结的方式固定，两个工艺管组装时应高于组件本体的下沉面，高出距离应大于2mm，此两个工艺管在组件本体的外部与第三根工艺管连通，用于平板型脉动热管制作时抽真空加注热管工质。
4.根据权利要求1所述的平板型脉动热管，其特征在于：没有工艺孔的端板为单一零件，包含一个下沉平面，下沉平面距离端板开口表面不低于3mm，下沉平面的距离可以根据热源的热量进行调整，不高于50mm，下沉平面用于和平直扁管端面连接，下沉四周表面用于和平直扁管外壁连接。
5.根据权利要求1所述的平板型脉动热管，其特征在于：端板和平直扁管之间可以通过钎焊的方式连接或者采用耐候胶体固定连接。
6.根据权利要求1~5所述的平板型脉动热管，其特征在于：将平板型脉动热管的大面的一部分与发热表面贴合，将平板型脉动热管的大面的另一部分与散热表面贴合。
7.一种平板式换热器，其特征在于：将多个权利要求1-5中任意的一种平板型脉动热管按照平直扁管的平面垂直方向并排，并在各个平直扁管的平面之间设置翅片。
8.一种平板型脉动热管散热器，其特征在于：将多个权利要求1-5中任意的一种平板型脉动热管按照平直扁管的平面垂直方向并排，并在平行通道方向的一端各个平直扁管的平面之间安装集热板，在平行通道另一端各个平直扁管的平面之间设置翅片。
9.根据权利要求8所述的平板型脉动热管散热器，其特征在于：所述集热板为挤压成型工艺制作，开孔挤出内壁面距离平板型脉动热管接触面之间的距离小于1mm。
10.一种平板型脉动热管的加工方法， 其特征在于：首先取一根平直扁管内部通道数不低于4根且不高于50根， 通道彼此之间相对平行，平直扁管内部通道的水力直径为0.3~4mm，将平直扁管内通道的间壁自端口向内开槽，开槽深度不超过50mm，不低于3mm，两端分别间隔开槽，开槽后，将平直扁管的一端通过压接、焊接或胶结密封，然后在平直扁管的另一端进行真空操作，真空后充注热管工质， 工质的充注量为热管内容容积20% ~ 80%的液体工质的质量，充注热管工质后，通过压接、焊接或胶结将另一端密封。
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Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE102021213315A1 (de) | 2021-11-26 | 2023-06-01 | Robert Bosch Gesellschaft mit beschränkter Haftung | Kühlvorrichtung |
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2022
- 2022-01-06 CN CN202210009734.0A patent/CN114111408A/zh active Pending
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE102021213315A1 (de) | 2021-11-26 | 2023-06-01 | Robert Bosch Gesellschaft mit beschränkter Haftung | Kühlvorrichtung |
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