CN114251962B - 环路重力热管 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及热传输设备技术领域，具体涉及一种环路重力热管。环路重力热管包括蒸发器、冷凝器、第一管路、第二管路和单向导液结构，冷凝器位于蒸发器的上方；第一管路的一端与蒸发器的出汽口连通，另一端与冷凝器的进汽口连通；第二管路的一端与冷凝器的出液口连通，另一端与蒸发器的进液口连通；单向导液结构设置在第二管路上，适于单向导通液体。本发明提供的环路重力热管，单向导液结构仅允许液体通过，不允许蒸汽通过，避免蒸汽通过第二管路向冷凝器方向流动，将蒸汽和液体的流动方向进行限定，即使在启动工作之初和热源负载较低的情况下，也可保证环路重力热管的正常启动，并提高环路重力热管的启动速度。
Description
技术领域
本发明涉及热传输设备技术领域，具体涉及一种环路重力热管。
背景技术
热管作为一种传热结构，传热效率很高。热管主要是依靠其内部的工作液体的汽、液相变传热，热阻小，导热能力高，导热能力可达到银、铜、铝等金属的多倍。重力热管是热管的一种，主要依靠重力的势能差实现热管内部液冷的回流。
环路重力热管作为重力热管的一种，包括依次连接的蒸发器、蒸汽管路、冷凝器和液体管路，组成气液工质循环的传热通道。但是，环路重力热管在启动工作之初，容易出现内部工质向蒸发器两侧流动的现象，使得环路重力热管内部的工质循环流动的压力差被抵消，从而出现工质循环混乱甚至停滞，导致环路重力热管启动速度慢甚至不能正常启动，启动工作后的环路重力热管，也可能由于工质流向的不确定性导致性能差。
现有的一种单向环路重力热管及其制造方法，包括液包、短连接管、缩口变径接头和长连接管，通过在环路重力热管中添加缩口变径接头实现缩口结构，使环路重力热管内部的蒸汽在工作时向阻力较小的一侧流动。但在启动工作之初和热源负载较低的情况下启动工作时，变径接头提供的阻力可能达不到要求，环路重力热管依然存在启动速度慢甚至不能正常启动的问题。
发明内容
因此，本发明要解决的技术问题在于克服现有技术中的环路重力热管启动速度慢甚至不能正常启动的缺陷，从而提供一种将气体工质的流动方向限定，彻底解决环路重力热管启动速度慢甚至不能正常启动的问题的环路重力热管。
为了解决上述问题，本发明提供了一种环路重力热管，包括蒸发器、冷凝器、第一管路、第二管路和单向导液结构，冷凝器位于蒸发器的上方；第一管路的一端与蒸发器的出汽口连通，另一端与冷凝器的进汽口连通；第二管路的一端与冷凝器的出液口连通，另一端与蒸发器的进液口连通；单向导液结构设置在第二管路上，适于单向导通液体。
本发明提供的环路重力热管，单向导液结构包括导液管和导通膜；导液管可拆卸地连接在第二管路的连通路径上；导通膜设置在导液管内，适于单向导通液体。
本发明提供的环路重力热管，导通膜上设有多个导通孔，导通孔内适于填充门控液体，导通孔适于在门控液体蒸发时导通。
本发明提供的环路重力热管，导通膜为单向导液膜。
本发明提供的环路重力热管，单向导液结构为水封。
本发明提供的环路重力热管，还包括第三管路和调节阀；第三管路的一端与单向导液结构的一侧的第二管路连通，另一端与单向导液结构的另一侧的第二管路连通；调节阀设置在第三管路上，适于控制第三管路的开闭。
本发明提供的环路重力热管，调节阀为针阀。
本发明提供的环路重力热管，还包括温度传感器和控制结构；温度传感器适于检测待降温的热源的温度；控制结构与温度传感器和调节阀均通信连接，适于根据温度传感器检测的温度改变调节阀的开度。
本发明提供的环路重力热管，还包括导热支架，导热支架适于将蒸发器支撑并固定在待降温的结构上。
本发明提供的环路重力热管，导热支架包括导热板和设置在导热板上的导热槽，蒸发器为盘管状结构，盘管状结构适于嵌设在导热槽内。
本发明具有以下优点：
1.本发明提供的环路重力热管，包括蒸发器、冷凝器、第一管路、第二管路和单向导液结构，冷凝器位于蒸发器的上方；第一管路的一端与蒸发器的出汽口连通，另一端与冷凝器的进汽口连通；第二管路的一端与冷凝器的出液口连通，另一端与蒸发器的进液口连通；单向导液结构设置在第二管路上，适于单向导通液体。
单向导液结构仅允许液体通过，不允许蒸汽通过，避免蒸汽通过第二管路向冷凝器方向流动，将蒸汽和液体的流动方向进行限定，保证工质循环流动的压力差不会被抵消。即使在启动工作之初和热源负载较低的情况下，也可保证蒸汽不会通过第二管路流动，保证环路重力热管的正常启动，并提高环路重力热管的启动速度。
附图说明
为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式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，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，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示出了本发明的环路重力热管的示意图；
图2示出了本发明的环路重力热管的第一个角度的示意图；
图3示出了本发明的环路重力热管的第二个角度的示意图；
图4示出了本发明的环路重力热管的第三个角度的示意图；
图5示出了本发明的环路重力热管的第四个角度的示意图。
附图标记说明：
1、蒸发器；11、出汽口；12、进液口；2、冷凝器；21、进汽口；22、出液口；3、第一管路；4、第二管路；5、单向导液结构；6、第三管路；7、调节阀；8、温度传感器；9、导热支架。
具体实施方式
下面将结合附图对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
此外，下面所描述的本发明不同实施方式中所涉及的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互结合。
如图1至图5所示，本实施例中提供了一种环路重力热管，包括蒸发器1、冷凝器2、第一管路3、第二管路4和单向导液结构5，冷凝器2位于蒸发器1的上方；第一管路3的一端与蒸发器1的出汽口11连通，另一端与冷凝器2的进汽口21连通；第二管路4的一端与冷凝器2的出液口22连通，另一端与蒸发器1的进液口12连通；单向导液结构5设置在第二管路4上，适于单向导通液体。
单向导液结构5仅允许液体通过，不允许蒸汽通过，避免蒸汽通过第二管路4向冷凝器2方向流动，将蒸汽和液体的流动方向进行限定，保证工质循环流动的压力差不会被抵消。即使在启动工作之初和热源负载较低的情况下，也可保证蒸汽不会通过第二管路4流动，保证环路重力热管的正常启动，并提高环路重力热管的启动速度。
本实施例中，单向导液结构5包括导液管和导通膜；导液管可拆卸地连接在第二管路4的连通路径上；导通膜设置在导液管内，适于单向导通液体。导通膜仅允许液体通过，不允许蒸汽通过，防止蒸汽通过第二管路4反向流通。具体地，导液管的两端分别与第二管路4的两端分管通过螺纹连接，或者，导液管的一端与第二管路4通过螺纹连接，导叶管的另一端与蒸发器1的进液口12通过螺纹连接。
本实施例中，导通膜上设有多个导通孔，导通孔内适于填充门控液体，导通孔适于在门控液体蒸发时导通。环路重力热管开启时，蒸发器1的蒸汽向两端流通，当一端的蒸汽流到单向导液结构5时被阻挡，另一端的蒸汽通过出汽口11和第一管路3流通至冷凝器2并冷凝，导通孔内的门控液体在蒸汽的加热下蒸发，导通孔处于导通状态，冷凝器2冷凝的水通过出液口22、第二管路4和单向导液结构5进入蒸发器1实现循环。导通孔与门控液体形成液控门，液控门在蒸汽加热门控液体到蒸发的过程中，形成了一个时间上的延误，在延误的时间内，蒸汽只能通过第一管路3进入冷凝器2，再从冷凝器2内冷凝后通过已导通的液控门进入蒸发器1，从而建立了方向可控的循环。当环路重力热管停机时，导通孔内会填满冷凝液体，冷凝液体形成门控液体，门控液体与导通孔形成关闭的液控门。
具体地实施方式中，不同的环路重力热管建立循环需要的延时不同，可以通过调节导通孔的孔径和导通膜的厚度来调节延时的时长，环路重力热管需要的延时越长，导通孔的孔径越大，导通膜的厚度越厚。也可以通过导通膜的层数来调节延时的时长，环路重力热管需要的延时越长，导通膜的层数越多。
本实施例中，导通膜为单向导液膜，单向导液膜包括超疏水表面和超亲水表面，液体只能从超疏水表面流向超亲水表面，而不能反向流动。单向导液膜包括多个流通孔，当单向导液膜的表面没有液体时，流通孔是闭合的，当单向导液膜的表面有液体出现时，流通孔就会自动打开，液体顺着流通孔从超疏水表面流向超亲水表面，当液体流完时，单向导液膜上的流通孔又会自动闭合。单向导液膜的超亲水表面设置在靠近蒸发器1的位置处，当环路重力热管开启时，蒸发器1内部产生的蒸汽同时到达冷凝器2和单向导液膜，且都会发生冷凝现象，由于单向导液膜的超亲水表面靠近蒸发器1侧，超亲水表面冷凝形成的液膜会阻止蒸汽通过单向导液膜，而到达冷凝器2的蒸汽冷凝成液体后，通过第二管路4回流到单向导液膜的超疏水表面一侧，通过超疏水表面进入流通孔，再通过流通孔从超亲水表面流出进入蒸发器1实现循环。
本实施例中，单向导液结构5为水封，水封设置在第二管路4上，并与第二管路4连通。水封仅允许液体通过不允许蒸汽通过，避免蒸汽通过第二管路4向冷凝器2方向流动，将蒸汽和液体的流动方向进行限定，保证工质循环流动的压力差不会被抵消。即使在启动工作之初和热源负载较低的情况下，也可保证蒸汽不会通过第二管路4流动，保证环路重力热管的正常启动，并提高环路重力热管的启动速度。水封设置在靠近蒸发器1的位置处。第二管路4的另一端通过水封与蒸发器1的进液口12连通。水封包括U型水路，U型水路低于蒸发器1。保证U型水路内始终有冷凝液体存在，始终具有防止蒸汽通过的作用。
本实施例中，环路重力热管还包括第三管路6和调节阀7，第三管路6的一端与单向导液结构5的一侧的第二管路4连通，另一端与单向导液结构5的另一侧的第二管路4连通；调节阀7设置在第三管路6上，适于控制第三管路6的开闭。第三管路6可在环路重力热管进行循环的过程中增加冷凝液体的回流通路，减少回流阻力，提高环路重力热管的散热性能，降低热源温度，实现温度的调节。调节阀7在环路重力热管开启时关闭第三管路6，防止蒸汽通过第三管路6反向流动。调节阀7在热源温度较高时打开第三管路6，并可根据热源温度的高低来调节开度。
本实施例中，调节阀7为针阀，针阀的开度可进行调节，第三管路6可供冷凝液体通过的路径大小可在针阀的开度的调节下进行调节。热源温度越高，针阀的开度越大。
本实施例中，环路重力热管还包括温度传感器8和控制结构，温度传感器8适于检测待降温的热源的温度；控制结构与温度传感器8和调节阀7均通信连接，适于根据温度传感器8检测的温度改变调节阀7的开度。具体地，控制结构与温度传感器8和调节阀7通过导线等结构有线电连接，或者，通过蜂窝移动网络或WIFI无线连接。
具体地实施方式中，控制结构适于在温度传感器8的检测温度高于热源的第一预设温度时打开调节阀7，并根据检测温度高于热源的第一预设温度的多少来对调节阀7的开度进行调节。优选地，控制结构在检测温度比第二预设温度低时关闭调节阀7。例如，当第一预设温度为70℃时，若检测温度超过70℃时，打开调节阀7并根据检测温度超过70℃的多少来对调节阀7的开度进行调节，从而通过降低回流液体阻力来降低蒸发器1内部的压力，从而降低蒸发器1内蒸发温度以降低热源温度。当温度降低到65℃时，调节阀7的开度保持不变，以将检测温度维持在65℃和70℃之间。当温度进一步降低到65℃以下时，减小调节阀7的开度直至调节阀7关闭，增加冷凝液体汇流阻力，达到增加热源温度的目的，使得温度维持在65℃到70℃之间。
本实施例中，环路重力热管还包括导热支架9，适于将蒸发器1支撑并固定在待降温的结构上。便于对环路重力热管的蒸发器1进行固定和支撑，使得环路重力热管适用于服务器等多种结构和场合的散热。
本实施例中，导热支架9包括导热板和设置在导热板上的导热槽，蒸发器1为盘管状结构，盘管状结构适于嵌设在导热槽内。既便于对蒸发器1进行固定，又使得蒸发器1与导热板之间的距离紧凑，且设置在导热槽内的蒸发器1可以更加靠近热源，增强与热源之间的热交换效果。导热板由导热材料制成，优选地，导热板由金属材料制成。
显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明所作的举例，而并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本发明创造的保护范围之中。
Claims (6)
1.一种环路重力热管，其特征在于，包括：
蒸发器(1)；
冷凝器(2)，位于所述蒸发器(1)的上方；
第一管路(3)，一端与所述蒸发器(1)的出汽口(11)连通，另一端与所述冷凝器(2)的进汽口(21)连通；
第二管路(4)，一端与所述冷凝器(2)的出液口(22)连通，另一端与所述蒸发器(1)的进液口(12)连通；
单向导液结构(5)，设置在所述第二管路(4)上，适于单向导通液体；
所述单向导液结构(5)包括：
导液管，可拆卸地连接在所述第二管路(4)的连通路径上；
导通膜，设置在所述导液管内，适于单向导通液体；
所述导通膜上设有多个导通孔，所述导通孔内适于填充门控液体，所述导通孔适于在所述门控液体蒸发时导通；
所述导通膜为单向导液膜；
不同的环路重力热管建立循环需要的延时不同，通过调节导通孔的孔径和导通膜的厚度来调节延时的时长，环路重力热管需要的延时越长，导通孔的孔径越大，导通膜的厚度越厚；或者，通过导通膜的层数来调节延时的时长，环路重力热管需要的延时越长，导通膜的层数越多。
2.根据权利要求1所述的环路重力热管，其特征在于，还包括：
第三管路(6)，一端与所述单向导液结构(5)的一侧的所述第二管路(4)连通，另一端与所述单向导液结构(5)的另一侧的所述第二管路(4)连通；
调节阀(7)，设置在所述第三管路(6)上，适于控制所述第三管路(6)的开闭。
3.根据权利要求2所述的环路重力热管，其特征在于，所述调节阀(7)为针阀。
4.根据权利要求3所述的环路重力热管，其特征在于，还包括：
温度传感器(8)，适于检测待降温的热源的温度；
控制结构，与所述温度传感器(8)和所述调节阀(7)均通信连接，适于根据所述温度传感器(8)检测的温度改变所述调节阀(7)的开度。
5.根据权利要求1-4中任一项所述的环路重力热管，其特征在于，还包括导热支架(9)，所述导热支架(9)适于将所述蒸发器(1)支撑并固定在待降温的结构上。
6.根据权利要求5所述的环路重力热管，其特征在于，所述导热支架(9)包括导热板和设置在所述导热板上的导热槽，所述蒸发器(1)为盘管状结构，所述盘管状结构适于嵌设在所述导热槽内。
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