CN114710923A - 一种基于高渗透高毛细力多尺度毛细芯的蒸发器 - Google Patents
一种基于高渗透高毛细力多尺度毛细芯的蒸发器 Download PDFInfo
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Abstract
本发明公开了一种基于高渗透高毛细力多尺度毛细芯的蒸发器，该蒸发器包括：储液器、引液管、密封后端盖、蒸发器、二次芯、主芯、前端盖、气体管线；蒸发器中所有零件均同轴，圆柱形的储液器与蒸发器相连，引液管处于轴线上，密封后端盖、二次芯、前端盖依次焊接在引液管上。蒸发器中主芯与二次芯过盈配合，密封后端盖将储液器与蒸发器分隔开，用于圆柱形环路热管。本发明的有益成果在于主芯与二次芯在孔径尺度上差异大，同时实现大毛吸力、高渗透、低流阻、低漏热、大传热极限。二次芯是采用丝网堆叠的，单片丝网装配时易实现二次芯与主芯之间的过盈配合。主芯与二次芯过盈配合，保证了蒸发器的整体性，同时接触良好，减小漏热量。
Description
技术领域
本发明属于热控领域，涉及一种环路热管，特别是该种环路热管上的蒸发器部件。
背景技术
随着集成工艺及热封装技术的发展，电子器件性能和热流密度同时提升，散热问题成为了一个关键技术瓶颈，迫切需要发展一种高效的传热元件。环路热管作为一种两相传热元件，是解决高热流密度电子器件散热问题的重要手段之一。LHP利用工质相变进行热量传递，蒸发器内部毛细芯产生的毛细力为工质在回路中循环提供主要的驱动力，蒸发器与冷凝器之间通过光滑的管路连接，具有传热效率高、传输距离远、热阻低、布置灵活等优势。
毛细芯产生的毛细抽力是工质在回路中循环的主要动力来源，也是在蒸发器中形成汽液隔离核心的关键部件。一方面，毛细芯将加热面和补偿腔隔开，防止蒸汽向补偿腔泄漏，形成汽液隔离核心，起到“水力锁”的作用；另一方面，毛细芯可以阻挡热量向补偿腔的泄漏，起到“热力锁”的作用。性能优异的毛细芯应该具备抽吸力大而流动阻力小，同时兼备良好的热物性。
应用在LHP蒸发器中理想的毛细芯应该具备以下三个特征：
1.低导热系数，减小加热面通过毛细芯向补偿腔的漏热；
2.高渗透性，减小液相工质穿过毛细芯产生的流动阻力；
3.小孔径，增大毛细芯提供的抽吸力。
目前的方法制得的毛细芯，很难兼顾三者。金属粉末烧结芯具有小的孔径，但是渗透性差且导热系数较大；而采用丝网或者金属泡沫制得的毛细芯具有小的流动阻力而产生的毛细抽力小，降低了传热极限。
发明内容
本发明的目的是：兼顾LHP蒸发器中理想的毛细芯应该具备的低导热系数、高渗透率、小孔径。为了解决现有蒸发器中金属粉末烧结芯渗透性差且导热系数较大，丝网或者金属泡沫制得的毛细芯产生的毛细抽力小，传热极限小等问题，提供一种新型的具有多尺度毛细芯的蒸发器装置，该装置不仅具有较小的孔径，提供较大的毛细力，具有高渗透率，减小流动阻力，还易于装配，减小漏热。本发明工艺采用过盈配合与过隙配合，保证了工质的流动并减小了蒸发器与补偿器之间的漏热。
本发明一种基于高渗透高毛细力多尺度毛细芯的蒸发器结构，它包括储液器端盖1、引液管2、储液器壳体3、密封后端盖4、蒸发器壳体5、二次芯6、主芯7、前端盖8、蒸发器端盖9、气体管线10。
所述的储液器端盖1通过螺栓连接在储液器壳体3上，储液器壳体3与蒸发器壳体5通过螺栓连接，蒸发器端盖9通过螺栓连接在蒸发器壳体5上；主芯7在蒸发器壳体5内，并与蒸发器壳体5过盈配合；二次芯6是由金属丝网堆叠压实而成的中空圆柱体结构，夹在引液管2和主芯7之间，并与引液管2、主芯7过盈配合；密封后端盖4将蒸发器与储液器分成两个区域，同时与前端盖8一起将二次芯6压实；所述的引液管2为圆柱形的管状结构，位于储液器端盖1、储液器壳体3、密封后端盖4、蒸发器壳体5、二次芯6、主芯7、前端盖8的中心轴线上，引液管2穿过储液器端盖1、储液器壳体3、密封后端盖4、蒸发器壳体5、二次芯6、前端盖8的中心孔，并与储液器端盖1、密封后端盖 4、前端盖8焊接。蒸发器端盖9与气体管线10焊接，蒸发的气体从气体管线 (10)排出。
所述的储液器端盖1为中心有通孔的圆盘结构,选用不锈钢材料，并外周留有螺纹孔，便于与储液器壳体3进行螺纹连接，同时与引液管2焊接。
所述的储液器壳体3材料为不锈钢，在储液器端盖1与蒸发器壳体5之间，三者均为圆柱形壳体结构，且外径相同，通过螺纹连接。
所述的密封后端盖4材料为不锈钢。
所述的蒸发器壳体5材料为不锈钢，在储液器壳体3与蒸发器端盖9之间，三者均为圆柱形壳体结构，且外径相同，通过螺纹连接。
所述的二次芯6采用一片一片的金属丝网压实而成，与主芯7过盈配合。二次芯6材料为不锈钢，孔径为200-600目。
所述的主芯7由0.5-3微米金属、陶瓷等材料烧结而成，表面均布轴向方形加工槽。
所述的前端盖8为有通孔的圆盘结构，材料为不锈钢。
所述的蒸发器端盖9为有通孔的圆柱体结构，选用不锈钢材料，并留有螺纹孔，与蒸发器壳体5进行螺纹连接，同时与气体管线10焊接，实现密封。
所述的气体管线10同轴焊接在蒸发器端盖9上。
所述新型蒸发器的具体工作过程如下：
该蒸发器工作面通过导热胶与加热片耦合在一起，液体工质以一定的压力、流量从该蒸发器引流器流入，通过具有较大渗透率的二次芯润湿，并到孔径较小的主芯进行热交换，工质受热蒸发成气体，在气液界面产生毛细力。相变后的工质以气体的形态从气体管道流出，带着热量进入冷凝器，实现热量的转移。
本发明与现有蒸发器比较，其优点在于：
1.多尺度毛细芯有较大的毛细力和较小的流动阻力，主芯与二次芯过盈配合，减小加热面通过毛细芯向补偿腔的漏热。
2.该毛细芯结构以烧结金属、烧结陶瓷等0.5-3微米小孔径毛细芯作为主芯提供毛细力，增强蒸发传热；以200-600目的大孔径金属编织丝网堆叠形成二次芯用于引液，同时减少流动阻力，减少漏热。
3.由于采用丝网堆叠的二次芯，单片丝网装配时易实现二次芯与主芯之间的过盈配合，保证了蒸发器的整体性，同时接触良好，减小漏热量。
附图说明
图1为本发明蒸发器内部结构剖面图；
图中标号:
1.储液器端盖；2.引液管；3.储液器壳体；4.蒸发器壳体；5.二次芯；6.主芯； 7.前端盖；8.前端盖；9.蒸发器端盖；10.气体管线
具体实施方式
结合附图，以下对本发明的结构原理进一步详细描述。
本发明所述的新型蒸发器，参照附图1，本发明主要有别于常规蒸发器器的结构包括：
密封后端盖4，二次芯6，以及前端盖8。
本发明的实施效果在于，该毛细芯结构以烧结金属、烧结陶瓷等0.5-3微米小孔径毛细芯作为主芯提供毛细力，增强蒸发传热；以200-600目的大孔径金属编织丝网堆叠形成二次芯用于引液，同时减少流动阻力，减少漏热。由于采用丝网堆叠的二次芯，单片丝网装配时易实现二次芯与主芯之间的过盈配合，保证了蒸发器的整体性，同时接触良好，减小漏热量。
以上显示和描述了发明的基本原理和主要特征和发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。
Claims (9)
1.一种基于高渗透高毛细力多尺度毛细芯的蒸发器，包括储液器端盖(1)、引液管(2)、储液器壳体(3)、密封后端盖(4)、蒸发器壳体(5)、二次芯(6)、主芯(7)、前端盖(8)、蒸发器端盖(9)、气体管线(10)，其特征在于：
所述的储液器端盖(1)通过螺栓连接在储液器壳体(3)上，储液器壳体(3)与蒸发器壳体(5)通过螺栓连接，蒸发器端盖(9)通过螺栓连接在蒸发器壳体(5)上；主芯(7)在蒸发器壳体(5)内，并与蒸发器壳体(5)过盈配合；二次芯(6)是由金属丝网堆叠压实而成的中空圆柱体结构，夹在引液管(2)和主芯(7)之间，并与引液管(2)、主芯(7)过盈配合；密封后端盖(4)将蒸发器与储液器分成两个区域，同时与前端盖(8)一起将二次芯(6)压实；所述的引液管(2)为圆柱形的管状结构，位于储液器端盖(1)、储液器壳体(3)、密封后端盖(4)、蒸发器壳体(5)、二次芯(6)、主芯(7)、前端盖(8)的中心轴线上，引液管(2)穿过储液器端盖(1)、储液器壳体(3)、密封后端盖(4)、蒸发器壳体(5)、二次芯(6)、前端盖(8)的中心孔，并与储液器端盖(1)、密封后端盖(4)、前端盖(8)焊接。蒸发器端盖(9)与气体管线(10)焊接，蒸发的气体从气体管线(10)排出。
2.根据权利要求1所述的一种基于高渗透高毛细力多尺度毛细芯的蒸发器，其特征在于，所述的储液器端盖(1)为中心有通孔的圆盘结构,选用不锈钢材料，并外周留有螺纹孔，便于与储液器壳体(3)进行螺纹连接。
3.根据权利要求1所述的一种基于高渗透高毛细力多尺度毛细芯的蒸发器，其特征在于，所述的储液器壳体(3)为圆柱形壳体结构,材料为不锈钢，外径与储液器端盖(1)和蒸发器壳体(5)的外径相同。
4.根据权利要求1所述的一种基于高渗透高毛细力多尺度毛细芯的蒸发器，其特征在于，所述的密封后端盖(4)材料为不锈钢。
5.根据权利要求1所述的一种基于高渗透高毛细力多尺度毛细芯的蒸发器，其特征在于，所述的蒸发器壳体(5)为圆柱形壳体结构，材料为不锈钢。
6.根据权利要求1所述的一种基于高渗透高毛细力多尺度毛细芯的蒸发器，其特征在于，所述的二次芯(6)采用一片一片的金属丝网压实而成，材料为不锈钢，孔径为200-600目。
7.根据权利要求1所述的一种基于高渗透高毛细力多尺度毛细芯的蒸发器，其特征在于，所述的主芯(7)由0.5-3微米金属、陶瓷等材料烧结而成，表面均布轴向方形加工槽。
8.根据权利要求1所述的一种基于高渗透高毛细力多尺度毛细芯的蒸发器，其特征在于，所述的前端盖(8)为有通孔的圆盘结构，材料为不锈钢。
9.根据权利要求1所述的一种基于高渗透高毛细力多尺度毛细芯的蒸发器，其特征在于，所述的蒸发器端盖(9)为有通孔的圆柱体结构，选用不锈钢材料，并留有螺纹孔。
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