CN115507686A - 热管 - Google Patents
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Abstract
本发明的实施例公开了一种热管。热管包括：管壳，所述管壳内填充有工作介质，所述管壳上设置有干道，所述干道沿所述管壳的轴向方向延伸，用于为所述工作介质沿所述管壳的轴向流动提供通道；吸液芯，设置于所述管壳内并与所述管壳的内壁贴合，所述吸液芯用于为所述工作介质的流动提供毛细压力。本实施例中的干道为热管内工质介质的冷凝液回流提供了通道，使部分冷凝液通过干道回流至蒸发段，不仅有效地降低了冷凝液的回流阻力，解决了吸液芯增加冷凝液回流阻力的问题，同时也避免了带有干道的吸液芯加工制造困难的问题。
Description
技术领域
本发明的实施例涉及传热元件技术领域，具体涉及一种热管。
背景技术
热管是一种利用工质的沸腾和冷凝来实现传热的高效传热元件，具有极高的热传导率、优异的均温性能以及可异形制作等优点，在传热设备中得到广泛应用。热管中工质在蒸发段吸热相变蒸发，蒸汽扩散到冷凝段冷凝放热，冷凝液再回流至蒸发段，不断循环，通过相变过程实现热量传递。
发明内容
根据本发明的一个方面，提供了一种热管。热管包括：管壳，所述管壳内填充有工作介质，所述管壳上设置有干道，所述干道沿所述管壳的轴向方向延伸，用于为所述工作介质沿所述管壳的轴向流动提供通道；吸液芯，设置于所述管壳内并与所述管壳的内壁贴合，所述吸液芯用于为所述工作介质的流动提供毛细压力。
附图说明
通过下文中参照附图对本发明的实施例所作的描述，本发明的其它目的和优点将显而易见，并可帮助对本发明有全面的理解。
图1是根据本发明一个实施例的热管的结构示意图；
图2是根据本发明一个实施例的管壳的结构示意图；
图3是根据本发明一个实施例的具有4条干道的管壳的结构示意图；
图4是根据本发明一个实施例的具有6条干道的管壳的结构示意图；
图5是图2中管壳的局部放大图；
图6是根据本发明另一个实施例的热管的结构示意图；
图7是图6中热管的另一视角的结构示意图；
图8是根据本发明另一个实施例的管壳的结构示意图；
图9是根据本发明另一个实施例的具有4条干道的管壳的结构示意图；
图10是根据本发明另一个实施例的具有6条干道的管壳的结构示意图；
图11是图8中管壳的局部放大图。
需要说明的是，附图并不一定按比例来绘制，而是仅以不影响读者理解的示意性方式示出。
附图标记说明：
10、管壳；11、干道；20、吸液芯；30、盖体；31、定位部；32、干道密封部；40、充装件；41、封口部。
具体实施方式
为使本申请的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本申请实施例的附图，对本申请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申请的一个实施例，而不是全部的实施例。基于所描述的本申请的实施例，本领域普通技术人员在无需创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。
需要说明的是，除非另外定义，本申请使用的技术术语或者科学术语应当为本申请所属领域内具有一般技能的人士所理解的通常意义。若全文中涉及“第一”、“第二”等描述，则该“第一”、“第二”等描述仅用于区别类似的对象，而不能理解为指示或暗示其相对重要性、先后次序或者隐含指明所指示的技术特征的数量，应该理解为“第一”、“第二”等描述的数据在适当情况下可以互换。若全文中出现“和/或”，其含义为包括三个并列方案，以“A和/或B”为例，包括A方案，或B方案，或A和B同时满足的方案。此外，为了便于描述，在这里可以使用空间相对术语，如“上方”、“下方”、“顶部”、“底部”等，仅用来描述如图中所示的一个器件或特征与其他器件或特征的空间位置关系，应当理解为也包含除了图中所示的方位之外的在使用或操作中的不同方位。
本发明的实施例提供了一种热管。如图1所示，本实施例中的热管包括管壳10和吸液芯20。管壳10内填充有工作介质，管壳10上设置有干道11，干道11沿管壳10的轴向方向延伸，用于为工作介质沿管壳10的轴向流动提供通道。吸液芯20设置于管壳10内并与管壳10的内壁贴合，吸液芯20用于为工作介质的流动提供毛细压力。
在本实施例中，热管包括蒸发段和冷凝段，热管内的工作介质在蒸发段蒸发形成蒸汽，并扩散到冷凝段被冷凝放热，冷凝形成的冷凝液再回流到蒸发段，从而不断循环进行相变以实现传热。具体地，部分工作介质的冷凝液可以在冷凝段沿吸液芯20的周向流动至吸液芯20外侧的干道11内，并通过干道11沿轴向方向回流至蒸发段，完成工作介质的循环和热量传递，其中管壳10上的干道11可以大大降低冷凝液回流的阻力。
传统的干道式热管一般将干道设置在吸液芯上，然而带有干道的吸液芯制造工艺复杂，其通常由多层金属丝网卷制而成，同时实现干道的成型。其中，多层金属丝网间的点焊贴合，尤其干道周围的多层金属丝网的卷制、点焊成型困难。带有干道的吸液芯整体制造难度很大，阻碍了这种带有干道结构的热管研究、制造及使用。
相比于传统的干道式热管，本实施例中管壳10通过和吸液芯20组合使用可以提供毛细压力。同时，将干道11设置在热管的管壳10上，相比于普通的对冷凝液回流不起作用的筒状管壳，本实施例中的干道11为热管内工质介质的冷凝液回流提供了通道，使部分冷凝液通过干道11回流至蒸发段，不仅有效地降低了冷凝液的回流阻力，解决了吸液芯增加冷凝液回流阻力的问题，同时也避免了带有干道的吸液芯加工制造困难的问题。
在本实施例中，管壳10可以由棒材冷拔或者板材卷制而成。可选的，管壳10可以选择具有一定壁厚的管材，管材的材料可以根据工作介质以及使用条件按照相容性原则进行选择。此外，管壳10的长度、内径及干道11的尺寸可以根据实际应用工况计算得到。管壳10的厚度、可以根据实际需要进行选择。
在本实施例中，吸液芯20呈圆筒状，由金属丝网卷制而成。具体地，可以将多层金属丝网固定在一起后卷制成筒状，得到圆筒状的吸液芯。吸液芯20可以提供毛细压力，使得冷凝液依靠毛细压力回流至蒸发段。可选的，吸液芯20可以借助外力插入至管壳10内，吸液芯20与管壳10之间为过渡配合，从而使得吸液芯20装配至管壳10内后，不容易松动。可选的，吸液芯20也可以通过点焊焊接于管壳10的内壁，从而使吸液芯20固定于管壳10内，避免吸液芯20因环境振动等情况而松动。
如图1所示，热管还包括盖体30。盖体30密封连接于管壳10两端，用于密封管壳10，防止热管内的工作介质泄漏。可选的，管壳10的端部可以密封连接于盖体30朝向管壳10的一侧，从而使得盖体30完全覆盖管壳10端部的开口，以使热管密封。
优选的，盖体30可以通过焊接固定在管壳10上，使得盖体30和管壳10之间的密封效果更好。示例地，可以选择电子束焊接或者氩弧焊的焊接方式将盖体30焊接于管壳10的两端。
进一步地，盖体30上设置有定位部31，定位部31凸出于盖体30，且定位部31嵌入至所述管壳10内，以定位盖体30，防止盖体30在安装固定过程中发生径向移动。
具体地，定位部31可以是设置于盖体30上的环形或者圆形凸起，定位部31与盖体30同轴设置，且定位部31的外径与管壳10的内径相匹配，从而可以使得盖体30装配至管壳10上时，定位部31刚好嵌入至管壳10内，从而起到定位作用。在固定的过程中，例如，在焊接管壳10与盖体30的过程中，通过定位部31与管壳10的配合，可以防止盖体30的径向位移，便于盖体30在管壳10上的焊接固定。
如图1所示，本实施例中的热管还包括充装件40。充装件40连接于管壳10其中一端的盖体30上，充装件40与管壳10相连通，用于在向管壳10内填充工作介质时为工作介质导流，从而便于对热管进行抽真空并向热管内注入工作介质。
在一些实施例中，盖体30上设置有安装孔33，充装件40的插入至安装孔33内并与安装孔33密封连接。具体地，充装件40的外径与安装孔33的内径相匹配，充装件40可以插入到安装孔33内，并与安装孔33的内壁之间密封连接，从而避免工作介质从安装孔33处泄漏。
进一步地，充装件40远离管壳10的一端设置有封口部41，封口部41被设置成可变形的，用于在填充工作介质后密封充装件40。具体地，充装件40的一端为封口部41，另一端插入管壳10内，在热管未填充工作介质时，封口部41为开口状态，可以通过充装件40向热管内填充工作介质。本实施例将封口部41被设置成可以变形的，从而在向热管内填充好工作介质后，将封口部41的开口封闭，使其变为密封状态，从而实现热管的封口，防止热管内工作介质的泄漏。
可选的，充装件40可以为连接在盖体30上的圆筒，其由可变形的材料制成。当完成热管内工作介质的填充后，可以将封口部41处的筒体压扁，使得封口部41处的管壁紧密接触并对其进行密封连接。示例地，可以通过焊接将封口部41处的管壁密封连接，例如，可以采用氩弧焊或者电子束焊接的方式进行密封连接，从而实现热管的封口。
如图1、图2和图5所示，干道11为开设于管壳10的内壁上的凹槽。具体地，可以沿管壳10的轴向方向对管壳10的内壁进行开槽，可以按照干道11的形状和尺寸进行开槽，从而在管壳10上制造干道11，以使工作介质能够沿着干道11流动，以降低冷凝液的回流阻力。采用本实施例中的凹槽式的管壳，管壳10的外壁仍为圆筒状，仅需要在管壳上进行开槽加工，其结构简单、制造方便、成本低廉，避免了带有干道的吸液芯的制造困难。
在一些实施例中，可以在管壳10上设置多条干道11，以提高热管的导热效率。管壳10上干道11的数量可以根据实际需要进行选择。如图2至图4所示，管壳10上可以设置3条、4条、6条等不同数量的干道11。
如图6至图8以及图11所示，在本发明的另一个实施例中，干道11凸出于管壳10的外壁。在本实施例中，干道11的两侧连接于管壳10上，且干道向外凸出于管壳10。当热管装配至其他设备上时，管壳10外壁上干道11形成的凸起结构可以与其他设备进行插接，从而实现热管的定位和固定，无需通过额外的固定结构和手段，即可实现热管的定位和固定，且结构简单。
可选的，可以沿管壳10的轴向方向对管壳10的内壁进行开槽，再对管壳10的外壁未对应于干道11的位置进行线切割或者冲压加工，使得管壳10各处的壁厚保持一致。本实施例中的热管结构简单、制造方便、成本低廉，避免了带有干道的吸液芯的制造困难。
在一些实施例中，可以在管壳10上设置多条干道11，以提高热管的导热效率。其中，管壳10上干道11的数量可以根据实际需要进行选择。如图8至图10所示，管壳10上可以设置3条、4条、6条等不同数量的干道11。当然，在其他实施例中，也可以设置其他数量的干道11，以满足不同的传热需求。
多个干道11沿管壳10的周向方向均匀布置，从而使得冷凝液可以均匀地在管壳10内流动，提高热管的传热效率。
如图6和图7所示，与凹槽式管壳不同的是，在本实施例中，盖体30上与干道11对应的位置还设置有干道密封部32，干道密封部32密封连接于干道11的端部，从而使得盖体30覆盖管壳10以及干道11，以实现热管的密封，避免工作介质从干道处泄漏。
此外，干道的尺寸和形状可以根据实现需求进行选择，使用者可以根据实际的需要，选择上述凹槽式的管壳或者外凸式的管壳。
根据本发明的另一方面，本发明的一个实施例还提供了一种热管的制造方法。该制造方法包括以下步骤：
步骤11，在管壳10的内壁上进行开槽加工，以在管壳10上制造干道11。其中，管壳10可以通过棒材冷拔或者板材卷制而成。制造干道11时，可以沿管壳10的轴向方向按照干道11的形状和尺寸对管壳10的内壁进行开槽，从而在管壳10上制造干道11，以使工作介质能够沿着干道11流动，以降低冷凝液的回流阻力。
步骤12，将吸液芯20插入至管壳10内。具体地，可以将多层金属丝网固定在一起后卷制成筒状，得到圆筒状的吸液芯20。
步骤13，将盖体30密封连接在管壳10的一端。具体地，可以选择电子束焊接或者氩弧焊的焊接方式将盖体30焊接于管壳10的端部，以封闭管壳10的端部。
步骤14，将充装件40密封连接在盖体30的安装孔33内，再将该盖体30密封连接在管壳10的另一端。具体地，可以将充装件40焊接于安装孔33内，再将盖体30通过电子束焊接或者氩弧焊的焊接方式焊接于管壳10的另一个端部，以封闭管壳10。
步骤15，通过充装件40对热管内部进行抽真空，然后通过充装件40向热管内填充工作介质。其中，工作介质可以根据实际需要进行选择。
步骤16，对充装件40的封口部41进行封口，以密封热管。具体地，可以采用氩弧焊或者电子束焊接的方式对充装件40的封口部41进行密封连接，从而实现热管的封口，得到如图1所示的热管。
本发明的另一个实施例也提供了一种热管的制造方法。该制造方法包括以下步骤：
步骤21，在管壳10的内壁上进行开槽加工，以在管壳10上制造干道11。其中，管壳10可以通过棒材冷拔或者板材卷制而成。制造干道11时，可以沿管壳10的轴向方向按照干道11的形状和尺寸对管壳10的内壁进行开槽，再对管壳10的外壁进行线切割或者冲压加工，使得管壳10各处的壁厚保持一致，从而在管壳10上制造干道11，以使工作介质能够沿着干道11流动，以降低冷凝液的回流阻力。
步骤22，将吸液芯20插入至管壳10内。具体地，可以将多层金属丝网固定在一起后卷制成筒状，得到圆筒状的吸液芯20。
步骤23，将盖体30密封连接在管壳10的一端。具体地，可以选择电子束焊接或者氩弧焊的焊接方式将盖体30焊接于管壳10以及干道11的端部，以封闭管壳10。
步骤24，将充装件40密封连接在盖体30的安装孔33内，再将该盖体30密封连接在管壳10的另一端。具体地，可以将充装件40焊接于安装孔33内，再将盖体30通过电子束焊接或者氩弧焊的焊接方式焊接于管壳10以及干道11的另一个端部，以封闭管壳10。
步骤25，通过充装件40对热管内部进行抽真空，然后通过充装件40向热管内填充工作介质。其中，工作介质可以根据实际需要进行选择。
步骤26，对充装件40的封口部41进行封口，以密封热管。具体地，可以采用氩弧焊或者电子束焊接的方式对充装件40的封口部41进行密封连接，从而实现热管的封口。
采用本发明实施例中的制造方法制造得到外干道式热管，其干道位于吸液芯外侧，能够有效地减小工作介质的回流阻力，同时避免了带有干道的吸液芯加工制造困难问题，且工艺简单，制造方便。
对于本发明的实施例，还需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明的实施例及实施例中的特征可以相互组合以得到新的实施例。
以上，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，本发明的保护范围应以权利要求的保护范围为准。
Claims (11)
1.一种热管，其特征在于，包括：
管壳，所述管壳内填充有工作介质，所述管壳上设置有干道，所述干道沿所述管壳的轴向方向延伸，用于为所述工作介质沿所述管壳的轴向流动提供通道；
吸液芯，设置于所述管壳内并与所述管壳的内壁贴合，所述吸液芯用于为所述工作介质的流动提供毛细压力。
2.根据权利要求1所述的热管，其特征在于，还包括：
盖体，所述盖体密封连接于所述管壳两端，用于密封所述管壳。
3.根据权利要求2所述的热管，其特征在于，所述盖体上设置有定位部，所述定位部凸出于所述盖体，且所述定位部嵌入至所述管壳内，用于定位所述盖体。
4.根据权利要求2所述的热管，其特征在于，所述干道为开设于所述管壳的内壁上的凹槽。
5.根据权利要求2所述的热管，其特征在于，所述干道凸出于所述管壳的外壁。
6.根据权利要求1-5任一项所述的热管，其特征在于，所述管壳上设置有多个干道，多个所述干道沿所述管壳的周向方向均匀布置。
7.根据权利要求5所述的热管，其特征在于，所述盖体上与所述干道对应的位置还设置有干道密封部，所述干道密封部密封连接于所述干道的端部。
8.根据权利要求2所述的热管，其特征在于，所述管壳其中一端的盖体上连接有充装件，所述充装件与所述管壳相连通，用于在向所述管壳内填充工作介质时为所述工作介质导流。
9.根据权利要求8所述的热管，其特征在于，所述盖体上设置有安装孔，所述充装件的插入至所述安装孔内并与所述安装孔密封连接。
10.根据权利要求8所述的热管，其特征在于，所述充装件远离所述管壳的一端设置有封口部，所述封口部被设置成可变形的，用于在填充所述工作介质后密封所述充装件。
11.根据权利要求1所述的热管，其特征在于，所述吸液芯呈圆筒状，由金属丝网卷制而成。
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