CN201522222U

CN201522222U - 具有半开放沟槽的传热管

Info

Publication number: CN201522222U
Application number: CN2009202383421U
Authority: CN
Inventors: 陈伟彬; 陈剑鸿; 汤勇
Original assignee: South China University of Technology SCUT
Current assignee: South China University of Technology SCUT
Priority date: 2009-10-31
Filing date: 2009-10-31
Publication date: 2010-07-07
Anticipated expiration: 2019-10-31

Abstract

本实用新型公开了具有半开放沟槽的传热管，包括热管管体、齿形和微沟槽，所述热管管体为两端密封的圆管结构，圆管直径3-10mm，齿形均匀分布于热管管体内壁面，齿形的两个齿之间形成具有毛细作用的微沟槽；微沟槽与管体轴向平行布置；所述的齿形是一种倾斜式齿形，在热管的横截面上，其任意一个单齿的几何中心线与该齿形所在位置的径向方向成5°-45°夹角半开放沟槽式热管相对普通全开放式微沟槽热管，可以显著提高热管的毛细极限，从而使热管具有更高的极限功率，显著提高了热管性能。

Description

具有半开放沟槽的传热管

技术领域

本实用新型涉及一种传热管，尤其涉及具有半开放沟槽的传热管。

背景技术

随着微电子领域芯片热流密度急剧增加及有效散热空间日益狭小等新特点和新现象的出现，传统的利用增大有效散热面积进行散热的方法已经不能满足散热需求，而具有高导热率、良好的等温性、热响应快、结构简单、无需额外电力驱动等优点的小型/微型热管成为高热流密度芯片导热的理想元件。热管的传热性能主要取决于管内壁吸液芯结构。传统铜粉烧结式吸液芯结构虽然具有较强毛细压力，但由于烧结层与管内壁的接触热阻大、液体回流阻力大，且吸液芯结构易损坏，更致命的是烧结层较厚，重量比沟槽式重40-60％。内置金属丝网式吸液芯结构虽然空隙率可以达到45-75％，但同样是增加了热管的重量，另外其加工环境要在带有真空系统的真空焊室内进行，所以对加工环境要求相当高，同时，对于小型薄壁热管，在管内置入金属丝网，操作就显得极不方便，而且金属编织网与热管内壁存在接触不紧密现象，导致其径向热阻增大，影响传热性能，并且生产成本较高，该方法现在基本上已经不再采用。而光滑沟槽式吸液芯结构的热管具有壁薄、重量轻、不存在接触热阻、热响应快、吸液芯结构不易损坏等优点，符合电子器件轻薄短小型化发展趋势。

沟槽式热管的生产工艺已经相当成熟。中国实用新型专利申请200410051825.2公开了热管内壁的毛细组织微沟槽的制造设备及其制造方法，该方法采用高速充液旋压法和多齿芯头使铜管基管内壁金属产生连续塑性成形，形成微沟槽。内壁面的金属在多齿芯头与旋压球的压力作用下，经过复杂的塑性流动后发生塑性变形，从而形成最终的内壁面微沟槽。铜管内壁面形成微沟槽后，拉动铜管进给，就可以获得具有微沟槽结构的热管坯体。在加土过程中，可通过设定不同的加工参数，加工出不同的截面形状和齿型的微沟槽。对热管坯体进行后续的封口、抽真空、灌注工作等操作，最终可以获得沟槽式热管。

微沟槽热管具有多种优点，但仍存在毛细压力较小的缺点。对于沟槽式热管，沟槽的深宽比是影响其毛细压力的重要因素。深宽比越大，毛细压力越大。传统的沟槽式热管，其沟槽对热管内部空间完全敞开，影响了毛细压力的增加。因此，开发一种新的微沟槽吸液芯结构，以改善热管传热能力，是亟待解决的难题。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种较高毛细压力的半开放式微沟槽的新型热管。

本实用新型是通过以下技术方案实现的：

具有半开放沟槽的传热管，包括热管管体、齿形和微沟槽，所述热管管体为两端密封的圆管结构，圆管直径3-10mm，齿形均匀分布于热管管体内壁面，齿形的两个齿之间形成具有毛细作用的微沟槽；微沟槽与管体轴向平行布置；其特征在于：所述的齿形是一种倾斜式齿形，在热管的横截面上，其任意一个单齿的几何中心线与该齿形所在位置的径向方向成5°-45°夹角。

所述的热管管体由导热系数高的金属制备形成。

所述的金属为紫铜。

所述的齿形的齿数为45-65齿。

与现有技术方法相比较，本实用新型具有以下优点：

(1)本实用新型采用的多齿芯头，具有倾斜齿形特征，用其所加工的沟槽式热管沟槽呈半开放状态，可以显著的提高热管的毛细压力，有利于提升热管传热性能。

(2)本实用新型采用的多吃心头采用铣削、线切割等传统机械加工方法制作，工艺可行，制作简单。

(3)本实用新型的半开放式沟槽热管是沿用传统沟槽式热管成熟的高速旋压加工方法，工艺简单可行，能够实现批量生产。

附图说明

图1本实用新型半开放沟槽式热管的立体结构示意图；

图2为图2的的横截面示意图。

图3多齿芯头的结构示意图；

图4图3的横截面的结构示意图；

图5本实用新型所用拉刀铣削过程的示意图；

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本实用新型作进一步的说明，但本实用新型的实施方式不限于此。

如图1、2所示，具有半开放沟槽的传热管，包括热管管体1、齿形2和微沟槽3，所述热管管体1为两端密封的圆管结构，圆管直径范围是3-10mm。齿形2均匀分布于热管管体1内壁面，齿形2的两个齿之间形成具有毛细作用的微沟槽3。微沟槽3与管体轴向平行布置。所述的齿形2是一种倾斜式齿形，在热管的横截面上，其任意一个单齿的几何中心线与该齿形所在位置的径向方向成5°-45°夹角。管体1的材料是一种导热系数高的金属，最好是紫铜；齿形2在热管横截面上均匀分布于管体内壁，齿数优选45-65齿。

制备上述半开放沟槽式热管时，先要设计用于制作半开放沟槽式热管的多齿芯头，该多齿芯头包括芯头基体4、倾斜式齿形5和微沟槽结构6，芯头基体4为圆管型结构，中心的孔为用于安装的通孔41；芯头基体4的直径范围是2.4-9.4mm。管壁的外表面均匀分布倾斜式齿形5，倾斜式齿形5的两个齿之间形成具有毛细作用的微沟槽结构6。微沟槽结构6与管体轴向平行布置。所述的倾斜式齿形5是一种倾斜式齿形，在热管的横截面上，其任意一个单齿的几何中心线与该齿形所在位置的径向方向成5°-45°夹角。芯头基体4材料优选高速钢，采用铣削、线切割或其他机械加工方法获得。

倾斜式齿形5均匀分布于芯头基体4外圆表面，其齿数是45-65齿，齿高、齿宽以及形状结构与半开放沟槽式热管的微沟槽相对应，而多齿芯头的微沟槽结构6与半开放沟槽式热管的齿形2相对应。以该多齿芯头4为刀具，采用现有技术的高速旋压法可得具有半开放沟槽的传热管1。

实施例1：

具有半开放沟槽的传热管，包括热管管体1、齿形2和微沟槽3，热管管体1为两端密封的圆管结构，圆管直径6mm；齿形2均匀分布于热管管体1内壁面，齿形2的两个齿之间形成具有毛细作用的微沟槽3。微沟槽3与管体轴向平行布置。微沟槽3槽深为0.28mm，平均槽宽为0.175mm。齿形2是一种倾斜式齿形，在热管的横截面上，其任意一个单齿的几何中心线与该齿形所在位置的径向方向成15°夹角。管体1的材料是一种导热系数高的紫铜；齿形2在热管横截面上均匀分布于管体内壁，齿数为45齿。

用于制作半开放沟槽式热管的多齿芯头，该多齿芯头包括芯头基体4、倾斜式齿形5和微沟槽结构6，芯头基体4为圆管型结构，中心的孔为用于安装的通孔41，通孔直径为3mm，芯头基体直径为5.4mm，管壁的外表面均匀分布倾斜式齿形5，倾斜式齿形5的两个齿之间形成具有毛细作用的微沟槽结构6。倾斜式齿形5的齿高0.28mm，平均齿宽0.175mm。微沟槽结构6与管体轴向平行布置。倾斜式齿形5是一种倾斜式齿形，在热管的横截面上，其任意一个单齿的几何中心线与该齿形所在位置的径向方向成15°夹角。芯头基体4材料为高速钢，采用铣削、线切割机械加工方法获得。

如图5所示，为加工多齿芯头的示意图；采用拉刀铣削加工。采用立式盘铣刀为加工刀具，分度卡盘作为夹具。加工时立式盘铣刀沿拉刀的轴向进给，进给过程中，利用金属塑性变形的特性，上一刀加工的齿形受压迫自然产生倾斜，调节一定的吃刀量可以获得一定的齿形倾斜角度。吃刀量越大，倾斜的角度越大。本实施例采用吃刀量为0.25mm，获得角度为15°。

本实用新型倾斜的齿形将微沟槽与热管内部空间分隔成半封闭状态，进而提高了微沟槽的深宽比。根据毛细压力的形成原理，此结构能够有效提高沟槽热管的毛细压力，提高热管的传热性能。

Claims

1.具有半开放沟槽的传热管，包括热管管体、齿形和微沟槽，所述热管管体为两端密封的圆管结构，圆管直径3-10mm，齿形均匀分布于热管管体内壁面，齿形的两个齿之间形成具有毛细作用的微沟槽；微沟槽与管体轴向平行布置；其特征在于：所述的齿形是一种倾斜式齿形，在热管的横截面上，其任意一个单齿的几何中心线与该齿形所在位置的径向方向成5°-45°夹角。

2.根据权利要求1所述的具有半开放沟槽的传热管，其特征在于：所述的热管管体由导热系数高的金属制备形成。

3.根据权利要求1所述的具有半开放沟槽的传热管，其特征在于：所述的金属为紫铜。

4.根据权利要求1所述的具有半开放沟槽的传热管，其特征在于：所述的齿形的齿数为45-65齿。