CN201548107U - 新型平板热管 - Google Patents

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Abstract

本实用新型涉及一种新型平板热管，包括由金属材料经过挤压或冲压成型的具有两个及以上平行排布的微孔管的导热体，微孔管内灌装有起相变换热作用的液体工质，导热体的两端密封且至少一端头具有由冷焊形成的渐变收缩的封口带。本实用新型的新型平板热管具有适用面广、热阻小、散热效率高、承压能力强的优点。

Description

新型平板热管
技术领域
本实用新型涉及换热技术领域，特别涉及一种用于相变换热的新型平板热管。
背景技术
与自然对流和强制对流的换热方式相比，由于相变换热的方式传热效率高，利用相变换热技术的换热器在工业中得到了广泛的应用，在此类相变换热器技术中，最典型的要属热管换热器技术，热管的主要传热方式为蒸发和冷凝，具有传热能力大、温度控制能力强、传热效率高的特点。其中振荡型热管虽然传热效率较高，但该种传热元件需要起振温差，应用范围受到很大限制；普通的毛细芯热管其制作工艺如毛细芯材料的制备以及维护过程非常复杂，也使得其应用受到很大的限制。为了利用热管的优势，现有技术将热管并排排列，外贴金属传热板，或者在管与管之间通过焊接连接形成并排结构以构成面状表面，但是，对于外加金属传热板的板状热管由于管与管之间有空气腔，造成较大的热阻，使散热效率低，而且内部承压能力差，易变型，对于焊接形成的板状热管，由于焊接工作效率低，造成产量低，且焊接很容易造成虚焊等焊接质量问题，不能适应热管在承受压力条件下的工作，而且在现有技术中将并排排列的热管的端头密封的工艺通常是将热管端头封盖或者将热管装入套筒中再将套筒口焊接封盖或者将端头熔融整体钎焊加工为一体，工艺十分复杂，而且密封性和可靠性能低。
实用新型内容
本实用新型针对现有热管技术存在的应用受到限制、散热效率低、承压差的缺陷和不足的问题，提供一种新型平板热管，具有适用面广、热阻小、散热效率高、承压能力强的优点。
本实用新型的技术方案如下：
一种新型平板热管，其特征在于：包括由金属材料经过挤压或冲压成型的具有两个及以上平行排布的微孔管的导热体，所述微孔管内灌装有起相变换热作用的液体工质，所述导热体的两端密封且至少一端头具有由冷焊形成的渐变收缩的封口带。
所述导热体的至少一纵截面在该封口带处的外侧边沿微孔管管长方向渐变收缩为一点，所述外侧边为相对内凹的两条弧形边。
所述导热体的至少一纵截面在该封口带处的内侧边沿微孔管管长方向渐变收缩为一点，所述内侧边为相对内凹的两条弧形边。
导热体在封口带所在端具有由锡焊或高频焊形成的卷曲的加固焊口和/或所述导热体在封口带所在端的外部设置有保护套。
所述导热体为条状或板状体，所述平行排布的微孔管平行于条状或板状体横向宽度较宽的表面。
设置微孔管的通道横截面的长宽比在
Figure G2009202467910D00021
至1.5之间，所述新型热管的最小管壁与各微孔管等效直径的比值均大于等于0.2；所述微孔管等效直径或水力直径在0.1mm至3.5mm之间，相邻两微孔管之间的距离在0.1mm至1.0mm之间。
当导热体的总厚度小于等于3mm时，所述封口带渐变收缩的延展长度与导热体总厚度的比值在0.75至1.5之间；当导热体的总厚度在3mm至5mm之间时，所述封口带渐变收缩的延展长度与导热体总厚度的比值在0.6至1.5之问；当导热体的总厚度大于5mm时，所述封口带渐变收缩的延展长度与导热体总厚度的比值在0.5至1.5之间。
所述导热体内具有一条或一条以上的沿平行于微孔管管长方向的实心带，所述实心带上设置有安装固定孔。
所述各微孔管均为独立热管结构；或所述各微孔管一端在导热体内开放，即各微孔管在该端彼此连通，但导热体该端封闭，各微孔管另一端封闭，各微孔管为半独立热管结构。
所述各微孔管的通道内壁中，设置有具有强化传热作用的微翅片或沿微孔管长度方向走向的内凹毛细微槽，所述微翅片的大小和结构适合于与微孔管内壁形成沿微孔管长度方向走向的毛细微槽，所述微翅片与微孔管内壁形成的顶角处以及内凹毛细微槽与微孔管内壁形成的顶角处均为平滑的圆角。
本实用新型的技术效果如下：
本实用新型涉及的新型平板热管，包括具有平行排布的微孔管的导热体，导热体两端密封并灌装有起相变换热作用的液体工质，即微孔管内灌装有液体工质形成微热管，并以相变换热的方式传热，自然形成热管效应，由于在一个整体结构内排布微孔管，因此采取挤压或冲压工艺制备十分方便，从而使本实用新型可以有很广泛的应用，同时由于微孔管为导热体内部形成的腔体结构，并非靠焊接或外加金属传热板，故微孔管与微孔管之间为导热体本体作为加强筋，管与管之间不存在空气腔，解决了空气腔造成较大的热阻，使散热效率低，而且内部承压能力差，易变形，以及焊接工作效率低等一系列问题，导热体使得新型热管散热效率大大提高，热阻小，并增强了承压能力和工作安全可靠性。导热体的两端密封且至少一端头具有由冷焊形成的渐变收缩的封口带，是通过使用冷焊工艺来制备该新型平板热管形成的独特结构，而传统的端头封口工艺通常是使用热焊工艺将热管端头封盖或将热管装入套筒中再将套筒口焊接封盖或将端头熔融整体钎焊加工为一体，工艺十分复杂，本实用新型采用独特的端头封口冷焊工艺能够一次性闭合封装以形成独特的具有渐变收缩的封口带的新型平板热管。
通过设置加固焊口以及保护套能够增强本实用新型的新型平板热管的端头封口的密闭性以及抗氧化能力。
通过导热体的总厚度在不同取值范围内，设定该总厚度与导热体的封口带渐变收缩的延展长度之间比值的取值范围，使得封口处能具备足够的强度，从而使微孔管内部承受的压力能够大于2.0MPa，以满足微孔管内不同液体工质在各种工作温度下能够承受的压力，适应热管在各种情况下的工作需要。
附图说明
图1为本实用新型的新型平板热管的第一种实施例的结构示意图；
图2为本实用新型的新型平板热管的纵截面结构示意图；
图3为本实用新型的新型平板热管的第二种实施例的结构示意图；
图4为本实用新型的新型平板热管的第三种实施例的结构示意图；
图5为本实用新型的新型平板热管的第四种实施例的结构示意图；
图6为实用新型的新型平板热管的加工工艺的导热体端头封口的工艺流程图。
图中各标号列示如下：
1-导热体；2-微孔管；3-加固焊口；4-微翅片；5-刀具；6-实心带；7-安装固定孔。
具体实施方式
下面结合附图对本实用新型进行说明。
图1为本实用新型的新型平板热管的第一种实施例的结构示意图，该新型平板热管包括由金属材料经过挤压或冲压成型的具有两个及以上平行排布的微孔管2的导热体1，导热体1可以为条状或板状体，平行排布的微孔管2平行于条状或板状体横向宽度较宽的表面，微孔管2的通道横截面形状为圆形，微孔管2密封在导热体1内并在微孔管2内灌装有起相变换热作用的液体工质，以相变换热的方式传热，自然形成热管效应。为使得该新型平板热管的热流密度以及相变换热更好，微孔管等效直径或水力直径在0.1mm至3.5mm之间，相邻两微孔管之间的距离在0.1mm至1.0mm之间，优选设置微孔管的通道横截面的长宽比在
Figure G2009202467910D00031
至1.5之间，新型平板热管的最小管壁与各微孔管等效直径的比值均大于等于0.2。
其中，导热体1的两端密封且两端头均具有由冷焊形成的渐变收缩的封口带，导热体1的至少一纵截面在该封口带处的外侧边和内测边均沿微孔管2管长方向渐变收缩为一点，该外侧边和内测边均为相对内凹的两条弧形边，如图2所示的本实用新型的新型平板热管的纵截面结构示意图，导热体1在封口带所在端具有由锡焊或高频焊或其它焊接方法加固形成的卷曲的加固焊口3，该加固焊口3的外部设置有保护套。假设封口带渐变收缩的延展长度与导热体总厚度的比值为δ，当导热体的总厚度小于等于3mm时，0.75≤δ≤1.5；当导热体的总厚度在3mm至5mm之间时，0.6≤δ≤1.5；当导热体的总厚度大于5mm时，0.5≤δ≤1.5。对于导热体的总厚度与封口带渐变收缩的延展长度的关系设定，使得微孔管内部承受的压力能够大于2.0MPa，以满足微孔管内不同液体工质在各种工作温度下能够承受的压力，适应热管在各种情况下的工作需要。例如，当导热体的总厚度为3mm时，可以设置封口带渐变收缩的延展长度为2.5mm或3mm等，当导热体的总厚度为4mm时，可以设置封口带渐变收缩的延展长度为2.8mm或3mm等。
各微孔管2可以形成独立热管结构或者半独立热管结构。例如，当各微孔管2两端均封闭时各微孔管2均为独立热管结构，构成热管阵列，各微孔管2之间不连通，均可独立工作，这样更加有利于热管整体的可靠性和安全维护，万一某一微孔管发生损坏比如漏气后也不会影响其它微孔管的工作。当各微孔管2一端在导热体1内开放，即微孔管2在该端彼此连通，开放方式可为在导热体1的该端头套上一个中空套筒，使得导热体1该端封闭，而各微孔管2在该端彼此连通，即各微孔管2为半独立热管结构，半独立热管结构整体构成了微孔管阵列热管，由于微孔管2端头开放故无需封闭各微孔管的端头，从而降低了热管对真空度要求，但是这种各微孔管的端头在导热体内开放而该端的导热体封闭的情况在制作时需要焊接工艺，如使用氩弧焊、高频焊或钎焊等焊接工艺制作，并且各微孔管由于为半独立热管，各微孔管之间相互在端部连通，实为单一热管结构，一旦某一微孔管发生损坏就会影响其它微孔管的工作，造成热管整体的失效，故可靠性会有些降低。
图3为本实用新型的新型平板热管的第二种实施例的结构示意图，该实施例与图1所示的第一种实施例的区别为，该实施例的每个圆形的微孔管2的四周内壁上均设置有大量的导热材料制成的微翅片4或沿微孔管2长度方向走向的内凹毛细微槽，沿新型平板热管长度方向相邻的微翅片4之间距离适当可形成毛细芯，更进一步，沿新型平板热管长度方向相邻的微翅片4的排布形成毛细微槽，微翅片4与微孔管2的内壁形成的顶角处以及内凹毛细微槽与微孔管内壁形成的顶角处均为平滑的具有一定曲率的圆角，以避免应力集中，微翅片、毛细芯以及毛细微槽(也可以理解为成组的微孔管束构成的微孔管群或微槽群结构)的设置能够提高热管的导热效率。
图4为本实用新型的新型平板热管的第三种实施例的结构示意图，该实施例中微孔管2的通道横截面形状为矩形，当然微孔管2横截面也可以为其它多角形(如三角形和方形等)、椭圆型或其它不形成应力集中的任意几何形状，其中，多角形的顶角处应为平滑的具有一定曲率的圆角。每个矩形的微孔管2的上下相对的内壁上均设置有若干导热材料制成的微翅片4，沿新型平板热管长度方向相邻的微翅片4之间形成毛细芯，更进一步，沿新型平板热管长度方向相邻的微翅片4的排布形成毛细微槽。同样，微翅片4可以是在微孔管2的上下相对的内壁上设置，也可以只在微孔管2内壁中的一侧或任意两侧或三侧或四侧设置。此外，该实施例中的导热体1的四个棱角均为圆弧，而图1和图3所示的两种实施例中的导热体1的四个棱角均为直角，圆弧设置既便于热管的挤压制备，又便于搬转。
图5为本实用新型的新型平板热管的第四种实施例的结构示意图；该实施中在导热体1内设置具有一条沿平行于微孔管2管长方向的实心带6，该实心带6上设置有安装固定孔7，可以通过该安装固定孔7将新型平板热管安装、固定在目标地点。实心带6可以根据需要设置在导热体1的中间部位或者两边部位，该实心带6也可以设置一条或者一条以上。
其中，图3所示的新型平板热管的优选制备工艺可以包括如下步骤：
A、采用挤压或冲压工艺制备出其内具有两个或两个以上平行排布并贯通的微孔管的导热体；该导热体可以为金属材料，将金属材料加热到软化温度后注入挤压模具挤压，该挤压模具的侧面设置有平板外壳，外壳内部设置有与外壳分别平行的两个或两个以上平行排布的柱状凸模，该柱状凸模四周侧面均设置有若干微凹坑；
B、金属材料被挤压后冷却至常温，成型为具有两个或两个以上平行排布的微孔管阵列平板结构，并且微孔管内壁上带有挤压成型的具有强化传热作用的若干微翅片；
C、将导热体的一端的端头密封：具体方法可以有三种，一种是采用冷焊工艺密封封装，如图6所示的新型平板热管的加工工艺的导热体端头封口的工艺流程图，该冷焊工艺为在导热体1端头上下方分别放置刀具5，通过刀具5的刀口挤压导热体1的端头使之变形并进行封口及切断；第二种方法是将导热体的该端头压扁、卷曲后，采用锡焊或高频焊进行封口加固；第三种方法是在导热体的该端头套上套筒进行密封；
D、将微孔管内空气排出(例如抽真空)及灌装液体工质形成微热管；
E、将导热体的另一端的端头采用冷焊工艺密封封装，如图6所示的新型平板热管的加工工艺的导热体端头封口的工艺流程图，该冷焊工艺为在导热体1端头上下方分别放置刀具5，通过刀具5的刀口挤压导热体1的端头使之变形并进行封口及切断；也可以先将铝丝插入到微孔管2的管口后再采用冷焊工艺密封封装；
F、将导热体的两端头分别安装保护套，该保护套可以选择套筒来实现导热体的端头封口的加固焊。
本实用新型所涉及的新型平板热管可应用于太阳能集热器、电子器件散热装置及热管换热器之中。
当该新型平板热管用于电子器件散热时，如CPU、LED散热器，太阳能电池冷却等应用，将导热体的一端与电子器件的发热面接触，相接触的部分作为新型平板热管的蒸发面自动吸收电子元器件所散发的热量，新型平板热管的其余部分作为冷凝面，从而达到高效散热的目的。当该新型平板热管用于热管换热器时，新型平板热管的两端分别位于需要热交换的热源与冷媒中，新型平板热管就可以通过自身的蒸发冷凝进行高效换热。
应当指出，以上所述具体实施方式可以使本领域的技术人员更全面地理解本发明创造，但不以任何方式限制本发明创造。因此，尽管本说明书参照附图和实施例对本发明创造已进行了详细的说明，但是，本领域技术人员应当理解，仍然可以对本发明创造进行修改或者等同替换，总之，一切不脱离本发明创造的精神和范围的技术方案及其改进，其均应涵盖在本发明创造专利的保护范围当中。

Claims (10)

1.一种新型平板热管，其特征在于：包括由金属材料经过挤压或冲压成型的具有两个及以上平行排布的微孔管的导热体，所述微孔管内灌装有起相变换热作用的液体工质，所述导热体的两端密封且至少一端头具有由冷焊形成的渐变收缩的封口带。
2.根据权利要求1所述的新型平板热管，其特征在于，所述导热体的至少一纵截面在该封口带处的外侧边沿微孔管管长方向渐变收缩为一点，所述外侧边为相对内凹的两条弧形边。
3.根据权利要求2所述的新型平板热管，其特征在于，所述导热体的至少一纵截面在该封口带处的内侧边沿微孔管管长方向渐变收缩为一点，所述内侧边为相对内凹的两条弧形边。
4.根据权利要求3所述的新型平板热管，其特征在于，导热体在封口带所在端具有由锡焊或高频焊形成的卷曲的加固焊口和/或所述导热体在封口带所在端的外部设置有保护套。
5.根据权利要求4所述的新型平板热管，其特征在于，所述导热体为条状或板状体，所述平行排布的微孔管平行于条状或板状体横向宽度较宽的表面。
6.根据权利要求5所述的新型平板热管，其特征在于，设置微孔管的通道横截面的长宽比在
Figure F2009202467910C00011
至1.5之间，所述新型热管的最小管壁与各微孔管等效直径的比值均大于等于0.2；所述微孔管等效直径或水力直径在0.1mm至3.5mm之间，相邻两微孔管之间的距离在0.1mm至1.0mm之间。
7.根据权利要求6所述的新型平板热管，其特征在于，当导热体的总厚度小于等于3mm时，所述封口带渐变收缩的延展长度与导热体总厚度的比值在0.75至1.5之间；当导热体的总厚度在3mm至5mm之间时，所述封口带渐变收缩的延展长度与导热体总厚度的比值在0.6至1.5之间；当导热体的总厚度大于5mm时，所述封口带渐变收缩的延展长度与导热体总厚度的比值在0.5至1.5之间。
8.根据权利要求1至7之一所述的新型平板热管，其特征在于，所述导热体内具有一条或一条以上的沿平行于微孔管管长方向的实心带，所述实心带上设置有安装固定孔。
9.根据权利要求8所述的新型平板热管，其特征在于，所述各微孔管均为独立热管结构；或所述各微孔管一端在导热体内开放，即各微孔管彼此连通，但导热体该端封闭，各微孔管另一端封闭，各微孔管为半独立热管结构。
10.根据权利要求9所述的新型平板热管，其特征在于，所述各微孔管的通道内壁中，设置有具有强化传热作用的微翅片或沿微孔管长度方向走向的内凹毛细微槽，所述微翅片的大小和结构适合于与微孔管内壁形成沿微孔管长度方向走向的毛细微槽，所述微翅片与微孔管内壁形成的顶角处以及内凹毛细微槽与微孔管内壁形成的顶角处均为平滑的圆角。
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