CN217686775U - 一种热管 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供一种热管，该热管包括外壳、吸液芯和输液芯，吸液芯包括蒸发段吸液芯和冷凝段吸液芯，蒸发段吸液芯设于蒸发段的内壁表面，冷凝段吸液芯设于冷凝段的内壁表面，蒸发段吸液芯和冷凝段吸液芯内有液相介质；输液芯设于蒸汽通道内，输液芯连接于蒸发段吸液芯与冷凝段吸液芯之间。本实用新型通过输液芯代替绝热段的吸液芯，大大增加了液体介质的运输量，有效提升了热管内部液体介质的回流效果，输液芯降低了蒸汽流动对液体输运的影响，进一步提升了热管的传热性能，且输液芯的设计更有利于热管的弯曲，适用于大直径的热管弯曲作业，提高了热管的实用性。

Description

一种热管

技术领域

本实用新型涉及热管技术领域，尤其涉及一种带有输液芯的高导流性热管。

背景技术

热管是一种传热元件，热管充分利用了热传导原理与相变介质的快速热传递性质，透过热管将发热物体的热量迅速传递到热源外，其导热能力超过任何已知金属的导热能力，传热速度和传热量是同体积金属的几百倍。热管在上世纪60年代末达到理论研究高峰，于70年代开始在工业领域大量应用，特别是随着计算机的高速发展，价格低廉的热管在用于解决其散热问题时，更是得到了快速的发展。

如图1，传统的热管主要由外壳1、吸液芯2，蒸汽通道3组成，壳体1呈圆柱状，环形的吸液芯2紧贴壳体1内壁，吸液芯2内存储有液相工作介质。通常热管的一端为蒸发段10，也叫加热段，另一端为冷凝段12，中间为绝热段11，也叫散热段。在热管的蒸发段10表面加热，管芯内的工作液体受热蒸发，并带走热量，该热量为工作液体的蒸发潜热；蒸汽从蒸汽通道3流向热管的冷凝段12，凝结成液体，同时放出潜热，热量通过壁面散出；液体在吸液芯2毛细力的作用下回流到蒸发段10，从而完成了一个闭合循环，将大量的热量从加热段传到绝热段11。

随着新的热量传输需求的不断出现，传统的热管存在以下问题：

(1)随着传输距离的增加，热管长度增加后，吸液芯的液体输送能力大幅下降，热管的传热能力对应地大幅下降。

(2)随着传热功率的增加，热管直径增加，热管弯折后，绝热段内的吸液芯与管壳内壁之间容易剥离，造成热管的传热性能大幅度下降。

(3)由于吸液芯径向导热的制约，吸液芯通常较薄，流动的蒸汽容易将吸液芯内回流的液体吹出并携带到冷凝段，严重影响到热管的传热性能。

实用新型内容

本实用新型提供一种热管，用以解决现有技术中热管内部结构单一导致的吸液芯输液功能不足影响热管传热性能以及大直径热管不能弯曲的缺陷，实现大直径热管的弯曲作业，进一步提升热管的传热性能。

本实用新型提供一种热管，包括：

外壳，内部设有密闭腔体，所述密闭腔体包括蒸发段、冷凝段以及绝热段，所述蒸发段位于所述密闭腔体的一端，所述冷凝段位于所述密闭腔体的另一端，所述绝热段位于所述蒸发段和所述冷凝段之间，所述蒸发段和所述冷凝段之间设有贯穿所述绝热段的蒸汽通道；

吸液芯，包括蒸发段吸液芯和冷凝段吸液芯，所述蒸发段吸液芯设于所述蒸发段的内壁表面，所述冷凝段吸液芯设于所述冷凝段的内壁表面，所述蒸发段吸液芯和所述冷凝段吸液芯内设有液相介质；

输液芯，设于所述蒸汽通道内，所述输液芯连接于所述蒸发段吸液芯与所述冷凝段吸液芯之间。

根据本实用新型的一个实施例，所述输液芯包括多孔管和多孔介质层，所述多孔管表面开设有多个第一通孔，所述多孔介质层包裹于所述多孔管外围，所述多孔介质层表面设有多个第二通孔，所述第一通孔和所述第二通孔连通所述输液芯内外两侧。

根据本实用新型的一个实施例，所述第二通孔的孔径小于所述第一通孔的孔径。

根据本实用新型的一个实施例，所述多孔管和所述多孔介质层分别为丝网结构，所述多孔管和所述多孔介质层烧结连接。

根据本实用新型的一个实施例，所述多孔管的两端封堵。

根据本实用新型的一个实施例，位于所述绝热段内的所述输液芯表面设有薄膜，所述薄膜包裹于所述多孔介质层表面，所述薄膜表面开设有多个第三通孔。

根据本实用新型的一个实施例，所述输液芯设有多个，其数量根据所述密闭腔体的内径呈正比。

根据本实用新型的一个实施例，所述吸液芯为多孔结构，所述吸液芯与所述输液芯烧结连接。

根据本实用新型的一个实施例，所述外壳的形状为圆柱体，所述密闭腔体的径向截面呈圆形，所述吸液芯铺设于所述密闭腔体靠近端部的内表面，所述输液芯贴合所述吸液芯表面。

根据本实用新型的一个实施例，所述多孔管的形状为圆柱体，所述多孔管设有两个，两个所述多孔管并列设置，所述多孔介质层包裹于两个所述多孔管外围，以使所述多孔介质层的两侧为平面，所述多孔介质层的平面一侧与所述吸液芯表面贴合。

本实用新型提供的热管，包括外壳、吸液芯和输液芯，外壳内部设有密闭腔体，密闭腔体包括蒸发段、冷凝段以及绝热段，蒸发段位于密闭腔体的一端，冷凝段位于密闭腔体的另一端，绝热段位于蒸发段和冷凝段之间，蒸发段和冷凝段之间设有贯穿绝热段的蒸汽通道；吸液芯包括蒸发段吸液芯和冷凝段吸液芯，蒸发段吸液芯设于蒸发段的内壁表面，冷凝段吸液芯设于冷凝段的内壁表面，蒸发段吸液芯和冷凝段吸液芯内设有液相介质；输液芯设于蒸汽通道内，输液芯连接于蒸发段吸液芯与冷凝段吸液芯之间。本实用新型通过输液芯连接蒸发段和冷凝段的吸液芯，在蒸发段内，液体从输液芯内进入蒸发段内的吸液芯，并沿着吸液芯在蒸发段内壁内扩散，吸收热量后蒸发变成蒸汽，蒸汽沿蒸汽通道经过绝热段，在冷凝段的吸液芯壁面冷凝释放热量，冷凝液在吸液芯内沿着冷凝段内壁汇集到输液芯内，液体再沿输液芯回到蒸发段内，从而完成一个完整的循环。本实用新型通过输液芯代替绝热段的吸液芯，避免了传统热管过长导致吸液芯的液体输送能力下降，传热性能不足的弊端，输液芯大大增加了液体介质的运输量，有效提升了热管内部液体介质的回流效果，进而提升了热管的传热性能；同时，输液芯降低了蒸汽流动对液体输运的影响，进一步提升了热管的传热性能，且输液芯的设计更有利于热管的弯曲，适用于大直径的热管弯曲作业，提高了热管的实用性。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作以简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本实用新型的一些实施例，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是现有技术中热管的结构示意图；

图2是本实用新型实施例提供的热管的结构示意图；

图3是图2中A-A的截面图；

图4是本实用新型实施例提供的输液芯的截面图；

图5是本实用新型实施例提供的多孔管结构示意图；

图6是本实用新型提供的热管的另一实施例的截面图。

附图标记：

1：外壳；10：蒸发段；11：绝热段；12：冷凝段；2：吸液芯；3：蒸汽通道；4：输液芯；41：多孔管；411：第一通孔；42：多孔介质层。

具体实施方式

为使本实用新型的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本实用新型中的附图，对本实用新型中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实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

在本实用新型实施例的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“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实用新型实施例和简化描述，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实用新型实施例的限制。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。

在本实用新型实施例的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“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。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本实用新型实施例中的具体含义。

在本实用新型实施例中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本实用新型实施例的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。

如图2所示，本实用新型实施例提供一种热管，该热管由外壳1、吸液芯2和输液芯4组成。

外壳1为封闭式结构，外壳1内部设有密闭腔体，密闭腔体分为蒸发段10、冷凝段12以及绝热段11三段，其中，蒸发段10位于密闭腔体的一端，该段也叫加热段，用于热管的加热。

冷凝段12位于密闭腔体的另一端，也即，冷凝段12和蒸发段10分别位于外壳1对立的两端。

绝热段11位于蒸发段10和冷凝段12之间，且绝热段11与蒸发段10和冷凝段12是连续不间断的。

蒸发段10和冷凝段12之间的空腔为蒸汽通道3，蒸汽通道3贯穿整个，该蒸汽通道3用于蒸汽流通，用于将蒸发段10加热后产生的蒸汽导向冷凝段12。

本实施例中，对传统的吸液芯进行了改进，如图2所示，吸液芯分为两个独立的结构，吸液芯2包括蒸发段吸液芯和冷凝段吸液芯，蒸发段吸液芯设于蒸发段10的内壁表面，冷凝段吸液芯设于冷凝段12的内壁表面。吸液芯2将蒸发段10和冷凝段12的内壁铺满，以提高接触面积。

吸液芯2内设有液相介质，该液相介质通过气液转换实现热量转移，由于液相介质在蒸发段10和冷凝段12之间循环，应当保证蒸发段吸液芯和冷凝段吸液芯都设有液相介质。当然，在正常热管未加热情况下，液相介质存储于蒸发段吸液芯内。

本实施例中，在蒸发段吸液芯和冷凝段吸液芯之间设有输液芯4，输液芯4贯穿绝热段11设于蒸汽通道3内，输液芯4的一端与蒸发段吸液芯接触，输液芯4的另一端与冷凝段吸液芯之间。

也即，本实用新型取消了传统热管中绝热段11的吸液芯，通过设置输液芯4来代替传统热管中绝热段11的吸液芯，该输液芯4与蒸发段吸液芯和冷凝段吸液芯连接，实现了冷凝段12向蒸发段10的液体输送，保证了热管的传热性能。

本实用新型实施例通过输液芯4连接蒸发段10和冷凝段12的吸液芯2，在蒸发段内，液体从输液芯4内进入蒸发段10内的吸液芯2，并沿着吸液芯2在蒸发段10扩散，吸收热量后蒸发变成蒸汽，蒸汽沿蒸汽通道3经过绝热段11，在冷凝段12的吸液芯2壁面冷凝释放热量，冷凝液在吸液芯2内沿着冷凝段12内壁汇集到输液芯4内，液体再沿输液芯4回到蒸发段10内，从而完成一个完整的循环。

本实用新型通过输液芯4代替绝热段11的吸液芯，避免了传统热管过长导致吸液芯的液体输送能力下降，传热性能不足的弊端。该输液芯4大大增加了液体介质的运输量，有效提升了热管内部液体介质的回流效果，进而提升了热管的传热性能。

同时，跟传统吸液芯2铺设于绝热段11整个内表面相比，输液芯4占蒸汽通道3的面积明显小于传统吸液芯2占蒸汽通道3的面积，液体通过输液芯4传导，降低了蒸汽流动对液体输运的影响，进一步提升了热管的传热性能。

由于输液芯4的尺寸非常小，远小于热管外壳1尺寸，并且相对独立，因此可以随热管外壳1弯曲，而不会造成输液芯4的性能下降。输液芯4的设计更有利于热管的弯曲，适用于大直径的热管弯曲作业，提高了热管的实用性。

如图3所示，本实用新型实施例的输液芯4由多孔管41和多孔介质层42组成，多孔管41如图5所示，其表面开设有多个第一通孔411，多孔介质层42包裹于多孔管41外围，多孔介质层42表面设有多个第二通孔，第一通孔411和第二通孔连通输液芯4内外两侧。

第一通孔411和第二通孔的孔径可以实现液体从多孔管41内进入多孔介质层42，也可以实现液体从多孔介质层42进入到多孔管41内，确保液体在输液芯4内不受阻碍。

优选的，多孔管41的两端采用封闭设计，或者是，多孔管41的两端抵在热管的两端，防止液体从多孔管41端部流失。

本实施例通过将输液芯4设计成多孔管41和多孔介质层42的组成，配合其表面的通孔，有效实现了液体的导流效果，保证液体从冷凝段12流回蒸发段10，保证热管的介质循环。且多孔管41和多孔介质层42的设计可以实现气液分离，避免了蒸汽流动对液体回流的影响，可有效防止蒸汽将回流的液体吹出并携带到冷凝段12，避免热管传热性能受影响。

本实施例的多孔管41的内腔为液体提供了流道，由于液体流道水利直径较大，液体流动的阻力大大缩小，因此液体的输运量大大增加，对于提升热管特别是失重状态下热管的热传输能力有显著的效果。

在一个实施例中，多孔介质层42内部表面的孔径小于多孔管41表面的孔径。这样，可以使多孔介质层42具有一定的阻力和毛细力，防止液体脱离输液芯4，同时为液体的流动提供驱动力。

如图4所示，在一个实施例中，多孔管41为直管，多孔介质层42为丝网层，丝网层的孔径明显小于多孔管41表面通孔的孔径，可以更有效防止液体脱离输液芯4。

当然，在一些实施例中，多孔管41也可以通过丝网围成的支撑结构替代。

为了保证输液芯4结构稳定，防止松动，多孔管41和丝网层烧结连接，当然，多孔管41和丝网层之间也可以采用胶黏、焊接或卡接的形式连接。

在一个实施例中，多孔介质层42的厚度大于吸液芯2的厚度。也即，输液芯的丝网层厚于吸液芯2的厚度，这样可以有效减少蒸汽流动对液体输运的影响。

作为进一步的改进，在一个实施例中，位于绝热段11内的输液芯4表面设有薄膜。具体的，薄膜包裹于多孔介质层42表面，即将薄膜包裹于丝网层表面，可彻底隔绝蒸汽流动对液体回流的影响。薄膜表面开设有多个第三通孔，该通孔间隔5-10mm设置一个，以便于液体通道内气泡的排出。

在一个实施例中，如图6所示，当热管外壳1直径较大时，液体介质所需流量相对也会较多，输液芯4可以设有多个，从而提供更高的液体回流量。输液芯4的数量根据热管外壳1直径或密闭腔体的内径呈正比。

在一个实施例中，吸液芯2为多孔结构，吸液芯2可以为层叠丝网、堆积小球或其他多孔结构。蒸发段10和冷凝段12的吸液芯2可以烧结在外壳1内壁面上，输液芯4外面的丝网层一般也采用烧结方式与吸液芯2连接，防止其松动。

如图3和图4所示，在一个实施例中，外壳1的形状为圆柱体，密闭腔体的径向截面呈圆形，吸液芯2铺设于密闭腔体靠近端部的内表面，输液芯4贴合吸液芯2表面。本实施例中，输液芯4的端部应尽量多与吸液芯2接触，提高与吸液芯2的接触面积，有助于冷凝液在吸液芯2内沿着圆周方向汇集到输液芯2内，同时有利于输液芯2内的液体扩散到蒸发段10的吸液芯2内，以提升热管传热性能。

当输液芯4采用一根圆形多孔管41时，外圈缠绕的丝网层外表面是圆面，难以与吸液芯2之间形成一定的贴合面积；如果多孔管数量增加，不利于其尺寸最小化，因为输液芯4将占用蒸汽通道3的流通面积，因此，在一个实施例中，输液芯4的多孔管41优选采用两根。

如图4所示，两根多孔管41平行相切排布，丝网缠绕在多孔管41的外围形成一定厚度的多孔介质层42。丝网包裹在两根多孔管41外围，以使丝网的两侧为平面，采用丝网的平面一侧与吸液芯2表面贴合，提高了输液芯4与吸液芯2接触面积，这样，不仅提高了液体汇集或扩散的效果，提升传热性能，还提高了输液芯4安装的稳定性。

值得一提的是，本实施例中，丝网与两根多孔管41之间围成的三角形区域也是液体流动的主通道之一，增加了液体的输运量。

如图6所示，作为进一步的改进，当热管外壳1的直径增大时，可在蒸发段10和冷凝段12的吸液芯2之间设置四个输液芯4，四个输液芯4沿圆周方向均匀排布，可以保证蒸发段10液体的扩散以及冷凝段12液体的汇集效果，保证液体介质分布均匀。

同时，为了进一步提升输液芯4的汇集或扩散效果，可以将多孔管41设置成扁管结构，该扁管结构具有与吸液芯2表面弧度一致的弧面，另一面为凹面，将该弧面贴合在吸液芯2上，凹面一侧朝向蒸汽通道3内部。

在蒸发段内，液体从四个输液芯4内进入蒸发段10内的吸液芯2，并沿着吸液芯2的圆周方向在蒸发段内壁扩散，吸收热量后蒸发变成蒸汽，蒸汽沿蒸汽通道3经过绝热段11，在冷凝段12的吸液芯2壁面冷凝释放热量，冷凝液在吸液芯内沿着圆周方向汇集到四个输液芯4内，液体再沿四个输液芯4回到蒸发段10内，从而完成一个完整的循环。

该扁管结构的多孔管41设计，即提高了多孔管41的截面面积，保证液体运输量，也保证了输液芯4与吸液芯2的接触面积，同时还减少了对蒸汽通道3的流通面积的占用，保证蒸汽有效流动，在大直径热管的使用中，全面提升了热管传热性能。

最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本实用新型的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本实用新型进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本实用新型各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (10)

1.一种热管，其特征在于，包括：

外壳(1)，内部设有密闭腔体，所述密闭腔体包括蒸发段(10)、冷凝段(12)以及绝热段(11)，所述蒸发段(10)位于所述密闭腔体的一端，所述冷凝段(12)位于所述密闭腔体的另一端，所述绝热段(11)位于所述蒸发段(10)和所述冷凝段(12)之间，所述蒸发段(10)和所述冷凝段(12)之间设有贯穿所述绝热段(11)的蒸汽通道(3)；

吸液芯(2)，包括蒸发段吸液芯和冷凝段吸液芯，所述蒸发段吸液芯设于所述蒸发段(10)的内壁表面，所述冷凝段吸液芯设于所述冷凝段(12)的内壁表面，所述蒸发段吸液芯和所述冷凝段吸液芯内设有液相介质；

输液芯(4)，设于所述蒸汽通道(3)内，所述输液芯(4)连接于所述蒸发段吸液芯与所述冷凝段吸液芯之间。

2.根据权利要求1所述的热管，其特征在于，所述输液芯(4)包括多孔管(41)和多孔介质层(42)，所述多孔管(41)表面开设有多个第一通孔(411)，所述多孔介质层(42)包裹于所述多孔管(41)外围，所述多孔介质层(42)表面设有多个第二通孔，所述第一通孔(411)和所述第二通孔连通所述输液芯(4)内外两侧。

3.根据权利要求2所述的热管，其特征在于，所述第二通孔的孔径小于所述第一通孔(411)的孔径。

4.根据权利要求3所述的热管，其特征在于，所述多孔管(41)和所述多孔介质层(42)分别为丝网结构，所述多孔管(41)和所述多孔介质层(42)烧结连接。

5.根据权利要求2所述的热管，其特征在于，所述多孔管(41)的两端封堵。

6.根据权利要求2所述的热管，其特征在于，位于所述绝热段(11)内的所述输液芯(4)表面设有薄膜，所述薄膜包裹于所述多孔介质层(42)表面，所述薄膜表面开设有多个第三通孔。

7.根据权利要求2所述的热管，其特征在于，所述输液芯(4)设有多个，其数量与所述密闭腔体的内径呈正比。

8.根据权利要求2所述的热管，其特征在于，所述吸液芯(2)为多孔结构，所述吸液芯(2)与所述输液芯(4)烧结连接。

9.根据权利要求2-8任一项所述的热管，其特征在于，所述外壳(1)的形状为圆柱体，所述密闭腔体的径向截面呈圆形，所述吸液芯(2)铺设于所述密闭腔体靠近端部的内表面，所述输液芯(4)贴合所述吸液芯(2)表面。

10.根据权利要求9所述的热管，其特征在于，所述多孔管(41)的形状为圆柱体，所述多孔管(41)设有两个，两个所述多孔管(41)并列设置，所述多孔介质层(42)包裹于两个所述多孔管(41)外围，以使所述多孔介质层(42)的相对两侧为平面，所述多孔介质层(42)的平面一侧与所述吸液芯(2)表面贴合。

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