CN218511555U

CN218511555U - 一种具有耐腐蚀和绝缘的热管结构

Info

Publication number: CN218511555U
Application number: CN202222626423.7U
Authority: CN
Inventors: 袁雪鹏; 汤勇; 张仕伟; 颜才满; 孙亚隆; 伍春霞
Original assignee: South China University of Technology SCUT; Zhuhai Institute of Modern Industrial Innovation of South China University of Technology
Current assignee: South China University of Technology SCUT; Zhuhai Institute of Modern Industrial Innovation of South China University of Technology
Priority date: 2022-10-08
Filing date: 2022-10-08
Publication date: 2023-02-21
Anticipated expiration: 2032-10-08

Abstract

本实用新型涉及一种具有耐腐蚀和绝缘的热管结构，包括管体和封头，管体和封头均采用金属陶瓷材料制备，管体一端设有开口，管体开口密封连接于封头，管体和封头之间设有蒸汽腔；蒸汽腔内设有吸液芯，吸液芯外侧壁抵接于管体内侧壁；蒸汽腔内抽真空并灌注有液体工质。热管结构的管体和封头采用金属陶瓷材料制备，具有耐腐蚀和绝缘的特性，能够满足耐腐蚀和绝缘的行业需求；管体蒸汽腔内设有吸液芯，管体开口密封连接于封头，保证蒸发腔的密封性能，使得热管结构能够基于相变原理实现高效散热，不会发生管内氧化、脱碳的现象，能够保持热管的良好散热性能。

Description

一种具有耐腐蚀和绝缘的热管结构

技术领域

本实用新型属于器件散热技术领域，具体涉及一种具有耐腐蚀和绝缘的热管结构。

背景技术

电力、冶金、石油化工、化纤等行业由于工作功率往往较大，需要对外散热来保证设备正常运转，然而这些行业有对散热元件有着特殊要求，如电力设备往往需要元器件绝缘、耐高电压，石油化工行业则是需要元器件具有耐腐蚀的特性，目前常用风冷、液冷的导热能力已无法满足快速增长的散热需求，且其元件需额外处理来满足行业特殊需要。

热管是一种传热性极好的人工构件，常用的热管由三部分组成：主体为一根封闭的金属管，内部空腔内有工质和毛细结构芯。从传热状况看，热管沿轴向可分为蒸发段、绝热段和冷凝段三部分。工作时，蒸发段的工质被管外的热流体加热，吸取潜热蒸发，其蒸汽经绝热段流向冷凝段，工质蒸汽放出潜热，凝结为液体。蒸汽液化释放出的潜热通过管壁传递给热管外面的冷流体。积聚在冷凝段毛细结构芯中的液体工质借助毛细结构芯的毛细力的作用返回到蒸发段再吸热蒸发，实现传热过程。

现有技术的热管存在以下技术问题：

金属热管无法满足特殊行业对热管耐腐蚀和绝缘的要求；单面搪瓷热管虽然具有一定的耐腐蚀性能，但容易发生管内氧化、脱碳而导致热管性能严重下降。

实用新型内容

针对现有技术中存在的技术问题，本实用新型的目的是：提供一种具有耐腐蚀和绝缘的热管结构，能够满足耐腐蚀和绝缘的行业需求，不会发生管内氧化、脱碳的现象，能够保持热管的良好散热性能。

本实用新型目的通过以下技术方案实现：

一种具有耐腐蚀和绝缘的热管结构，包括管体和封头，管体和封头均采用金属陶瓷材料制备，管体一端设有开口，管体开口密封连接于封头，管体和封头之间设有蒸汽腔；蒸汽腔内设有吸液芯，吸液芯外侧壁抵接于管体内侧壁；蒸汽腔内抽真空并灌注有液体工质。

进一步，吸液芯采用玻璃粉和或金属陶瓷粉末烧结而成。

进一步，液体工质为去离子水、甲醇或乙醇。

进一步，封头设有灌液管，灌液管连接于管体蒸汽腔。

进一步，封头外设有采用金属陶瓷材料制备的封帽，封帽和管体密封连接，封帽内设有高温密封胶，密封胶包裹封头和灌液管。

进一步，管体和封头、封帽和管体均采用激光玻璃钎焊密封。

一种具有耐腐蚀和绝缘的热管结构的制备方法，包括以下步骤，

步骤1，在一端开口的管体内烧结吸热芯，使吸液芯外侧壁抵接于管体内侧壁；

步骤2，利用激光玻璃钎焊将管体开口与封头密封连接，使管体和封头之间形成蒸汽腔，所述管体和封头均采用金属陶瓷材料制备；

步骤3，向蒸汽腔内注入液体工质并对蒸汽腔抽真空。

进一步，步骤1的实现方式为，将管体竖直放入热管填粉机上，插入芯棒，在芯棒与管体之间填入玻璃粉、氧化铝或者氮化铝中的至少一种粉体并振实，然后放入高温炉中，在低于粉体熔点的温度进行烧结，得到粉末烧结吸液芯。

进一步，步骤3的实现方式为，通过封头上的灌液管向管体内注入吸液芯吸液的50％～150％的液体工质，在低于工质结冰温度下冷冻5min后进行一次除气和二次除气使蒸汽腔变成真空或负压，然后对灌液管进行密封。

进一步，步骤3后还包括以下步骤，在封帽腔内填满高温密封胶，将封帽与管体采用激光玻璃钎焊密封以进一步密封管体，同时使封帽腔内的密封胶包裹封头和灌液管。

与现有技术相比，本实用新型具有以下有益效果：

热管结构的管体和封头采用金属陶瓷材料制备，具有耐腐蚀和绝缘的特性，能够满足耐腐蚀和绝缘的行业需求；管体蒸汽腔内设有吸液芯，管体开口密封连接于封头，保证蒸发腔的密封性能，使得热管结构能够基于相变原理实现高效散热，不会发生管内氧化、脱碳的现象，能够保持热管的良好散热性能，成为电力、冶金、石化等行业极具潜力元器件。

附图说明

图1为本实施例的具有耐腐蚀和绝缘的热管结构的示意图。

图2为本实施例的管体的剖面示意图。

图3为本实施例的封帽的结构示意图。

图中：

1、管体；2、灌液管；3、玻璃钎焊接头；4、封帽；5、吸液芯；6、蒸汽腔；7、封帽腔；8、封头。

具体实施方式

下面对本实用新型作进一步详细的描述。

如图1-图3所示，一种具有耐腐蚀和绝缘的热管结构，包括管体1和封头8，管体1和封头8之间密封形成蒸汽腔6，管体1内表面烧结粉末吸液芯5，蒸汽腔6工作时为真空或者负压。

封头8上设有灌液管2，通过灌液管2注入吸液芯5饱和吸液的50％～150％工质。将热管放入远低于液体工质结冰温度氛围内5Min后进行抽真空。

封头8与管体1之间通过激光玻璃钎焊密封后，得到玻璃钎焊接头3。

封头8上外侧设有封帽4，封帽4为U型结构，一端设有封帽腔7，在封帽腔7内充满高温密封胶，并通过激光玻璃焊接将封帽4与管体1进一步密封，封帽腔7内的密封胶包裹于灌液管2。

具体地，吸液芯5采用玻璃粉或氧化铝、氮化铝等金属陶瓷粉末中的一种或者几种混合烧结在管体1内表面上。管体1、封头8和封帽4均采用刚玉、氮化铝等金属陶瓷材料。

本实施例中，管体1和吸液芯5的截面均为圆形。

本实用新型的热管结构基于相变传热原理，能够实现热管快速散热，同时由于热管采用刚玉、玻璃粉等绝缘材质制备，使得该热管不仅具有金属热管的散热能力，同时也具有耐腐蚀和绝缘的特性，应用范围更广，是有效解决电力、冶金、石化等行业散热需求的极具潜力元器件。

一种具有耐腐蚀和绝缘的热管结构及其制备方法，包括如下步骤：

(1)管体1内外表面清洁：将管体1放入除油剂中进行超声波加热清洗10Min以上，再放入超纯水进行超声波进行5Min以上，最后吹干表面水渍并放入烤箱烘烤30Min，取出备用。

(2)吸液芯5制备：将管体1竖直放入热管填粉机上，插入芯棒，进而填入玻璃粉、氧化铝或者氮化铝等粉末的一种或几种混合粉并振实，最后放入高温炉中，在低于粉体熔点的温度进行烧结，得到粉末烧结吸液芯5。

(3)管体1密封：利用激光玻璃钎焊把管体1与封头8进行密封。

(4)液体工质灌注及除气：通过灌液管2向蒸汽腔6内注入吸液芯5饱和吸液的50％～150％左右的液体工质，在低于工质结冰温度下冷冻5min后进行一次除气和二次除气使得蒸汽腔6变成真空或负压，并对灌液管2进行密封。

(5)封帽4密封：在封帽腔7内填满高温密封胶后与管体1对接，使密封胶包裹于灌液管2和封头8，采用激光玻璃进一步密封管体1和封帽4。

上述实施例为本实用新型较佳的实施方式，但本实用新型的实施方式并不受上述实施例的限制，其他的任何未背离本实用新型的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims

1.一种具有耐腐蚀和绝缘的热管结构，其特征在于：包括管体和封头，管体和封头均采用金属陶瓷材料制备，管体一端设有开口，管体开口密封连接于封头，管体和封头之间设有蒸汽腔；蒸汽腔内设有吸液芯，吸液芯外侧壁抵接于管体内侧壁；蒸汽腔内抽真空并灌注有液体工质。

2.按照权利要求1所述的一种具有耐腐蚀和绝缘的热管结构，其特征在于：液体工质为去离子水、甲醇或乙醇。

3.按照权利要求1所述的一种具有耐腐蚀和绝缘的热管结构，其特征在于：封头设有灌液管，灌液管连接于管体蒸汽腔。

4.按照权利要求1所述的一种具有耐腐蚀和绝缘的热管结构，其特征在于：封头外设有采用金属陶瓷材料制备的封帽，封帽和管体密封连接，封帽内设有高温密封胶，密封胶包裹封头和灌液管。

5.按照权利要求1所述的一种具有耐腐蚀和绝缘的热管结构，其特征在于：管体和封头、封帽和管体均采用激光玻璃钎焊密封。