專利名稱：一種無(wú)芯非重力熱管的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種非重力熱管。
由于受重力影響，熱管在重力場(chǎng)中工作是有方向性的，我們把直線形熱管看成一條射線，把蒸發(fā)段的端頭看成這條射線的起點(diǎn)，則這條射線與水平面的夾角稱為熱管的工作角度。
當(dāng)前，非重力熱管，一般由管殼、毛細(xì)芯和工質(zhì)組成，可在3°-90°工作角度內(nèi)工作。
重力熱管，一般由管殼和工質(zhì)組成，殼內(nèi)無(wú)毛細(xì)芯，在工作角度較小時(shí)，由于受重力影響，側(cè)上方無(wú)可供汽化的液體工質(zhì)，熱管在側(cè)上方受熱，將會(huì)出現(xiàn)干燒現(xiàn)象，無(wú)法正常工作，也就是說(shuō)，重力熱管不能在水平方向附近工作。
非重力熱管雖然工作角度范圍大，適應(yīng)能力強(qiáng)，但是它必須有毛細(xì)芯，因而產(chǎn)生以下不足1、毛細(xì)芯由多孔材料制成，工藝較復(fù)雜，成本較高。
2、如果將毛細(xì)芯與管殼燒成一體，將會(huì)導(dǎo)致管殼(如銅)嚴(yán)重軟化，降低機(jī)械強(qiáng)度。
3、如果將毛細(xì)芯與管殼制成兩體結(jié)構(gòu)，則配合間隙極難控制，間隙稍大便增加了熱管的熱阻。
4、毛細(xì)芯往往由燒結(jié)而成，一般強(qiáng)度不高，如果熱管工作在振動(dòng)的場(chǎng)合，易于損壞，構(gòu)成了降低熱管可靠性一個(gè)重要的因素。
5、毛細(xì)芯較難清洗，一旦污物清洗不凈，將直接影響毛細(xì)作用，降低熱管的性能。
6、毛細(xì)芯有一定的厚度(例如Φ16mm——Φ24mm熱管內(nèi)毛細(xì)芯壁厚約為1.5mm)，這就縮小了蒸發(fā)段的蒸汽通道截面，降低了攜帶極限和沸騰極限。
7、制作毛細(xì)芯的顆粒，有一定的粒度分布，為了保證毛細(xì)力，粒度不能太大，致使?jié)B透率降低，從而限制了液體工質(zhì)的回流，因此也降低了毛細(xì)極限。
8、由于上述5、6及7款所述的原因，導(dǎo)致熱管的傳輸能力受到限制。
重力熱管雖無(wú)上述弊端，但它在放置方向及受熱部位上又有極大的局限性。
為了提高徑向傳熱能力，有時(shí)在非重力熱管及重力熱管管殼內(nèi)壁上加上槽道，這種傳統(tǒng)槽道，比本實(shí)用新型所述的槽道淺，而且這些槽道基本上是軸向的，一般與柱面母線間只有很小的夾角。
中國(guó)專利CN2108886U《螺旋槽形熱管》闡述了在熱管內(nèi)壁制成螺旋槽有多種優(yōu)點(diǎn)，比現(xiàn)有熱管傳熱系數(shù)可提高20——30％。
但是這個(gè)實(shí)用新型的螺旋槽是利用滾壓外壁而生成的，它無(wú)法在熱管的內(nèi)壁上形成窄而深的槽道，因而其螺旋槽道不能產(chǎn)生毛細(xì)作用，屬于重力熱管；另外，也無(wú)法形成能安裝散熱片的具有光滑圓柱面的外壁，所以它的目的、功能和效果均與本實(shí)用新型不同，是屬于與本實(shí)用新型性質(zhì)不同的構(gòu)思。
本實(shí)用新型的目的是提供一種比現(xiàn)有熱管傳熱效率高、可靠性高、適應(yīng)性強(qiáng)而成本低的一種新型熱管。
本實(shí)用新型的主要技術(shù)方案如下新型熱管由管殼及其內(nèi)的工質(zhì)所組成(無(wú)毛細(xì)芯)，在管殼的內(nèi)壁上制成螺旋槽道，這些槽道是專門(mén)為完成毛細(xì)功能而設(shè)計(jì)的。
槽道的設(shè)計(jì)和加工是本實(shí)用新型的關(guān)鍵，必須注意以下問(wèn)題1、槽道的凸臺(tái)及凹槽的基本截面(指從總體框架上看的大致形狀，不包含頂部和底部的細(xì)節(jié))，可選擇三角形、矩形、梯形等多種形狀。
2、槽道要深，使回流的液體滿足汽化的需要，避免出現(xiàn)工質(zhì)供不應(yīng)求的情況，具體深度應(yīng)根據(jù)傳熱功率的大小確定，功率越大槽道越深。
3、槽道要窄，窄槽道才能形成較大的毛細(xì)力，但槽道窄將增加加工難度，尺寸的縮小不應(yīng)更多地增加加工成本，一般在0.5——1mm間便可滿足要求。
4、凸臺(tái)的頂部截面應(yīng)呈圓滑弧形，最好呈單曲率半徑圓滑弧形，這樣可以使凸臺(tái)頂部的工質(zhì)薄而均勻，從而極大地提高徑向傳熱能力。
5、凹槽的底部截面應(yīng)呈圓滑弧形，最好呈單曲率半徑圓滑弧形，這樣可以延長(zhǎng)所用模具的使用壽命。
6、其槽道采取多頭螺紋結(jié)構(gòu)更便于加工，因熱管實(shí)際工作的方位不同，其槽道與柱面母線的夾角，應(yīng)取不同的數(shù)值，但是，根據(jù)試驗(yàn)，其槽道與柱面母線的夾角取48±5°足以滿足一般要求。
7、本實(shí)用新型的外殼由特制的金屬管材制作，例如銅管材或鋁管材，它是作為一個(gè)獨(dú)立產(chǎn)品由專門(mén)工廠生產(chǎn)的，它的外壁為光滑圓柱面，以便加裝散熱片，它的內(nèi)壁制成螺旋槽道，以產(chǎn)生毛細(xì)作用，其槽道可具有上述1、2、3、4、5或6款所述的槽道的特征。
8、在傳輸功率很大的情況下，為了提高攜帶極限，須在管殼內(nèi)壁上襯一層與工質(zhì)相容的細(xì)紗網(wǎng)。
本實(shí)用新型與現(xiàn)有技術(shù)相比，有如下優(yōu)點(diǎn)1、沒(méi)有毛細(xì)芯，兼有非重力熱管和重力熱管的優(yōu)點(diǎn)，工作角度擴(kuò)展到-10°——90°，也就是說(shuō)，具有一定的逆重力工作的特性，提高了應(yīng)用的適應(yīng)性。
2、提高了軸向傳熱能力1)蒸發(fā)段因無(wú)毛細(xì)芯使得蒸汽通道截面變大，相當(dāng)于加大了管殼直徑，運(yùn)送氣體量增加，提高了攜帶極限和沸騰極限。
2)液體回流除受重力作用外，尚受毛細(xì)力作用，因此回流快，更能滿足相變的需求，新型熱管液體工質(zhì)直接在槽道中運(yùn)動(dòng)，滲透率大大提高，從而提高了攜帶極限和毛細(xì)極限。
3、提高了徑向傳熱能力1)管殼內(nèi)壁面積較光壁能提高1倍以上，降低了相應(yīng)的傳熱熱阻。
2)由于表面張力的作用，凸臺(tái)表面水層的厚度極大地減小，降低了相應(yīng)的傳熱熱阻；3)凹槽內(nèi)與水接觸面積大，易生成氣泡并停留較長(zhǎng)時(shí)間，熱量傳到氣泡壁距離很短，降低了相應(yīng)的傳熱熱阻；4、本實(shí)用新型相當(dāng)于毛細(xì)芯貫穿整個(gè)熱管，這樣熱管的蒸發(fā)段和冷凝段的位置可以是隨意的，也就是說(shuō)，新型熱管的蒸發(fā)段和冷凝段沒(méi)有嚴(yán)格區(qū)別和界限，應(yīng)用上帶來(lái)很大的方便和靈活性。
5、取消了毛細(xì)芯，還帶來(lái)如下好處1)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，降低了成本；2)防止了因制作毛細(xì)芯而導(dǎo)致金屬管的軟化；3)防止了毛細(xì)芯與管殼接觸不良而導(dǎo)致的熱管熱阻的增加；4)防止了毛細(xì)芯在振動(dòng)條件下的損壞，提高了熱管的可靠性，增長(zhǎng)了熱管的壽命。
本實(shí)用新型的圖面說(shuō)明如下


圖1是本實(shí)用新型實(shí)施例1的結(jié)構(gòu)示意圖；圖2是
圖1中A放大示意圖；圖3是本實(shí)用新型實(shí)施例2的結(jié)構(gòu)示意圖；圖4是圖2中B-B剖視示意圖。
以下結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步說(shuō)明本實(shí)用新型實(shí)施例1如
圖1、圖2所示。
新型熱管由管殼1及其內(nèi)的工質(zhì)3所組成，在管殼的內(nèi)壁上制成螺旋槽道2。槽道2采取多頭螺紋結(jié)構(gòu)，槽道與柱面母線夾角為48±5°，槽道2的凸臺(tái)4及凹槽5的基本截面為矩形，凸臺(tái)4的頂部截面6和凹槽5的底部截面7均為單曲率半徑圓滑弧形(180°的圓弧)。
本實(shí)用新型實(shí)施例2如圖3、圖4所示。
實(shí)施例2是，在實(shí)施例1的基礎(chǔ)上，再在管殼內(nèi)壁襯一層細(xì)紗網(wǎng)8。
權(quán)利要求1.一種無(wú)芯非重力熱管，它主要由管殼(1)及其內(nèi)工質(zhì)(3)所組成，其特征在于在管殼(1)的內(nèi)壁制成螺旋槽道(2)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的無(wú)芯非重力熱管，其特征在于其槽道(2)的凸臺(tái)(4)及凹槽(5)基本截面可選擇三角形、矩形、梯形。
3.根據(jù)權(quán)利要求3所述的無(wú)芯非重力熱管，其特征在于其槽道(2)的凸臺(tái)(4)的頂部截面(6)及凹槽(5)的底部截面(7)呈圓滑弧形。
4.根據(jù)權(quán)利要求4所述的無(wú)芯非重力熱管，其特征在于其槽道(2)的凸臺(tái)(4)的頂部截面(6)及凹槽(5)底部截面(7)呈單曲率半徑圓滑弧形。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的無(wú)芯非重力熱管，其特征在于其槽道(2)的凹槽(5)深而窄。
6.根據(jù)權(quán)利要求3所述的無(wú)芯非重力熱管，其特征在于其槽道(2)采取多頭螺紋式結(jié)構(gòu)。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的無(wú)芯非重力熱管，其特征在于其管殼(1)由特制的金屬管材制作，金屬管材外壁為光滑圓柱面，金屬管材的內(nèi)壁制成螺旋槽道，螺旋槽道可具有權(quán)利要求2、3、4、5或6所述的槽道的特征。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的無(wú)芯非重力熱管。其特征在于在管殼(1)內(nèi)壁上襯一層與工質(zhì)相容的細(xì)紗網(wǎng)(8)。
專利摘要一種無(wú)芯非重力熱管,在管殼內(nèi)壁上制成特種槽道,不加毛細(xì)芯,它既極大地提高了軸向及徑向傳熱能力,又可以在一定的負(fù)角下工作,適應(yīng)能力很強(qiáng)。而且極大地簡(jiǎn)化了結(jié)構(gòu),方便了工藝,降低了成本,提高了可靠性。從而,可在相當(dāng)廣泛的領(lǐng)域內(nèi)代替一般的熱管,特別是在電力半導(dǎo)體器件用散熱器的應(yīng)用方面,有更加突出的優(yōu)點(diǎn)。
文檔編號(hào)F28D15/02GK2438080SQ0021187
公開(kāi)日2001年7月4日 申請(qǐng)日期2000年5月18日 優(yōu)先權(quán)日2000年5月18日
發(fā)明者巴茵 申請(qǐng)人:巴茵