專利名稱：具有多層微孔管陣列的三維平板熱管及其加工工藝的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及換熱技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種具有多層微孔管陣列的三維平板熱管及
其加工工藝。
背景技術(shù)：
與自然對流和強(qiáng)制對流的換熱方式相比，由于相變換熱的方式傳熱效率高，利用相變換熱技術(shù)的換熱器在工業(yè)中得到了廣泛的應(yīng)用，在此類相變換熱器技術(shù)中，最典型的要屬熱管換熱器技術(shù)，熱管的主要傳熱方式為蒸發(fā)和冷凝，具有傳熱能力大、溫度控制能力強(qiáng)、傳熱效率高的特點(diǎn)。 傳統(tǒng)的熱管一般是采用具有一定直徑的圓管，灌裝工質(zhì)后兩端封閉，這種結(jié)構(gòu)相較其它的熱管，如管殼式換熱器、板式換熱器等，不但換熱效率高，而且具有體積小，使用壽命長，免維護(hù)等優(yōu)點(diǎn)。但熱管的制作工藝如毛細(xì)芯材料的制備及維護(hù)過程非常復(fù)雜，這使得其應(yīng)用受到很大的限制，而且普通熱管與元件被冷卻面接觸面積小，導(dǎo)致等效熱阻大。
對于平板換熱面，采用平板式的熱管具有熱阻小、換熱效率高的特性，現(xiàn)有的平板式的熱管通常有兩種結(jié)構(gòu)一種是傳統(tǒng)的平板式的熱管，主要采用單一熱管結(jié)構(gòu)，其內(nèi)部承壓能力、可靠性、局部最大換熱密度以及最大熱輸送能力都受到很大限制。另外一種是本申請人提供的新型的平板熱管，見申請?zhí)枮?00910078903. 0，名稱為一種具有層列微槽微熱管群的新型平板熱管的發(fā)明專利申請，該申請的平板熱管包括由整體擠壓而成的金屬質(zhì)平板，并在平板內(nèi)部設(shè)置有一個(gè)以上并排排列的陳列式通孔，通孔內(nèi)灌裝工質(zhì)，平板兩端密封，從而構(gòu)成一整體的平板熱管，工藝簡單，省去了現(xiàn)有熱管制作時(shí)如毛細(xì)芯材料制備等工藝，增強(qiáng)了液體工質(zhì)的換熱能力，提高換熱效率。該平板熱管雖然克服了傳統(tǒng)的平板式的熱管的弊病，但是由于是單層微孔管陣列的平板熱管，平板熱管的強(qiáng)度和可靠性還有待提高，而且平板熱管與換熱對象之間的接觸面積有限，故兩者之間形成有限面積的換熱面，即平板熱管中作為吸熱部分的蒸發(fā)段的面積以及作為散熱部分的冷凝段的面積都是有限的，若想提高局部最大的換熱密度，只能通過縮小平板熱管內(nèi)的并排排列的通孔之間的距離以及通孔自身的直徑，這就會對擠壓工藝的要求有所提高，還會影響平板熱管的強(qiáng)度和可靠性。而且在現(xiàn)有技術(shù)中將并排排列的熱管的端頭密封的工藝通常是將熱管端頭封蓋或者將熱管裝入套筒中再將套筒口焊接封蓋或者將端頭熔融整體釬焊加工為一體，工藝十分復(fù)雜，而且密封性和可靠性能低。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明針對現(xiàn)有技術(shù)中存在的缺陷或不足，提供一種新型的具有多層微孔管陣列的三維平板熱管，能夠提高局部最大的換熱密度，具有熱阻小、換熱效率高、承壓能力強(qiáng)、可靠性高的優(yōu)點(diǎn)。本發(fā)明還提供一種所述三維平板熱管的加工工藝。本發(fā)明的技術(shù)方案如下 —種具有多層微孔管陣列的三維平板熱管，其特征在于包括由金屬材料經(jīng)過擠壓或沖壓成型的具有兩層或兩層以上平行排布的微孔管陣列的導(dǎo)熱體，所述每層微孔管陣
列包括兩個(gè)或兩個(gè)以上平行排布的微孔管，所述微孔管內(nèi)灌裝有起相變換熱作用的工質(zhì)，
所述導(dǎo)熱體的兩端密封且至少一端頭具有由冷焊形成的漸變收縮的封口帶。 所述導(dǎo)熱體的至少一縱截面在該封口帶處的外側(cè)邊沿微孔管管長方向漸變收縮
為一點(diǎn)，所述外側(cè)邊為相對內(nèi)凹的兩條弧形邊。 所述導(dǎo)熱體的至少一縱截面在該封口帶處的內(nèi)側(cè)邊沿微孔管管長方向漸變收縮為一點(diǎn)，所述內(nèi)側(cè)邊為相對內(nèi)凹的兩條弧形邊。 導(dǎo)熱體在封口帶所在端具有由錫焊或高頻焊形成的巻曲的加固焊口和/或所述導(dǎo)熱體在封口帶所在端的外部設(shè)置有保護(hù)套。 所述平行排布的微孔管陣列平行于導(dǎo)熱體的條狀或板狀橫向?qū)挾容^寬的表面。
設(shè)置微孔管的通道橫截面的長寬比在l至1.5之間，所述新型熱管的最小管壁與各微孔管等效直徑的比值均大于等于0. 2。 當(dāng)導(dǎo)熱體的總厚度小于等于3mm時(shí)，所述封口帶漸變收縮的延展長度與導(dǎo)熱體總
厚度的比值在0. 75至1. 5之間；當(dāng)導(dǎo)熱體的總厚度在3mm至5mm之間時(shí)，所述封口帶漸變
收縮的延展長度與導(dǎo)熱體總厚度的比值在O. 6至1. 5之間；當(dāng)導(dǎo)熱體的總厚度大于5mm時(shí)，
所述封口帶漸變收縮的延展長度與導(dǎo)熱體總厚度的比值在0. 5至1. 5之間。 所述各微孔管兩端均封閉，各微孔管均為獨(dú)立熱管結(jié)構(gòu)，形成三維微熱管陣列；或
所述各微孔管一端在導(dǎo)熱體內(nèi)開放，即各微孔管彼此連通，但導(dǎo)熱體該端封閉，各微孔管另
一端封閉，各微孔管為半獨(dú)立熱管結(jié)構(gòu)，形成三維微孔管陣列的單一整體熱管。 所述各微孔管的通道內(nèi)壁中，設(shè)置有具有強(qiáng)化傳熱作用的微翅片或沿微孔管長度
方向走向的內(nèi)凹毛細(xì)微槽，所述微翅片的大小和結(jié)構(gòu)適合于與微孔管內(nèi)壁形成沿微孔管長
度方向走向的毛細(xì)微槽，所述微翅片與微孔管內(nèi)壁形成的頂角處以及內(nèi)凹毛細(xì)微槽與微孔
管內(nèi)壁形成的頂角處均為平滑的圓角。 所述上下層的微孔管陣列中相鄰的微孔管為上下對齊排列或交錯(cuò)排列。
—種如上所述的三維平板熱管的加工工藝，其特征在于包括如下步驟 A、采用擠壓或沖壓工藝制備出其內(nèi)具有兩層或兩層以上平行排布并貫通的微孔
管陣列的條狀或板狀的導(dǎo)熱體，所述每層微孔管陣列包括兩個(gè)或兩個(gè)以上平行排布的微孔
管； B、將導(dǎo)熱體的一端的端頭密封； C、將微孔管內(nèi)空氣排出及灌裝液體工質(zhì)； D、將導(dǎo)熱體的另一端的端頭采用冷焊工藝密封封裝，所述冷焊工藝為通過刀口擠壓導(dǎo)熱體的端頭使之變形并進(jìn)行封口及切斷。 上述三維平板熱管的加工工藝，其特征在于，步驟B所述的將導(dǎo)熱體的一端的端頭密封的工藝為采用冷焊工藝密封封裝，所述冷焊工藝為通過刀口擠壓導(dǎo)熱體的該端頭使之變形并進(jìn)行封口及切斷；或步驟B所述的將導(dǎo)熱體的一端的端頭密封的工藝為將導(dǎo)熱體的該端頭壓扁、巻曲后，采用錫焊或高頻焊進(jìn)行封口加固或在該端頭套上套筒進(jìn)行密封。
上述三維平板熱管的加工工藝，其特征在于，執(zhí)行完步驟D后，還執(zhí)行下述步驟
E、將導(dǎo)熱體的兩端頭安裝保護(hù)套。
步驟A所述導(dǎo)熱體為金屬或合金材料，將金屬或合金材料加熱到軟化溫度后注入擠壓模具擠壓或由沖壓模具沖壓，所述擠壓或沖壓模具具有平行排布的兩層或兩層以上的柱狀凸模，所述導(dǎo)熱體被擠壓或沖壓后冷卻至常溫。 步驟A所述擠壓模具或沖壓模具內(nèi)的柱狀凸模上均設(shè)置有若干微凹坑或外翅片，使所述微孔管內(nèi)壁上帶有擠壓或沖壓成型的具有強(qiáng)化傳熱作用的若干微翅片或內(nèi)凹毛細(xì)微槽。 本發(fā)明的技術(shù)效果如下 本發(fā)明提供的具有多層微孔管陣列的三維平板熱管，包括一具有多層層狀排布的微孔管的導(dǎo)熱體，導(dǎo)熱體密封并在微孔管內(nèi)灌裝有起相變換熱作用的工質(zhì)，即微孔管內(nèi)灌裝有工質(zhì)形成微熱管，并以相變換熱的方式傳熱，自然形成熱管效應(yīng)。該多層微孔管陣列的三維平板熱管結(jié)構(gòu)的設(shè)置使得該三維平板熱管與換熱對象在有限的接觸面積下，各層的微熱管之間依次進(jìn)行導(dǎo)熱傳遞，即與換熱對象接觸的第一層的微熱管的蒸發(fā)段導(dǎo)熱給第二層的微熱管使其也形成蒸發(fā)段，若還有第三層的微熱管，第二層會再向第三層導(dǎo)熱傳遞，最終導(dǎo)熱至所有層，各層的蒸發(fā)段均蒸發(fā)汽化，流動到各自微熱管的冷凝段，冷凝段放熱液化流回蒸發(fā)段，自動完成各自微熱管的循環(huán)，而各層的冷凝段之間也是互相導(dǎo)熱傳遞的，故微熱管整體冷凝放熱的效率及最大熱運(yùn)輸量要比單層微孔管陣列的平板熱管要高，提高了局部最大的換熱密度，無需縮小熱管內(nèi)的并排排列的微孔管之間的距離以及微孔管自身的直徑。導(dǎo)熱體的兩端密封且至少一端頭具有由冷焊形成的漸變收縮的封口帶，是通過使用冷焊工藝來制備該三維平板熱管形成的獨(dú)特結(jié)構(gòu)，而傳統(tǒng)的端頭封口工藝通常是使用熱焊工藝將熱管端頭封蓋或?qū)峁苎b入套筒中再將套筒口焊接封蓋或?qū)⒍祟^熔融整體釬焊加工為一體，工藝十分復(fù)雜，本發(fā)明采用獨(dú)特的端頭封口冷焊工藝能夠一次性閉合封裝以形成獨(dú)特的具有漸變收縮的封口帶的三維平板熱管。此外，該多層微孔管陣列的三維平板熱管結(jié)構(gòu)進(jìn)一步提高了三維平板熱管的強(qiáng)度和可靠性。同時(shí)對于平板換熱面，采用本發(fā)明的三維平板熱管具有熱阻小、換熱效率高的特性，更是傳統(tǒng)圓形熱管無法比擬的。而且還可以在很多領(lǐng)域中，用以替代現(xiàn)有的冷卻裝置，如在電子電器領(lǐng)域，由于結(jié)構(gòu)空間的限制，電子元器件的冷卻通常依靠風(fēng)扇完成，但是應(yīng)用本發(fā)明的三維平板熱管，就可以將三維平板熱管顯著的小型化、微型化，用來對電子元器件進(jìn)行冷卻散熱。 通過設(shè)置加固焊口以及保護(hù)套能夠增強(qiáng)本發(fā)明三維平板熱管的端頭封口的密閉性以及抗氧化能力。 通過導(dǎo)熱體的總厚度在不同取值范圍內(nèi)，設(shè)定該總厚度與導(dǎo)熱體的封口帶漸變收縮的延展長度之間比值的取值范圍，使得封口處能具備足夠的強(qiáng)度，從而使微孔管內(nèi)部承受的壓力能夠大于2. 0MPa，以滿足微孔管內(nèi)不同液體工質(zhì)在各種工作溫度下能夠承受的壓力，適應(yīng)熱管在各種情況下的工作需要。 各微孔管兩端密封封裝，使得各微孔管形成獨(dú)立工作的微熱管，這樣，每層微孔管陣列中的微孔管形成兩個(gè)及兩個(gè)以上平行排布且獨(dú)立工作的微熱管，這樣更加有利于三維平板熱管整體的可靠性及安全維護(hù)，萬一某微孔管陣列中的一個(gè)微孔管發(fā)生損壞也不會影響該微孔管陣列中的其它微孔管的工作，更不會影響其它層的微孔管陣列中的微孔管的工作。而對于半獨(dú)立熱管結(jié)構(gòu)的微孔管陣列或者半獨(dú)立熱管結(jié)構(gòu)的微孔管，無需封閉微孔管的端頭，降低了三維平板熱管對真空度要求。
各微孔管的通道內(nèi)壁中，設(shè)置有具有強(qiáng)化傳熱作用的微翅片，能夠進(jìn)一步增強(qiáng)工 質(zhì)的相變換熱能力，微翅片之間如果距離合適也會形成毛細(xì)芯結(jié)構(gòu)，同時(shí)由于比表面積大 幅增加，在相同換熱面下比單層微孔管陣列的平板熱管的熱流密度更大，故具有更高的換 熱效率，或者可以在相同的換熱效率下，實(shí)現(xiàn)體積的大幅減小，可以節(jié)省材料損耗，從而該 三維平板熱管比傳統(tǒng)的熱管或單層微孔管陣列的平板熱管具有更高的換熱效率和更小的 體積。設(shè)置合適的微翅片的距離還能夠顯著增強(qiáng)三維平板熱管本身抗彎、抗熱等力學(xué)性能。 微翅片的大小和結(jié)構(gòu)適合于與微孔管內(nèi)壁形成沿微孔管長度方向走向的毛細(xì)微槽可以進(jìn) 一步提高三維平板熱管的表觀熱流密度以及熱管的雙向換熱特性。 本發(fā)明涉及的三維平板熱管的加工工藝中各微孔管為采用擠壓或沖壓而成的一 體結(jié)構(gòu)，將導(dǎo)熱體經(jīng)過整體擠壓或沖壓成型為兩層或兩層以上的平行排布的微孔管陣列， 各微孔管陣列包括兩個(gè)及兩個(gè)以上平行排布的微孔管，微孔管內(nèi)排出空氣并灌裝有液體工 質(zhì)形成微熱管，自然形成熱管效應(yīng)，由于是擠壓或沖壓成型，工藝簡單，省去了現(xiàn)有熱管制 作時(shí)如毛細(xì)芯材料制備以及維護(hù)等工藝，又因?yàn)槭钦w成型，故無需使用釬焊工藝在釬焊 爐內(nèi)通過整體釬焊加工為一體結(jié)構(gòu)。國標(biāo)(GB9082. 1-88)所規(guī)定的鋁熱管圓管材的管壁應(yīng) 大于1. Omm，而本申請的三維平板熱管由于各層微孔管陣列之間以及同一層微孔管陣列的 各微孔管之間相互支撐，能夠相互加強(qiáng)各微孔管的強(qiáng)度，故三維平板熱管的管壁可降低為 0. 2-0. 4mm左右，對于具有如此薄管壁的熱管的端頭密封封裝工藝，若采用現(xiàn)有技術(shù)中的封 蓋封裝，很容易發(fā)生泄露，影響密閉性能，若采用端頭熔融釬焊工藝封裝，端頭又容易發(fā)生 斷裂。本申請的端頭封口采用冷焊工藝，可通過刀口擠壓導(dǎo)熱體的端頭使之變形并進(jìn)行封 口及切斷，使導(dǎo)熱體端頭形成漸變收縮的封口帶，能夠一次性閉合封裝，工藝簡單，密封性 好，不會發(fā)生泄露，增強(qiáng)了安全性及可靠性能。并且本發(fā)明的三維平板熱管的加工工藝有利 于工業(yè)化生產(chǎn)，導(dǎo)熱體可批量置于生產(chǎn)線上，經(jīng)擠壓模具擠壓或由沖壓模具沖壓后進(jìn)入下 面的程序，有利于該三維平板熱管的批量生產(chǎn)，同時(shí)提高了三維平板熱管的生產(chǎn)效率。


圖1為本發(fā)明三圖2為本發(fā)明三圖3為本發(fā)明三圖4為本發(fā)明三圖5為本發(fā)明三圖6為本發(fā)明三圖7為本發(fā)明三圖8為本發(fā)明三圖9為本發(fā)明三圖10為本發(fā)明
三維平板熱管的縱截面結(jié)構(gòu)示意圖； 三維平板熱管的第一種實(shí)施例的結(jié)構(gòu)示意圖 三維平板熱管的第二種實(shí)施例的結(jié)構(gòu)示意圖 二維平板熱管的第三種實(shí)施例的結(jié)構(gòu)示意圖 三維平板熱管的第四種實(shí)施例的結(jié)構(gòu)示意圖 二維平板熱管的第五種實(shí)施例的結(jié)構(gòu)示意圖 三維平板熱管的第六種實(shí)施例的結(jié)構(gòu)示意圖 三維平板熱管的第七種實(shí)施例的結(jié)構(gòu)示意圖 三維平板熱管的加工工藝的優(yōu)選工藝流程圖 三維平板熱管的加工工藝的導(dǎo)熱體端頭封口的工藝流程圖,
具體實(shí)施例方式
下面結(jié)合附圖對本發(fā)明進(jìn)行說明。 圖2為本發(fā)明三維平板熱管的第一種實(shí)施例的結(jié)構(gòu)示意圖，圖2所示的具有多層微孔管陣列的三維平板熱管包括由金屬材料經(jīng)過擠壓或沖壓成型的具有兩層平行排布的 微孔管陣列的導(dǎo)熱體l，該實(shí)施例中的導(dǎo)熱體1為板狀體，各層微孔管陣列均包括兩個(gè)或兩 個(gè)以上平行排布的微孔管2，平行排布的微孔管2平行于板狀體橫向?qū)挾容^寬的表面，微孔 管2的通道橫截面形狀為矩形，微孔管2中灌裝有液體工質(zhì)形成微熱管，以相變換熱的方式 傳熱，自然形成熱管效應(yīng)。為使得該三維平板熱管的熱流密度以及相變換熱更好，優(yōu)選設(shè)置
微孔管的通道橫截面的長寬比在l至1. 5之間，三維平板熱管的最小管壁與各微孔管等效
直徑的比值均大于等于0.2。 其中，導(dǎo)熱體1的兩端密封且兩端頭均具有由冷焊形成的漸變收縮的封口帶，各 層微孔管陣列中的各微孔管2的兩端頭均封閉，且導(dǎo)熱體1的至少一縱截面在該封口帶處 的外側(cè)邊和內(nèi)測邊均沿微孔管2管長方向漸變收縮為一點(diǎn)，該外側(cè)邊和內(nèi)測邊均為相對內(nèi) 凹的兩條弧形邊，如圖1所示的本發(fā)明三維平板熱管的縱截面結(jié)構(gòu)示意圖，導(dǎo)熱體1在封口 帶所在端具有由錫焊或高頻焊或其它焊接方法加固形成的巻曲的加固焊口 4，該加固焊口 4的外部設(shè)置有保護(hù)套。假設(shè)封口帶漸變收縮的延展長度與導(dǎo)熱體總厚度的比值為S，當(dāng) 導(dǎo)熱體的總厚度小于等于3mm時(shí)，0. 75《S《1. 5 ;當(dāng)導(dǎo)熱體的總厚度在3mm至5mm之間 時(shí)，0.6《S《1.5 ;當(dāng)導(dǎo)熱體的總厚度大于5mm時(shí)，0. 5《S《1. 5。對于導(dǎo)熱體的總厚度 與封口帶漸變收縮的延展長度的關(guān)系設(shè)定，使得微孔管內(nèi)部承受的壓力能夠大于2. OMPa， 以滿足微孔管內(nèi)不同液體工質(zhì)在各種工作溫度下能夠承受的壓力，適應(yīng)熱管在各種情況 下的工作需要。例如，當(dāng)導(dǎo)熱體的總厚度為3mm時(shí)，可以設(shè)置封口帶漸變收縮的延展長度 為2. 5mm或3mm等，當(dāng)導(dǎo)熱體的總厚度為4mm時(shí)，可以設(shè)置封口帶漸變收縮的延展長度為 2. 8mm或3mm等。 各微孔管陣列以及各微孔管陣列中的各微孔管均可以分別形成獨(dú)立熱管結(jié)構(gòu)或 半獨(dú)立熱管結(jié)構(gòu)。例如，當(dāng)各微孔管陣列兩端密封封裝時(shí)各微孔管陣列形成相互獨(dú)立工作 的熱管，即三維平板熱管內(nèi)含有了各層均獨(dú)立工作的微孔管陣列，這樣有利于三維平板熱 管整體的可靠性和安全維護(hù)，萬一某一層的微孔管陣列發(fā)生損壞并不會影響其它層的微孔 管陣列的工作；當(dāng)各微孔管2兩端均封閉時(shí)每層微孔管陣列中的微孔管均形成獨(dú)立工作 的微熱管，即形成三維微熱管陣列，萬一某微孔管陣列中的一個(gè)微孔管發(fā)生損壞比如漏氣 后也不會影響其它微孔管的工作。當(dāng)各微孔管陣列一端在導(dǎo)熱體內(nèi)開放，即微孔管陣列彼 此連通，但導(dǎo)熱體1該端封閉，各微孔管陣列另一端封閉時(shí)，各微孔管陣列為半獨(dú)立熱管結(jié) 構(gòu)；當(dāng)各微孔管2 —端在導(dǎo)熱體內(nèi)開放，即各微孔管2彼此連通，開放方式可為在導(dǎo)熱體1 的該端頭套上一個(gè)中空套筒，使得導(dǎo)熱體1該端封閉，而各微孔管2在該端彼此連通，即各 微孔管2為半獨(dú)立熱管結(jié)構(gòu)，半獨(dú)立熱管結(jié)構(gòu)整體構(gòu)成了微孔管陣列熱管，由于微孔管陣 列的端頭開放故無需封閉各微孔管的端頭，從而降低了三維平板熱管對真空度要求，但是 這種各微孔管陣列的端頭或各微孔管的端頭在導(dǎo)熱體內(nèi)開放而該端的導(dǎo)熱體封閉的情況 在制作時(shí)需要焊接工藝，如使用氬弧焊、高頻焊或釬焊等焊接工藝制作，并且各微孔管陣列 或各微孔管由于為半獨(dú)立熱管，各微孔管之間相互在端部連通，實(shí)為單一熱管結(jié)構(gòu)，即為三 維微孔管陣列的單一整體熱管結(jié)構(gòu)，一旦某一微孔管陣列發(fā)生損壞就會影響其它微孔管陣 列的工作，或是某一微孔管發(fā)生損壞就會影響其它微孔管的工作，造成熱管整體的失效，故 可靠性會有些降低。
圖3為本發(fā)明三維平板熱管的第二種實(shí)施例的結(jié)構(gòu)示意圖，該實(shí)施例與圖2所示 的第一種實(shí)施例的區(qū)別為，該實(shí)施例的三維平板熱管包括三層平行排布的微孔管陣列，各 層微孔管陣列中每個(gè)矩形的微孔管2的上下相對的內(nèi)壁上均設(shè)置有若干導(dǎo)熱材料制成的 微翅片3或沿微孔管2長度方向走向的內(nèi)凹毛細(xì)微槽，沿本發(fā)明三維平板熱管長度方向相 鄰的微翅片3之間距離適當(dāng)可形成毛細(xì)芯，更進(jìn)一步，沿本發(fā)明三維平板熱管長度方向相 鄰的微翅片3的排布形成毛細(xì)微槽，微翅片3與微孔管2的內(nèi)壁形成的頂角處以及內(nèi)凹毛 細(xì)微槽與微孔管2內(nèi)壁形成的頂角處均為平滑的具有一定曲率的圓角，以避免應(yīng)力集中。 此外，微翅片3可以在微孔管2的上下相對的內(nèi)壁上設(shè)置，也可以只在微孔管2內(nèi)壁中的一 側(cè)或任意兩側(cè)或三側(cè)或四側(cè)設(shè)置。微翅片、毛細(xì)芯以及毛細(xì)微槽的設(shè)置能夠提高三維平板 熱管的導(dǎo)熱效率，使得本發(fā)明的三維平板熱管具有更高的換熱效率和更小的體積。
圖4為本發(fā)明三維平板熱管的第三種實(shí)施例的結(jié)構(gòu)示意圖，該實(shí)施例與圖3所示 的第二種實(shí)施例的區(qū)別為，圖3中的導(dǎo)熱體1的四個(gè)棱角均為直角，而圖4中的導(dǎo)熱體1的 四個(gè)棱角均為圓弧，圓弧設(shè)置既便于擠壓制備，又便于搬轉(zhuǎn)。本發(fā)明的三維平板熱管制備工 藝簡單，其平板結(jié)構(gòu)的外形也可靈活多變，如圖5所示的本發(fā)明三維平板熱管的第四種實(shí) 施例的結(jié)構(gòu)示意圖中，包括兩層微孔管陣列，導(dǎo)熱體1的外形為半橢圓形。
圖6和圖7分別為本發(fā)明三維平板熱管的第五種和第六種實(shí)施例的結(jié)構(gòu)示意圖， 這兩個(gè)實(shí)施例中的三維平板熱管均包括三層微孔管陣列，并且微孔管2的通道橫截面形狀 均為圓形，當(dāng)然微孔管的通道橫截面也可以為其它多角形(如三角形和方形等)、、橢圓型 或其它不形成應(yīng)力集中的任意幾何形狀，其中，多角形的頂角處應(yīng)為平滑的具有一定曲率 的圓角。兩實(shí)施例的區(qū)別為圖6中上下層的微孔管陣列中相鄰的微孔管是上下對齊排列 的，而圖7中上下層的微孔管陣列中相鄰的微孔管為交錯(cuò)排列。各微孔管的相對位置設(shè)置 的不同導(dǎo)致三維平板熱管內(nèi)的熱流方向的不同，圖中所示箭頭表示熱流方向，圖6中熱流 向三個(gè)方向流動，而圖7中的熱流是向兩個(gè)方向流動，根據(jù)微孔管自身的結(jié)構(gòu)和微孔管之 間的排布能夠得出各自的熱流密度，根據(jù)該三維平板熱管的具體應(yīng)用可以選擇對應(yīng)的三維 平板熱管。 圖8為本發(fā)明三維平板熱管的第七種實(shí)施例的結(jié)構(gòu)示意圖，與圖6所示的第五種 實(shí)施例的區(qū)別為，該實(shí)施例中每個(gè)圓形的微孔管2的四周內(nèi)壁上均設(shè)置有大量的導(dǎo)熱材料 制成的微翅片3，沿本發(fā)明三維平板熱管長度方向相鄰的微翅片3之間距離適當(dāng)可形成毛 細(xì)芯，更進(jìn)一步，沿本發(fā)明三維平板熱管長度方向相鄰的微翅片3的排布形成大量的毛細(xì) 微槽。 圖9為本發(fā)明三維平板熱管的加工工藝的優(yōu)選工藝流程圖，該加工工藝包括如下 步驟 A、采用擠壓或沖壓工藝制備出其內(nèi)具有兩層或兩層以上平行排布并貫通的微孔 管陣列的導(dǎo)熱體，每層微孔管陣列包括兩個(gè)或兩個(gè)以上并排排列的微孔管；該導(dǎo)熱體可以 為金屬材料，將金屬材料加熱到軟化溫度后注入擠壓模具擠壓，該擠壓模具的側(cè)面設(shè)置有 平板外殼，外殼內(nèi)部設(shè)置有與外殼分別平行的兩層或兩層以上平行排布的柱狀凸模，該柱 狀凸模四周側(cè)面均設(shè)置有若干微凹坑； A'、金屬材料被擠壓后冷卻至常溫，成型為具有兩層或兩層以上的平行排布的微 孔管陣列的平板結(jié)構(gòu)，各微孔管陣列均包括兩個(gè)及兩個(gè)以上平行排布的微孔管，并且微孔管內(nèi)壁上帶有擠壓成型的具有強(qiáng)化傳熱作用的若干微翅片； B、將導(dǎo)熱體的一端的端頭密封具體方法可以有三種，一種是采用冷焊工藝密封
封裝，如圖io所示的本發(fā)明三維平板熱管的加工工藝的導(dǎo)熱體端頭封口的工藝流程圖，該
冷焊工藝為在導(dǎo)熱體端頭上下方分別放置刀具5，通過刀具5的刀口擠壓導(dǎo)熱體1的端頭使
之變形并進(jìn)行封口及切斷；第二種方法是將導(dǎo)熱體的該端頭壓扁、巻曲后，采用錫焊或高頻
焊進(jìn)行封口加固；第三種方法是在導(dǎo)熱體的該端頭套上套筒進(jìn)行密封； C、將微孔管內(nèi)空氣排出(例如抽真空)以排出非凝結(jié)性氣體并灌裝液體工質(zhì)形成
微熱管； D、將導(dǎo)熱體的另一端的端頭采用冷焊工藝密封封裝，如圖IO所示的本發(fā)明三維 平板熱管的加工工藝的導(dǎo)熱體端頭封口的工藝流程圖，該冷焊工藝為在導(dǎo)熱體端頭上下方 分別放置刀具5，通過刀具5的刀口擠壓導(dǎo)熱體1的端頭使之變形并進(jìn)行封口及切斷；也可 以先將鋁絲插入到微孔管2的管口后再采用冷焊工藝密封封裝； E、將導(dǎo)熱體的兩端頭分別安裝保護(hù)套，該保護(hù)套可以選擇套筒來實(shí)現(xiàn)導(dǎo)熱體的端 頭封口的加固焊。 上述加工工藝制備出的三維平板熱管即為圖8所示的第七種實(shí)施例的三維平板 熱管，其縱截面結(jié)構(gòu)示意圖如圖1所示，若加工工藝中的擠壓模具中的柱狀凸模上沒有設(shè) 置微凹坑，則制備的三維平板熱管每個(gè)圓形的微孔管的四周內(nèi)壁上就沒有微翅片，并且當(dāng) 擠壓模具中的上下層的相鄰柱狀凸模是上下對齊排列時(shí)，形成圖6所示的三維平板熱管； 當(dāng)擠壓模具中的上下層的相鄰柱狀凸模是交錯(cuò)排列時(shí)，形成圖7所示的三維平板熱管。
該實(shí)施例中的三維平板熱管的加工工藝為熱擠壓工藝，除此工藝外，還可以選擇 冷擠壓或溫?cái)D壓工藝，在冷擠壓或溫?cái)D壓工藝中應(yīng)選擇耐磨損、硬度高的擠壓模具，并需要 很大的擠壓壓力去擠壓金屬材料，冷擠壓或溫?cái)D壓工藝較熱擠壓成本高，但是擠壓出的熱 管表面平整度和光滑度高。當(dāng)然也可以選擇沖壓工藝來制備本發(fā)明的三維平板熱管，由帶 有并排排列的兩層或兩層以上的柱狀凸模的沖壓模具去沖壓導(dǎo)熱體，尤其是加工比較短的 三維平板熱管時(shí)，該沖壓工藝更易實(shí)現(xiàn)，同樣，可選擇熱沖壓、溫沖壓或冷沖壓工藝來制備。 該三維平板熱管是擠壓或沖壓整體成型，工藝簡單，省去了現(xiàn)有熱管制作時(shí)如毛細(xì)芯材料 制備以及維護(hù)等工藝，也無需使用釬焊工藝在釬焊爐內(nèi)通過整體釬焊加工為一體結(jié)構(gòu)，并 且本發(fā)明的加工工藝有利于工業(yè)化生產(chǎn)，導(dǎo)熱體可批量置于生產(chǎn)線上，經(jīng)擠壓模具擠壓或 由沖壓模具沖壓后進(jìn)入下面的程序，有利于該三維平板熱管的批量生產(chǎn)，同時(shí)提高了三維 平板熱管的生產(chǎn)效率。 應(yīng)當(dāng)指出，以上所述具體實(shí)施方式
可以使本領(lǐng)域的技術(shù)人員更全面地理解本發(fā)明 創(chuàng)造，但不以任何方式限制本發(fā)明創(chuàng)造。因此，盡管本說明書參照附圖和實(shí)施例對本發(fā)明創(chuàng) 造已進(jìn)行了詳細(xì)的說明，但是，本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解，仍然可以對本發(fā)明創(chuàng)造進(jìn)行修改 或者等同替換，總之，一切不脫離本發(fā)明創(chuàng)造的精神和范圍的技術(shù)方案及其改進(jìn)，其均應(yīng)涵 蓋在本發(fā)明創(chuàng)造專利的保護(hù)范圍當(dāng)中。
權(quán)利要求
一種具有多層微孔管陣列的三維平板熱管，其特征在于包括由金屬材料經(jīng)過擠壓或沖壓成型的具有兩層或兩層以上平行排布的微孔管陣列的導(dǎo)熱體，所述每層微孔管陣列包括兩個(gè)或兩個(gè)以上平行排布的微孔管，所述微孔管內(nèi)灌裝有起相變換熱作用的工質(zhì)，所述導(dǎo)熱體的兩端密封且至少一端頭具有由冷焊形成的漸變收縮的封口帶。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的具有多層微孔管陣列的三維平板熱管，其特征在于，所述導(dǎo) 熱體的至少一縱截面在該封口帶處的外側(cè)邊沿微孔管管長方向漸變收縮為一點(diǎn)，所述外側(cè) 邊為相對內(nèi)凹的兩條弧形邊。
3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的具有多層微孔管陣列的三維平板熱管，其特征在于，所述導(dǎo) 熱體的至少一縱截面在該封口帶處的內(nèi)側(cè)邊沿微孔管管長方向漸變收縮為一點(diǎn)，所述內(nèi)側(cè) 邊為相對內(nèi)凹的兩條弧形邊。
4. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的具有多層微孔管陣列的三維平板熱管，其特征在于，導(dǎo)熱體 在封口帶所在端具有由錫焊或高頻焊形成的巻曲的加固焊口和/或所述導(dǎo)熱體在封口帶 所在端的外部設(shè)置有保護(hù)套。
5. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的具有多層微孔管陣列的三維平板熱管，其特征在于，所述平 行排布的微孔管陣列平行于導(dǎo)熱體的條狀或板狀體橫向?qū)挾容^寬的表面。
6. 根據(jù)權(quán)利要求5所述的具有多層微孔管陣列的三維平板熱管，其特征在于，設(shè)置微孔管的通道橫截面的長寬比在l至1. 5之間，所述新型熱管的最小管壁與各微孔管等效直徑的比值均大于等于0.2。
7. 根據(jù)權(quán)利要求6所述的具有多層微孔管陣列的三維平板熱管，其特征在于，當(dāng)導(dǎo)熱 體的總厚度小于等于3mm時(shí)，所述封口帶漸變收縮的延展長度與導(dǎo)熱體總厚度的比值在 0. 75至1. 5之間；當(dāng)導(dǎo)熱體的總厚度在3mm至5mm之間時(shí)，所述封口帶漸變收縮的延展長 度與導(dǎo)熱體總厚度的比值在0.6至1.5之間；當(dāng)導(dǎo)熱體的總厚度大于5mm時(shí)，所述封口帶漸 變收縮的延展長度與導(dǎo)熱體總厚度的比值在0. 5至1. 5之間。
8. 根據(jù)權(quán)利要求7所述的具有多層微孔管陣列的三維平板熱管，其特征在于，所述各 微孔管兩端均封閉，各微孔管均為獨(dú)立熱管結(jié)構(gòu)，形成三維微熱管陣列；或所述各微孔管一 端在導(dǎo)熱體內(nèi)開放，即各微孔管彼此連通，但導(dǎo)熱體該端封閉，各微孔管另一端封閉，各微 孔管為半獨(dú)立熱管結(jié)構(gòu)，形成三維微孔管陣列的單一整體熱管。
9. 根據(jù)權(quán)利要求8所述的具有多層微孔管陣列的三維平板熱管，其特征在于，所述各 微孔管的通道內(nèi)壁中，設(shè)置有具有強(qiáng)化傳熱作用的微翅片或沿微孔管長度方向走向的內(nèi)凹 毛細(xì)微槽，所述微翅片的大小和結(jié)構(gòu)適合于與微孔管內(nèi)壁形成沿微孔管長度方向走向的毛 細(xì)微槽，所述微翅片與微孔管內(nèi)壁形成的頂角處以及內(nèi)凹毛細(xì)微槽與微孔管內(nèi)壁形成的頂 角處均為平滑的圓角。
10. 根據(jù)權(quán)利要求8所述的具有多層微孔管陣列的三維平板熱管，其特征在于，所述上 下層的微孔管陣列中相鄰的微孔管為上下對齊排列或交錯(cuò)排列。
11. 一種如權(quán)利要求1至IO之一所述的三維平板熱管的加工工藝，其特征在于包括 如下步驟A、采用擠壓或沖壓工藝制備出其內(nèi)具有兩層或兩層以上平行排布并貫通的微孔管陣 列的條狀或板狀的導(dǎo)熱體，所述每層微孔管陣列包括兩個(gè)或兩個(gè)以上平行排布的微孔管；B、 將導(dǎo)熱體的一端的端頭密封；C、 將微孔管內(nèi)空氣排出及灌裝液體工質(zhì)；D、 將導(dǎo)熱體的另一端的端頭采用冷焊工藝密封封裝，所述冷焊工藝為通過刀口擠壓導(dǎo)熱體的端頭使之變形并進(jìn)行封口及切斷。
12. 根據(jù)權(quán)利要求11所述的加工工藝，其特征在于，步驟B所述的將導(dǎo)熱體的一端的端頭密封的工藝為采用冷焊工藝密封封裝，所述冷焊工藝為通過刀口擠壓導(dǎo)熱體的該端頭使之變形并進(jìn)行封口及切斷；或步驟B所述的將導(dǎo)熱體的一端的端頭密封的工藝為將導(dǎo)熱體的該端頭壓扁、巻曲后，采用錫焊或高頻焊進(jìn)行封口加固或在該端頭套上套筒進(jìn)行密封。
13. 根據(jù)權(quán)利要求11或12所述的加工工藝，其特征在于，執(zhí)行完步驟D后，還執(zhí)行下述步驟E、 將導(dǎo)熱體的兩端頭安裝保護(hù)套。
14. 根據(jù)權(quán)利要求13所述的加工工藝，其特征在于，步驟A所述導(dǎo)熱體為金屬或合金材料，將導(dǎo)熱體加熱到軟化溫度后注入擠壓模具擠壓或由沖壓模具沖壓，所述擠壓或沖壓模具具有平行排布的兩層或兩層以上的柱狀凸模，所述導(dǎo)熱體被擠壓或沖壓后冷卻至常溫。
15. 根據(jù)權(quán)利要求14所述的加工工藝，其特征在于，步驟A所述擠壓模具或沖壓模具內(nèi)的柱狀凸模上均設(shè)置有若干微凹坑或外翅片，使所述微孔管內(nèi)壁上帶有擠壓或沖壓成型的具有強(qiáng)化傳熱作用的若干微翅片或內(nèi)凹毛細(xì)微槽。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種具有多層微孔管陣列的三維平板熱管及其加工工藝，該三維平板熱管包括由金屬材料經(jīng)過擠壓或沖壓成型的具有兩層或兩層以上平行排布的微孔管陣列的導(dǎo)熱體，每層微孔管陣列包括兩個(gè)或兩個(gè)以上平行排布的微孔管，微孔管內(nèi)灌裝有起相變換熱作用的工質(zhì)，導(dǎo)熱體的兩端密封且至少一端頭具有由冷焊形成的漸變收縮的封口帶。本發(fā)明提供的三維平板熱管具有熱阻小、換熱效率高、承壓能力強(qiáng)、可靠性高的優(yōu)點(diǎn)。
文檔編號F28D15/04GK101738118SQ200910237079
公開日2010年6月16日 申請日期2009年11月3日 優(yōu)先權(quán)日2009年11月3日
發(fā)明者刁彥華, 張楷榮, 趙耀華 申請人:趙耀華