專利名稱：一種熱管結(jié)構(gòu)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種熱管結(jié)構(gòu)，尤其是一種管端和底座焊接，管體內(nèi)腔與 底座內(nèi)部的柱形孔同軸的熱管結(jié)構(gòu)
背景技術(shù)：
目前，現(xiàn)有的適于低成本大規(guī)模生產(chǎn)的熱管結(jié)構(gòu)是一根內(nèi)部充有工作液的 密閉真空管體，內(nèi)壁附有毛細(xì)結(jié)構(gòu)，液體工質(zhì)在蒸發(fā)段受熱蒸發(fā)攜帶熱量到達(dá) 冷凝乾改熱冷凝成液態(tài)，在毛細(xì)壓頭作用下沿著毛細(xì)結(jié)構(gòu)流回蒸發(fā)段，此過(guò)程 不斷循環(huán)以傳熱。
這種內(nèi)腔為柱形的熱管結(jié)構(gòu)相對(duì)于其他形狀、特5^用途的熱管加工更為簡(jiǎn) 單，只要內(nèi)管筆直即可制造溝槽、絲網(wǎng)、燒結(jié)粉末等常規(guī)毛細(xì)結(jié)構(gòu)，成本低廉 而且成品可以彎曲以適應(yīng)不同場(chǎng)合需要，所以得到廣泛的應(yīng)用。
但是該熱管的傳熱端面是熱管外壁面，是直徑固定的圓柱面結(jié)構(gòu)，而實(shí)際 應(yīng)用中最容易加工且與熱源或冷源接觸性好的接觸面是平面，而且為了減低熱 管局部高熱流密度，通常是把一根或數(shù)根熱管與導(dǎo)熱性能強(qiáng)的底座結(jié)合到一起， 再把底座與熱源或冷源緊密接觸實(shí)現(xiàn)高效可靠的傳熱。
目前廣泛應(yīng)用的熱管與底座結(jié)合方法是壓固和焊接。例如圖l中的熱管和 底座結(jié)合結(jié)構(gòu)，可以是壓固方式也可以是焊接方式，但是都存在較大的結(jié)合熱 阻。壓固方法一般是在傳熱底座開(kāi)一個(gè)或多個(gè)半圓柱形槽，》文入熱管后把熱管 緊壓在底座上，優(yōu)點(diǎn)是加工難度小，缺點(diǎn)是結(jié)合面的熱阻與壓力、光潔度相關(guān)， 熱阻較大。焊接是把熱管外壁面和底座焊接到一起，底座的焊接面是平面時(shí)焊 接相對(duì)容易，但是由于熱管只有一小部分面積與底座結(jié)合，且相對(duì)于導(dǎo)熱性強(qiáng)
的底座來(lái)說(shuō)焊料的熱阻很大，所以總熱阻也比較大；底座焊接面是半圓柱形槽時(shí)，需要特殊工藝以保證盡量多的實(shí)際焊接面積，工藝重復(fù)性較差，熱阻反而 更大。
申請(qǐng)?zhí)?8217399.5的發(fā)明專利提出一種蒸汽腔熱管，底座傳遞的熱量直接 作用到蒸汽腔內(nèi)的熱管工質(zhì)使其蒸發(fā)，通過(guò)與蒸汽腔連接的熱管傳遞熱量。這 種結(jié)構(gòu)沒(méi)有焊接或者壓固產(chǎn)生的結(jié)合熱阻，但是因?yàn)閊J^加工貫穿整個(gè)腔體和 熱管的毛細(xì)結(jié)構(gòu)，只能靠重力^f吏工質(zhì)回流，實(shí)際應(yīng)用受到重力環(huán)境限制，且該 熱管的底座只能水平放置， 一旦傾斜，液體工質(zhì)將不能完全覆蓋蒸發(fā)段，散熱 效率將急劇降低，使其應(yīng)用存在局限性。而且重力熱管的效率和熱流密度也沒(méi) 有毛細(xì)結(jié)構(gòu)的強(qiáng)。
另外普通管式熱管兩個(gè)端面都是特殊的收縮結(jié)構(gòu)，無(wú)法覆蓋毛細(xì)結(jié)構(gòu)，不 能有效傳遞熱量，所以當(dāng)需要制作成熱管垂直于底座或與底座成一定角度的結(jié) 構(gòu)時(shí)，只能先把管壁壓固或焊接在底座上，再?gòu)澢鸁峁懿拍苁篃峁芘c底座垂直 或成一定角度，不能直接使熱管端面與底座結(jié)合。而熱管彎曲以及彎曲所增加 的熱管長(zhǎng)度同樣也會(huì)增大溫差。
發(fā)明內(nèi)容
有鑒于此，本實(shí)用新型的目的在于提供一種容易制造的熱管結(jié)構(gòu)，用于減 少熱管與底座結(jié)合時(shí)產(chǎn)生的結(jié)合熱阻，以及解決結(jié)合工藝重復(fù)性較差的問(wèn)題。
為實(shí)現(xiàn)上述目的，本實(shí)用新型提供了一種熱管結(jié)構(gòu)，由底座、 一個(gè)或一個(gè) 以上管體、毛細(xì)結(jié)構(gòu)和液體工質(zhì)構(gòu)成，其特征是底座由能夠與管體焊接的整 塊金屬鉆銑或沖壓制成，底座內(nèi)部設(shè)置一個(gè)或一個(gè)以上的柱形孔，所述一個(gè)或 一個(gè)以上管體的一側(cè)管端封閉，未封閉一側(cè)的管端與底座在所述一個(gè)或一個(gè)以 上柱形孔的孔口處焊接，所述柱形孔與管體內(nèi)腔同軸構(gòu)成一個(gè)內(nèi)表面連續(xù)的密 閉腔體，密閉腔體內(nèi)真空，填充有液體工質(zhì)，且在該腔體周向內(nèi)表面有連續(xù)的 毛細(xì)結(jié)構(gòu)，或在該腔體周向內(nèi)表面及柱形孔底端的端面有連續(xù)的毛細(xì)結(jié)構(gòu)。
本實(shí)用新型通過(guò)熱管管端和底座焊接，底座成為熱管的一部分，使熱管和底座零熱阻結(jié)合，大熱流密度下的底座與熱管溫差急劇減小，提高散熱效率。 管體內(nèi)腔與底座內(nèi)部的柱形孔同軸結(jié)構(gòu)，使現(xiàn)有熱管制造工藝即可生產(chǎn)，并且
工藝重復(fù)性較好。本實(shí)用新型可以由底座中心向任意方向延伸熱管而不必彎曲 并且是最小長(zhǎng)度，而且使管端也成為蒸發(fā)段或冷凝段，進(jìn)一步提高散熱效率。


圖l是現(xiàn)有的一種熱管與底座結(jié)合結(jié)構(gòu)的立體示意圖。
圖2是本實(shí)用新型熱管結(jié)構(gòu)第一實(shí)施例的立體分解圖。 圖3是本實(shí)用新型熱管結(jié)構(gòu)第一實(shí)施例的立體圖。 圖4是本實(shí)用新型熱管結(jié)構(gòu)第二實(shí)施例的立體分解圖。 圖5是本實(shí)用新型熱管結(jié)構(gòu)第二實(shí)施例的立體圖。 圖6是本實(shí)用新型熱管結(jié)構(gòu)第三實(shí)施例的立體圖。
圖中1.管體，2.管體，3.底座，4.半圓柱形槽，5.圓柱形通孔，6.圓柱形 開(kāi)口， 7.圓錐形坡口， 8.熔池，9.帶圓錐形坡口的熔池，IO.圓柱形孔，11.圓 錐形端面，12.孔口， 13.管端，14.方柱形通孔。
具體實(shí)施方式
為使本實(shí)用新型的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點(diǎn)更加清楚，
以下結(jié)合附圖對(duì)本 實(shí)用新型作進(jìn)一步的詳細(xì)描述。為了清晰顯示底座內(nèi)部柱形孔結(jié)構(gòu)，前兩個(gè) 實(shí)施例每個(gè)都有兩個(gè)附圖，分別顯示底座與管體結(jié)合前和結(jié)合后的構(gòu)造，由 于毛細(xì)結(jié)構(gòu)并非本實(shí)用新型要點(diǎn)，為了能夠清晰顯示主要部分，毛細(xì)結(jié)構(gòu)并 未畫(huà)出。
實(shí)施例1:
請(qǐng)參閱圖2及圖3所示，圖2是實(shí)施例1中管體與底座結(jié)合前的結(jié)構(gòu)圖， 圖3是實(shí)施例1中管體與底座結(jié)合后的結(jié)構(gòu)圖。該底座3內(nèi)部有圓柱形通孔 5，圓柱形通孔5的軸線平行于底座3的傳熱面，圓柱形通孔5兩端都有直 徑大于管體l外壁截面直徑的圓柱形開(kāi)口 6，在一側(cè)的圓柱形開(kāi)口 6的開(kāi)口 處還有圓錐形坡口。管體1和管體2與圓柱形通孔5內(nèi)徑相同，生產(chǎn)時(shí)內(nèi)部插入一根直徑稍小于管體內(nèi)徑的筆直芯棒，使管體l、管體2和圓柱形通孔 5形成同軸的位置關(guān)系，芯棒的軸線與管體l、管體2和圓柱形通孔5的軸 線重合，并且把管體1和管體2向底座3方向壓緊到圓柱形開(kāi)口 6的根部， 此時(shí)圓柱形開(kāi)口 6的內(nèi)壁與管體2外壁的縫隙形成熔池8，另一側(cè)的圓柱形 開(kāi)口 6和圓錐形坡口 7與管體1的縫隙形成帶圓錐形坡口的熔池9，在兩個(gè) 熔池內(nèi)進(jìn)行氬弧焊或其他適合的焊接方式，使兩個(gè)管體與底座成為一個(gè)整 體，然后抽出芯棒，三個(gè)腔體同軸構(gòu)成一個(gè)圓柱形的內(nèi)部連續(xù)管腔，剩下的 加工步驟可以按習(xí)知的熱管生產(chǎn)工藝進(jìn)行，在所述連續(xù)管腔的內(nèi)壁覆著燒結(jié) 粉末、絲網(wǎng)、線束毛細(xì)結(jié)構(gòu)或者犁削出溝槽毛細(xì)結(jié)構(gòu)。如果有需要還可以把 成品的管體彎曲以適應(yīng)不同的需要。本實(shí)施例中柱形孔兩開(kāi)口處焊接結(jié)構(gòu)不 同并非必須為此種結(jié)構(gòu)，而是說(shuō)明兩種結(jié)構(gòu)都可以實(shí)現(xiàn)，例如底座內(nèi)的通孔 兩端均有圓錐形坡口，或均沒(méi)有圓錐形坡口。圖2、圖3中為了清晰顯示結(jié) 構(gòu)，只畫(huà)出一個(gè)圓柱形通孔，實(shí)際應(yīng)用時(shí)在底座上還可以有多個(gè)柱形孔并列 排布并連接管體以增加轉(zhuǎn)熱功率。由于毛細(xì)結(jié)構(gòu)是直接附著在圓柱形通孔內(nèi) 壁，以底座為受熱端為例，正常工作時(shí)由底座傳遞過(guò)來(lái)的熱量直接加熱圓柱 形通孔毛細(xì)結(jié)構(gòu)中的液體工質(zhì)使其蒸發(fā)，攜帶熱量到達(dá)管體1和管體2構(gòu)成 的冷凝端，放熱凝結(jié)成液態(tài)，在毛細(xì)壓頭作用下，沿著連續(xù)的毛細(xì)結(jié)構(gòu)回流 到加熱端進(jìn)入下一個(gè)循環(huán)。以下實(shí)施例中工作過(guò)程與本實(shí)施例相同，不作重 復(fù)敘述。
實(shí)施例2:
請(qǐng)參閱圖4及圖5所示，底座3內(nèi)部有圓柱形孔IO,圓柱形孔10的軸 線與底座3的傳熱面可以不平行而是成一定的角度，該角度為0度-90度。 圓柱形孔10的底端有圓錐形端面11。管體1與圓柱形孔10內(nèi)徑相同，生 產(chǎn)時(shí)內(nèi)部插入一根直徑稍小于管體內(nèi)徑的筆直芯棒，使管體內(nèi)腔與圓柱形孔 IO形成同軸的位置關(guān)系，并且把管體1向底座3方向壓緊到孔口 12的外沿， 由于管端13形狀與圓柱形孔孔口互補(bǔ)，壓緊后管體1的內(nèi)腔與圓柱形孔10 構(gòu)成一個(gè)連續(xù)且同軸的圓柱形管腔，在管端13與底座3的接縫處進(jìn)行氬弧焊或其他適合的焊接方式，使管體1的內(nèi)腔與圓柱形孔IO構(gòu)成一個(gè)圓柱形
的內(nèi)部連續(xù)管腔，剩下的加工步驟可以按習(xí)知的熱管生產(chǎn)工藝進(jìn)行，在圓柱 形管腔的內(nèi)壁覆著燒結(jié)粉末、絲網(wǎng)、線束毛細(xì)結(jié)構(gòu)或者犁削出溝槽毛細(xì)結(jié)構(gòu)。
圖4、圖5中為了清晰顯示結(jié)構(gòu)，只畫(huà)出一個(gè)圓柱形孔，實(shí)際應(yīng)用時(shí)可以有 多個(gè)圓柱形孔以發(fā)熱端為中心呈星形排布以增加轉(zhuǎn)熱功率和減小高熱流密 度帶來(lái)的溫差。如果有需要還可以把成品的管體彎曲以適應(yīng)不同的需要。該 實(shí)施例可以使傳熱的管體與底座成不同的角度，由底座中心向任意方向延伸 熱管而不必彎曲并且是最小長(zhǎng)度，而且使管端也成為蒸發(fā)段或冷凝段，增大 了等效蒸發(fā)端或冷凝段面積，進(jìn)一步提高散熱效率
實(shí)施例3:請(qǐng)參閱圖6所示，底座3內(nèi)部有帶方柱形通孔14，該方柱形 通孔l 4的下側(cè)面平行于底座3的傳熱面，方柱形通孔14一端有直徑大于 管體l外壁截面直徑的圓柱形開(kāi)口 6，管體1與管體2內(nèi)徑相同且大于等于 方柱形通孔14橫截面外接圓的直徑。生產(chǎn)時(shí)需要一根芯棒，芯棒的一端是 方柱體，截面稍小于方柱形通孔14，長(zhǎng)度小于等于方柱形通孔14，另一端 是與方柱體同軸結(jié)合的圓柱體，直徑稍小于管體l的內(nèi)徑，將芯棒的方柱體 一端插入方柱形通孔14，在芯棒的圓柱體一端套上管體1，管體l與方柱形 通孔14即可形成同軸的位置關(guān)系，把管體2向底座方向壓緊到圓柱形開(kāi)口 6的根部，圓柱形開(kāi)口 6的內(nèi)壁與管體2外壁的縫隙形成溶池，在溶池內(nèi)進(jìn) 行氬弧焊或其他適合的焊接方式，使管體1的內(nèi)腔與方柱形通孔14構(gòu)成同 軸的內(nèi)部連續(xù)的管腔。同樣方法將芯棒的方柱體一端從另一側(cè)插入方柱形通 孔14，在芯棒的圓柱體一端套上管體2，管體2與方柱形通孔14即可形成 同軸的位置關(guān)系，把管體2向底座方向壓緊，在管端與底座3的接縫處進(jìn)行 氬弧焊或其他適合的焊接方式，使管體2與方柱形通孔14以及管體1構(gòu)成 一個(gè)同軸的的內(nèi)部連續(xù)的管腔。剩下的加工步驟可以按習(xí)知的熱管生產(chǎn)工藝 進(jìn)行，在管腔內(nèi)壁覆著燒結(jié)粉末或線束毛細(xì)結(jié)構(gòu)。如果是加工燒結(jié)粉末式毛 細(xì)結(jié)構(gòu)可以使用與管腔形狀相似的芯棒，以使熱管毛細(xì)結(jié)構(gòu)厚度均勻。如果 有需要還可以把成品的管體彎曲以適應(yīng)不同的需要。方柱形通孔由于下側(cè)面平行于底座的傳熱面，使該下側(cè)面覆蓋的毛細(xì)結(jié)構(gòu)與熱源平均距離最小，進(jìn) 一步減小了熱阻。當(dāng)然，柱形通孔的截面也可以為其它形狀，不僅限于圓形 或方形，也可以為多邊形、橢圓形、四角為圓角的矩形等其它形狀，同樣能 夠?qū)崿F(xiàn)本實(shí)用新型的目的。事實(shí)上，也可以對(duì)本實(shí)用新型的技術(shù)方案進(jìn)行合 理的變形，例如在實(shí)施例l中，可以沒(méi)有圓柱形開(kāi)口和圓錐形坡口，而是象
實(shí)施例2那樣，管體與圓柱形通孔直接焊接，這樣能夠減少加工步驟，節(jié)約
成本o
總之，以上所述僅為本實(shí)用新型的較佳實(shí)施例而已，并非用于限定本實(shí) 用新型的保護(hù)范圍。
權(quán)利要求1. 一種熱管結(jié)構(gòu)，由底座、 一個(gè)或一個(gè)以上管體、毛細(xì)結(jié)構(gòu)和液體工質(zhì)構(gòu)成，其特征是底座由能夠與管體焊接的整塊金屬鉆銑或沖壓制成，底座內(nèi)部 設(shè)置一個(gè)或一個(gè)以上的柱形孔，所述一個(gè)或一個(gè)以上管體的一側(cè)管端封閉，未 封閉一側(cè)的管端與底座在所述一個(gè)或一個(gè)以上柱形孔的孔口處焊接，所述柱形 孔與管體內(nèi)腔同軸構(gòu)成一個(gè)內(nèi)表面連續(xù)的密閉腔體，密閉腔體內(nèi)真空，填充有 液體工質(zhì)，且在該腔體周向內(nèi)表面有連續(xù)的毛細(xì)結(jié)構(gòu)，或在該腔體周向內(nèi)表面 及柱形孔底端的端面有連續(xù)的毛細(xì)結(jié)構(gòu)。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的熱管結(jié)構(gòu)，其特征是毛細(xì)結(jié)構(gòu)由溝槽或絲網(wǎng)結(jié) 構(gòu)構(gòu)成，底座內(nèi)部的柱形孔橫截面與管體內(nèi)腔橫截面相同。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的熱管結(jié)構(gòu)，其特征是毛細(xì)結(jié)構(gòu)由燒結(jié)粉末或線 束結(jié)構(gòu)構(gòu)成，底座內(nèi)部的柱形孔橫截面是圓形、橢圓形、多邊形、矩形、四角 為圓角的矩形，且柱形孔橫截面外接圓的直徑小于等于管體內(nèi)腔橫截面外接圓 的直徑。
4. 根據(jù)權(quán)利要求l、 2或3所述的熱管結(jié)構(gòu)，其特征是底座內(nèi)部的柱形 孔為兩端相通的穿孔，每個(gè)柱形孔都有兩個(gè)管體的未封閉一側(cè)的管端與底座在 該穿孔的兩孔口處焊接，兩個(gè)管體內(nèi)腔與柱形孔均同軸構(gòu)成一個(gè)內(nèi)表面連續(xù)的 密閉腔體。
5. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的熱管結(jié)構(gòu)，其特征是所述柱形孔孔口處有一段 長(zhǎng)度小于柱形孔且與柱形孔同軸的柱形開(kāi)口 ，該開(kāi)口橫截面與管體外壁橫截面 相似，相似比大于等于一，所述管體的未封閉一側(cè)的管端與底座在該開(kāi)口內(nèi)壁 與管體外壁之間焊接。
6. 根據(jù)權(quán)利要求5所述的熱管結(jié)構(gòu)，其特征是所述柱形開(kāi)口的出口處有 圓《偉形i皮口。
7. 根據(jù)權(quán)利要求l、 2或3所述的熱管結(jié)構(gòu)，其特征是底座內(nèi)部的柱形 孔底端不打通，底端端面是平面、半球面、圓錐面、棱錐面或帶圓角的棱錐面，每個(gè)柱形孔都有一個(gè)管體的未封閉一側(cè)的管端與底座在該柱形孔的唯一孔口處 焊接，管體內(nèi)腔與柱形孔同軸構(gòu)成一個(gè)內(nèi)表面連續(xù)的密閉腔體。
8. 根據(jù)權(quán)利要求7所述的熱管結(jié)構(gòu)，其特征是所述柱形孔孔口處有一段 長(zhǎng)度小于柱形孔且與柱形孔同軸的柱形開(kāi)口 ，該開(kāi)口橫截面與管體外壁橫截面 相似，相似比大于等于一，所述管體的未封閉一側(cè)的管端與底座在該開(kāi)口內(nèi)壁 與管體外壁之間焊接。
9. 根據(jù)權(quán)利要求8所述的熱管結(jié)構(gòu)，其特征是所述柱形開(kāi)口的出口處有 圓錐形坡口。
10. 根據(jù)權(quán)利要求7所述的熱管結(jié)構(gòu)，其特征是所述柱形孔軸線與傳熱 面夾角為0度-90度，且當(dāng)?shù)鬃鶅?nèi)部的柱形孔孔口截面與柱形孔的軸線不垂直 或所述柱形孔的孔口截面為不規(guī)則形狀時(shí)，所述管體的未封閉一側(cè)的管端形狀 與孔口互補(bǔ)。
專利摘要本實(shí)用新型公開(kāi)了一種熱管結(jié)構(gòu)，由底座、一個(gè)或一個(gè)以上管體、毛細(xì)結(jié)構(gòu)和液體工質(zhì)構(gòu)成，其特征是底座由能夠與管體焊接的整塊金屬鉆銑或沖壓制成，底座內(nèi)部設(shè)置一個(gè)或一個(gè)以上的柱形孔，所述一個(gè)或一個(gè)以上管體的一側(cè)管端封閉，未封閉一側(cè)的管端與底座在所述一個(gè)或一個(gè)以上柱形孔的孔口處焊接，所述柱形孔與管體內(nèi)腔同軸構(gòu)成一個(gè)內(nèi)表面連續(xù)的密閉腔體，密閉腔體內(nèi)真空，填充有液體工質(zhì)，且在該腔體周向內(nèi)表面有連續(xù)的毛細(xì)結(jié)構(gòu)，或在該腔體周向內(nèi)表面及柱形孔底端的端面有連續(xù)的毛細(xì)結(jié)構(gòu)。本實(shí)用新型通過(guò)熱管管端和底座焊接，使熱管和底座零熱阻結(jié)合，大熱流密度下的底座與熱管溫差急劇減小，提高散熱效率。
文檔編號(hào)F28D15/02GK201155934SQ20072017817
公開(kāi)日2008年11月26日 申請(qǐng)日期2007年10月12日 優(yōu)先權(quán)日2007年10月12日
發(fā)明者江 汪 申請(qǐng)人:江 汪