一种具有双重毛细结构的热导管及其制作方法与流程

1.本发明属于散热器件技术领域，具体而言涉及一种具有双重毛细结构的热导管及其制作方法。


背景技术：

2.热管的工作原理是通过工作流体的液、汽两相变化吸收或释放的潜热来传递热量：包括在蒸发段借蒸发潜热自热源带走大量热量，使工作流体蒸发并使蒸汽快速通过管内空间，到达冷凝段冷却凝结成液体且释放出热能，上述工作流体则经贴于管内壁的毛细结构层所提供的毛细力回流至蒸发段，达到持续相变化的热能循环来传输热量。
3.热管的蒸发段、冷凝段以及绝热段的功能不同而其所需的毛细结构特性也有所不同。例如，蒸发段是主要用来将冷凝段的冷凝液体快速不断的吸过来并进行快速不断的沸腾蒸发，从而由热源吸收蒸发所需的潜热，且对温度相应速度快，因此其毛细结构应具有高孔隙率及小孔径特性；冷凝段是主要用来将从蒸发段传输过来的蒸汽通过其管壁与外界或散热机构进行换热，释放出潜热而冷凝成液体，再通过毛细结构快速回流至蒸发段，因此其对应的毛细结构应具有较大孔径及流阻小特性。
4.现有技术中也有一些关于多重毛细结构热导管的报道，如申请号为cn200610060415.3的发明专利中公开了 一种热管，包括一金属管体，其内具有一密封腔室，并该密封腔室内封入有适量工作流体，该金属管体内壁上设有毛细结构，该金属管体沿管体长度方向分为蒸发段、冷凝段及位于两者之间的绝热段，该毛细结构包括设置于金属管体绝热段部位的蜂巢式第一毛细结构及设置于金属管体蒸发段部位的第二毛细结构，该第一毛细结构由金属薄片形成，该第二毛细结构的孔径小于第一毛细结构的孔径。
5.又如申请号为cn200610060713.2的发明专利中公开了一种热管，包括一管体，其内具有一密封腔室，并该密封腔室内封入有适量工作流体，该管体内壁上设有毛细结构，该管体包括依序密封组合的第一管段、第二管段及第三管段，其中该第一管段及第三管段为金属管段，该第二管段为非金属管段。三个管段沿管体长度方向依次分为蒸发段、绝热段及冷凝段。上述第二管段为高分子材料制成。
6.然而现有技术中，虽然通过复合毛细结构的设计，在一定程度上提升了热管的热传导效率；然而，现有热管的制作过程通常比较复杂，且并未能满足热管的不同使用需求；此外，由于各种折弯压扁形状的热管不断的应用在计算机散热系统中，而现有的热管经过折弯打扁后其传热性能常因毛细结构变形或脱落而大幅降低或失效，主要是毛细结构遭到严重破坏而影响热管的传热性能。


技术实现要素：

7.针对现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种具有双重毛细结构的热导管及其制作方法，通过第一管段、第二管段、第三管段和第四管段中不同毛细结构的设计，使第二管段蒸发段具有较快的吸热速度，使第一管段和第三管段冷凝段具有较快的回流效率，
从而提升热传导效率并降低热阻；此外，第一管段和第三管段的硬度提升，有利于降低折弯对热导管性能的影响，改善热导管在折弯处的外观。
8.本发明解决技术问题所采用的技术方案是：一种具有双重毛细结构的热导管，所述热导管包括中空管体和设于所述管体内的毛细结构，所述管体内封入工作介质；所述热导管沿轴向依次分为第一管段、第二管段、第三管段和第四管段；所述毛细结构包括第一毛细结构和第二毛细结构；所述第一管段和第三管段内设有第一毛细结构，所述第二管段和第四管段内设有第二毛细结构；所述第二管段为蒸发段，所述第一管段和第三管段为冷凝段；所述第一毛细结构为沟齿结构，所述第二毛细结构为铜粉烧结结构。
9.进一步地，所述第二管段的长度依据热源大小而定，占所述热导管管长的1/3～1/5。
10.进一步地，所述第一管段的长度与所述第三管段的长度为相等或不相等；所述第一管段的长度占所述热导管总长度的1/5～4/5；所述第三管段的长度占所述热导管总长度的1/5～4/5。
11.进一步地，所述第四管段的长度为4～6mm。
12.进一步地，所述第一毛细结构和第二毛细结构的厚度相等，厚度均为0.3～0.5mm。
13.一种具有双重毛细结构的热导管的制作方法，所述制作方法包括如下步骤：步骤一、提供一个中空圆形平滑铜管，两个中空圆形沟齿铜管，分别为沟齿铜管一和沟齿铜管二，所述沟齿铜管的外径小于所述平滑铜管的内径；步骤二、先对所述平滑铜管的一头进行缩口一；再对上述步骤一种的两种铜管进行清洗；步骤三、将一不锈钢圆棒从未缩口的一端插入所述平滑铜管中，插至所述缩口一处，所述不锈钢圆棒的外径小于所述沟齿铜管的内径；步骤四、将所述的沟齿铜管一从未缩口的一端插入所述平滑铜管中，插至所述缩口一处，所述沟齿铜管一套设于所述不锈钢圆棒外，形成所述热导管的第一管段；步骤五、向所述平滑铜管内定量填充铜粉，所述铜粉填充于所述不锈钢圆棒与所述平滑铜管内壁之间形成的间隙中，在所述平滑铜管内形成具有一定长度的铜粉段，为所述热导管的第二管段；步骤六、将所述的沟齿铜管二从未缩口的一端插入所述平滑铜管中，所述沟齿铜管二的前端插至所述步骤五的铜粉段，形成所述热导管的第三管段；插入后，所述沟齿铜管二的后端与所述平滑铜管中的未缩口端端口的距离为4～6mm；步骤七、向上述步骤六处理后的平滑铜管内填充铜粉，所述铜粉填充于所述沟齿铜管二后端的所述不锈钢圆棒与所述平滑铜管内壁之间形成的间隙中，形成所述热导管的第四管段；步骤八、将上述步骤七处理后的铜管进行烧结、注水、真空封口，得到具有双重毛细结构的热导管。
14.进一步地，所述制作方法得到的热导管可以折弯成不同形状的热导管，所述折弯处位于所述第一管段与第二管段的连接处或/和所述第二管段与第三管段的连接处。
15.进一步地，所述步骤一中，所述沟齿铜管的外径比所述平滑铜管的内径小0.01mm；所述步骤三中，所述不锈钢圆棒的外径比所述沟齿铜管的内径小0.05mm。
16.本发明的有益效果是：与现有技术相比，本发明提供的具有双重毛细结构的热导管及其制作方法，通过第一管段、第二管段、第三管段和第四管段中不同毛细结构的设计，第二管段蒸发段采用铜粉烧结，具有较快的吸热速度，可以快速地将热源上的热量带走；第一管段和第三管段冷凝段采用沟齿铜管套管结构，使冷凝段具有较快的回流速度，从而提升热传导效率并降低热阻；此外，第一管段和第三管段沟齿铜管套管使该段的硬度提升，有利于降低折弯对热导管性能的影响，改善热导管在折弯处的外观；第四管段为最后要进行封口的无效段，采用铜粉烧结作为第四管段的毛细结构，便于后续封口焊接。
附图说明
17.图1为本发明提供的热导管的剖视图。
18.图2为图1中截面a-a’和截面c-c’的结构示意图。
19.图3为图1中截面b-b’的结构示意图。
20.图4为本发明提供的热导管制作方法的过程图。
21.图5为本发明提供的热导管折弯成u型管的结构示意图。
22.其中，1-第一管段；2-第二管段；3-第三管段；4-第四管段；5-沟齿结构；6-铜粉烧结结构；7-不锈钢圆棒；8-冷凝段；9-蒸发段。
实施方式
23.下面通过具体实施例来进一步说明本发明。但这些实例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。
24.如图1～3所示，一种具有双重毛细结构的热导管，所述热导管包括中空管体和设于所述管体内的毛细结构，所述管体内封入工作介质；所述热导管沿轴向依次分为第一管段1、第二管段2、第三管段3和第四管段4；所述毛细结构包括第一毛细结构和第二毛细结构；所述第一管段1和第三管段3内设有第一毛细结构，所述第二管段2和第四管段4内设有第二毛细结构；所述第二管段2为蒸发段9，所述第一管段1和第三管段3为冷凝段8；所述第一毛细结构为沟齿结构5，所述第二毛细结构为铜粉烧结结构6。
25.所述第二管段2的长度依据热源大小而定，占所述热导管管长的1/3～1/5。
26.所述第一管段1的长度与所述第三管段3的长度为相等或不相等；所述第一管段1的长度占所述热导管总长度的1/5～4/5；所述第三管段3的长度占所述热导管总长度的1/5～4/5。
27.所述第四管段4的长度为4～6mm；采用铜粉烧结作为第四管段4的毛细结构，便于后续封口焊接。
28.所述第一毛细结构和第二毛细结构的厚度相等，厚度均为0.3～0.5mm。热导管内各毛细结构的厚度保持一致，使热导管的热传导更加均匀。
29.一种具有双重毛细结构的热导管的制作方法，如图4所示，所述制作方法包括如下步骤：步骤一、提供一个中空圆形平滑铜管，两个中空圆形沟齿铜管，分别为沟齿铜管一和沟齿铜管二，所述沟齿铜管的外径比所述平滑铜管的内径小0.01mm；步骤二、先对所述平滑铜管的一头进行缩口一；再对上述步骤一种的两种铜管进
行清洗；步骤三、将一不锈钢圆棒7从未缩口的一端插入所述平滑铜管中，插至所述缩口一处，所述不锈钢圆棒7的外径比所述沟齿铜管的内径小0.05mm；步骤四、将所述的沟齿铜管一从未缩口的一端插入所述平滑铜管中，插至所述缩口一处，所述沟齿铜管一套设于所述不锈钢圆棒7外，形成所述热导管的第一管段1；步骤五、向所述平滑铜管内定量填充铜粉，所述铜粉填充于所述不锈钢圆棒7与所述平滑铜管内壁之间形成的间隙中，在所述平滑铜管内形成具有一定长度的铜粉段，为所述热导管的第二管段2；步骤六、将所述的沟齿铜管二从未缩口的一端插入所述平滑铜管中，所述沟齿铜管二的前端插至所述步骤五的铜粉段，形成所述热导管的第三管段3；插入后，所述沟齿铜管二的后端与所述平滑铜管中的未缩口端端口的距离为4～6mm；步骤七、向上述步骤六处理后的平滑铜管内填充铜粉，所述铜粉填充于所述沟齿铜管二后端的所述不锈钢圆棒7与所述平滑铜管内壁之间形成的间隙中，形成所述热导管的第四管段4；步骤八、将上述步骤七处理后的铜管进行烧结、注水、真空封口，得到具有双重毛细结构的热导管。
30.所述制作方法得到的热导管可以折弯成不同形状的热导管，所述折弯处位于所述第一管段1与第二管段2的连接处或/和所述第二管段2与第三管段3的连接处。
实施例
31.如图5所示，本实施例中以u型热导管为例，所述热导管包括中空管体和设于所述管体内的毛细结构，所述管体内封入工作介质；所述热导管沿轴向依次分为第一管段1、第二管段2、第三管段3和第四管段4；所述第一管段1和第三管段3内设有沟齿结构5，所述第二管段2和第四管段4内设有铜粉烧结结构6；所述第二管段2为蒸发段9，所述第一管段1和第三管段3为冷凝段8，所述第四管段4为无效封口段，其封口焊接后长度几乎可以忽略。所述第二管段2的长度占所述热导管管长的1/5。所述第一管段1的长度与所述第三管段3的长度为相等；所述第一管段1的长度占所述热导管总长度的2/5；所述第三管段3的长度占所述热导管总长度的2/5。热导管的毛细结构厚度为0.4mm。所述热导管的制作方法同上述步骤一到八，将步骤八得到的热导管直管进行折弯，在第一管段1与第二管段2的连接处（折弯部分位于第一管段1）、第二管段2与第三管段3的连接处（折弯部分位于第三管段3）分别进行折弯，得到结构对称的u型热导管。
32.使用时，将上述u型热导管中的蒸发段9与加热铜块（热源）接触，加热铜块的热量被蒸发段9吸收，由于蒸发段9内采用铜粉毛细结构，其吸热速度较快；吸收热量后，管内形成的水蒸汽往两端冷凝段8走，在冷凝段8冷凝成液态水；冷凝段8采用沟齿毛细结构，加快了冷凝水回流到蒸发段9的速度，使热管内部的热量循环加快，热传导性能提升；同时，由于蒸发段9和冷凝段8采用了不同的毛细结构，两者之间产生的微小压差进一步加快了管内介质的回流速度，提高了热管的散热性能。此外，由于折弯部分分别位于沟齿铜管套管的第一管段1和第三管段3，这两个管道的硬度较大，大大降低了因折弯对热导管的毛细结构造成破坏的可能性，也改善了热导管折弯处的外观。
33.以上实施方式仅用于说明本发明，而并非对本发明的限制，有关技术领域的普通技术人员，在不脱离本发明的精神和范围的情况下，还可以做出各种变化和变型，因此所有等同的技术方案也属于本发明的范畴，本发明的专利保护范围应由权利要求限定。

技术特征：
1.一种具有双重毛细结构的热导管，所述热导管包括中空管体和设于所述管体内的毛细结构，所述管体内封入工作介质；其特征在于：所述热导管沿轴向依次分为第一管段、第二管段、第三管段和第四管段；所述毛细结构包括第一毛细结构和第二毛细结构；所述第一管段和第三管段内设有第一毛细结构，所述第二管段和第四管段内设有第二毛细结构；所述第二管段为蒸发段，所述第一管段和第三管段为冷凝段；所述第一毛细结构为沟齿结构，所述第二毛细结构为铜粉烧结结构。2.如权利要求1所述的一种具有双重毛细结构的热导管，其特征在于：所述第二管段的长度依据热源大小而定，占所述热导管管长的1/3～1/5。3.如权利要求1所述的一种具有双重毛细结构的热导管，其特征在于：所述第一管段的长度与所述第三管段的长度为相等或不相等；所述第一管段的长度占所述热导管总长度的1/5～4/5；所述第三管段的长度占所述热导管总长度的1/5～4/5。4.如权利要求1所述的一种具有双重毛细结构的热导管，其特征在于：所述第四管段的长度为4～6mm。5.如权利要求1所述的一种具有双重毛细结构的热导管，其特征在于：所述第一毛细结构和第二毛细结构的厚度相等，厚度均为0.3～0.5mm。6.一种如权利要求1至5中任意一项所述的具有双重毛细结构的热导管的制作方法，其特征在于，所述制作方法包括如下步骤：步骤一、提供一个中空圆形平滑铜管，两个中空圆形沟齿铜管，分别为沟齿铜管一和沟齿铜管二，所述沟齿铜管的外径小于所述平滑铜管的内径；步骤二、先对所述平滑铜管的一头进行缩口一；再对上述步骤一种的两种铜管进行清洗；步骤三、将一不锈钢圆棒从未缩口的一端插入所述平滑铜管中，插至所述缩口一处，所述不锈钢圆棒的外径小于所述沟齿铜管的内径；步骤四、将所述的沟齿铜管一从未缩口的一端插入所述平滑铜管中，插至所述缩口一处，所述沟齿铜管一套设于所述不锈钢圆棒外，形成所述热导管的第一管段；步骤五、向所述平滑铜管内定量填充铜粉，所述铜粉填充于所述不锈钢圆棒与所述平滑铜管内壁之间形成的间隙中，在所述平滑铜管内形成具有一定长度的铜粉段，为所述热导管的第二管段；步骤六、将所述的沟齿铜管二从未缩口的一端插入所述平滑铜管中，所述沟齿铜管二的前端插至所述步骤五的铜粉段，形成所述热导管的第三管段；插入后，所述沟齿铜管二的后端与所述平滑铜管中的未缩口端端口的距离为4～6mm；步骤七、向上述步骤六处理后的平滑铜管内填充铜粉，所述铜粉填充于所述沟齿铜管二后端的所述不锈钢圆棒与所述平滑铜管内壁之间形成的间隙中，形成所述热导管的第四管段；步骤八、将上述步骤七处理后的铜管进行烧结、注水、真空封口，得到具有双重毛细结构的热导管。7.如权利要求6所述的一种具有双重毛细结构的热导管的制作方法，其特征在于：所述制作方法得到的热导管可以折弯成不同形状的热导管，所述折弯处位于所述第一管段与第二管段的连接处或/和所述第二管段与第三管段的连接处。
8.如权利要求6所述的一种具有双重毛细结构的热导管的制作方法，其特征在于：所述步骤一中，所述沟齿铜管的外径比所述平滑铜管的内径小0.01mm；所述步骤三中，所述不锈钢圆棒的外径比所述沟齿铜管的内径小0.05mm。

技术总结
本发明公开了一种具有双重毛细结构的热导管的制作方法，属于散热器件技术领域。先对平滑铜管进行缩口一，将不锈钢圆棒插入平滑铜管至缩口一处，将沟齿铜管一插入平滑铜管至缩口一处，沟齿铜管一套设于不锈钢圆棒外，形成第一管段；向平滑铜管内定量填充铜粉，形成具有一定长度的铜粉段，为第二管段；继续将沟齿铜管二插入平滑铜管中，形成第三管段；向平滑铜管的末端填充铜粉，形成第四管段；将处理后铜管进行烧结、注水、真空封口，折弯成具体需要的形状即可。本发明的热导管蒸发段吸热速度快、冷凝段回流速度快，提升了热传导效率并降低热阻；第一管段和第三管段的硬度提升，降低了折弯对热导管性能的影响，改善了折弯处的外观。观。观。


技术研发人员：吴先峰 唐黎 胡循亮 何阳
受保护的技术使用者：无锡中石库洛杰科技有限公司
技术研发日：2023.02.23
技术公布日：2023/7/26