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一种回路热管

阅读：1026发布：2020-11-13

IPRDB可以提供一种回路热管专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且本发明涉及传热设备领域，公开了一种回路热管，包括蒸发器、冷凝器和用以连通所述蒸发器和所述冷凝器形成回路的传输管路，所述传输管路包括气体管路和液体管路，所述气体管路套设在所述液体管路内或所述液体管路套设在所述气体管路内。通过将传输管路的气体管路和液体管路设置成管套管结构，与冷凝器和蒸发器连通形成回路，外形简单，结构紧凑，占用空间小，方便系统灵活布置；采用管套管结构，使得外层管路对内层管路形成有效的绝热保护，减小外界向内层管路的环境漏热，提高回路热管工作稳定性和可靠性。，下面是一种回路热管专利的具体信息内容。

权利要求

1.一种回路热管，其特征在于，包括蒸发器、冷凝器和用以连通所述蒸发器和所述冷凝器形成回路的传输管路，所述传输管路包括气体管路和液体管路，所述气体管路套设在所述液体管路内或所述液体管路套设在所述气体管路内。

2.如权利要求1所述的回路热管，其特征在于，所述气体管路与所述液体管路之间设有支撑结构。

3.如权利要求1所述的回路热管，其特征在于，所述液体管路内设有毛细结构。

4.如权利要求1所述的回路热管，其特征在于，所述蒸发器内设有吸液芯。

5.如权利要求4所述的回路热管，其特征在于，所述蒸发器内还设有挡板，所述挡板和所述吸液芯将所述蒸发器的内腔分隔为气体空间和含有液体的空间。

6.如权利要求1所述的回路热管，其特征在于，所述蒸发器的进口和出口均设于靠近所述传输管路一侧，所述蒸发器的出口与所述气体管路进口相连，所述蒸发器的进口与所述液体管路的出口相连。

7.如权利要求1所述的回路热管，其特征在于，所述冷凝器与所述传输管路之间通过转换结构连通。

8.如权利要求1所述的回路热管，其特征在于，还包括储液器，所述储液器与所述蒸发器连接。

9.如权利要求1所述的回路热管，其特征在于，还包括气库，所述气库与所述气体管路连接。

10.如权利要求1-9任一项所述的回路热管，其特征在于，所述传输管路外部设有绝热材料或绝热装置。

说明书全文

一种回路热管

技术领域

[0001] 本发明涉及传热设备领域，特别是涉及一种回路热管。

背景技术

[0002] 热管是一种高效的传热设备，其传热能力比金属导热高一个或两个数量级，被称为热的超导体。传统热管主要包括金属壳体、毛细结构和工作介质，毛细结构通常由槽道或烧结多孔结构构成，并且分布于整个热管长度方向上，虽然结构简单，但是柔性较差，另外由于热管轴向布满毛细结构，液体流动阻力较大，且液体与气体在同一个空间内沿相反方向流动，存在携带的问题，因此影响热管传热能力进一步提高。

[0003] 回路热管是一种利用工作介质发生气液相变进行高效传热的热控设备，主要包括蒸发器、冷凝器、气体管路、液体管路，通过气体管路、液体管路将蒸发器和冷凝器进行连接，组成封闭回路，与传统热管相比，其毛细结构仅存在于蒸发器内部，蒸发器与冷凝器之间通过柔性金属薄壁管连接，工质流经金属薄壁管能够获得更小的流动阻力，并且能更好地在冷源与热源之间进行柔性连接，更有利于实现远距离传热、隔离振动和电磁干扰等，而且气液工质分别沿着不同路径流动，避免发生流动携带问题，因此传热效率更高，在航天、超导、电子器件等领域得到了广泛的应用。

[0004] 现有回路热管的蒸发器和冷凝器之间通常具有两条、三条甚至更多条传输管路，结构繁杂，在与散热器件耦合时需要占用更多的系统空间，并且在很多应用场合中布置管路的时候需要设置更多的固定结构，这些因素给回路热管的实际应用带来了很多不便。

发明内容

[0005] (一)要解决的技术问题

[0006] 本发明的目的是提供一种回路热管，以解决现有回路热管传输管路布置繁琐复杂，占用系统空间大的问题。

[0007] (二)技术方案

[0008] 为了解决上述技术问题，本发明提供一种回路热管，包括蒸发器、冷凝器和用以连通所述蒸发器和所述冷凝器形成回路的传输管路，所述传输管路包括气体管路和液体管路，所述气体管路套设在所述液体管路内或所述液体管路套设在所述气体管路内。

[0009] 其中，所述气体管路与所述液体管路之间设有支撑结构。

[0010] 其中，所述液体管路内设有毛细结构。

[0011] 其中，所述蒸发器内设有吸液芯。

[0012] 其中所述蒸发器内还设有挡板，所述挡板和所述吸液芯将所述蒸发器的内腔分隔为气体空间和含有液体的空间。

[0013] 其中，所述蒸发器的进口和出口均设于靠近所述传输管路一侧，所述蒸发器的出口与所述气体管路进口相连，所述蒸发器的进口与所述液体管路的出口相连。

[0014] 其中，所述冷凝器与所述传输管路之间通过转换结构连通。

[0015] 其中，还包括储液器，所述储液器与所述蒸发器连接。

[0016] 其中，还包括气库，所述气库与所述气体管路连接。

[0017] 其中，所述传输管路外部设有绝热材料或绝热装置。

[0018] (三)有益效果

[0019] 本发明提供的一种回路热管，通过将传输管路的气体管路和液体管路设置成管套管结构，并使冷凝器和蒸发器连通形成回路，外形简单，结构紧凑，占用空间小，方便系统灵活布置；采用管套管结构，使得外层管路对内层管路形成有效的绝热保护，大幅度减小外界向内层管路的环境漏热，降低对冷源的冷量需求，提高回路热管工作稳定性和可靠性。

附图说明

[0020] 图1为本发明实施例的结构示意图；

[0021] 图2为本发明实施例的剖视图；

[0022] 图3为本发明实施例第二种蒸发器的剖视图；

[0023] 图4为本发明实施例设有气库的剖视结构示意图。

[0024] 图中，1：蒸发器；11：吸液芯；12：壳体；13：气体槽道；14：挡板；2：冷凝器；21：冷凝管路；22：板体；23：转换结构；3：液体管路；4：气体管路；41：气库。

具体实施方式

[0025] 下面结合附图和实施例，对本发明的具体实施方式作进一步详细描述。以下实例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。

[0026] 在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

[0027] 实施例1：

[0028] 如图1至图3所示，本发明实施例提供一种回路热管，包括蒸发器1、冷凝器2和用以连通蒸发器1和冷凝器2形成回路的传输管路，传输管路包括气体管路4和液体管路3，气体管路4套设在液体管路3内或液体管路3套设在气体管路4内，本实施例具体将液体管路3套设在气体管路4内，形成管套管结构的传输管路，气体管路4的进口和液体管路3的出口均与蒸发器1连接，气体管路4的出口和液体管路3的进口均与冷凝器2连接。

[0029] 进一步的，蒸发器1的外在形状可以为圆柱状、圆盘状、平板状或鞍状，或者采用管路形式，蒸发器1内部可以是空腔，或设置微槽结构，或设置吸液芯11或其他毛细结构，蒸发器1还包括其他能够使液体工质蒸发为气体的结构形式，具体根据实际应用环境需求选择和设计。

[0030] 本实施例以圆柱状蒸发器1为例，如图2所示，在蒸发器1的壳体12内设置有吸液芯11，该吸液芯11为靠近液体管路3一侧开口、远离液体管路3一侧封闭的杯状，在吸液芯11开口一侧的端部设有挡板14，挡板14和吸液芯11将蒸发器1壳体12的内腔分隔为气体空间和含有液体的空间，挡板14可以是实体材料，也可以是多孔结构材料，液体管路3穿过挡板14、伸入吸液芯11内部，从而使液体管路3中的液体工质能够直接流入吸液芯11中，保证吸液芯
11供液充足和连续。吸液芯11外表面与蒸发器1壳体12内表面紧密配合接触，用于减小蒸发器1径向传热的接触热阻，且在吸液芯11外表面与蒸发器1壳体12内表面之间设置有气体槽道13，构成气体工质流动通道，以便于吸液芯11表面蒸发出来的气体工质及时向外排散。气体槽道13可以开设于吸液芯11的外表面，或者开设于壳体12的内表面。还可以设置储液器(图中未示出)，将储液器与吸液芯11连通，用于存储过量的液体工质，通过储液器调节吸液芯的液体补给，提高回路热管运行稳定性。

[0031] 图3还给出了一种平板状蒸发器1实施例，该蒸发器1外形为平板状，包括壳体12和吸液芯11，在与散热器件接触的一侧，壳体12内表面与吸液芯11一侧表面紧密接触，在壳体12内表面与吸液芯11之间开设有气体槽道13，用于吸液芯11表面蒸发的气体工质及时排散，在靠近液体管路3一侧设有挡板14，通过挡板14和吸液芯11将蒸发器1的内腔分隔为气体空间和含有液体的空间，液体管路3穿过挡板14深入到蒸发器1内部含有液体的空间。平板蒸发器1更容易在二维方向上制作成较大的平面结构，更便于与表面为平面的散热器件进行耦合，对散热器件的热量进行传递和排散。

[0032] 进一步的，冷凝器2可以包括冷凝管路21和板体22，或者包括冷凝管路21和翅片，冷凝管路21可以由铜、铝、钢、钛合金等有利于传热的材料制成，冷凝管路21可以是蜿蜒的蛇形管结构，也可以是并排管路结构，还包括其他能够使气体工质冷凝为液体的结构形式。在本实施例中，冷凝器2包括冷凝管路21和板体22，冷凝管路21为蛇形管路结构，在冷凝管路21的两个端部相结合的区域设置有转换结构23，通过转换结构23使冷凝管路21出口与液体管路3进口连接，使气体管路4出口与冷凝管路21进口连接。转换结构23可以设置在冷凝器2内部，也可以设置在冷凝器2外部，通过转换结构23使气体工质和液体工质分离，并且沿着各自传输路径流动。

[0033] 进一步的，根据回路热管内部气液工质流动阻力大小，以及对传输管路的柔性要求，选择气体管路4和液体管路3的直径、壁厚等参数，气体管路4和/或液体管路3可以是金属管、非金属管、波纹管、金属软管或其他柔性管路，气体管路4与液体管路3可以是同种结构和材质，或是不同的结构和材质。

[0034] 其中，液体管路3套设在气体管路4内，形成管套管形式的传输管路，占用一条很细管路的空间，外侧管路直径甚至可以仅有几毫米或者更小，且只需要对一条管路进行固定设计，有效节省系统空间，便于灵活布置。液体管路3或气体管路4的管路截面可以包括圆形、椭圆形、半圆形、弧形、扇形、矩形、四边形或其他多边形，或至少两种以上结构组合而成的形状，液体管路3和气体管路4的管路截面形式可以相同，也可以不同。液体管路3与气体管路4之间可以不设置支撑结构，液体管路3与气体管路4之间在传输方向上不发生接触，或者局部发生接触，包括点接触、线接触或面接触，例如使圆形的液体管路3与圆形的气体管路4呈内切的结构形式；液体管路3与气体管路4之间也可以设置支撑结构，该支撑结构可以是金属材料或非金属材料，可以采用间隔支撑或连续支撑，支撑结构可以为支撑点、支撑条、支撑板或可供工质流动通过的支撑环，使得液体管路3与气体管路4的相对位置保持固定，同时不妨碍工质沿着内、外管路之间的区域流动，通过支撑结构使传输管路更容易进行弯折，适应环境空间布局的需要，通过合理设计支撑结构能够减小外界环境与内部管路之间的漏热，传输管路的外侧还可以包裹保温隔热材料或防辐射材料或绝热装置，绝热装置可选真空罩、杜瓦、冷屏等，减小外界环境与内部管路之间的漏热，提高回路热管工作稳定性和可靠性。

[0035] 进一步的，液体管路3内设置毛细结构，使回路热管在水平状态或者抗重力状态下具有更好的传热性能和稳定性，毛细结构一端与冷凝管路21连接，另一端与吸液芯11连接，通过该毛细结构的毛细作用，驱动冷凝器2中的液体工质持续不断地向蒸发器1流动，保证吸液芯11供液充足和连续。毛细结构可以由粉末、纤维、泡沫金属构成，或为若干金属丝、纤维制成的网状、束状结构，或由至少两种上述结构组成。

[0036] 其中，毛细结构在液体管路3轴截面上全部或部分布置，并根据回路热管的传热距离、吸液芯11毛细压力等结构参数，设计毛细结构的截面大小、孔隙率以及毛细尺度等。

[0037] 本实施例的工作过程如下：

[0038] 冷凝管路21中的液体工质通过转换结构23进入液体管路3，沿着液体管路3流入到蒸发器1内的吸液芯11中，当蒸发器1外表面被散热器件加热以后，热量向蒸发器1内部传递，使吸液芯11的液体工质受热蒸发，产生的气体工质流入附近的气体槽道13中；然后，气体工质流进气体管路4，气体工质在气体管路4末端通过转换结构23进入冷凝管路21，在冷凝管路21内重新冷凝为液态工质，与此同时，在吸液芯11表面毛细作用的驱动下，使冷凝器2内的液体工质不断地沿着液体管路3向蒸发器1内流动和补充，工质在回路内不断循环流动和发生气液相变，将蒸发器1的热量不断地向冷凝器2传递。

[0039] 实施例2：

[0040] 如图4所示，本实施例与实施例1基本相同，为了描述的简要，在本实施例的描述过程中，不再描述与实施例1相同的技术特征，仅说明本实施例与实施例1不同之处：

[0041] 本实施例还包括气库41，气体管路4通过旁通管路与气库41连接，回路热管工作于低温温区时，可有效避免在室温条件下回路热管内部压力超过安全范围，同时也使回路热管在低温下运行时气库41中的气体工质能够不断地向回路热管内补充，从而保证回路热管内具有充足的气液两相工质，通过气液工质不断相变和循环流动，将热源的热量不断地向冷源传递和排散。

[0042] 回路热管工作于低温温区时，由于回路热管与外界环境存在较大的温差，不可避免的存在漏热，从而增大了回路热管传热负担和冷源的能量消耗，当环境漏热较大时，液体管路3中的液体很有可能受热发生局部烧干，造成回路热管工作不稳定甚至失效，通常需要采取很多绝热措施，在回路热管的外部包裹防辐射材料，将回路热管置于较大的真空系统中，并且需要进行绝热支撑设计，保证回路热管在低温下能够正常运行。采用管套管的结构形式，尤其是采取液体管路3在内、气体管路4在外的结构布置时，相当于在液体管路3外部设置了一个低温冷屏，气体管路4能够对液体管路3起到很有效的绝热作用，而且这种管套管结构更加便于在管路外侧包裹防辐射材料，降低外界环境向管路内部的漏热，保证冷凝器2中的液体工质顺利通过液体管路3进入蒸发器，提高回路热管工作可靠性和运行稳定性，并且该回路热管只需要很小的真空系统就能够进行低温传热工作，从而大幅度缩小了系统的体积。

[0043] 本发明提供的一种回路热管，通过将传输管路的气体管路和液体管路设置成管套管结构，与冷凝器和蒸发器连通形成回路，外形简单，结构紧凑，占用空间小，方便系统灵活布置；采用管套管结构，使得外层管路对内层管路形成有效的绝热保护，尤其在低温条环境下具有显著的效果，减小外界向内层管路的环境漏热，提高回路热管工作稳定性和可靠性。

[0044] 以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

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