專利名稱：熱管式噴嘴的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種機械元件或零件，具體是一種軸向和徑向都可以傳熱冷卻的熱管式噴嘴。
本發(fā)明的目的是這樣實現(xiàn)的一種熱管式噴嘴，包括外管殼(1)、內(nèi)管殼(2)、上封頭(3)、下封頭(4)、熱管工質(zhì)(5)、吸液芯(6)，其特征在于由外管殼(1)、內(nèi)管殼(2)、上封頭(3)和下封頭(4)這四個零件采用不可拆卸連接的方式組成一個帶有夾心空腔K的套管，且該空腔K是一個密閉的、處于真空狀態(tài)的空間，空腔K內(nèi)裝有熱管工質(zhì)(5)和吸液芯(6)。吸液芯(6)可以設(shè)置在空腔K全部內(nèi)壁上，也可以設(shè)置在空腔K的部分內(nèi)壁上，但至少應(yīng)在空腔K的下部內(nèi)壁上予以設(shè)置。這樣，外管殼(1)、內(nèi)管殼(2)、上封頭(3)、下封頭(4)、熱管工質(zhì)(5)和吸液芯(6)就組成了一個完整的熱管，該熱管既具有普通軸向傳熱熱管的特征，又具有特種徑向傳熱熱管的特征。即當熱流體在內(nèi)管殼(2)的內(nèi)管孔內(nèi)流動時，熱量可以從內(nèi)管殼(2)的外壁上迅速傳遞到外管殼(1)的外壁上—這時，該熱管就成為一種“徑向傳熱的熱管”；當流體僅僅是在內(nèi)管殼(2)的內(nèi)管孔出口處和下封頭(4)的孔中流出時才變成熱流體時，則這個出口處和下封頭(4)的孔口處的熱量就可以迅速傳遞到該熱管管殼上部所有管壁—這時，該熱管就是一種“軸向傳熱的熱管”，當然在這種情況下，一小部分熱量也被迅速傳遞到熱管管殼下部的外部管壁—即同時具有“徑向傳熱的熱管”的性能。從而實現(xiàn)本發(fā)明之目的。
采用本發(fā)明將取得以下效果1、由于采用了熱管的原理和結(jié)構(gòu)，所以傳熱速度極快，這就意味著，噴嘴所受到的局部熱能夠迅速地被傳遞、擴散，并在傳遞和擴散的過程中自行冷卻或者在距離熱點的其他地方被其他冷介質(zhì)冷卻。
2、由于這里的熱管同時具有徑向和軸向傳熱的特殊性能，所以傳熱的方向性好，應(yīng)用時的適應(yīng)性也比較好。
3、與其他零部件的安裝配合方便，易于拆卸、安裝、維護和保養(yǎng)。
4、使用壽命長，特別是對于長期和連續(xù)使用者來講則不但經(jīng)濟，而且由于不存在介質(zhì)泄漏問題所以設(shè)備的可靠性強。


圖1為本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖(剖視圖)。
圖2是以
圖1所示結(jié)構(gòu)為示例，熱管進行徑向傳熱時的熱流狀態(tài)示意圖。
圖3是以
圖1所示結(jié)構(gòu)為示例，熱管進行軸向傳熱時的熱流狀態(tài)示意圖。
圖中1.外管殼，2.內(nèi)管殼，3.上封頭，4.下封頭，5.熱管工質(zhì)，6.吸液芯，K.空腔， .熱流體的流動范圍和方向，→.熱量的分布和傳遞方向。
按照上面所敘述的結(jié)構(gòu)，可以看出，由外管殼(1)、內(nèi)管殼(2)、上封頭(3)和下封頭(4)這四個零件采用不可拆卸連接方式(如焊接)進行組合后，這個組合體就成為具有一個夾心空腔K的套管，而且這個空腔K密閉的。我們再設(shè)法將熱管工質(zhì)(5)和吸液芯(6)裝入空腔K內(nèi)，并將空腔K抽成高真空狀態(tài)。這樣，這個由外管殼(1)、內(nèi)管殼(2)、上封頭(3)、下封頭(4)、熱管工質(zhì)(5)和吸液芯(6)共同組成的組合體—“噴嘴”就成了一個完整的熱管。即這個噴嘴將能夠按照熱管的基本原理進行工作并具有熱管的特性和功能。
這個噴嘴既然是個熱管，則其中的熱管工質(zhì)(5)可以根據(jù)噴嘴內(nèi)流動的熱流體的溫度的高低采用常溫下呈液態(tài)或者固態(tài)的介質(zhì)，如當該熱管的工作溫度為250～300℃時，可采用水作為熱管工質(zhì)、400℃左右可用萘、600℃左右用金屬鈉、700℃左右可用金屬鉛、等等；吸液芯(6)可以設(shè)置在空腔K全部內(nèi)壁上，也可以設(shè)置在空腔K的部分內(nèi)壁上，但至少應(yīng)在空腔K的下部內(nèi)壁上予以設(shè)置。對于尺寸比較小的噴嘴，一般采用全布置的槽道吸液芯，因為這種吸液芯是直接刻制在空腔K的內(nèi)壁上的，制造工藝比較簡單。而對于尺寸比較大的噴嘴，則一般需要采用絲網(wǎng)吸液芯。
盡管熱管的工作原理是已知技術(shù)，但是，在這里，我們?nèi)匀痪捅景l(fā)明的特定結(jié)構(gòu)狀態(tài)來簡單敘述一下其工作時的熱力(傳熱和傳質(zhì))過程如圖2所示，當進入本噴嘴內(nèi)孔的流體就是高溫熱流體，則內(nèi)管殼(2)的外壁就全面受熱—它就是熱管的蒸發(fā)段，這時候，本噴嘴就是一個“徑向傳熱的熱管”。即熱流體的熱量通過內(nèi)管殼(2)的外壁傳遞給空腔K內(nèi)的吸液芯，并使充滿在吸液芯空隙中的熱管工質(zhì)吸收熱量發(fā)生相變而蒸發(fā)，同時帶走熱量；氣態(tài)的工質(zhì)通過空腔K流向低溫的其他管殼的管壁—它就是熱管的冷凝段，同時放出熱量并被冷卻成液態(tài)；這些液態(tài)的工質(zhì)再通過空腔K內(nèi)的吸液芯或者空腔K的內(nèi)壁返回到內(nèi)管殼(2)的內(nèi)壁處—即返回到蒸發(fā)段。這一過程是周而復(fù)始的連續(xù)不斷地進行著的，這也就使熱量的傳遞迅速而不斷地進行著。
圖3所示的是另一種情況，當進入本噴嘴內(nèi)孔的流體是低溫流體，這些流體僅僅是在內(nèi)管殼(2)的內(nèi)管孔出口處和下封頭(4)的孔中流出時才變成熱流體。這時候，本噴嘴的受熱面是在內(nèi)管殼(2)的內(nèi)管孔出口處和下封頭(4)的孔口處—它就是熱管的蒸發(fā)段；而其他地方則大多屬于散熱面—它就是熱管的冷凝段；空腔K內(nèi)的傳熱和傳質(zhì)過程與上一段所敘述的情況相似，僅僅是熱管工質(zhì)被蒸發(fā)和被冷凝的位置有差別而已。由于在這種情況下，蒸發(fā)段處于熱管軸向的一端，而且該熱管的主傳熱方向是軸向的，所以該熱管是一個“軸向傳熱的熱管”。當然，由于這種結(jié)構(gòu)形式的熱管本來就屬于“徑向熱管”的典型結(jié)構(gòu)，所以盡管在這里的主傳熱方向變成了軸向，但是總不可避免地存在著一些徑向傳熱。然而這對于本噴嘴來講有利無害。
由于熱管具有極高的傳熱速度和適應(yīng)熱流變化的能力，所以具有熱管性質(zhì)的噴嘴在局部受熱后能迅速擴散熱量，得到冷卻。其冷卻的方式可以是噴嘴自身散熱面的自然冷卻，也可以借助于其他冷卻介質(zhì)在遠離受熱面的位置進行強制冷卻。前面所提及的“與其他零件連接用的螺紋”中的“其他零件”，既包括安裝固定件，也包括這里需要的附加冷卻件。
權(quán)利要求1.一種熱管式噴嘴，包括外管殼(1)、內(nèi)管殼(2)、上封頭(3)、下封頭(4)，其特征在于由外管殼(1)、內(nèi)管殼(2)、上封頭(3)和下封頭(4)這四個零件采用不可拆卸連接的方式組成一個帶有夾心空腔K的套管，且該空腔K是一個密閉的、處于真空狀態(tài)的空間，空腔K內(nèi)裝有熱管工質(zhì)(5)和吸液芯(6)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所說的噴嘴，其特征在于所說的吸液芯(6)設(shè)置在空腔K的內(nèi)壁上。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所說的噴嘴，其特征在于所說的外管殼(1)或內(nèi)管殼(2)上部的外壁上制有螺紋。
專利摘要一種軸向和徑向都可以傳熱的熱管式噴嘴,其結(jié)構(gòu)特點是:由外管殼、內(nèi)管殼、上封頭和下封頭這四個零件采用不可拆卸連接方式(如焊接)進行組合,則該組合體就成為具有一個夾心空腔的套管,且該空腔是密閉的并被抽成高真空狀態(tài),空腔內(nèi)裝有熱管工質(zhì)和吸液芯。這樣,這個組合體一“噴嘴”就成了一個完整的既具有典型徑向傳熱特性又具有軸向傳熱特性的熱管。當熱流體流過噴嘴的內(nèi)管孔時,借助于熱管的工作原理,能夠?qū)⒕植渴軣崦娴臒崃繕O其迅速傳遞到其他散熱面,從而達到冷卻噴嘴的目的。
文檔編號B05B1/00GK2517500SQ0126672
公開日2002年10月23日 申請日期2001年10月30日 優(yōu)先權(quán)日2001年10月30日
發(fā)明者朱丹平 申請人:朱丹平