[发明专利]有凹槽的多孔表面、其生产方法及在传热中的应用

说明书

相关申请的交叉参照

本申请基于并要求于2005年12月22日提交的美国专利申请60/753,123 的优先权。其内容通过引用结合于此。

发明背景

1.发明领域

本发明一般地涉及传热管以及HVACR(加热、通风、空调和制冷)管。 更具体地，本发明涉及具有能够能改善传热性能的增强表面的传热管。

2.相关技术描述

本领域技术人员知道，带有增强的传热管的传热性能优于普通的平壁 管。表面增强已经应用在了管的内表面和外表面上，包括翼肋(rib)、翅片、 涂层和插入物。所有增强设计皆试图提高管的传热表面积。

传统上，传热管是用内凹槽管(inner-grooved tube)制造的。这些传热管 的缺点是在低热载时热阻升高，这导致受冷设备(例如电气组件)温度提高。 这种温度的升高降低了设备的性能，如果是电气组件，就降低了组件的寿 命，所以限制了热管在低功率场合的使用。因此，需要一种热性能得到改 善且传热容量得到提高的热管。

发明内容

本发明的传热管的内表面被构造成增强管的传热性能。本发明通过提 供一种传热管来满足上述要求，该传热管的管表面用烧结的、铜焊的、或 锡焊的粉末进行了增强，以形成适合用于传热应用的有凹槽的多孔表面管。

在本发明的方法中，传热管用合适的金属如铜或铜合金带形成。用于 形成翼肋或十字线的辊子或其它设备在带的表面形成凹槽，由此增强该表 面。凹槽是纵向的翼肋，与纵向轴以一定角度十字相交，由此在传热管表 面形成突起阵列。

有表面增强凹槽的带还在其表面上结合有金属粉末。金属粉末可以通 过粉末的铜焊、粉末的烧结或粉末的锡焊结合至增强带的表面上。

附图简要说明

图1是本发明的传热管的正视图，显示了管的剖面部分。

图2是示意性透视图，示出了通过在平板表面上压印图案、然后用平板形 成传热管使该表面成为管的内表面来形成传热管的方法。

图3示出了热阻—热负载曲线，比较了现有技术的热管与本发明的热管的 的热阻。

本发明详细说明

本发明结合了拉伸或棍轧的表面增强与烧结、铜焊或锡焊在管表面上的粉 末，形成用于传热应用的有凹槽的多孔表面管。这些应用包括典型的HVACR 系统中的两相制冷剂。本发明还可用作起到诸如CPU之类的电子组件的热沉作 用的传热管。有凹槽的多孔表面设计的目的是提高传热容量。

本发明的传热管最初可从诸如铜之类的合适金属带形成。铜带可由辊 子或其它设备产生增强表面，用于在带表面上形成翼肋或十字线(cross hatches)。凹槽可以形成在最终管的纵向上和/或与纵向成一定角度，基于本 发明这对于本领域技术人员是显而易见的。一个示例性图案包括形成在凹 槽之间的纵向翼肋。纵向的翼肋于是与纵向轴以一定角度十字相交，由此 在传热管表面形成突起阵列。

参考图1，管10由铜或铜合金或其它热导金属之类的金属形成。管10 是具有外径、内径及相应壁厚的圆柱体。内表面上形成有内表面增强13。 本发明的传热管可以通过在铜或铜合金带的表面上辊压出增强图案13来制 做。

图2示出压花(embossing)过程。三个辊压花台36、38和40设置于生 产线上，用于在表面24上形成或压出第一、第二及第三增强或图案42、44 及28。

每一个压花台36、38和40具有相应的图案增强辊46、48和50以及 相应的普通或无图案背辊52、54和56。每一个台中的背辊和图案辊借助合 适的常规手段(未示出)用足够的力挤压在一起，例如使辊子46的图案表面 58压印入带材30的表面24，因而在带材30上形成增强图案42。

有表面增强的带然后可使粉末结合至其表面上。粉末通常是金属粉末， 合适粉末的一个例子是铜粉末。其它合适的粉末包括铜合金，比如黄铜、 含磷铜(例如DHP)、含银铜等。

铜粉末涂层结合至增强带表面的方法可以是：任选地将铜粉末与铜焊 或锡焊材料混合，例如Sn合金粉末或Cu-Ni-Sn-P合金粉末、特别是OKC 600粉末。结合于表面之上的粉末可通过以下方法施涂到表面上，例如喷涂、 刷涂、或者作为粉末混合物倾倒，然后调整层厚。