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Die
vorliegende Erfindung betrifft eine Anordnung zum Transport von
Flüssigkeiten
gemäß dem Oberbegriff
des Anspruchs 1.
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Weiterhin
betrifft die Erfindung ein Verfahren zur Herstellung einer Kapillarstrukturschicht
für die
Anordnung, wie sie vorstehend angegeben ist gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs
18.
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Anordnungen
zum Transport von Flüssigkeiten,
unter Ausnutzung von Kapillarkräften,
sind allgemein bekannt. Solche Kapillarstrukturschichten können mit
unterschiedlichen Verfahren aufgebaut werden, beispielsweise durch
bekannte Sintertechniken oder durch Plasmaspritzen von Pulverpartikeln.
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Ein
Wärmerohr,
und ein Verfahren zu dessen Herstellung, zum Transport von Wärme von
einem Verdampfungsbereich zu einem Kondensationsbereich, mit einer
Kapillarstruktur innerhalb des Wärmerohrs,
gemäß der eingangs
genannten Art sind aus der
DE
197 17 235 A1 bekannt. Die dort beschriebene Kapillarstruktur
wird durch ein thermisches Plasmaspritzen von Pulverpartikeln hergestellt
und besitzt eine offenporige Kapillarstrukturschicht. Hierzu werden
Pulverpartikel mit einer mittleren Partikelgröße im Bereich von ungefähr 30 μm bis ungefähr 300 μm eingesetzt.
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Grundsätzlich ist
eine Anordnung, wie sie aus der
DE 197 17 235 A1 bekannt ist, für Wärmerohre
gut geeignet, insbesondere hinsichtlich deren Porosität, wie sie
durch das dort verwendete Plasmaspritzen von Pulverpartikeln erzeugt
wird. Um ein Wärmerohr
mit Innenbeschichtung aufzubauen, ist in der
DE 197 17 235 A1 auch vorgeschlagen,
zwei Halbschalen auf der Innenseite mit einer Kapillarschicht zu
versehen. Anschließend
werden die beiden Halbschalen bzw. die zwei Zylinderhälften mit
ihren Kanten flächig
gefügt,
so daß sich ein
auf der Innenseite beschichtetes Rohr ergibt.
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Die
US 4,247,830 A beschreibt
plasma-aufgespritzte Schichten mit Dochtwirkung für gepulste
Metalldampflaser.
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Ausgehend
von dem vorstehend beschriebenen Stand der Technik liegt der vorliegenden
Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine Anordnung zum Transport von
Flüssigkeiten
unter Ausnutzung von Kapillarkräften der
eingangs angegebenen Art so weiterzubilden, daß Wärme mit einer höheren Transportleistung
damit transportiert werden kann, sowie ein entsprechendes Verfahren
zum Aufbauen einer entsprechende Kapillarstrukturschicht für eine derartige
Anordnung anzugeben.
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Gelöst wird
diese Aufgabe durch eine Anordnung mit den Merkmalen des Anspruchs
1 und durch das in Anspruch 18 angegebene Verfahren.
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Mit
der erfindungsgemäßen Anordnung
wird die Fügestelle
dazu genutzt, einen Kanal in der Kapillarstruktur auszubilden. Hierzu
ist es nur notwendig, im Bereich der Fügestelle eine Fase bzw. Abschrägung auszubilden,
derart, daß diese
Fase nach dem Fügen
des Bauteils eine nutartige Vertiefung beläßt. Auf diese Art und Weise
ist es möglich,
spritztechnisch eine poröse
Kapillarstruktur mit Kanälen,
auch als Arterien bezeichnet, herzustellen. Diese Kombination ist
besonders vorteilhaft, da Bereiche hoher Kapillarität mit solchen
niedriger Druckverluste effizient verknüpfbar sind. Bisher wurden bei
der Herstellung von Wärmerohren
mittels thermischer Beschichtung keine Kanäle oder Arterien ausgebildet
oder diese nur mit komplexen und deshalb teueren Verfahren nachträglich eingearbeitet.
Die Möglichkeit,
poröse
Funktionsschichten herzustellen, in die unmittelbar mit dem Aufbau
der Kapillarstrukturschicht Kanäle
eingearbeitet sind, d. h. bei denen die Fügestelle oder die Fügestellen
dazu ausgenutzt wird bzw. ausgenutzt werden, solche Kanäle zu erzeugen,
führt dazu, daß die thermische
Herstellung von Wärmerohren
mit hohen Wärme transportleistungen
sehr kostengünstig vorgenommen
werden kann. Je nach Aufbau und Lage der Fügekanten der jeweiligen Fügestellen
können
die Kanäle
eingearbeitet werden. Es ist ersichtlich, daß ein solches Wärmerohr
mit Kapillarstrukturschicht aus mehreren Segmenten zusammengesetzt
werden kann mit einer entsprechenden Anzahl von Fügestellen,
so daß jede
Fügestelle
dazu ausgenutzt werden kann, einen der vorstehend erwähnten Kanäle auszubilden.
Wie vorstehend erwähnt
ist, wird eine solche Kapillarstruktur als gesondertes Bauteil ausgeführt, das
anschließend in
ein entsprechendes Außenhüllrohr eingesetzt
wird. Demzufolge werden in einer solchen Anordnung zum einen Kapillarstrukturen
und zum anderen Kanäle
verwirklicht, ohne daß dazu
gesonderte Arbeitsschritte zum Aufbauen der Kanäle erforderlich sind, indem
rein spritztechnisch mit dem Bilden der Kapillarstrukturschicht im
wesentlichen die Kanäle
geformt werden. Es hat sich auch gezeigt, daß die Fasen gerade beim Fügen der Teile
der Kapillarstruktur zu einem Bauteil von Vorteil sind.
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Bevorzugt
wird das Bauteil, das die Kapillarstruktur bildet, aus mindestens
zwei halbschalenförmigen Segmentteilen
zusammengesetzt, wobei dann bevorzugt entlang jeder der beiden Fügestellen
jeweils ein Kanal durch mindestens eine Fase an einer der Fügekanten
ausgebildet wird. Eine solche Fase ist eine einfache Abschrägung der
Fügekanten,
so daß eine
der Fügekanten
dann, wenn die beiden Fügekanten
aneinandergestoßen
werden, eine entsprechende Nut erzeugt, die dann vorzugsweise V-förmig ist.
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In
einer weiteren Ausführungsform
können
die mindestens zwei halbschalenförmigen
Segmentteile unmittelbar auf entsprechende Halbschalen oder Zylinderhälften aufgespritzt
werden, wobei die Beschichtung jeweils mit einer entsprechenden
Fase, wie dies vorstehend erläutert
ist, ausgebildet wird. Die beiden Teile, d. h. die jeweilige Halbschale
oder die Zylinderhälfte,
werden dann unmittelbar über
die Halbschalen oder Zylinderhälften
gefügt
(beispielsweise verschweißt),
während
im Bereich der darauf aufgebrachten Kapillarstrukturschichten an
der Fügestelle
eine entsprechende V-förmige
Nut aufgrund der mit Fase versehenen Kante(n) entsteht.
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In
Verbindung mit solchen Halbschalen oder Zylinderhälften, auf
die die halbschalenförmigen
Segmentteile aufgesetzt oder aufgespritzt sind, können die
jeweiligen Fasen, die später
nach dem Fügen
der Bauteile die Kanäle
bilden, an den Stirnflächen
der Halbschalen oder Zylinderhälften
ausgebildet sein, auch zusätzlich
zu entsprechenden Fasen an den Kanten bzw. Stirnseiten der gespritzten
Segmentteile. Es ist ersichtlich, daß eine solche Anordnung aus
mehr als zwei schalenförmigen
Teilen zusammengesetzt werden kann, dann unterjeweiliger Bildung
von Fasen an den zu fügenden
Stirnseiten, um die Kanäle
zu erzeugen.
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Um
den Kanal im Querschnitt symmetrisch auszugestalten, kann entlang
der Fügestelle
jede der beiden Fügekanten
mit jeweils einer Fase versehen werden; diese beiden Fügekanten
ergänzen
sich dann zu einem Kanal.
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Die
vorstehend angegebenen Maßnahmen
werden wiederholt um den Umfang der Kapillarstrukturschicht verteilt
angewandt werden, indem weitere Zwischenkanäle in Form von Nuten, in Haupttransportrichtung
der Flüssigkeit
verlaufend, ausgebildet werden.
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Je
nach Anzahl der Einzelteile, aus denen die Kapillarstrukturschicht
zusammengesetzt wird, können sämtliche
Fügestellen
dazu ausgenutzt werden, jeweils einen Kanal zu bilden; es ist aber
auch möglich,
einige der Fügekanten
stumpf aneinanderzustoßen.
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Die
Kapillarstrukturschicht wird durch ein als Platte vorgefertigtes
Teil mit Nuten gebildet. Hierzu wird ein plattenförmiger oder
aber bereits zylindersegmenfförmiger
Grundkörper
oder Träger
bereitgestellt, der Stege auf seiner Beschichtungsfläche besitzt.
Diese Stege sind mit einem Querschnitt ausgebildet, der dem Querschnitt
der späteren,
zu bildenden Kanäle
entspricht bzw. angepaßt
ist. Die auf dem Formkörper
aufgebrachte Schicht wird nach der Beschichtung abgelöst, wobei
die Nuten bzw. Kanäle
dann, wenn es sich um ein plattenförmiges Bauteil handelt, als
Sollbiegestellen verwendet werden können, um das plattenförmige Teil
zu einem Zylindersegment oder einem Zylinder zu formen.
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Ein
solches Zylindersegment oder ein entsprechender Zylinder werden
so dimensioniert, daß sie
in ein formstabiles, dichtes Außenhüllrohr eingesetzt
werden können
und somit die Kapillarstrukturschicht mit dem entsprechenden, in
Haupttransportrichtungen der Flüssigkeit
verlaufenden Kanäle
bilden. Hierbei kann die Kapillarstrukturschicht so dimensioniert
werden, daß sie
sich gegen die Innenwand des Außenhüllrohrs
verspannend anlegt.
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Mit
einem Einsatzteil, das aus einem plattenförmigen Grundelement entlang
der Sollbiegestellen gebogen wird, kann weiterhin erreicht werden,
daß die
Kapillarstrukturschicht linienförmig
im Bereich der Sollbiegesteilen an der Innenwand des Außenkühlrohrs
anliegt. Demzufolge werden zwischen den radial außenliegenden
Seiten der Flächenabschnitte
dieser Kapillarstrukturschicht und der gekrümmten Innenfläche des
Außenhüllrohrs
weitere Hohlräume
gebildet, die in Achsrichtung des Außenhüllrohrs verlaufen, die als
zusätzliche Kapillare
bzw. Kanäle,
je nach der Dimensionierung, wirken. Auch mit diesen zusätzlichen
Hohlräumen
kann die Transportleistung erhöht
werden.
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V-förmige Querschnitte
der Kanäle
sind bevorzugt, da durch diese Querschnittsform die Kapillarwirkung
unterstützt
wird.
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Um
die angegebene Kapillarstrukturschicht mit Porenstruktur zu erzeugen,
werden vorzugsweise Pulverpartikel eingesetzt, die während des
Beschichtungsvorgangs oberflächlich
angeschmolzen werden. Durch den Grad des Anschmelzens kann dann
eine offene und/oder teilweise geschlossene Porenstruktur eingestellt werden.
Weiterhin kann durch den Grad des Anschmelzens die Porenstruktur
mit einem Gradienten versehen werden, in dem über die Dicke der Schicht gesehen
eine offenere oder geschlossenere Porenstruktur erzeugt wird. Dies
kann dadurch erfolgen, daß der
Grad des Anschmelzens der Oberflä che
der Pulverpartikel, die schichtweise zur Erzeugung der Kapillarstrukturschicht
aufgebracht werden, mit einem höheren
oder geringeren Grad in der Oberfläche angeschmolzen werden. Bevorzugt
wird hierbei eine Schicht erzeugt, deren Poren zur radial innenliegenden
Seite hin geschlossener sind als zur radial außenliegenden Seite hin, die
an dem Außenhüllrohr,
falls ein solches eingesetzt wird, zur Anlage kommt.
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Es
hat sich gezeigt, daß die
Kapillarstrukturschicht vorteilhaft mit einem Hochfrequenzplasmaspritzverfahren
erzeugt werden kann, wobei dies noch bevorzugter im Vakuum vorgenommen
wird. Mit dem Hochfrequenzplasmaspritzverfahren kann ein definiertes
Anschmelzen der Oberflächenschicht
der einzelnen Pulverpartikel erfolgen. Die Verfahrensparameter können einfach
im Hinblick auf Leistung, Druck in der Beschichtungskammer, Flammabstand
zu der Schicht, geändert
werden, um dadurch den Anschmelzgrad der Oberfläche und damit die hervorgerufene
Porenstruktur zu ändern.
Auch stellt die Wahl der Partikelgröße einen die Porenstruktur
beeinflussenden Faktor dar. Die Partikelgrößen sollten im Bereich von
10 μm bis
800 μm liegen, wobei
eine Partikelgröße zwischen
100 μm und
250 μm zu
bevorzugen ist. Der Porenradius der einzelnen Poren, der zwischen
den aneinandergeschmolzenen Pulverpartikeln gebildet wird, sollte
im Bereich von 20 μm bis
500 μm liegen.
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Sofern
Abstände
zwischen Flamme/Plasma und Substrat angegeben sind, beziehen sich
diese auf das Ende des jeweiligen Brenners.
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Es
ist ersichtlich, daß der
erzielbare Porenradius auch durch die maximalen Partikelgrößendurchmesser
stark beeinflußt
wird, da gerade bei großen
Partikeln, die im Bereich von bis zu 800 μm liegen, ein definiertes Anschmelzen
der Oberfläche
erfolgt. Durch den Anteil an Partikeln mit geringem Durchmesser,
die hierbei vollständig
aufschmelzen können,
kann die Verbindung zwischen den einzelnen Partikeln beeinflußt werden; außerdem kann
durch eine entsprechende Zugabe von feinpulvrigeren Partikeln der
Anteil an geschlossenen Poren erhöht werden.
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Mit
der angegebenen Verfahrensweise können Dicken der Kapillarstrukturschicht
im Bereich von 10 μm
bis 10 mm erzeugt werden. Weiterhin ist es möglich, die Kapillarstrukturschicht
mit Pulvern aus Metallen und/oder Metallegierungen zu bilden; es
können
aber auch Pulver aus Keramikmaterialien eingesetzt werden.
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Ein
effektiver Aufbau der Anordnung mit einer hohen Transportleistung
kann dadurch erreicht werden, daß die Kapillarstruktur aus
einzelnen, plattenförmigen
Segmenten einer bestimmten Segmentbreite a zusammengesetzt wird,
die eine im Querschnitt gesehen polygonförmige Struktur bilden, die
ihrerseits in ein Außenhüllrohr mit
dem Innenradius R eingesetzt wird, wobei in radialer Richtung gesehen
zwischen den einzelnen plattenförmigen
Segmenten und den jeweiligen Abschnitten des Kreisbogens des Außenhüllrohrs
eine Spaltbreite h gebildet ist. Diese Spalten zwischen den plattenförmigen Segmenten
und dem Kreisbogenabschnitt entlang des Innenradius des Außenhüllrohrs
bilden zusätzliche
Kanäle
bzw. Kapillare, die sich in der Haupttransportrichtung erstrecken
und zum Transport von Flüssigkeit
genutzt werden. Die Spaltbreite h sollte unter Anpassung des Innenradius
R eines rohrförmigen
Hüllrohrs
und der Segmentbreite a der einzelnen Segmente so dimensioniert
werden, daß sie
maximal 500 μm
beträgt,
wobei Innenradius R, Segmentbreite a und Spaltbreite h der Bedingung
genügen.
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Formkörper, um
die Kapillarstrukturschicht(en) aufzubauen, werden vorzugsweise
aus Graphit gebildet. Für
ein Ablösen
der Kapillarstrukturschicht, die auf solche Formkörper mittels
thermischen Spritzens aufgebracht ist, sollte zuvor auf den Formkörper eine
Trennschicht aufgebracht werden; eine solche Trennschicht kann aus
Bornitrid gebildet werden.
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Die
thermische Beschichtung, insbesondere das Hochfrequenzplasmaspritzen,
sollte in Schutzgasatmosphäre,
gegebenenfalls mit einem Reduktionsmittel, wie zum Beispiel Wasserstoff,
um Restsauerstoff zu reduzieren, eine Oxidhautbildung dadurch zu
verringern, was zu einer kontrollierteren Porenbildung der oberflächlich angeschmolzenen
Partikeln führt,
erfolgen. Weiterhin ist es für
ein gutes Ablösen
der auf den Formkörper
aufgespritzten Kapillarstrukturschicht von Vorteil, einen Formkörper aus
einem Material einzusetzen, der einen größeren thermischen Ausdehnungskoeffizienten
aufweist als das Beschichtungspulver. Ein Beispiel hierfür ist ein
Beschichtungspulver aus einer Nickel-Basis-Legierung, während der Formkörper dann,
um einen größeren, thermischen
Ausdehnungskoeffizienten zu erzielen, aus V2A oder CuNi90/10 eingesetzt
wird.
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Die
in den rohrförmigen
Hüllkörper eingesetzte
Kapillarstruktur kann zusätzlich
durch einen Lötvorgang,
beispielsweise mit Hilfe von Lötfolien,
an der Innenwand des Hüllrohrs
befestigt werden, um einen guten Kontakt zwischen Kapillarstruktur
und Behälterwandung
zu erzeugen.
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Weitere,
bevorzugte Ausführungsformen
der Anordnung ergeben sich aus den beigefügten Unteransprüchen; dies
gilt sowohl für
die Anordnung als auch für
das angegebene Verfahren zur Herstellung der Kapillarstrukturschicht.
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Weitere
Einzelheiten und Merkmale der erfindungsgemäßen Anordnung zum Transport
von Flüssigkeiten
unter Ausnutzung von Kapillarkräften
sowie das entsprechende Verfahren zum Herstellen einer Kapillarstrukturschicht
ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen
anhand der Zeichnungen. In der Zeichnung zeigt
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1 schematisch
einen Querschnitt durch ein Wärmerohr
gemäß einer
ersten Ausführungsform,
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2 einen
Querschnitt durch ein Wärmerohr
gemäß einer
zweiten Ausführungsform,
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3 drei
Verfahrensabschnitte A, B und C zum Herstellen einer Kapillarstrukturschicht,
wie sie in den Wärmerohren
der 1 und 2 eingesetzt ist,
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4 eine
schematische Darstellung der Partikel, die auf einem Träger aufgebracht
sind, im Bereich einer Fügestelle
des Trägers,
und
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5 eine
der 4 entsprechende Schnittdarstellung, wobei im Bereich
der Fügestelle
auch in dem Träger
eine Nut bzw. ein Kanal ausgebildet ist.
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Die
Anordnung zum Transport von Flüssigkeiten
unter Ausnutzung von Kapillarkräften,
wie sie in 1 dargestellt ist, umfaßt ein äußeres Hüllrohr 1,
dessen Achse mit dem Bezugszeichen 2 bezeichnet ist, sowie
eine in das Hüllrohr 1 eingesetzte
Kapillarstrukturschicht 3. Die innere Kapillarstrukturschicht 3 umfaßt einzelne
Segmentteile 4, die jeweils durch eine mit ihrer Öffnungsseite
nach innen weisenden V-förmigen
Nut 5 getrennt sind.
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Die
Kapillarstrukturschicht 3 bzw. die Segmentteile 4 sind
offenporige, durch thermisches Spritzen von Pulverpartikeln aufgebaute
Schichten. Zum Transport von Flüssigkeiten
wird nicht nur die kapillare Struktur, gebildet durch die offene
Porosität
der einzelnen Pulverpartikel der Segmentteile 4, ausgenutzt,
sondern es werden zusätzlich
durch die V-förmigen Nuten
Kanäle
gebildet, die einen erhöhten
Flüssigkeitstransport
in der Haupttransportrichtung, die in der Richtung der Achse 2 verläuft, bewirken.
Mit einem solchen Aufbau einer Kapillarstruktur, gebildet durch
die Kapillarstrukturschicht 3, verbunden mit den V-förmigen Kanälen, ergibt
sich eine Kombination von Bereichen hoher Kapillarität mit solchen
niedriger Druckverluste. Die Kapillarstrukturschicht 3 mit
den V-förmigen
Kanälen
bzw. Nuten 5 hat die Besonderheit, daß die Nuten bzw. Kanäle 5 im
Bereich von Fügestellen,
entlang derer die einzelnen Segmentteile 4 aneinandergefügt sind,
gebildet sind. Hierzu werden fertigungstechnisch die einzelnen Segmentteile 4 mit
einer mit Fase versehenen Kante 6 ausgestattet, so daß dann die
jeweils aneinanderstoßenden
Segmentteile 4 aufgrund der abgeschrägten oder mit Fase versehenen
Kante 6 jeweils die Nut 5 belassen. Diese Segmentteile 4 mit
den abgeschrägten
Kanten können spritztechnisch
hergestellt werden, indem diese Segmentteile auf einer entsprechenden
Form gespritzt werden. Es ist auch möglich, gegebenenfalls die Segmentteile
geringfügig
nachzuarbeiten, um diese Fase 6 an den jeweiligen Kanten
zu erzielen.
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Eine
weitere Besonderheit der Ausführungsform,
wie sie in
1 dargestellt ist, ist diejenige,
daß die jeweiligen
Segmentteile
4 der Kapillarstrukturschicht
3 jeweils
nur linienförmig
an dem Außenhüllrohr
1,
in Richtung der Achse
2 gesehen, anliegen, während zwischen
der Basisfläche
7 mit
der Segmentbreite a und dem Innenradius des Hüllrohrs
1, der mit
R bezeichnet ist, ein Spalt mit der Breite, in radialer Richtung
gesehen, h verbleibt. Dieser Spalt kann zusätzlich zum Transport von Flüssigkeit
ausgenutzt werden. Allerdings sollte hierbei unter Berücksichtigung
des eingesetzten Fluids und seines Benetzungswinkels zum Wandmaterial
eine Spaltbreite h < 500 μm, vorzugsweise < 250 μm, betragen,
so daß die
kapillare Wirkung eines solchen Spalts ausgenutzt werden kann. Folglich
sollte zwischen der Stegbreite a, dem Radius R und der Spaltbreite h,
der Bedingung
mit der vorstehend angegebenen
Einhaltung der maximal zulässigen
Spaltbreite h gefolgt werden. Beispielsweise ergeben sich für eine maximale
Spaltbreite von h von 100 μm
für den
Radius R und die Stegbreite a folgende Werte:
| R
[mm] | 10 | 25 | 50 | 100 |
| a
[mm] | 2,82 | 4,46 | 6,32 | 8,94 |
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Falls
kleine Schichtdicken der Kapillarstrukturschicht bzw. der Segmente 4 und
relativ große
Radien gewählt
werden, so kann die Kapillarstrukturschicht 3 unter geringer
Vorspannung in das Hüllrohr
eingesetzt werden, so daß sich
die einzelnen Segmentteile 4 gegeneinander verspannen.
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2 zeigt
eine Ausführungsform,
bei der die Kapillarstrukturschicht 3 in ein Hüllrohr,
ebenfalls mit dem Bezugszeichen 1 bezeichnet, eingesetzt
ist, das eine im Querschnitt gesehene Polygonform zeigt, wobei die
einzelnen Flächenabschnitte
des Hüllrohrs 1 der
Außenfläche 7 der
Segmentteile 4 zugeordnet sind. Die einzelnen Segmentteile 4 liegen
entsprechend flächig
an dem Außenhüllrohr an,
so daß in
dieser Ausführungsform
keine Spalte 8 zwischen der Außenfläche 7 der Segmentteile 4 und
der Innenfläche
des Außenhüllrohrs 1 gebildet
werden.
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Die
Kapillarstrukturschicht 3 in 2 kann an
dem Außenhüllrohr 1 mittels
Lot oder einer Lotfolie fest verbunden werden, falls dies erforderlich
ist.
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3 zeigt
in drei Phasen, mit A, B und C bezeichnet, die spritztechnische
Herstellung der Kapillarstrukturschicht 3, wie sie in den 1 und 2 zu
sehen ist. Zunächst
wird, wie die Phase A zeigt, ein Formkörper 9, beispielsweise
aus Graphit, einem Metall oder einer Keramik, bereitgestellt, und
zwar als Negativform. Dieser Formkörper 9 weist im Querschnitt
dreieckförmige
Stege 10 auf, die in ihrem Querschnitt etwa den V-förmigen Nuten
oder Kanälen 5 der 1 und 2 entsprechen.
Anschließend
wird eine Pulverfraktion mit definierter Partikelgröße, die
vorzugsweise im Bereich von 100 μm
bis 250 μm
liegt, mittels thermischer Beschichtung aufgebracht, in einer bevorzugten
Form mittels ei nem Hochfrequenzplasmaspritzverfahren. Hierbei werden
die Oberflächen
der einzelnen Pulverpartikel angeschmolzen und durch den jeweiligen
Grad des Anschmelzens wird die Porosität der Kapillarstrukturschicht 3 bestimmt.
Insbesondere läßt sich
letztlich durch den Grad des Anschmelzens und die Partikelgröße die offene
Porosität
dieser Kapillarstrukturschicht einstellen. Nachdem die Kapillarstrukturschicht 3 auf
dem Formkörper 10 hergestellt
ist, wird sie abgelöst,
wie die Phase B zeigt. Hierbei ist, aufgrund des Formkörpers 10,
auch an den beiden Enden bzw. Stirnseiten eine Schräge bzw.
Fase 11 ausgebildet. Die einzelnen V-förmigen Nuten 5 der
Kapillarstrukturschicht 3 bilden Sollbiegestellen, entlang
derer dann die Kapillarstrukturschicht 3 zu einer Polygonform,
wie sie in der Phase C dargestellt ist, gebogen wird. Die beiden
mit Fase versehenen Stirnseiten 11 der Kapillarstrukturschicht,
wie sie in der Phase B dargestellt ist, ergänzen sich dann im Bereich einer
Fügestelle
zu einem entsprechenden Kanal 5 der Kapillarstrukturschicht 3,
die in 3C gezeigt ist.
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Es
ist ersichtlich, daß bereits
mit einer oder mit zwei Fügestellen
eine oder zwei der V-förmigen Kanäle 5 gebildet
werden können,
ohne daß dazu
besondere Bearbeitungsschritte, insbesondere Nachbearbeitungsschritte,
an der Kapillarstrukturschicht 3 notwendig wären. Dies
gilt auch dann, wenn die Kapillarstrukturschicht 3 aus
mehr als zwei schalenförmigen
Teilen aufgebaut wird, d. h. auch dann, wenn die einzelnen Segmentteile 4 jeweils
als gesonderte Bauteile gespritzt werden und dann zu der Kapillarstrukturschicht 3 zusammengesetzt werden.
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4 zeigt
schematisch einen Schnitt durch einen Träger bzw. ein Substrat 12,
bei dem es sich um ein Außenhüllrohr 1 handeln
kann, wie es in den Ausführungsformen
der 1 und 2 dargestellt ist, im Bereich
einer Fügestelle 13.
In dieser Ausführungsform
wurde vor dem Fügen
auf die jeweiligen Substratteile 12 zunächst eine Kapillarstrukturschicht 3 aus
Pulverpartikeln, die eine definierte Partikelgrößenverteilung besitzt, plasmaspritztechnisch
aufgebracht. Die beiden Kapillarstrukturschichten 3 wurden
dabei etwa durch ein Formteil beim Spritzen so maskiert, daß an der
Stirnseite eine Fase 6 gebildet wird. Beim Plasmaspritzen
werden die Oberflächen
der Pulverpartikel definiert angeschmolzen, so daß über den
Grad des Anschmelzens eine offene Porosität der Kapillarstrukturschicht 3 eingestellt
wird. Nachdem die jeweiligen Substrate 12 mit den darauf
aufgebrachten Kapillarstrukturschichten 3 fertiggestellt
sind, wird eine Fügung
der beiden Substrate entlang der Fügestelle 13 vorgenommen,
wobei sich dann die Fasen 6 an den jeweiligen Kapillarstrukturschichten
entlang dieser Fügestelle
zu einer V-förmigen
Nut bzw. einem V-förmigen Kanal 5 ergänzen.
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In 5 ist
eine mit der 4 vergleichbare Ausführungsform
gezeigt. In diese Fall ist allerdings eine Fase 6 unmittelbar
an der Kante der jeweiligen Substrate 12, die zu der Kapillarstrukturschicht 3 weist,
ausgebildet. In diesem Ausführungsbeispiel
wird folglich der Kanal 5 nicht nur durch einen Freiraum
bzw. eine Abschrägung
der Seitenkante der Kapillarstrukturschicht 3 gebildet,
sondern auch durch die entsprechend gefaste Kante des Substrats 12.
Eine zusätzliche
V-Nut auf der Außenseite
der Substrate 12 dient dazu, die beiden Teile miteinander,
beispielsweise durch eine Schweißnaht, zu verbinden.
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Mit
dem dargestellten Aufbau eines Wärmerohrs
ergeben sich folgende Vorteile: Die Kapillarstrukturschicht kann
spritztechnisch aufgebaut werden, mit einer definierten, einstellbaren
Porosität,
die insbesondere über
den Grad des Anschmelzens der Oberfläche der verwendeten Pulverpartikel
sowie der eingesetzten Pulverfraktion mit definierten Partikeldurchmessern
erhalten werden kann; gleichzeitig können, ohne eine aufwendige,
mechanische oder sonstige Nachbearbeitung, Kanäle in Haupttransportrichtung
des Wärmeträgermediums
gebildet werden, indem mindestens eine Fügestelle, entlang derer die
Kapillarstrukturschicht gefügt
wird, mit einer Fase versehen wird, um dadurch den entsprechenden
Kanal zu bilden. Spritztechniken können durch Bereitstellen einer
Negativform, die zu den zu bildenden Kanälen entsprechende Erhebungen
besitzt, solche Kanäle
nicht nur an Fügestellen
integriert werden, sondern sie können
auch über
die Fläche
der Kapillarstrukturschicht verteilt werden. Durch Bereitstellen
entsprechender Formen sind nicht nur Kanäle oder Rillen ausbildbar,
die in Längsrichtung
des Wärmerohrs
verlaufen, sondern solche Kanäle
können
auch spiralförmig
in schalenförmigen
Negativformen erzeugt werden. Gegebenenfalls können die Kanten bzw. Fasen
vor- oder nachbearbeitet werden, z. B. bevorzugt durch Laserbearbeitung
oder Hochdruckwasserstrahlbearbeitung.
