DE102020105038A1 - Heat pipe and method for its filling with a working medium - Google Patents
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Abstract
Die Erfindung betrifft ein Wärmerohr (1), insbesondere Heatpipe, umfassend einen Hohlkörper (2a, 2b, 2c) mit einem längserstreckten Hohlraum (3), wobei ein Ende des Hohlkörpers (2a, 2b, 2c) einen Wärmeeintragsbereich (2a) bildet und das andere Ende des Hohlkörpers einen Wärmeabgabebereich (2c) bildet, wobei der Wärmeeintragsbereich (2a) und der Wärmeabgabebereich (2c) durch einen Transportbereich (2b), insbesondere adiabaten Transportbereich (2b) verbunden sind, und wobei der Hohlraum (3) mit einem Arbeitsmedium (4) gefüllt oder mit einem Arbeitsmedium (4) füllbar ist, wobei der Hohlkörper (2a, 2b, 2c) ein Ventil (7) aus einem elastischen, mit wenigstens einer Hohlnadel durchdringbaren Kunststoff aufweist, mit dem der Hohlraum (3) gegenüber der äußeren Umgebung verschlossen ist, insbesondere wobei der Hohlraum (3) mittels der wenigstens einen das Ventil (7) durchdringenden Hohlnadel (9) füllbar und/oder leerbar ist. Die Erfindung betrifft weiterhin ein Verfahren zur Befüllung des Hohlraumes (3) im Hohlkörper (2a, 2b, 2c) eines Wärmerohres (1).The invention relates to a heat pipe (1), in particular a heat pipe, comprising a hollow body (2a, 2b, 2c) with a longitudinally extending cavity (3), one end of the hollow body (2a, 2b, 2c) forming a heat input region (2a) and the the other end of the hollow body forms a heat release area (2c), the heat input area (2a) and the heat release area (2c) being connected by a transport area (2b), in particular an adiabatic transport area (2b), and the cavity (3) with a working medium ( 4) is filled or can be filled with a working medium (4), the hollow body (2a, 2b, 2c) having a valve (7) made of an elastic plastic that can be penetrated by at least one hollow needle, with which the hollow space (3) is opposite the outer Environment is closed, in particular wherein the cavity (3) can be filled and / or emptied by means of the at least one hollow needle (9) penetrating the valve (7). The invention also relates to a method for filling the cavity (3) in the hollow body (2a, 2b, 2c) of a heat pipe (1).
Description
Die Erfindung betrifft ein Wärmerohr umfassend einen Hohlkörper mit einem längserstreckten Hohlraum, wobei ein Ende des Hohlkörpers einen Wärmeeintragsbereich bildet und das andere Ende des Hohlkörpers einen Wärmeabgabebereich bildet, wobei der Wärmeeintragsbereich und der Wärmeabgabebereich durch einen Transportbereich, insbesondere adiabaten Transportbereich verbunden sind, und wobei der Hohlraum mit einem Arbeitsmedium gefüllt oder mit einem Arbeitsmedium füllbar ist. Der genannte Hohlraum erstreckt sich zwischen dem Wärmeeintragsbereich und dem Wärmeabgabebereich, vorzugsweise erstreckt er sich jeweils bis in diese Bereiche hinein.The invention relates to a heat pipe comprising a hollow body with a longitudinally extending cavity, one end of the hollow body forming a heat input area and the other end of the hollow body forming a heat release area, the heat input area and the heat release area being connected by a transport area, in particular an adiabatic transport area, and the The cavity is filled with a working medium or can be filled with a working medium. Said cavity extends between the heat input area and the heat release area, preferably it extends into these areas.
Der Hohlkörper kann bei der Erfindung z.B. rohrförmig ausgebildet sein, ist jedoch auf eine solche Form nicht beschränkt. Insbesondere kann die Form, vorzugsweise die äußere Form grundsätzlich beliebig sein. Der Hohlraum kann über seine Erstreckung hinweg im Querschnitt gleichbleibend ausgebildet sein, insbesondere bis auf die Endbereiche, wo eine Verjüngung vorgesehen sein kann. Auch auf diese Ausgestaltung ist die Erfindung nicht beschränkt. Grundsätzlich kann der Querschnitt des Hohlraumes über die Erstreckung hinweg variieren. Weiterhin kann der Hohlkörper einstückig oder auch mehrteilig ausgebildet sein, beispielsweise können die vorgenannten verschiedenen Wirkungsbereiche des Wärmerohres jeweils durch ein separates Bauteil ausgebildet sein.In the invention, the hollow body may be tubular, for example, but is not limited to such a shape. In particular, the shape, preferably the external shape, can in principle be any. The cross-section of the cavity can be designed to be constant over its extension, in particular except for the end regions, where a taper can be provided. The invention is not restricted to this embodiment either. In principle, the cross section of the cavity can vary over the extension. Furthermore, the hollow body can be formed in one piece or also in several parts, for example the aforementioned different effective areas of the heat pipe can each be formed by a separate component.
Wärmerohre sind im Stand der Technik allgemein bekannt und werden auch im deutschsprachigen Gebrauch oft Heatpipes genannt.Heat pipes are generally known in the prior art and are often called heat pipes in German-speaking use.
Solche Wärmerohre basieren auf dem Prinzip, das ein flüssiges Arbeitsmedium in dem im Wärmeeintragsbereich angeordneten Teil des Hohlraumes verdampft, in dampfförmigem Zustand durch den im Transportbereich angeordneten Teil des Hohlraumes zu dem im Wärmeabgabebereich angeordneten Teil des Hohlraumes diffundiert, dort kondensiert und im flüssigen Zustand durch den Transportbereich zurück zum Wärmeeintragungsbereich gelangt. Dabei kann das Transportprinzip beim Rücktransport des flüssigen Arbeitsmediums zum Wärmeeintragungsbereich z.B. auf der Wirkung der Schwerkraft oder auch auf der Wirkung von kapillaren Strukturen im Transportbereich beruhen. So können Wärmerohre beim Einsatz kapillarer Strukturen im Transportbereich auch entgegen der Schwerkraftwirkung eingesetzt werden. Die Erfindung bezieht sich auf alle möglichen Ausführungsformen von Wärmerohren der eingangs genannten gattungsgemäßen Art.Such heat pipes are based on the principle that a liquid working medium evaporates in the part of the cavity arranged in the heat input area, diffuses in a vaporous state through the part of the cavity arranged in the transport area to the part of the cavity arranged in the heat release area, where it condenses and in the liquid state through the Transport area back to the heat input area. The transport principle for the return transport of the liquid working medium to the heat input area can be based, for example, on the effect of gravity or on the effect of capillary structures in the transport area. For example, when capillary structures are used in the transport sector, heat pipes can also be used against the effects of gravity. The invention relates to all possible embodiments of heat pipes of the generic type mentioned at the beginning.
Vorzugsweise kann der Transportbereich als adiabater Transportbereich ausgebildet sein. Insbesondere wird darunter verstanden, dass die Wärmeübertragung von dem Arbeitsmedium im Hohlraum im Bereich des Transportbereiches zur Umgebung oder angekoppelten Strukturen geringer ist, als im Wärmeeintragsbereich und Wärmeabgabebereich. Hierfür kann z.B. der Transportbereich wärmetechnisch isoliert zur Umgebung angeordnet sein.The transport area can preferably be designed as an adiabatic transport area. In particular, this is understood to mean that the heat transfer from the working medium in the cavity in the area of the transport area to the surroundings or coupled structures is less than in the heat input area and heat release area. For this purpose, e.g. the transport area can be arranged thermally insulated from the surroundings.
Die Erfindung betrifft weiterhin auch ein Verfahren zur Befüllung des Hohlraumes im Hohlkörper eines Wärmerohres mit einem Arbeitsmedium.The invention also relates to a method for filling the cavity in the hollow body of a heat pipe with a working medium.
Wärmerohre müssen zur Erzielung einer vorgegebenen Spezifikation des Wärmetransports mit einer vorbestimmten Menge an Arbeitsmedium unter der Wirkung eines ebenso vorbestimmten Unterdruckes im hermetisch verschlossenen Hohlraum des Hohlkörpers versehen werden.In order to achieve a predetermined specification of the heat transport, heat pipes must be provided with a predetermined amount of working medium under the effect of an equally predetermined negative pressure in the hermetically sealed cavity of the hollow body.
Dies stellt insbesondere verfahrenstechnisch eine Herausforderung dar. Trotz gleicher Verfahrensdurchführung zur Befüllung und Unterdruckerzeugung bei mehreren Wärmerohren kommt es zu unterschiedlichen Füllmengen oder Unterdrücken in den Wärmerohren, die somit entgegen der Sollvorgabe unterschiedliche Spezifikationen erzielen.This represents a challenge in terms of process technology in particular. Despite the same process implementation for filling and negative pressure generation in several heat pipes, there are different filling quantities or negative pressures in the heat pipes, which thus achieve different specifications contrary to the target specification.
Ein bekanntes Befüllungsverfahren stellt z.B. darauf ab, ein Wärmerohr mit Fluid zu befüllen, dieses zum Sieden zu bringen und zu verschließen, wobei durch Abkühlung und dadurch bedingte Volumenänderung der Unterdruck entsteht. Der Unterdruck ist jedoch nicht exakt bestimmbar und an die Grenzen der Sättigung des Arbeitsmediumdampfes in Luft gekoppelt. Auch entsteht durch die Erhitzung und die Dampferzeugung ein unbestimmter Verlust an Arbeitsmedium.A well-known filling process, for example, is based on filling a heat pipe with fluid, bringing it to the boil and sealing it, whereby the negative pressure is created by cooling and the resulting change in volume. However, the negative pressure cannot be precisely determined and is linked to the limits of saturation of the working medium vapor in air. The heating and the generation of steam also result in an indefinite loss of working medium.
Abweichungen in der Menge des Arbeitsmediums oder im Unterdruck sind besonders problematisch in Anwendungen, in denen Wärmerohre aufgrund Verschleiß getauscht werden müssen und in der Anwendung aber jeweils identische Spezifikationen aufweisen müssen. In solchen Fällen müssen sodann Wärmerohre häufig aufwändig vorselektiert werden.Deviations in the amount of the working medium or in the negative pressure are particularly problematic in applications in which heat pipes have to be replaced due to wear and in which the application must have identical specifications. In such cases, heat pipes then often have to be preselected in a complex manner.
Auch ist es eine häufige Anforderung im Forschungsbereich auf einfache Art und Weise Wärmerohre unterschiedlicher Spezifikation zu erhalten. Durch Rückgriff auf industriell gefertigte Wärmerohre kann dieser Bedarf nicht gedeckt werden.It is also a common requirement in the research area to easily obtain heat pipes of different specifications. This need cannot be met by resorting to industrially manufactured heat pipes.
Es ist somit eine Aufgabe der Erfindung ein Wärmerohr der angangsgenannten Art und ein Befüllungsverfahren bereitzustellen, mit denen Füllmengen an Arbeitsmedium und ggfs. benötigte Unterdrücke reproduzierbarer sind als gemäß dem bisherigen Stand der Technik.It is therefore an object of the invention to provide a heat pipe of the type mentioned above and a filling method with which filling quantities of working medium and possibly required negative pressures are more reproducible than according to the prior art.
Erfindungsgemäß wird die Aufgabe mit einem Wärmerohr der eingangs genannten Art gelöst, bei dem der Hohlkörper ein Ventil aus einem elastischen, mit wenigstens einer Hohlnadel durchdringbaren Kunststoff aufweist, mit dem der Hohlraum gegenüber der äußeren Umgebung verschlossen ist.According to the invention, the object is achieved with a heat pipe of the type mentioned at the outset, in which the hollow body has a valve made of an elastic plastic that can be penetrated with at least one hollow needle and with which the cavity is closed from the external environment.
Diese Ausführung führt zu dem Vorteil, dass der Hohlraum des Hohlkörpers im Wärmerohr mittels einer das Ventil durchdringenden Hohlnadel gefüllt und/oder geleert werden kann. Hierfür kann z.B. eine Hohlnadel, insbesondere mit einem geschärften Ende, durch das Ventil dringen, wobei die Hohlnadel um sich herum einen Durchdringungskanal im Kunststoff des Ventils bildet, oder einen bereits vorhandenen Durchdringungskanal nutzt. Aufgrund einer mit der Hohlnadel beim Durchdringen erzeugten Materialverdrängung im elastischen Kunststoff des Ventils schließt der erzeugte Durchdringungskanal dicht an die Außenseite der Hohlnadel an. So kann ein Wärmerohr der Erfindung auf diese Weise ursprünglich gefüllt werden oder auch ein gefülltes Wärmerohr nachträglich hinsichtlich seiner Befüllung (Druck und Arbeitsmedium) geändert werden, ohne die Dichtigkeit negativ zu beeinflussen.This embodiment leads to the advantage that the cavity of the hollow body in the heat pipe can be filled and / or emptied by means of a hollow needle penetrating the valve. For this purpose, e.g. a hollow needle, in particular with a sharpened end, can penetrate the valve, the hollow needle forming a penetration channel around it in the plastic of the valve, or using an existing penetration channel. Due to a material displacement generated with the hollow needle during penetration in the elastic plastic of the valve, the penetration channel generated tightly adjoins the outside of the hollow needle. Thus, a heat pipe of the invention can be originally filled in this way, or a filled heat pipe can be subsequently changed with regard to its filling (pressure and working medium) without negatively affecting the tightness.
Dafür sieht es die Erfindung vor, dass das elastische Ventil, das am oder im Hohlkörper angeordnet sein kann oder angeordnet werden kann, in seiner den Verschluss des Hohlraumes bewirkenden Position zumindest bereichsweise, insbesondere mit einem Teil seines elastischen Kunststoffs, in den Hohlraum hineinreicht oder zumindest bereichsweise eine Hohlraumwandung bildet, also diesen mit dem elastischen Kunststoff begrenzt.For this purpose, the invention provides that the elastic valve, which can be or can be arranged on or in the hollow body, in its position causing the closure of the hollow space, extends into the hollow space at least in some areas, in particular with part of its elastic plastic, or at least in some areas forms a cavity wall, that is, delimits it with the elastic plastic.
Eine das Ventil, bzw. dessen elastisches Material durchdringende Hohlnadel bildet sodann einen in den Hohlraum hineinreichenden Kanal, durch den das Arbeitsmedium in den Hohlraum in einer gewünschten Menge injiziert werden kann. Ebenso kann durch dieselbe oder auch eine andere (weitere) Hohlnadel hindurch ein gewünschter Unterdruck im Hohlraum erzeugt werden.A hollow needle penetrating the valve or its elastic material then forms a channel reaching into the cavity through which the working medium can be injected into the cavity in a desired amount. Likewise, a desired negative pressure can be generated in the cavity through the same or another (further) hollow needle.
Eine die Aufgabe lösendes erfindungsgemäßes Verfahren zur Befüllung des Hohlraumes im Hohlkörper eines Wärmerohres, insbesondere eines Wärmerohres mit den vorgenannten Merkmalen sieht es demnach vor, dass der Hohlraum im Hohlkörper des Wärmerohres zur äußeren Umgebung mit einem Ventil aus einem elastischen Kunststoff verschlossen wird, der Ventilstopfen mit einer Hohlnadel durchdrungen wird und das Arbeitsmedium mit der Hohlnadel durch den durchdrungenen Ventilstopfen hindurch in den Hohlraum injiziert wird, insbesondere mit einer vorbestimmten Menge, wonach die Hohlnadel aus dem Ventil herausgezogen wird.A method according to the invention that solves the problem for filling the cavity in the hollow body of a heat pipe, in particular a heat pipe with the aforementioned features, accordingly provides that the cavity in the hollow body of the heat pipe is closed to the external environment with a valve made of an elastic plastic, the valve plug with a hollow needle is penetrated and the working medium is injected with the hollow needle through the penetrated valve plug into the cavity, in particular with a predetermined amount, after which the hollow needle is withdrawn from the valve.
Das Ventil kann in bevorzugter Ausführung vollständig aus dem elastischen Kunststoff ausgebildet sein, insbesondere als einstückiger Kunststoffkörper, insbesondere als ein Block oder Stopfen aus Kunststoff.In a preferred embodiment, the valve can be made entirely of the elastic plastic, in particular as a one-piece plastic body, in particular as a block or plug made of plastic.
Besonders vorteilhaft ist es bei der Erfindung vorgesehen, dass nach dem Herausziehen oder vorzugsweise schon während des Herausziehens sich aufgrund der Elastizität des elastischen Ventils der Durchdringkanal selbsttätig schließt. Dafür kann das Ventil aus einem den Durchdringkanal nach Zurückziehen einer Hohlnadel selbsttätig verschließenden elastischen Material ausgebildet sein, insbesondere aus Silikon oder Gummi oder Kautschuk oder einem Polyurethan, vorzugsweise einem auf Polyether basierenden Polyurethan oder aus einem Elastomer, Duromer, thermolastsichen Kunststoff. Vorzugsweise wird als elastisches Kunststoffmaterial für das Ventil ein vernetzender Kunststoff gewählt, wie z.B. das genannte Silikon oder Polyurethan.It is particularly advantageous in the invention that after pulling out or preferably already during pulling out, the penetration channel closes automatically due to the elasticity of the elastic valve. For this purpose, the valve can be formed from an elastic material that automatically closes the penetration channel after a hollow needle has been withdrawn, in particular from silicone or rubber or rubber or a polyurethane, preferably a polyether-based polyurethane or from an elastomer, duromer, or thermoplastic. A crosslinking plastic, such as the aforementioned silicone or polyurethane, is preferably selected as the elastic plastic material for the valve.
Der Hohlraum ist somit nach dem Herausziehen der Hohlnadel unmittelbar hermetisch gegenüber der Umgebung abgeschlossen. Vorzugsweise erfolgt das selbsttätige Verschließen des Durchdringkanals in der Weise, dass in Richtung zum Hohlraum vor der Spitze der Hohlnadel liegende Bereiche des Durchdringkanals bereits schon geschlossen sind, während die Hohlnadel beim Zurückziehen noch bereichsweise im Ventil steckt.The cavity is thus immediately hermetically sealed from the environment after the hollow needle has been withdrawn. The automatic closure of the penetration channel preferably takes place in such a way that areas of the penetration channel lying in front of the tip of the hollow needle in the direction of the cavity are already closed while the hollow needle is still partially in the valve when it is withdrawn.
Insbesondere hierfür, aber auch mit allgemeiner Gültigkeit kann es die Erfindung vorsehen, dass das Ventil eine in der Durchdringrichtung betrachtete axiale Länge aufweist, die mindestens doppelt so groß ist wie das senkrecht dazu betrachtete Querschnittsmaß oder der Durchmesser. Dieses Merkmal kann vorzugsweise zumindest dann oder nur dann vorgesehen sein, wenn das Querschnittsmaß / der Durchmesser geringer ist als 5 mm.In particular for this, but also with general validity, the invention can provide that the valve has an axial length, viewed in the penetration direction, which is at least twice as large as the cross-sectional dimension or the diameter viewed perpendicular thereto. This feature can preferably be provided at least if the cross-sectional dimension / the diameter is less than 5 mm.
Die Erfindung kann bevorzugt weiterhin vorsehen, dass der Hohlkörper eine Ausnehmung aufweist, in die das Ventil direkt oder mittelbar über einen Montagekörper aufgenommen ist.The invention can preferably also provide that the hollow body has a recess in which the valve is received directly or indirectly via an assembly body.
Z.B. kann verfahrensgemäß das Ventil in einer in den Hohlraum mündenden Ausnehmung im Hohlkörper durch Füllen der Ausnehmung mit einem flüssigen oder pastösen, sich verfestigenden elastischen Kunststoff gebildet werden. In dieser Ausführung kann das elastische Material ein sich verfestigendes, insbesondere unter Bildung einer gewünschten Elastizität erhärtendes 2-Komponentenmaterial oder auch ein vernetzendes 1-Komponenten-Material sein oder unter Abgabe eines Lösungsmittels sich verfestigen.For example, according to the method, the valve can be formed in a recess in the hollow body opening into the cavity by filling the recess with a liquid or pasty, solidifying elastic plastic. In this embodiment, the elastic material can be a solidifying 2-component material, in particular a 2-component material which solidifies with the formation of a desired elasticity, or a cross-linking 1-component material or solidifying with the release of a solvent.
Ebenso kann es vorgesehen sein, dass das Ventil in der Form eines vorgeformten Körpers in eine Ausnehmung im Hohlkörper eingepresst wird. Dafür kann der vorgeformte Körper des Ventils ein Übermaß gegenüber der Ausnehmung aufweisen, um so den hermetischen Abschluss des Hohlraumes zu erzielen.It can also be provided that the valve in the form of a preformed body is pressed into a recess in the hollow body. For this purpose, the preformed body of the valve can be oversized in relation to the recess in order to achieve the hermetic seal of the cavity.
In dieser genannten Ausführung ist das Ventil direkt in der Ausnehmung angeordnet.In this embodiment mentioned, the valve is arranged directly in the recess.
Die Erfindung kann vorsehen, dass ein Montagekörper durch eine Hülse ausgebildet ist, die in ihrem Inneren das elastische Ventil aufweist, und deren äußere Mantelfläche mit der Innenwandung der Ausnehmung form- und/oder kraftschlüssig, vorzugsweise lösbar verbunden ist, z.B. können dafür die Hülse und die Ausnehmung aneinander angepasste Gewinde aufweisen.The invention can provide that a mounting body is formed by a sleeve which has the elastic valve in its interior, and whose outer surface is positively and / or non-positively, preferably detachably connected to the inner wall of the recess, for example the sleeve and the recess have threads that are matched to one another.
Das in dem Montageelement angeordnete Ventil kann so z.B. zusammen mit dem Montageelement in eine Ausnehmung im Hohlkörper eingesetzt werden. Dies erleichtert die Handhabung des Ventils und ermöglicht auch eine einfache Entfernung und Neuapplikation des Ventils, z.B. wenn die Füllmenge oder der Unterdruck oder das Arbeitsmedium geändert werden soll.The valve arranged in the assembly element can thus be inserted into a recess in the hollow body together with the assembly element, for example. This facilitates the handling of the valve and also enables the valve to be easily removed and reapplied, e.g. if the filling quantity or the negative pressure or the working medium is to be changed.
Vorzugsweise ist es vorgesehen, dass die Außenfläche des Montageelementes gedichtet mit der Innenfläche der Ausnehmung zusammenwirkt und das Ventil dicht im Montageelement angeordnet ist. Auch hier kann es die Erfindung vorsehen, dass das Ventil durch Füllen des Montageelementes mit einem flüssigen oder pastösen, sich verfestigenden elastischen Kunststoff gebildet wird, insbesondere mit den vorgenannten weiteren Merkmalen oder dass das Ventil in der Form eines vorgeformten Körpers in das Innere des Montageelementes eingepresst wird.It is preferably provided that the outer surface of the mounting element cooperates in a sealed manner with the inner surface of the recess and the valve is arranged tightly in the mounting element. Here, too, the invention can provide that the valve is formed by filling the assembly element with a liquid or pasty, solidifying elastic plastic, in particular with the aforementioned additional features, or that the valve is pressed into the interior of the assembly element in the form of a preformed body will.
Bei Ausführungen, in welchen das Ventil durch einen sich verfestigenden elastomeren Kunststoff gebildet wird kann es auch vorgesehen sein, dass verfahrenstechnisch wenigstens eine Hohlnadel durch das Ventil dringt und die Befüllung und / oder Unterdruckerzeugung durchgeführt wird, sowie die wenigstens eine Hohlnadel wieder aus dem Ventil zurückgezogen wird, wenn das Kunststoffmaterial noch nicht vollständig verfestigt ist, insbesondere somit nach dem Zurückziehen sich die Verfestigung, insbesondere eine Vernetzung fortsetzt. Dies hat den Vorteil, dass der geschlossene Durchdringungskanal sich ebenso weiterhin verfestigt, insbesondere vernetzt. Alternativ kann auch bei sich verfestigenden Kunststoffen ein Durchdringen des Ventils mit einer Hohlnadel erst vorgesehen sein, wenn der Kunststoff vollständig verfestigt ist.In designs in which the valve is formed by a solidifying elastomeric plastic, it can also be provided that, in terms of process technology, at least one hollow needle penetrates the valve and the filling and / or negative pressure generation is carried out, and the at least one hollow needle is withdrawn from the valve again is when the plastic material is not yet completely solidified, in particular thus after the withdrawal, the solidification, in particular crosslinking, continues. This has the advantage that the closed penetration channel also continues to solidify, in particular network. Alternatively, in the case of solidifying plastics, a penetration of the valve with a hollow needle can only be provided when the plastic is completely solidified.
In allen Ausführungen kann es die Erfindung vorsehen, dass der Querschnitt, insbesondere der Durchmesser der Ausnehmung im Hohlkörper oder des Inneren des Montageelementes sich in der Richtung zum Hohlraum des Hohlkörpers verjüngt, z.B. an einer Stufe. Insbesondere erleichtert dies eine Befüllung der Ausnehmung oder des Montageelementes mit einem sich verfestigenden elastischen Kunststoffmaterial in einem noch nicht verfestigten, insbesondere flüssigen oder pastösen Zustand.In all embodiments, the invention can provide that the cross-section, in particular the diameter of the recess in the hollow body or of the interior of the mounting element, tapers in the direction of the hollow space of the hollow body, e.g. at a step. In particular, this makes it easier to fill the recess or the mounting element with a solidifying elastic plastic material in a not yet solidified, in particular liquid or pasty, state.
Das Verfahren zur Befüllung kann vorzugsweise weiterhin vorsehen, dass zur Bildung eines Unterdruckes im Hohlraum des Hohlkörpers gegenüber der Umgebung der Hohlraum des Hohlkörpers in einer unter Unterdruck stehenden Kammer mit dem Ventil verschlossen wird oder aber auch, dass vor und/oder nach der Injektion des Arbeitsmediums der Unterdruck durch die das Ventil durchdringende Hohlnadel zur Injektion des Arbeitsmediums oder durch eine separate Hohlnadel gezogen wird, insbesondere durch Verbindung des Hohlraumes mit einer Unterdruckquelle durch die Hohlnadel hindurch.The method for filling can preferably also provide that, in order to create a negative pressure in the cavity of the hollow body relative to the environment, the cavity of the hollow body is closed with the valve in a chamber under negative pressure or else that before and / or after the injection of the working medium the negative pressure is drawn through the hollow needle penetrating the valve for injection of the working medium or through a separate hollow needle, in particular by connecting the cavity to a negative pressure source through the hollow needle.
Die Applikation des Arbeitsmediums durch eine erste Hohlnadel und die Erzeugung des Unterdruckes durch eine zweite Hohlnadel hat den Vorteil, dass die Parameter der Befüllung beim Unterdruck und bei der Menge des Arbeitsmediums gleichzeitig und unabhängig voneinander kontrolliert werden können. Beim Zurückziehen der jeweiligen Hohlnadel aus dem Ventil werden vorzugsweise beide Durchdringkanäle selbsttätig geschlossen, insbesondere so, wie zuvor beschrieben.The application of the working medium through a first hollow needle and the generation of the negative pressure by a second hollow needle has the advantage that the parameters of the filling with the negative pressure and with the amount of the working medium can be controlled simultaneously and independently of one another. When the respective hollow needle is withdrawn from the valve, both penetration channels are preferably closed automatically, in particular as described above.
Die Erfindung kann weiterhin vorzugsweise vorsehen, dass nach Entfernen der einen Hohlnadel oder der mehreren Hohlnadeln aus dem Ventil der Durchdringkanal auf der zur Umgebung weisenden Außenfläche des Ventils versiegelt wird. Z.B. kann hierfür ein flüssiges sich verfestigendes Versiegelungsmaterial außen auf dem Ventil appliziert werden. Z.B. kann ein Polyamid eingesetzt werden, dass auf der Außenfläche appliziert wird.The invention can furthermore preferably provide that after removing the one hollow needle or the plurality of hollow needles from the valve, the penetration channel is sealed on the outer surface of the valve facing the environment. For example, a liquid, solidifying sealing material can be applied to the outside of the valve for this purpose. For example, a polyamide can be used that is applied to the outer surface.
Ebenso kann es vorgesehen sein, zusätzlich oder alternativ zur vorgenannten Ausführung, dass nach Entfernen der wenigstens einen Hohlnadel aus dem Ventil das Ventil oder das Montageelement mittels eines Sicherungselementes in seiner Lage gesichert wird.It can also be provided, in addition or as an alternative to the aforementioned embodiment, that after the at least one hollow needle has been removed from the valve, the valve or the assembly element is secured in its position by means of a securing element.
Z.B. kann dafür am Hohlkörper, insbesondere in der Ausnehmung und/oder in/an dem Montagekörper an der dem Hohlraum abgewandten Seite des Ventils ein Sicherungselement angeordnet sein bzw. werden, insbesondere welches in seiner angebrachten Position das Ventil überdeckt. Mit diesem kann eine zusätzliche Dichtung und/oder die Lage des Ventils in der Ausnehmung oder in dem Montagekörper oder auch die Lage des Montagekörpers in der Ausnehmung gesichert werden.For example, a securing element can be arranged for this on the hollow body, in particular in the recess and / or in / on the assembly body on the side of the valve facing away from the cavity, in particular which covers the valve in its attached position. With this, an additional seal and / or the position of the valve in the recess or in the assembly body or the position of the assembly body can be secured in the recess.
Für eine zusätzliche Dichtung kann sich das Sicherungselement z.B. mittels eines Dichtringes, vorzugsweise der in Projektion betrachtet die Ausnehmung umgibt, am Hohlkörper abstützen oder das Sicherungselement wird stoffschlüssig mit dem Hohlkörper verbunden, insbesondere verklebt, verlötet oder verschweißt.For an additional seal, the securing element can be supported on the hollow body, e.g. by means of a sealing ring, preferably that surrounds the recess when viewed in projection, or the securing element is connected to the hollow body in a materially bonded manner, in particular glued, soldered or welded.
Eine weiterhin bevorzugte Ausführung der Erfindung kann es vorsehen, dass das Ventil und/oder die das Ventil aufnehmende Ausnehmung im Wärmeabgabereich des Hohlkörpers angeordnet ist. Hierdurch ist somit durch das Ventil das wärmeabgabeseitige Ende des Hohlraumes verschlossen. Dies ist besonders dann vorteilhaft, wenn auf das wärmeaufnehmende Ende Einwirkung zu erwarten sind, die sich auf das Ventil negativ auswirken könnten, z.B. wechselnde Kräfte, wie beispielsweise Erschütterungen.A further preferred embodiment of the invention can provide that the valve and / or the recess receiving the valve is arranged in the heat dissipation area of the hollow body. As a result, the end of the cavity on the heat-emitting side is closed by the valve. This is particularly advantageous if the heat-absorbing end is expected to have an impact that could have a negative effect on the valve, e.g. changing forces such as vibrations.
In bevorzugter Anwendung kann es vorsehen sein, dass ein Werkzeug zur Urformung oder Umformung von Werkstücken zumindest teilweise oder vollständig ein Wärmerohr der Erfindung umfasst. Z.B. kann zumindest der Wärmeeintragsbereich des Hohlkörpers eines erfindungsgemäßen Wärmerohres im Werkzeug integriert sein. Besonders bevorzugt ist der Wärmeeintragsbereich des Hohlkörpers mit dem Werkzeug einstückig oder stoffschlüssig mit diesen verbunden ist. Hierdurch werden zusätzliche, den Wärmefluss behindernde Übergänge zwischen Werkzeug und Wärmeeintragsbereich vermieden. Ein solches Werkzeug kann z.B. ein Kernelement einer Spritzgiessvorrichtung oder auch spanabtragendes Werkzeug sein.In a preferred application, it can be provided that a tool for primary shaping or reshaping of workpieces at least partially or completely comprises a heat pipe of the invention. For example, at least the heat input area of the hollow body of a heat pipe according to the invention can be integrated in the tool. The heat input region of the hollow body with the tool is particularly preferably connected to the tool in one piece or in a materially bonded manner. In this way, additional transitions between the tool and the heat input area that hinder the flow of heat are avoided. Such a tool can be, for example, a core element of an injection molding device or a chip-removing tool.
Weiterhin kann es vorgesehen sein, dass eine Temperiervorrichtung zumindest teilweise oder vollständig ein Wärmerohr der zuvor beschriebenen Art umfasst. Temperiervorrichtungen können z.B. eingesetzt sein zur Batterietemperierung im Bereich der Elektromobilität. Eine weitere Anwendung ist der Einsatz im Bereich der Solarthermie oder bei der Temperierung von Photovoltaikmodulen. Weitere Anwendungen betreffen die Temperierung von Prozessoren, Serversystemen oder sonstiger Elektronik, z.B. im Bereich der Rüstung, Luft- und Raumfahrt und sonstiger Bereiche, in denen gezielt Wärme transportiert werden soll.Furthermore, it can be provided that a temperature control device at least partially or completely comprises a heat pipe of the type described above. Temperature control devices can be used, for example, for battery temperature control in the field of electromobility. Another application is the use in the field of solar thermal energy or for the temperature control of photovoltaic modules. Further applications relate to the temperature control of processors, server systems or other electronics, e.g. in the field of armaments, aerospace and other areas in which heat is to be transported in a targeted manner.
Mittels der Erfindung lassen sich sodann bei dem Werkzeug oder einer Temperiervorrichtung die benötigten Spezifikationen besonders leicht einstellen, da die Füllmenge an Arbeitsmedium und der Unterdruck gut kontrolliert werden können, insbesondere auch nachträglich geändert werden können.By means of the invention, the required specifications can then be set particularly easily for the tool or a temperature control device, since the filling quantity of working medium and the negative pressure can be well controlled, in particular can also be changed subsequently.
Die Erfindung wird anhand nachfolgender Figuren näher erläutert.The invention is explained in more detail with reference to the following figures.
Die
Das im Wärmeeintragsbereich
Der Wärmeeintragsbereich
So sind nach gleichem wärmetransportierenden Prinzip auch weitere strukturintegrierte Wärmerohre in weiteren Anwendungen möglich.Thus, according to the same heat-transporting principle, further structure-integrated heat pipes are also possible in further applications.
In dieser Ausführung der Erfindung ist im Wärmeabgabebereich
Ein hier hülsenförmiges Montageelement
Die Erfindung sieht nun vor, das so ausgebildete Wärmerohr durch das Ventil hindurch zu befüllen. Dies ist in der
Die Hohlnadel
Hiernach wird die Hohlnadel
Die drei
Im erfindungsgemäßen Befüllverfahren ist somit der Hohlraum
Die Erfindung kann hier vorsehen im visualisierten Schritt der
Die
Die
Gemäß
Gemäß
Bei
Gemäß
Claims (15)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE102020105038.0A DE102020105038A1 (en) | 2020-02-26 | 2020-02-26 | Heat pipe and method for its filling with a working medium |
Applications Claiming Priority (1)
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DE102020105038.0A DE102020105038A1 (en) | 2020-02-26 | 2020-02-26 | Heat pipe and method for its filling with a working medium |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
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DE102020105038A1 true DE102020105038A1 (en) | 2021-08-26 |
Family
ID=77176055
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DE102020105038.0A Pending DE102020105038A1 (en) | 2020-02-26 | 2020-02-26 | Heat pipe and method for its filling with a working medium |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
DE (1) | DE102020105038A1 (en) |
Citations (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE1551569A1 (en) | 1965-06-28 | 1970-02-12 | Calumet & Hecla Corp | Method and device for pressurizing pipe sections |
JPS59109781A (en) | 1982-12-15 | 1984-06-25 | Sumikin Kozai Kogyo Kk | Method to seal operating fluid in heat pipe and temporary stopper plug |
-
2020
- 2020-02-26 DE DE102020105038.0A patent/DE102020105038A1/en active Pending
Patent Citations (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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