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Technisches Gebiet
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Die Erfindung betrifft ein Wärmerohr, das den Wärmewiderstand reduzieren kann, wodurch der Kreislauf des Arbeitsfluids im Wärmerohr verbessert wird.
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Stand der Technik
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Da der Computer, die elektronische intelligente Vorrichtung und die anderen elektrischen Geräte immer kompakter sind, müssen das innere Wärmeleitelement und Kühlelement auch kleiner und dünner sein.
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Das Wärmerohr ist ein Wärmeleitelement mit guter Wärmeleitwirkung, die vielfach größer ist als die der Metalle, wie Kupfer und Aluminium. Daher wird das Wärmerohr oft als Kühlelement verwendet.
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Das Wärmerohr kann eine runde, D- oder flache Form haben und dient zum Leiten der Wärme der Wärmequelle in den elektronischen Produkten. Um die Montage zu erleichtern und die Kontaktfläche zu vergrößert, wird das flache Wärmerohr verwendet. Das flache Wärmerohr ist auch für die elektronischen Produkte mit einer kompakten Form geeignet.
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Für die Herstellung des Wärmerohrs können verschiedene Verfahren verwendet werden. Z. B. in ein Rohr wird ein Metallpulver gefüllt, das gesintert wird und somit an der Innenwand des Rohrs eine Kapillarstruktur bildet. Anschließend wird das Rohr evakuiert, das Arbeitsfluid eingefüllt und das Rohr verschlossen. Oder in ein Rohr wird ein Netzkörper eingesetzt, das an der Innenwand des Rohrs anliegt und eine Kapillarstruktur bildet. Anschließend wird das Rohr evakuiert, das Arbeitsfluid eingefüllt und das Rohr verschlossen. Um ein flaches Wärmerohr zu erhalten, muss das Rohr flachgepresst werden.
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Bei der Herstellung des flachen Wärmerohrs wird das Metallpulver an der Innenwand des Rohrs gesintert und deckt somit die Innenwand des Rohrs vollständig ab. Wenn das Rohr flachgepresst wird, kann die Kapillarstruktur (gesintertes Metallpulver oder Netzkörper) an den beiden Seiten durch die Druckkraft beschädigt werden und somit verformt oder gelöst werden, so dass die Wärmeleitwirkung reduziert und sogar verloren wird. Zudem wird die Kapillarkraft der Kapillarstruktur des flachen Wärmerohrs durch das Flachpressen reduziert, wodurch der Dampfkanal verstopft werden kann. Ferner wird die Kapillarkraft durch die Verkleinerung der Kanalfläche reduziert. Schließlich wird die Wärmeübertragungsmenge einerseits durch die Verkleinerung des Volumens des Wärmerohrs und andererseits durch das Verstopfen der Dampfkanals reduziert.
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Um diese Probleme zu lösen, wird ein Dorn in den Innenraum des flachen Wärmerohrs eingesetzt, der sich in der Axialrichtung erstreckt. Zwischen dem Dorn und der Innenwand wird das Metallpulver gefüllt, das gesintert wird und somit die Kapillarstruktur bildet. Anschließend wird der Dorn ausgezogen. Danach wird das Rohr flachgepresst. Dadurch befindet sich die Kapillarstruktur nur auf den planen Teilen des Rohrs. An den beiden Seiten der Kapillarstruktur sind Dampfkanäle gebildet, wodurch der Widerstand für den Dampf reduziert wird. Dadurch wird der Querschnitt der Kapillarstruktur jedoch verkleinert, so dass die Kapillarkraft reduziert wird. Daher sind die Gegenkraft zur Schwerkraft und die Wirkung der Wärmeübertragung schlecht.
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Aufgabe der Erfindung
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Wärmerohr zu schaffen, das die Wirkung der Wärmeübertragung erhöhen kann.
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Der Erfindung liegt eine weitere Aufgabe zugrunde, ein Wärmerohr zu schaffen, das den Wärmewiderstand reduzieren kann.
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Diese Aufgaben werden durch das erfindungsgemäße Wärmerohr gelöst, das einen Hauptkörper umfasst, der einen Innenraum aufweist, der eine erste Seite und eine zweite Seite besitzt, wobei an der ersten und zweiten Seite eine erste Kapillarstruktur und eine zweite Kapillarstruktur sowie ein Arbeitsfluid vorgesehen sind, wobei das Volumen der ersten Kapillarstruktur größer ist als das der zweiten Kapillarstruktur und kleiner ist als die Hälfte des Innenraums, wobei die erste und zweite Kapillarstruktur miteinander verbunden sind und mit dem Innenraum mindestens einen Dampfkanal bilden.
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Daher weist die Erfindung folgende Vorteile auf:
- 1. Erhöhung der Wärmebelastbarkeit pro Einheitsfläche,
- 2. Erhöhung der Wirkung der Wärmeübertragung,
- 3. Erhöhung der Gegenkraft zur Schwerkraft,
- 4. Reduzierung des Wärmewiderstands.
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Kurze Beschreibung der Zeichnungen
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1 eine perspektivische Darstellung des ersten Ausführungsbeispiels der Erfindung,
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2 eine Schnittdarstellung entlang der Linie A-A des ersten Ausführungsbeispiels der Erfindung,
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3 eine Schnittdarstellung des zweiten Ausführungsbeispiels der Erfindung,
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4 eine Schnittdarstellung des dritten Ausführungsbeispiels der Erfindung,
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5 eine Schnittdarstellung des vierten Ausführungsbeispiels der Erfindung,
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6 eine perspektivische Darstellung der Anwendung der Erfindung und
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7 eine Schnittdarstellung der Anwendung der Erfindung.
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Wege zur Ausführung der Erfindung
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Weitere Einzelheiten, Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden detaillierten Beschreibung in Verbindung mit den anliegenden Zeichnungen.
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1 und 2 zeigen das erste Ausführungsbeispiel der Erfindung, die einen Hauptkörper 1 umfasst, der einen Innenraum 11 aufweist, der eine erste Seite 111 und eine zweite Seite 112 besitzt, wobei an der ersten und zweiten Seite 111, 112 eine erste Kapillarstruktur 1121 und eine zweite Kapillarstruktur 1122 sowie ein Arbeitsfluid 2 vorgesehen sind, wobei das Volumen der ersten Kapillarstruktur 1121 größer ist als das der zweiten Kapillarstruktur 1122 (d. h. die radiale Erstreckung der ersten Kapillarstruktur ist größer als die der zweiten Kapillarstruktur) und kleiner ist als die Hälfte des Innenraums, wobei die erste und zweite Kapillarstruktur miteinander verbunden sind und mit dem Innenraum mindestens einen Dampfkanal 113 bilden.
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Die erste und zweite Kapillarstruktur 1121, 1122 sind durch Sinterpulver, Netzkörper oder Faserkörper gebildet. Im vorliegenden Ausführungsbeispiel sind sie durch Sinterpulver gebildet. Darauf ist die Erfindung jedoch nicht beschränkt. Der Innenraum besitzt eine glatte Innenwand.
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3 zeigt das zweite bevorzugte Ausführungsbeispiel der Erfindung, das sich von dem ersten Ausführungsbeispiel nur dadurch unterscheidet, dass die erste Kapillarstruktur 1121 an einer Seite einen ersten Erstreckungsteil 1123 bildet, der mit der zweiten Kapillarstruktur 1122 verbunden ist.
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4 zeigt das dritte bevorzugte Ausführungsbeispiel der Erfindung, das sich von dem ersten Ausführungsbeispiel nur dadurch unterscheidet, dass die zweite Kapillarstruktur 1122 an einer Seite einen zweiten Erstreckungsteil 1124 bildet, der mit der ersten Kapillarstruktur 1121 verbunden ist.
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5 zeigt das vierte bevorzugte Ausführungsbeispiel der Erfindung, das sich von dem ersten Ausführungsbeispiel nur dadurch unterscheidet, dass an der Innenwand des Innenraums 11 eine dritte Kapillarstruktur 1125 gebildet ist, die mit der ersten und zweiten Kapillarstruktur 1121, 1122 verbunden ist. Die dritte Kapillarstruktur 1125 ist durch Sinterpulver, Netzkörper, Faserkörper oder Rillen gebildet. In diesem Ausführungsbeispiel sind sie durch Rillen gebildet. Darauf ist die Erfindung jedoch nicht beschränkt.
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Wie aus den 6 und 7 ersichtlich ist, steht die erste Seite 111 des Hauptkörpers 1 mit mindestens einer Wärmequelle 3 in Kontakt. Auf der zweiten Seite 112 ist mindestens ein Kühlelement 4 vorgesehen, das sich an der der Wärmequelle 3 abgewandten Ende des Hauptkörpers 1 befindet. Das Kühlelement 4 kann durch einen Kühlkörper, einen Kühlrippensatz oder eine Wasserkühlvorrichtung gebildet sein. Im vorliegenden Ausführungsbeispiel ist das Kühlelement durch einen Kühlkörper gebildet.
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Das Volumen der ersten Kapillarstruktur 1121 des Hauptkörpers 1 ist größer als das der zweiten Kapillarstruktur 1122. Die erste Kapillarstruktur 1121 befindet sich an der mit der Wärmequelle 3 in Kontakt stehenden ersten Seite 111 des Hauptkörpers. Die zweite Kapillarstruktur 1122 befindet sich an der der ersten Seite 111 gegenüberliegenden zweite Seite 112. Durch die Wärme der Wärmequelle 3 wird das Arbeitsfluid 2 in der ersten Kapillarstruktur 1121 verdampft, wodurch das flüssige Arbeitsfluid 22 in das gasförmige Arbeitsfluid 21 umgewandelt wird. Das gasförmige Arbeitsfluid 21 streut zu der zweiten Kapillarstruktur 1122 an der zweiten Seite 112 und wird an der zweiten Seite 112 kondensiert und somit in das flüssige Arbeitsfluid 22 zurückgewandelt. Durch die Schwerkraft oder die zweite Kapillarstruktur 1122 fließt das Arbeitsfluid in die erste Kapillarstruktur 1121 zurück. Da das gasförmige Arbeisfluid durch den Dampfkanal 113 von der ersten Kapillarstruktur 1121 zu der zweiten Kapillarstruktur 1122 streut und das Volumen der zweiten Kapillarstruktur 1122 kleiner ist als das der ersten Kapillarstruktur 1121, wird bei Streuung des gasförmigen Arbeitsfluids 21 der Druckwiderstand reduziert, wodurch sowohl die Wirkung der radialen Wärmeübertragung des Hauptkörpers 1 als auch die Wirkung der axialen Wärmeübertragung des Hauptkörpers 1 erhöht wird, so dass der Kreislauf des Arbeitsfluids 2 im Hauptkörper 1 verbessert wird.
