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Technisches Gebiet
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Die Erfindung betrifft ein Wärmerohr, das eine bessere Wirkung der Wärmeübertragung und Gegenkraft zur Schwerkraft aufweist und den Wärmewiderstand reduzieren kann.
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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 Netz 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 flachgespresst 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 Netz) 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 ist 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 die Gegenkraft zur Schwerkraft erhöhen und den Wärmewiderstand reduzieren kann.
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Der Erfindung liegt eine nochmals weitere Aufgabe zugrunde, ein Wärmerohr zu schaffen, das die Wärmebelastbarkeit pro Einheitsfläche erhöhen kann.
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Diese Aufgaben werden durch das erfindungsgemäße Wärmerohr gelöst, das umfasst: einen Hauptkörper, der eine erste Innenseite, eine der ersten Innenseite gegenüberliegende zweite Innenseite, eine dritte Innenseite, eine der dritten Seite gegenüberliegende vierte Innenseite und mindestens einen Innenraum aufweist, wobei in den Innenraum ein Arbeitsfluid gefüllt wird; und mindestens eine erste Kapillarstruktur, die im Innenraum angeordnet ist und einen ersten Teil und einen zweiten Teil aufweist, wobei der erste Teil auf der ersten Innenseite gebildet ist, wobei sich der zweite Teil von dem ersten Teil zu der dritten und vierten Innenseite erstreckt, wobei die Dicke des ersten Teils größer ist als die des zweiten Teils.
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Kurze Beschreibung der Zeichnungen
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1 eine perspektivische Darstellung der Erfindung,
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2 eine Schnittdarstellung des ersten bevorzugten Ausführungsbeispiels der Erfindung,
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3A eine perspektivische Darstellung des zweiten bevorzugten Ausführungsbeispiels der Erfindung,
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3B eine Schnittdarstellung des zweiten bevorzugten Ausführungsbeispiels der Erfindung,
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3C eine weitere perspektivische Darstellung des zweiten bevorzugten Ausführungsbeispiels der Erfindung,
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3D eine weitere Schnittdarstellung des zweiten bevorzugten Ausführungsbeispiels der Erfindung,
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4 eine Schnittdarstellung des dritten bevorzugten Ausführungsbeispiels der Erfindung,
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5 eine Schnittdarstellung des dritten bevorzugten Ausführungsbeispiels der Erfindung beim Einsatz,
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6 eine Schnittdarstellung des vierten bevorzugten Ausführungsbeispiels der Erfindung und
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7 eine Schnittdarstellung des fünften bevorzugten Ausführungsbeispiels 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 bevorzugte Ausführungsbeispiel der Erfindung, die einen Hauptkörper 1 und mindestens eine erste Kapillarstruktur 16 aufweist, wobei der Hauptkörper 1 eine erste Innenseite 11, eine zweite Innenseite 12, eine dritte Innenseite 13, eine vierte Innenseite 14 und mindestens einen Innenraum 15 aufweist. Die erste Innenseite 11 liegt der zweiten Innenseite 12 gegenüber. Die dritte Innenseite 13 liegt der vierten Innenseite 14 gegenüber. Die erste, zweite, dritte und vierte Seite 11, 12, 13, 14 umgeben den Innenraum 15. In den Innenraum 15 wird ein Arbeitsfluid, wie Reinwasser, anorganische Verbindung, Alkohol, Keton, flüssiges Metall, Kühlmittel oder organische Verbindung, gefüllt. Der Innenraum 15 (d. h. die erste, zweite, dritte und vierte Seite 11, 12, 13, 14) besitzt eine glatte Innenwand.
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Im vorliegenden Ausführungsbeispiel ist die erste Kapillarstruktur 16 durch Sinterpulver gebildet. Darauf ist die Erfindung jedoch nicht beschränkt. Sie kann auch durch Netz, Faserkörper, Kombination von Netz und Sinterpulver oder Mikrostruktur gebildet sein. Die erste Kapillarstruktur 16 ist im Innenraum 15 angeordnet und weist einen ersten Teil 161 und einen zweiten Teil 162 auf. Der erste Teil 161 ist auf der ersten Innenseite 11 gebildet. Der zweite Teil 162 erstreckt sich von dem ersten Teil 161 zu der dritten und vierten Innenseite 13, 14. Die Dicke des ersten Teils 161 ist größer als die des zweiten Teils 162. D. h. die radiale Erstreckung des ersten Teils 161 ist größer als die des zweiten Teils 162.
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Da die Dicke des ersten Teils 161 auf der ersten Innenseite 11 größer ist als die Dicke des zweiten Teils 162 auf der dritten und vierten Innenseite 13, 14, kann die erste Seite 11 die Wärme der Wärmequelle mit höherer Leistung absorbieren. D. h. die erste Kapillarstruktur 16 besitzt eine größere Einheitsfläche und somit eine höhere Wärmebelastbarkeit, so dass die Menge der Wärmeübertragung erhöht wird. Da die erste Kapillarstruktur 16 nicht auf die zweite Innenseite 12 erstreckt, wird der Druckwiderstand für die Streuung des gasförmigen Arbeitsfluids 2 im Innenraum 15 (3B) reduziert, so dass der Kreislauf des Arbeitsfluids verbessert wird.
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Da der erste und zweite Teil 161, 162 der ersten Kapillarstruktur 16 auf der ersten, dritten und vierten Innenseite 11, 13, 14 einteilig ausgebildet sind, wird die Wirkung der Wärmeübertragung erhöht und der Druckwiderstand reduziert, so dass der Kreislauf des Arbeitsfluids verbessert wird.
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3A und 3B zeigen das zweite bevorzugte Ausführungsbeispiel der Erfindung, das sich von dem ersten bevorzugten Ausführungsbeispiel nur dadurch unterscheidet, dass das Wärmerohr auf mindestens einer Wärmequelle 4 (wie Zentraleinheit, Grafikchip, Southbridge, Northbridge oder dergleichen) liegt. D. h. Die der ersten Innenseite 11 gegenüberliegende Außenseite des Hauptkörpers 1 steht mit mindestens einer Wärmequelle 4 in Kontakt und absorbiert die Wärme der Wärmequelle. Durch die Wärme wird das flüssige Arbeitsfluid 3 in dem ersten und zweiten Teil 161, 162 der ersten Kapillarstruktur 16 auf der ersten, dritten und vierten Innenseite 11, 13, 14 verdampft und in das gasförmige Arbeitsfluid 2 umgewandelt. Da die erste Kapillarstruktur 16 nicht auf die zweite Innenseite 12 erstreckt, kann das gasförmige Arbeitsfluid 2 schnell zu der zweiten Innenseite 12 strömen. Auf der zweiten Innenseite 12 wird das gasförmige Arbeitsfluid 2 kondensiert und in das flüssige Arbeitsfluid 3 zurückgewandelt. Das flüssige Arbeitsfluid 3 fließt durch die Schwerkraft in den ersten Teil 161 auf der ersten Innenseite 11 und den zweiten Teil 162 auf der dritten und vierten Innenseite 13, 14 zurück, wodurch eine optimale Kühlwirkung erreicht wird.
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Wie aus den 3C und 3D ersichtlich ist, liegt auf der der zweiten Innenseite 12 gegenüberliegenden Außenseite des Hauptkörpers 1 mindestens ein Kühlelement 5, das durch Kühlkörper, Kühlrippensatz oder Wasserkühlvorrichtung gebildet ist, um die Umwandlung des gasförmigen Arbeitsfluids 2 auf das flüssige Arbeitsfluid 3 auf der zweiten Innenseite 12 zu beschleunigen, damit der Kreislauf des Arbeitsfluids weiter verbessert wird.
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4 zeigt das dritte bevorzugte Ausführungsbeispiel der Erfindung, das sich von dem ersten bevorzugten Ausführungsbeispiel nur dadurch unterscheidet, dass die zweite Seite 12 des Hauptkörpers 1 eine Zone mit Kapillarstruktur 121 und eine Zone ohne Kapillarstruktur 122 aufweist, wobei sich die Zone ohne Kapillarstruktur 122 an den beiden Seiten der Zone mit Kapillarstruktur 121 befindet und an die dritte und vierte Innenseite 13, 14 angrenzt.
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Im Hauptkörper 1 ist mindestens eine zusätzliche Kapillarstruktur 17 vorgesehen, die durch Netz, Faserkörper, Sinterpulver, Kombination von Netz und Sinterpulver oder Mikrostruktur gebildet ist. Die zusätzliche Kapillarstruktur 17 ist in der Zone mit Kapillarstruktur 121 der zweiten Innenseite 12 gebildet und liegt dem ersten Teil 161 gegenüber.
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Die zusätzliche Kapillarstruktur 17 in der Zone mit Kapillarstruktur 121 besitzt ein freies Ende 171, das mit dem ersten Teil 121 verbunden ist. In diesem Ausführungsbeispiel hat die zusätzliche Kapillarstruktur 17 eine Bergform. Darauf ist die Erfindung jedoch nicht beschränkt. In der Praxis kann sie auch eine andere Form, wie Trapezform, Rechteckform oder Kegelform, haben.
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Die erste Kapillarstruktur 16 und die zusätzliche Kapillarstruktur 17 bilden mit dem Innenraum einen ersten Dampfkanal 151 und einen zweiten Dampfkanal 152. Der erste Dampfkanal 151 wird von der ersten, zweiten und dritten Innenseite 11, 12, 13, der ersten Kapillarstruktur 16 und der zusätzlichen Kapillarstruktur 17 umgeben. Der zweite Dampfkanal 152 wird von der ersten, zweiten und vierten Innenseite 11, 12, 14, der ersten Kapillarstruktur 16 und der zusätzlichen Kapillarstruktur 17 umgeben.
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Wie aus den 4 und 5 ersichtlich ist, steht die der ersten Innenseite 11 gegenüberliegende Außenseite des Hauptkörpers 1 mit mindestens einer Wärmequelle 4 in Kontakt. Durch die Wärme der Wärmequelle 4 wird das flüssige Arbeitsfluid 3 in dem ersten und zweiten Teil 161, 162 der ersten Kapillarstruktur 16 auf der ersten, dritten und vierten Innenseite 11, 13, 14 verdampft und in das gasförmige Arbeitsfluid 2 umgewandelt. Das gasförmige Arbeitsfluid 2 kann durch den ersten und zweiten Dampfkanal 151, 152 schnell zu der Zone ohne Kapillarstruktur 122 auf der zweiten Innenseite 12 strömen. Wenn das gasförmige Arbeitsfluid 2 durch den ersten und zweiten Dampfkanal 151, 152 die Zone ohne Kapillarstruktur 122 auf der zweiten Innenseite 12 erreicht, wird es dort kondensiert und in das flüssige Arbeitsfluid 3 zurückgewandelt. Das flüssige Arbeitsfluid 3 kann durch die Schwerkraft oder die Kapillarkraft der zusätzlichen Kapillarstruktur 17 zu dem ersten Teil 161 auf der ersten Innenseite 11 und dem zweiten Teil 162 auf der dritten und vierten Innenseite 13, 14 fließen, wodurch die Wirkung der Wärmeübertragung erhöht und der Druckwiderstand reduziert wird, so dass eine optimale Kühlwirkung erreicht wird.
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6 zeigt das vierte bevorzugte Ausführungsbeispiel der Erfindung, das sich von dem dritten bevorzugten Ausführungsbeispiel nur dadurch unterscheidet, dass die zusätzliche Kapillarstruktur 17 durch den ersten Teil 161 der ersten Kapillarstruktur 16 gebildet ist. D. h. die zusätzliche Kapillarstruktur 17 befindet sich auf dem ersten Teil 161 und ist mit der zweiten Innenseite 12 verbunden. D. h. das freie Ende 171 der zusätzlichen Kapillarstruktur 17 auf dem ersten Teil 161 ist mit der Zone mit Kapillarstruktur 121 verbunden.
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7 zeigt das fünfte bevorzugte Ausführungsbeispiel der Erfindung, das sich von dem ersten bevorzugten Ausführungsbeispiel nur dadurch unterscheidet, dass an der Innenwand des Innenraums 15 eine zweite Kapillarstruktur 18 vorgesehen ist, die an der ersten, zweiten, dritten und vierten Innenseite 11, 12, 13, 14 des Hauptkörpers 1 gebildet und mit der ersten Kapillarstruktur 16 verbunden ist. In diesem Ausführungsbeispiel ist die zweite Kapillarstruktur 18 durch Feinrillen gebildet. Darauf ist die Erfindung jedoch nicht beschränkt. In der Praxis kann sie auch durch Netz, Faserkörper, Sinterpulver oder Kombination von Netz und Sinterpulver gebildet sein.
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Daher weist die Erfindung folgende Vorteile auf:
- 1. Erhöhung der Wirkung der Wärmeübertragung,
- 2. Erhöhung der Gegenkraft zur Schwerkraft,
- 3. Reduzierung des Wärmewiderstands,
- 4. da die Einheitsfläche der ersten Kapillarstruktur größer ist, wird die Wärmebelastbarkeit erhöht.
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Die vorstehende Beschreibung stellt nur die bevorzugten Ausführungsbeispiele der Erfindung dar und soll nicht als Definition der Grenzen und des Bereiches der Erfindung dienen. Alle gleichwertige Änderungen und Modifikationen gehören zum Schutzbereich dieser Erfindung.
