DE202015105219U1

DE202015105219U1 - Loop-Wärmerohrstruktur mit Flüssigkeits- und Dampftrennung

Info

Publication number: DE202015105219U1
Application number: DE202015105219.7U
Authority: DE
Original assignee: Cooler Master Co Ltd
Current assignee: Cooler Master Co Ltd
Priority date: 2014-11-24
Filing date: 2015-10-02
Publication date: 2016-02-02
Anticipated expiration: 2025-10-03
Also published as: CN105698576A

Abstract

Loop-Wärmerohrstruktur mit einer Flüssigkeits- und Dampftrennung, welche Folgendes umfasst: eine Verdampfungskammer mit einem hohlen Inneren und zwei mit ihrem Inneren verbundenen Anschlussports, sowie eine Innenwand der Verdampfungskammer mit einer flüssigkeitserhaltenden Kapillarstruktur, und ein Loop-Rohr mit zwei rohrförmigen Verdampfungskanalabschnitten und einem zwischen den zwei rohrförmigen Verdampfungskanalabschnitten angeschlossenen rohrförmigen Kondensationsabschnitt, und zwei rohrförmige Verdampfungskanalabschnitte, die jeweils mit den zwei Anschlussports der Verdampfungskammer verbunden sind, wobei jeder der rohrförmigen Verdampfungskanalabschnitte ein inneres Rohr und ein äußeres Rohr aufweist, das innere Rohr in das äußere Rohr geschoben ist und eine Strömungsrückführungs-Kapillarstruktur zwischen dem äußeren Rohr und dem inneren Rohr innerhalb des äußeren Rohrs angeordnet ist, wobei sich die Strömungsrückführungs-Kapillarstruktur in die Verdampfungskammer erstreckt und in Kontakt mit der flüssigkeitserhaltenden Kapillarstruktur ist.

Description

Technisches Gebiet
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Wärmeleiteinheit und insbesondere eine Loop-Wärmerohrstruktur mit einer Flüssigkeits- und Dampftrennung.
Stand der Technik
Typischerweise ist ein herkömmliches Loop-Wärmerohr durch ein Loop-Rohr mit einer geeigneten darin versiegelten und gelagerten Menge des Arbeitsfluids aufgebaut, und ein Verdampfungsabschnitt und ein Kondensationsabschnitt sind auf dem Rohr getrennt ausgebildet. Zusätzlich müssen in Bezug auf den Entwurf die Strömungsrichtung der Dampfphase des Arbeitsfluids und die Strömungsrichtung der Flüssigkeitsphase davon berücksichtigt werden, um es dem Arbeitsfluid zu ermöglichen, in der Lage zu sein, nach dem Verdampfen vom Verdampfungsabschnitt zum Kondensationsabschnitt zu fließen, sowie es der kondensierten Flüssigkeitsphase des Arbeitsfluids zu ermöglichen, zurück zum Verdampfungsabschnitt vom anderen Abschnitt des Rohrs und vom Kondensationsabschnitt von diesem zu fließen. Als Ergebnis kann dem Problem, das mit dem Konflikt der Strömungsrichtungen der Dampfphase und der Flüssigkeitsphase des Arbeitsfluids verbunden ist, vorgebeugt werden.
Für die eigentliche Verwendung kann das Loop-Rohr nicht weit verbreitet auf herkömmliche elektronische Verbrauchsgüter angewendet werden, weil es nachteiligerweise einen hohen thermischen Widerstand bei niedriger Wattleistung hat und die Temperaturdifferenz zwischen dem Verdampfungsende und dem Kondensationsende zu groß ist.
Angesichts des vorstehend Erwähnten strebt der Erfinder an, nach vielen Jahren von Forschungs- und Entwicklungsarbeiten zusammen mit der Verwendung theoretischer Prinzipien die mit der gegenwärtig existierenden Technik assoziierten Probleme zu überwinden, und eine Aufgabe des Erfinders besteht darin, einen vernünftigen Entwurf und eine Verbesserung zu bieten, die die vorstehend erwähnten Probleme wirksam lösen können.
Aufgabe der Erfindung
Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, eine Loop-Wärmerohrstruktur mit einer Flüssigkeits- und Dampftrennung bereitzustellen, so dass sie in der Lage ist, die Strömungen der Flüssigkeitsphase und der Dampfphase des Arbeitsfluids zu trennen, um das Problem der Konflikte der Strömungsrichtungen des Arbeitsfluids von verschiedenen Phasen innerhalb des Rohrs zu lösen. Zusätzlich ist mit einem solchen Entwurf des Loop-Rohrs nicht notwendig, das Problem der Richtungen der Strömungen des Arbeitsfluids innerhalb des Loop-Rohrs zu adressieren.
Zum Lösen der vorstehend erwähnten Aufgabe sieht die vorliegende Erfindung eine Loop-Wärmerohrstruktur mit einer Flüssigkeits- und Dampftrennung vor, welche eine Verdampfungskammer und ein Loop-Rohr aufweist. Die Verdampfungskammer ist innen hohl und umfasst zwei mit ihrem Inneren verbundene Anschlussports, und eine Innenwand der Verdampfungskammer umfasst eine flüssigkeitserhaltende Kapillarstruktur. Zusätzlich umfasst das Loop-Rohr zwei rohrförmige Verdampfungskanalabschnitte und einen zwischen den zwei rohrförmigen Verdampfungskanalabschnitten angeschlossenen rohrförmigen Kondensationsabschnitt, und die zwei rohrförmige Verdampfungskanalabschnitte sind jeweils mit den zwei Anschlussports der Verdampfungskammer verbunden. Dabei weist jeder der rohrförmigen Verdampfungskanalabschnitte ein inneres Rohr und ein äußeres Rohr auf, ist das innere Rohr in das äußere Rohr geschoben und ist eine Strömungsrückführungs-Kapillarstruktur zwischen dem äußeren Rohr und dem inneren Rohr innerhalb des äußeren Rohrs angeordnet, wobei sich die Strömungsrückführungs-Kapillarstruktur in die Verdampfungskammer erstreckt und in Kontakt mit der flüssigkeitserhaltenden Kapillarstruktur ist.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
1 ist eine erläuternde Ebenenansicht, die eine innere Struktur einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt,
2 ist eine teilweise vergrößerte Ansicht gemäß 1,
3 ist eine Schnittansicht gemäß 2,
4 ist eine Schnittansicht entlang der Linie 4-4 gemäß 3,
5 ist eine erläuternde Ebenenansicht, die eine innere Struktur einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt,
6 ist eine erläuternde Ebenenansicht, die eine innere Struktur einer dritten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt, und
7 ist eine erläuternde Ebenenansicht, die eine innere Struktur einer vierten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt.
Wege zur Ausführung der Erfindung
Nachfolgend wird eine detaillierte Beschreibung und der technische Inhalt der vorliegenden Erfindung zusammen mit der anliegenden Zeichnung bereitgestellt. Die anliegende Zeichnung ist jedoch nur zu Erläuterungszwecken bereitgestellt und soll die vorliegende Erfindung nicht einschränken.
Es sei auf 1 verwiesen, die eine erläuternde Ebenenansicht einer inneren Struktur einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt. Die vorliegende Erfindung sieht eine Loop-Wärmerohrstruktur mit einer Flüssigkeits- und Dampftrennung vor, welche im Allgemeinen eine Verdampfungskammer 1 und ein Loop-Rohr 2 aufweist, wobei das Innere der Verdampfungskammer 1 hohl ist und zum Versiegeln und Lagern einer geeigneten Menge des Arbeitsfluids (in der Figur nicht dargestellt) darin verwendet wird. Gemäß der durch die vorliegende Erfindung beispielhaft erläuterten Ausführungsform kann, wie in 2 und 3 dargestellt ist, die Verdampfungskammer 1 durch eine Basis 10 und eine obere Abdeckung 11 aufgebaut werden. Zusätzlich umfasst eine Innenwand der Verdampfungskammer 1 eine darauf angeordnete flüssigkeitserhaltende Kapillarstruktur 12. Die flüssigkeitserhaltende Kapillarstruktur 12 kann durch Metallpulver-Sintern auf der Rückseite der Wandoberfläche gebildet werden oder kann aus einem Metallgitter sowie anderen Typen von Kapillarstrukturen hergestellt werden. Ferner werden mehrere Tragelemente 13 zwischen der Basis 10 und der oberen Abdeckung 11 der Verdampfungskammer 1 gebildet, um einen Zwischenraum zwischen der Basis 10 und der oberen Abdeckung 11 bereitzustellen, wodurch dem Problem der Einbuchtungen in der Verdampfungskammer 1, die durch den Prozess des Luftentzugs bzw. der Extraktion zum Bilden eines Vakuums hervorgerufen werden, vorgebeugt werden kann.
Das Loop-Rohr 2 umfasst zwei rohrförmige Verdampfungskanalabschnitte 20 und einen zwischen den zwei rohrförmigen Verdampfungskanalabschnitten 20 angeschlossenen rohrförmigen Kondensationsabschnitt 21, und die zwei rohrförmige Verdampfungskanalabschnitte 20 sind jeweils mit zwei Anschlussports 100 der vorstehend erwähnten Verdampfungskammer 1 verbunden, um einen Loop-Weg zu bilden. Es sei auf die 3 und 4 verwiesen. Jeder der rohrförmigen Verdampfungskanalabschnitte 20 weist ferner ein inneres Rohr 200 und ein äußeres Rohr 201 auf, wobei das innere Rohr 200 in das äußere Rohr 201 geschoben wird. Zusätzlich ist eine Strömungsrückführungs-Kapillarstruktur 201a zwischen dem äußeren Rohr 201 und dem inneren Rohr 200 innerhalb des äußeren Rohrs 201 angeordnet, kann die Strömungsrückführungs-Kapillarstruktur 201a an den Rillen auf der Innenwand des äußeren Rohrs 201 gebildet werden, um den Zwischenraum zwischen den Rillen als den Strömungsrückführungskanal 201b zu verwenden, und ist das Innere des inneren Rohrs 200 als der Verdampfungskanal 200b bereitgestellt. Ferner erstreckt sich die Strömungsrückführungs-Kapillarstruktur 201a in die vorstehend erwähnte Verdampfungskammer 1 und ist in Kontakt mit der flüssigkeitserhaltenden Kapillarstruktur 12 der Verdampfungskammer 1. Überdies sind, wie in 1 dargestellt ist, das äußere Rohr 201 und der rohrförmige Kondensationsabschnitt 21 miteinander verbunden, um als ein Stück integral ausgebildet zu werden, so dass es sowohl dem Verdampfungskanal 200b als auch dem Strömungsrückführungskanal 201b ermöglicht wird, mit dem rohrförmigen Kondensationsabschnitt 21 verbunden zu werden. Zusätzlich kann der rohrförmige Kondensationsabschnitt 21 ferner mehrere Rippen 3 aufweisen, die darauf ausgebildet sind, um die Kondensationswirkung bereitzustellen oder zu verbessern.
Dementsprechend kann durch die vorstehend erwähnte Strukturbaugruppe die Loop-Wärmerohrstruktur mit einer Flüssigkeits- und Dampftrennung gemäß der vorliegenden Erfindung erreicht werden.
Wie in den 1 bis 3 dargestellt ist, wird auf der Grundlage des vorstehend Erwähnten, wenn die Verdampfungskammer 1 eine Wärmeerzeugungsquelle (in den Figuren nicht dargestellt) kontaktiert, das Arbeitsfluid innerhalb der Verdampfungskammer 1 von der Flüssigkeitsphase zur Dampfphase gewechselt, so dass es nach außen in alle Richtungen von einem beliebigen der Ports 100 oder von den beiden Ports 100 der Verdampfungskammer 1 sowie weiter in den Verdampfungskanal 200b mit einem geringeren Widerstand durch das innere Rohr 200 der rohrförmigen Verdampfungskanalabschnitte 20 fließt, um der in 3 angegebenen Verdampfungskanalrichtung 200c in den rohrförmigen Kondensationsabschnitt 21 hinein zu folgen. Als nächstes wird das Arbeitsfluid, wenn es sich innerhalb des rohrförmigen Kondensationsabschnitts 21 befindet, abgekühlt, um von der Dampfphase in die Flüssigkeitsphase zurückzukehren. Zu dieser Zeit wird das in die Flüssigkeitsphase zurückkehrende Arbeitsfluid an die Rohrwand des rohrförmigen Kondensationsabschnitts 21 angeheftet, so dass es in der Lage ist, in den Strömungsrückführungskanal 201b zu fließen, um von der Strömungsrückführungs-Kapillarstruktur 201a gezogen zu werden und der in 3 angegebenen Strömungsrückführungsrichtung 201c in die Verdampfungskammer 1 zu folgen. Folglich ist die flüssigkeitserhaltende Kapillarstruktur 12 innerhalb der Kammer 1 in der Lage, das zu ihr zurück fließende Arbeitsfluid in der Flüssigkeitsphase zu empfangen und dieses zu kontaktieren. Daher kann die Strömungsrichtung der Dampfphase des Arbeitsfluids und die Strömungsrichtung der Flüssigkeitsphase des Arbeitsfluids aufgeteilt werden, damit die Phasen jeweils in den entsprechenden rohrförmigen Verdampfungskanalabschnitten 20 des Loop-Rohrs 2 fließen können, so dass das Auftreten der Interferenz, welche durch den Strömungsrichtungskonflikt zwischen der Dampfphase und der Flüssigkeitsphase des Arbeitsfluids hervorgerufen wird, verhindert werden kann, während gleichzeitig für den Entwurf des Loop-Wärmerohrs keine Notwendigkeit besteht, das Problem der Strömungsrichtungen des Arbeitsfluids zu adressieren.
Es sei bemerkt, dass das äußere Rohr 201 jedes der rohrförmigen Verdampfungskanalabschnitte 20, wie in 3 dargestellt ist, sich weiter als das innere Rohr 200 in die Verdampfungskammer 1 erstreckt, um es dem Arbeitsfluid der Dampfphase zu erleichtern, in den Verdampfungskanal 200b aus der Verdampfungskammer 1 einzutreten. Um zusätzlich den Kontakt und die Verbindung zwischen der flüssigkeitserhaltenden Kapillarstruktur 12 und der Strömungsrückführungs-Kapillarstruktur 201a zu erleichtern, kann sich die flüssigkeitserhaltende Kapillarstruktur 12 zu einem Ende des äußeren Rohrs 201, das in die Verdampfungskammer 1 vorsteht, erstrecken, um einen Kapillarabdeckabschnitt 120 zu bilden, um mit der zwischen dem inneren Rohr 200 und dem äußeren Rohr 201 angeordneten Strömungsrückführungs-Kapillarstruktur 201a in Kontakt zu sein.
Ferner kann für die Anwendung, bei der mehrere Wärmeerzeugungsquellen verwendet werden, die vorliegende Erfindung auch modifiziert werden, um die Anzahl der Verdampfungskammern 1 zu erhöhen. Wie in 5 dargestellt ist, ist die Anzahl der Verdampfungskammern mehr als eins (beispielsweise zwei) und zum Verbinden zweier beliebiger Verdampfungskammern 1 kann ein Verbindungsrohr 14 verwendet werden, damit die Arbeitsfluids der Dampfphase im Inneren der zwei Verdampfungskammern 1 miteinander verbunden werden können. Ferner kann, wie in 6 dargestellt ist, das Loop-Rohr 2 gemäß der vorliegenden Erfindung auch modifiziert werden, so dass es mehrere Loop-Rohre vorhanden sind und kann dafür konfiguriert sein, zwischen beliebigen zwei der Verdampfungskammern 1 verbunden zu werden. Gleichzeitig können die rohrförmigen Kondensationsabschnitte 21 der beiden Loop-Rohre 2 mit mehreren vorstehend erwähnten Rippen 3 darauf bereitgestellt werden. Auch können, wie in 7 dargestellt ist, unter Berücksichtigung der Situation, in der eine große Anzahl der Verdampfungskammern 1 (beispielsweise drei) zusätzlich bereitgestellt ist, beliebige zwei der benachbarten Verdampfungskammern 1 durch ein Verbindungsrohr 14 verbunden werden, und beliebige zwei der fernen Verdampfungskammern können durch ein Loop-Rohr 2 verbunden werden. Daher kann ein Loop-Wärmerohr, das auf die Verwendung einer größeren Anzahl von Wärmeerzeugungsquellen anwendbar ist, aufgebaut werden.
Angesichts des vorstehend Erwähnten sei bemerkt, dass die vorliegende Erfindung in der Lage ist, die erwarteten Aufgaben zu erfüllen und dabei die Nachteile des Stands der Technik zu überwinden. Die vorliegende Erfindung ist gewerblich anwendbar, sie weist Neuheit und erfinderische Tätigkeit auf, so dass sie das Erfordernis einer Patentgewährung erfüllt, und sie wird im Hinblick auf die beantragte Gewährung des Patentrechts wegen der vorliegenden gesetzlichen Voraussetzungen zum Gegenstand dieses Antrags gemacht.
Es sei bemerkt, dass die vorstehende Beschreibung lediglich bevorzugte Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung bereitstellt, die nicht als den Schutzumfang der vorliegenden Erfindung einschränkend angesehen werden sollen. Beliebige gleichwertige Techniken und technische Modifikationen auf der Grundlage des Inhalts der Spezifikation und der Zeichnung der vorliegenden Erfindung sollen als innerhalb des Schutzumfangs der vorliegenden Erfindung liegend angesehen werden.
Bezugszeichenliste

1: Verdampfungskammer
2: Loop-Rohr
3: Rippe
10: Basis
11: obere Abdeckung
12: flüssigkeitserhaltende Kapillarstruktur
13: Tragelemente
14: Verbindungsrohr
20: rohrförmige Verdampfungskanalabschnitte
21: Kondensationsabschnitt
100: Anschlussport
120: Kapillarabdeckabschnitt
200: innere Rohr
200b: Verdampfungskanal
200c: Verdampfungskanalrichtung
201: äußeren Rohr
201a: Strömungsrückführungs-Kapillarstruktur
201b: Strömungsrückführungskanal
201c: Strömungsrückführungsrichtung

Claims

Loop-Wärmerohrstruktur mit einer Flüssigkeits- und Dampftrennung, welche Folgendes umfasst: eine Verdampfungskammer mit einem hohlen Inneren und zwei mit ihrem Inneren verbundenen Anschlussports, sowie eine Innenwand der Verdampfungskammer mit einer flüssigkeitserhaltenden Kapillarstruktur, und ein Loop-Rohr mit zwei rohrförmigen Verdampfungskanalabschnitten und einem zwischen den zwei rohrförmigen Verdampfungskanalabschnitten angeschlossenen rohrförmigen Kondensationsabschnitt, und zwei rohrförmige Verdampfungskanalabschnitte, die jeweils mit den zwei Anschlussports der Verdampfungskammer verbunden sind, wobei jeder der rohrförmigen Verdampfungskanalabschnitte ein inneres Rohr und ein äußeres Rohr aufweist, das innere Rohr in das äußere Rohr geschoben ist und eine Strömungsrückführungs-Kapillarstruktur zwischen dem äußeren Rohr und dem inneren Rohr innerhalb des äußeren Rohrs angeordnet ist, wobei sich die Strömungsrückführungs-Kapillarstruktur in die Verdampfungskammer erstreckt und in Kontakt mit der flüssigkeitserhaltenden Kapillarstruktur ist.
Loop-Wärmerohrstruktur mit einer Flüssigkeits- und Dampftrennung nach Anspruch 1, wobei die Verdampfungskammer durch eine Basis und eine obere Abdeckung aufgebaut ist.
Loop-Wärmerohrstruktur mit einer Flüssigkeits- und Dampftrennung nach Anspruch 2, wobei ferner mehrere Tragelemente zwischen der Basis und der oberen Abdeckung angeordnet sind.
Loop-Wärmerohrstruktur mit einer Flüssigkeits- und Dampftrennung nach Anspruch 1, wobei sich das äußere Rohr jedes der rohrförmigen Verdampfungskanalabschnitte weiter als das innere Rohr in die Verdampfungskammer erstreckt.
Loop-Wärmerohrstruktur mit einer Flüssigkeits- und Dampftrennung nach Anspruch 4, wobei sich die flüssigkeitserhaltende Kapillarstruktur zu einem Ende des äußeren Rohrs, das in die Verdampfungskammer vorsteht, erstreckt, um einen Kapillarabdeckabschnitt zu bilden.
Loop-Wärmerohrstruktur mit einer Flüssigkeits- und Dampftrennung nach Anspruch 1, wobei die flüssigkeitserhaltende Kapillarstruktur durch Pulversintern oder aus einem Metallgitter besteht.
Loop-Wärmerohrstruktur mit einer Flüssigkeits- und Dampftrennung nach Anspruch 1, wobei das äußere Rohr jedes der rohrförmigen Verdampfungskanalabschnitte mit dem rohrförmigen Kondensationsabschnitt ist, um als ein Stück integral ausgebildet zu werden.
Loop-Wärmerohrstruktur mit einer Flüssigkeits- und Dampftrennung nach Anspruch 1, wobei der Kondensationsabschnitt ferner mehrere darauf ausgebildete Rippen aufweist.
Loop-Wärmerohrstruktur mit einer Flüssigkeits- und Dampftrennung nach Anspruch 1, wobei die Anzahl der Verdampfungskammern mehr als eins ist.
Loop-Wärmerohrstruktur mit einer Flüssigkeits- und Dampftrennung nach Anspruch 9, wobei beliebige zwei von den Verdampfungskammern durch ein Verbindungsrohr verbunden sind.
Loop-Wärmerohrstruktur mit einer Flüssigkeits- und Dampftrennung nach Anspruch 9, wobei die Anzahl der Loop-Rohre mehr als eins ist und zwischen beliebigen zwei der Verdampfungskammern verbunden ist.