DE2717752A1

DE2717752A1 - Waermerohr mit gesinterter kapillarer struktur und verfahren zu seiner herstellung

Info

Publication number: DE2717752A1
Application number: DE19772717752
Authority: DE
Inventors: Franco Cottino; Stefano Taricco
Original assignee: Fiat SpA
Current assignee: Fiat SpA
Priority date: 1976-04-27
Filing date: 1977-04-21
Publication date: 1977-11-10
Also published as: IT1059933B

Description

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FIAT Society per Azioni
Corso Marconi 10
Turin / Italien

Wärmerohr mit gesinterter kapillarer Struktur und Verfahren
zu_seiner_Herstellung^

Die Erfindung betrifft ein Wärmerohr mit gesinterter kapillarer Struktur und ein Verfahren zu seiner Herstellung.

Ein Wärmerohr ist eine Vorrichtung, deren Haupteigenschaft
eine erhöhte thermische Leitfähigkeit ist und deren Funktion darin besteht, gesättigten Dampf im flüssigen Zustand zu übertragen, indem sie ihn in den Verdampfungsbereich zurückführt, d.h., die thermische Energie aus einem Bereich des Rohres
(Verdampfungszone) in einen anderen Bereich (Kondensationszone) zu übertragen.

DerKondensationsvorgang findet im Innern des Rohres in einem Bereich mit poröser und kapillarer Struktur statt. Dieser Bereich liegt an der inneren Oberfläche eines Rohres aus nichtrostendem Stahl an, das sowohl als Hülle wie auch als Träger dient.

Es sind Verfahren zur Herstellung der porösen und kapillaren Einlage bekannt, die darin bestehen, daß übereinander liegende Schichten aus Metallnetzen mit sehr feiner Maschenstruktur auf der inneren Oberfläche des als Hülle und Träger dienenden Rohres aus nichtrostendem Stahl durch Hämmern verdichtet werden.

Bei einem derartigen Herstellungsverfahren sind jedoch von

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Produkt zu Produkt gleichbleibende Leistungsdaten nicht zu erwarten, da das übereinanderliegen der Maschen der Netze niemals gleichförmig sein kann. Außerdem ist das Herstellungsverfahren mittels Hämmern außerordentlich schwierig durchzuführen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Wärmerohr zu schaffen, das homogene Leistungsdaten besitzt und einfach herzustellen ist. Eine weitere Aufgabe der Erfindung besteht darin, ein Verfahren zur Herstellung eines solchen Rohres anzugeben.

Das Wärmerohr ist erfindungsgemäß dadurch gekennzeichnet, daß es ein Rohr aus nichtrostendem Stahl umfaßt, dessen innere Oberfläche mit einer Schicht aus gesintertem Metallpulver ausgekleidet ist.

Das erfindungsgemäße Verfahren zur Herstellung eines solchen Wärmerohres ist durch die Aufeinanderfolge folgender Verfahrensschritte gekennzeichnet:

a) Elektrolytische Verkupferung der inneren Oberfläche eines Rohres aus nichtrostendem Stahl,

b) Abbeizen des Rohres,

c) Einführen und Positionieren eines zuvor abgebeizten Kerns aus nichtrostendem Stahl in den Innenraum des Rohres,

d) Einfüllen und Verdichten des Metallpulvers,

e) Sinterung.

Weitere Eigenschaften und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der folgenden Beschreibung des in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels:

Fig. 1 zeigt ein Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäß

gestalteten Wärmerohres,
Fig. 2 zeigt das in Fig. 1 dargestellte Wärmerohr während einer Phase seines Herstellungsvorganges.

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In Fig. 1 ist ein Rohr aus nichtrostendem Stahl mit 2 bezeichnet, dieses dient als äußere Umhüllung und als Trägerkörper für eine Schicht 4 aus gesintertem Pulver, das aus Kupfer, Bronze oder ebenfalls aus nichtrostendem Stahl bestehen kann.

Anhand von Fig. 2 sei im folgenden das Herstellungsverfahren erläutert: Zunächst wird das Rohr 2 elektrolytisch verkupfert. Diese Verkupferung verhindert die leichte Oxydation des nichtrostenden Stahlmaterials. Eine solche Oxydation würde das Auflöten des gesinterten Materials während der anschließend erfolgenden Sinterung auf der inneren Oberfläche des Rohres beeinträchtigen. Falls sich nämlich in der reduzierenden Atmosphäre für die Sinterung Spuren von Sauerstoff oder Feuchtigkeit befinden, neigen diese dazu, die innere Oberfläche des Rohres zu oxydieren, wodurch das Anhaften des gesinterten Materials beeinträchtigt wird. In den Innenraum des genannten Rohres wird ein runder Kern 6 aus nichtrostendem Stahl eingeführt, der zuvor abgebeizt wurde. Durch dieses Abbeizen soll eine eventuelle Oxydation der verkupferten Oberfläche auf Grund irgendwelcher Umgebungseinflüsse vermieden werden. Der Durchmesser des Kerns 6 hängt unmittelbar von der gewünschten Stärke der Schicht 4 aus gesintertem Pulver ab. In seinem Endbereich 8 besitzt der Kern 6 einen Durchmesser, der dem inneren Durchmesser des Rohres 2 entspricht, so daß die eingebrachten Pulverpartikel auf der entgegengesetzten Seite nicht austreten können. Der Kern 6 wurde zuvor natürlich einem Oxydationsvorgang ausgesetzt, um zu verhindern, daß das Metallpulver mit ihm zusammensintert, wodurch sein Herausziehen aus dem Rohr erschwert oder gar unmöglich gemacht würde.

Wenn der Zwischenraum zwischen dem Kern 6 und der inneren Wandung des Rohres 2 gefüllt ist, wird das Pulver durch Vibration verdichtet. Anschließend wird der offene Teil mittels eines Stopfens 10 verschlossen.

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Der Sintervorgang, der den letzten Verfahrensschritt darstellt, findet in einer Wasserstoffatmosphäre mit einem Taupunkt von +10 C bis - 10° C für Kupfer und Broncepulver und mit einem Taupunkt von - 40° C bis 50° C für Pulver aus nichtrostendem Stahl und bei folgenden Temperaturen statt:

Kupferpulver bei 1000° C bis 1050° C für eine Dauer von 30 bis 60 Minuten,

Bronzepulver be

bis 60 Minuten,

Pulver aus niclr

eine Dauer von 30 bis 60 Minuten.

Bronzepulver bei 750° C bis 800° C für eine Dauer von 30 Pulver aus nichtrostendem Stahl bei 1100° C bis 1200° C für

Durch Mischung der Pulver mit bestimmten zwischenraumbildenden Wirkstoffen wie beispielsweise Ammoniumoxalat oder Karbonaten beispielsweise von Nickel kann eine größere Porosität erzielt werden. Diese Karbonate lassen im Zustand ihres Zerfalls und ihrer Reduktion mit Wasserstoff beim Sintervorgang eine größere PorosMt in der porösen gesinterten Struktur zurück. Für den bestimmungsgemäßen Gebrauch der Rohre können die Porositätswerte zwischen folgenden Maßen variieren: Für Kupfer oder nichtrostenden Stahl liegt die verbleibende Porosität zwischen 50 % und 70 % bei einem mittleren Porendurchmesser von 20 bis 150 Mikron, für Bronze liegt die verbleibende Porosität zwischen 30 und 40 %, der Durchmesser der Poren variiert zwischen 100 und 600 Mikron.

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Claims

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1J Wärmerohr, dadurch gekennzeichnet, daß es ein Rohr ^y (2) aus nichtrostendem Stahl umfaßt, dessen innere Oberfläche mit einer Schicht (h) aus gesintertem Metallpulver ausgekleidet ist.
2. Verfahren zur Herstellung eines Wärmerohres nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch die Aufeinanderfolge folgender Verfahrensschritte:

a) Elektrolytische Verkupferung der inneren Oberfläche eines Rohres aus nichtrostendem Stahl,

b) Abbeizen des Rohres,

c) Einführen und Positionieren eines zuvor abgebeizten Kerns aus nichtrostendem Stahl in den Innenraum des Rohres,

d) Einfüllen und Verdichten des Metallpulvers,

e) Sintern.
3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Metallpulver aus Bronze, Kupfer oder nichtrostendem Stahl bestehen.
4. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Metallpulver mit gasbildenden Wirkstoffen wie Ammoniumoxalat vermischt sind.
5. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Metallpulver mit Karbonaten, beispielsweise mit Nickelkarbonat vermischt sind.
6. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Sinterung in einer Wasserstoffatmosphäre mit einem Taupunkt von + 10° C bis - 10° C für Kupfer- und Bronzepulver und mit einem Taupunkt von - 40° C bis - 60° C für Pulver aus nichtrostendem Stahl stattfindet.

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ORIGINAL INSPECTED
7. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Sinterung bei einer Temperatur von 1000° C bis 1050° C für Kupferpulver, von 750° C bis 800° C für Bronzepulver und bei einer Temperatur von 1100° C bis 1200° C für Pulver aus nichtrostendem Stahl stattfindet.
8. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Dauer der Sinterung zwischen 30 und 50 Minuten liegt.

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