DE3034192C2 - Wärmerohr mit Restgassammelgefäß - Google Patents
Wärmerohr mit RestgassammelgefäßInfo
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- F28—HEAT EXCHANGE IN GENERAL
- F28D—HEAT-EXCHANGE APPARATUS, NOT PROVIDED FOR IN ANOTHER SUBCLASS, IN WHICH THE HEAT-EXCHANGE MEDIA DO NOT COME INTO DIRECT CONTACT
- F28D15/00—Heat-exchange apparatus with the intermediate heat-transfer medium in closed tubes passing into or through the conduit walls ; Heat-exchange apparatus employing intermediate heat-transfer medium or bodies
- F28D15/02—Heat-exchange apparatus with the intermediate heat-transfer medium in closed tubes passing into or through the conduit walls ; Heat-exchange apparatus employing intermediate heat-transfer medium or bodies in which the medium condenses and evaporates, e.g. heat pipes
- F28D15/04—Heat-exchange apparatus with the intermediate heat-transfer medium in closed tubes passing into or through the conduit walls ; Heat-exchange apparatus employing intermediate heat-transfer medium or bodies in which the medium condenses and evaporates, e.g. heat pipes with tubes having a capillary structure
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Description
Die Erfindung bezieht sich auf ein Wärmerohr entsprechend dem Oberbegriff des Patentanspruches 1.
Bei einem Wärmerohr (auch Heatpipe genannt) wird die Verdampfungswärme einer Flüssigkeit für
den Wärmetransport ausgenutzt, die am heißen Ende verdampft und am kälteren Ende wieder kondensierl.
Üblicherweise wird ein hermetisch verschlossenes, schräggestelltes Rohr dazu vewendet, das eine geringe
Menge einer leicht siedenden Flüssigkeit enthält. Der untere Bereich des Rohrs wird mit dem Wärmeüberschußbereich
(beispielsweise einem Sonnenkollektor) in Kontakt gebracht und dort erwärmt. Dadurch
verdampft die enthaltene Flüssigkeit und der Dampf gelangt aufsteigend in den oberen Bereich des
Rohrs, dem Wärme entzogen wird, wobei die Flüssigkeit kondensiert und dann dank der Schwerkraft wieder
in den unteren Bereich des Rohrs zurückgelangt.
Da es keine absolut dichten Behälter gibt und das Wärmerohr im kalten Zustand einen Unterdruck gegenüber
der Umgebung aufweist, bildet sich mit der Zeit ein Gaspolster innerhalb des Wärmerohrs, das
den Wärmetransport zunehmend behindert oder sogar zum Erliegen bringt. Um den Störeinfluß des sich
sammelnden Gases zu vermindern, wurde bereits ein mit dem oberen Ende des Wärmerohrs in Verbindung
stehendes zusätzliches Restgassammeigefäß entwikkelt (DE-AS 2137227), das oberhalb des oberen Endes
des Wärmerohrs angeordnet und mit einer guten Wärmeisolierung versehen ist. Mit einem solchen
Sammelgefäß kann der Restgasanteil im Wärmerohr selbst vermindert und seine Funktion langer gewährleistet
werden. Nachteilig ist jedoch, daß ein solcher Sammelbehälter zum einen Wärmeverluste mit sich
bringt und zum anderen räumlich hinderlich sein kann, wobei ferner die gegebenenfalls beim Betrieb
auftretenden relativ hohen Drücke auch von diesem Sammelgefiiß ausgehalten werden müssen.
Aufgabe der Erfindung ist daher die Schaffung eines Wärmerohrs, bei dem die mit der Restgasansammlung
verbundenen Probleme besser bewältigt werden.
Die Lösung dieser Aufgabe soll durch die im Kennzeichen des Patentanspruches 1 angegebenen Merkmale
erreicht werden.
Der Abstand des Sammelgefäßes vom Wärme aufnehmenden
Wandbereich des Wärmerohrs soll dabei zumindest so groß sein, daß die Verdampfungsfunktion
des Wärmerohrs nicht gestört ist, d. h. daß das Kondensat ungehindert an die heißen Flächen gelangen
und dort verdampfen kann.
Bei dieser Anordnung wird das störende Gas mit zunehmendem Druck in das im unteren Bereich befindliche
Sammelgefäß gedrückt und zwar mittels des engen Rohrs, das zur tiefsten Stelle dieses Sammelbehälters
führt, von wo aus es zu dessen höchster Stelle gelangt. In das Sammelgefäß überführter Dampf kann
während der Betriebspausen auskondensieren, und er wird dann als erstes über das zum tiefsten Punkt des
Sammelgefäßes reichende enge Rohr wieder in den Innenraum des Wärmerohrs gedrückt. Besondere
Weiterbildungen sind in den Unteransprüchen gekennzeichnet.
Die Größe des Restgassammelbehälters richtet sich nach dem Gasanfall innerhalb des Wärmerohrs und
wird (nach Patentanspruch 4) üblicherweise bei etwa 10 bis 49% des Volumens liegen, insbesondere bei 20
bis 25%.
Das Sammelgefäß ist so angeordnet, daß es nicht im Wärme abgebenden Teil des Wärmerohrs liegt und
seine Form wird der Form des Wärmerohrs derart angepaßt, daß der Dampf ungehindert an die aufzuheizende
Stelle und das Kondensat zum Verdampferende zurücklaufen kann.
Bei einem rohrförmigen Wärmerohr wird das Sammelgefäß (nach Anspruch 3) durch ein in das Wärmerohr
eingeschobenes Rohr gebildet, das inbesondere mit Abstandshaltern längs einer Mantellinie und am
Boden gehaltert ist.
Das Sammelgefäß kann (nach Anspruch 5) aus einem ähnlichen Material wie das Wärmerohr selbst
sein und es muß die Innentemperaturen, die im Wärmerohr auftreten können, aushalten. Es muß diffusionsdicht
sein und steht mit dem Wärmerohrinnenraum nur über das enge Röhrchen in Verbindung.
Eine besondere Festigkeit ist jedoch nicht erforderlich, da das Sammelgefäß durch keinerlei Druck belastet
wird und somit aus sehr dünnem Material gefertigt werden kann.
Das vom oberen Ende des Wärmerohrs zum tiefsten Punkt des Sammelgefäßes führende enge Rohr
soll auf alle Fälle so groß dimensioniert sein, daß es
nicht zuzundern kann. Es soll für den ungehinderten Übergang des sich sammelnden Gases in den Sammelbehälter
hinein sorgen, jedoch sollen im Rohr möglichst keine Turbulenzen auftreten, die eine verstärkte
Zumischung von DampfanteUen bewirken würden. Nach Patentanspruch 2 ist der Innendurchmesser
des engen Verbindungsrohrs etwa gleich 'Λ,, bis V5 der lichten Weite des Wärmerohrs selbst. Jedoch
kann bei großtechnischen Anlagen der Durchmesser der Wärmerohre solche Größen (von etwa 0,5
bis 1 m) erreichen, daß die lichte Weite des engen Verbingungsrohrs unter 1A0 der lichten Weite des
Wärmerohrs gewählt werden sollte.
Es sind beliebige Formen von Wärmerohren anwendbar und nicht nur eine Rohrform.
Das Sammelgefäß kann bei der Fertigung im Wärmerohr fest montiert werden, was jedoch nicht unbedingt
notwendig ist. Es muß lediglich dafür gesorgt werden, daß die Lage des engen Rohrs der gewünschten
Funktion entspricht, d. h. daß das ur'.ere Ende am tiefsten Punkt des Sammelgefäßes mündet und das
obere Ende im oberen Ende des Wärmerohrs.
Nachfolgend wird die Erfindung anhand eines Beispieles erläutert, das sich auf die Zeichnung bezieht,
die ein erfindungsgemäßes Wärmerohr im Längsschnitt zeigt.
Bei dieser Ausführungsform ist im Innenraum 1 des Wärmerohrs 2 ein Sammelgcfäß 3 vorgesehen, das
über ein enges Rohr 4 mit dem Warmerohr-lnnenraum
in Verbindung steht. Längs einer Mantellinie des Sammelgefäßes 3 vorgesehene Abstandshalter 5
sorgen dafür, daß die im Auslaßende 6 des engen Rohrs 4 zugewandte Mantellinie des Sammelbehä1-ters
3 an der Wärmerohr-Innenfläche anliegt. Eine Markierung 7 an der Außenseite des Wärmerohrs
gibt dann Auskunft über seine funktionsgerechte Betriebslage.
Ein bodenseitiger Abstandshalter 8 sorgt für einen ausreichenden Freiraum am Boden des Wärmerohrs,
so daß dessen Verdanipfungsfunktion nicht behindert wird. Die Lage des engen Rohrs 4 kann durch entsprechende
Einrastungen wie beispielsweise Nut und Feder am Innenboden des Wärmerohr-Innenraums
oder mittels einer Einschubfeder am Sammelgefäß erreicht werden oder auch durch entsprechend einseitige
Abstandshalter, die automatisch für die gewünschte Lage des Sammelgefäßes sorgen.
Durch äußere Markierung kann bei festmontiertem oder eingerastetem Sammelgefäß auf die jeweils einzuhaltende Lage des Wärmerohrs aufmerksam gemacht
werden, die der funktionsgerechten Anordnung des engen Rohrs und des Sammelgefäßes entspricht.
Durch Gleitlagerung und angemessene Schwerpunkverteilung kann jedoch auch für eine jeweils
automatische Richtigstellung der vorgesehenen Einbauten gesorgt werden.
Hierzu 1 Blatt Zeichnungen
Claims (5)
1. Wärmerohr in zumindest schräger Anordnung mit einem hermetisch abgeschlossenen, mit
seinem oberen Ende in Verbindung stehenden Restgassammeigefäß, dadurch gekennzeichnet,
daß das Sammelgefäß (3) im Innenraum (1) des Wärmerohrs (2) im unteren bzw. im nicht
Wärme abgebenden Bereich im Abstand vom Wärme aufnehmenden Wandbereich des Wärmerohrs
(2) vorgesehen ist, und daß vom tiefsten Punkt des Sammelgefäßes (3) zum oberen Ende
des Wärmerohrs (2) ein beidseits offenes enges Rohr (4) reicht, über das der Innenraum des Sammelgefäßes
(3) mit dem Innenraum (1) des Wärmerohrs in Verbindung steht und dessen lichte Weite im Verhältnis zur lichten Weite des Wärme-Tohrs
derart ist, daß einerseits der Druckverlust im Rohr (4) praktisch vernachlässigbar ist und andererseits
keine Turbulenzen auftreten können.
2. Wärmerohr nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Innendurchmesser des engen
Rohrs (4) etwa gleich '/,„ bis V5 der lichten
Weite des Wärmerohrs (2) ist.
3. Wärmerohr nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Sammelgefäß (3) durch
ein in das Wämierohr (2) eingeschobenes Rohr insbesondere mit Abstandshaltern (5, 8) längs seiner
Mantellinie und am Boden gebildet ist.
4. Wärmerohr nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die
Größe des Sammelgefäßes (3) bei etwa K) bis 40% des Volumens des Wärmerahrs (2) liegt, insbesondere
bei 20 bis 25%.
5. Wärmerohr nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das
Sammelgefäß (3) aus einem ähnlichen Material wie das Wärmerohr (2) besteht und vorzugsweise
aus sehr dünnem Material gefertigt ist.
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
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OP8 | Request for examination as to paragraph 44 patent law | ||
D2 | Grant after examination | ||
8327 | Change in the person/name/address of the patent owner |
Owner name: FORSCHUNGSZENTRUM JUELICH GMBH, 5170 JUELICH, DE |
|
8339 | Ceased/non-payment of the annual fee |