DE3103857A1

DE3103857A1 - "vorrichtung zur waermeableitung"

Info

Publication number: DE3103857A1
Application number: DE19813103857
Authority: DE
Inventors: Jürgen Ing.(grad.) 2800 Bremen Franke
Original assignee: Erno Raumfahrttechnik GmbH
Current assignee: Erno Raumfahrttechnik GmbH
Priority date: 1981-02-05
Filing date: 1981-02-05
Publication date: 1982-09-02

Description

Vorrichtung zur Wärmeableitung
Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zur Wärmeableitung nach dem Heatpipe-Prinzip, insbesondere -zum Einsatz in der Leistungselektronik, wobei ein abgeschlossenes Wärmerohr in den Bereich einer Warmequelle geführt und teilweise mit einem Stoff gefüllt ist, welcher bei der Arbeitstemperatur seinen Aggregatzustand vom festen und/oder flüssigen Zustand ändert sowie einen oberhalb der Wärmequelle liegenden Abkühlungsbereich für den Stoff bildet.
Heatpipe-Anordnungen dieser Art sind bekannt. Es hat sich aber in der Praxis gezeigt, daß es ein Problem ist, vorbereitete Aufbauten gegebenenfalls zu vergrößern, um die Kühlkapazität zu erhöhen. Weiterhin ist es schwierig, bei derartigen Kupplungen einen guten Wärmeübergang zu erreichen, um eine wirkungsvo]le Verbindung herzustellen.
Die Aufgabe der Erfindung ist es deshalb, für eine gattlmgsgemäße Vorrichtung eine modulare Ausbildung zur Kapazitätsveränderung ohne aufwendige Montagemaßnahmen zu schaffen, um eine gute Anpassung mit wlrkllngsgradgünstS.gem Wrmeübergang bei einer Kopplung zu gawährleisten.
Die Lösung dieser Aufgabe erfolgt erfindungsgemäß dadurch, daß im Abkühlungsbereich des Wärmerohres eine Aufnahme für ein weiteres Wärme ableitungs system angeordnet ist, die ein Verbindungselement in Form einer Steckverbindung aufnimmt und die Aufnahme mit einem wärmeleitenden, unter Betriebsbedingungen flüssigen Stoff für entstehende Zwischenräume von Aufnahme und Verbindungselement aufweist, wobei die Aufnahme eine, das Verbindungselement umschließende Dichtung aufnimmt. Hierdurch ist keine hohe Paßgenauigkeit zwischen Aufnahme und Verbindungselement erforderlich und es entfallen zusätzliche Montagearbeiten durch eine einfach Kopplung der Teile.
Weiterhin wird vorgeschlagen, daß das weitere Wärmeableitungssystem als abgeschlossenes Wärmerohr nach dem Heatpipe-Prinzip ausgebildet ist.
Um den wärmeleitenden Stoff vor dem Austreten, insbesondere in der Horizontallage der Aufnahme vor dem Einsetzen des Verbindungselementes zu verhindern, ist vorgesehen, daß die Dichtung den Eingangsbereich der Aufnahme im Ruhezustand überwiegend verschließt.
Zur Erleichterung der Kopplung ist vorgesehen, daß das Verbindungselement im vorderen Bereich eine Verjüngung aufweist.
In Ausgestaltung der Erfindung wird vorgesch1.>lcn, daß als unter Betriebsbedingungen flüssiger Stoff, wie Zinn, Lot oder dergleichen angeordnet ist und die Aufnahme eine elektrische Induktionaspule zur Vorhciz1sng aufweist. H.ierdllreh ist njjh die Vrwendung von normalerweise nicht flüssigen Stoffen möglich * Um auch bei horizontaler Lage der Aufnahme eine Sicherheit gegen Leckagen zu ermöglichen, ist vorgesehen, daß die Aufnahme mit einem zusätzlichen Aufnahmeraum für den Stoff verbunden ist, der über eine Membrane von einem federbelasteten Stößel veränderlich einstellbar ist, In den Zeichnungen sind Ausführungsbeispiele schematisch dargestellt. Es zeigen: Fig. 1 einen Schnitt durch vertikal miteinander gekoppelte Vorrichtungen zur Wärmeableitung, Fig. 2 einen Schnitt durch eine horizontal angeordnete Aufnahme und Fig. 3 einen Schnitt durch eine horizontal angeordnete Aufnahme mit einer zusätzlichen Aufnahmekammer für den Stoff.
Bei der Anordnung gemäß Fig. 1 ist ein Wärmwrohr 1 nach dem Heatpipe-Prinzip angeordnet, das mit einer Isolierung 2 umgeben ist. Das Wärmerohr 1 ist vertikal angeordnet und besitzt im oberen Teil eine Aufnahme 3 in Form einer Bohrung. Im oberen Bereich der Aufnahme 3 ist eine Dichtung 4 angeordnet, die In einer Ausführung als Simmering ausgebildet ist.
Dss Wärmerohr 1 ist dabei gegenüber der Aufnahme 3 abgeschlossen .
Der Aufnahme 3 ist ein Verbindungselement 5 eines weiteren Wärmerohres zur Kapazitätsvergrößerung zugeordnet, das in die Aunahme 3 in Form einer Steckverbindung mit seinem vorderen Ende - in diesem Fall mit einer Verjüngung - einsetzbar ist. Die Aufnahme 3 ist dabei mit einem unter Betriebsbedingungen flüssigem Stoff 7 teilweise gefüllt, so daß beim Einsetzen des Wärmerohres 6 die Zwischenräume von Aufnahme 3 und Verbindungselement 5 ausgefüllt werden. Hierbei übernimmt die Dichtung 4 eine abdichtende Funktion, daß der Stoff 7 nicht diffundiert. Der Stoff 7 wird durch Quecksilber, Öl oder dergleichen gebildet.
In d.j(.sem Beispiel ist zusätzlich in der Aufnahme 3 ein Reservoir 8 gebildet, das eine Entlüfung 9 besitzt. Während des Betriebes erfolgt ein Ablauf nach dem bekannten Heatpipe-Prinzip, wobei die Wärme über den Stoff 7 auf das Wärmerohr 3 übertragen wird.
Nach dem weiteren Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 2 ist eine horizontale Anordnung dargestellt. Hierbei wird der in Aufnahme 3 eingefüllte Stoff 7 über die vorstehende Dichtung 4 gehalten. Gegebenenfalls kann einVerschluß zusätzlich in die Dichtung eingesetzt werden, um während des nicht eingesetzten Verbindungselementes 5 ein Verdunsten des Stoffes 7 zu vermeiden.
Gemäß Fig. 3 ist eine Anordnung mit einem zusätzlichen Aufnahmeraum 10 für den Stoff 7 dargestellt, wobei der Aufnahmeraum 10 mit der Aufnahme 3 verbunden ist. Dieser Aufnahmeraum 10 ist beispielsweise mit einer Membrane 11 ausgerüstet, wobei über einen von außen bedienbaren federbelasteten Stößel 12 die Raumgröße veranderlich einstellbar ist. Hierdurch ist es möglich, den Stoff 7 nach Einführung des Verbindungselementes 5 in die Zwischenräume einzuführen und eine große Sicherheit gegen Leckagen bzw. Überlaufen des Stoffes 7 zu schaffen.

Claims

Patentansprüche 1. Vorrichtung zur Wärmeableitung nach dem Heatpipe-Prinzip, insbesondere zum Einsatz in der Leistungselektronik, wobei ein abgeschlossenes Wärmerohr in den Bereich einer Wärmequelle geführt und teilweise mit einem Stoff gefüllt ist, welcher bei der Arbeitstemperatur seinen Aggregatzustand vom festen und/oder flüssigen Zustand ändert sowie einen oberhalb der Wärmequelle liegenden Abkühlungsbereich für den Stoff bildet, dadurch gekennzeichnet, daß im Abkühlungsbereich des Wärmerohres (1) eine Aufnahme (3) für ein weiteres Wärmeableitungssystem (5,6) angeordnet ist, die ein Verbindungselement (5) in Form einer Steckverbindung aufnimmt und die Aufnahme (3) mit einem wärmeleitenden, unter Betriebsbedingungen flüssigen Stoff (7) für entstehende Zwischenräume von Aufnahme (3) und Verbindungselement (5) aufweist, wobei die Aufnahme (3) eine, das Verbindungselement (5) umschließende Dichtung (4) aufnimmt.
2. Vorrichtung nach AnpfU<Jh 1, dadurch gekennzeichnet, daß das weitere Wa'rmeabieitungssystem (5,6) als abgeschlossenes Wärmeohr nach dem Heatpipe-Prinzip ausgebildet ist.
3. Vorrichtung nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Dichtung (4) den Eingangsbereich der Aufnahme im Ruhezustand überwiegend verschließt.
4. Vorrichtung nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Verbindungselement (5) im vorderen Bereich eine Verjüngung aufweist.
5. Vorrichtung nach Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß als unter Betriebsbedingungen flüssiger Stoff (7), wie Zinn, Lot oder dergleichen angeordnet ist und die Aufnahme eine elektrische Induktionsspule zur Vorheizung aufweist.
6. Vorrichtung nach Anspruch 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Aufnahme (3) mit einem zusätzlichen Aufnahmeraum (10) für den Stoff (7) verbunden ist, der über eine Membrane (11) von einem federbelasteten Stößel (12) veränderlich einstellbar ist.