DE3333822C2

DE3333822C2 - Verfahren zur Herstellung eines Wärmerohrs

Info

Publication number: DE3333822C2
Application number: DE3333822A
Authority: DE
Inventors: Toshiaki Tokio/Tokyo Kawabata; Michio Hachioji Yanadori
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 1982-09-22
Filing date: 1983-09-19
Publication date: 1992-08-27
Anticipated expiration: 2003-09-20
Also published as: GB2127330B; GB8325231D0; JPS5956090A; JPH0559356B2; DE3333822A1; US4541261A; GB2127330A

Abstract

Das Wärmerohr hat an seiner inneren Umfangsfläche eine Vielzahl von in Längsrichtung verlaufenden tiefen Nuten und Stegen. Durch plastische Verformung der Oberseiten der in Längsrichtung verlaufenden, die tiefen Nuten voneinander trennenden Stege wird eine Vielzahl von flachen Vertiefungen ausgebildet. Aufgrund der plastischen Bearbeitung bei der Ausbildung der flachen Vertiefungen bilden sich Grate, von denen Teile sich über die tiefen Nuten erstrecken, so daß sie Brücken bilden, die die benachbarten Stege über den tiefen Nuten verbinden, wodurch die Kapillarwirkung des Wärmerohrs verbessert wird.

Description

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Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines Wärmerohres nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.

Ein solches Wärmerohr ist aus der JP-PS 57 77 890 bekannt. Bei dem Wärmerohr sind an seiner Innenfläche Kapillaren in Form längsverlaufender .tiefer Nuten vorgesehen, deren Querschnitt angenähert rechteckig oder trapezförmig ist. Die Nuten sind durch Stege getrennt, die an ihren freien Enden an der Innenseite des Rohrs Fortsätze tragen, die zum benachbarten Steg hin gerichtet sind. Mit einem solchen Wärmerohr läßt sich zwar eine günstige Kapillarwirkung bezüglich der kondensierten Flüssigkeit erreichen, die Herstellung eines solchen Wärmerohres erscheint jedoch sehr aufwendig.

Die der Erfindung zugrundeliegende Aufgabe besteht deshalb in der Ausgestaltung eines Verfahrens, mit dem sich die eingangs genannten Wärmerohre in einem einfachen Herstellungsprozeß anfertigen lassen. Die Lösungsmittel dieser Aufgabe sind im Kennzeichen des Patentanspruchs 1 angegeben.

Mit dem erfindungsgemäßen Verfahren ist es möglieh, Wärmerohre mit einem sehr günstigen Kapillareffekt auf äußerst einfache Weise herzustellen.

Mit den Maßnahmen der Ansprüche 2 bis 4 läßt sich unter Beibehaltung der einfachen Fertigung der Kapillareffekt weiter steigern.

Anhand von Zeichnungen werden Ausführungsbeispiele der Erfindung näher erläutert. Es zeigt

Fig. 1 im Längsschnitt ein Wärmerohr in einem Zwischenstadium der Herstellung,

Fig. 2 den Schnitt IHI von Fig. 1,

Fig. 3 die in der Innenwand eines Wärmerohrs ausgebildeten Nuten,

Fig. 4 den Schnitt IV-IV von Fig. 3,

Fig. 5 den Schnitt V-V von Fig. 3,

Fig. 6 den Schnitt VI-VI von Fig. 3,

Fig. 7 in einer Ansicht wie Fig. 3 eine weitere Ausführungsform,

Fig. 8 den Schnitt VIII-VIII von Fig. 7,

Fig. 9 im Längsschnitt die Ausbildung der Nuten im Wärmerohr und

Fig. 10 im Querschnitt den Schneidrandabschnitt des zweiten, bei der Bearbeitung nach Fig. 9 verwendeten Ziehwerkzeugs.

Bei der in den Fig. 1 bis 6 gezeigten ersten Ausführungsform hat das Wärmerohr einen rohrförmigen Behälter 1, der mit einer Vielzahl von in Längsrichtung verlaufenden tiefen Nuten 2 und Stegen 3 versehen ist. Zusätzlich ist eine Vielzahl von flachen Vertiefungen 4 auf den Oberseiten der die tiefen Nuten 2 trennenden Stege 3 so ausgeformt, daß sie die tiefen Nuten 2 schneiden, wie dies in Fig. 3 gezeigt ist. Bei der Ausbildung der flachen Vertiefungen 4 werden Grate 5 erzeugt, die in Kontakt mit benachbarten Stegen 3 verlaufen, wodurch eine Vielzahl von Brücken zwischen benachbarten Stegen 3 gebildet wird. Die tiefen Nuten 2 haben beispielsweise eine Tiefe von 0,5 mm und eine Breite von 0,2 bis 0,5 mm. Die Stege 3 sind so ausgeformt, daß sie eine Breite von 0,5 mm haben. Anschließend werden die flachen Vertiefungen 4 in den Oberseiten der Stege 3 so ausgebildet, daß sie eine Tiefe von 0,1 bis 0,2 mm haben. Der zwischen den in Längsrichtung verlaufenden tiefen Nuten 2 und den flachen Vertiefungen 4 gebildete Winkel wird vorzugsweise so gewählt, daß er zwischen 20° und 80° liegt. Die Steigung P₁ der flachen Vertiefung 4 wird in bezug auf die Breite P₀ der flachen Vertiefungen vorzugsweise so gewählt, daß das Verhältnis WOnPJP₁ einen Wert annimmt, der zwischen Vs und M liegt.

Das Wärmerohr weist aufgrund der Oberflächenspannung an den Innenflächen der Grate 5, d. h. der Brücken zwischen benachbarten Stegen 3, einen größeren Kapil'areffekt für die Flüssigkeit in den tiefen Nuten 2 auf. Es ergibt sich eine Steigerung des Kapillareffekts von 20% bis 60%, wobei die Oberflächenspannung sich abhängig von der Anzahl der flachen Vertiefungen 4 und der Größe der Grate 5 verändert.

Aufgrund der Kapillarwirkung der flachen Vertiefungen 4 wird die Flüssigkeit, zusätzlich zur Kapillarwirkung der tiefen Nuten 2, in den Verdampfungsabschnitt, dem einen Ende IE des Wärmerohrs, gesaugt. Als Folge davon nimmt die Wärmeübertragungsfläche im Verdampfungsabschnitt entsprechend der von den flachen Nuten gebildeten Fläche zu. Dies hat wiederum zur Folge, daß die unerwünschte Neigung des Austrocknens bei großer Wärmezufuhr unterdrückt wird.

Eine Steigerung des Kapillareffekts um das Drei- bis Vierfache kann dadurch erreicht werden, daß die Innenflächen der tiefen Nuten 2, die Innenflächen der Grate S und die flachen Vertiefungen 4 nach der Ausbildung der tiefen Nuten 2 und der flachen Vertiefungen 4 oxidiert werden.

Um den Widerstand gegenüber der Flüssigkeitsströmung in den tiefen Nuten 2 zu verringern und um einen größeren Flüssigkeitsmengenstrom und somit einen größeren Wärmestrom zu erhalten, haben die tiefen Nuten 2 einen Querschnitt in Form eines Rechtecks, eines auf dem Kopf stehenden Trapezes oder eines Halbkreises, während die flachen Vertiefungen 4 dreieck- bis halbkreisförmig im Querschnitt ausgebildet sind. Wenn die tiefen Nuten 2 von ähnlicher Form wie die flachen

Vertiefungen 4 sind, ist es schwierig, Grate 5 überhaupt oder zumindest in ausreichendem Maß bei der Ausbildung der flachen Vertiefungen 4 auf der Oberseite der Stege auszuformen. Außerdem können flache Vertiefungen 4 mit Rechtecksquerschnitt nur schwer an der Oberseite der Stege 3 ausgebildet werden.

Wenn die flachen Vertiefungen 4 einen dreieckförmigen Querschnitt haben, wie dies in Fig. 5 und 6 gezeigt ist, ist im Querschnitt die äußere Form der Grate 5 ebenfalls dreieckförmig. Diese äußere Form der Grate S führt zu einem Druckabfall der in den tiefen Nuten 2 strömenden Flüssigkeit, der geringer ist als bei Graten mit rechteckiger oder anderer Form.

Bei der in den Fig. 7 und 8 gezeigten Ausführungsform erstreckt sich jeder Grat 5, der sich bei der Ausfor- mung der flachen Vertiefungen 4 an den Oberseiten der Stege 3 ergibt, über die tiefe Nut 2 hinaus, wobei sein Ende 5' in engem Kontakt auf dem angrenzenden Steg 3 liegt. Mit dieser Anordnung ist es möglich, die Kapillarwirkung der tiefen Nuten 2 weiter zu steigern. Dies wird durch Reduzieren des Durchmessers des geschlossenen Behälters 1 nach Durchführung der Ausformung erreicht.

Bei dem Verfahren zur Herstellung eines Wärmerohres, wie es anhand von Fig. 9 und 10 erläutert wird, werden als erster Schritt die tiefen Nuten 2 in der in Fig. 1 und 2 gezeigten Weise in der Innenfläche des geschlossenen Behälters durch eine plastische Bearbeitung ausgebildet, die mittels eines ersten Ziehwerkzeugs durchgeführt wird. Dann werden die flachen Vertiefungen 4 in den Oberflächen der Stege 3 durch plastische Bearbeitung mit einem zweiten Ziehwerkzeug 10 ausgeformt. Das zweite Ziehwerkzeug 10 besteht aus einem Schneidrandabschnitt 11, an welchem Schneidkanten He mit einem Steigungs- bzw. Schraubenwinkel θ ausgebildet sind, aus einem Reliefabschnitt 14, aus einem Führungsabschnitt 12, dessen Außendurchmesser gleich dem Durchmesser der Oberseite der Stege 3 im Behälter 1 ist, und aus einem Schaftabschnitt 13 mit einem Durchmesser, der kleiner als der des Führungsabschnitts 12 ist. Der Spanwinkel bzw. Schneidwinkel α hinter dem Schneidrandabschnitt U kann von 20° bis 60° reichen. Zur Ausbildung der flachen Vertiefungen 4 wird das zweite Werkzeug in Richtung des Pfeils zurückgezogen, wobei es gedreht wird. Danach wird der Behälter einer Oxidationsbehandlung ausgesetzt. Zur Bildung eines geschlossenen Behälters werden die beiden Enden dann entsprechend bearbeitet.

Es ist möglich, die tiefen Nuten 2 bezüglich der Achse des Behälters durch geringes Drehen des ersten Werkzeugs während der Herstellung der tiefen Nuten 2 durch spanabhebende Bearbeitung zu neigen. Der Schraubenbzw. Steigungswinkel θ der Verdrehung dei· tiefen Nuten 2 bezüglich der Längsachse des geschlossenen Behälters reicht vorzugsweise von 20° bis 80°.

Während der Bearbeitung durch das zweite Ziehwerkzeug werden die abgeschnittenen und aus der Rohrwand entfernten Metallspäne vorübergehend in dem Reliefabschnitt 14 hinter dem Schneidrandabschnitt 11 gespeichert, so daß die erwünschten Grate ausgeformt werden können, ohne daß ihre Ausbildung von den Stahlspänen nachteilig beeinflußt wird.

Als Maßnahme bei der Ausbildung der Brücken zwischen benachbarten Stegen ist es möglich, ein feinmaschiges zylindrisches Kupfernetz in den Behälter nach der Ausbildung der tiefen Nuten und flachen Vertiefungen einzuführen. In diesem Fall werden die Brücken sowohl von den während der Ausformung der flachen Nuten gebildeten Graten und als auch dem Netz in Form eines Kupferzylinders gebildet.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Verfahren zur Herstellung eines Wärmerohres, das an seiner Innenfläche mit Kapillaren in Form längsverlaufender tiefer Nuten von etwa rechteckigem oder trapezförmigem Querschnitt versehen ist, deren trennende Stege an ihrem freien Ende an der Innenseite des Rohres Fortsätze in Richtung zum benachbarten Steg haben, dadurch gekennzeichnet, daß beim Ziehen eines sich drehenden Ziehwerkzeugs durch das mit tiefen Nuten versehene Rohr flache Vertiefungen an den Oberseiten der Stege ausgeformt werden und die Fortsätze durch die dabei erzeugten Grate entstehen, die Brücken über die tiefen Nuten bilden.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Ziehwerkzeug so durch das Rohr gezogen wird, daß der Steigungswinkel θ der flachen Vertiefungen, bezogen auf die tiefen Nuten, von 20° bis 80° reicht.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Oberflächen der tiefen Nuten, der flachen Vertiefungen und der Brücken einer Oxidationsbehandlung unterworfen werden.

4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß auf die Oberseiten der Stege ein metallisches Netzwerk aufgelegt wird.