DE7530172U - Heat pipe - Google Patents

Heat pipe

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DE7530172U
DE7530172U DE19757530172 DE7530172U DE7530172U DE 7530172 U DE7530172 U DE 7530172U DE 19757530172 DE19757530172 DE 19757530172 DE 7530172 U DE7530172 U DE 7530172U DE 7530172 U DE7530172 U DE 7530172U
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    • F28HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • F28DHEAT-EXCHANGE APPARATUS, NOT PROVIDED FOR IN ANOTHER SUBCLASS, IN WHICH THE HEAT-EXCHANGE MEDIA DO NOT COME INTO DIRECT CONTACT
    • F28D15/00Heat-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
    • F28D15/02Heat-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
    • F28D15/0233Heat-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 the conduits having a particular shape, e.g. non-circular cross-section, annular

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Description

DORNIUR SYSTEM GMBIH.
7990 Friedrichshafen
DORNIUR SYSTEM GMBIH.
7990 Friedrichshafen

Reg. S 236Reg. S 236

WärmerohrHeat pipe

Die Erfindung betrifft Wärmerohre zum Transport von Wärmeenergie zwischen einer Wärmequelle und einem Ort, an dem Wärme benötigt oder abgegeben werden soll.The invention relates to heat pipes for the transport of thermal energy between a heat source and a place where heat is needed or is to be given off.

Das Prinzip der Wärraerohre ist aus zahlreichen Patei cschriften und Literaturstellen bekannt. Ein Wärmerohr ist danach ein vakuumdicht geschlossenes System, das zum Transport der Wärmeenergie mit einem Arbeitsmedium gefüllc und in der Regel an den Wänden mit einer Kapillarstruktur versehen ist. Das Arbeitsmedium wird in der Heizzone verdampft, die Energie im Dampf transportiert und an einer Kondensationsfläche niedergeschlagen. Es wird das Verdampfen und Kondensieren einer Flüssigkeit bei nahezu konstanter Temperatur zum Wärmetransport ausgenützt. Das an der Kühlfläche niedergeschlagene Kondensat fließt üblicherweise von der Kühlzone zur Heizzone unter Ausnutzung seiner Oberflächenspannung in einer Kapillarstruktur zurück. Die Kapill&rstruktur ist immer dann im Wärmerohr erforderlich, wenn das Kondensat ohne äußere Kräfte, wie beispielsweise der Schwerkraft, durch Oberflächenkräfte vom Kondensator zum Verdampfer transportiert werden muß.The principle of the heat pipes is taken from numerous files and literature known. According to this, a heat pipe is a vacuum-tight closed system that is filled with a working medium to transport the thermal energy and is usually provided with a capillary structure on the walls. The working medium is evaporated in the heating zone, the energy in the steam transported and deposited on a condensation surface. It is the evaporation and condensation of a liquid at an almost constant temperature exploited for heat transport. The condensate deposited on the cooling surface usually flows from the cooling zone to the heating zone with utilization its surface tension in a capillary structure. The capillary structure is always required in the heat pipe when the condensate without external forces, such as gravity, through surface forces must be transported from the condenser to the evaporator.

Als Medien für den Wärmetransport werden Flüssigkeiten mit entsprechenden physikalischen Stoffwerten: Verdampfungswärme, Dampfdruck, Dichte, Viskosität und Oberflächenspannung unter Berücksichtigung des gewünschten Betriebstemperaturbereichs, der Anfahrtemperatur und der Korrosionsresistenz gegen das Wandmaterial fo ausgewählt, daß sich ein maximales Wärmetrans-Liquids are used as media for heat transport with appropriate physical properties: heat of evaporation, vapor pressure, density, viscosity and surface tension taking into account the desired operating temperature range, the approach temperature and the corrosion resistance to the wall material selected so that a maximum heat transfer

portvermögen ergibt. Es läßt sich beispielsweise mit den Medien Ammoniak, Methanol, Wasser, Diphyl und Quecksilber, Kalium; Natrium, Lithium der Betriebstemperaturbereich von - 80 bis + 1 600 C lückenlos überdecken.portability results. It can, for example, with the media ammonia, methanol, water, diphyl and mercury, potassium ; Sodium, lithium completely cover the operating temperature range from - 80 to +1 600 C.

Die Herstellung von Wärmerohren ist ziemlich aufwendig und wird derzeit so durchgeführt, daß in ein Rohr aus geeignetem Material eine Kapillarstruktur eingeführt wird und darauf folgend luftleer gepumpft wird. Nun wird die Arbeitsflüssigkeit eingebracht und das Wärmerohr vakuumdicht verschlossen. Sind Bauteile mit mehreren Wärmerohren erforderlich, so werden die im Labor einzeln hergestellten Wärmerohre beispielsweise mit Stegen versahen und miteinander verschweißt. Dieses Verfahren ist aufwendig und kostspielig, insbesondere dann, wenn für den großtechnischen Einsatz von Wärmerohren, wie z. B. für Meerwasserentsalzung, ganze Batterien Wärmerohre notwendig sind.The manufacture of heat pipes is quite complex and is currently the case carried out that a capillary structure is introduced into a tube of suitable material and then evacuated by pumping. Now the working fluid becomes introduced and the heat pipe closed vacuum-tight. If components with several heat pipes are required, they will be in the laboratory individually manufactured heat pipes, for example, provided with webs and welded together. This method is laborious and expensive, in particular then, if for the large-scale use of heat pipes, such. B. for seawater desalination, whole batteries heat pipes are necessary.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, Wärmerohre in großer Anzahl, die leicht einbaubare Bauteile bilden, kostensparend herzustellen.The invention is based on the object, heat pipes in large numbers that Form components that are easy to install, manufacture cost-effectively.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch Verwendung von plattenförmigen Bauteilen, in die mittels des unter dem Warenzeichen 11ROLLBOXD" bekannten Verfahrens Kanäle eingebracht sind, als Wärmerohre, wobei das Kanalsystem nach außen abgeschlossen ist und die Platten gegenüber der Horizontalen geneigt einbaubar sind und der Kondensatstrom unter dem Einfluß der Schwerkraft zur Verdampfungszone zurückfließt.This object is achieved according to the invention by using plate-shaped components, in which channels are introduced by means of the process known under the trademark 11 ROLLBOXD ", as heat pipes, the channel system being closed to the outside and the plates being inclined to the horizontal and the condensate flow below the influence of gravity flows back to the evaporation zone.

Nach dem "ROLLBOND"-Verfahren hergestellte plattenförmige Bauteile mit Kanälen sind bisher beispielsweise als Verdampfer für Kühlschränke verwen·· dT-t worden. Bei diesem bekannten Herstellungsverfahren werden zwei Metallplatten aufeinander gelegt und durch Walzen fest miteinander verbunden. An vorher präparierten Stellen, z. B. einem Streifenmuster, findet keine Verbindung statt, so daß bei einem nachfolgenden pneumatischen Verfahrensschritt die präparierten Stellen durch Aufblasen zu rohr- oder kanalähnlichen Formen aufgeweitet werden.Plate-shaped components manufactured according to the "ROLLBOND" process with Up to now, ducts have been used, for example, as evaporators for refrigerators. dT-t. In this known manufacturing method, two metal plates are placed on top of one another and firmly connected to one another by rolling. At previously prepared areas, e.g. B. a striped pattern does not find a connection instead, so that in a subsequent pneumatic process step the prepared areas are inflated to form tube-like or channel-like shapes be expanded.

Während üblicherweise Platten mit Kanälen, die nach dem "ROLLBOND"-Verfahren hergestellt worden sind, ein einziges, zusammenhängendes Kanal—While usually plates with channels, which after the "ROLLBOND" process have been established, a single, coherent canal—

• ·• ·

system mit Eingang und Auegang am Plattenrand aufweisen, werden für die 'Wärmerohre abgeschlossene Kanalsysteme benötigt. Die Wärmerohre weisen vorzugsweise glatte Wände auf, da der Kondensatstrom durch die Schwerkraft zur Wärmequelle zurückgeführt wird. Die erfindungsgemäßen Wärmerohre können folglich nur dort eingesetzt werden, wo die Wärmesenke höher liegt ale die Wärmequelle, so daß die Platten schräg oder rechtwinklig zur Horizontalen verlaufen. Diese Einschränkung schließt bestimmte Anwendungsfälle aus, ist jedoch in vielen Fällen unerheblich und insbesondere bei der Meerwasserentsalzung un beachtlich..system with entrance and exit on the edge of the plate, are used for the 'Heat pipes require closed duct systems. The heat pipes preferably have smooth walls because the condensate flow is caused by gravity is returned to the heat source. The heat pipes according to the invention can therefore only be used where the heat sink is higher ale the heat source so that the plates are inclined or perpendicular to the horizontal. This restriction excludes certain use cases off, but is irrelevant in many cases and is particularly unimportant when it comes to seawater desalination.

Ein weiteres, vorteilhaftes Ausführungsbeispiel der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, daß in einem plattenförmigen Bauteil mehrere Kanäle gebildet sind, die wenigstens an ihrem unteren Ende in einen gemeinsamen Sammelkanal münden und daß der Sammelkanal mit einem Füllstutzen versehen ist, der nach dem Einfüllen der Arbeiteflüssigkeit vakuumdicht verschließbar ist. Hierdurch wird ein leichtes Befüllen aller Wärm er öhre eines plattenförmigen Bauteils ermöglicht und die Flüssigkeit in den einzelnen Wärmerohren kann im Bereich der Wärmequelle über den Sammelkanal kommunizieren, wobei die Wärmerohre ein nach außen abgeschlossenes System bilden.Another advantageous embodiment of the invention is characterized in that several channels are formed in a plate-shaped component are which open at least at their lower end into a common collecting channel and that the collecting channel is provided with a filler neck which can be closed vacuum-tight after filling the working liquid. This makes it easy to fill all the heat he ear of a plate-shaped Component enables and the liquid in the individual heat pipes can communicate in the area of the heat source via the collecting duct, the heat pipes forming a system that is closed off from the outside.

Bei einer weiteren, vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung verlaufen die Kanäle im plattenförmigen Bauteil im wesentlichen parallel zueinander und der Sammelkanal ist zu den Kanälen im wesentlichen rechtwinklig angeordnet.In a further, advantageous embodiment of the invention run the channels in the plate-shaped component are essentially parallel to one another and the collecting channel is arranged essentially at right angles to the channels.

In den Wärmeleitrohren können evtl. Gase eingeschlossen sein, die nicht kondensieren und somit den Kreislauf im Wärmerohr beeinträchtigen, unter Umständen sogar blockieren können. Aus diesem Grunde werden gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung am oberen Ende der Kanäle Erweiterungen vorgesehen, in denen sich die Gase sammeln können. Statt eine Mehrzahl von einzelnen Erweiterungen vorzusehen, kann man die oberen Enden der Kanäle auch in einen gemeinsamen Sammelkanal münden lassen und diesen Kanal gegebenenfalls zu einer gemeinsamen Erweiterung führen. Wie die Kanäle, so können selbstverständlich auch die Erweiterungen nach dem "ROLL-Gases may be trapped in the heat pipes which do not condense and thus impair the circulation in the heat pipe, and in some cases can even block it. For this reason, according to a Another embodiment of the invention provided at the upper end of the channels extensions in which the gases can collect. Instead of providing a plurality of individual extensions, the upper ends of the Let channels also open into a common collecting channel and, if necessary, lead this channel to a common expansion. Like the channels, the extensions can of course also be made after the "ROLL-

-A--A-

TSItI1B IMMt- _ ..__ ιTSItI 1 B IMMt - _ ..__ ι

BOND"-Verfahren hergestellt werden.BOND "process.

■ Wie oben erwähnt, weisen die Wärmerohre, d.h^ die Kanäle, vorzugsweise glatte Wandungen auf. Es ist aber für manche Anwendungsfälle denkbar, die Wandungen der Kanäle zumindest über einen Teil der Kanallänge aufzurauhen. Dadurch wird eine bessere Benetzung durch die Flüsfaigkeit erreicht und somit werden die Verdampfungseigenschaften des Wärmerohres verbessert. Die Art der Aufrauhung, z. B. durch chemische Behandlung, ist für das Wesen der Erfindung von untergeordneter Bedeutung und daher hier nicht näher erläutert. As mentioned above, the heat pipes, i.e. the channels, preferably have smooth walls. But it is conceivable for some applications that To roughen the walls of the channels at least over part of the channel length. As a result, better wetting is achieved by the liquid and thus the evaporation properties of the heat pipe are improved. The type of roughening, e.g. B. by chemical treatment, is for the being of the invention of minor importance and therefore not explained in more detail here.

Weitere Vorteile, Merkmale und Anwendungsmöglichkeiten der Erfindung ergeben sich aus den Figuren, die nachfolgend beschrieben sind. Es zeigen:Further advantages, features and possible applications of the invention result from the figures which are described below. Show it:

Fig. 1 eine Prinzipskizze eines erfindungsgemäßen Bauteils mit Wärmerohren, Fig. 2 einen vergrößerten Ausschnitt aus Fig. 1 in axonometrischcr Darstellung, 1 shows a schematic diagram of a component according to the invention with heat pipes, FIG. 2 shows an enlarged section from FIG. 1 in an axonometric representation,

Fig. 3 ein weiteres Ausführungsbeispiel der Erfindung, Fig. 4 eine Abwandlung der Fig. 1 und
Fig. 5 ein-e weitere Ausges.altung der Erfindung.
FIG. 3 shows a further exemplary embodiment of the invention, FIG. 4 shows a modification of FIGS
5 shows a further embodiment of the invention.

Fig. 1 zeigt die Draufsicht auf ein erfindungsgemäßes Bauteil 2, das ;'us zwei Platten 4, 6 (Fig. 2) besteht, die nach dem "ROLLBOND"-Verfahren miteinander verbunden sind und Kanäle 8 zwischen sich einschließen. Die Kanäle 8 sind an ihrem oberen Ende 10 verschlossen und münden an ihrem unteren Ende 12 in einen gemeinsamen Sammelkanal 14.Fig. 1 shows the plan view of a component 2 according to the invention, the; 'us two Plates 4, 6 (Fig. 2), which according to the "ROLLBOND" method with each other are connected and include channels 8 between them. The channels 8 are closed at their upper end 10 and open at their lower end 12 into a common collecting channel 14.

Jeder Kanal 8 bildet ein Wärmerohr, das an seinem unteren Ende mit einer Flüssigkeit 16 gefüllt ist. Diese Flüssigkeit 16 befindet sich nun im Bereich einer Wärmequelle 18, so daß sie verdampft und in Pfeilrichtung (Fig. 1 bzw. 2) zum oberen Ende 10 des Kanals 8 strömt. Hier befindet sich eine Wärmesenke 20, wodurch die Flüssigkeit kondensiert und als Kondensatstrom entlang den Wandungen 22 durch Schwerkrafteinwirkung zurück zur Wärmequelle 18 fließt.Each channel 8 forms a heat pipe, which at its lower end with a Liquid 16 is filled. This liquid 16 is now in the area of a heat source 18 so that it evaporates and moves in the direction of the arrow (Fig. 1 or 2) flows to the upper end 10 of the channel 8. A heat sink 20 is located here, as a result of which the liquid condenses and flows along as a condensate stream the walls 22 flows back to the heat source 18 by the action of gravity.

An ihrem unteren Ende münden die Kanäle 8 in den gemeinsamen Sammelkanal 14, über den die Flüssigkeit 16 in den einzelnen Kanälen kommunizieren kann. Dieser SammeIkanal steht mit einem Füllstutzen 24 in Verbindung, der bei 26 vakuumdicht verschlossen ist.At their lower end, the channels 8 open into the common collecting channel 14, via which the liquid 16 can communicate in the individual channels. This collecting channel is connected to a filler neck 24, which is at 26 is closed vacuum-tight.

Zum Befüllen der Wärmerohre wird am Stutzen 24 eine Unterdruckquelle angebracht, die die Kanäle 8 und den Sammelkanal 14 luftleer pumpft. Nun wird die Flüssigkeit 16 eingebracht und der Stutzen 24 bei 26 vakuumdicht verschlossen.To fill the heat pipes, a vacuum source is attached to the nozzle 24, which pumps the channels 8 and the collecting channel 14 evacuated. Now the Liquid 16 is introduced and the nozzle 24 is closed in a vacuum-tight manner at 26.

Wie aus Fig. 3 hervorgeht, braucht das Bauteil 2 nicht notwendigerweise eine ebene Platte zu bilden. Es kann auch abgewinkelt sein, wobei aber immer zwischen der Wärmesenke 20 und der Wärmequelle 18 ein Gefälle vorhanden sein .nuß, so daß der Konder.oatstrom zu r Wärmequelle zurückfließen kann.As can be seen from FIG. 3, the component 2 does not necessarily need one to form flat plate. It can also be angled, but always between the heat sink 20 and the heat source 18 a gradient must be present, so that the Konder.oatstrom can flow back to the heat source.

In weiterer Abwandlung der Erfindung brauchen die Kanäle 8 im Bauteil 2 nicht geradlinig zu verlaufen. Sie können in der Ebene der Platte 2 abgewinkelt oder schlangenförmig angeordnet sein. Dies ist nicht gezeigt.In a further modification of the invention, the channels need 8 in the component 2 not to run in a straight line. They can be angled or arranged in a serpentine manner in the plane of the plate 2. This is not shown.

Die Fig. 4 zeigt Wärmerohre 8 in plattenförmiger Anordnung. Der Aufbau entspricht im wesentlichen der Fig. 1, jedoch sind die Wärmerohre 8 an ihren ' ober en Enden 10 im Bereich der Wärmesenke 20 nicht abgeschlossen, sondern durch einen Sammelkanal 28 miteinander verbunden. Dieser Sammelkanal führt gegebenenfalls zu einer taschenförmigen, flachen Erweiterung 30. In dieser Erweiterung können sich etwaige nicht kondensierende Gase aus der Flüssigkeit der Wärmerohre sammeln.4 shows heat pipes 8 in a plate-shaped arrangement. The structure corresponds essentially of Fig. 1, but the heat pipes 8 are at their ' The upper ends 10 in the region of the heat sink 20 are not closed, but are connected to one another by a collecting channel 28. This collecting channel leads possibly to a pocket-shaped, flat extension 30. In this Expansion can remove any non-condensing gases from the liquid the heat pipes collect.

In Fig. 5 ist eine Alternativlösung zu Fig. 4 angedeutet. Hier ist kein Sammelkanal an den oberen Enden der Wärmerohre vorgesehen, sondern jedes Wärmerohr 8 der Platte 6 mündet an seinem oberen Endt in eine taschenförmige Erweiterung 30.In FIG. 5, an alternative solution to FIG. 4 is indicated. There is no collecting channel here provided at the upper ends of the heat pipes, but each heat pipe 8 of the plate 6 opens at its upper end in a pocket-shaped extension 30th

23. Sept. 1975
• Bau:gs
Sept 23, 1975
• Construction: gs

Claims (1)

DORNIUt SYSTEM GMBH Akz.: G 75 30 172.3DORNIUt SYSTEM GMBH acc .: G 75 30 172.3 FriedrichehafenFriedrichehafen Reg. S 236 GmReg. S 236 Gm SchutzansprücheProtection claims 1.^Wärmerohr^dadurch gekennzeichnet, daß in einem plattenförmigen Bauteil (4, 6) mehrere Kanäle (8) gebildet sind, die wenigstens an ihrem unteren Ende in einen gemeinsamen Sammelkanal (14) münden, und daß der Sammelkanal (14; mit einem Füllstutzen (24) versehen ist, der nach dem Einfüllen der Arbeitsflüssigkeit vakuumdicht verschließbar ist. J 1. ^ heat pipe ^ characterized in that a plurality of channels (8) are formed in a plate-shaped component (4, 6) which open at least at their lower end into a common collecting duct (14), and that the collecting duct (14; with a Filling nozzle (24) is provided which can be closed in a vacuum-tight manner after the working fluid has been filled in. J 2. Wärmerohr nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Kanäle (8) im wesentlichen parallel zueinander verlaufen und der Sammelkanal (14, 28) zu den Kanälen (8) im wesentlichen rechtwinklig angeordnet ist.^2. Heat pipe according to claim 1, characterized in that the channels (8) run substantially parallel to each other and the The collecting channel (14, 28) is arranged essentially at right angles to the channels (8). ^ 3. Wärmerohr nach Anspruch 1 odor 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Wandungen der Kanäle (8) aufgerauht sind.3. Heat pipe according to claim 1 or 2, characterized in that the walls of the channels (8) are roughened. 4. Wärmerohr nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Kanäle (8) an ihrem oberen Ende eine abgeschlossene Erweiterung (30) aufweisen.4. Heat pipe according to one of claims 1 to 3, characterized in that the channels (8) have a closed extension (30) at their upper end. 21. Okt. 1976 KJ 10/PaL/geOct 21, 1976 KJ 10 / PaL / ge 7590172 2*11777590172 2 * 1177
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE2748339A1 (en) * 1977-10-28 1979-05-03 Kabel Metallwerke Ghh Heat energy transport system - with closed spiralling metal tube contg. working medium forming heating and cooling zones
DE3424018A1 (en) * 1983-06-30 1985-01-10 The General Corp., Kawasaki, Kanagawa COOLING APPARATUS AND USEFUL HEAT EXCHANGER
EP0212739A1 (en) * 1985-08-28 1987-03-04 Philips Patentverwaltung GmbH Air-air heat exchanger with heat pipes

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