EP0390100A2 - Special heat pipe - Google Patents

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EP0390100A2
EP0390100A2 EP90105888A EP90105888A EP0390100A2 EP 0390100 A2 EP0390100 A2 EP 0390100A2 EP 90105888 A EP90105888 A EP 90105888A EP 90105888 A EP90105888 A EP 90105888A EP 0390100 A2 EP0390100 A2 EP 0390100A2
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EP
European Patent Office
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heat pipe
thermosiphon
pipe according
ballast
heavy
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Withdrawn
Application number
EP90105888A
Other languages
German (de)
French (fr)
Other versions
EP0390100A3 (en
Inventor
Gerd Hörmansdörfer
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Individual
Original Assignee
Individual
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Application filed by Individual filed Critical Individual
Publication of EP0390100A2 publication Critical patent/EP0390100A2/en
Publication of EP0390100A3 publication Critical patent/EP0390100A3/en
Withdrawn legal-status Critical Current

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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • 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
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F28—HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • F28F—DETAILS OF HEAT-EXCHANGE AND HEAT-TRANSFER APPARATUS, OF GENERAL APPLICATION
    • F28F1/00—Tubular elements; Assemblies of tubular elements
    • F28F1/08—Tubular elements crimped or corrugated in longitudinal section

Definitions

  • the invention relates to a special thermosiphon, or a special heat pipe, which is laid with a substantial portion within a liquid or pasty medium for the purpose of heat coupling and heat transport.
  • thermosyphones or heat pipes preferably consist of helically corrugated pipe at least in a partial area.
  • thermosiphon or the heat pipe must be introduced into the borehole filled with water or thickened drilling fluid.
  • a strand is to be placed in the sewage in a sewer, or e.g. to be laid in thick matter in the basin or inlet of a sewage treatment plant.
  • thermosyphones or heat pipes already displace more mass in water than they themselves have. This disproportion creates buoyant forces on the strand, which make installation practically impossible when the strand is in a vertical position. When the strand is in a horizontal position, it floats so that it is only wetted on its underside. Because of the problem described, conventional thermosyphones or heat pipes cannot be used in such heat recovery systems.
  • thermosiphon and a special heat pipe which should be easy to install in liquid or pasty media.
  • a special version should be just as flexible as a conventional version made of helically corrugated tube.
  • the special shape to be created should also allow coupling to a traction cable or to a pipe string in order to allow it to be drawn into a horizontal bore.
  • the necessary modifications should be very inexpensive to manufacture.
  • thermosiphon and the special heat pipe are then weighted in the partial areas immersed in a liquid or pasty medium with an integrated ballast such that the buoyancy is reduced to at least a value close to zero.
  • Thermosyphones and heat pipes for the purpose described are advantageously made from helically corrugated pipe.
  • This type has the advantage of flexibility and the additional increase in external pressure resistance.
  • such a corrugated tube can be produced endlessly, so that the connectors required for rigid tubes are largely eliminated.
  • the weighting in the smaller diameter range can be realized in a simple manner for such thermosyphones and thermotubes in that the wall thickness is reinforced compared to conventional helically corrugated tubes.
  • Conventional corrugated pipes with e.g. 50 mm diameter are made of sheet metal from e.g. 0.5 mm thick.
  • an increase in the wall thickness can e.g. to a value of 0.6 to 0.8 mm are sufficient to achieve a weight that corresponds approximately to the amount of water displaced.
  • This type of weighting is no longer sufficient for flatter corrugation as well as for larger diameters.
  • a metallic wire preferably a round cross-section
  • This type of ballast application has no disadvantages in the evaporator area of the thermosiphon or the heat pipe, because this does not impair the heat transfer.
  • the wire wound up for weighting can even additionally serve as protection of the corrugated tube against mechanical damage if its dimensions are such that the outer contour it describes is larger in diameter than the diameter of the corrugated tube.
  • the winding of the wire is extremely inexpensive to implement.
  • the ballast consists of a wire, preferably round in cross-section, coated with a plastic or elastomer, which is wound into the corrugation of the tubular casing in the same way as before.
  • An external winding is additionally covered with a jacket made of a plastic or elastomer.
  • thermosiphon or the heat pipe with a heavy piece at its lower or front end.
  • the heavy piece is essentially a cylindrical piece of solid metal, which is adapted to the required weight in terms of its dimensions.
  • it is additionally provided with some improvements which allow the connection of equipment for the purpose of pulling. These improvements consist of a cylindrical catch neck, a screwed-in catch groove, and, for example, an eyelet, so that there are various connection options if the thermosiphon or the heat pipe is to be pulled into a horizontal bore, for example.
  • the heavy piece in its largest diameter at least the same size or slightly larger than the diameter of the corresponding corrugated tube serving as the housing of the thermosiphon or the heat pipe, so that it works as a calibration piece, and thus when pulling the strand into a bore, for example the wall of the hole smoothes and may widen their inner diameter to prevent damage to the corrugated pipe.
  • it is proposed to couple the heavy piece via a detachable connection which is secured against unintentional detachment.
  • the invention thus provides a special thermosiphon and a special heat pipe, which facilitate the problem-free installation e.g. in bores filled with water or flushing, in sewers, the introduction into the inlets or basins of sewage treatment plants, or similar installation situations, even if the installation sections are partially or completely horizontal.
  • the external pressure resistance of the pipe tour is improved without impairing heat transfer or flexibility.
  • the thermal insulation is guaranteed in the transport area despite a weight.
  • the proposed integration of ballast can be realized at an extremely low cost.
  • the drawing figures 1 to 4 each show a schematic diagram of the weighting according to the invention on the housing jacket of a thermosiphon or a heat pipe.
  • the figures 1, 2 and 4 show the wires lying in the corrugations of a corrugated tube round and with a diameter corresponding to the corrugation, although such an embodiment is not absolutely necessary and is not necessarily optimal for practical implementation.
  • 5 shows the embodiment of a heavy piece.
  • FIG. 1 shows a sectional view of a corrugated tube 1, which serves as the casing of a thermosiphon or a heat pipe. It is made of sheet metal 2 and has a helical corrugation. A wire with a round cross-section is inserted as ballast in the corrugation.
  • FIG. 2 shows in the same representation an advantageous modification of the ballast integration into a corrugated tube 4 made of sheet metal 5, the round wire 6 being matched to the corrugation of the corrugated tube in such a way that the diameter formed by its outer contour is slightly larger than the outside diameter of the corrugated tube to serve as protection of the corrugated pipe against mechanical damage.
  • Fig. 3 is also drawn cut.
  • a corrugated tube 7 made of sheet metal 8 is again shown, which is intended to embody the transport area of a thermal siphon or a heat pipe.
  • the required insulation is by a jacket 9 made of an art Fabric or elastomer formed, in which small particles of a substance with high density and preferably moderate or low thermal conductivity are embedded. The weighting particles are indicated by puncturing the cut surface.
  • FIG. 4 also shows the cut schematic diagram of a transport area.
  • the corrugated tube 10 made of sheet metal 11 is wound with a weighty round wire 12 which is coated with a coating 13 e.g. is encased in plastic.
  • a jacket 14 made of a plastic or elastomer and heavy particles embedded therein is applied.
  • FIG. 5 shows the exemplary embodiment of a heavy piece attached to the lower or front end of a thermosiphon or a heat pipe.
  • the heavy piece 15 is connected to the corrugated tube 16 serving as the housing jacket of the thermosiphon or the heat pipe.
  • a catch neck 18, a catch groove 19, and an eye 20 are formed.
  • a slight thickening 17 serves as a caliber with a protective function for the corrugated tube during the pulling in of the strand e.g. in a hole.

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Abstract

The invention relates to a special thermosyphon and a special heat pipe which are provided for insertion into liquid or pasty media. Such instances of application exist, e.g., in the extraction of geothermal energy or waste heat from canals or else sewage works. If normal thermosyphons or heat pipes are immersed in water or sludge, the mass they displace is greater than their own weight, and they float. In such a case, either the installation cannot be performed, or in the case of a horizontal installation position the surface of the thermosyphon or of the heat pipe is not fully wetted. This produces a sharp reproduction in the amount of heat coupled in. The invention makes available a special thermosyphon and a special heat pipe in the case of which this problem is eliminated owing to integrated ballast. <IMAGE>

Description

Die Erfindung betrifft einen speziellen Thermosyphon, bzw. ein spezielles Wärmerohr, welches zum Zwecke der Wärmeeinkopplung und des Wärmetransports mit einem wesentlichen Teilstück innerhalb eines flüssigen oder pastösen Mediums verlegt ist.The invention relates to a special thermosiphon, or a special heat pipe, which is laid with a substantial portion within a liquid or pasty medium for the purpose of heat coupling and heat transport.

Derartige Thermosyphone, bzw. Wärmerohre bestehen vorzugsweise zumindest in einem Teilbereich aus schraubenlinienförmig gewell­tem Rohr. Vom Anmelder wurde unter der Deutschen Patentanmeldung P 39 06 135.3 vorgeschlagen, derartige Thermosyphone, bzw. Wärme­rohre in Wärmegewinnungsanlagen zu integrieren, wobei vorzugswei­se daran gedacht ist, Wärmeenergie aus dem Boden, aus Kanälen, aus Flüssen, oder auch aus Klärwerken zu entnehmen. Hierbei ist es erforderlich, den Thermosyphon, bzw. das Wärmerohr zumindest mit der Verdampfersektion an das entsprechende Medium anzukop­peln.Such thermosyphones or heat pipes preferably consist of helically corrugated pipe at least in a partial area. The applicant proposed under German patent application P 39 06 135.3 to integrate such thermosyphones or heat pipes in heat recovery systems, preferably with the intention of taking heat energy from the ground, from channels, from rivers, or also from sewage treatment plants. Here it is necessary to couple the thermosiphon or the heat pipe at least with the evaporator section to the corresponding medium.

Ist als Wärmequelle einer solchen Wärmegewinnungsanlage der Boden vorgesehen, wobei die Wärme entweder aus einer horizontal vorge­triebenen oder aus einer vertikal abgeteuften Bohrung entnommen werden soll, so muß der Thermosyphon, bzw. das Wärmerohr in die mit Wasser oder angedickter Bohrspülung gefüllte Bohrung einge­bracht werden. In ähnlicher Weise ist ein derartiger Strang in einem Kanal in das Abwasser einzubringen, oder z.B. im Becken oder Zulauf eines Klärwerks in Dickstoffe zu verlegen. Hierbei besteht nun das Problem, daß herkömmliche Thermosyphone, bzw. Wärmerohre bereits in Wasser mehr Masse verdrängen, als sie selbst besitzen. Durch dieses Mißverhältnis entstehen an dem Strang Auftriebskräfte, welche bei vertikaler Lage des Strangs den Einbau praktisch unmöglich machen. Bei horizontaler Lage des Strangs schwimmt dieser auf, so daß er nur an seiner Unterseite benetzt wird. Aufgrund des beschriebenen Problems können herkömm­liche Thermosyphone, bzw. Wärmerohre in derartigen Wärmegewin­nungsanlagen nicht verwendet werden.If the bottom is provided as the heat source of such a heat recovery system, and the heat is to be taken either from a horizontally driven or from a vertically sunk borehole, the thermosiphon or the heat pipe must be introduced into the borehole filled with water or thickened drilling fluid. Similarly, such a strand is to be placed in the sewage in a sewer, or e.g. to be laid in thick matter in the basin or inlet of a sewage treatment plant. The problem now is that conventional thermosyphones or heat pipes already displace more mass in water than they themselves have. This disproportion creates buoyant forces on the strand, which make installation practically impossible when the strand is in a vertical position. When the strand is in a horizontal position, it floats so that it is only wetted on its underside. Because of the problem described, conventional thermosyphones or heat pipes cannot be used in such heat recovery systems.

Aus der Europäischen Patentanmeldung 0 282 092 ist solch ein Wär­merohr aus Wellrohr für die Erdwärmegewinnung bekannt, welches für den Einbau in weitgehend trockene Bohrlöcher z.B. im felsigen Untergrund vorgesehen ist. Aufgrund des Eigengewichts des Wärme­rohrs unterliegt es einer mit der Länge ansteigenden axialen Zug­ beanspruchung, welche nach der Erfindung mittels einem innen oder zwei außen liegenden Zugseilen abgefangen werden soll. Der Erfin­dung liegt die Aufgabe zugrunde, eine möglichst leichtgewichtige Konstruktion mit einer hohen axialen Beanspruchbarkeit zu schaf­fen, weshalb die einzelnen Komponenten, wie z.B. die innen lie­genden Drahtschlaufen zum Abstützen des Zugseils sehr filigran ausgeführt sind, um Gewicht einzusparen. Ein Wärmerohr nach der genannten Erfindung ist für den Einsatz unter den eingangs ge­schilderten Bedingungen, also dem vollständigen Eintauchen in ein flüssiges oder pastöses Medium, weniger gut geeignet, weil hier statt einer axialen Zugbeanspruchung eine axiale Druckbeanspru­chung auf das Wärmerohr wirkt.From European patent application 0 282 092, such a heat pipe made of corrugated pipe for geothermal energy generation is known, which is intended for installation in largely dry boreholes, for example in rocky ground. Due to the weight of the heat pipe, it is subject to an axial pull that increases with length claim, which is to be intercepted according to the invention by means of an inner or two outer traction cables. The invention has for its object to provide a construction as light as possible with a high axial strength, which is why the individual components, such as the inner wire loops for supporting the pull rope are very filigree to save weight. A heat pipe according to the invention mentioned is less suitable for use under the conditions described at the outset, i.e. for complete immersion in a liquid or pasty medium, because instead of an axial tensile load, an axial pressure load acts on the heat pipe.

Es bestand daher die Aufgabe zur Schaffung eines speziellen Ther­mosyphons und eines speziellen Wärmerohres, welche problemlos in flüssige oder pastöse Medien einbaubar sein sollten. Gleichzeitig sollte eine derartige Spezialausführung ebenso flexibel sein, wie eine herkömmliche Version aus schraubenlinienförmig gewelltem Rohr. Die zu schaffende Sonderform sollte ferner ein Ankoppeln an ein Zugseil oder an einen Rohrstrang erlauben, um ein Einziehen in eine Horizontalbohrung zu erlauben. Außerdem sollten die er­forderlichen Modifikationen sehr kostengünstig herstellbar sein.There was therefore the task of creating a special thermosiphon and a special heat pipe, which should be easy to install in liquid or pasty media. At the same time, such a special version should be just as flexible as a conventional version made of helically corrugated tube. The special shape to be created should also allow coupling to a traction cable or to a pipe string in order to allow it to be drawn into a horizontal bore. In addition, the necessary modifications should be very inexpensive to manufacture.

Die beschriebene Aufgabe wird nach der Erfindung entsprechend der im Anspruch 1 und den Unteransprüchen gegebenen Lehre gelöst. Danach wird der spezielle Thermosyphon und das spezielle Wärme­rohr in den in ein flüssiges oder pastöses Medium eingetauchten Teilbereichen mit einem integrierten Ballast derart beschwert, daß der Auftrieb mindestens auf einen Wert nahe Null reduziert ist.The object described is achieved according to the invention in accordance with the teaching given in claim 1 and the subclaims. The special thermosiphon and the special heat pipe are then weighted in the partial areas immersed in a liquid or pasty medium with an integrated ballast such that the buoyancy is reduced to at least a value close to zero.

Thermosyphone und Wärmerohre für den beschriebenen Einsatzzweck werden vorteilhaft aus schraubenlinienförmig gewelltem Rohr her­gestellt. Diese Art hat den Vorteil der Biegsamkeit und der zu­sätzlichen Erhöhung der Außendruckfestigkeit. Außerdem kann ein derartiges Wellrohr endlos hergestellt werden, so daß die bei starren Rohren erforderlichen Verbinder weitgehend entfallen.Thermosyphones and heat pipes for the purpose described are advantageously made from helically corrugated pipe. This type has the advantage of flexibility and the additional increase in external pressure resistance. In addition, such a corrugated tube can be produced endlessly, so that the connectors required for rigid tubes are largely eliminated.

Nach der Erfindung kann für derartige Thermosyphone und Thermo­rohre die Beschwerung im kleineren Durchmesserbereich in ein­facher Weise dadurch realisiert werden, daß die Wandstärke ge­genüber herkömmlichen schraubenlinienförmig gewellten Rohren ver­stärkt ist. Herkömmliche Wellrohre mit z.B. 50 mm Durchmesser werden aus Blech von z.B. 0,5 mm Dicke hergestellt. Je nach der Tiefe der Wellung kann hier eine Erhöhung der Wanddicke z.B. auf einen Wert von 0,6 bis 0,8 mm schon genügen, um ein Gewicht zu erreichen, welches etwa der verdrängten Wassermenge entspricht.According to the invention, the weighting in the smaller diameter range can be realized in a simple manner for such thermosyphones and thermotubes in that the wall thickness is reinforced compared to conventional helically corrugated tubes. Conventional corrugated pipes with e.g. 50 mm diameter are made of sheet metal from e.g. 0.5 mm thick. Depending on the depth of the corrugation, an increase in the wall thickness can e.g. to a value of 0.6 to 0.8 mm are sufficient to achieve a weight that corresponds approximately to the amount of water displaced.

Bei flacherer Wellung ebenso wie bei größeren Durchmessern ist diese Art der Beschwerung nicht mehr ausreichend. Hier wird er­findungsgemäß vorgeschlagen, einen metallischen Draht vorzugs­weise runden Querschnitts außen in die Wellung einzuwickeln. Diese Art der Aufbringung von Ballast hat im Verdampferbereich des Thermosyphons, bzw. des Wärmerohrs keine Nachteile, weil da­durch der Wärmeübergang nicht verschlechtert wird. Gleichzeitig ergibt sich neben der Beschwerung der Vorteil einer Versteifung gegenüber von außen wirkenden Kräften, ohne daß die Biegsamkeit des Wellrohres wesentlich beeinträchtigt wird. Der zur Beschwe­rung außen aufgewickelte Draht kann nach der Erfindung sogar zu­sätzlich als Schutz des Wellrohres vor mechanischen Beschädigun­gen dienen, wenn er in seinen Abmessungen so festgelegt ist, daß die von ihm beschriebene Außenkontur im Durchmesser größer ist, als der Durchmesser des Wellrohres. Das Wickeln des Drahtes ist außerordentlich preiswert zu verwirklichen.This type of weighting is no longer sufficient for flatter corrugation as well as for larger diameters. Here it is proposed according to the invention to wrap a metallic wire, preferably a round cross-section, on the outside in the corrugation. This type of ballast application has no disadvantages in the evaporator area of the thermosiphon or the heat pipe, because this does not impair the heat transfer. At the same time In addition to the weighting, there is the advantage of stiffening against external forces, without the flexibility of the corrugated pipe being significantly impaired. According to the invention, the wire wound up for weighting can even additionally serve as protection of the corrugated tube against mechanical damage if its dimensions are such that the outer contour it describes is larger in diameter than the diameter of the corrugated tube. The winding of the wire is extremely inexpensive to implement.

Im Transportbereich des Thermosyphons, bzw. des Wärmerohrs, also jenem Bereich, in welchem die Dampftemperatur höher als die Aus­sentemperatur ist, ist eine thermische Isolation von Vorteil. Für diese Sektion wird nach der Erfindung eine andersartige Beschwe­rung vorgeschlagen. Hier besteht der Ballast aus einem mit einem Kunststoff oder Elastomer ummantelten Draht vorzugsweise runden Querschnitts, welcher in gleicher Weise wie zuvor in die Wellung des Rohrmantes gewickelt ist. Eine außenliegende Wicklung ist zu­sätzlich mit einem Mantel aus einem Kunststoff oder Elastomer um­hüllt.In the transport area of the thermosiphon or the heat pipe, that is to say the area in which the steam temperature is higher than the outside temperature, thermal insulation is advantageous. According to the invention, a different kind of weighting is proposed for this section. Here the ballast consists of a wire, preferably round in cross-section, coated with a plastic or elastomer, which is wound into the corrugation of the tubular casing in the same way as before. An external winding is additionally covered with a jacket made of a plastic or elastomer.

Für höhere Ansprüche an die thermische Isolierwirkung wird nach weiterer Erfindung vorgeschlagen, die Aufgabe der Isolation mit der Aufgabe der Beschwerung des Strangabschnitts innerhalb nur eines Bauteils zu integrieren. Diese Idee wird in der Weise rea­lisiert, daß dem Kunststoff- oder Elastomermaterial schwere Par­tikel zugemischt werden, welche gleichzeitig mäßig oder schlecht wärmeleitende Eigenschaften besitzen. Hier kommen vor allem anor­ganische, bzw. mineralische Stoffe in Betracht, während organi­sche Substanzen im wesentlichen wegen der niedrigen Dichte, und Metalle wegen der hohen Wärmeleitfähigkeit ausscheiden. Als einer von zahlreichen aussichtsreich erscheinenden Stoffen zur Beimen­gung wird Schwerspat (Bariumsulfat) vorgeschlagen. Die mit dem beschwerenden Zuschlagstoff angereicherte Kunststoff- oder Ela­stomermasse wird in üblicher Weise als Mantel auf das das Gehäu­se des Thermosyphons, bzw. des Wärmerohrs bildende Wellrohr auf­gebracht.For higher demands on the thermal insulation effect, it is proposed according to a further invention to integrate the insulation task with the task of weighting the strand section within only one component. This idea is realized in such a way that heavy particles are mixed into the plastic or elastomer material, which at the same time have moderate or poor heat-conducting properties. In particular, inorganic or mineral substances come into consideration here, whereas organic substances are eliminated due to their low density and metals due to their high thermal conductivity. Heavy spar (barium sulfate) is suggested as one of numerous promising substances for admixture. The plastic or elastomer mass enriched with the weighting additive is applied in the usual way as a jacket to the corrugated tube forming the housing of the thermosiphon or the heat pipe.

Nach weiterer Erfindung wird vorgeschlagen, den Thermosyphon, bzw. das Wärmerohr an seinem unteren, bzw. vorderen Ende mit ei­nem Schwerstück zu versehen. Das Schwerstück ist im wesentlichen ein zylindrisches Stück massives Metall, welches in Bezug auf seine Abmessungen an das erforderliche Gewicht angepasst ist. Es ist erfindungsgemäß zusätzlich mit einigen Verbesserungen verse­hen, welche das Anschließen von Gerätschaften zum Zwecke des Zie­hens erlauben. Diese Verbesserungen bestehen aus einem zylindri­schen Fanghals, einer eingedrehten Fangnut, und z.B. einer Öse, so daß verschiedene Anschlußmöglichkeiten gegeben sind, falls der Thermosyphon, bzw. das Wärmerohr z.B. in eine Horizontalbohrung eingezogen werden soll. Von Vorteil ist ferner, das Schwerstück in seinem größten Durchmesser mindestens gleich groß oder gering­fügig größer festzulegen, als der Durchmesser des entsprechenden als Gehäuse des Thermosyphons oder des Wärmerohrs dienenden Well­rohrs, damit es als Kalibrierstück arbeitet, und so beim Einzie­hen des Strangs z.B. in eine Bohrung die Wandung der Bohrung glättet und u.U. deren Innendurchmesser aufweitet, um Beschädi­gungen des Wellrohrs auszuschließen. Nach weiterer Erfindung wird vorgeschlagen, das Schwerstück über eine lösbare und gegen unbe­absichtigtes Lösen gesicherte Verbindung anzukoppeln.According to another invention, it is proposed to provide the thermosiphon or the heat pipe with a heavy piece at its lower or front end. The heavy piece is essentially a cylindrical piece of solid metal, which is adapted to the required weight in terms of its dimensions. According to the invention, it is additionally provided with some improvements which allow the connection of equipment for the purpose of pulling. These improvements consist of a cylindrical catch neck, a screwed-in catch groove, and, for example, an eyelet, so that there are various connection options if the thermosiphon or the heat pipe is to be pulled into a horizontal bore, for example. It is also advantageous to fix the heavy piece in its largest diameter at least the same size or slightly larger than the diameter of the corresponding corrugated tube serving as the housing of the thermosiphon or the heat pipe, so that it works as a calibration piece, and thus when pulling the strand into a bore, for example the wall of the hole smoothes and may widen their inner diameter to prevent damage to the corrugated pipe. According to a further invention, it is proposed to couple the heavy piece via a detachable connection which is secured against unintentional detachment.

Für die praktische Anwendung der Erfindung wird es je nach Ein­baulage günstig sein, das Stranggewicht gegen das Gewicht des verdrängten Volumens so auszubalancieren, daß ein Auftrieb zwi­schen Null und einem geringen Negativwert resultiert. Dadurch wird einerseits verhindert, daß schädliche Druck- oder Zugkräfte auf das Wellrohr ausgeübt werden, andererseits ein problemloser Einbau ermöglicht, bzw. ein Aufschwimmen verhindert.For the practical application of the invention, it will be advantageous, depending on the installation position, to balance the strand weight against the weight of the displaced volume in such a way that buoyancy results between zero and a small negative value. On the one hand, this prevents harmful compressive or tensile forces from being exerted on the corrugated pipe, and on the other hand enables easy installation or prevents floating.

Mit der Erfindung wird somit ein spezieller Thermosyphon und ein spezielles Wärmerohr zur Verfügung gestellt, welche den problem­losen Einbau z.B. in mit Wasser oder Spülung gefüllte Bohrungen, in Abwasserkanäle, die Einbringung in Zuläufe oder Becken von Klärwerken, bzw. ähnliche Einbausituationen erlauben, auch wenn die Einbaustrecken ganz oder teilweise horizontal verlaufen. Die Außendruckfestigkeit der Rohrtour ist verbessert, ohne die Wärme­übertragung, bzw. die Biegsamkeit zu beeinträchtigen. Die thermi­sche Isolation ist im Transportbereich trotz einer Beschwerung gewährleistet. Die vorgeschlagene Integration von Ballast ist zu außerordentlich geringen Kosten zu verwirklichen.The invention thus provides a special thermosiphon and a special heat pipe, which facilitate the problem-free installation e.g. in bores filled with water or flushing, in sewers, the introduction into the inlets or basins of sewage treatment plants, or similar installation situations, even if the installation sections are partially or completely horizontal. The external pressure resistance of the pipe tour is improved without impairing heat transfer or flexibility. The thermal insulation is guaranteed in the transport area despite a weight. The proposed integration of ballast can be realized at an extremely low cost.

Die Erfindung soll im folgenden anhand der fünf Zeichnungsfiguren näher erläutert werden. Die Zeichnungsfiguren 1 bis 4 zeigen je­weils eine Prinzipskizze der erfindungsgemäßen Beschwerung am Ge­häusemantel eines Thermosyphons, bzw. eines Wärmerohres. Aus Gründen der Zeichnungsvereinfachung sind in den Zeichnungsfiguren 1, 2 und 4 die jeweils in den Wellungen eines Wellrohrs liegenden Drähte rund und mit einem der Wellung entsprechenden Durchmesser dargestellt, obwohl eine solche Ausführung nicht zwingend und für die praktische Verwirklichung nicht unbedingt optimal sein muß. In Fig.5 ist das Ausführungsbeispiel eines Schwerstücks darge­stellt.The invention will be explained in more detail below with reference to the five drawing figures. The drawing figures 1 to 4 each show a schematic diagram of the weighting according to the invention on the housing jacket of a thermosiphon or a heat pipe. For the sake of simplifying the drawings, the figures 1, 2 and 4 show the wires lying in the corrugations of a corrugated tube round and with a diameter corresponding to the corrugation, although such an embodiment is not absolutely necessary and is not necessarily optimal for practical implementation. 5 shows the embodiment of a heavy piece.

Fig.1 zeigt in einer geschnittenen Darstellung ein Wellrohr 1, welches als Gehäusemantel eines Thermosyphons, bzw. eines Wärme­rohres dient. Es ist aus Blech 2 gefertigt und schraubenlinien­förmig gewellt. In die Wellung ist als Ballast ein Draht mit run­dem Querschnitt eingelegt.1 shows a sectional view of a corrugated tube 1, which serves as the casing of a thermosiphon or a heat pipe. It is made of sheet metal 2 and has a helical corrugation. A wire with a round cross-section is inserted as ballast in the corrugation.

Fig.2 zeigt in gleicher Darstellungsweise eine erfindungsgemäße vorteilhafte Abwandlung der Ballastintegration in ein Wellrohr 4 aus Blech 5, wobei der Runddraht 6 so auf die Wellung des Well­rohres abgestimmt ist, daß der durch seine äußere Kontur gebilde­te Durchmesser geringfügig größer ist als der Außendurchmesser des Wellrohres, um so gleichzeitig als Schutz des Wellrohres vor mechanischen Beschädigungen zu dienen.2 shows in the same representation an advantageous modification of the ballast integration into a corrugated tube 4 made of sheet metal 5, the round wire 6 being matched to the corrugation of the corrugated tube in such a way that the diameter formed by its outer contour is slightly larger than the outside diameter of the corrugated tube to serve as protection of the corrugated pipe against mechanical damage.

Auch Fig.3 ist geschnitten gezeichnet. Es ist wiederum ein Well­rohr 7 aus Blech 8 dargestellt, welches den Transportbereich ei­nes Thermpsyphons, bzw. eines Wärmerohrs verkörpern soll. Die er­forderliche Isolation ist durch einen Mantel 9 aus einem Kunst­ stoff oder Elastomer gebildet, in welchen kleine Partikel aus einer Substanz mit hoher Dichte und vorzugsweise mäßiger oder ge­ringer Wärmeleitfähigkeit eingebettet sind. Die beschwerenden Partikel sind durch eine Punktierung der Schnittfläche angedeu­tet.Fig. 3 is also drawn cut. A corrugated tube 7 made of sheet metal 8 is again shown, which is intended to embody the transport area of a thermal siphon or a heat pipe. The required insulation is by a jacket 9 made of an art Fabric or elastomer formed, in which small particles of a substance with high density and preferably moderate or low thermal conductivity are embedded. The weighting particles are indicated by puncturing the cut surface.

Wie Fig.3 so zeigt auch Fig.4 die geschnittene Prinzipskizze ei­nes Transportbereiches. Das Wellrohr 10 aus Blech 11 ist mit ei­nem beschwerenden Runddraht 12 bewickelt, welcher mit einer Be­schichtung 13 z.B. aus Kunststoff umhüllt ist. Zusätzlich ist ein Mantel 14 aus einem Kunststoff oder Elastomer und darin eingebet­teten schweren Partikeln aufgebracht.Like FIG. 3, FIG. 4 also shows the cut schematic diagram of a transport area. The corrugated tube 10 made of sheet metal 11 is wound with a weighty round wire 12 which is coated with a coating 13 e.g. is encased in plastic. In addition, a jacket 14 made of a plastic or elastomer and heavy particles embedded therein is applied.

In Fig.5 ist das Ausführungsbeispiel eines am unteren oder vorde­ren Ende eines Thermosyphons oder eines Wärmerohres angebrachten Schwerstückes zu sehen. Das Schwerstück 15 ist mit dem als Gehäu­semantel des Thermosyphons, bzw. des Wärmerohres dienenden Well­rohr 16 verbunden. Zum Anschluß verschiedener Gerätschaften zum Fangen oder Ziehen ist sowohl ein Fanghals 18, eine Fangnut 19, und ein Auge 20 gebildet. Eine leichte Verdickung 17 dient als Kaliber mit Schutzfunktion für das Wellrohr während des Einzie­hens des Strangs z.B. in eine Bohrung.5 shows the exemplary embodiment of a heavy piece attached to the lower or front end of a thermosiphon or a heat pipe. The heavy piece 15 is connected to the corrugated tube 16 serving as the housing jacket of the thermosiphon or the heat pipe. To connect various devices for catching or pulling, a catch neck 18, a catch groove 19, and an eye 20 are formed. A slight thickening 17 serves as a caliber with a protective function for the corrugated tube during the pulling in of the strand e.g. in a hole.

Claims (15)

1. Thermosyphon, bestehend aus einem gasdicht verschlossenen Be­hältnis vorzugsweise rohrähnlicher Ausbildung mit einem Vorrat eingeschlossener Arbeitsflüssigkeit und einem bestimmten Innen­druck, bzw. Wärmerohr (Heatpipe), bestehend aus einem gasdicht verschlossenen Behältnis vorzugsweise rohrähnlicher Ausbildung mit einer inneren Kapillarstruktur, einem Vorrat eingeschlosse­ner Arbeitsflüssigkeit und einem bestimmten Innendruck, wobei in beiden Fällen die Arbeitsflüssigkeit durch Anlegen einer Tempera­turdifferenz an der wärmeren Zone zum Verdampfen und an der käl­teren Zone zum Kondensieren gebracht und dabei mittels des Dampf­stroms Wärmeenergie von der wärmeren Zone zur kälteren Zone und mittels des Rückflusses des Kondensats an der Wand des Behältnis­ses, in der Kapillarstruktur, oder auch über eine separate Arte­rie Kälteenergie von der kälteren Zone zur wärmeren Zone trans­portiert wird, wobei der Thermosyphon oder das Wärmerohr minde­stens in einem Teilstück aus einem schraubenlinienförmig gewell­tem Rohr besteht, und entweder ständig oder zumindest während des Einbauvorgangs mindestens mit einem Teilstück in ein flüssiges oder pastöses Medium eingetaucht ist, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens dieses eingetauchte Teilstück mit Hilfe von Ballast derart beschwert ist, daß im eingetauchten Zustand der Auftrieb mindestens auf einen Wert nahe Null reduziert ist.1.Thermosphon, consisting of a gas-tight container, preferably a tube-like design with a supply of enclosed working fluid and a certain internal pressure, or a heat pipe (heat pipe), consisting of a gas-tight container, preferably a tube-like configuration with an inner capillary structure, a supply of enclosed working fluid and one certain internal pressure, whereby in both cases the working fluid is evaporated by applying a temperature difference to the warmer zone and condensed in the colder zone, thereby using the steam flow to transfer thermal energy from the warmer zone to the colder zone and by means of the reflux of the condensate on the wall of the Container, in the capillary structure, or also via a separate artery cold energy from the colder zone to the warmer zone is transported, the thermosiphon or the heat pipe at least in a portion of egg Nem helical corrugated tube, and is either constantly or at least during the installation process at least with a portion immersed in a liquid or pasty medium, characterized in that at least this immersed portion is weighed down with the help of ballast such that the buoyancy at least in the immersed state is reduced to a value close to zero. 2. Thermosyphon, bzw. Wärmerohr nach Anspruch 1, dadurch gekenn­zeichnet, daß der Ballast durch eine gegenüber einem herkömmli­chen Thermosyphon, bzw. gegenüber einem herkömmlichen Wärmerohr vergrößerte Wandstärke des Rohrmantels realisiert ist.2. Thermosiphon, or heat pipe according to claim 1, characterized in that the ballast is realized by a wall thickness of the tubular jacket compared to a conventional thermosiphon, or compared to a conventional heat pipe. 3. Thermosyphon, bzw. Wärmerohr nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß am unteren bzw. vorderen Ende ein Schwerstück angebracht ist.3. Thermosiphon, or heat pipe according to claim 1 or 2, characterized in that a heavy piece is attached to the lower or front end. 4. Thermosyphon, bzw. Wärmerohr nach Anspruch 3, dadurch gekenn­zeichnet, daß das Schwerstück mit einem zylindrischen Fanghals versehen ist.4. thermosiphon or heat pipe according to claim 3, characterized in that the heavy piece is provided with a cylindrical neck. 5. Thermosysphon, bzw. Wärmerohr nach Anspruch 3, dadurch gekenn­zeichnet, daß das Schwerstück mit einer eingedrehten Fangnut ver­sehen ist.5. thermosiphon or heat pipe according to claim 3, characterized in that the heavy piece is provided with a screwed catch groove. 6. Thermosyphon, bzw. Wärmerohr nach Anspruch 3, dadurch gekenn­zeichnet, daß an der Spitze des Schwerstücks ein Auge, bzw. eine Öse, ein Haken oder dergleichen angebracht ist.6. thermosiphon, or heat pipe according to claim 3, characterized in that an eye, or an eyelet, a hook or the like is attached to the tip of the heavy piece. 7. Thermosyphon, bzw. Wärmerohr nach Anspruch 3, dadurch gekenn­zeichnet, daß der größte Außendurchmesser des Schwerstücks ent­weder gleich groß oder geringfügig größer ist, als der Außen­durchmesser des Wellrohrs, welches das Gehäuse des Thermosyphons, bzw. des Wärmerohrs bildet.7. thermosiphon, or heat pipe according to claim 3, characterized in that the largest outer diameter of the heavy piece is either the same size or slightly larger than the outer diameter of the corrugated tube, which forms the housing of the thermosiphon, or the heat pipe. 8. Thermosyphon, bzw. Wärmerohr nach Anspruch 3, dadurch gekenn­zeichnet, daß das Schwerstück über eine lösbare und gegen unbeab­sichtigtes Lösen gesicherte Verbindung angekoppelt ist.8. thermosiphon or heat pipe according to claim 3, characterized in that the heavy piece is coupled via a releasable and secured against unintentional loosening connection. 9. Thermosyphon, bzw. Wärmerohr nach einem oder mehreren der vor­stehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Ballast min­destens zum Teil, vorzugsweise im Verdampferbereich, durch einen außen schraubenlinienförmig aufgewickelten metallischen Draht vorzugsweise runden Querschnitts gebildet ist.9. thermosiphon, or heat pipe according to one or more of the preceding claims, characterized in that the ballast is formed at least in part, preferably in the evaporator area, by an outer helical metal wire, preferably round cross-section. 10. Thermosysphon, bzw. Wärmerohr nach Anspruch 9, dadurch ge­kennzeichnet, daß der außen schraubenlinienförmig in die Wellung des Wellrohres eingelegte Draht in seinen Abmessungen so festge­legt ist, daß seine Außenkontur nach dem Einlegen einen geringfü­gig größeren Durchmesser bildet als der Durchmesser des Wellroh­res, um bei der Montage oder beim Einziehen z.B. in eine Tiefboh­rung die Wandung des Wellrohres vor Beschädigungen zu schützen.10. thermosiphon, or heat pipe according to claim 9, characterized in that the outside helically inserted in the corrugation of the corrugated wire is set in its dimensions so that its outer contour after insertion forms a slightly larger diameter than the diameter of the corrugated tube to To protect the wall of the corrugated pipe from damage when installing or pulling it into a deep hole, for example. 11. Thermosyphon, bzw. Wärmerohr nach einem oder mehreren der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Ballast mindestens zum Teil, vorzugsweise im Transportbereich, in den thermisch isolierenden Mantel integriert ist.11. Thermosiphon, or heat pipe according to one or more of the preceding claims, characterized in that the ballast is at least partially, preferably in the transport area, integrated in the thermally insulating jacket. 12. Thermosyphon, bzw. Wärmerohr nach Anspruch 11, dadurch ge­kennzeichnet, daß der Ballast aus einem vorzugsweise mit einem Kunststoff oder Elastomer isolierten metallischen Draht vorzugs­weise runden Querschnitts besteht, welcher schraubenlinienförmig in die Wellen des Gehäusemantels gelegt und vorzugsweise in einen weiteren Kunststoff oder Elastomer eingebettet oder durch diesen nach außen umhüllt ist.12. Thermosiphon, or heat pipe according to claim 11, characterized in that the ballast consists of a preferably preferably insulated with a plastic or elastomeric metallic wire, preferably round cross-section, which is helically placed in the shafts of the housing shell and preferably embedded in another plastic or elastomer or is enveloped by it to the outside. 13. Thermosyphon, bzw. Wärmerohr nach Anspruch 11, dadurch ge­kennzeichnet, daß der Ballast aus schweren Partikeln gebildet ist, welche direkt in Mischung mit einem Kunststoff oder Elasto­mer auf den Gehäusemantel des Thermosyphons, bzw. des Wärmerohrs gebracht sind.13. Thermosiphon, or heat pipe according to claim 11, characterized in that the ballast is formed from heavy particles which are brought directly in a mixture with a plastic or elastomer on the housing jacket of the thermosiphon, or the heat pipe. 14. Thermosyphon, bzw. Wärmerohr nach Anspruch 13, dadurch ge­kennzeichnet, daß die schweren Partikel eine schlechte thermische Leitfähigkeit besitzen.14. Thermosiphon or heat pipe according to claim 13, characterized in that the heavy particles have poor thermal conductivity. 15. Thermosyphon, bzw. Wärmerohr nach Anspruch 14, dadurch ge­kennzeichnet, daß die schweren Partikel aus Schwerspat (Barium­sulfat) bestehen.15. Thermosiphon or heat pipe according to claim 14, characterized in that the heavy particles consist of heavy spar (barium sulfate).
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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US3921407A (en) * 1973-06-19 1975-11-25 James Henry Neal Oil spill containing boom
DE2524961A1 (en) * 1975-06-05 1976-12-16 Kabel Metallwerke Ghh Warm effluent cooling device - with partly immersed boomerang shaped corrugated tube contg. evaporable medium
EP0282092A2 (en) * 1987-03-11 1988-09-14 Fujikura Ltd. Corrugated heat pipe

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