PL239394B1

PL239394B1 - Method of producing anisotropic moldings with longitudinally pressed heat pipes and a device for producing anisotropic moldings with longitudinally pressed heat pipes

Info

Publication number: PL239394B1
Application number: PL429060A
Authority: PL
Inventors: Ryszard Moszumański; Jakub Moszumański
Original assignee: Grupa Steinhof Spolka Z Ograniczona Odpowiedzialnoscia
Priority date: 2019-02-26
Filing date: 2019-02-26
Publication date: 2021-11-29
Also published as: PL429060A1

Abstract

Pakiet giętkich liniowych ciepłowodów z materiału o wysokiej przewodności cieplnej wprowadza się bezpośrednio do komory zasypowej, przy czym ciepłowody mocuje się dolnymi końcami w dolnym stemplu zaś ich górne są swobodne i pozycjonowane, przestrzenie wokół ciepłowodów zasypuje się rozdrobnionym materiałem o niskiej sypkości wprawiając go podczas zasypywania w pulsacje, a następnie dokonuje się prasowania pulsacyjnego z dociskiem wertykalnym. W dolnym stemplu usytuowane są w rzędach przelotowe otwory (4) zaopatrzone w zaciski (5) do osadzania dolnych końców ciepłowodów (6) zaś w górnym stemplu (2) usytuowane są przelotowe otwory pozycjonujące dla ciepłowodów (6), w rzędach, w układzie odpowiadającym układowi rzędów otworów (4) dolnego stempla (3). Rzędy przelotowych otworów (4) dolnego stempla (3) i przelotowych otworów górnego stempla (2) wyznaczają układ szkieletu ciepłowodów (6) w strukturze wyrobu.A set of flexible linear heat pipes made of a material with high thermal conductivity is introduced directly into the charging chamber, the heat pipes are fastened with their lower ends in the lower punch and their upper ends are free and positioned, the spaces around the heat pipes are filled with shredded material with low flowability, causing it to pulsations, and then pulsation pressing with vertical pressure is performed. In the lower punch there are through holes (4) in rows, equipped with clamps (5) for mounting the lower ends of the heat pipes (6), and in the upper punch (2) there are through holes positioning the heat pipes (6), in rows, in an arrangement corresponding to arrangement of rows of holes (4) of the lower punch (3). Rows of through holes (4) in the lower punch (3) and through holes in the upper punch (2) define the arrangement of the heat pipe frame (6) in the structure of the product.

Description

Przedmiotem wynalazku jest sposób wytwarzania wyprasek anizotropowych z Ciepłowodami wprasowanymi wzdłużnie poprzez prasowanie pulsacyjne na ciepło materiału rozdrobnionego o bardzo niskiej sypkości oraz urządzenie do wytwarzania z materiału rozdrobnionego wyprasek anizotropowych z ciepłowodami wprasowanymi wzdłużnie. Rozwiązania według wynalazku przeznaczone są do stosowania w szczególności przy wytwarzaniu nakładek hamulcowych.The subject of the invention is a method of producing anisotropic compacts with longitudinally pressed heat pipes by heat-pulsing a crushed material with very low flowability and a device for producing anisotropic compacts with longitudinally pressed heat pipes from the fragmented material. The solutions according to the invention are intended for use in particular in the production of brake pads.

Znany jest sposób prasowania na ciepło materiału rozdrobnionego o bardzo niskiej sypkości, z ciepłowodami w postaci pęków linek lub prętów osadzonych w otworach górnej blachy, do której zamocowana jest nierozłącznie poprzez elementy dystansowe dolna blacha. Po zasypaniu wolnych przestrzeni między ciepłowodami materiałem rozdrobnionym następuje quasi-statyczne prasowanie w matrycy stemplem działającym wertykalnie w dół. Osadzenie ciepłowodów w postaci linek lub prętów w blachach powoduje ich deformację w wyniku utraty stateczności, co skutkuje brakiem możliwości wykorzystania tychże ciepłowodów do jednoznacznie ukierunkowanego przewodzenia ciepła.There is known a method of hot pressing a ground material with very low flowability, with heat pipes in the form of bundles of lines or rods embedded in the openings of the upper sheet, to which the lower sheet is permanently attached through spacers. After filling the free spaces between the heat pipes with the comminuted material, quasi-static pressing takes place in the die with a punch acting vertically downwards. Embedding heat pipes in the form of lines or rods in the sheets causes their deformation as a result of loss of stability, which results in the inability to use these heat pipes for uniquely directed heat conduction.

Znana jest z opisu patentowego PL 230 804 anizotropowa nakładka hamulcowa intensyfikująca odprowadzanie ciepła ze strefy tarcia. Nakładka składa się z metalowego szkieletu przytwierdzonego do podkładki stalowej oraz z wypełnienia mieszaniną cierną zawierającego w swojej strukturze ciepłowody w postaci luźnych włókien metalowych zorientowanych wertykalnie względem podkładki stalowej.An anisotropic brake pad that intensifies heat dissipation from the friction zone is known from the patent description PL 230 804. The cap consists of a metal skeleton attached to a steel washer and a filling with a friction mixture containing in its structure heat pipes in the form of loose metal fibers oriented vertically in relation to the steel washer.

Znany jest ponadto sposób prasowania na ciepło materiału rozdrobnionego o bardzo niskiej sypkości, z wzmocnieniami w postaci grubych trzpieni osadzonych w otworach górnej blachy, do której zamocowana jest nierozłącznie poprzez elementy dystansowe dolna blacha. Po zasypaniu wolnych przestrzeni między trzpieniami materiałem rozdrobnionym następuje quasi-statyczne prasowanie na ciepło w matrycy stemplem działającym wertykalnie w dół. Takie osadzenie grubych ciepłowodów powoduje jedynie lokalne przewodzenie ciepła, co skutkuje przegrzewaniem stref między ciepłowodami.There is also known a method of hot pressing a comminuted material with very low flowability, with reinforcements in the form of thick pins embedded in the openings of the upper sheet metal, to which the lower sheet is permanently attached through spacers. After filling the free spaces between the pins with the comminuted material, quasi-static heat pressing takes place in the die with a punch acting vertically downwards. Such a deposition of thick heat pipes only causes local heat conduction, which results in overheating of the zones between the heat pipes.

Celem wynalazku jest wprowadzenie rozwiązania umożliwiającego uzyskanie wyrobu z integralnymi ciepłowodami w wyprasce, nieodkształconymi, w regularnym układzie.The object of the invention is to provide a solution that allows to obtain a product with integral heat pipes in the compact, not deformed, in a regular arrangement.

Istota sposobu według wynalazku polega na tym, że pakiet giętkich liniowych ciepłowodów z materiału o wysokiej przewodności cieplnej wprowadza się bezpośrednio do komory zasypowej, przy czym ciepłowody mocuje się dolnymi końcami w dolnym stemplu zaś ich górne końce są swobodne i pozycjonowane. Przestrzenie wokół ciepłowodów zasypuje się rozdrobnionym materiałem o niskiej sypkości wprawiając go podczas zasypywania w pulsacje, a następnie dokonuje się prasowania pulsacyjnego z dociskiem wertykalnym, przemieszczając górny stempel wzdłuż ciepłowodów w dół i doprowadzając do wzdłużnego osadzenia ciepłowodów w wyprasce. Obcina się dolne końce ciepłowodów zaś górne ich końce odcina się od odcinków pozostawionych do kolejnej operacji. Ciepłowody w pakiecie rozmieszcza się w układzie regularnym.The essence of the method according to the invention consists in the fact that a packet of flexible linear heat pipes made of a material with high thermal conductivity is introduced directly into the charging chamber, where the heat pipes are attached with their lower ends in the lower punch and their upper ends are free and positioned. The spaces around the heat pipes are covered with ground material of low flowability, causing it to pulsate during the filling, and then pulse pressing with vertical pressure is performed, moving the upper punch down along the heat pipes and leading to the longitudinal seating of the heat pipes in the compact. The lower ends of the heat pipes are cut off and their upper ends are cut off from the sections left for the next operation. The heat pipes in the package are arranged in a regular pattern.

Istota urządzenia według wynalazku polega na tym, że w dolnym stemplu usytuowane są w rzędach przelotowe otwory zaopatrzone w zaciski do osadzania dolnych końców ciepłowodów zaś w górnym stemplu usytuowane są przelotowe otwory pozycjonujące dla ciepłowodów, w rzędach, w układzie odpowiadającym układowi rzędów otworów dolnego stempla. Rzędy przelotowych otworów dolnego stempla i przelotowych otworów górnego stempla wyznaczają układ szkieletu ciepłowodów w strukturze wyrobu.The essence of the device according to the invention consists in the fact that in the lower punch there are through holes in rows provided with clamps for mounting the lower ends of the heat pipes, and in the upper punch there are positioning through holes for the heat pipes, in rows, in a configuration corresponding to the row of holes in the lower punch. Rows of through holes of the lower punch and through holes of the upper punch define the structure of the heat pipe skeleton in the product structure.

Zaletą rozwiązania według wynalazku jest uzyskanie regularnego szkieletu nieodkształconych ciepłowodów w wyprasce, co polepsza przenikalność ciepła w strukturze gotowego sprasowanego wyrobu.The advantage of the solution according to the invention is obtaining a regular skeleton of non-deformed heat pipes in the compact, which improves the heat transfer in the structure of the finished pressed product.

Empiryczne badania kalorymetryczne wykonanych próbek wykazały, że wartość współczynnika przenikania ciepła przez wyrób wykonany wg wynalazku jest o rząd większa od takiej wartości dla innych rozwiązań.Empirical calorimetric tests of the samples made showed that the value of the heat transfer coefficient through the product made according to the invention is an order greater than that value for other solutions.

Rozwiązanie według wynalazku objaśnione jest z wykorzystaniem rysunków, które przedstawiają przykład wykonania urządzenia. Poszczególne figury rysunku obrazują schematycznie:The solution according to the invention is explained with the aid of drawings which show an embodiment of the device. The individual figures of the drawing show schematically:

fig. 1 - stempel górny z otworami, fig. 2 - stempel dolny z otworami, fig. 3 - urządzenie ze stemplem górnym i dolnym w położeniu umożliwiającym wprowadzanie ciepłowodów, fig. 4 - urządzenie ze stemplem górnym i dolnym w położeniu napełniania pulsacyjnego komory zasypowej, fig. 5 - urządzenie ze stemplem górnym i dolnym w położeniu zamknięcia komory zasypowej z materiałem sypkim,Fig. 1 - upper punch with holes, Fig. 2 - lower punch with holes, Fig. 3 - device with upper and lower punch in a position enabling the introduction of heat pipes, Fig. 4 - device with an upper and lower punch in the pulse filling position of the charging chamber , fig. 5 - device with an upper and lower punch in the closed position of the charging chamber with loose material,

PL 239 394 B1 fig. 6 - urządzenie ze stemplem górnym i dolnym w położeniu po prasowaniu pulsacyjnym na ciepło, fig. 7 - urządzenie ze stemplem górnym i dolnym w położeniu wysunięcia pulsacyjnego wypraski, fig. 8 - wyrób finalny w postaci wypraski ze szkieletem ciepłowodów.Fig. 6 - device with upper and lower punch in position after heat-pulsed pressing, Fig. 7 - device with upper and lower punch in position of pulse projection of the molding, Fig. 8 - final product in the form of a molding with a frame of heat pipes .

Urządzenie składa się z matrycy 1 wyposażonej w grzałki, zamykanej górnym stemplem 2 (fig. 1) oraz dolnym stemplem 3 (fig. 2). W dolnym stemplu 3 usytuowane są w rzędach otwory 4 zaopatrzone w zaciski 5 do osadzania dolnych końców ciepłowodów 6. Ciepłowody 6 mają postać giętkiego drutu lub linek. W górnym stemplu 2 usytuowane są przelotowe otwory 7 dla ciepłowodów 6, w rzędach w układzie odpowiadającym układowi rzędów otworów 4 dolnego stempla 3.The device consists of a die 1 equipped with heaters, closed with an upper punch 2 (Fig. 1) and a lower punch 3 (Fig. 2). In the lower stamp 3 there are openings 4 in rows provided with clamps 5 for mounting the lower ends of the heat pipes 6. The heat pipes 6 are in the form of a flexible wire or strings. In the upper stamp 2 there are through holes 7 for heat pipes 6, in rows in a configuration corresponding to the arrangement of rows of holes 4 of the lower stamp 3.

Po opuszczeniu górnego stempla 2, do wnętrza matrycy 1 na dolny stempel 3 wprowadza się pakiet ciepłowodów 6. Dolne końce ciepłowodów 6 osadza się w otworach 4 dolnego stempla 3 i unieruchamia zaciskami 5 (fig. 3).After lowering the upper punch 2, a bundle of heat pipes 6 is inserted into the die 1 on the lower punch 3. The lower ends of the heat pipes 6 are seated in the holes 4 of the lower punch 3 and fixed with clamps 5 (Fig. 3).

Górne końce ciepłowodów 6 przechodzą przez otwory 7 górnego stempla 2 i nie są unieruchomione, ciepłowody 6 są pozycjonowane w rzędach przelotowych otworów 7.The upper ends of the heat pipes 6 pass through the holes 7 of the upper punch 2 and are not fixed, the heat pipes 6 are positioned in the rows of through holes 7.

Następnie do przestrzeni wokół ciepłowodów 6 pulsacyjnie zasypuje się lejem 8 rozdrobniony materiał 9 o bardzo niskiej sypkości (fig. 4). W wyniku pulsacyjnego oddziaływania dolnego stempla 3 powierzchnia górna rozdrobnionego materiału 9 zostaje wyrównana i opada, następuje dokładne wypełnienie przestrzeni wokół ciepłowodów 6. Górny stempel 2 zostaje na nią opuszczony i zamyka rozdrobniony materiał 9 od góry (fig. 5).Then, the comminuted material 9 of very low flowability is poured into the space around the heat pipes 6 in a pulsating manner (Fig. 4). As a result of the pulsating action of the lower punch 3, the upper surface of the shredded material 9 is leveled and falls, the space around the heat pipes 6 is completely filled. The upper punch 2 is lowered onto it and closes the shredded material 9 from above (Fig. 5).

Górny stempel 2 porusza się dalej wertykalnie w dół i na dolnym stemplu 3 prasuje pulsacyjnie rozdrobniony materiał 9 wraz z osadzonymi w nim ciepłowodami 6 tworząc wypraskę 10 (fig. 6). Ciepłowody 6 wprasowywane są wzdłużnie, zgodnie ze swoim usytuowaniem w stemplu 2 i stemplu 3. Następnie górny stempel 2 zostaje uniesiony, a dolny stempel 3 wysuwa pulsacyjnie wypraskę 10 ponad matrycę 1 (fig. 7).The upper punch 2 moves further vertically downwards and on the lower punch 3 it pulses the particulate material 9 together with the embedded heat pipes 6 to form a compact 10 (FIG. 6). The heat pipes 6 are pressed longitudinally according to their positioning in punch 2 and punch 3. The upper punch 2 is then lifted and the lower punch 3 pulses the blank 10 over die 1 (FIG. 7).

Dla uzyskania gotowego wyrobu - wypraski 10 ze szkieletem ciepłowodów 11 - dolne końce ciepłowodów 6 obcina się zaś górne ich końce odcina się od odcinków pozostawionych do kolejnej operacji (fig. 8).To obtain a finished product - a molded piece 10 with a skeleton of heat pipes 11 - the lower ends of the heat pipes 6 are cut off and their upper ends are cut off from the sections left for the next operation (Fig. 8).

Regularny szkielet 11 nieodkształconych ciepłowodów 6 osadzonych integralnie w wyprasce 10 umożliwia uzyskanie dobrej przenikalności ciepła w strukturze gotowego sprasowanego wyrobu.The regular skeleton 11 of non-deformed heat pipes 6 embedded integrally in the molded part 10 makes it possible to obtain good heat transfer in the structure of the finished compressed product.

Przekrój ciepłowodów 6 i ich koncentracja w wyprasce 10 może być zmieniany.The cross-section of the heat pipes 6 and their concentration in the compact 10 can be varied.

Claims

Method for the production of anisotropic moldings with longitudinally pressed heat pipes, in which heat-removing heat pipes are introduced into the pressed material, characterized in that a bundle of flexible linear heat pipes made of a material with high thermal conductivity is introduced directly into the charging chamber, whereby the heat pipes are attached with the lower ends in the lower punch and their upper ends are free and positioned, the spaces around the heat pipes are covered with shredded material of low flowability, making it pulsate during backfilling, and then pulse pressing with a vertical pressure, moving the upper punch down along the heat pipes and leading to the longitudinal embedding the heat pipes in the molding, then the lower ends of the heat pipes are cut off and their upper ends are cut off from the sections left for the next operation.

2. The method according to p. The method of claim 1, characterized in that the heat pipes in the bundle are arranged in a regular pattern.

3. Device for producing anisotropic moldings with longitudinally pressed heat pipes, consisting of a die closed with an upper punch and a lower punch, characterized in that in the lower punch (3) there are through-holes (4) provided with clamps (5) for setting in rows of the lower ends of the heat pipes (6) and in the upper punch (2) there are positioning through holes (7) for the heat pipes (6), in rows, in a system corresponding to the arrangement of rows of holes (4) of the lower punch (3).

4. The device according to claim 1 3. A method according to claim 3, characterized in that the rows of through holes (4) of the lower punch (3) and through holes (7) of the upper punch (2) define the structure of the skeleton (8) of the heat pipes (6) in the structure of the product.