RU2653392C1 - Method of producing the powder capillary structure in long-dimensional tubular elements of thermal pipes - Google Patents
Method of producing the powder capillary structure in long-dimensional tubular elements of thermal pipes Download PDFInfo
- Publication number
- RU2653392C1 RU2653392C1 RU2017105706A RU2017105706A RU2653392C1 RU 2653392 C1 RU2653392 C1 RU 2653392C1 RU 2017105706 A RU2017105706 A RU 2017105706A RU 2017105706 A RU2017105706 A RU 2017105706A RU 2653392 C1 RU2653392 C1 RU 2653392C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- tubular element
- powder
- capillary structure
- long
- producing
- Prior art date
Links
- 239000000843 powder Substances 0.000 title claims abstract description 24
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims description 9
- PEDCQBHIVMGVHV-UHFFFAOYSA-N Glycerine Chemical compound OCC(O)CO PEDCQBHIVMGVHV-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 25
- LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N Ethanol Chemical compound CCO LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 16
- 239000000203 mixture Substances 0.000 claims abstract description 12
- 235000019441 ethanol Nutrition 0.000 claims abstract description 8
- XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N Iron Chemical compound [Fe] XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 5
- 235000011187 glycerol Nutrition 0.000 abstract description 8
- 238000005245 sintering Methods 0.000 abstract description 6
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 abstract description 4
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract 1
- 239000002689 soil Substances 0.000 description 5
- 239000000725 suspension Substances 0.000 description 5
- 239000011230 binding agent Substances 0.000 description 4
- 239000002245 particle Substances 0.000 description 3
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 2
- 230000005484 gravity Effects 0.000 description 2
- 239000012760 heat stabilizer Substances 0.000 description 2
- VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N methane Chemical compound C VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910000831 Steel Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000009471 action Effects 0.000 description 1
- 230000008901 benefit Effects 0.000 description 1
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 1
- 238000010276 construction Methods 0.000 description 1
- 239000002826 coolant Substances 0.000 description 1
- 230000003111 delayed effect Effects 0.000 description 1
- 235000014113 dietary fatty acids Nutrition 0.000 description 1
- 238000001704 evaporation Methods 0.000 description 1
- 229930195729 fatty acid Natural products 0.000 description 1
- 239000000194 fatty acid Substances 0.000 description 1
- -1 fatty acid esters Chemical class 0.000 description 1
- 239000012530 fluid Substances 0.000 description 1
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 1
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 1
- 150000002739 metals Chemical class 0.000 description 1
- 239000003345 natural gas Substances 0.000 description 1
- 239000003960 organic solvent Substances 0.000 description 1
- 230000035699 permeability Effects 0.000 description 1
- 239000011148 porous material Substances 0.000 description 1
- 238000004663 powder metallurgy Methods 0.000 description 1
- 230000008569 process Effects 0.000 description 1
- 230000000717 retained effect Effects 0.000 description 1
- 230000001932 seasonal effect Effects 0.000 description 1
- 239000002904 solvent Substances 0.000 description 1
- 238000003892 spreading Methods 0.000 description 1
- 230000007480 spreading Effects 0.000 description 1
- 230000006641 stabilisation Effects 0.000 description 1
- 238000011105 stabilization Methods 0.000 description 1
- 239000010959 steel Substances 0.000 description 1
- 239000003017 thermal stabilizer Substances 0.000 description 1
- 238000003466 welding Methods 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B22—CASTING; POWDER METALLURGY
- B22F—WORKING METALLIC POWDER; MANUFACTURE OF ARTICLES FROM METALLIC POWDER; MAKING METALLIC POWDER; APPARATUS OR DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR METALLIC POWDER
- B22F7/00—Manufacture of composite layers, workpieces, or articles, comprising metallic powder, by sintering the powder, with or without compacting wherein at least one part is obtained by sintering or compression
- B22F7/02—Manufacture of composite layers, workpieces, or articles, comprising metallic powder, by sintering the powder, with or without compacting wherein at least one part is obtained by sintering or compression of composite layers
- B22F7/04—Manufacture of composite layers, workpieces, or articles, comprising metallic powder, by sintering the powder, with or without compacting wherein at least one part is obtained by sintering or compression of composite layers with one or more layers not made from powder, e.g. made from solid metal
-
- 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
- F28D15/04—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 with tubes having a capillary structure
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Sustainable Development (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Thermal Sciences (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Composite Materials (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Powder Metallurgy (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к теплотехнике и порошковой металлургии.The invention relates to heat engineering and powder metallurgy.
Необходимость поддержания отрицательных температур в мёрзлых грунтах; обусловлена существенным ростом строительства промышленных и гражданских зданий и сооружений газовой и нефтяной отрасли в пределах криолитозоны, где сосредоточены основные разведанные запасы природного газа и нефти. Эффективным способом поддержания мерзлого состояния грунта является сезонное использование низких температур наружного воздуха с помощью пологонаклонных термостабилизаторов грунта, представляющих собой фактически термосифоны длиной десятки метров, которые свариваются из отдельных трубчатых элементов длиной 2-3 метра. В конструкции термостабилизаторов грунта используются испарители с гладкой стенкой трубы. Для интенсификации работы термостабилизатора требуется использование тонкой порошковой капиллярной структуры на внутренней поверхности трубы испарителя.The need to maintain negative temperatures in frozen soils; due to a significant increase in the construction of industrial and civil buildings and structures of the gas and oil industry within the permafrost zone, where the main proven reserves of natural gas and oil are concentrated. An effective way to maintain the frozen state of the soil is the seasonal use of low outdoor temperatures with the help of gently sloping soil heat stabilizers, which are in fact thermosyphons tens of meters long, which are welded from individual tubular elements 2-3 meters long. In the design of soil thermal stabilizers, evaporators with a smooth pipe wall are used. To intensify the operation of the thermostabilizer, the use of a fine powder capillary structure on the inner surface of the evaporator pipe is required.
Известен способ получения порошковой капиллярной структуры тепловой трубы посредством помещения в корпус тепловой трубы центрального сердечника, засыпки порошка в зазор между корпусом и сердечником, спекания порошка и изъятия сердечника из корпуса [US Patent 7802362, Sep. 2. 2010, В23Р 6/00, B23Q 3/00, B21D 53/06].A known method of producing a powder capillary structure of a heat pipe by placing a central core in the heat pipe body, filling the powder into the gap between the body and the core, sintering the powder and removing the core from the body [US Patent 7802362, Sep. 2. 2010,
Недостатком известного способа является его технологическая ограниченность. При достаточно большой длине корпуса затруднительно получить равномерный слой порошка без проплешин в узком зазоре между корпусом и сердечником. Изъятие сердечника из корпуса осложняется припеканием порошка к сердечнику и заклиниванием сердечника в спеченной капиллярной структуре, что ведет к повреждению последней, особенно при спекании с горизонтальным положением корпуса.The disadvantage of this method is its technological limitations. With a sufficiently large length of the body, it is difficult to obtain a uniform layer of powder without bald spots in the narrow gap between the body and the core. Removing the core from the body is complicated by baking the powder to the core and jamming the core in the sintered capillary structure, which leads to damage to the latter, especially when sintering with the horizontal position of the body.
Известен способ получения порошковой капиллярной структуры тепловой трубы посредством приготовления суспензии на основе органического растворителя, содержащего органическое связующее и частицы порошка, нанесения слоя суспензии на внутреннюю поверхность корпуса тепловой трубы, испарения растворителя и отверждения связующего [US Patent 3762011, Oct. 2, 1973, B21D 53/02, В21Р 15/26].A known method for producing a powder capillary structure of a heat pipe by preparing a suspension based on an organic solvent containing an organic binder and powder particles, applying a layer of the suspension to the inner surface of the heat pipe body, evaporating the solvent and curing the binder [US Patent 3762011, Oct. 2, 1973, B21D 53/02, B21P 15/26].
Недостатком данного способа является низкое потребительское качество получаемых изделий. Оставление в поровом пространстве порошковой капиллярной структуры отвержденного связующего снижает пористость, проницаемость и теплопроводность капиллярной структуры. В процессе работы тепловой трубы органическое связующее химически взаимодействует с теплоносителем, происходит их химическое разложение и выделение неконденсирующихся газов, нарушающих работу тепловой трубы.The disadvantage of this method is the low consumer quality of the products. Leaving a cured binder in the pore space of the powder capillary structure reduces the porosity, permeability, and thermal conductivity of the capillary structure. During the operation of the heat pipe, the organic binder chemically interacts with the coolant, they are chemically decomposed and non-condensable gases are released that disrupt the operation of the heat pipe.
В известном способе [US Defensive Publication, Oct. 7, 1980, B05D 3/02] для приготовления суспензии с частицами порошка предлагается использовать сложные эфиры жирных кислот и глицерин. Поскольку данные жидкости имеют большую вязкость и плохую смачиваемость сухих металлов, равномерное растекание суспензии по поверхности корпуса затруднено, особенно в случае значительной длины корпуса, формируется струйное течение суспензии вдоль образующей корпуса с образованием локальных сухих проплешин.In a known manner [US Defensive Publication, Oct. 7, 1980,
Задача, которую решает предлагаемое изобретение, заключается в расширении технологических возможностей способа с обеспечением получения тонкой равномерной порошковой капиллярной структуры в длинномерных трубчатых элементах тепловых труб.The problem that the present invention solves is to expand the technological capabilities of the method by providing a thin, uniform powder capillary structure in long tubular elements of heat pipes.
Поставленная задача реализуется тем, что внутреннюю поверхность трубчатого элемента покрывают пленкой смеси глицерина и этилового спирта, располагают трубчатый элемент в наклонное положение, близкое к вертикальному, приводят трубчатый элемент во вращение вокруг собственной оси, на верхнюю часть нижней образующей внутренней поверхности трубчатого элемента сыплют порошок и осуществляют спекание сформованной заготовки капиллярной структуры, причем соотношение глицерина и этилового спирта в смеси находится в пределах от 60:40% до 80:20%, а наклонное положение трубчатого элемента отклоняется от вертикального в пределах от 10 до 20 градусов.The task is realized in that the inner surface of the tubular element is covered with a film of a mixture of glycerol and ethyl alcohol, the tubular element is placed in an inclined position close to vertical, the tubular element is rotated around its own axis, powder is poured onto the upper part of the lower generatrix of the inner surface of the tubular element and sintering the molded preform of the capillary structure is carried out, and the ratio of glycerol and ethyl alcohol in the mixture is in the range from 60: 40% to 80: 20%, and the inclined position of the tubular element deviates from the vertical in the range from 10 to 20 degrees.
Сущность предлагаемого способа поясняется фиг. 1. Предварительно готовится смерь глицерина и этилового спирта с соотношением глицерина и этилового спирта в пределах от 60:40% до 80:20%. Приготовленной смесью покрывают внутреннюю поверхность 1 трубчатого элемента 2, например, полностью заполняя объем трубчатого элемента 1 смесью, затем сливая смесь и оставляя трубчатый элемент 1 в вертикальном положении до стабилизации пленки, т.е. прекращения ее течения по внутренней поверхности 1 трубчатого элемента 2. После стабилизации пленки трубчатый элемент 2 располагают в наклонное положение, которое отклоняется от вертикального положения 3 на угол 4, находящийся в пределах от 10 до 20 градусов. Трубчатый элемент 2 приводят во вращение 5 вокруг собственной оси 6. Во время вращения трубчатого элемента 2 на верхнюю часть нижней образующей внутренней поверхности 1 трубчатого элемента 2 сыплют порошок 7, который прилипает к пленке смеси и фиксируется на внутренней поверхности 1 трубчатого элемента 2. В завершение процесса осуществляют спекание сформованной на внутренней поверхности 1 трубчатого элемента 2 заготовки капиллярной структуры.The essence of the proposed method is illustrated in FIG. 1. Pre-prepared death of glycerol and ethyl alcohol with a ratio of glycerol and ethyl alcohol in the range from 60: 40% to 80: 20%. The prepared mixture is used to cover the inner surface 1 of the
При соотношении глицерина и этилового спирта менее 60:40% смесь получается слишком текучей, так что пленка на внутренней поверхности 1 трубчатого элемента 2 получается слишком тонкой и неспособной удержать частицы порошка, которые под действием силы тяжести ссыпаются вниз. При соотношении глицерина и этилового спирта более 80:20% смесь получается слишком вязкой, так что пленка на внутренней поверхности 1 трубчатого элемента 2 получается слишком толстой и неспособной сформировать равномерный слой порошка, контактирующего с внутренней поверхностью 1 трубчатого элемента 2.When the ratio of glycerol and ethyl alcohol is less than 60: 40%, the mixture turns out to be too fluid, so that the film on the inner surface 1 of the
При отклонении трубчатого элемента 2 от вертикального положения 3 на угол 4 менее 10 градусов большая часть порошка не задерживается пленкой смеси, а под действием силы тяжести ссыпается вниз, что ведет к перерасходу порошка. При отклонении трубчатого элемента 2 от вертикального положения 3 на угол 4 более 20 градусов порошок задерживается пленкой смеси на внутренней поверхности 1 трубчатого элемента 2 неравномерно, формируя волнообразный слой капиллярной структуры неоднородной толщины.When the
Предлагаемый способ получения порошковой капиллярной структуры в длинномерных трубчатых элементах тепловых труб позволяет получать, например, стальные трубчатые элементы наружным диаметром 76 мм, длиной до 4 м, с капиллярной структурой из железного порошка толщиной порядка 0,3 мм, успешно применяемые для сварки корпусов испарителей термостабилизаторов грунта длиной до 60 м. Преимуществом способа также является возможность проведения операции спекания при горизонтальном положении трубчатого элемента, позволяющая использовать высокопроизводительные проходные печи.The proposed method for producing a powder capillary structure in long tubular elements of heat pipes allows, for example, steel tubular elements with an outer diameter of 76 mm, a length of up to 4 m, and a capillary structure made of iron powder with a thickness of the order of 0.3 mm, successfully used for welding evaporator shells of heat stabilizers of soil up to 60 m long. An advantage of the method is also the possibility of carrying out a sintering operation in the horizontal position of the tubular element, allowing the use of high exhausting continuous furnaces.
Claims (1)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2017105706A RU2653392C1 (en) | 2017-01-26 | 2017-01-26 | Method of producing the powder capillary structure in long-dimensional tubular elements of thermal pipes |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2017105706A RU2653392C1 (en) | 2017-01-26 | 2017-01-26 | Method of producing the powder capillary structure in long-dimensional tubular elements of thermal pipes |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2653392C1 true RU2653392C1 (en) | 2018-05-08 |
Family
ID=62105527
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2017105706A RU2653392C1 (en) | 2017-01-26 | 2017-01-26 | Method of producing the powder capillary structure in long-dimensional tubular elements of thermal pipes |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2653392C1 (en) |
Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US3762011A (en) * | 1971-12-16 | 1973-10-02 | Trw Inc | Method of fabricating a capillary heat pipe wick |
| UST999002I4 (en) * | 1979-10-02 | 1980-10-07 | Application of polymeric powders to a substrate | |
| SU881514A1 (en) * | 1980-02-25 | 1981-11-15 | Киевский Ордена Ленина Политехнический Институт Им.50-Летия Великой Октябрьской Социалистической Революции | Method of manufacturing heat pipe |
| SU907380A1 (en) * | 1980-01-10 | 1982-02-23 | Предприятие П/Я В-2572 | Heat pipe manufacturing method |
| US5320866A (en) * | 1988-10-24 | 1994-06-14 | The United States Of America As Represented By The Secretary Of The Air Force | Method of wet coating a ceramic substrate with a liquid suspension of metallic particles and binder applying similar dry metallic particles onto the wet surface, then drying and heat treating the article |
| US7802362B2 (en) * | 2006-05-19 | 2010-09-28 | Foxconn Technology Co., Ltd. | Method of making heat pipe having composite capillary wick |
-
2017
- 2017-01-26 RU RU2017105706A patent/RU2653392C1/en not_active IP Right Cessation
Patent Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US3762011A (en) * | 1971-12-16 | 1973-10-02 | Trw Inc | Method of fabricating a capillary heat pipe wick |
| UST999002I4 (en) * | 1979-10-02 | 1980-10-07 | Application of polymeric powders to a substrate | |
| SU907380A1 (en) * | 1980-01-10 | 1982-02-23 | Предприятие П/Я В-2572 | Heat pipe manufacturing method |
| SU881514A1 (en) * | 1980-02-25 | 1981-11-15 | Киевский Ордена Ленина Политехнический Институт Им.50-Летия Великой Октябрьской Социалистической Революции | Method of manufacturing heat pipe |
| US5320866A (en) * | 1988-10-24 | 1994-06-14 | The United States Of America As Represented By The Secretary Of The Air Force | Method of wet coating a ceramic substrate with a liquid suspension of metallic particles and binder applying similar dry metallic particles onto the wet surface, then drying and heat treating the article |
| US7802362B2 (en) * | 2006-05-19 | 2010-09-28 | Foxconn Technology Co., Ltd. | Method of making heat pipe having composite capillary wick |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US4274479A (en) | Sintered grooved wicks | |
| US11598585B2 (en) | Heat pipe | |
| US20060197245A1 (en) | Method of manufacturing heat pipe having sintered powder wick | |
| CN104075603B (en) | A kind of heat pipe composite liquid sucking core and its preparation method | |
| Ling et al. | Capillary pumping performance of porous copper fiber sintered wicks for loop heat pipes | |
| WO2018106554A3 (en) | Lost wax cast vapor chamber device | |
| Wu et al. | Investigating the effect of powder-mixing parameter in biporous wick manufacturing on enhancement of loop heat pipe performance | |
| US20170108296A1 (en) | Novel method for producing coating compositions with improved coating properties and consistency thereof | |
| RU2653392C1 (en) | Method of producing the powder capillary structure in long-dimensional tubular elements of thermal pipes | |
| RU2013103041A (en) | ROTARY TARGET CONNECTOR ASSEMBLY | |
| CN106191784A (en) | Crucible for vapor plating | |
| TWI438043B (en) | Method for fabricating a heat pipe, and instrument of the method | |
| CN207569425U (en) | Concrete heat-insulating transmission pipeline | |
| US20190204020A1 (en) | Manufacturing method of heat dissipation device | |
| CN103911621B (en) | A kind of method changing electroformed structure surface energy | |
| Zhang et al. | Characterization of the capillary performance of copper inverse opals | |
| CN201242385Y (en) | Sintered hot pipe | |
| CN202327632U (en) | Low-temperature pressure vessel | |
| CN104722763B (en) | Production method for tundish heat-insulating device for gas atomization of tin powder | |
| US20210247146A1 (en) | Method for producing a heat pipe | |
| CN205243479U (en) | Fracturing perforating bullet that oil gas well was used | |
| FR3119106A1 (en) | Additive manufacturing process layer by layer of a part | |
| NO752269L (en) | ||
| US2348172A (en) | Apparatus for extruding metal | |
| Ivanov et al. | A novel method of creation capillary structures in metal parts based on using selective laser melting methid of 3D printing technology and surface roughness |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20190127 |