DE112021006905T5

DE112021006905T5 - Umlauf-Heatpipe und Verfahren und Bauteil zum Verringern der Wärmeübertragungs-Temperaturdifferenz der Umlauf-Heatpipe

Info

Publication number: DE112021006905T5
Application number: DE112021006905.5T
Authority: DE
Inventors: Yongbin Mu; Xiuhong Zhao
Original assignee: Shengrongyuan Suzhou Tech Co Ltd; Shengrongyuan Suzhou Technology Co Ltd
Current assignee: Shengrongyuan Suzhou Tech Co Ltd; Shengrongyuan Suzhou Technology Co Ltd
Priority date: 2021-03-01
Filing date: 2021-11-15
Publication date: 2023-11-23
Also published as: US20240151478A1; WO2022183773A1

Abstract

Die vorliegende Offenbarung betrifft das technische Gebiet der Wärmeableitungsvorrichtungen, insbesondere ein Verfahren zum Verringern der Wärmeübertragungs-Temperaturdifferenz einer Umlauf-Heatpipe. Eine zweite Dampfkammer ist zwischen einer ersten Dampfkammer eines Verdampfers und einem Behälter vorgesehen, ein kapillarer Aufbau ist ausgelegt, die erste Dampfkammer von der zweiten Dampfkammer zu trennen und die zweite Dampfkammer von dem Behälter zu trennen, die erste Dampfkammer steht mit einer Dampfleitung in Verbindung, und die zweite Dampfkammer steht über eine Hilfsleitung mit einer Flüssigkeitsleitung in Verbindung. Ein Bauteil zum Verringern der Wärmeübertragungs-Temperaturdifferenz der Umlauf-Heatpipe und eine Umlauf-Heatpipe, die dieses enthält, sind auch vorgesehen. Das Bauteil enthält einen Verdampfer und einen Behälter, eine erste Dampfkammer, die mit einer Dampfleitung in Verbindung steht, und eine zweite Dampfkammer, die mit einer Hilfsleitung in Verbindung steht, sind zwischen dem kapillaren Aufbau und dem Gehäuse ausgebildet, die Hilfsleitung ist ausgelegt, mit einer Flüssigkeitsleitung in Verbindung zu stehen, die zweite Dampfkammer ist zwischen der ersten Dampfkammer und dem Behälter vorgesehen, und der kapillare Aufbau ist ausgelegt, die erste Dampfkammer von der zweiten Dampfkammer zu trennen und die zweite Dampfkammer von dem Behälter zu trennen. Die vorliegende Offenbarung kann die zum Behälter entwichene Wärme bedeutend verringern.

Description

Gebiet der Technik
Die vorliegende Offenbarung betrifft das technische Gebiet der Wärmeableitungsvorrichtungen, insbesondere ein Verfahren zum Verringern der Wärmeübertragungs-Temperaturdifferenz einer Umlauf-Heatpipe, ein Bauteil zum Verringern der Wärmeübertragungs-Temperaturdifferenz der Umlauf-Heatpipe und eine Umlauf-Heatpipe, die das Bauteil zum Verringern der Wärmeübertragungs-Temperaturdifferenz der Umlauf-Heatpipe enthält.
Hintergrund
Heatpipes beherrschen seit Langem das Gebiet elektronischer Wärmeableitung. Jedoch stieg in den letzten Jahren die Leistungsfähigkeit von Chips, was zu einer ständigen Erhöhung der Wärmeerzeugung führte. Vorhandene Heatpipes können den wachsenden Wärmeableitungsanforderungen von Chips nicht genügen und können daher mit der Entwicklung von Chips nicht Schritt halten.
Umlauf-Heatpipes sind fortschrittliche Produkte für den Wärmehaushalt, entwickelt, um den komplexen und anspruchsvollen Anforderungen beim Wärmehaushalt von Raumfahrzeugen zu genügen. Eine Umlauf-Heatpipe enthält fünf Grundbauteile: einen Verdampfer (mit kapillarem Geflecht), eine Dampfleitung, einen Kondensator, eine Flüssigkeitsleitung und einen Behälter. Diese fünf Bauteile sind wiederum so verbunden, dass sie einen Umlauf bilden, in dem ein Arbeitsmedium zirkuliert. Das Arbeitsprinzip der Umlauf-Heatpipe ist das folgende: Der Verdampfer steht in Kontakt mit einer Wärmequelle, und das Arbeitsmedium in der Flüssigkeitsphase verdampft auf der Oberfläche des kapillaren Geflechts im Verdampfer und erzeugt somit die Treibkraft für den Umlauf des Arbeitsmediums. Das verdampfte Arbeitsmedium tritt entlang der Dampfleitung in den Kondensator ein und kondensiert in dem Kondensator exotherm zu dem Arbeitsmedium in der Flüssigkeitsphase. Das Arbeitsmedium in der Flüssigkeitsphase fließt dann entlang der Flüssigkeitsleitung in den Behälter und tränkt das kapillare Geflecht im Verdampfer, und das Arbeitsmedium in der Flüssigkeitsphase wird wieder erwärmt und verdampft, um in den nächsten Zyklus einzutreten.
Die Umlauf-Heatpipe weist alle Vorteile der Heatpipe auf, während sie die innewohnenden Fehler und Unzulänglichkeiten der Heatpipe überwindet. Während es die Heatpipe ermöglicht, dass sich das kapillare Geflecht an ihre Innenwand sintert, ist in dem Verdampfer der Umlauf-Heatpipe ein verstärktes kapillares Geflecht vorgesehen, das eine stärkere Leistung aufweist. Das verdampfte Arbeitsmedium und das Arbeitsmedium in der Flüssigkeitsphase sind durch ein Anordnen der Dampfleitung und der Flüssigkeitsleitung getrennt, die beide glatte Rohre sind, sodass der Strömungswiderstand des Arbeitsmediums kleiner ist. Daher weist die Umlauf-Heatpipe eine viel stärkere Wärmeübertragungskapazität auf als die Heatpipe und erreicht mehr als das 10-Fache derjenigen der Heatpipe. Ein Anwenden der Umlauf-Heatpipe für zivilen Gebrauch wäre von großem Wert.
Da jedoch während des normalen Betriebs der Umlauf-Heatpipe der Druck und die Temperatur des Verdampfers höher sind als diejenigen des Behälters, kann Wärmelast aus dem Verdampfer in den Behälter entweichen, bekannt als Wärmeleckage. Gemäß dem Arbeitsprinzip der Umlauf-Heatpipe muss die Wärmeleckage durch ein Erhöhen des Unterkühlungsausmaßes des aus dem Kondensator zurückfließenden Arbeitsmediums in der Flüssigkeitsphase ausgeglichen werden, um das Wärmegleichgewicht des Behälters beizubehalten. Je größer die Wärmeleckage, desto größer ist das erforderliche Unterkühlungsausmaß des aus dem Kondensator zurückfließenden Arbeitsmediums, was zu einer großen Wärmeübertragungs-Temperaturdifferenz zwischen kalten und warmen Enden der Umlauf-Heatpipe führt und damit die Wärmeübertragungsleistung der Umlauf-Heatpipe beeinträchtigt. Insbesondere wenn die Umlauf-Heatpipe zur Wärmeableitung bei zivilen Vorrichtungen, wie etwa Chips und CPUs, angewendet wird, ist das Wärmeleckageproblem markanter aufgrund der großen Wärmeerzeugung und hohen Wärmeflussdichte der Wärmequelle, und die Wärmeübertragungs-Temperaturdifferenz der Umlauf-Heatpipe ist größer; als Ergebnis kann die Umlauf-Heatpipe tatsächlich nicht angewendet werden.
Daher wird ein Verringern der Wärmeübertragungs-Temperaturdifferenz der Umlauf-Heatpipe zu einem dringend zu lösenden Problem, um die Umlauf-Heatpipe für zivile Vorrichtungen geeignet zu machen.
Zusammenfassung
Die vorliegende Offenbarung sieht ein Verfahren und ein Bauteil zum Verringern einer Wärmeübertragungs-Temperaturdifferenz einer Umlauf-Heatpipe vor.
Die vorliegende Offenbarung wendet die folgenden technischen Lösungen an.
Die vorliegende Offenbarung sieht ein Verfahren zum Verringern einer Wärmeübertragungs-Temperaturdifferenz einer Umlauf-Heatpipe vor. Das Verfahren umfasst: ein Vorsehen einer zweiten Dampfkammer zwischen einer ersten Dampfkammer eines Verdampfers und einem Behälter und ein Trennen der ersten Dampfkammer von der zweiten Dampfkammer und ein Trennen der zweiten Dampfkammer von dem Behälter durch einen kapillaren Aufbau, wobei die erste Dampfkammer mit einer Dampfleitung in Verbindung steht und die zweite Dampfkammer über eine Hilfsleitung mit einer Flüssigkeitsleitung in Verbindung steht.
Vorzugsweise umfasst das Verfahren ferner: ein Vorsehen eines Arbeitsmediumkanals, der mit der Flüssigkeitsleitung in einem Kondensator in Verbindung steht; und die zweite Dampfkammer und der Arbeitsmediumkanal stehen über die Hilfsleitung miteinander in Verbindung.
Vorzugsweise umfasst das Verfahren ferner: ein Vorsehen eines Hilfskondensators auf der Hilfsleitung.
Vorzugsweise umfasst das Verfahren ferner: ein Festlegen, dass die Hilfsleitung durch den Kondensator verläuft.
Die vorliegende Offenbarung sieht ferner ein Bauteil zum Verringern der Wärmeübertragungs-Temperaturdifferenz einer Umlauf-Heatpipe vor, enthaltend einen Verdampfer und einen Behälter, wobei der Verdampfer ein Gehäuse und einen kapillaren Aufbau enthält, eine erste Dampfkammer, die mit einer Dampfleitung in Verbindung steht, und eine zweite Dampfkammer, die mit einer Hilfsleitung in Verbindung steht, zwischen dem kapillaren Aufbau und dem Gehäuse ausgebildet sind, die Hilfsleitung ausgelegt ist, mit einer Flüssigkeitsleitung in Verbindung zu stehen, die zweite Dampfkammer zwischen der ersten Dampfkammer und dem Behälter vorgesehen ist und der kapillare Aufbau ausgelegt ist, die erste Dampfkammer von der zweiten Dampfkammer zu trennen und die zweite Dampfkammer von dem Behälter zu trennen.
Vorzugsweise ist der kapillare Aufbau ein einstückiger Aufbau.
Vorzugsweise ist der kapillare Aufbau ein trennbarer Aufbau, enthält der kapillare Aufbau ein kapillares Geflecht und ein kapillares Bauteil, ist die erste Dampfkammer zwischen dem kapillaren Geflecht und dem Gehäuse ausgebildet, ist die zweite Dampfkammer zwischen dem kapillaren Geflecht und dem Gehäuse ausgebildet und steht das kapillare Geflecht in Kontakt oder ist verbunden mit dem kapillaren Bauteil.
Vorzugsweise ist der kapillare Aufbau an einer Verbindungsstelle zwischen dem Verdampfer und der Hilfsleitung mit einer konkaven Struktur versehen und ist die zweite Dampfkammer zwischen der konkaven Struktur und dem Gehäuse ausgebildet.
Vorzugsweise sind ein erster Kanal und eine Vielzahl von zweiten Kanälen in dem kapillaren Aufbau vorgesehen, ist der erste Kanal an der Verbindungsstelle zwischen dem Verdampfer und der Hilfsleitung vorgesehen, ist die Vielzahl von zweiten Kanälen auf dem kapillaren Aufbau verteilt, steht jeder aus der Vielzahl von zweiten Kanälen in Verbindung mit dem ersten Kanal und bilden der erste Kanal und die Vielzahl von zweiten Kanälen zusammen die zweite Dampfkammer mit dem Gehäuse.
Vorzugsweise ist das Gehäuse an der Verbindungsstelle zwischen dem Verdampfer und der Hilfsleitung mit einer konvexen Struktur versehen und ist die zweite Dampfkammer zwischen der konvexen Struktur und dem kapillaren Aufbau ausgebildet.
Vorzugsweise ist eine Wand des Gehäuses verdünnt, um eine Nut auf einer Fläche der Wand an der Verbindungsstelle zwischen dem Verdampfer und der Hilfsleitung zu bilden, und ist die zweite Dampfkammer zwischen der Nut und dem kapillaren Aufbau ausgebildet.
Vorzugsweise ist eine poröse Struktur in der zweiten Dampfkammer vorgesehen.
Die vorliegende Offenbarung sieht auch eine Umlauf-Heatpipe vor, enthaltend das Bauteil zum Verringern der Wärmeübertragungs-Temperaturdifferenz der Umlauf-Heatpipe, wie oben beschrieben.
Vorzugsweise enthält die Umlauf-Heatpipe ferner die Dampfleitung, einen Kondensator, die Flüssigkeitsleitung und die Hilfsleitung, verbindet die Dampfleitung die erste Dampfkammer mit einem Einlass des Kondensators, verbindet die Flüssigkeitsleitung den Behälter mit einem Auslass des Kondensators und stehen die zweite Dampfkammer und die Flüssigkeitsleitung über die Hilfsleitung miteinander in Verbindung.
Vorzugsweise ist ein Arbeitsmediumkanal, der mit der Flüssigkeitsleitung in Verbindung steht, in dem Kondensator vorgesehen und stehen die zweite Dampfkammer und der Arbeitsmediumkanal über die Hilfsleitung miteinander in Verbindung.
Vorzugsweise ist ein Hilfskondensators auf der Hilfsleitung vorgesehen.
Vorzugsweise verläuft die Hilfsleitung durch den Kondensator.
Verglichen mit dem Stand der Technik weist die vorliegende Offenbarung einen bedeutenden Fortschritt auf:
Eine zweite Dampfkammer und eine Hilfsleitung sind in der Umlauf-Heatpipe gemäß der vorliegenden Offenbarung vorgesehen, sodass die Wärmeleckage von dem Verdampfer zu dem Behälter durch die zweite Dampfkammer isoliert ist. Genauer wird ein Teil des Arbeitsmediums in der Flüssigkeitsphase aufgrund der Wärmeleckage in der zweiten Dampfkammer verdampft, fließt das verdampfte Arbeitsmedium in der zweiten Dampfkammer zur Hilfsleitung und fließt schließlich zurück zum Behälter, um einen Zyklus zu vollenden. Das Verdampfen des Arbeitsmediums in der zweiten Dampfkammer fängt das meiste der Wärmeleckage von dem Verdampfer zum Behälter auf, was die zum Behälter entwichene Wärme bedeutend verringern kann, dadurch die Wärmeübertragungs-Temperaturdifferenz der Umlauf-Heatpipe wirksam verringert und sicherstellt, dass die vorteilhafte Leistungsfähigkeit der Umlauf-Heatpipe bei zivilen Vorrichtungen gut angewendet werden kann.
Kurze Beschreibung der Zeichnung

1 ist eine Schnittansicht eines Bauteils zum Verringern einer Wärmeübertragungs-Temperaturdifferenz einer Umlauf-Heatpipe gemäß dem ersten Beispiel in der Ausführungsform 2 der vorliegenden Offenbarung.
2 ist eine Schnittansicht eines Bauteils zum Verringern einer Wärmeübertragungs-Temperaturdifferenz einer Umlauf-Heatpipe gemäß dem zweiten Beispiel in der Ausführungsform 2 der vorliegenden Offenbarung.
3 ist eine Schnittansicht eines Bauteils zum Verringern einer Wärmeübertragungs-Temperaturdifferenz einer Umlauf-Heatpipe gemäß dem dritten Beispiel in der Ausführungsform 2 der vorliegenden Offenbarung.
4 ist eine schematische Aufbauansicht eines Bauteils zum Verringern einer Wärmeübertragungs-Temperaturdifferenz einer Umlauf-Heatpipe gemäß dem vierten Beispiel in der Ausführungsform 2 der vorliegenden Offenbarung.
5 ist ein schematisches Aufbaudiagramm des Inneren von 4.
6 ist eine schematische Aufbauansicht eines Bauteils zum Verringern einer Wärmeübertragungs-Temperaturdifferenz einer Umlauf-Heatpipe gemäß dem fünften Beispiel in der Ausführungsform 2 der vorliegenden Offenbarung.
7 ist eine Schnittansicht von 6.
8 ist eine schematische Aufbauansicht eines Bauteils zum Verringern einer Wärmeübertragungs-Temperaturdifferenz einer Umlauf-Heatpipe gemäß dem sechsten Beispiel der vorliegenden Offenbarung.
9 ist eine Schnittansicht von 8.
10 ist eine schematische Aufbauansicht einer Umlauf-Heatpipe gemäß dem ersten Beispiel in der Ausführungsform 3 der vorliegenden Offenbarung.
11 ist eine schematische Aufbauansicht einer Umlauf-Heatpipe gemäß dem zweiten Beispiel in der Ausführungsform 3 der vorliegenden Offenbarung.
12 ist eine schematische Aufbauansicht einer Umlauf-Heatpipe gemäß dem dritten Beispiel in der Ausführungsform 3 der vorliegenden Offenbarung.
13 ist eine schematische Aufbauansicht einer Umlauf-Heatpipe gemäß dem vierten Beispiel in der Ausführungsform 3 der vorliegenden Offenbarung.

Bezugsnummern

1: Verdampfer
11: Gehäuse
12: Kapillares Geflecht
13: Erste Dampfkammer
2: Dampfleitung
3: Kondensator
31: Arbeitsmediumkanal
4: Flüssigkeitsleitung
5: Behälter
6: Hilfsleitung
7: Zweite Dampfkammer
71: Erster Kanal
72: Zweiter Kanal
8: Kapillares Bauteil
9: Hilfskondensator

Genaue Beschreibung
Die speziellen Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung sind im Folgenden in Verbindung mit den begleitenden 1-13 weiter beschrieben. Diese Ausführungsformen sollen nur das Schema der vorliegenden Offenbarung erläutern und sollten nicht als einschränkend verstanden werden.
In der Beschreibung der vorliegenden Offenbarung sollte beachtet werden, dass die Ausrichtungen oder Positionsbeziehungen, die durch Begriffe wie „Mitte“, „längs“, „quer“, „obere“, „untere“, „vorn“, „hinten“, „links“, „rechts“, „vertikal“, „horizontal“, „oben“, „unten“, „innere“, „äußere“ usw. gekennzeichnet sind, auf den in der Zeichnung dargestellten Ausrichtungen oder Positionsbeziehungen beruhen und nur der Zweckmäßigkeit beim Beschreiben der vorliegenden Offenbarung sowie der Vereinfachung der Beschreibung dienen, und nicht angeben oder implizieren, dass die jeweiligen Vorrichtungen oder Elemente eine bestimmte Ausrichtung aufweisen müssen und in der bestimmten Ausrichtung konstruiert und betrieben werden müssen. Daher sollten sie nicht als einschränkend ausgelegt werden. Ferner werden die Begriffe „erste“ und „zweite“ nur zum Zweck der Kennzeichnung verwendet und dürfen nicht so ausgelegt werden, das sie eine Beziehungs-Bedeutung angeben oder implizieren.
In der Beschreibung der vorliegenden Offenbarung sollte beachtet werden, dass, sofern nicht anders angegeben und eingeschränkt, die Begriffe „Einbau“, „Anbringung“ und „Verbindung“ in einem weiten Sinn verstanden werden sollten; es kann sich beispielsweise um eine feste Verbindung, eine lösbare Verbindung oder eine integrale Verbindung handeln; etwas kann mechanisch oder elektrisch verbunden sein; es kann direkt oder indirekt über ein dazwischen liegendes Medium verbunden sein, und es kann auch eine interne Kommunikation zwischen zwei Bestandteilen sein. Fachleute können die spezielle Bedeutung der obigen Begriffe in der vorliegenden Offenbarung entsprechend spezifischen Situationen verstehen.
Ferner bedeutet in der Beschreibung der vorliegenden Offenbarung, sofern nicht anders angegeben, „eine Vielzahl“ zwei oder mehr.
Die Umlauf-Heatpipe enthält einen Verdampfer 1, eine Dampfleitung 2, einen Kondensator 3, eine Flüssigkeitsleitung 4 und einen Behälter 5. Der Verdampfer 1 enthält ein Gehäuse 11 und ein kapillares Geflecht 12. Eine erste Dampfkammer 13, die mit einer Dampfleitung 2 in Verbindung steht, ist zwischen dem kapillaren Geflecht 12 und dem Gehäuse 11 ausgebildet. Die Dampfleitung 2 verbindet die erste Dampfkammer 13 mit einem Einlass des Kondensators 3, und die Flüssigkeitsleitung 4 verbindet den Behälter 5 mit einem Auslass des Kondensators 3. Das kapillare Geflecht 12 trennt den Behälter 5 von der ersten Dampfkammer 13 des Verdampfers 1. Das kapillare Geflecht 12 kann mit einem Arbeitsmedium in der Flüssigkeitsphase durchsetzt sein und kann verhindern, dass das verdampfte Arbeitsmedium zwischen dem Behälter 5 und der ersten Dampfkammer 13 zirkuliert. Das Arbeitsprinzip der Umlauf-Heatpipe ist das folgende: Der Verdampfer 1 steht in Kontakt mit einer Wärmequelle, und das Arbeitsmedium in der Flüssigkeitsphase verdampft auf der Oberfläche des kapillaren Geflechts 12 im Verdampfer 1 und erzeugt somit eine Treibkraft für den Umlauf des Arbeitsmediums. Das verdampfte Arbeitsmedium fließt von der ersten Dampfkammer 13 zur Dampfleitung 2, durchströmt dann die Dampfleitung 2 und tritt in den Kondensator 3 ein, und das verdampfte Arbeitsmedium kondensiert in dem Kondensator 3 exotherm zu dem Arbeitsmedium in der Flüssigkeitsphase. Das Arbeitsmedium in der Flüssigkeitsphase fließt dann vom Kondensator 3 zur Flüssigkeitsleitung 4, durchströmt dann die Flüssigkeitsleitung 4 und tritt in den Behälter 5 ein. Das Arbeitsmedium in der Flüssigkeitsphase durchsetzt und tränkt das kapillare Geflecht 12 im Verdampfer 1, und das Arbeitsmedium in der Flüssigkeitsphase wird erwärmt und wieder verdampft, um in den nächsten Zyklus einzutreten.
Die Wärmeübertragungs-Temperaturdifferenz der Umlauf-Heatpipe wird durch die Wärmelast (Wärmeleckage) verursacht, die von dem Verdampfer 1 zum Behälter 5 entwichen ist. Je größer die Wärmeleckage, desto größer ist die Wärmeübertragungs-Temperaturdifferenz der Umlauf-Heatpipe. Die Wärmeleitung durch das Gehäuse 11 und das kapillare Geflecht 12 zwischen dem Verdampfer 1 und dem Behälter 5 ist eine wichtige Quelle der Wärmeleckage. Daher kann die Verringerung der Wärmeleitung die zum Behälter 5 entwichene Wärmeleckage verringern, dadurch die Wärmeübertragungs-Temperaturdifferenz der Umlauf-Heatpipe verringern und sicherstellen, dass die vorteilhafte Leistungsfähigkeit der Umlauf-Heatpipe bei zivilen Vorrichtungen gut angewendet werden kann. Angesichts dessen sieht die vorliegende Offenbarung ein Verfahren zum Verringern der Wärmeübertragungs-Temperaturdifferenz der Umlauf-Heatpipe vor, das die Wärmeübertragungs-Temperaturdifferenz der Umlauf-Heatpipe durch ein Verringern der zum Behälter 5 entwichenen Wärme verringert. Die vorliegende Offenbarung sieht auch ein Bauteil zum Verringern der Wärmeübertragungs-Temperaturdifferenz der Umlauf-Heatpipe vor, das das oben beschriebene Verfahren zum Verringern der Wärmeübertragungs-Temperaturdifferenz der Umlauf-Heatpipe verwirklichen kann. Die vorliegende Offenbarung sieht ferner eine Umlauf-Heatpipe vor, die das oben genannte Bauteil zum Verringern der Wärmeübertragungs-Temperaturdifferenz der Umlauf-Heatpipe enthält.
Ausführungsform I
Unter Bezugnahme auf 10 bis 12 ist ein Verfahren zum Verringern einer Wärmeübertragungs-Temperaturdifferenz einer Umlauf-Heatpipe gemäß der Ausführungsform I der vorliegenden Offenbarung vorgesehen.
Das Verfahren der Ausführungsform I ist das folgende: Eine zweite Dampfkammer 7 ist zwischen der ersten Dampfkammer 13 und dem Behälter 5 vorgesehen, ein kapillarer Aufbau trennt die erste Dampfkammer 13 von der zweiten Dampfkammer 7 und trennt die zweite Dampfkammer 7 von dem Behälter 5, der kapillare Aufbau kann mit dem Arbeitsmedium in der Flüssigkeitsphase durchsetzt sein und kann verhindern, dass das verdampfte Arbeitsmedium zwischen der ersten Dampfkammer 13 und der zweiten Dampfkammer 7 und zwischen der zweiten Dampfkammer 7 und dem Behälter 5 zirkuliert. Die erste Dampfkammer 13 steht mit der Dampfleitung 2 in Verbindung, und die zweite Dampfkammer 7 steht über eine Hilfsleitung 6 mit der Flüssigkeitsleitung 4 in Verbindung. Somit wird, wenn der Verdampfer 1 in Kontakt mit der Wärmequelle steht, um Wärme von der Wärmequelle aufzunehmen, das Arbeitsmedium in der ersten Dampfkammer 13 verdampft, und das verdampfte Arbeitsmedium durchströmt die Dampfleitung 2 und tritt in den Kondensator 3 ein und kondensiert in dem Kondensator 3 exotherm zu dem Arbeitsmedium in der Flüssigkeitsphase; dann durchströmt das Arbeitsmedium in der Flüssigkeitsphase die Flüssigkeitsleitung 4 und fließt zurück zum Behälter 5 und zum Verdampfer 1 und vollendet somit einen Zyklus. Gleichzeitig, da die Temperatur und der Druck im Verdampfer 1 höher sind als diejenigen des Arbeitsmediums im Behälter 5, beginnt der Verdampfer 1, Wärme zum Behälter 5 zu übertragen. Wenn die Wärme zur zweiten Dampfkammer 7 übertragen wird, wird das Arbeitsmedium in der Flüssigkeitsphase in der zweiten Dampfkammer 7 erwärmt und verdampft; dieser Vorgang nimmt das meiste der vom Verdampfer 1 zum Behälter 5 übertragenen Wärme auf und verringert somit die zum Behälter 5 entwichene Wärme beträchtlich. Das in der zweiten Dampfkammer 7 verdampfte Arbeitsmedium durchströmt die Hilfsleitung 6 und fließt zur Flüssigkeitsleitung 4, fließt dann zusammen mit dem kondensierten Arbeitsmedium, das durch die Dampfleitung 2 fließt, zurück zum Behälter 5 und vollendet dadurch einen weiteren Zyklus. Diese beiden Zyklen werden Seite an Seite zur selben Zeit durchgeführt.
Daher wird in dem Verfahren zum Verringern der Wärmeübertragungs-Temperaturdifferenz der Umlauf-Heatpipe der Ausführungsform I durch das Hinzufügen der zweiten Dampfkammer 7 und der Hilfsleitung 6 die Wärmeleckage von dem Verdampfer 1 zum Behälter 5 durch die zweite Dampfkammer 7 isoliert. Genauer wird ein Teil des Arbeitsmediums in der Flüssigkeitsphase aufgrund der Wärmeleckage in der zweiten Dampfkammer 7 verdampft, fließt das verdampfte Arbeitsmedium in der zweiten Dampfkammer 7 zur Hilfsleitung 6, durchströmt dann die Flüssigkeitsleitung 4 und fließt schließlich zurück zum Behälter 5, um einen Zyklus zu vollenden. Das Verdampfen des Arbeitsmediums in der zweiten Dampfkammer 7 nimmt das meiste der Wärmeleckage von dem Verdampfer 1 zum Behälter 5 auf, was die zum Behälter 5 entwichene Wärme bedeutend verringern kann, dadurch die Wärmeübertragungs-Temperaturdifferenz der Umlauf-Heatpipe wirksam verringert und sicherstellt, dass die vorteilhafte Leistungsfähigkeit der Umlauf-Heatpipe bei zivilen Vorrichtungen gut angewendet werden kann.
In der Ausführungsform I kann der kapillare Aufbau ein kapillares Geflecht 12 und ein kapillares Bauteil 8 enthalten. Die erste Dampfkammer 13 ist zwischen dem kapillaren Geflecht 12 und dem Gehäuse 11 ausgebildet, die zweite Dampfkammer 7 ist zwischen dem kapillaren Bauteil 8 und dem Gehäuse 11 ausgebildet, und das kapillare Bauteil 8 trennt die erste Dampfkammer 13 von der zweiten Dampfkammer 7 und trennt die zweite Dampfkammer 7 von dem Behälter 5. Das kapillare Bauteil 8 kann mit dem Arbeitsmedium in der Flüssigkeitsphase durchsetzt sein und kann verhindern, dass das verdampfte Arbeitsmedium zwischen der ersten Dampfkammer 13 und der zweiten Dampfkammer 7 und zwischen der zweiten Dampfkammer 7 und dem Behälter 5 zirkuliert. Das kapillare Geflecht 12 und das kapillare Bauteil 8 können einen einstückigen Aufbau bilden, das heißt, das das kapillare Bauteil 8 ist Teil des kapillaren Geflechts 12, und der gebildete kapillare Aufbau weist einen einstückigen Aufbau auf. Das kapillare Geflecht 12 und das kapillare Bauteil 8 können auch getrennte Strukturen sein, die miteinander in Kontakt stehen oder verbunden sind, und der gebildete kapillare Aufbau weist einen trennbaren Aufbau auf.
Vorzugsweise kann in der Ausführungsform I eine poröse Struktur (in den Figuren nicht gezeigt) teilweise oder vollständig in die zweite Dampfkammer 7 gefüllt sein, um eine unterstützende Rolle zu spielen.
In der Ausführungsform I ist das Verbindungsverfahren zwischen der Hilfsleitung 6 und der Flüssigkeitsleitung 4 nicht eingeschränkt, und ein beliebiges der folgenden drei Verbindungsverfahren kann vorzugsweise angewendet werden.
Mit Bezugnahme auf 10 ist bei dem ersten bevorzugten Verbindungsverfahren zwischen der Hilfsleitung 6 und der Flüssigkeitsleitung 4 ein Arbeitsmediumkanal 31, der mit der Flüssigkeitsleitung 4 in Verbindung steht, im Kondensator 3 vorgesehen, stehen zwei Enden der Hilfsleitung 6 mit der zweiten Dampfkammer 7 bzw. dem Arbeitsmediumkanal 31 in Verbindung und steht die Hilfsleitung 6 über den Arbeitsmediumkanal 31 und den Auslass des Kondensators 3 mit der Flüssigkeitsleitung 4 in Verbindung; somit kann die zweite Dampfkammer 7 über die Hilfsleitung 6 mit der Flüssigkeitsleitung 4 in Verbindung stehen. Daher tritt das verdampfte Arbeitsmedium in der zweiten Dampfkammer 7 in die Hilfsleitung 6 ein, durchströmt dann die Hilfsleitung 6 und den Arbeitsmediumkanal 31 und fließt zum Kondensator 3. Das verdampfte Arbeitsmedium kondensiert exotherm zu dem Arbeitsmedium in der Flüssigkeitsphase in dem Kondensator 3, und das Arbeitsmedium in der Flüssigkeitsphase durchströmt dann die Flüssigkeitsleitung 4 und fließt zusammen mit dem kondensierten Arbeitsmedium, das durch die Dampfleitung 2 fließt, zurück zum Behälter 5.
Mit Bezugnahme auf 11 ist bei dem zweiten bevorzugten Verbindungsverfahren zwischen der Hilfsleitung 6 und der Flüssigkeitsleitung 4 ein Hilfskondensator 9 auf der Hilfsleitung 6 vorgesehen, und die beiden Enden der Hilfsleitung 6 stehen mit der zweiten Dampfkammer 7 bzw. der Flüssigkeitsleitung 4 in Verbindung. Somit fließt das verdampfte Arbeitsmedium in der zweiten Dampfkammer 7 durch die Hilfsleitung 6 und tritt in den Hilfskondensator 9 ein. Das verdampfte Arbeitsmedium kondensiert zu dem Arbeitsmedium in der Flüssigkeitsphase in dem Hilfskondensator 9, und das Arbeitsmedium in der Flüssigkeitsphase durchströmt dann die Flüssigkeitsleitung 4 und fließt zurück zum Behälter 5.
Mit Bezugnahme auf 12 kann bei dem dritten bevorzugten Verbindungsverfahren zwischen der Hilfsleitung 6 und der Flüssigkeitsleitung 4 die Hilfsleitung 6 durch den Kondensator 3 verlaufen; die beiden Enden der Hilfsleitung 6 stehen mit der zweiten Dampfkammer 7 bzw. der Flüssigkeitsleitung 4 in Verbindung, und ein Teil der Hilfsleitung 6 verläuft durch den Kondensator 3. Somit fließt das verdampfte Arbeitsmedium in der zweiten Dampfkammer 7 durch die Hilfsleitung 6 und tritt in den Kondensator 3 ein. Das verdampfte Arbeitsmedium kondensiert zu dem Arbeitsmedium in der Flüssigkeitsphase im Kondensator 3, und das Arbeitsmedium in der Flüssigkeitsphase durchströmt dann die Flüssigkeitsleitung 4 und fließt zurück zum Behälter 5.
Gemäß dem Verfahren zum Verringern der Wärmeübertragungs-Temperaturdifferenz der Umlauf-Heatpipe der Ausführungsform I ist die Einschränkung des Prinzips der in der Luft- und Raumfahrttechnik verwendeten Umlauf-Heatpipe aufgehoben, und die Wärmeleckage kann verringert werden, ohne Materialien und Arbeitsmedium einzuschränken, sodass günstigere Materialien, günstigeres Arbeitsmedium und angepasste Verfahren angewendet werden können, um den Anforderungen ziviler Vorrichtungen mit hoher Leistung und hoher Wärmeflussdichte zu genügen. Die Wärmeübertragungs-Temperaturdifferenz, die durch herkömmliche Umlauf-Heatpipes erzeugt wird, die dasselbe Arbeitsmedium und einen angenäherten kapillaren Aufbau verwenden, übersteigt im Allgemeinen 35 °C, während die Wärmeübertragungs-Temperaturdifferenz, die durch die Umlauf-Heatpipe der Ausführungsform I erzeugt wird, auf 5-10 °C oder weniger verringert sein kann; daher kann die Leistungsfähigkeit der verbesserten Umlauf-Heatpipe den Anforderungen ziviler Vorrichtungen genügen, wie etwa von Chips und elektronischen Leistungsvorrichtungen.
Ausführungsform II
Unter Bezugnahme auf 1 bis 9 ist ein Bauteil zum Verringern einer Wärmeübertragungs-Temperaturdifferenz einer Umlauf-Heatpipe gemäß der Ausführungsform II der vorliegenden Offenbarung vorgesehen. Das Bauteil zum Verringern der Wärmeübertragungs-Temperaturdifferenz der durch die Ausführungsform II vorgesehenen Umlauf-Heatpipe kann das Verfahren zum Verringern der Wärmeübertragungs-Temperaturdifferenz der Umlauf-Heatpipe gemäß der Ausführungsform I verwirklichen.
Das Bauteil zum Verringern der Wärmeübertragungs-Temperaturdifferenz der Umlauf-Heatpipe der Ausführungsform II enthält einen Verdampfer 1 und einen Behälter 5. Der Verdampfer 1 enthält ein Gehäuse 11 und einen kapillaren Aufbau. Eine erste Dampfkammer 13, die mit einer Dampfleitung 2 in Verbindung steht, und eine zweite Dampfkammer 7, die mit einer Hilfsleitung 6 in Verbindung steht, sind zwischen dem kapillaren Aufbau und dem Gehäuse 11 ausgebildet. Die Hilfsleitung 6 ist ausgelegt, mit einer Flüssigkeitsleitung 4 in Verbindung zu stehen, und die Flüssigkeitsleitung 4 steht in Verbindung mit dem Behälter 5. Die zweite Dampfkammer 7 ist zwischen der ersten Dampfkammer 13 und dem Behälter 5 vorgesehen, und der kapillare Aufbau trennt die erste Dampfkammer 13 von der zweiten Dampfkammer 7 und trennt die zweite Dampfkammer 7 von dem Behälter 5. Der kapillare Aufbau kann mit einem Arbeitsmedium in der Flüssigkeitsphase durchsetzt sein und kann verhindern, dass das verdampfte Arbeitsmedium zwischen der ersten Dampfkammer 13 und der zweiten Dampfkammer 7 und zwischen der zweiten Dampfkammer 7 und dem Behälter 5 zirkuliert.
In dem Bauteil zum Verringern der Wärmeübertragungs-Temperaturdifferenz der Umlauf-Heatpipe der Ausführungsform II wird durch das Hinzufügen der zweiten Dampfkammer 7 und der Hilfsleitung 6 die Wärmeleckage von dem Verdampfer 1 zum Behälter 5 durch die zweite Dampfkammer 7 isoliert. Wenn die vom Verdampfer 1 übertragene Wärme auf die zweite Dampfkammer 7 thermisch übertragen wird, bevor sie zum Behälter 5 gelangt, wird das Arbeitsmedium in der zweiten Dampfkammer 7 verdampft, fließt das verdampfte Arbeitsmedium in der zweiten Dampfkammer 7 zur Hilfsleitung 6 und durchströmt schließlich die Flüssigkeitsleitung 4 und fließt zurück zum Behälter 5, um einen Zyklus zu vollenden. Das Verdampfen des Arbeitsmediums in der zweiten Dampfkammer 7 nimmt das meiste der Wärmeleckage von dem Verdampfer 1 zum Behälter 5 auf, was die zum Behälter 5 entwichene Wärme bedeutend verringern kann, dadurch die Wärmeübertragungs-Temperaturdifferenz der Umlauf-Heatpipe wirksam verringert und sicherstellt, dass die vorteilhafte Leistungsfähigkeit der Umlauf-Heatpipe bei zivilen Vorrichtungen gut angewendet werden kann.
In der Ausführungsform II kann der kapillare Aufbau ein kapillares Geflecht 12 und ein kapillares Bauteil 8 enthalten. Die erste Dampfkammer 13 ist zwischen dem kapillaren Geflecht 12 und dem Gehäuse 11 ausgebildet, die zweite Dampfkammer 7 ist zwischen dem kapillaren Bauteil 8 und dem Gehäuse 11 ausgebildet und trennt das kapillare Bauteil 8 die erste Dampfkammer 13 von der zweiten Dampfkammer 7 und trennt die zweite Dampfkammer 7 von dem Behälter 5. Somit liegt das kapillare Bauteil 8 nahe beim Behälter 5. Das kapillare Bauteil 8 kann mit dem Arbeitsmedium in der Flüssigkeitsphase durchsetzt sein und kann verhindern, dass das verdampfte Arbeitsmedium zwischen der ersten Dampfkammer 13 und der zweiten Dampfkammer 7 und zwischen der zweiten Dampfkammer 7 und dem Behälter 5 zirkuliert.
Mit Bezugnahme auf 1, 3, 7 und 9 können das kapillare Geflecht 12 und das kapillare Bauteil 8 einen einstückigen Aufbau bilden, das heißt, das kapillare Bauteil 8 ist Teil des kapillaren Geflechts 12, und der gebildete kapillare Aufbau ist ein einstückiger Aufbau.
Mit Bezugnahme auf 2 können das kapillare Geflecht 12 und das kapillare Bauteil 8 getrennte Strukturen sein, die miteinander in Kontakt stehen oder verbunden sind, und der gebildete kapillare Aufbau ist ein trennbarer Aufbau.
In der Ausführungsform II kann vorzugsweise eine poröse Struktur (in den Figuren nicht gezeigt) teilweise oder vollständig in die zweite Dampfkammer 7 gefüllt sein, um eine unterstützende Rolle zu spielen.
In der Ausführungsform II mit Bezugnahme auf 1, 2, 3 und 6 bis 9 kann der Verdampfer 1 ein zylindrischer Aufbau sein. Mit Bezugnahme auf 4 und 5 kann der Verdampfer 1 auch ein flacher Aufbau sein.
In der Ausführungsform II ist das Ausbildungsverfahren der zweiten Dampfkammer 7 nicht eingeschränkt, und es kann vorzugsweise ein beliebiges der folgenden vier Ausbildungsverfahren angewendet werden.
Mit Bezugnahme auf 1, 2 und 5 ist im ersten bevorzugten Ausbildungsverfahren der zweiten Dampfkammer 7 der kapillare Aufbau an einer Stelle, wo der Verdampfer 1 mit der Hilfsleitung 6 verbunden ist, mit einer konkaven Struktur versehen, ist die konkave Struktur auf dem kapillaren Bauteil 8 des kapillaren Aufbaus nahe dem Behälter 5 angeordnet, und ist die zweite Dampfkammer 7 zwischen der konkaven Struktur und dem Gehäuse 11 ausgebildet.
Mit Bezugnahme auf 3 ist im zweiten bevorzugten Ausbildungsverfahren der zweiten Dampfkammer 7 das Gehäuse 11 an der Verbindungsstelle zwischen dem Verdampfer 1 und der Hilfsleitung 6 des Gehäuses 11 mit einer konvexen Struktur versehen und ist die zweite Dampfkammer 7 zwischen der konvexen Struktur und dem kapillaren Bauteil 8 des kapillaren Aufbaus nahe dem Behälter 5 ausgebildet.
Mit Bezugnahme auf 6, 7 und 9 sind in dem dritten bevorzugten Ausbildungsverfahren der zweiten Dampfkammer 7 ein erster Kanal 71 und eine Vielzahl von zweiten Kanälen 72 in dem kapillaren Aufbau vorgesehen, ist der erste Kanal 71 an der Verbindungsstelle zwischen dem Verdampfer 1 und der Hilfsleitung 6 vorgesehen, ist die Vielzahl von zweiten Kanälen 72 auf dem kapillaren Aufbau verteilt, steht jeder der zweiten Kanäle in Verbindung mit dem ersten Kanal 71 und bilden der erste Kanal 71 und die Vielzahl von zweiten Kanälen 72 zusammen die zweite Dampfkammer 7 mit dem Gehäuse 11.
In dem vierten bevorzugten Ausbildungsverfahren der zweiten Dampfkammer 7 ist eine Wand des Gehäuses 11 verdünnt, um eine Nut auf einer Fläche der Wand an der Verbindungsstelle zwischen dem Verdampfer 1 und der Hilfsleitung 6 zu bilden, und ist die zweite Dampfkammer 7 zwischen der Nut und dem kapillaren Bauteil 8 des kapillaren Aufbaus nahe dem Behälter 5 ausgebildet.
Sechs spezifische Beispiele für das Bauteil zum Verringern der Wärmeübertragungs-Temperaturdifferenz der Umlauf-Heatpipe nach der Ausführungsform II sind nachstehend vorgesehen.
1 zeigt das erste Beispiel des Bauteils zum Verringern der Wärmeübertragungs-Temperaturdifferenz der Umlauf-Heatpipe der Ausführungsform II. In dem ersten Beispiel ist der Verdampfer 1 ein zylindrischer Aufbau. Der Verdampfer 1 enthält ein Gehäuse 11 und einen kapillaren Aufbau. Der kapillare Aufbau enthält ein kapillares Geflecht 12 und ein kapillares Bauteil 8. Eine erste Dampfkammer 13, die mit einer Dampfleitung 2 in Verbindung steht, ist zwischen dem kapillaren Geflecht 12 und dem Gehäuse 11 ausgebildet, eine zweite Dampfkammer 7, die mit einer Hilfsleitung 6 in Verbindung steht, ist zwischen dem kapillaren Bauteil 8 und dem Gehäuse 11 ausgebildet, und die Hilfsleitung 6 ist ausgelegt, mit einer Flüssigkeitsleitung 4 in Verbindung zu stehen. Das kapillare Bauteil 8 trennt die erste Dampfkammer 13 von der zweiten Dampfkammer 7 und trennt die zweite Dampfkammer 7 von einem Behälter 5. Das kapillare Bauteil 8 ist Teil des kapillaren Geflechts 12; der kapillare Aufbau weist somit einen einstückigen Aufbau auf. Das kapillare Bauteil 8 des kapillaren Aufbaus nahe dem Behälter 5 ist mit einer konkaven Struktur an einer Verbindungsstelle zwischen dem Verdampfer 1 und der Hilfsleitung 6 versehen, die konkave Struktur bildet eine ringförmige Nut um das kapillare Bauteil 8, und die zweite Dampfkammer 7 ist zwischen der ringförmigen Nut und dem Gehäuse 11 ausgebildet. Eine poröse Struktur (in den Figuren nicht gezeigt) kann teilweise oder vollständig in die zweite Dampfkammer 7 gefüllt sein, um eine unterstützende Rolle zu spielen.
2 zeigt das zweite Beispiel des Bauteils zum Verringern der Wärmeübertragungs-Temperaturdifferenz der Umlauf-Heatpipe der Ausführungsform II. Das Bauteil des zweiten Beispiels ist ähnlich demjenigen des ersten Beispiels; daher sind die Ähnlichkeiten nicht wiederholt. Die Unterschiede bestehen darin, dass bei dem Bauteil des zweiten Beispiels das kapillare Geflecht 12 und das kapillare Bauteil 8 getrennte Strukturen sind, die miteinander in Kontakt stehen oder verbunden sind, und der gebildete kapillare Aufbau somit einen trennbaren Aufbau aufweist.
3 zeigt das dritte Beispiel des Bauteils zum Verringern der Wärmeübertragungs-Temperaturdifferenz der Umlauf-Heatpipe der Ausführungsform II. Das Bauteil des dritten Beispiels ist ähnlich demjenigen des ersten Beispiels; daher sind die Ähnlichkeiten nicht wiederholt. Die Unterschiede bestehen darin, dass bei dem Bauteil des dritten Beispiels das Gehäuse 11 an der Verbindungsstelle zwischen dem Verdampfer 1 und der Hilfsleitung 6 mit einer konvexen Struktur versehen ist, die konvexe Struktur eine ringförmige vorspringende Hülse am Gehäuse 11 um das Gehäuse 11 bildet und die zweite Dampfkammer 7 zwischen der ringförmigen vorspringenden Hülse und dem kapillaren Bauteil 8 des kapillaren Aufbaus nahe dem Behälter 5 ausgebildet ist.
4 und 5 zeigen das vierte Beispiel des Bauteils zum Verringern der Wärmeübertragungs-Temperaturdifferenz der Umlauf-Heatpipe der Ausführungsform II. Das Bauteil des vierten Beispiels ist ähnlich demjenigen des ersten Beispiels; daher sind die Ähnlichkeiten nicht wiederholt. Die Unterschiede bestehen darin, dass bei dem Bauteil des vierten Beispiels der Verdampfer 1 ein flacher Aufbau ist, das kapillare Bauteil 8 der kapillaren Aufbaus nahe dem Behälter 5 an der Verbindungsstelle zwischen dem Verdampfer 1 und der Hilfsleitung 6 mit einer konkaven Struktur versehen ist, sich die konkave Struktur entlang einer Längsrichtung des kapillaren Bauteils 8 erstreckt, um eine gerade Nut zu bilden, die Längsrichtung des kapillaren Bauteils 8 als eine Richtung senkrecht zu einer Richtung festgelegt ist, in der der Verdampfer 1 Wärme zu dem Behälter 5 überträgt, und die zweite Dampfkammer 7 zwischen der geraden Nut und dem Gehäuse 11 ausgebildet ist. Bei dem Bauteil des vierten Beispiels kann das kapillare Bauteil 8 Teil des kapillaren Geflechts 12 sein, und der gebildete kapillare Aufbau weist somit einen einstückigen Aufbau auf. Das kapillare Geflecht 12 und das kapillare Bauteil 8 können auch getrennte Strukturen sein, die miteinander in Kontakt stehen oder verbunden sind; der gebildete kapillare Aufbau weist somit einen trennbaren Aufbau auf.
6 und 7 zeigen das fünfte Beispiel des Bauteils zum Verringern der Wärmeübertragungs-Temperaturdifferenz der Umlauf-Heatpipe der Ausführungsform II. Das Bauteil des fünften Beispiels ist ähnlich demjenigen des ersten Beispiels; daher sind die Ähnlichkeiten nicht wiederholt. Die Unterschiede bestehen darin, dass bei dem Bauteil des fünften Beispiels ein erster Kanal 71 und eine Vielzahl von zweiten Kanälen 72 auf dem kapillaren Bauteil 8 des kapillaren Aufbaus nahe dem Behälter 5 vorgesehen sind, der erste Kanal 71 an der Verbindungsstelle zwischen dem Verdampfer 1 und der Hilfsleitung 6 vorgesehen ist, eine Vielzahl von zweiten Kanälen 72 auf dem kapillaren Aufbau verteilt ist und jeder der zweiten Kanäle mit dem ersten Kanal 71 in Verbindung steht. Jeder der zweiten Kanäle 72 erstreckt sich entlang einer Umfangsrichtung einer äußeren peripheren Fläche des kapillaren Bauteils 8, um einen ringförmigen Kanal zu bilden, die zweiten Kanäle 72 in gleichen Abständen voneinander entlang einer Axialrichtung des kapillaren Bauteils 8 in der äußeren peripheren Fläche des kapillaren Bauteils 8 angeordnet sind und sich der erste Kanal 71 entlang der Axialrichtung des kapillaren Bauteils 8 in der äußeren peripheren Fläche des kapillaren Bauteils 8 erstreckt, um mit jedem der zweiten Kanäle 72 in Verbindung zu stehen. Der erste Kanal 71 und die Vielzahl von zweiten Kanälen 72 bilden zusammen die zweite Dampfkammer 7 mit dem Gehäuse 11, und die Hilfsleitung 6 steht in Verbindung mit dem ersten Kanal 71.
8 und 9 zeigen das sechste Beispiel des Bauteils zum Verringern der Wärmeübertragungs-Temperaturdifferenz der Umlauf-Heatpipe der Ausführungsform II. Das Bauteil des sechsten Beispiels ist ähnlich demjenigen des ersten Beispiels; daher sind die Ähnlichkeiten nicht wiederholt. Die Unterschiede bestehen darin, dass bei dem Bauteil des sechsten Beispiels der erste Kanal 71 und die Vielzahl von zweiten Kanälen 72 auf dem kapillaren Bauteil 8 des kapillaren Aufbaus nahe dem Behälter 5 vorgesehen sind, der erste Kanal 71 an der Verbindungsstelle zwischen dem Verdampfer 1 und der Hilfsleitung 6 vorgesehen ist, die Vielzahl von zweiten Kanälen 72 auf dem kapillaren Aufbau verteilt ist und jeder der zweiten Kanäle mit dem ersten Kanal 71 in Verbindung steht. Jeder der zweiten Kanäle 72 ist ein axialer Schlitz, der in dem kapillaren Bauteil 8 vorgesehen ist und sich entlang dessen axialer Richtung erstreckt. Die zweiten Kanäle 72 sind in gleichen Abständen voneinander entlang der Umfangsrichtung des kapillaren Bauteils 8 angeordnet, und der erste Kanal 71 erstreckt sich entlang der Umfangsrichtung des kapillaren Bauteils 8 in der äußeren peripheren Fläche des kapillaren Bauteils 8, um den ringförmigen Kanal zu bilden und mit jedem der zweiten Kanäle 72 in Verbindung zu stehen. Der erste Kanal 71 und die Vielzahl von zweiten Kanälen 72 bilden zusammen die zweite Dampfkammer 7 mit dem Gehäuse 11, und die Hilfsleitung 6 steht in Verbindung mit dem ersten Kanal 71.
Gemäß dem Bauteil zum Verringern der Wärmeübertragungs-Temperaturdifferenz der Umlauf-Heatpipe der Ausführungsform II ist die Einschränkung des Prinzips der in der Luft- und Raumfahrttechnik verwendeten Umlauf-Heatpipe aufgehoben, und die Wärmeleckage kann verringert werden, ohne Materialien und Arbeitsmedium einzuschränken, sodass günstigere Materialien, günstigeres Arbeitsmedium und angepasste Verfahren angewendet werden können, um den Anforderungen ziviler Vorrichtungen mit hoher Leistung und hoher Wärmeflussdichte zu genügen. Die Wärmeübertragungs-Temperaturdifferenz, die durch herkömmliche Umlauf-Heatpipes erzeugt wird, die dasselbe Arbeitsmedium und einen angenäherten kapillaren Aufbau verwenden, übersteigt im Allgemeinen 35 °C, während die Wärmeübertragungs-Temperaturdifferenz, die durch das Bauteil nach der Ausführungsform II erzeugt wird, auf 5-10 °C oder weniger verringert sein kann; daher kann die Leistungsfähigkeit der verbesserten Umlauf-Heatpipe den Anforderungen ziviler Vorrichtungen genügen, wie etwa von Chips und elektronischen Leistungsvorrichtungen.
Ausführungsform III
Unter Bezugnahme auf 10 bis 13 ist eine Umlauf-Heatpipe gemäß der Ausführungsform III der vorliegenden Offenbarung auf Grundlage des Bauteils zum Verringern der Wärmeübertragungs-Temperaturdifferenz der Umlauf-Heatpipe der Ausführungsform II vorgesehen. Die Umlauf-Heatpipe der Ausführungsform III enthält das Bauteil zum Verringern der Wärmeübertragungs-Temperaturdifferenz der Umlauf-Heatpipe der Ausführungsform II.
Ferner enthält die Umlauf-Heatpipe der Ausführungsform III auch eine Dampfleitung 2, einen Kondensator 3, eine Flüssigkeitsleitung 4 und eine Hilfsleitung 6. Die Dampfleitung 2 verbindet eine erste Dampfkammer 13 mit einem Einlass des Kondensators 3, und die Flüssigkeitsleitung 4 verbindet einen Behälter 5 mit einem Auslass des Kondensators 3. Die zweite Dampfkammer 7 und die Flüssigkeitsleitung 4 stehen über die Hilfsleitung 6 miteinander in Verbindung.
Das Arbeitsprinzip der Umlauf-Heatpipe der Ausführungsform III ist das folgende: Wenn ein Verdampfer 1 mit einer Wärmequelle in Kontakt steht, um Wärme von der Wärmequelle aufzunehmen, wird das Arbeitsmedium in der ersten Dampfkammer 13 verdampft, und das verdampfte Arbeitsmedium durchströmt die Dampfleitung 2 und tritt in den Kondensator 3 ein; das verdampfte Arbeitsmedium kondensiert in dem Kondensator 3 exotherm zu dem Arbeitsmedium in der Flüssigkeitsphase; dann durchströmt das Arbeitsmedium in der Flüssigkeitsphase die Flüssigkeitsleitung 4 und fließt zurück in den Behälter 5 und den Verdampfer 1 und vollendet somit einen Zyklus. Gleichzeitig, da die Temperatur und der Druck im Verdampfer 1 höher sind als diejenigen des Arbeitsmediums im Behälter 5, beginnt der Verdampfer 1, Wärme zum Behälter 5 zu übertragen. Wenn die Wärme zur zweiten Dampfkammer 7 übertragen wird, wird das Arbeitsmedium in der Flüssigkeitsphase in der zweiten Dampfkammer 7 erwärmt und verdampft; dieser Vorgang nimmt das meiste der vom Verdampfer 1 zum Behälter 5 übertragenen Wärme auf und verringert somit die zum Behälter 5 entwichene Wärme beträchtlich. Das in der zweiten Dampfkammer 7 verdampfte Arbeitsmedium durchströmt dann die Hilfsleitung 6 und fließt zur Flüssigkeitsleitung 4; dann fließt es zusammen mit dem kondensierten Arbeitsmedium, das durch die Dampfleitung 2 fließt, zurück zum Behälter 5 und vollendet dadurch einen weiteren Zyklus. Diese beiden Zyklen werden Seite an Seite zur selben Zeit durchgeführt.
Daher wird bei der Umlauf-Heatpipe der Ausführungsform III durch das Hinzufügen der zweiten Dampfkammer 7 und der Hilfsleitung 6 die Wärmeleckage von dem Verdampfer 1 zum Behälter 5 durch die zweite Dampfkammer 7 isoliert. Genauer wird ein Teil des Arbeitsmediums aufgrund der Wärmeleckage in der zweiten Dampfkammer 7 verdampft, fließt das verdampfte Arbeitsmedium in der zweiten Dampfkammer 7 zur Hilfsleitung 6 und fließt schließlich zurück zum Behälter 5, um einen Zyklus zu vollenden. Das Verdampfen des Arbeitsmediums in der zweiten Dampfkammer 7 nimmt das meiste der Wärmeleckage von dem Verdampfer 1 zum Behälter 5 auf, was die zum Behälter 5 entwichene Wärme bedeutend verringern kann, dadurch die Wärmeübertragungs-Temperaturdifferenz der Umlauf-Heatpipe wirksam verringert und sicherstellt, dass die vorteilhafte Leistungsfähigkeit der Umlauf-Heatpipe bei zivilen Vorrichtungen gut angewendet werden kann.
In der Umlauf-Heatpipe der Ausführungsform III ist das Verbindungsverfahren zwischen der Hilfsleitung 6 und der Flüssigkeitsleitung 4 nicht eingeschränkt, und ein beliebiges der folgenden drei Verbindungsverfahren kann vorzugsweise angewendet sein.
Mit Bezugnahme auf 10 ist bei dem ersten bevorzugten Verbindungsverfahren zwischen der Hilfsleitung 6 und der Flüssigkeitsleitung 4 ein Arbeitsmediumkanal 31, der mit der Flüssigkeitsleitung 4 in Verbindung steht, im Kondensator 3 vorgesehen, stehen zwei Enden der Hilfsleitung 6 mit der zweiten Dampfkammer 7 bzw. dem Arbeitsmediumkanal 31 in Verbindung und steht die Hilfsleitung 6 über den Arbeitsmediumkanal 31 und den Auslass des Kondensators 3 mit der Flüssigkeitsleitung 4 in Verbindung; somit kann die zweite Dampfkammer 7 über die Hilfsleitung 6 mit der Flüssigkeitsleitung 4 in Verbindung stehen. Daher tritt das verdampfte Arbeitsmedium in der zweiten Dampfkammer 7 in die Hilfsleitung 6 ein, durchströmt dann die Hilfsleitung 6 und den Arbeitsmediumkanal 31 und fließt zum Kondensator 3. Das verdampfte Arbeitsmedium kondensiert zu dem Arbeitsmedium in der Flüssigkeitsphase im Kondensator 3, und das Arbeitsmedium in der Flüssigkeitsphase durchströmt dann die Flüssigkeitsleitung 4 und fließt zusammen mit dem kondensierten Arbeitsmedium, das durch die Dampfleitung 2 fließt, zurück zum Behälter 5.
Mit Bezugnahme auf 11 ist bei dem zweiten bevorzugten Verbindungsverfahren zwischen der Hilfsleitung 6 und der Flüssigkeitsleitung 4 ein Hilfskondensator 9 auf der Hilfsleitung 6 vorgesehen, und die beiden Enden der Hilfsleitung 6 stehen mit der zweiten Dampfkammer 7 bzw. der Flüssigkeitsleitung 4 in Verbindung. Somit fließt das verdampfte Arbeitsmedium in der zweiten Dampfkammer 7 durch die Hilfsleitung 6 und tritt in den Hilfskondensator 9 ein. Das verdampfte Arbeitsmedium kondensiert zu dem Arbeitsmedium in der Flüssigkeitsphase im Hilfskondensator 9, und das Arbeitsmedium in der Flüssigkeitsphase durchströmt dann die Flüssigkeitsleitung 4 und fließt zurück zum Behälter 5.
Mit Bezugnahme auf 12 und 13 kann bei dem dritten bevorzugten Verbindungsverfahren zwischen der Hilfsleitung 6 und der Flüssigkeitsleitung 4 die Hilfsleitung 6 durch den Kondensator 3 verlaufen; die beiden Enden der Hilfsleitung 6 stehen mit der zweiten Dampfkammer 7 bzw. der Flüssigkeitsleitung 4 in Verbindung, und ein Teil der Hilfsleitung 6 verläuft durch den Kondensator 3. Somit fließt das verdampfte Arbeitsmedium in der zweiten Dampfkammer 7 durch die Hilfsleitung 6 und tritt in den Kondensator 3 ein. Das verdampfte Arbeitsmedium kondensiert zu dem Arbeitsmedium in der Flüssigkeitsphase im Kondensator 3, und das Arbeitsmedium in der Flüssigkeitsphase durchströmt dann die Flüssigkeitsleitung 4 und fließt zurück zum Behälter 5.
Vier spezifische Beispiele für die Umlauf-Heatpipe der Ausführungsform III sind nachstehend vorgesehen.
10 zeigt das erste Beispiel für die Umlauf-Heatpipe der Ausführungsform III. Die Umlauf-Heatpipe des ersten Beispiels wendet den Aufbau des Bauteils zum Verringern der Wärmeübertragungs-Temperaturdifferenz der Umlauf-Heatpipe des ersten Beispiels in der Ausführungsform II an. Die Dampfleitung 2 verbindet die erste Dampfkammer 13 und den Einlass des Kondensators 3, und die Flüssigkeitsleitung 4 verbindet den Behälter 5 mit dem Auslass des Kondensators 3. Die zweite Dampfkammer 7 und die Flüssigkeitsleitung 4 stehen über die Hilfsleitung 6 miteinander in Verbindung, und die Hilfsleitung 6 steht mit der Flüssigkeitsleitung 4 über den Arbeitsmediumkanal 31 in Verbindung, der mit der Flüssigkeitsleitung 4 in Verbindung steht und im Kondensator 3 vorgesehen ist. Die zweite Dampfkammer 7 und der Arbeitsmediumkanal 31 stehen über die Hilfsleitung 6 miteinander in Verbindung. Der Aufbau beliebiger anderer Beispiele des Bauteils zum Verringern der Wärmeübertragungs-Temperaturdifferenz der Umlauf-Heatpipe in der Ausführungsform II kann auch bei der Umlauf-Heatpipe des ersten Beispiels in der Ausführungsform III angewendet werden.
11 zeigt das zweite Beispiel für die Umlauf-Heatpipe der Ausführungsform III. Die Umlauf-Heatpipe des zweiten Beispiels ist ähnlich derjenigen des ersten Beispiels; daher sind die Ähnlichkeiten nicht wiederholt. Der Unterschied besteht darin, dass bei der Umlauf-Heatpipe des zweiten Beispiels die Hilfsleitung 6 mit der Flüssigkeitsleitung 4 über den Hilfskondensator 9 in Verbindung steht, der auf der Hilfsleitung 6 vorgesehen ist.
12 zeigt das dritte Beispiel für die Umlauf-Heatpipe der Ausführungsform III. Die Umlauf-Heatpipe des dritten Beispiels ist ähnlich derjenigen des ersten Beispiels; daher sind die Ähnlichkeiten nicht wiederholt. Der Unterschied besteht darin, dass bei der Umlauf-Heatpipe des dritten Beispiels die Hilfsleitung 6 mit der Flüssigkeitsleitung 4 in Verbindung steht, indem sie durch den Kondensator 3 verläuft.
13 zeigt das vierte Beispiel für die Umlauf-Heatpipe der Ausführungsform III. Die Umlauf-Heatpipe des vierten Beispiels ist ähnlich derjenigen des dritten Beispiels; daher sind die Ähnlichkeiten nicht wiederholt. Der Unterschied besteht darin, dass die Umlauf-Heatpipe des vierten Beispiels den Aufbau des Bauteils zum Verringern der Wärmeübertragungs-Temperaturdifferenz der Umlauf-Heatpipe des vierten Beispiels in der Ausführungsform II anwendet.
Gemäß der Umlauf-Heatpipe der Ausführungsform III ist die Einschränkung des Prinzips der in der Luft- und Raumfahrttechnik verwendeten Umlauf-Heatpipe aufgehoben, und die Wärmeleckage kann verringert werden, ohne Materialien und Arbeitsmedium einzuschränken, sodass günstigere Materialien, günstigeres Arbeitsmedium und angepasste Verfahren angewendet werden können, um den Anforderungen ziviler Vorrichtungen mit hoher Leistung und hoher Wärmeflussdichte zu genügen. Die Wärmeübertragungs-Temperaturdifferenz, die durch herkömmliche Umlauf-Heatpipes erzeugt wird, die dasselbe Arbeitsmedium und einen angenäherten kapillaren Aufbau verwenden, übersteigt im Allgemeinen 35 °C, während die Wärmeübertragungs-Temperaturdifferenz, die durch die Umlauf-Heatpipe der Ausführungsform III erzeugt wird, auf 5-10 °C oder weniger verringert sein kann, sodass die Leistungsfähigkeit der verbesserten Umlauf-Heatpipe den Anforderungen ziviler Vorrichtungen genügen kann, wie etwa von Chips und elektronischen Leistungsvorrichtungen.
Die obige Beschreibung stellt nur bevorzugte Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung dar, und es sollte vermerkt werden, dass durch Fachleute verschiedene Verbesserungen und Ersetzungen vorgenommen werden können, ohne vom technischen Prinzip der vorliegenden Offenbarung abzuweichen; diese Verbesserungen und Ersetzungen sollten auch als der Schutzumfang der vorliegenden Offenbarung betrachtet werden.

Claims

Verfahren zum Verringern einer Wärmeübertragungs-Temperaturdifferenz einer Umlauf-Heatpipe, umfassend: Vorsehen einer zweiten Dampfkammer (7) zwischen einer ersten Dampfkammer (13) eines Verdampfers (1) und einem Behälter (5), und Trennen der ersten Dampfkammer (13) von der zweiten Dampfkammer (7) und Trennen der zweiten Dampfkammer (7) von dem Behälter (5) durch einen kapillaren Aufbau, wobei die erste Dampfkammer (13) mit einer Dampfleitung (2) in Verbindung steht und die zweite Dampfkammer (7) über eine Hilfsleitung (6) mit einer Flüssigkeitsleitung (4) in Verbindung steht.
Verfahren zum Verringern der Wärmeübertragungs-Temperaturdifferenz der Umlauf-Heatpipe nach Anspruch 1, ferner umfassend: Vorsehen eines Arbeitsmediumkanals (31), der mit der Flüssigkeitsleitung (4) in einem Kondensator (3) in Verbindung steht, wobei die zweite Dampfkammer (7) und der Arbeitsmediumkanal (31) über die Hilfsleitung (6) miteinander in Verbindung stehen.
Verfahren zum Verringern der Wärmeübertragungs-Temperaturdifferenz der Umlauf-Heatpipe nach Anspruch 1, ferner umfassend: Vorsehen eines Hilfskondensators (9) auf der Hilfsleitung (6).
Verfahren zum Verringern der Wärmeübertragungs-Temperaturdifferenz der Umlauf-Heatpipe nach Anspruch 1, ferner umfassend: Festlegen, dass die Hilfsleitung (6) durch den Kondensator (3) verläuft.
Bauteil zum Verringern einer Wärmeübertragungs-Temperaturdifferenz einer Umlauf-Heatpipe, umfassend einen Verdampfer (1) und einen Behälter (5), wobei der Verdampfer (1) ein Gehäuse (11) und einen kapillaren Aufbau enthält, wobei eine erste Dampfkammer (13), die mit einer Dampfleitung (2) in Verbindung steht, und eine zweite Dampfkammer (7), die mit einer Hilfsleitung (6) in Verbindung steht, zwischen dem kapillaren Aufbau und dem Gehäuse (11) ausgebildet sind, wobei die Hilfsleitung (6) ausgelegt ist, mit einer Flüssigkeitsleitung (4) in Verbindung zu stehen, die zweite Dampfkammer (7) zwischen der ersten Dampfkammer (13) und dem Behälter (5) vorgesehen ist, und der kapillare Aufbau ausgelegt ist, die erste Dampfkammer (13) von der zweiten Dampfkammer (7) zu trennen und die zweite Dampfkammer (7) von dem Behälter (5) zu trennen.
Bauteil zum Verringern der Wärmeübertragungs-Temperaturdifferenz der Umlauf-Heatpipe nach Anspruch 5, wobei der kapillare Aufbau ein einstückiger Aufbau ist.
Bauteil zum Verringern der Wärmeübertragungs-Temperaturdifferenz der Umlauf-Heatpipe nach Anspruch 5, wobei der kapillare Aufbau ein trennbarer Aufbau ist und der kapillare Aufbau ein kapillares Geflecht (12) und ein kapillares Bauteil (8) enthält, wobei die erste Dampfkammer (13) zwischen dem kapillaren Geflecht (12) und dem Gehäuse (11) ausgebildet ist, die zweite Dampfkammer (7) zwischen dem kapillaren Bauteil (8) und dem Gehäuse (11) ausgebildet ist und das kapillare Geflecht (12) mit dem kapillaren Bauteil (8) in Kontakt steht oder verbunden ist.
Bauteil zum Verringern der Wärmeübertragungs-Temperaturdifferenz der Umlauf-Heatpipe nach Anspruch 5, wobei der kapillare Aufbau an einer Verbindungsstelle zwischen dem Verdampfer (1) und der Hilfsleitung (6) mit einer konkaven Struktur versehen ist und die zweite Dampfkammer (7) zwischen der konkaven Struktur und dem Gehäuse (11) ausgebildet ist.
Bauteil zum Verringern der Wärmeübertragungs-Temperaturdifferenz der Umlauf-Heatpipe nach Anspruch 5, wobei ein erster Kanal (71) und eine Vielzahl von zweiten Kanälen (72) in dem kapillaren Aufbau vorgesehen sind, wobei der erste Kanal (71) an einer Verbindungsstelle zwischen dem Verdampfer (1) und der Hilfsleitung (6) vorgesehen ist, die Vielzahl von zweiten Kanälen (72) auf dem kapillaren Aufbau verteilt ist, jeder aus der Vielzahl von zweiten Kanälen in Verbindung mit dem ersten Kanal (71) steht und der erste Kanal (71) und die Vielzahl von zweiten Kanälen (72) zusammen die zweite Dampfkammer (7) mit dem Gehäuse (11) bilden.
Bauteil zum Verringern der Wärmeübertragungs-Temperaturdifferenz der Umlauf-Heatpipe nach Anspruch 5, wobei das Gehäuse (11) an einer Verbindungsstelle zwischen dem Verdampfer (1) und der Hilfsleitung (6) mit einer konvexen Struktur versehen ist und die zweite Dampfkammer (7) zwischen der konvexen Struktur und dem kapillaren Aufbau ausgebildet ist.
Bauteil zum Verringern der Wärmeübertragungs-Temperaturdifferenz der Umlauf-Heatpipe nach Anspruch 5, wobei eine Wand des Gehäuses (11) verdünnt ist, um eine Nut auf einer Fläche der Wand an einer Verbindungsstelle zwischen dem Verdampfer (1) und der Hilfsleitung (6) zu bilden, und die zweite Dampfkammer (7) zwischen der Nut und dem kapillaren Aufbau ausgebildet ist.
Bauteil zum Verringern der Wärmeübertragungs-Temperaturdifferenz der Umlauf-Heatpipe nach Anspruch 5, wobei eine poröse Struktur in der zweiten Dampfkammer (7) vorgesehen ist.
Umlauf-Heatpipe, umfassend das Bauteil zum Verringern der Wärmeübertragungs-Temperaturdifferenz der Umlauf-Heatpipe nach einem beliebigen der Ansprüche 5 bis 12.
Umlauf-Heatpipe nach Anspruch 13, ferner umfassend die Dampfleitung (2), einen Kondensator (3), die Flüssigkeitsleitung (4) und die Hilfsleitung (6), wobei die Dampfleitung (2) die erste Dampfkammer (13) mit einem Einlass des Kondensators (3) verbindet, die Flüssigkeitsleitung (4) den Behälter (5) mit einem Auslass des Kondensators (3) verbindet und die zweite Dampfkammer (7) und die Flüssigkeitsleitung (4) über die Hilfsleitung (6) miteinander in Verbindung stehen.
Umlauf-Heatpipe nach Anspruch 14, wobei ein Arbeitsmediumkanal (31), der mit der Flüssigkeitsleitung (4) in Verbindung steht, in dem Kondensator (3) vorgesehen ist und die zweite Dampfkammer (7) und der Arbeitsmediumkanal (31) über die Hilfsleitung (6) miteinander in Verbindung stehen.
Umlauf-Heatpipe nach Anspruch 14, wobei ein Hilfskondensator (9) auf der Hilfsleitung (6) vorgesehen ist.
Umlauf-Heatpipe nach Anspruch 14, wobei die Hilfsleitung (6) durch den Kondensator (3) verläuft.