Verfahren zur serienmässigen Herstellung von Wärmerohren

Abstract

 Bei einem Verfahren zur serienmäßigen Herstellung von Wärmerohren wird ein Rohr großer Länge (1) evakuiert, mit dem Arbeitsmedium (3) gefüllt endseitig vakuumdicht verschlossen (2), sodann wendel- oder mäanderförmig geformt, jede einzelne Windung am tiefsten Punkt erwärmt (4) und am höchsten Punkt gekühlt und abschließend die einzelnen Windungen durch einen vakuumdichten Trennschnitt zu einer Vielzahl von fertig konfektionierten Wärmerohren vereinzelt.

Beschreibung

[0001] Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur serienmäßigen Herstellung von Wärmerohren, bei dem ein Metallrohr evakuiert, in genau bemessener Weise mit einem Arbeitsmedium gefüllt und vakuumdicht verschlossen wird.

[0002] Wärmerohre sind vakuumdicht verschlossene Systeme, in deren Innenraum ein Arbeitsmedium zum Teil in flüssiger Form und zum Teil als gesättigter Dampf vorliegt. Solche Wärmerohre finden mehr und mehr technische und industriella Anwendung. insbesondere auf dem Gebiet der Wärme-und Kältetechnik.

[0003] Wird in einem solchen System einem Bereich, in dem sich flüssiges Arbeitsmedium befindet, Wärme zugeführt, so verdampft es dort und strömt zum kälteren oder gekühlten Bereich, wo es kondensiert und dabei seine aufgenommene Verdampfungswärme abgibt. Das Kondensat wird entweder aufgrund der Schwerkraft oder aufgrund anderer zum Beispiel kapillarer Kräfte in den Bereich der Heizzone zurücktransportiert.

[0004] Der Umlauf des Arbeitsmedium wird durch den häufig nur sehr geringen Temperaturunterschied zwischen der. Heiz- und der Kühlzone bewirkt. In der Heizzone herrscht ein höherer Dampfdruck als in der Kühlzone und dieses Druckgefälle treibt den Dampf zum gekühlten Ende. Ein wesentlicher Vorteil dieser thermischen Bauelemente ist, daß ihre effektive Wärmeleitfähigkeit um Größenordnungen höher ist als die der besten metallischen Leiter. Mit ihnen kann Wärme gegen die Schwerkraft transportiert werden. Sie sind einfach zu handhaben, leicht zu montieren und wartungsfrei.

[0005] Ein wesentlicher Kostenpunkt bei der Herstellung von Wärmerohren ist die Konfektionierung, d.h. das Reinigen, Evakuieren, Füllen und vakuumdichte Verschließen des Wärmerohres.

[0006] Es ist bereits vorgeschlagen worden, ein Rohr großer. Länge zu evakuieren, in genau bemessener Weise mit dem Arbeitsmedium zu füllen und darauf vakuumdicht zu verschließen. Anschließend wird das Rohr großer Länge wendel-oder mäanderartig geformt, so daß eine große Anzahl von einzelnen nebeneinander angeordneten Wärmerohren mit gemeinsamem Dampfraum entsteht.

[0007] Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Herstellung von Wärmerohren wesentlich kostengünstiger zu gestalten. Diese Aufgabe wird bei einem Verfahren der eingangs erwähnten Art dadurch gelöst, daß ein bereits mit dem Arbeitsmedium gefülltes funktionsfähiges Wärmerohr von großer Länge wendel- oder mäanderartig geformt, daß die einzelnen Windungen vorzugsweise am tiefsten Punkt erwärmt und am höchsten Punkt gekühlt werden und daß die einzelnen Windungen durch einen Trennschitt, vorzugsweise am höchsten Punkt, mit gleichz-eitigem vakuumdichtem Yerschließen der Trennebenen zu einer Vielzahl von konfektionierten Wärmerohren vereinzelt werden. Der wesentliche Vorteil der Erfindung ist darin zu sehen, daß der sehr ar- _beitsintensive Arbeitsgang Evakuieren und Füllen sowie vakuumdichtes Verschließen für eine Vielzahl von Wärmerohren nur einmal durchgeführt werden muß. Völlig überraschand hat sich baim erfindungagemäßen Verfahren gezeigt, d_aß sich die flüssige Phase des Arbeitsmediums gleichmäßig auf die einzelnen Windungen verteilt.

[0008] Als Material für das Wärmerohr verwendet man zweckmäßigerweise Hpfer, da sich dieses Material infolge seiner guten Wärmeleitfähigkeit,Korrosionsbeständigkeit und guten mechanischen Verformbarkeit als sehr vorteilhaft erwiesen hat. Die Rohre können dabei sowohl als nahtlos gezogene Rohre als auch als längsnahtgeschweißte Rohre verwendet werden. In Weiterbildung der Erfindung hat es sich als vorteilhaft erwiesen, aus einem längseinlaufenden Metallband, vorzugsweise aus Kupfer, kontinuierlich ein Schlitzrohr zu formen, dieses an seinen Bandkanten zu verschweißen, auf eine Trommel aufzuwickeln, zu evakuieren und mit dem Arbeitsmedium zu füllen und an seinen Enden vakuumdicht zu verschließen, darauf die Windungen in ihrem unteren Bereich zu erwärmen und ggf. im oberen Bereich zu kühlen und darauf im oberen Bereich unter Bildung eines vakuumdichten Verschlusses durchzutrennen. Nach diesem Verfahren lassen sich beispielsweise aus einer Fertigungslänge von ca. 4₀0 m je nach Kerndurchmesser der Trommel eine Vielzahl von konfektionierten Wärmerohren in einem Arbeitsgang herstellen. Um flexible Wärmerohre herzustellen, wird das Rohr im selben Arbeitsgang nach dem Schweißen gewollt. In Durchführung der Erfindung hat es sich als zweckmäßig erwiesen, die mit dem Rohr bewickelte Trommel teilweise in ein erwärmtes Wasserbad zu tauchen und die Rohrwindungen ggf. an den aus dem Wasserbad herausragenden Bereichen zu kühlen. Innerhalb kurzer Zeit verteilt sich dabei das einseitig eingefüllte flüssige Arbeitsmedium auf sämtliche Windungen gleichmäßig. Beim Durchtrennen der Rohre wird zunächst das Rohr flachgapreßt und im abgeflachten Bereich die Durchtrennung vorgenommen. Beide Arbeitsgänge werden gleichzeitig mit einer speziellen Zange durchgeführt. Zur Sicherheit können die Enden noch in ein Lotbad eingetaucht werden. Die einzelnen Wärmerohre, die nach diesem Verfahren in leicht gebogenem Zustand anfallen, können ggf. noch gerichtet werden.

[0009] Die Erfindung iat anhand des in den Figuren 1 bis 3 schamatisch dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert.

[0010] Dasin einem kontinuierlichen Arbeitsprozeß durch Formen eines Metallbandes und Längsnahtschweißen desselben hergestellte gewellte Rohr 1 mit einer Länge von beispielsweise 400 m wird entweder auf eine Spule sufgetrommelt oder, wie in der Figur vereinfacht dargestellt, in Form eines Mäanders gebogen. Das Rohr 1 besteht vorteilhafterweise aus Kupfer und weist beispielsweise eine Wanddicke von 0,3 mm auf. Das Rohr 1 wird an einem Ende vakuumdicht zum Beispiel mittels der Kappe 2 verschlossen und am anderen Ende mit einem nicht dargestellten Rohrstutzen versehen, an den eine Vakuumpumpe angeschlossen werden kann, welche das Rohr 1 evakuiert. Nach dem Evakuieren wird das Arbeitsmittel 3 eingefüllt und das Rohr vakuumdicht verschlossen. (s. Figur 1) Das auf die nicht dargestellte Trommel aufgewickelte Rohr 1 bzw. der Mäander wird sodann von oben in ein Wasserbad 4 von beispielsweise 60°C. teilweise eingetaucht. Dabei verdampft das Arbeitsmsdium 3 in der links dargestellten Rohrwindung und der Dampf kondensiert im oberen Bereich des Mäanders. Das Kondensat fließt nach unten ab und gelangt somit in die nächste Win- dung. Auf diese Weise ist das Arbeitsmedium 3 naah einer gewissen Zeit von der linken Windung aus auf sämtliche Windungen gleichmäßig verteilt. (s. Figur 2) Nun wird mittels einer nicht dargestellten geeigneten Zange jeder U-Bogen im oberen Bereich durchtrennt, wobei gleichzeitig die Rohrenden vakuumdicht verschlossen werden. (s. Figur 3) Es ist somit möglich, aus dem einmal evakuierten und g_e- _füllten Rohr 1, wie im Beispiel dargestellt, sieben einzelne Wärmarohre herzustellen.

[0011] Die U-förmig geformten Wärmerohre bzw. im Falle einer Aufwicklung auf eine Trommel kreisrunden Wärmerohre können ggf. noch gerichtet werden. Jedes einzelne Wärmerohr ist dann in genau benessener Weise mit annähernd der gleichen Menge Arbeitsmedium 3 gefüllt. Bei gerade gerichteten Wärmerohren kann ggf. noch die Länge den Einbaubedingungen angepaßt werden, indem bei senkrechter Haltung des Wärmerohres eine bestimmte Länge von oben abgetrennt wird, wobei wiederum die Rohrenden vakuumdicht verschlossen werden müssen

Ansprüche

1. Verfahren zur serienmäßigen Herstellung von Wärmerohren, bei dem ein Metallrohr evakuiert, in genau bemessener Weise mit einem Arbeitsmedium gefüllt und vakuumdicht verschlossen wird, dadurch gekennzeichnet, daß ein bsreits mit dem Arbeitsmedium gefülltes funktionsfähiges Wärmerohr von großer Länge wendel- oder mäanderartig geformt, daß die einzelnen Windungen vorzugsweise am tiefsten Punkt erwärmt und am höchsten Punkt gekühlt werden und daß die einzelnen Windungen durch einen Trennschnitt, vorzugsweise am höchsten Punkt, mit gleichzeitigem vakuumdichtem Verschließen der Trennebenen zu einer Vielzahl von konfektionierten Wärmerohren, vereinzelt werden.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein längseinlaufendes Metallband, vorzugsweise aus Kupfer, kontinuierlich zu einem Schlitzrohr geformt, an seinen Bandkanten verschweißt, auf eine Trommel aufgewickelt, an seinen Enden vakuumdicht verschlossen, evakuiert und mit dem Arbeitsmedium gefüllt wird, die Windungen in ihrem unteren Bereich erwärmt und ggf. im oberen Bereich gekühlt und darauf im oberen Bereich unter Bildung eines vakuumdichten Verschlusses durchtrennt werden.

3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Rohr nach dem Schweißen gewellt wird.

4. Verfahren nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die mit dem Rohr bewickelte Trommel teilweise in ein erwärmtes Wasserbad getaucht wird und die Rohrwindungen ggf. an den aus dem Wasserbad herausragenden Bereichen gekühlt werden.

5. Verfahren nach Anspruch 1 oder einem der folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß beim Durchtrennen der Rohre zunächst das Rohr flachgepreißt und im abgeflachten Bereich die Durchtrennung vorgenommen wird.

Zeichnung