Способ получения порошковой капиллярной структуры в длинномерных трубчатых элементах тепловых труб

Изобретение относится к получению длинномерного трубчатого элемента тепловых труб с порошковой капиллярной структурой на внутренней поверхности. Покрывают внутреннюю поверхность трубчатого элемента пленкой смеси, состоящей из глицерина и этилового спирта при их соотношении в пределах от 60:40% до 80:20%, располагают трубчатый элемент с наклоном относительно вертикали в пределах от 10 до 20 градусов, приводят трубчатый элемент во вращение вокруг собственной оси и засыпают железный порошок на верхнюю часть нижней образующей внутренней поверхности трубчатого элемента с получением равномерного слоя железного порошка на внутренней поверхности трубчатого элемента, после чего спеканием формируют на внутренней поверхности трубчатого элемента порошковую капиллярную структуру. Обеспечивается получение тонкой равномерной порошковой капиллярной структуры. 1 ил.

 

Изобретение относится к теплотехнике и порошковой металлургии.

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.

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].

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.

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].

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.

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.

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.

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.

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.

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.

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.

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.

Способ получения длинномерного трубчатого элемента тепловых труб с порошковой капиллярной структурой на внутренней поверхности, отличающийся тем, что покрывают внутреннюю поверхность трубчатого элемента пленкой смеси, состоящей из глицерина и этилового спирта при их соотношении в пределах от 60:40% до 80:20%, располагают трубчатый элемент с наклоном относительно вертикали в пределах от 10 до 20 градусов, приводят трубчатый элемент во вращение вокруг собственной оси и засыпают железный порошок на верхнюю часть нижней образующей внутренней поверхности трубчатого элемента с получением равномерного слоя железного порошка на внутренней поверхности трубчатого элемента, после чего спеканием формируют на внутренней поверхности трубчатого элемента порошковую капиллярную структуру.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к системам терморегулирования (СТР) космических аппаратов (КА) с тепловой нагрузкой от 13 до 18 кВт. СТР состоит из замкнутых жидкостных контуров и тепловых труб (ТТ), а также раскрываемых панелей радиатора (РПР).

Изобретение относится к области светотехники, а именно к мощным светодиодным лампам с объемным светодиодным (СД) модулем и охлаждением на основе малогабаритной тепловой трубы (ТТ).

Изобретение относится к теплоэнергетике и может быть использовано для утилизации вторичных тепловых энергоресурсов и низкопотенциальной тепловой энергии природных источников, а именно для трансформации тепловой энергии в механическую.

Изобретение относится к холодильной и криогенной технике. .

Изобретение относится к элементам систем терморегулирования, в частности, приборов телекоммуникационного спутника. .

Изобретение относится к системам терморегулирования преимущественно телекоммуникационных спутников, использующим контурные тепловые трубы. .

Изобретение относится к теплотехнике, в частности к тепловым трубам, и может быть использовано для отвода тепла от миниатюрных теплонапряженных объектов, в частности элементов радиоэлектронных приборов и компьютеров, требующих эффективного теплоотвода при минимальных габаритах охлаждающей системы.

Изобретение относится к энергетике и теплофизике и может быть использовано при создании теплопередающих тепловых труб (ТТ), преимущественно энергонапряженных, работающих во внешней вакуумной среде (ВС), в том числе в космическом пространстве.

Изобретение относится к теплотехнике, в частности к тепловым трубам, и может быть использовано для отвода тепла от различных теплонапряженных объектов с плоской контактной поверхностью.

Изобретение относится к двухфазным теплопередающим устройствам с капиллярной прокачкой теплоносителя, в частности к тепловым трубам. .
Изобретение относится к изготовлению фрикционных изделий. Способ включает нанесение и предварительное припекание свободнонасыпанного слоя фрикционного материала на стальную несущую основу и спекание под нагрузкой в защитной атмосфере.

Изобретение относится к получению композиционного материала алюминий – сталь. Способ включает формирование многослойной заготовки путем чередования алюминийсодержащих слоев и слоев стальной сетки, уплотнение многослойной заготовки прессованием и ее термообработку с получением композиционного материала.

Изобретение относится к способу изготовления композитного валка. Способ включает нанесение рабочего слоя (3) на основной корпус (2) посредством выполнения горячего изостатического прессования порошкового материала.
Изобретение относится к технологии изготовления изделий для теплообмена и проведения гетерогенного катализа, а более конкретно к cпособу припекания монослоя из медных шариков к металлической контактной поверхности тепломассообменника, и может быть использовано в производстве аппаратов для каталитической химии, теплообменников, а также в экспериментальной криогенике и производстве эффективных криоинструментов для хирургии.

Изобретение относится к области машиностроения и может быть использовано для получения биметаллических втулок и подшипников скольжения с антифрикционным сплавом при изготовлении и ремонте машин.

Изобретение относится к изготовлению комбинированного изделия из твердого сплава и стали типа шип. Получают твердосплавную заготовку из порошка твердого сплава холодным прессованием в закрытой пресс-форме, проводят предварительную термообработку полученной твердосплавной заготовки спеканием при 950-1100°С в среде водорода, затем размещают твердосплавную заготовку в нижней стальной полуформе для горячего прессования с обеспечением выступания твердосплавной заготовки над поверхностью стальной полуформы, выступающую над поверхностью стальной полуформы часть твердосплавной заготовки покрывают слоем от 5 до 15 мкм суспензии, содержащей технический углерод, сушат полученное покрытие в течение 4-10 секунд водородным факелом, затем ведут горячее прессование твердосплавной заготовки при давлении 0,1-3,0 МПа, скорости нагрева от 150 до 160°С/мин, напряжении источника питания от 5 до 8 В и максимальном импульсном токе от 3 до 8 кА.

Изобретение относится к получению защитного покрытия из порошкообразного фторопласта-4 на поверхности цилиндрического стального изделия, включает напрессовку покрытия нагружением от скользящей ударной волны заряда взрывчатого вещества и последующую термообработку.

Изобретение относится к изготовлению моноблочной детали вращения (1). Вокруг вращающегося цилиндрического сердечника (2) накладывают по меньшей мере две композитные волокнистые структуры, покрытые металлом, соответственно внутреннюю (7) и внешнюю (14).
Изобретение относится к технологии изготовления фильтрующего материала, в частности, для фильтрации жидкостей, очистки газовых потоков и других процессов разделения.

Изобретение относится к элементам скольжения, таким как вкладыши или втулки подшипников. Элемент скольжения (20) подшипников содержит основу (22), выполненную из стали, базовый слой (24) из спеченного металлического порошка, расположенный на основе (22) и содержащий медь, олово, висмут и твердые частицы (40), состоящие из Fe3P или из MoSi2 в количестве от 0,2 вес.% до 5,0 вес.% со среднеобъемным размером D50, не превышающим 10 микрон, и твердостью, по меньшей мере, 600 HV 0,05 при температуре 25°С.

Изобретение относится к получению длинномерного трубчатого элемента тепловых труб с порошковой капиллярной структурой на внутренней поверхности. Покрывают внутреннюю поверхность трубчатого элемента пленкой смеси, состоящей из глицерина и этилового спирта при их соотношении в пределах от 60:40 до 80:20, располагают трубчатый элемент с наклоном относительно вертикали в пределах от 10 до 20 градусов, приводят трубчатый элемент во вращение вокруг собственной оси и засыпают железный порошок на верхнюю часть нижней образующей внутренней поверхности трубчатого элемента с получением равномерного слоя железного порошка на внутренней поверхности трубчатого элемента, после чего спеканием формируют на внутренней поверхности трубчатого элемента порошковую капиллярную структуру. Обеспечивается получение тонкой равномерной порошковой капиллярной структуры. 1 ил.

Наверх