Способ получения порошковой капиллярной структуры в длинномерных трубчатых элементах тепловых труб Российский патент 2018 года по МПК B22F7/04 F28D15/04 

Описание патента на изобретение RU2653392C1

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.

Похожие патенты RU2653392C1

название год авторы номер документа
Устройство для изготовления пористых изделий из магнитных порошков 1987
  • Капцевич Вячеслав Михайлович
  • Сорокина Алла Никитична
  • Беденко Сергей Александрович
  • Савич Вадим Викторович
  • Пилиневич Леонид Петрович
  • Галкин Александр Евгеньевич
SU1528620A1
ОХЛАЖДАЮЩЕЕ УСТРОЙСТВО ДЛЯ ТЕРМОСТАБИЛИЗАЦИИ ГРУНТОВ ОСНОВАНИЙ ЗДАНИЙ И СООРУЖЕНИЙ 2015
  • Щелоков Алексей Владимирович
  • Краснов Антон Валерьевич
  • Мухин Илья Андреевич
RU2597394C1
Способ изготовления плоской тепловой трубы 2023
  • Мазюк Виктор Васильевич
  • Анчевский Павел Семенович
  • Олехновский Валерий Адамович
  • Ильющенко Александр Федорович
RU2812218C1
СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ МНОГОСЛОЙНЫХ КАПИЛЛЯРНО-ПОРИСТЫХ ПОКРЫТИЙ ИЗ РАЗЛИЧНЫХ В КАЖДОМ СЛОЕ ПОРОШКОВЫХ МАТЕРИАЛОВ 1992
  • Файкин В.И.
RU2027551C1
Устройство для нанесения покрытий из металлических порошков 1980
  • Иоффе Олег Берович
  • Леньков Виктор Алексеевич
  • Ляховский Вадим Владимирович
  • Поволоцкий Владимир Мошкович
  • Файкин Валерий Ильич
  • Ханевский Михаил Александрович
  • Штутман Борис Аркадьевич
SU956150A1
Смазка для прессования титановых порошков 1978
  • Олесов Юрий Георгиевич
  • Саливон Владимир Прокофьевич
  • Перевязко Александр Иванович
  • Огнев Рудольф Константинович
  • Архипов Владимир Иванович
  • Тер-Погосян Эдуард Дмитриевич
SU721468A1
ТРУБЧАТЫЙ ТВЕРДООКСИДНЫЙ ТОПЛИВНЫЙ ЭЛЕМЕНТ С МЕТАЛЛИЧЕСКОЙ ОПОРОЙ, ЕГО ТРУБЧАТЫЙ МЕТАЛЛИЧЕСКИЙ ПОРИСТЫЙ ОПОРНЫЙ СЛОЙ И СПОСОБЫ ИХ ИЗГОТОВЛЕНИЯ 2007
  • Коржов Валерий Поликарпович
  • Бредихин Сергей Иванович
  • Кведер Виталий Владимирович
  • Карпов Михаил Иванович
  • Жохов Андрей Анатольевич
  • Севастьянов Владимир Владимирович
  • Никитин Сергей Васильевич
  • Лавриков Александр Сергеевич
RU2332754C1
МЕТАЛЛИЧЕСКИЙ ПОРОШКОВЫЙ СОСТАВ, СОДЕРЖАЩИЙ СВЯЗУЮЩЕЕ НА ВЫСЫХАЮЩЕМ МАСЛЕ 2006
  • Йоханссон Бьерн
  • Видарссон Хильмар
RU2386514C2
СПОСОБ ФОРМИРОВАНИЯ ПОРОШКОВЫХ ИЗДЕЛИЙ ИЛИ МАТЕРИАЛОВ 2008
  • Ермилов Александр Германович
  • Лопатин Владимир Юрьевич
  • Еремеева Жанна Владимировна
RU2432227C2
СПОСОБ НАНЕСЕНИЯ ПОКРЫТИЙ НА ВНУТРЕННИЕ ПОВЕРХНОСТИ ЦИЛИНДРИЧЕСКИХ ИЗДЕЛИЙ И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ 1991
  • Присевок А.Ф.
  • Федорцев В.А.
  • Соловей А.И.
  • Лавриненко М.З.
  • Санников В.А.
  • Иванченко А.Ф.
  • Мельник Б.И.
RU2009027C1

Иллюстрации к изобретению RU 2 653 392 C1

Реферат патента 2018 года 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.

Формула изобретения RU 2 653 392 C1

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.

Документы, цитированные в отчете о поиске Патент 2018 года RU2653392C1

US 3762011 A1, 02.10.1973
US 7802362 B2, 28.09.2010
ПРИБОР ДЛЯ УМНОЖЕНИЯ И ДЕЛЕНИЯ ЧИСЕЛ 1925
  • Косяков Д.П.
SU6708A1
Способ обезволашивания шкур 1928
  • Кожевников Н.Н.
SU16810A1
Способ изготовления тепловой трубы 1980
  • Биденко Виктор Антипович
  • Вунтесмери Валерий Семенович
  • Лубянов Леонид Павлович
  • Небосенко Анатолий Николаевич
  • Небосенко Наталия Львовна
  • Семена Михаил Григорьевич
SU881514A1
Способ изготовления тепловой трубы 1980
  • Осадчий Владимир Андреевич
  • Шмаков Георгий Григорьевич
  • Глухов Александр Анатольевич
  • Оболонский Алексей Павлович
  • Гончаров Александр Борисович
SU907380A1
US 5320866 A1, 14.06.1994
Электронно-копировальное устройство 1981
  • Артюшин Лев Федорович
  • Иошин Олег Иванович
  • Овилко Олег Григорьевич
  • Москалев Борис Александрович
  • Антошечкин Александр Григорьевич
  • Васькин Виктор Михайлович
SU999002A1

RU 2 653 392 C1

Авторы

Мазюк Виктор Васильевич

Анчевский Павел Семенович

Ильющенко Александр Федорович

Даты

2018-05-08Публикация

2017-01-26Подача