199619. lajstromszámú szabadalom • Légkörben és gravitációs térben működő önlezáró, önjavító hőcső és hőmérsékletérzékeny zárószerkezet annak megvalósítására
1 HU 199619 B 2 A találmány tárgya önlezáró és önjavító tulajdonságú, légkörben és gravitációs térben működő hőcső, amelynek az elpárologtató szakasza a kondenzáló szakaszánál mélyebben helyezkedik el, illetve hőmérsékletérzékeny zárószerkezet az ilyen hőcsövek kondenzáló szakaszán, vagy az e szakasz után esetleg elhelyezkedő pufferterének falán kialakított nyílás légmentes, de oldható elzárására. Az ilyen hőcsövek a hőcsövek szinte valamennyi földi alkalmazásánál előnyösek, ahol a hőcső mérete a gyakorlati megvalósítást lehetővé teszi (tehát pl. átmérője cm nagyságrendű), de különösen előnyösek helyhezkötött létesítmények egyedi hőcsöveinek helyszíni előállításánál. A zárószerkezet hőcsövön belüli alkalmazása különleges tulajdonságú, változó vezetőképességű hőcsövek megvalósítását teszi lehetővé. A hőcsövek megbízható működésének, hosszú élettartamának alapja mindeddig a tökéletesen légmentes lezárás és a szerkezeti anyagok a munkafolyadék kémiai stabilitása, összeférhetősége. A hőcsövek belső terében ugyanis a munkafolyadékon és annak az adott hőmérséklethez tartozó gőznyomású telített gőzén kívül legfeljebb számított menynyiségű semleges gáz lehet (a változó vezetőképességű hőcsöveknél, az ún. VVHC-knél); az üzemen kívüli hőcsövekben tehát zömmel csökkentett nyomás uralkodik, míg az üzemelő hőcsövekben a környezethez képest legtöbbször túlnyomás van. A lezárás legkisebb hibája, vagy a csőfal anyaghibájábói adódó legkisebb nyílás is idővel a cső levegőzéséhez vezet, amely a csövet nemcsak működőképtelenné teszi, de robbanásveszélyes sé is, mivel a kondenzáló szakaszt kitöltő levegő nem engedi, hogy a munkafolyadék kondenzálva hőjét leadja, a cső túlmelegszik, sokszoros túlnyomás állhat elő, ami robbanást okozhat. Hasonló következménnyel jár, ha a csövek munkafolyadéka gázíejlődés kíséretében bomlik, akár hőbomlás, akár a szerkezeti anyagokkal való kémiai reakció (korrózió) következtében. Tipikus erre az acél, vagy öntöttvascsövek és víz munkafolyadék példája, amely igen sok esetben a legolcsóbb és legkézenfekvőbb megoldás lenne hőcsőkészítésre, ám a víz, ha igen lassan is, hidrogénfejlődés közben korrodálja a csőfalat, és a cső gázos, robbanásveszélyes lesz. Különösen érzékenyek mindennemű idegen eredetű gáz jelenlétére a WHC-k, amelyeknél a legkisebb gázmennyiség változás a működés lényeges zavarához vezet. Mindezekről, beleértve az anyagok összeférhetőségének és a lezárás tökéletességének részleteit és fontosságát, bő irodalmi hivatkozással, kimerítően ír P.D.Dunn és D.A.Reay: „Hőcsövek” című könyvében (Műszaki Könyvkiadó, 1982). Fenti okokból mindeddig kizárólag fixen lezárt (forrasztott, hegesztett, hidegfolyatott, stb.) hőcsöveket alkalmaztak tartósüzemi célokra, a csappal történő lezárást kísérleti célokra tartották csak indokoltnak (idézett könyv 169. oldal 4.1.9. fejezet 1. bekezdés). Az ilyen nagy gonddal lezárt és különös szigorral választott anyagokkal készített hőcsövek érthetően meglehetősen drágák, különösen nagyobb méretek (cm nagyságrendű ’átmérő, m nagyságrendű hossz) esetében, előállításuk anyag- és munkaigényes. A találmány célja nagyobb méretekben is olcsón előállítható, egyszerűen, esetenként a helyszínen előállítható, önlezáró és önjavító hőcsövek létrehozása, ilyen hőcsövek megvalósításához sorozatban gyártható zárószerkezet kialakítása, és mindezekkel különleges, eddig meg nem valósított tulajdonságú VVHC-k konstruálási lehetőségének biztosítása. A találmány szerinti önlezáró és önjavító hőcső azon a felismerésen alapul, hogy — a szakmai előítélet ellenére — légkörben és gravitációs térben működő hőcsöveknek nem kell állandó jelleggel lezártnak lennie, ha biztosítható, hogy az esetleg beszivárgó levegő, vagy keletkező gáz—ezek hidegebbek — automatikusan távozhasson a csőből, ha azonban a munkafolyadék meleg gőzei távoznának a hőcsőből, a cső automatikusan lezáródik és csak akkor nyílik újra, ha a csőben ismét parazita gázok jelennének meg. A kitűzött célt a bevezetőben körülírt berendezéssel úgy értük el, hogy a hőcső kondenzáló szakaszának végén, vagy e kondenzáló szakasz után esetleg elhelyezkedő pufferterének falán olyan nyílás van kialakítva, amelyet a kondenzáló szakasz egy választott pontjának adott hőmérsékletén — célszerűen a hőcső munkafolyadékának atmoszférikus forráspontján — egy hőmérsékletérzékeny zárószerkezet légmentesen, de oldható módon elzár. Ezt a feladatot bonyolult hőmérsékletmérő, és ezzel vezérelt szelepszerkezet alkalmazásán kívül olyan egyszerű módon is megvalósíthatjuk, amelynél a nyílás belülről tűszelepszerűen van kiképezve, a tűszelep zárótűjének másik vége a hőcső kondenzálószakaszában, annak kívánt pontján elhelyezett, egyik végén ide rögzített, gázzal és/vagy folyadékkal töltött, változó térfogatú — célszerűen harmonikaszerű kialakítású — szelence nem rögzített végéhez csatlakozik. Tűszelep helyett a nyílásra hasonló módon rászoruló más zárótestet (pl. gumit) is használhatunk. A találmány szerinti hőcső egy előnyös kiviteli módjánál a hőmérsékletérzékeny zárószerkezet révén légmentesen, de oldható módon elzáródó nyílás egy másik, a környezettől légmentesen elzárt térbe torkollik. Egy további kiviteli módnál a hőcsőnek több nyílása van, amelyek különböző terekbe, esetleg egyikük a szabadba torkollik, és ezeket a nyílásokat más-más helyen érzékelő 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 2
