МЕТОДЫ СКЛЕИВАНИЯ ФИТИЛЯ СО СТЕНКОЙ ТРУБЫ
Обычно фитиль, используемый в тепловых трубах цилиндрического типа, представляет собой свернутую в цилиндр сетку из нержавеющей проволоки и вставленную с некоторым усилием в полость трубы. Этот сетчатый цилиндр обладает определенной способностью пружинить. В других случаях в трубу дополнительно вставляются туго свитые спиральные пружины, которые затем в ней распрямляются. Оба эти способа механическим путем обеспечивают плотное прилегание фитиля к внутренней стенке тепловой трубы. В настоящей работе применительно к целям рассматриваемой задачи была разработана конструкция тепловых труб в виде плоских панелей. Для таких панелей используемая в тепловых трубах цилиндрического типа технология соединения фитилей со стенками оказалась непригодной.
Для обеспечения в тепловой трубе малых перепадов температур необходимо в числе прочих требований обеспечить малое термическое сопротивление между наружной поверхностью тепловой трубы и фитилем. В свою очередь это условие ведет к необходимости обеспечения хорошего термического контакта между фитилем и внутренней стенкой тепловой трубы. Несомненно, что при склеивании капиллярных структур с внутренней поверхностью полостей тепловых труб хорошая передача тепла будет обеспечена.
При работе на воде для изготовления фитилей были выбраны плетеные и тканые материалы из стекло- или кварцевого волокна. Их испытание, а также анализ более ранних работ [2 и 4] показали большую эффективность этих капиллярных структур по сравнению с другими капиллярными материалами.
Однако склеивание капиллярных материалов с твердой подложкой представляет собой сложную проблему. Для склеивания необходимо, чтобы клей смачивал соединяемые поверхности. Если жидкий клей контактирует с материалом, имеющим капиллярную структуру, и смачивает его, то под действием капиллярных сил клей проникает в капилляры. Если не принять меры для предотвращения этого процесса, то капиллярные каналы в материале окажутся заполненными клеем. После этого способность материала к капиллярной перекачке жидкости окажется нарушенной.
Отсюда возникает требование, которое нужно удовлетворить при склеивании фитилей с подложками. Проникновение клея в волокнистую структуру материала фитиля должно ограничиваться лишь небольшой долей от полной толщины фитиля с тем, чтобы основная часть капилляров оставалась свободной и обеспечивала капиллярную перекачку рабочей жидкости. Выполнение этого требования осложняется еще и тем, что, исходя из условий обеспечения высокой теплопроводности поперек фитиля, его толщина должна быть порядка миллиметра или даже меньше.
Теоретически возможным решением этой проблемы было, бы применение такой дозировки клея, при которой в любой точке поверхности раздела фитиль — подложка он проникал в капиллярную структуру лишь на ограниченную глубину.
Возможно, наиболее простым путем соединения фитиля с подложкой является использование клеев, которые должны высохнуть до липкого состояния еще до того момента, как они войдут в соприкосновение с фитилем. Типичным примером такого вида клея может служить обыкновенный резиновый клей для ремонта камер велосипедов. При пользовании этим клеем необходимо выждать, чтобы растворитель полностью испарился, и лишь после этого плотно прижать склеиваемые поверхности друг к другу. При приклеивании фитиля резиновый клей наносят только на твердую поверхность, затем дают растворителю испариться. После этого прижимают фитиль к подготовленной таким путем подложке, чем обеспечивается их достаточно хорошее склеивание. Однако рабочая температура, при которой можно использовать обыкновенный резиновый клей, ограничена приблизительно 50 °С, и склеивание недостаточно прочное [5].
Попытка использовать в целях повышения рабочей температуры выпускаемые промышленностью в тюбиках кремнийорганические клеи такой же консистенции, как и у резинового клея, оказалась неудачной в связи с «отравлением» фитиля в процессе вулканизации кремнийорганических клеев. По-видимому, в процессе вулканизации выделяются кремнийорганические соединения с малым молекулярным весом. Эти соединения проникают в капилляры и покрывают их стенки водоотталкивающим слоем. Через несколько дней работы приклеенные указанным способом фитили становятся настолько водонепроницаемыми, что капли воды скатываются по наклоненной поверхности фитиля 51.
Хорошим методом, позволяющим осуществить минимальное и регулируемое проникновение связывающего вещества в капилляры фитиля, является приваривание фитиля с подложкой с помощью размягчающихся при тепловом воздействии и приваривающихся при этом к подложке и фитилю пленочных материалов. К этим материалам относятся термореактивные и термопластические тонкие листы полиэфирной смолы, размягчающиеся при тепловом воздействии полиэтиленовые пленки и текучие при повышенной температуре виды фторэтиленпропиленфторуглеродистой (FEP) пленки.
Методы приварки и склейки детально описаны в работах [5 и 6]. Рекомендуемый метод — сварка с помощью фторэтиленпропиленфторуглеродистой пленки толщиной 0,05 мм при температуре 290 °С под давлением 2,11 кг/см2, время выдержки — от 0,5 до 1,0 сек.
Методика приварки тканей из стекло- или кварцевого волокна к твердым подложкам может быть распространена на случай соединения с подложкой фитилей из металлических волокон,включая сетки, металлический войлок и листы спеченного металла. Вместо термопластической и термореактивной пленок подложка в этом случае может быть покрыта тонким слоем припоя. Для того чтобы слой припоя имел равномерную толщину, было предложено наносить его гальваническим способом. В результате капиллярная структура соединяется с покрытой припоем подложкой по существу тем же методом приварки в результате совместного действия тепла и сжатия соединяемых элементов. Этот метод в настоящей работе не применялся и не был проверен экспериментально. Мы полагаем, что в соответствующих случаях его можно с успехом использовать.
