適應熱衝擊的流量自匹配核熱源異型蒸發器的製造方法
2023-10-18 04:29:14 1
適應熱衝擊的流量自匹配核熱源異型蒸發器的製造方法
【專利摘要】本發明屬於太空飛行器熱控制【技術領域】，具體涉及一種異型蒸發器。適應熱衝擊的流量自匹配核熱源異型蒸發器，它包括：蒸氣匯流環(1)、液體分流環(2)、四個蒸發器組件(3)以及充液管(4)；其技術方案是，蒸氣匯流環(1)為C形結構，液體分流環(2)為封閉的環形結構，蒸發器組件(3)包括：蒸發器殼體(3-1)以及集熱座(3-2)；蒸發器殼體(3-1)包裹在集熱座(3-2)的內部，蒸發器殼體(3-1)內部設有一根軸向的毛細芯(3-3)，蒸發器組件(3)安裝於蒸氣匯流環(1)之間液體分流環(2)；本發明能夠滿足重力驅動兩相流體迴路的使用需求。
【專利說明】適應熱衝擊的流量自匹配核熱源異型蒸發器
【技術領域】
[0001]本發明屬於太空飛行器熱控制【技術領域】，具體涉及一種異型蒸發器。
【背景技術】
[0002]在嫦娥三號巡視器和著陸器的熱控設計中採用了重力驅動兩相流體迴路來連通或隔斷艙外同位素核熱源與艙內設備間的熱傳輸通道。兩相流體迴路系統組成如圖1所示，它包括通過管路依次連接的蒸發器、冷凝器、儲液器以及控制閥；所述蒸發器的兩端分別設有蒸氣匯流環以及液體分流環；當閥門處於打開狀態，蒸發器從同位素熱源吸收熱量，蒸發成蒸氣；蒸發器為兩相流體迴路的核心組件，應滿足以下條件:
[0003]I)需要適應劇烈的熱衝擊，如嫦娥三號任務中，流體迴路開啟時，蒸發器組件將經歷短時間內從265°C降至-10°C的過程；
[0004]2)均勻的將圓柱形核熱源釋放的熱量吸收；
[0005]3)應方便核熱源及其模擬熱源的安裝和拆卸。
【發明內容】
[0006]本發明的目的是:提供一種適應熱衝擊的流量自匹配核熱源異型蒸發器，使其滿足使用的需求；
[0007]本發明的技術方案是:適應熱衝擊的流量自匹配核熱源異型蒸發器，它包括:蒸氣匯流環、液體分流環、四個蒸發器組件以及充液管；
[0008]蒸氣匯流環為C形結構，它由三段L型管路連接而成，其中，第一 L型管路的一端設有二通接頭，另一端通過三通接頭與第二 L型管路連接，第二 L型管路與第三L型管路之間通過四通接頭連接，第三L型管路的另一端設有二通接頭；三段L型管路的彎折處均為圓弧過渡；
[0009]液體分流環為封閉的環形結構，它由四段彎折管路連接而成，其中，第一彎折管路通過三通接頭與第二彎折管路連接，第二彎折管路通過三通接頭與第三彎折管路連接，第三彎折管路通過三通接頭與第四彎折管路連接，第四彎折管路通過四通接頭與第一彎折管路連接；四段彎折管路的彎折處均為圓弧過渡；
[0010]四個蒸發器組件的結構相同，均包括:蒸發器殼體以及集熱座；蒸發器殼體為管狀結構，其包裹在集熱座的內部，兩端高於集熱座的端面，集熱座與核熱源殼體貼合；蒸發器殼體內部設有一根長度與蒸發器殼體相等的毛細芯；
[0011]四個蒸發器殼體的上端分別接入第一L型管路處的二通接頭、第一 L型管路與第二 L型管路連接處的三通接頭、第二 L型管路與第三L型管路之間的四通接頭、以及第三L型管路處的二通接頭，四個蒸發器殼體的下端分別接入第一彎折管路與第二彎折管路連接處的三通接頭、第二彎折管路與第三彎折管路連接處的三通接頭、第三彎折管路與第四彎折管路連接處的三通接頭、以及第四彎折管路與第一彎折管路連接處的四通接頭，相鄰的蒸發器殼體之間的間距相等；充液管接入第二 L型管路與第三L型管路之間的四通接頭；蒸氣匯流環的四通接頭與蒸氣管路連通，液體分流環的四通接頭與液體管路連通。
[0012]有益效果是:1)本發明下部為環形結構可實現均勻流量的功能，上部結構為C型開放設計，整個組件具有伸展性，能適應劇烈的熱衝擊產生的熱應力。
[0013]2)4個蒸發器組件分布在核熱源四周，在各種姿態下均可依靠重力實現對流量的自動調配，將核熱源的熱量均勻吸收。
[0014]3)蒸發器組件內的絲網可以在各種姿態下，將液體吸入至整個蒸發器，實現均勻和充分的供液，減小換熱溫差，確保蒸發器組件在各種傾斜姿態也可以均勻的吸收熱量。
[0015]4)本發明上下方均無任何幹涉，上部的C型結構可適應一定餘量的調節，方便核熱源及其模擬熱源的反覆安裝和拆卸。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0016]圖1為【背景技術】中所述的重力驅動兩相流體迴路的結構示意圖；
[0017]圖2為本發明的結構示意圖；
[0018]圖3為本發明中蒸氣匯流環的結構示意圖；
[0019]圖4為本發明中液體分流環的結構示意圖；
[0020]圖5為本發明中蒸發器組件的結構示意圖；
[0021]圖6為本發明中蒸發器組件的俯視圖；
[0022]其中，1-蒸氣匯流環、1-1第一 L型管路、1-2第二 L型管路、1_3第三L型管路、2-液體分流環、2-1第一彎折管路、2-2第二彎折管路、2-3第三彎折管路、2-4第四彎折管路、3-蒸發器組件、3-1蒸發器殼體、3-2集熱座、3-3毛細芯、4-充液管。
【具體實施方式】
[0023]參見附圖2，適應熱衝擊的流量自匹配核熱源異型蒸發器，它包括:蒸氣匯流環1、液體分流環2、四個蒸發器組件3以及充液管4 ;
[0024]參見附圖3，蒸氣匯流環I為C形結構，它由三段L型管路連接而成，其中，第一 L型管路1-1的一端設有二通接頭，另一端通過三通接頭與第二 L型管路1-2連接，第二 L型管路1-2與第三L型管路1-3之間通過四通接頭連接，第三L型管路1-3的另一端設有二通接頭；三段L型管路的彎折處均為圓弧過渡；
[0025]參見附圖4，液體分流環2為封閉的環形結構，它由四段彎折管路連接而成，其中，第一彎折管路2-1通過三通接頭與第二彎折管路2-2連接，第二彎折管路2-2通過三通接頭與第三彎折管路2-3連接，第三彎折管路2-3通過三通接頭與第四彎折管路2-4連接，第四彎折管路2-4通過四通接頭與第一彎折管路2-1連接；四段彎折管路的彎折處均為圓弧過渡；
[0026]參見附圖5、6，四個蒸發器組件3的結構相同，均包括:蒸發器殼體3-1以及集熱座3-2 ;蒸發器殼體3-1為管狀結構，其包裹在集熱座3-2的內部，兩端高於集熱座3-2的端面，集熱座3-2與核熱源殼體貼合；蒸發器殼體3-1內部設有一根長度與蒸發器殼體3-1相等的毛細芯3-3 ；
[0027]四個蒸發器殼體3-1的上端分別接入第一 L型管路1-1處的二通接頭、第一 L型管路1-1與第二 L型管路1-2連接處的三通接頭、第二 L型管路1-2與第三L型管路1_3之間的四通接頭、以及第三L型管路1-3處的二通接頭，四個蒸發器殼體3-1的下端分別接入第一彎折管路2-1與第二彎折管路2-2連接處的三通接頭、第二彎折管路2-2與第三彎折管路2-3連接處的三通接頭、第三彎折管路2-3與第四彎折管路2-4連接處的三通接頭、以及第四彎折管路2-4與第一彎折管路2-1連接處的四通接頭，相鄰的蒸發器殼體3-1之間的間距相等；充液管4接入第二 L型管路1-2與第三L型管路1-3之間的四通接頭；蒸氣匯流環I的四通接頭與蒸氣管路連通，液體分流環2的四通接頭與液體管路連通。
[0028]較優的，在蒸發器殼體3-1的內圓周面加工有螺紋，當毛細芯3-3將液體分流環2的液體沿軸向拉升到整個蒸發器殼體3-1時，液體可浸潤至螺紋，使得蒸發器殼體3-1周向受熱更為均勻。
[0029]較優的，蒸發器殼體3-1採用不鏽鋼材料以保證強度和安全性能，集熱座3-2採用鋁合金材料，強化與核熱源的換熱，減小換熱溫差。
[0030]使用時，首先通過充液管4將兩相流體迴路抽真空，然後再次通過充液管4向兩相流體迴路中注入液體工質，注入後將充液管4封死，由於儲液器在布置上高於蒸發器，故液體工質在重力作用下流向蒸發器；液體工質通過液體分流環2注入四個蒸發器組件3，在毛細芯3-3的作用下，液體工質由蒸發器組件3的底部提升至頂端；同時在同位素熱源的作用下，液體工質吸熱蒸發，蒸氣通過蒸氣匯流環I匯聚至蒸氣管路。
【權利要求】
1.適應熱衝擊的流量自匹配核熱源異型蒸發器，它包括:蒸氣匯流環(I)、液體分流環(2)、四個蒸發器組件(3)以及充液管(4);其特徵在於: 所述蒸氣匯流環(I)為C形結構，它由三段L型管路連接而成，其中，第一 L型管路(1-1)的一端設有二通接頭，另一端通過三通接頭與第二 L型管路(1-2)連接，所述第二 L型管路(1-2)與第三L型管路(1-3)之間通過四通接頭連接，所述第三L型管路(1-3)的另一端設有二通接頭；所述三段L型管路的彎折處均為圓弧過渡； 所述液體分流環(2)為封閉的環形結構，它由四段彎折管路連接而成，其中，第一彎折管路(2-1)通過三通接頭與第二彎折管路(2-2)連接，所述第二彎折管路(2-2)通過三通接頭與第三彎折管路(2-3)連接，所述第三彎折管路(2-3)通過三通接頭與第四彎折管路(2-4)連接，所述第四彎折管路(2-4)通過四通接頭與所述第一彎折管路(2-1)連接；所述四段彎折管路的彎折處均為圓弧過渡； 所述四個蒸發器組件(3)的結構相同，均包括:蒸發器殼體(3-1)以及集熱座(3-2);所述蒸發器殼體(3-1)為管狀結構，其包裹在所述集熱座(3-2)的內部，兩端高於所述集熱座(3-2)的端面，所述集熱座(3-2)與核熱源殼體貼合；所述蒸發器殼體(3-1)內部設有一根長度與所述蒸發器殼體(3-1)相等的毛細芯(3-3); 所述四個蒸發器殼體(3-1)的上端分別接入所述第一 L型管路(1-1)處的二通接頭、所述第一 L型管路(1-1)與所述第二 L型管路(1-2)連接處的三通接頭、所述第二 L型管路(1-2)與所述第三L型管路(1-3)之間的四通接頭、以及所述第三L型管路(1-3)處的二通接頭，所述四個蒸發器殼體(3-1)的下端分別接入所述第一彎折管路(2-1)與第二彎折管路(2-2)連接處的三通接頭、所述第二彎折管路(2-2)與所述第三彎折管路(2-3)連接處的三通接頭、所述第三彎折管路(2-3)與所述第四彎折管路(2-4)連接處的三通接頭、以及所述第四彎折管路(2-4)與所述第一彎折管路(2-1)連接處的四通接頭，相鄰的所述蒸發器殼體(3-1)之間的間距相等；所述充液管(4)接入所述第二 L型管路(1-2)與所述第三L型管路(1-3)之間的四通接頭；所述蒸氣匯流環(I)的四通接頭與蒸氣管路連通，所述液體分流環(2)的四通接頭與液體管路連通。
2.如權利要求1所述的適應熱衝擊的流量自匹配核熱源異型蒸發器，其特徵在於:所述蒸發器殼體(3-1)的內圓周面加工有螺紋。
3.如權利要求1或2所述的適應熱衝擊的流量自匹配核熱源異型蒸發器，其特徵在於:所述毛細芯(3-3)由剪裁後的金屬絲網包裹金屬燒結網點焊成型。
4.如權利要求1或2所述的適應熱衝擊的流量自匹配核熱源異型蒸發器，其特徵在於:所述蒸發器殼體(3-1)採用不鏽鋼材料，所述集熱座(3-2)採用鋁合金材料。
【文檔編號】F25B39/02GK104501472SQ201410720601
【公開日】2015年4月8日 申請日期:2014年12月2日 優先權日:2014年12月2日
【發明者】苗建印, 張紅星, 王錄, 莫青 申請人:北京空間飛行器總體設計部