一種用於無熱沉條件下的儀器設備主動散熱裝置的製作方法

2023-11-12 06:00:47

專利名稱：一種用於無熱沉條件下的儀器設備主動散熱裝置的製作方法
技術領域：
本實用新型屬於一種散熱裝置，具體涉及一種超高聲速飛行器內部無熱沉狀態下的儀器設備的主動散熱裝置。
背景技術：
以臨近空間超高聲速飛行器為例來講，其內部儀器設備在飛行器飛行過程中處於一個外部高溫、內部相對低溫的無熱沉條件，若不對儀器設備採取主動散熱措施，在飛行過程中儀器設備的自身發熱以及外界環境對其的加熱將會導致其自身溫度持續升高，當溫度值超出儀器設備的正常工作溫度範圍時會導致儀器設備的工作異常乃至最終失效。此外，隨著電子功率器件技術的發展與飛行任務時間的加長，臨近空間飛行器內部儀器設備的溫控問題日趨嚴重。為此，迫切需要提出一種有效的途徑來解決超高聲速飛行器內部儀器設備無熱沉條件下的散熱問題。從原理上講，對於無熱沉狀態下的儀器設備自身溫度水平的抑制方法有多種，但現行可用的方法大致有如下兩種，如降低儀器設備的發熱量、增大儀器設備的熱容量，以下分別說明:(I)降低儀器設備的發熱量:其途徑是儘可能減小儀器設備的發熱導致自身的溫升，此種方法在對單機設備進行熱損耗設計時可以通過優化設計而實現。但當儀器設備長時間工作時，儀器設備溫度超出設計極限溫度的問題仍然無法解決。(2)增大儀器設備的熱容量:此種方法的實行措施有如下兩種，一種是在儀器設備設計時將自身部件做厚做沉，即增加儀器設備的自身熱容量，另一種方法是在儀器設備外部增加一塊額外的部件，即增加儀器設備的附加熱容量。以上二種方法在一定程度上可以緩解儀器設備的溫升速率，但對於長時間飛行下的儀器設備溫升問題仍然無法解決，此外，增大儀器設備熱容量的方法會導致單機結構、性能以及總體裝配的多方調整。總之，無論是通過降低儀器設備的發熱量還是增大儀器設備的熱容量的方法，都無法從根本上解決儀器設備長時間工作下的主動溫控問題。
發明內容本實用新型的目的在於能提供一種用於無熱沉條件下的儀器設備主動散熱裝置，該裝置能夠解決無熱沉條件下儀器設備的主動散熱問題。實現本實用新型目的的技術方案:一種用於無熱沉條件下的儀器設備主動散熱裝置，它包括固定在儀器設備上的管路、儲液器、機械泵和相變蓄熱裝置，管路的出口與儲液器的入口連通，儲液器內設有流體工質，儲液器的出口與相變蓄熱裝置的入口連通，相變蓄熱裝置的出口與機械泵的液體入口連通，機械泵的液體出口與管路的入口連通。所述的機械泵的控制接口與控制電路的輸出端連通。所述的電路由單片機和D/A轉換器串聯組成，D/A轉換器的輸出端與機械泵的控制接口連接。所述的管路為蛇形管路，管路的蛇形管與儀器設備之間設有焊接冷板。所述的相變蓄熱裝置由相變材料、相變材料殼體和翅片管組成，相變材料封裝在相變材料殼體內，翅片管的帶翅片部分封裝在在相變材料內部，翅片管的入口和出口位於相變蓄熱裝置外，翅片管的入口與儲液器的出口連通，翅片管的出口與機械泵的液體入口連通。所述的翅片管為外部帶有金屬翅片的內螺紋金屬管。所述的儲液器、機械泵、電路以及管路的部分迴路管路封裝在隔熱罩中。本實用新型與現有技術相比有益效果為:I)僅需在儀器設備外表面預留一個較小的安裝冷板的空間，無需改變儀器設備的尺寸與安裝布局，冷板與相變蓄熱模塊之間通過一套泵驅流體迴路進行熱交換，實現了儀器設備熱量的遠距離疏導；2)可以通過一套控制電路主動控制該裝置的起停狀態；在該裝置工作時，可通過冷板安裝面溫度值的反饋信息，實現泵驅迴路中工質流量的主動調節，進行實現儀器設備的主動溫度控制；3 )本裝置能夠將相變蓄熱模塊封裝在一個內外隔熱性能較好的殼體中，能夠有效的避免高溫環境對其的加熱作用；4)能夠實現無熱沉條件下儀器設備散熱產品的單機化和模塊化，在儀器設備熱源加大、外部熱環境加劇或儀器設備工作時間加長的情況下，通過增大本裝置中相變蓄熱模塊的體積或使用多臺本裝置進行並聯工作便可解決問題。5)針對無熱沉環境下的儀器設備散熱問題，本實用新型裝置通過一個相變蓄熱模塊模擬熱沉，該熱沉可以放置在距離儀器設備一段距離之外，通過一套泵驅流體迴路實現儀器設備殼體表面的冷板與熱沉之間的熱交換，實現了儀器設備熱量的遠程熱疏導，解決了無熱沉條件下儀器設備的主動散熱問題。

圖1為本實用新型所提供的一種用於無熱沉條件下的儀器設備主動散熱裝置的結構示意圖。圖2為本實用新型所提供控制電路的原理圖。圖中:1.冷板；2.管路；3.儲液器；4.流體工質；5.隔熱罩；6.機械泵；7.控制電路；701.單片機，702.D/A轉換器；8.相變材料；9.相變材料殼體；10.翅片管。
具體實施方式
以下結合附圖和實施例對本實用新型作進一步詳細描述。結合圖1，說明本實用新型所提供的一種用於無熱沉條件下的儀器設備主動散熱裝置的結構組成，該主動散熱裝置包括一塊冷板1、管路2、一臺儲液器3、隔熱罩5、一臺機械泵6、一套控制電路7、一組相變蓄熱裝置。如圖1所示，管路2為蛇形管路，管路2的蛇形管焊接在冷板I外側上，冷板I為一塊鋁合金板，鋁合金板的四個角各開一個安裝通孔，該安裝通孔用於與儀器設備殼體處的螺栓連接，鋁合金板與儀器設備殼體之間塗抹高導熱矽質。管路2的出口與儲液器3頂部的入口連通，儲液器3底部的出口與相變蓄熱裝置連通。如圖1所示，相變蓄熱裝置由相變材料8、相變材料殼體9和翅片管10組成。其中，相變材料8為石蠟類材料，相變材料8封裝在的相變材料殼體9內，翅片管10為外部帶有金屬翅片的內螺紋金屬管，金屬翅片用於增強翅片管10與相變材料8之間的傳熱效果，翅片管10穿過相變材料殼體9，而且翅片管10的帶金屬翅片部分進入相變材料殼體9的內部，相變材料8通過液態灌裝的方式裝入相變材料殼體9內部，相變材料8將翅片管10將帶金屬翅片部分封裝在其內部。翅片管10的入口與儲液器3底部的出口連通，翅片管10的出口與機械泵6的液體入口連通，機械泵6的液體出口與管路2的入口連通。如圖2所示，控制電路7由單片機701和D/A轉換器702串聯組成，D/A轉換器702的輸出端與機械泵6的控制啟停接口連接。單片機701採用51系列單片機。如圖1所示，本實用新型的主動散熱裝置中的儲液器3、機械泵6、控制電路7、相變蓄熱裝置以及管路2的部分管路封裝在隔熱罩5中，隔熱罩5外部採用隔熱材料進行包裹，用以實現與高溫外環境間的隔熱。隔熱材料可以採用柔性隔熱材料。如圖1所示，本實用新型所提供的一種用於無熱沉條件下的儀器設備主動散熱裝置的工作原理:冷板I用於與儀器設備殼體的換熱。管路2通過儲液器3內的流體工質4將儀器設備的熱量傳遞到相變蓄熱模塊8中去。流體工質4為乙醇或乙醇與水的混合物，經機械泵6驅動，流體工質4進入儲液器3、相變蓄熱裝置作單向循環流動；流體工質4將儀器設備的熱量傳遞到相變蓄熱模塊8中去。在超高聲速飛行器內部儀器設備需要散熱降溫時，通過控制控制電路7中的控制晶片給機械泵6發出工作指令，實現流體迴路11的循環工作，從而實現儀器設備的主動散熱降溫。上面結合附圖和實施例對本實用新型作了詳細說明，但是本實用新型並不限於上述實施例，在本領域普通技術人員所具備的知識範圍內，還可以在不脫離本實用新型宗旨的前提下作出各種變化。本實用新型中未作詳細描述的內容均可以採用現有技術。
權利要求1.一種用於無熱沉條件下的儀器設備主動散熱裝置，其特徵在於:它包括固定在儀器設備上的管路(2)、儲液器(3)、機械泵(6)和相變蓄熱裝置，管路(2)的出口與儲液器(3)的入口連通，儲液器(3)內設有流體工質(4)，儲液器(3)的出口與相變蓄熱裝置的入口連通，相變蓄熱裝置的出口與機械泵(6)的液體入口連通，機械泵(6)的液體出口與管路(2)的入口連通。
2.根據權利要求1所述的一種用於無熱沉條件下的儀器設備主動散熱裝置，其特徵在於:所述的機械泵(6)的控制接口與控制電路(7)的輸出端連通。
3.根據權利要求2所述的一種用於無熱沉條件下的儀器設備主動散熱裝置，其特徵在於:所述的電路(7)由單片機(701)和D/A轉換器(702)串聯組成，D/A轉換器(702)的輸出端與機械泵(6)的控制接口連接。
4.根據權利要求1、2或3所述的一種用於無熱沉條件下的儀器設備主動散熱裝置，其特徵在於:所述的管路(2)為蛇形管路，管路(2)的蛇形管與儀器設備之間設有焊接冷板(I)。
5.根據權利要求4所述的一種用於無熱沉條件下的儀器設備主動散熱裝置，其特徵在於:所述的相變蓄熱裝置由相變材料(8)、相變材料殼體(9)和翅片管(10)組成，相變材料(8)封裝在相變材料殼體(9)內，翅片管(10)的帶翅片部分封裝在在相變材料(8)內部，翅片管(10)的入口和出口位於相變蓄熱裝置外，翅片管(10)的入口與儲液器(3)的出口連通，翅片管(10)的出口與機械泵(6)的液體入口連通。
6.根據權利要求5所述的一種用於無熱沉條件下的儀器設備主動散熱裝置，其特徵在於:所述的翅片管(10)為外部帶有金屬翅片的內螺紋金屬管。
7.根據權利要求6所述的一種用於無熱沉條件下的儀器設備主動散熱裝置，其特徵在於:所述的儲液器(3)、機械泵(6)、電路(7)以及管路(2)的部分迴路管路封裝在隔熱罩(5)中。
專利摘要本實用新型屬於一種散熱裝置，具體涉及一種用於無熱沉條件下的儀器設備主動散熱裝置，它包括固定在儀器設備上的管路、儲液器、機械泵和相變蓄熱裝置，管路的出口與儲液器的入口連通，儲液器內設有流體工質，儲液器的出口與相變蓄熱裝置的入口連通，蓄熱裝置的出口與機械泵的液體入口連通，機械泵的液體出口與管路的入口連通。該裝置能夠解決無熱沉條件下儀器設備的主動散熱問題。
文檔編號F28D20/02GK202948728SQ20122054177
公開日2013年5月22日 申請日期2012年10月22日 優先權日2012年10月22日
發明者馬偉, 於明星, 張麗娜, 王正宇, 石蕊, 劉泉, 楊紅亮 申請人:北京臨近空間飛行器系統工程研究所, 中國運載火箭技術研究院