專利名稱：一種用于無熱沉條件下的儀器設(shè)備主動(dòng)散熱裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型屬于一種散熱裝置，具體涉及一種超高聲速飛行器內(nèi)部無熱沉狀態(tài)下的儀器設(shè)備的主動(dòng)散熱裝置。
背景技術(shù)：
以臨近空間超高聲速飛行器為例來講，其內(nèi)部?jī)x器設(shè)備在飛行器飛行過程中處于一個(gè)外部高溫、內(nèi)部相對(duì)低溫的無熱沉條件，若不對(duì)儀器設(shè)備采取主動(dòng)散熱措施，在飛行過程中儀器設(shè)備的自身發(fā)熱以及外界環(huán)境對(duì)其的加熱將會(huì)導(dǎo)致其自身溫度持續(xù)升高，當(dāng)溫度值超出儀器設(shè)備的正常工作溫度范圍時(shí)會(huì)導(dǎo)致儀器設(shè)備的工作異常乃至最終失效。此外，隨著電子功率器件技術(shù)的發(fā)展與飛行任務(wù)時(shí)間的加長(zhǎng)，臨近空間飛行器內(nèi)部?jī)x器設(shè)備的溫控問題日趨嚴(yán)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(nèi)部?jī)x器設(shè)備無熱沉條件下的散熱問題。從原理上講，對(duì)于無熱沉狀態(tài)下的儀器設(shè)備自身溫度水平的抑制方法有多種，但現(xiàn)行可用的方法大致有如下兩種，如降低儀器設(shè)備的發(fā)熱量、增大儀器設(shè)備的熱容量，以下分別說明:(I)降低儀器設(shè)備的發(fā)熱量:其途徑是盡可能減小儀器設(shè)備的發(fā)熱導(dǎo)致自身的溫升，此種方法在對(duì)單機(jī)設(shè)備進(jìn)行熱損耗設(shè)計(jì)時(shí)可以通過優(yōu)化設(shè)計(jì)而實(shí)現(xiàn)。但當(dāng)儀器設(shè)備長(zhǎng)時(shí)間工作時(shí)，儀器設(shè)備溫度超出設(shè)計(jì)極限溫度的問題仍然無法解決。(2)增大儀器設(shè)備的熱容量:此種方法的實(shí)行措施有如下兩種，一種是在儀器設(shè)備設(shè)計(jì)時(shí)將自身部件做厚做沉，即增加儀器設(shè)備的自身熱容量，另一種方法是在儀器設(shè)備外部增加一塊額外的部件，即增加儀器設(shè)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(shè)備的溫升速率，但對(duì)于長(zhǎng)時(shí)間飛行下的儀器設(shè)備溫升問題仍然無法解決，此外，增大儀器設(shè)備熱容量的方法會(huì)導(dǎo)致單機(jī)結(jié)構(gòu)、性能以及總體裝配的多方調(diào)整?？傊?，無論是通過降低儀器設(shè)備的發(fā)熱量還是增大儀器設(shè)備的熱容量的方法，都無法從根本上解決儀器設(shè)備長(zhǎng)時(shí)間工作下的主動(dòng)溫控問題。
發(fā)明內(nèi)容本實(shí)用新型的目的在于能提供一種用于無熱沉條件下的儀器設(shè)備主動(dòng)散熱裝置，該裝置能夠解決無熱沉條件下儀器設(shè)備的主動(dòng)散熱問題。實(shí)現(xiàn)本實(shí)用新型目的的技術(shù)方案:一種用于無熱沉條件下的儀器設(shè)備主動(dòng)散熱裝置，它包括固定在儀器設(shè)備上的管路、儲(chǔ)液器、機(jī)械泵和相變蓄熱裝置，管路的出口與儲(chǔ)液器的入口連通，儲(chǔ)液器內(nèi)設(shè)有流體工質(zhì)，儲(chǔ)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(jī)械泵的液體入口連通，機(jī)械泵的液體出口與管路的入口連通。所述的機(jī)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(jī)和D/A轉(zhuǎn)換器串聯(lián)組成，D/A轉(zhuǎn)換器的輸出端與機(jī)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(shè)備之間設(shè)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(nèi)，翅片管的帶翅片部分封裝在在相變材料內(nèi)部，翅片管的入口和出口位于相變蓄熱裝置外，翅片管的入口與儲(chǔ)液器的出口連通，翅片管的出口與機(jī)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(nèi)螺紋金屬管。所述的儲(chǔ)液器、機(jī)械泵、電路以及管路的部分回路管路封裝在隔熱罩中。本實(shí)用新型與現(xiàn)有技術(shù)相比有益效果為:I)僅需在儀器設(shè)備外表面預(yù)留一個(gè)較小的安裝冷板的空間，無需改變儀器設(shè)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(qū)流體回路進(jìn)行熱交換，實(shí)現(xiàn)了儀器設(shè)備熱量的遠(yuǎn)距離疏導(dǎo)；2)可以通過一套控制電路主動(dòng)控制該裝置的起停狀態(tài)；在該裝置工作時(shí)，可通過冷板安裝面溫度值的反饋信息，實(shí)現(xiàn)泵驅(qū)回路中工質(zhì)流量的主動(dòng)調(diào)節(jié)，進(jìn)行實(shí)現(xiàn)儀器設(shè)備的主動(dòng)溫度控制；3 )本裝置能夠?qū)⑾嘧冃顭崮K封裝在一個(gè)內(nèi)外隔熱性能較好的殼體中，能夠有效的避免高溫環(huán)境對(duì)其的加熱作用；4)能夠?qū)崿F(xiàn)無熱沉條件下儀器設(shè)備散熱產(chǎn)品的單機(jī)化和模塊化，在儀器設(shè)備熱源加大、外部熱環(huán)境加劇或儀器設(shè)備工作時(shí)間加長(zhǎng)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(tái)本裝置進(jìn)行并聯(lián)工作便可解決問題。5)針對(duì)無熱沉環(huán)境下的儀器設(shè)備散熱問題，本實(shí)用新型裝置通過一個(gè)相變蓄熱模塊模擬熱沉，該熱沉可以放置在距離儀器設(shè)備一段距離之外，通過一套泵驅(qū)流體回路實(shí)現(xiàn)儀器設(shè)備殼體表面的冷板與熱沉之間的熱交換，實(shí)現(xiàn)了儀器設(shè)備熱量的遠(yuǎn)程熱疏導(dǎo)，解決了無熱沉條件下儀器設(shè)備的主動(dòng)散熱問題。

圖1為本實(shí)用新型所提供的一種用于無熱沉條件下的儀器設(shè)備主動(dòng)散熱裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。圖2為本實(shí)用新型所提供控制電路的原理圖。圖中:1.冷板；2.管路；3.儲(chǔ)液器；4.流體工質(zhì)；5.隔熱罩；6.機(jī)械泵；7.控制電路；701.單片機(jī)，702.D/A轉(zhuǎn)換器；8.相變材料；9.相變材料殼體；10.翅片管。
具體實(shí)施方式
以下結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步詳細(xì)描述。結(jié)合圖1，說明本實(shí)用新型所提供的一種用于無熱沉條件下的儀器設(shè)備主動(dòng)散熱裝置的結(jié)構(gòu)組成，該主動(dòng)散熱裝置包括一塊冷板1、管路2、一臺(tái)儲(chǔ)液器3、隔熱罩5、一臺(tái)機(jī)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(cè)上，冷板I為一塊鋁合金板，鋁合金板的四個(gè)角各開一個(gè)安裝通孔，該安裝通孔用于與儀器設(shè)備殼體處的螺栓連接，鋁合金板與儀器設(shè)備殼體之間涂抹高導(dǎo)熱硅質(zhì)。管路2的出口與儲(chǔ)液器3頂部的入口連通，儲(chǔ)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(nèi)，翅片管10為外部帶有金屬翅片的內(nèi)螺紋金屬管，金屬翅片用于增強(qiáng)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(jìn)入相變材料殼體9的內(nèi)部，相變材料8通過液態(tài)灌裝的方式裝入相變材料殼體9內(nèi)部，相變材料8將翅片管10將帶金屬翅片部分封裝在其內(nèi)部。翅片管10的入口與儲(chǔ)液器3底部的出口連通，翅片管10的出口與機(jī)械泵6的液體入口連通，機(jī)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(jī)701和D/A轉(zhuǎn)換器702串聯(lián)組成，D/A轉(zhuǎn)換器702的輸出端與機(jī)械泵6的控制啟停接口連接。單片機(jī)701采用51系列單片機(jī)。如圖1所示，本實(shí)用新型的主動(dòng)散熱裝置中的儲(chǔ)液器3、機(jī)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外部采用隔熱材料進(jìn)行包裹，用以實(shí)現(xiàn)與高溫外環(huán)境間的隔熱。隔熱材料可以采用柔性隔熱材料。如圖1所示，本實(shí)用新型所提供的一種用于無熱沉條件下的儀器設(shè)備主動(dòng)散熱裝置的工作原理:冷板I用于與儀器設(shè)備殼體的換熱。管路2通過儲(chǔ)液器3內(nèi)的流體工質(zhì)4將儀器設(shè)備的熱量傳遞到相變蓄熱模塊8中去。流體工質(zhì)4為乙醇或乙醇與水的混合物，經(jīng)機(jī)械泵6驅(qū)動(dòng)，流體工質(zhì)4進(jìn)入儲(chǔ)液器3、相變蓄熱裝置作單向循環(huán)流動(dòng)；流體工質(zhì)4將儀器設(shè)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(nèi)部?jī)x器設(shè)備需要散熱降溫時(shí)，通過控制控制電路7中的控制芯片給機(jī)械泵6發(fā)出工作指令，實(shí)現(xiàn)流體回路11的循環(huán)工作，從而實(shí)現(xiàn)儀器設(shè)備的主動(dòng)散熱降溫。上面結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型作了詳細(xì)說明，但是本實(shí)用新型并不限于上述實(shí)施例，在本領(lǐng)域普通技術(shù)人員所具備的知識(shí)范圍內(nèi)，還可以在不脫離本實(shí)用新型宗旨的前提下作出各種變化。本實(shí)用新型中未作詳細(xì)描述的內(nèi)容均可以采用現(xiàn)有技術(shù)。
權(quán)利要求1.一種用于無熱沉條件下的儀器設(shè)備主動(dòng)散熱裝置，其特征在于:它包括固定在儀器設(shè)備上的管路(2)、儲(chǔ)液器(3)、機(jī)械泵(6)和相變蓄熱裝置，管路(2)的出口與儲(chǔ)液器(3)的入口連通，儲(chǔ)液器(3)內(nèi)設(shè)有流體工質(zhì)(4)，儲(chǔ)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(jī)械泵(6)的液體入口連通，機(jī)械泵(6)的液體出口與管路(2)的入口連通。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種用于無熱沉條件下的儀器設(shè)備主動(dòng)散熱裝置，其特征在于:所述的機(jī)械泵(6)的控制接口與控制電路(7)的輸出端連通。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種用于無熱沉條件下的儀器設(shè)備主動(dòng)散熱裝置，其特征在于:所述的電路(7)由單片機(jī)(701)和D/A轉(zhuǎn)換器(702)串聯(lián)組成，D/A轉(zhuǎn)換器(702)的輸出端與機(jī)械泵(6)的控制接口連接。
4.根據(jù)權(quán)利要求1、2或3所述的一種用于無熱沉條件下的儀器設(shè)備主動(dòng)散熱裝置，其特征在于:所述的管路(2)為蛇形管路，管路(2)的蛇形管與儀器設(shè)備之間設(shè)有焊接冷板(I)。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種用于無熱沉條件下的儀器設(shè)備主動(dòng)散熱裝置，其特征在于: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(nèi)，翅片管(10)的帶翅片部分封裝在在相變材料(8)內(nèi)部，翅片管(10)的入口和出口位于相變蓄熱裝置外，翅片管(10)的入口與儲(chǔ)液器(3)的出口連通，翅片管(10)的出口與機(jī)械泵(6)的液體入口連通。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的一種用于無熱沉條件下的儀器設(shè)備主動(dòng)散熱裝置，其特征在于:所述的翅片管(10)為外部帶有金屬翅片的內(nèi)螺紋金屬管。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的一種用于無熱沉條件下的儀器設(shè)備主動(dòng)散熱裝置，其特征在于:所述的儲(chǔ)液器(3)、機(jī)械泵(6)、電路(7)以及管路(2)的部分回路管路封裝在隔熱罩(5)中。
專利摘要本實(shí)用新型屬于一種散熱裝置，具體涉及一種用于無熱沉條件下的儀器設(shè)備主動(dòng)散熱裝置，它包括固定在儀器設(shè)備上的管路、儲(chǔ)液器、機(jī)械泵和相變蓄熱裝置，管路的出口與儲(chǔ)液器的入口連通，儲(chǔ)液器內(nèi)設(shè)有流體工質(zhì)，儲(chǔ)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(jī)械泵的液體入口連通，機(jī)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(shè)備的主動(dòng)散熱問題。
文檔編號(hào)F28D20/02GK202948728SQ20122054177
公開日2013年5月22日 申請(qǐng)日期2012年10月22日 優(yōu)先權(quán)日2012年10月22日
發(fā)明者馬偉, 于明星, 張麗娜, 王正宇, 石蕊, 劉泉, 楊紅亮 申請(qǐng)人:北京臨近空間飛行器系統(tǒng)工程研究所, 中國運(yùn)載火箭技術(shù)研究院