适于调节卫星的热源的温度的冷却装置和用于生产相关联的冷却装置和卫星的方法制造方法及图纸

本发明专利技术基本上涉及一种适于调节卫星的热源的温度的冷却装置(30)，该冷却装置(30)包括由以下形成的至少一个流体回路(35)：蒸发器(40)，该蒸发器(40)包括槽；至少一个冷凝器(45)；两个导管，所述两个导管将蒸发器(40)连接至冷凝器(45)；在流体回路(35)内流动的传热流体，其特征在于，所述冷却装置(30)还包括被称作为液压阻尼器的用于向流体回路加压的装置，该装置包括可变体积的装置，所述可变体积的装置具有基于流体回路(35)的操作温度而改变的体积以便在流体回路(35)内提供大致恒定的温度。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及一种适于调节热源的温度的冷却装置以及用于生产相关联的冷却装置和卫星的方法。
技术介绍
本专利技术能够特别有利地应用于安置在温度可能会经受显著变化的环境中的耗散设备的温度调节领域中。耗散设备应当理解为表示在操作时容纳热源的任何类型的设备或设备组。该设备可以为电子设备、电子设备中的部件、产生热的任何其它的非电子系统。 已知适于控制嵌入在车辆中的设备的温度的装置包括通常被称作为毛细回路热管的具有毛细泵送作用的两相流体传递回路或简单的回路热管，从而将耗散设备热连接至一个或更多个热辐射器或辐射表面。该回路热管可以通过将毛细作用用作运动压力并将液相/汽相的改变用作能量传输装置而将来自热源——例如耗散设备——的热能传输至例如福射表面的散热器。 回路热管通常包括用于从热源提取热的蒸发器以及用于在散热器处重新存储该热的冷凝器。蒸发器和冷凝器通过传热流体在其中以在回路热管的较冷部分中的主要的液体状态循环的导管以及该相同的传热流体在其中以其较热部分中的主要的气体状态循环的导管连结。蒸发器包括流体的槽以及确保通过毛细作用将处于液相的传热流体泵送至蒸发区域。 图1描述了此处以横截面的形式示出的特定类型的毛细回路热管，但是这种类型仅为代表性的。毛细结构附近的流体的槽具有区别性，其可以有利地为微孔块。该槽接收来自冷凝器的液体，并且微孔块通过毛细作用将该液体送至蒸发区域。 毛细回路热管的正常操作状态为两相状态，流体处于在回路热管中的液体和蒸汽两种状态下。在回路热管根据传热流体的体积和流率相对于对将由热源耗散的热传输至散热器的需求而良好地定尺寸的情况下实现了这种状态。下文在说明中，“回路热管的操作点”将用于指示流体在蒸发器处蒸发所处的饱和温度和压力。因此，在流体的就温度和压力而言的状态空间中，回路热管的操作点位于使流体的两种液体状态和蒸汽状态分离的Clapeyron曲线上。图2示出了毛细回路热管的不同操作点，在该毛细回路热管中传热流体为氨。图中指示了三个操作点P1、P2和P3。这些点与回路热管中的由氨的饱和温度和压力对所确定的流体的状态对应，此处给出的其数值大约为(为了此处的目的，仅给出了大小值):P1: (25°C、10 巴)、P2 (18°C、8 巴)、P3 (-33°C、I 巴)。 此处应当想到，当毛细回路热管在诸如P1、P2和P3之类的操作点附近以稳定状态操作时(从而在起始相的外部、过渡相、故障的情况等)，流体的温度和压力根据其(冷凝器、槽、微孔块、导管的)当前位置在此回路热管内改变，这是主要是因为微孔块中的流体的上方再加热、冷凝器中的液体下方再冷却、系统中的压头损失、微孔块内的毛细压力等。但是，这些变化非常小:通常是在温度方面的几度以及在压力方面的几千帕(Pascals)，热交换中的大部分热交换必须最佳地通过改变流体的状态来实现，因此在饱和曲线附近。在稳定状态操作的所有情况下，这些改变相比于此处要考虑的热环境的更大的变化一特别地，热源的热功率以及/或者散热器的温度一而言将可以被忽略。 回路热管的操作点来源于一方面在冷凝器处冷却的到达槽中的流体的流率和温度与另一方面通过对容纳在蒸发器和槽中的流体的热源再加热之间的平衡。对于由热源传递的同一热功率而言，假定回路热管处于操作点Pl处，也就是说处于25°c的蒸发温度处，并且冷凝器的温度降低至_30°C。这将具有了降低在槽的进口处以及在槽中的液体的温度的效果。由于此，流体的体积将收缩，这导致回路热管中的流体压力下降。流体的蒸发温度因此也将下降，并且回路热管将必须改变操作点以到达具有比点Pl更低的饱和温度和压力的操作点。回路热管的操作点将沿着Clapeyixm曲线经过状态P2并朝向点P3下降。 这种现象可以在许多如下应用的情况下观察到:在这种情况下，散热器一耗散设备与所述散热器相连结——的热环境根据外部条件而发生波动。例如安置在太空船(导弹、飞机、卫星)一所述太空船在受到温度变化(例如根据海拔)或日光照射变化(在卫星的情况下)的环境中移动——的外表面上的热辐射器是这种情况。热辐射器的根据日光入射或环境的温度的温度波动通常可以为50°C。如先前说明的，使用不具有调节装置的毛细回路热管导致待被冷却的设备件的温度的同等大幅度变化，这对于该毛细回路热管的操作而言可能是不利的。 通过图3示出了这种示例性应用，图3以截面图的形式示意性地示出了卫星的内部布置，该内部布置示出了耗散设备件以及用于控制由毛细回路热管构成的该设备的温度的系统，该回路热管的蒸发器以与设备热接触的方式安置，该回路热管的冷凝器以与卫星的位于卫星的本体的周界处的面中的一个面上的热辐射器热接触的方式安置。热辐射器的温度将随着该热辐射器相对于太阳光的暴露程度而显著地改变。热辐射器的通常的温度变化大约为50度(其取决于最大的日光入射以及热辐射器的热特征等。) 图4示出了在使用根据现有技术的毛细回路热管时冷凝器的温度以及回路热管的操作点的温度随着时间的趋势。可以观察到，这两种温度承受基本相同的变化(在几度内)。 为了限制其冷凝器经受大幅度的温度变化的毛细回路热管的饱和温度的变化，必须使用其他元件。大多数最近的现有技术使用了诸如再加热系统之类的主动系统。可以使用电阻器对设备直接进行再加热，对该设备而言温度应较为稳定。还可以使用电阻器对一个或更多个回路热管的液体的槽进行再加热以改变其传导性，从而还控制了设备的温度。这种类型的装置的限制是由于可能变得高的功率消耗(几十至几百瓦)以及装置的复杂性(需要温度探针以及处理温度测量结果以计算待被发送至电阻器的控制命令的控制构件)而引起的。 可以设想如下其他解决方案:例如使用诸如文献W02010037872A1中示出的旁路式的装置之类的主动系统，或文献W02008001004A1中描述的旨在限制设备的温度变化的具有相变的材料。但是，在这种类型的装置的情况下，关于某些温度范围内的操作性和稳定性而言具有一定的限制，其会导致设备上的较大或较小的温度浮动。另外，使用旁路式的装置在系统在较低的温度下操作的情况下导致冷凝器(该冷凝器固定至热辐射器)的总体短路，并且从而需要功率以对冷凝器进行再加热以防止位于冷凝器中的流体的冻结，所述流体因此不再处于运动状态下。 在使用具有相变式的材料的被动系统的情况下，关于操作而言具有一定的限制，其在给定的有限质量的具有相变的材料的情况下对系统的能力进行调节时具有限制。 如文献EP2291067A1中所描述的，还已知的是一种包括回路热管的电力转换器的冷却装置，该回路热管包括冷凝器以及连结至槽的蒸发器，该槽包括用于控制压力和/或温度参数的的装置，例如温度传感器和压力传感器。导管连结冷凝器和蒸发器，并将槽连结至冷凝器。在使用温度测量以调节槽内的温度的情况下，使用了对槽进行加热的电阻器、对槽进行冷却的风扇以及排气阀。在使用压力测量的情况下，使用了压缩机和阀。加压气体随后被注入槽中并进入以与传热流体接触，这引起了诸如在该气体在导管中泄漏的情况下回路热管终止之类的缺点。
技术实现思路
本专利技术的目的特别在于提出如下一种被动温度调节装置:该被动温度调节装置可以在用于温度调节的散热器的温度和/或由热源耗散的热功率显著地改变时本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种适于调节热源(20)的温度的冷却装置(30)，所述冷却装置(30)包括至少一个毛细回路热管(35)，所述至少一个毛细回路热管(35)由以下形成：‑毛细蒸发器(40)，所述毛细蒸发器(40)连结至至少一个流体的槽(65)，‑至少一个冷凝器(45)，‑在所述毛细回路热管(35)中循环的传热流体，‑导管(50)，所述传热流体在所述导管(50)中主要以液体状态循环，‑导管(60)，所述传热流体在所述导管(60)中主要以气体状态循环，‑所述导管(50、60)，所述导管(50、60)将所述蒸发器(40)连结至所述冷凝器(45)以形成闭合的流体循环回路，其特征在于，所述冷却装置还包括被称作为“热阻尼器”的装置(70)，所述装置(70)由包括如下体积刚度的可变体积的密封防漏室(71)构成，所述体积刚度适于所述可变体积的密封防漏室(71)根据所述毛细回路热管(35)中的流体的体积和分布的变化而在所述毛细回路热管(35)的给定操作范围内被动地变形。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2012.01.13 FR 12001101.一种适于调节热源(20)的温度的冷却装置(30)，所述冷却装置(30)包括至少一个毛细回路热管(35)，所述至少一个毛细回路热管(35)由以下形成: -毛细蒸发器(40)，所述毛细蒸发器(40)连结至至少一个流体的槽(65)， -至少一个冷凝器(45)， -在所述毛细回路热管(35)中循环的传热流体， -导管(50)，所述传热流体在所述导管(50)中主要以液体状态循环， -导管(60)，所述传热流体在所述导管￠0)中主要以气体状态循环， -所述导管(50、60)，所述导管(50、60)将所述蒸发器(40)连结至所述冷凝器(45)以形成闭合的流体循环回路， 其特征在于，所述冷却装置还包括被称作为“热阻尼器”的装置(70)，所述装置(70)由包括如下体积刚度的可变体积的密封防漏室(71)构成，所述体积刚度适于所述可变体积的密封防漏室(71)根据所述毛细回路热管(35)中的流体的体积和分布的变化而在所述毛细回路热管(35)的给定操作范围内被动地变形。2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述可变体积的密封防漏室(71)呈波纹管(74)的形式。3.根据权利要求1或2所述的装置，其特征在于，所述可变体积的密封防漏室(71)被密封并位于所述毛细回路热管(35)内。4.根据权利要求3所述的装置，其特征在于，所述可变体积的密封防漏室(71)包括可变形的且气密-密封的罩以及定位在所述可变形罩内的弹簧(72)。5.根据权利要求3所述的装置，其特征在于，所述可变体积的密封防漏室(71)包括可变形的且气密-密封的罩以及定位在所述可变形罩内的流体(73)。6.根据权利要求3所述的装置，其特征在于，所述可变体积的密封防漏室(71)包括气密-密封的可变形罩以及定位在所述可变形罩内的弹簧(72)和流体(73)。7.根据权利要求3至6中的任一项所述的装置，其特征在于，所述热阻尼器(70)定位在所述毛细蒸发器(40)的所述槽(65)内。8.根据权利要求3至6中的任一项所述的装置，其特征在于，所述热阻尼器(70)定位在所述回路热管(35)的位于所述冷凝器(45)的下游处的一部分中，所述传热流体的液相主要位于所述冷凝器(45)的下游处。9.根据权利要求1或2所述的装置，其特征在于，所述可变体积的密封防漏室(71)为所述毛细回路热管(35)的容纳流体的一部分。10.根据权利要求9所述的装置，其特征在于，所述可变体积的密封防漏室(71)为所述毛细蒸发器(40)的所述槽(65)的一部分。11.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述体积刚度适于所述传热流体的饱和压力并且例如对于氨而言具有每立方厘米一巴至几十巴的值。12.根据权利要求1至11中的任一项所述的装置，其特征在于，所述热阻尼器(70)的所述室的体积的所述最大变化位于所述回路热管(35)的总体积的10%与50%之间。...

【专利技术属性】
技术研发人员：克里斯托夫·菲居斯，
申请(专利权)人：阿斯特里姆有限公司，
类型：发明
国别省市：法国;FR