一种基于陶瓷芯的平板毛细泵组件制造技术

本发明专利技术涉及一种基于陶瓷芯的平板毛细泵组件，包括储液器外壳、蒸发器底板、连接杆、主芯和副芯，主芯为中空圆环柱形结构，其一侧表面具有圆环柱形同轴凸台，凸台与储液器外壳内凸台紧密贴合，连接杆从其内穿过；副芯为中空圆环柱形结构；副芯位于储液器内，一侧与毛细芯紧密贴合，另一侧与储液器外壳顶部内表面紧密贴合。本发明专利技术的蒸发器底板与储液器底板通过连接杆相连，能够极大的提高其耐正压能力，4Mpa压力下可保证其变形量小于0.05，同时连接杆采用螺纹结构，可通过旋拧，使蒸发器底板与主芯紧密贴合，增加蒸发器与毛细芯之间的导热，同时连接杆为中空结构，可减小蒸发器相储液器漏热。

【技术实现步骤摘要】
一种基于陶瓷芯的平板毛细泵组件
本专利技术涉及一种基于陶瓷芯的平板毛细泵组件，属于航天器及地面其他电子设备散热

技术介绍
环路热管(LHP)是利用毛细力驱动工质循环完成换热的两相流体回路系统，它通过柔韧管路快速将热源热量传送到热沉，其柔性管路可适用于转动/移动热源所需的柔性传热环节，而且环路热管具有传热温差小、传热功率大、传热距离远、控温精度高以及安装灵活等优点。基于此，环路热管已成为航天器热控制系统中一种先进的并具广阔发展前景的精密热控产品。如图1所示，环路热管主要包括毛细泵组件，气相管路、液相管路、冷凝器组件等，其中，毛细泵组件包括蒸发器、储液器以及毛细芯等。环路热管工作时，液体在毛细芯外表面蒸发，吸收蒸发器的热量，产生的蒸汽从气相管路流入冷凝器，在冷凝器内液化并放出热量，液体进而通过液相管路流入储液器，储液器内液体通过毛细力的作用被毛细芯吸附，进而完成整个工作循环。环路热管组件的驱动力来源于毛细泵组件内所产生的毛细力，因而环路热管的启动特性及传热能力均取决于毛细泵组件的性能。环路热管毛细泵组件如图2所示，由蒸发器、储液器以及毛细芯组成。传统环路热管毛细泵蒸发器外形为曲面，而被控热源外形通常为平面，因此两者间需增设一导热鞍座实现热耦合。增设的导热鞍座不仅增加了空间和重量资源，同时附加的热阻将使环路热管综合性能大打折扣，因此环路热管毛细泵蒸发器扁平化设计是非常必要的。平板毛细泵现仍存在几个问题：(1)耐压能力差。相比柱状结构，平板结构耐压特性差。在使用氨、氟利昂等饱和压力大的工质时，平板结构容易发生形变，导致蒸发器传热性能大打折扣。(2)背向漏热大。平板毛细泵结构紧凑，储液器紧临蒸发器，两者传热路径极短，蒸发器通过毛细芯及壳壁向储液器漏热大，不利于环路热管启动及稳定运行。(3)微重力条件下运行不稳定。平板毛细泵组件在轨微重力环境下，绝大多数液体呈液滴态随机分布于储液器内，蒸发器段内毛细芯有局部干涸的可能，这使得平板环路热管具有运行失败的风险。
技术实现思路
本专利技术解决的技术问题是：克服现有技术的不足，提出一种基于陶瓷芯的平板毛细泵组件，其具有良好传热性能的同时，能承受较大的压力，解决了平板毛细泵使用正压工质时的形变问题；同时，陶瓷毛细芯可显著减小蒸发器向储液器漏热；除此之外，能很好的适应空间微重力环境。本专利技术解决技术的方案是：一种基于陶瓷芯的平板毛细泵组件，包括储液器外壳、蒸发器底板、连接杆、主芯和副芯，主芯为中空圆环柱形结构，其一侧表面具有圆环柱形同轴凸台，凸台与储液器外壳内凸台紧密贴合，连接杆从其内穿过；副芯为中空圆环柱形结构；副芯位于储液器内，一侧与毛细芯紧密贴合，另一侧与储液器外壳顶部内表面紧密贴合；储液器外壳为圆柱形腔体结构，其侧壁与主芯接触部位为波纹结构，其壳体顶部内具凸台，凸台内有螺纹口；储液器外壳的波纹结构的内壁与主芯的侧壁接触；储液器外壳与蒸发器底板通过连接杆相连，连接杆一端与蒸发器底板连接，连接杆的另一端螺纹结构与储液器外壳的螺纹口配合；储液器外壳位于储液器的内壁上开有圆孔，作为回液口；储液器外壳位于蒸汽槽道的内壁上开有圆孔，作为出气口；蒸发器底板上一侧具有微槽道，并与主芯贴合，构成蒸汽槽道。进一步的，主芯为陶瓷材料毛细芯。进一步的，副芯为金属烧结毡或丝网。进一步的，在储液器外壳内壁波纹结构内填有密封胶，保证主芯与储液器外壳侧壁的密封性。进一步的，储液器外壳与蒸发器底板通过焊接密封。进一步的，蒸发器底板上微槽道可设计为矩形或燕尾形或Ω型。进一步的，蒸发器底板与连接杆可通过焊接方式连接，亦可在机加时，将蒸发器底板与连接杆加工成一体。进一步的，连接杆为中空圆柱形结构，其一端攻有螺纹。进一步的，主芯的微孔孔径d0为0.5um～1.5um，毛细芯通过陶瓷颗粒一体冷压、注浆成型烧结。进一步的，大孔径区域微孔孔径di为5um～20um，同时满足以下公式：b＝-(PG+PL)c＝4σcosθ其中Si为主芯与副芯接触面积，Sm为主芯位于储液器的面积面积，PG为环路热管冷凝管路压降，PL环路热管蒸发器蒸汽槽道压降，为环路热管运行时质量流量，v为环路热管工质动力粘性系数,Lw副芯长度长度，εi为主芯孔隙率,ε0为副芯孔隙率，σ环路热管液体工质表面张力系数,θ环路热管液体工质与主芯的浸润角。本专利技术与现有技术相比的有益效果是：(1)本专利技术的蒸发器底板与储液器底板通过连接杆相连，能够极大的提高其耐正压能力，4Mpa压力下可保证其变形量小于0.05，同时连接杆采用螺纹结构，可通过旋拧，使蒸发器底板与主芯紧密贴合，增加蒸发器与毛细芯之间的导热，同时连接杆为中空结构，可减小蒸发器相储液器漏热；(2)本专利技术的主芯采用陶瓷毛细芯，陶瓷毛细芯具备良好多孔烧结性能，最小孔径可达亚微米级，孔隙率不小于60％；(3)本专利技术陶瓷毛细芯具备良好的精密机加工性能加工过程不会导致表面气孔闭塞，保证了开孔孔隙率；(4)本专利技术陶瓷毛细芯导热系数不超过3W/m.k，降低了蒸发器通过毛细芯向储液器的漏热量；(5)本专利技术陶瓷毛细芯设置凸台增大了表面积及对储液器内液态工质的吸附能力；(6)本专利技术所述副芯为烧结毡或丝网，其具有孔隙率大的特点，且与主芯紧密贴合，保证了微重力环境下，储液器中的液态工质能被毛细芯均匀收集、输送至蒸发器内，起到对储液器均温的作用，同时可防止毛细芯局部干涸，提高了环路热管在航天领域微重力环境下启动和稳定运行的可靠性；(7)本专利技术所述储液器外壳，其侧壁与毛细芯侧壁接触部位为波纹结构，减小了蒸发器通过储液器外壳侧壁向储液器的漏热量，提高了毛细泵组件的可靠性；(8)本专利技术所述储液器外壳侧壁与毛细芯侧壁接触部位为波纹结构，并填有密封胶，增加了储液器外壳与毛细芯之间的密封性，防止蒸汽反向进入储液器内，有利于蒸发器内快速的形成足够的压力，提高了平板毛细泵的性能。附图说明图1为环路热管系统组成示意图；图2为圆柱型环路热管毛细泵组件示意图；图3为本专利技术的平板毛细泵组件剖视图；图4为本专利技术的平板毛细泵组件剖视图局部放大图；图5为本专利技术的平板毛细泵组件示意图；图6为本专利技术的平板毛细泵组件蒸发器底板示意图。其中：1-储液器外壳，2-蒸发器底板，3-连接杆，4-主芯，5-副芯，6-蒸汽槽道，7-储液器，8-出气口，9-回液口。具体实施方式下面结合实施例对本专利技术作进一步阐述。如图3-6所示所示，一种基于陶瓷芯的平板毛细泵组件，包括储液器外壳、蒸发器底板、连接杆、主芯、副芯。储液器外壳为圆柱形腔体结构，其侧壁与毛细芯接触部位为波纹结构，其壳体顶部内具凸台，凸台内有螺纹口；储液器外壳的波纹结构的内壁与主芯的侧壁接触，并且在储液器外壳内壁波纹结构内填有密封胶，保证主芯与储液本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于陶瓷芯的平板毛细泵组件，其特征在于，包括储液器外壳、蒸发器底板、连接杆、主芯和副芯，/n主芯为中空圆环柱形结构，其一侧表面具有圆环柱形同轴凸台，凸台与储液器外壳内凸台紧密贴合，连接杆从其内穿过；/n副芯为中空圆环柱形结构；副芯位于储液器内，一侧与毛细芯紧密贴合，另一侧与储液器外壳顶部内表面紧密贴合；/n储液器外壳为圆柱形腔体结构，其侧壁与主芯接触部位为波纹结构，其壳体顶部内具凸台，凸台内有螺纹口；储液器外壳的波纹结构的内壁与主芯的侧壁接触；/n储液器外壳与蒸发器底板通过连接杆相连，连接杆一端与蒸发器底板连接，连接杆的另一端螺纹结构与储液器外壳的螺纹口配合；储液器外壳位于储液器的内壁上开有圆孔，作为回液口；储液器外壳位于蒸汽槽道的内壁上开有圆孔，作为出气口；/n蒸发器底板上一侧具有微槽道，并与主芯贴合，构成蒸汽槽道。/n

【技术特征摘要】
1.一种基于陶瓷芯的平板毛细泵组件，其特征在于，包括储液器外壳、蒸发器底板、连接杆、主芯和副芯，
主芯为中空圆环柱形结构，其一侧表面具有圆环柱形同轴凸台，凸台与储液器外壳内凸台紧密贴合，连接杆从其内穿过；
副芯为中空圆环柱形结构；副芯位于储液器内，一侧与毛细芯紧密贴合，另一侧与储液器外壳顶部内表面紧密贴合；
储液器外壳为圆柱形腔体结构，其侧壁与主芯接触部位为波纹结构，其壳体顶部内具凸台，凸台内有螺纹口；储液器外壳的波纹结构的内壁与主芯的侧壁接触；
储液器外壳与蒸发器底板通过连接杆相连，连接杆一端与蒸发器底板连接，连接杆的另一端螺纹结构与储液器外壳的螺纹口配合；储液器外壳位于储液器的内壁上开有圆孔，作为回液口；储液器外壳位于蒸汽槽道的内壁上开有圆孔，作为出气口；
蒸发器底板上一侧具有微槽道，并与主芯贴合，构成蒸汽槽道。


2.根据权利要求1所述的一种基于陶瓷芯的平板毛细泵组件，其特征在于，主芯为陶瓷材料毛细芯。


3.根据权利要求1所述的一种基于陶瓷芯的平板毛细泵组件，其特征在于，副芯为金属烧结毡或丝网。


4.根据权利要求1所述的一种基于陶瓷芯的平板毛细泵组件，其特征在于，在储液器外壳内壁波纹结构内填有密封胶，保证主芯与储液器外壳侧壁的密封性。


5.根据权利要求1所述的一种基于陶瓷芯的平板毛细泵组件，...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨涛，刘昭，李静媛，赵石磊，高腾，张明佳，赵振明，赵宇，于峰，
申请(专利权)人：北京空间机电研究所，
类型：发明
国别省市：北京;11