一种采用现场安装工艺的增强型环路热管传热系统技术方案

本发明专利技术公开了一种采用现场安装工艺的增强型环路热管传热系统。该系统通过钎焊技术对传热部件单独焊接安装，然后再连接成一个整体，解决了由于环路热管系统整体成形、统一安装导致的传热能力有限的问题，消除了环路热管接触面积有限的制约，提升系统的传热能力。包含现场组装的五个部分，分别为热量收集部件、毛细泵、冷凝器、管路和工质，热量收集部件布置于发热面，用于把所在散热面分散的热量收集起来；毛细泵布用于驱动环路热管系统的运行，采用低温钎焊形式固定在热量汇集端；冷凝器为散热部件，采用高温钎焊固定在散热面上；管路作用于连接毛细泵和冷凝器，使其形成一个封闭回路；工质用于实现热量的传递，组装时采用间接充装法。充装法。充装法。

【技术实现步骤摘要】
一种采用现场安装工艺的增强型环路热管传热系统


[0001]本专利技术属于航天器热控设计
，具体涉及一种采用现场安装工艺的增强型环路热管传热系统。
技术背景
[0002]航天技术的发展，设备集成度越来越高，设备热耗从之前的10W到百W量级，使得设备的散热成为难题。尤其是对于多个分散的大功率设备散热，成为构型布局的一个制约因素。
[0003]在航天器的构型布局中，一般情况下设备布局紧凑，大功率发热设备距离有效的散热面远，且两者之间位于航天器的不同方位上，呈现出三维空间路径上的长距离热量传输特点。常规的热量传递系统，如外贴热管、导热索等，其刚性强，传输距离短，广泛应用于平面路径上的短距离热量传输，很难直接把发热设备与散热面之间有效热连接成一体，布局实现困难。而环路热管布局灵活，传热路径长达十几米，自身传热能力强。在具体应用上，环路热管系统均是其毛细泵、冷凝器、管路和工质完成一体后，采用螺钉形式统一安装到航天器中。但因毛细泵的安装面积有限，毛细泵与发热设备之间的界面换热系数为1000W/(m2·
K)量级，界面温差大，传热效果不佳，需要配置多套环路热管来传热。钎焊技术，从量级上提升安装面之间的换热系数，可实现小面积内的高热量传递。然而环路热管系统的尺度大，且各个部件的耐受温度不一致，钎焊无法在环路热管系统上整体使用。因此急需要研究一种基于钎焊的环路热管增强型传热系统，单套系统可实现多套传统的环路热管的传热能力。

技术实现思路

[0004]有鉴于此，本专利技术提供了一种采用现场安装工艺的增强型环路热管传热系统。该系统通过钎焊技术对传热部件单独焊接安装，然后再连接成一个整体，解决了由于环路热管系统整体成形、统一安装导致的传热能力有限的问题，消除了环路热管接触面积有限的制约，提升系统的传热能力。具体技术方案如下：
[0005]本专利技术包含现场组装的五个部分，分别为热量收集部件、毛细泵、冷凝器、管路和工质。各个部件的具体功能如下：
[0006]包括五个部分，分别为热量收集部件、毛细泵、冷凝器、管路和工质，其中，
[0007]所述的热量收集部件布置于一个发热面，用于把所在散热面分散的热量收集起来，汇集在热量汇集端；
[0008]所述的毛细泵布置于热量汇集端，用于通过内部的毛细力驱动环路热管系统的运行，毛细泵采用钎焊形式固定在热量汇集端；
[0009]进一步的，采用铋基钎料，选用松香助焊剂；
[0010]进一步的，钎焊具体工艺如下：
[0011]a)毛细泵与热管汇集端的焊接面上采取表面处理，进行镀镍、镀银工序，形成焊接
的基底；
[0012]b)毛细泵、热量汇集端的焊接基底上涂覆钎料；
[0013]c)毛细泵和热量汇集端把焊接面安装到一起并加压，形成一个焊接体；
[0014]d)将焊接体整体放置到高于钎料熔点且小于100℃的加热炉内，并保持6h，然后关闭炉温，待其自然冷却；
[0015]e)对焊接体进行检查外观、尺寸，以及X光进行钎着率检查。
[0016]所述的冷凝器为散热部件，用于把热量散出去，采用钎焊形式固定在散热面上；
[0017]进一步的，钎料选用锡铅钎料，选用松香助焊剂。
[0018]进一步的，钎焊具体工艺如下：
[0019]a)冷凝器与散热面的焊接面上采取表面处理，进行镀镍工序，形成焊接的基底；
[0020]b)冷凝器、散热面的焊接基底上涂覆锡铅钎料；
[0021]c)冷凝器和散热面把焊接面安装到一起，并进行加压形成一个焊接体；
[0022]d)将焊接体放置到220℃的加热炉内，并保持6h，然后关闭炉温，待其自然冷却；
[0023]e)对焊接体进行检查外观、尺寸，以及X光进行钎着率检查。
[0024]所述的管路作为连接部件，用于连接毛细泵和冷凝器，使其形成一个封闭回路，内部承载工质；
[0025]所述的工质为热量传输载体，通过工质在气态
‑
液态之间的相变转换，实现热量的传递。
[0026]由于充装平台尺度大，无法搬运到现场，常规的直接充装法无法实施，故需要采用可移动的充装罐，用间接充装法：
[0027]进一步的，在毛细泵的管路填充口处进行工质填充，通过两次测量充装罐的重量，得到管路内实际的工质充装量。
[0028]有益效果
[0029]采用钎焊工艺，将毛细泵与热管、冷凝器与热管之间的界面换热系数从1000W/(m2·
K)提高到10000W/(m2·
K)以上，极大的提升了传热系统的散热性能，同时有效减少了毛细泵、冷凝器的接触面尺寸及使用数量，减重效果明显。本专利技术所述的单套系统的传热性能可达到300W，等同于3套传统的螺钉安装形式的传热系统性能。
附图说明
[0030]图1基于环路热管的增强型传热系统图
[0031]图2毛细泵焊接组合体示意图；
[0032]图3冷凝器焊接组合体示意图；
[0033]图4充装示意图；
[0034]图5毛细泵钎焊工艺流程图；
[0035]图6工质充装工艺流程图。
具体实施方式
[0036]下面结合附图并举实例，对本专利技术进行详细描述。
[0037]本专利技术提供的基于环路热管的增强型系统包括热量收集部件、毛细泵、冷凝器、管
路、工质，如图1所示。
[0038]1)热量收集部件：借助普通的传热工具，如热管等，把分散的热量收集起来，汇集在某处(热量汇集端)；
[0039]2)毛细泵：传热系统的核心部件，通过内部的毛细力驱动整个传热系统的运行，一般布置于温度高的区域；
[0040]3)冷凝器：传热系统的散热部件，热量通过冷凝器把热量散出去，一般布置在温度低的区域；
[0041]4)管路：作为连接部件，连接毛细泵和冷凝器之间，使其形成一个封闭回路，内部承载工质。根据工质充装量，选用直径Φ3～5mm的不锈钢管；
[0042]5)工质：传热系统的热量传输载体，通过工质在气态
‑
液态之间的相变转换，实现热量的传递，可根据使用温度范围和压力进行选择，一般在航天器常用的
‑
10～50℃范围内，可选择氨气。
[0043]本专利技术采用钎焊工艺，通过高温融化，实现两个焊接面之间的固体连接。根据焊接温度可分为低温区钎料(80℃)和高温区钎料(220℃)；
[0044]三个发热设备安装在航天器的+X侧舱板A上，散热面位于航天器
‑
X侧的舱板B上，需要有传热系统把发热设备的热量，从航天器的+X侧传递到
‑
X侧，传输距离为6m。
[0045]利用本专利技术对发热设备散热，需要现场将本专利技术所述装置安装在板A和板B上，然后再将发热设备安装在航天器的+X侧舱板A上，具体实施如下：
[0046]1)热量收集部件选用正交热管，在蜂窝板(板A)内预埋2根X向热管和2根Z向热管，用于拉平蜂窝本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种采用现场安装工艺的增强型环路热管传热系统，其特征在于：该系统通过钎焊技术对组成部件在现场单独焊接安装，然后再连接成一个整体完成传热，包含现场组装的五个部分，分别为热量收集部件、毛细泵、冷凝器、管路和工质，其中，所述的热量收集部件布置于发热面，用于把所在散热面分散的热量收集起来，汇集在热量汇集端；所述的毛细泵布置于热量汇集端，用于通过内部的毛细力驱动环路热管系统的运行，毛细泵采用钎焊形式固定在热量汇集端；所述的冷凝器为散热部件，用于把热量散出去，采用钎焊形式固定在散热面上；所述的管路作为连接部件，用于连接毛细泵和冷凝器，使其形成一个封闭回路，内部承载工质；所述的工质为热量传输载体，通过工质在气态
‑
液态之间的相变转换，实现热量的传递，工质在现场采用间接充装法进行填充。2.根据权利要求1所述的一种采用现场安装工艺的增强型环路热管传热系统，其特征在于：进一步的，毛细泵焊接钎料采用铋基钎料，选用松香助焊剂。3.根据权利要求2所述的一种采用现场安装工艺的增强型环路热管传热系统，其特征在于：进一步的，毛细泵钎焊具体工艺如下：a)毛细泵与热管汇集端的焊接面上采取表面处理，进行镀镍、镀银工序，形成焊接...

【专利技术属性】
技术研发人员：孟恒辉，徐亚威，刘立平，洪斌，赵二鑫，杨春，蔡亚宁，
申请(专利权)人：中国空间技术研究院，
类型：发明
国别省市：