CN101490497A

CN101490497A - 热流动装置

Info

Publication number: CN101490497A
Application number: CNA2007800270954A
Authority: CN
Inventors: E·科隆戈; S·奥尔泰
Original assignee: Airbus Operations SAS
Current assignee: Airbus Operations SAS
Priority date: 2006-07-18
Filing date: 2007-07-17
Publication date: 2009-07-22
Anticipated expiration: 2027-07-17
Also published as: EP2047201A1; FR2904103A1; BRPI0713191A2; US9310145B2; RU2460955C2; EP2047201B1; JP2009543998A; WO2008009812A1; US20100012311A1; RU2009105501A; FR2904103B1; CA2657778A1; US20130098594A1; CN101490497B; CA2657778C

Abstract

装置，其包括：一具有热源的装备(101)，一与该装备相关的冷部(102)，以及一能够将热从该装备传递到该冷部的导热元件(103)。所述元件(103)是这样的，在位于给定的热条件之上的某些热条件下，所述装备和所述冷部基本上是热绝缘的。

Description

热流动装置

技术领域

[01]本发明涉及热流动装置。

背景技术

[02]在这种装置中，力求排出在一装备处由任何热源(例如电路或电组分)散发的热能(或热)。

[03]通常通过传导热的元件，将所述装备连接到相对于所述装备的冷的部分，该冷部扮演着冷源的角色。

[04]因此，一定量的热穿过导热元件流出，具有与导热元件的热阻成反比的热量，这能够排出至少一部分在装备处产生的热，并且因此能够避免过分加热该装备。

[05]专利申请US 2003/0196787例如使用该技术，并且为了与所述装备的运行相关的目的还提出在低温下减少该热的排出。

[06]发明人考虑在实践中具有危险的这些技术方案，尤其是当形成冷源的部分不适用于任何温度和/或散发的热量的条件时，如这是例如当该冷部是由可燃材料或对温度升高敏感的材料形成的情况时。

发明内容

[07]为了避免这些问题，本发明提出一装置，该装置包括：一具有热源的装备，与该装备相关的一冷部，以及能够将热从所述装备传递到(尤其是通过热传导)所述冷部的一元件，其特征在于，所述元件是这样的：在位于给定的热条件之上的某些热条件下，所述装备和所述冷部基本上是热绝缘的。

[08]因此，当遇到这些热条件的时候(例如通过所述元件的温度或热功率)——即，当给定的热条件被超过时——在装备的内部产生的热不再传递到所述冷部，并且避免过分地加热所述冷部。

[09]所述装备和所述冷部至少在所述热条件下还可以基本上由气层(lame gazeuse)分开，以便在这些传递条件下也避免具有冷源的装备的多个电现象(诸如电弧)，尤其是电弧的传播：在此情况下，所述装备和冷部实际上被电绝缘。

[10]实践中，所述元件包括例如在所述热条件之外(即低于给定的热条件)的一良好的热导体。

[11]根据一可考虑的实施方式，所述元件是这样的：其热阻在所述热条件下增大，从而所述元件变成基本上绝缘的。通过改进所述元件的热传导性能，因此允许所述装备的热绝缘和所述冷源的热绝缘。

[12]根据一可能的技术方案，所述元件包括至少一组分，在所述热条件下该组分的状态变化(例如从液态变化到气态)引起所述热电阻的增大。此处利用通常与这种状态变化相关的热阻的增大。所述组分因此在所述状态变化之后可以形成所述层，这是获得该层的实用方式。

[13]根据另一可考虑的实施方式，所述元件被构型成：在所述热条件下，丧失与所述装备或所述冷部的接触。在此情况下，是不同构件之间的接触中断引起所述装备和所述冷部之间热通道的中断。

[14]例如，在此情况下所述元件包括至少一组分，在所述热条件下的该组分的状态变化引起接触丧失。

[15]在此范围内，可以规定所述组分在所述热条件之外参与从所述装备导热到所述冷部，并且在所述热条件下由于其状态变化而消退，因此基本上隔离所述装备和所述冷部。

[16]根据另一方案——如有必要可以与前述方案结合，在所述组分的状态变化时，所述组分的机械性能的变化可以驱使所述元件的一部分运动，因此产生接触丧失。

[17]在这些相同的情况下，所述元件可以被构型，从而所述组分的状态变化能够形成所述气层。所述状态变化因此不仅仅中止热通道，而也避免电现象传播。

[18]状态变化在此上下文中可以是从固态到液态，或从液态到气态。

[19]例如在航空器中，所述装备可以是用于燃料的泵，而所述冷部可以是液态燃料；本发明在此上下文中是特别有利的，即便本发明自然具有许多其它的应用，诸如保护抵抗对温度升高敏感的热阱元件——如例如碳制结构——的过热。

[20]可选地用于某些热条件的、如上所提出的布置，因此特别能够排空由例如在用于燃料的泵的情况下电气装备所产生的热，同时避免热阱(例如燃料)过热，以及电弧从所述装备传播到该热阱。

[21]本发明还提出装配有这种装置的航空器。

附图说明

[22]通过阅读以下参考附图的说明，本发明的其它特征和优点将显示出来，其中：

[23]-图1A至1C示出本发明的第一实施例；

[24]-图2A至2C示出本发明的第二实施例；

[25]-图2D至2F示出在图2A至2C中所示的第二实施例的变型；

[26]-图3A至3C示出本发明的第三实施例；

[27]-图4A至4C示出本发明的第四实施例。

具体实施方式

[28]图1A示出在正常运行状态下的本发明的第一实施例。

[29]在该实施例中，包括一热源(未示出)的热板101，通过处于对应于正常运行的正常温度T_正常的固体材料103，连接到冷板102(例如装置的结构的一部分)。

[30]材料103是热导体，并且其热阻R_材料因此是相当小的。因此，在正常的运行条件下，在热板101处由热源产生的热被排出，穿过材料103朝向冷板102，该冷板102扮演着热阱或冷源的角色。

[31]材料103还选择如下：其熔融温度T_熔融小于或等于所希望的最大运行温度T_max。这种最大温度可以是希望例如用于避免毁坏冷板102，或避免其它的负面结果，例如当冷板以可燃材料——如航空器的燃料——的形式制成时，造成火灾的危险。

[32]因此，如在图1B中所示，例如由于正常运行状态的终结，当材料103的温度T达到材料103的熔融温度T_熔融时，材料103改变状态：材料103经由固态到液态(在图1B中用附图标记103’表示)，这造成材料103从与热板101和冷板102接触的初始位置消退(此处其通过合适的部件流出)。

[33]因此，当板101、102之间的温度大于所希望的最大温度T_max时，热板101和冷板102不再通过材料连接，而被空气层106分开，该空气层106的热阻R_空气远远大于材料的热阻R_材料，如在图1C中所示。

[34]由于将冷板102和热板101分开的所述空气层106，因此冷板102与热板101热绝缘；空气层106还扮演着电绝缘的角色，这使得还能够避免将电能(例如呈电弧形式)从热板传导到冷板102。在以下情况下热板101的优点是特别有利的：其中热板101包括电气装备或电子装备，该电气装备或电子装备偶然失灵在冷板102处可能显得危险，当达到大于所希望的最大温度T_最大时尤其是这样。

[35]例如使用蜡作为材料103，蜡的热性能允许传导的热远远大于空气106的热阻所允许的热。

[36]图2A示出在正常运行状态下——即例如在远远小于所希望的最大温度的运行温度T_正常下——的本发明的第二实施例。

[37]在该实例中，包括热源的装备201位于距冷板202一距离处，并且因此被一空气层206从该冷板202分开。装备201此外还通过热排出管203连接到冷板202，该热排出管203由良好的导热材料(即热阻较低的材料)形成，并且因此在由空气层206形成的空间内部分地延伸。

[38]通过在装备201的一部分和导热排出管203之间插入固态的连接材料204，热排出管203与冷板202保持接触。此外，压缩弹簧205被插入在排出管203和冷板202之间，当排出管203与冷板202接触时，弹簧205被压缩。

[39]排出管203，一方面穿过连接材料204而另一方面直接在装备201的其它部分中，连接到装备201，该装备201的其它部分——例如在装备201的侧壁208处——接收连接材料204。

[40]当连接材料204处的温度增大超过正常运行状态，并且达到连接材料204的熔融温度T_熔融时，连接材料204经由固态到液态(如在图2B中所示，其中处于液态的连接材料用附图标记204’表示)，并且根据合适的部件流出所述装置之外。

[41]因此，排出管203不再保持与冷板202接触，而相反地在弹簧205的作用下离开冷板202。由于排出管203的移动以及其与冷板202的接触的丧失，除了弹簧205的热导率可以忽略之外，装备201和冷板202被空气厚度(或层)206分开，并且因此这两个元件通过空气层206基本上被隔离，如图2C中所示。

[42]图2D示出，在正常运行状态下，以下将描述的第二实例的变型。

[43]如对于前面所述的第二实施例，包括热源的装备211位于距冷板212的一定距离处，并且因此被空气层216从冷板212分开。此外，通过热排出管213，装备211连接到冷板212，该热排出管213由低热阻的材料形成，并且因此在由空气层216形成的空间内部分地延伸。

[44]根据该变型，然而通过在导热排出管213和结构210的一部分之间插入固体块214，热排出管213保持支撑抵靠冷板212。此外，如对于第二实施例，压缩弹簧215被插入在排出管213和冷板212之间，当由于固体块214的存在排出管213与冷板212接触时，弹簧215被压缩。

[45]因此，根据本变型，固体块214不是必须地参与热流动。

[46]当固体块214处的温度增大超过正常运行状态，并且达到构成固体块214的材料的熔融温度T_熔融时，材料经由固态到液态(如在图2E中所示，其中熔融的固体块用附图标记214’表示)，并且根据合适的部件流出装置之外。

[47]因此，排出管213不再保持与冷板212接触，而相反地在弹簧215的作用下离开冷板212。由于排出管213的移动以及其与冷板212的接触的丧失，除了弹簧215的热导率可以忽略之外，装备211和冷板212被空气厚度(或层)216分开，并且因此这两个元件通过空气层216基本上被隔离。

[48]根据在图2F中所示的实施方式，排出管213的移动然后继续直到排出管213与结构210的部分接触，在此情况下该结构210继而起热阱的作用。

[49]图3A示出在正常运行状态下的本发明的第三实施例。

[50]根据该实施例，产生热的装备301和起冷源作用的冷部302分别位于腔壳305的上部和下部中。

[51]设置在装备301和冷部302之间的腔壳中的空间用呈液态的连接材料303填满，该连接材料303具有低的热阻并且在装备301和冷部302之间形成导热通道(chemin)。

[52]腔壳305以密封的方式接收装备301、连接材料303和冷部302。仅仅安全阀门304——该安全阀门304在由连接材料303填满的空间处插入在腔壳中——如有必要在压力大于下文所述的阈值的情况下允许排出液体。

[53]连接材料303是这样的：其蒸发温度近似地对应于(并且优选地稍微小于)在冷部302处所希望的最大温度。

[54]因此，例如由于装备301的失灵，当连接材料的温度超过蒸发温度(并且因此达到所希望的最大温度)时，在图3B中所示的阶段的过程中，连接材料303经由液态到气态(呈气体形式的材料303’在腔壳305的空间的上部中自然地显示出来，该腔壳的空间被与装备301接触的液体预先占据)。

[55]密封腔壳305中的状态变化引起密封腔壳的内部的压力增加，直到所述压力达到起动安全阀门304的阈值，以及直到连接材料303的液态部分因此开始排出，如在图3B中所示。

[56]如果温度持续增大超过连接材料303的蒸发温度，将要描述和在图3B中所示的现象将继续，直到位于装备301和冷部302之间的腔壳305的空间完全由气相的连接材料303’充满。

[57]初始由呈液态的连接材料303形成的热通道因此被终止，而冷部302因此与装备301热绝缘，呈气体形式的连接材料的热阻远大于呈液体形式的连接材料的热阻。

[58]注意到连接材料的相变(即经由液态到气态)还允许用气体层替换热通道，这尤其能够避免在装备301和冷部302之间产生电弧。

[59]图4A示出在正常运行状态下的本发明的第四实施例，即用于远远小于许可的最大温度的温度(其正常运行的温度)。

[60]在该实施例中，腔壳405在热板401的下部延长部分(其组成例如包含热源的装备的一部分，诸如装配航空器的燃料泵)中形成。

[61]腔壳405是密封的，并且在其下部在正常运行状态下包括液态组分403。

[62]热排出管404还部分地被接收在腔壳405的内部：上部406(此处基本上是水平的)在腔壳405的整个表面(此处是水平的)上延伸，以便形成活塞，该活塞将例如填充有空气的腔壳405的上部从被正常运行状态下的液态组分403填充的腔壳405的下部分开。

[63]因此可以认为在正常运行下排出管漂浮在液态组分403上。

[64]热排出管404还包括杆体(此处基本上是垂直的)，该杆体的下部407，在如图4A中所示的正常运行下，与形成热阱的冷部接触，此处该冷部由航空器的液态燃料402形成。如图4A所示，下部407在此情况下被精确地浸入到燃料402中。

[65]在图4A中所示的正常运行构型中(即尤其是对于正常运行温度)，通过具有相当低的热阻的材料，热通道因此在装备401和冷部402之间形成，即该热通道此处指腔壳405、液态组分403和热排出管404。

[66]当腔壳405中的温度升高超过正常运行温度(例如由于装备401的失灵)，并且达到液态组分403的蒸发温度时(优选地选择稍微小于腔壳405的内部中所允许的最大温度，该最大温度例如对应于超过由于燃料402的存在而存在危险的温度)，气相403’在腔壳405的下部中显示出来，而气相所施加的压力趋于朝向顶部移动热排出管404，这让人想到所述上部406形成活塞，如在图4B中。

[67]因此，在压力作用——其自身由于液态组分403的状态而改变——下产生的热排出管404的运动驱使热排出管的垂直部分至少部分地超出所述冷部402之外，这限制了朝向该冷部的热传递，并避免该冷部严重变热。

[68]然而，如果温度也升高超过液态组分403的蒸发温度，组分整体转变成气体，并且施加在腔壳405的下部中的压力增加，从而排出管404被作动朝向顶部，直到其下部407从形成冷源402的燃料露出，并且距离冷源402一定距离结束其行程。

[69]在该最终位置，位于排出管404的下部407和液态燃料402的表面之间的空间填充有热绝缘和电绝缘的气体层(诸如例如空气)，从而装备401和形成冷源的液态燃料402被充分地热绝缘和电绝缘，用以避免任何燃料402的火灾危险。

[70]所述实施方式只是本发明所实施的可能的实施例，而不限制本发明。

Claims

1.装置，其包括：一具有热源的装备(101；201；211；301；401)，一与该装备相关的冷部(102；202；212；302；402)，以及能够将热从所述装备传递到所述冷部的一元件(103；203，204；213，214；303；403，404，405)，

其特征在于，所述元件是这样的：在位于给定的热条件之上的某些热条件下，所述装备和所述冷部基本上是热绝缘的。

2.按照权利要求1所述的装置，其特征在于，所述装备和所述冷部至少在所述热条件下基本上是电绝缘的。

3.按照权利要求1或2所述的装置，其特征在于，所述装备和所述冷部至少在所述热条件下被气体层(106；206；216；303’)基本上分开。

4.按照权利要求1至3中任一项所述的装置，其特征在于，所述元件是这样：其热阻在所述热条件下能够增大，从而所述元件变成基本上绝缘。

5.按照权利要求4所述的装置，其特征在于，所述元件包括至少一组分(303)，该组分(303)在所述热条件下的状态变化引起所述热阻的增大。

6.按照权利要求5所述的装置，其特征在于，所述状态变化是经由液态到气态。

7.按照权利要求5或6所述的装置，其中，权利要求4引用权利要求3，其特征在于，所述组分在所述状态变化之后形成所述层(303’)

8.按照权利要求1至3中任一项所述的装置，其特征在于，所述元件(103；203；213；404)被构型成：在所述热条件下，丧失与所述装备或所述冷部的接触。

9.按照权利要求8所述的装置，其特征在于，所述元件包括至少一组分(103；204；214；403)，在所述热条件下该组分的状态变化引起接触丧失。

10.按照权利要求9所述的装置，其特征在于，所述组分(103)在所述热条件之外参与从所述装备到所述冷部的导热，并且在所述热条件下由于其状态变化而消退，因此基本上隔离所述装备和所述冷部。

11.按照权利要求9所述的装置，其特征在于，当所述组分(204；214；403)的状态变化时，所述组分(204；214；403)的机械性能的变化驱使所述元件的一部分(203；213；404)运动，因此引起所述接触丧失。

12.按照权利要求9至11中任一项所述的装置，其中，权利要求8从属于权利要求3，其特征在于，所述元件被构型成使得：所述组分的状态变化允许形成所述气体层。

13.按照权利要求9至12中任一项所述的装置，其特征在于，所述状态变化经由固态到液态。

14.按照权利要求9至12中任一项所述的装置，其特征在于，所述状态变化经由液态到气态。

15.按照权利要求1至14中任一项所述的装置，其特征在于，所述装备是用于燃料的泵。

16.按照权利要求1至15中任一项所述的装置，其特征在于，所述冷部是液态燃料。

17.按照权利要求1至15中任一项所述的装置，其特征在于，所述冷部是对温度升高敏感的元件。

18.航空器，其装配有按照权利要求1至17中任一项所述的装置。