CN106428641A - 空间高效热传输微泵驱动流体回路装置 - Google Patents

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陈钢
顾燕萍
孙伟伟
王江
徐涛
王涛
刘冈云
叶沙琳
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Abstract

本发明提供了一种空间高效热传输微泵驱动流体回路，集成安装板、一微泵控制器、两微泵、第一热枕、第二热枕、一储液器、两单向阀、不锈钢管及配套的三通焊接集成；两微泵和两单向阀为独立并联两路，互为备份；两微泵分别通过不锈钢管及配套的三通与第一热枕、第二热枕、两单项阀、储液器相连，两单向阀分别安装在两微泵与第一热枕、充液阀之间；储液器一端通过不锈钢管与充气阀相连，充气阀和充液阀分别通过卡套与不锈钢管相连，微泵控制器与两微泵相连，微泵控制器通过控制微泵的启停和转速，实现热开关及热量传输的控制。本发明采用微泵驱动工质水实现热沉之间热量的快速传递，具有快速平衡温差的功能，对轨道外热流和内功耗的变化适应性强。

Description

空间高效热传输微泵驱动流体回路装置
技术领域
本发明涉及一种飞行器热控装置，具体地，涉及一种空间高效热传输微泵驱动流体回路。
背景技术
随着未来空间任务的发展，针对越发恶劣复杂的空间应用环境以及多功能多任务飞行器平台的发展需求，热控技术面临着新的严峻挑战。常规的以多层、涂层等被动热控技术为主，电加热器等主动热控技术为辅的热控设计理念已经无法满足日新月异的任务发展的需求。以主动流体回路热控技术为代表的新型热控技术，由于其较大的热量调节能力、较高的控温精度、灵活的热管理功能等优点，在载人航天、空间站、深空探测、大功率通讯卫星等多领域得到了广泛论证和应用。随着深空探测器、倾斜轨道卫星、SAR系列卫星、大功率通讯卫星等任务的发展，空间微泵驱动流体回路热控技术提供了灵活的在轨主动热控解决方案，具有广泛的应用前景。
通常卫星采用预埋热管实现仪器板等温化设计和热量的收集，主要依靠辐射传热方式来实现热量的传输与排散，这种热设计方式对轨道外热流和内功耗的变化适应性差，传热效率低而且不易解决大功耗单机的散热问题；电加热器等主动热控技术只能对低温区域进行温度补偿，无法进行热量传输排散；多层、涂层等被动热控技术同样对轨道外热流和内功耗的变化适应性差，无法适应深空探测器、倾斜轨道卫星、SAR系列卫星、大功率通讯卫星等任务的发展。
发明内容
针对现有技术中的缺陷，本发明的目的是提供一种空间高效热传输微泵驱动流体回路，具有较大的热量调节能力、较高的控温精度、灵活的热管理功能。
为了达到上述发明目的，本发明所采用的技术方案如下：
一种空间高效热传输微泵驱动流体回路，包括集成安装板、一微泵控制器、两微泵、第一热枕、第二热枕、一储液器、两单向阀、不锈钢管及配套的三通、充气阀和充液阀；集成安装板、一微泵控制器、两微泵、第一热枕、第二热枕、一储液器、两单向阀、不锈钢管及配套的三通焊接集成，集成后漏率测试结果优于10-6Pa·m3/s；两微泵和两单向阀为独立并联两路，互为备份；两微泵分别通过不锈钢管及配套的三通与第一热枕、第二热枕、两单项阀、储液器相连，两单向阀分别安装在两微泵与第一热枕、充液阀之间；储液器一端通过不锈钢管与充气阀相连，充气阀和充液阀分别通过卡套与不锈钢管相连，微泵控制器与两微泵相连，回路工质在微泵的驱动下，实现热沉之间热量的快速传递，微泵控制器通过控制微泵的启停和转速，实现热开关及热量传输的控制。
优选地，所述集成安装板为10mm厚的铝蒙皮蜂窝板。
优选地，所述回路工质为去离子水。
优选地，所述不锈钢管为壁厚1mm的φ6mm不锈钢管。
优选地，所述微泵为离心式微泵，体积流量为1.3L/min，扬程7.7m，重量为130g，功率为10.3W。
优选地，所述第一热枕、第二热枕的侧边分别设有进出口管路，第一热枕、第二热枕的尺寸均为110mm×110mm×8mm；第一热枕、第二热枕的通道构型设计为4mm×4mm的矩形槽道；第一热枕、第二热枕与集成安装板通过玻璃钢垫片隔热安装。
优选地，所述储液器为橡皮囊式结构。
优选地，所述单向阀阀芯密封处采用锥形密封结构；单向阀外廓尺寸为Φ28mm，阀芯密封副直径为Φ20mm。
优选地，所述微泵控制器采用一层板结构设计，可以对流体回路系统中的微泵进行转速调节、微泵主备切换、温度阈值修改等。
与现有技术相比，本发明具有如下的有益效果：本发明采用微泵驱动工质水实现热沉之间热量的快速传递，具有快速平衡温差的功能，对轨道外热流和内功耗的变化适应性强。水的比热高，微泵驱动工质水能够解决大功耗单机的散热问题，传热效率相对热管大大提高，具有更大的热量调节能力。微泵控制器具有对流体回路系统中的微泵进行转速调节、微泵主备切换、温度阈值修改等功能，能够对产生的温差快速反应。通过微泵转速调节功能实现精准温度控制，通过温度阈值修改，系统具备灵活的热管理功能，能够适应深空探测器、倾斜轨道卫星、SAR系列卫星、大功率通讯卫星等任务的发展。
附图说明
通过阅读参照以下附图对非限制性实施例所作的详细描述，本发明的其它特征、目的和优点将会变得更明显：
图1为本发明实施例空间高效热传输微泵驱动流体回路的结构示意图。
图2为本发明实施例中微泵控制器的控制原理框图。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明进行详细说明。以下实施例将有助于本领域的技术人员进一步理解本发明，但不以任何形式限制本发明。应当指出的是，对本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进。这些都属于本发明的保护范围。
如图1所示，本发明实施例提供了一种空间高效热传输微泵驱动流体回路，包括集成安装板、一微泵控制器8、两微泵1、第一热枕2、第二热枕3、一储液器5、两单向阀4、壁厚1mm的φ6mm不锈钢管及配套的三通、充气阀7和充液阀6；集成安装板、一微泵控制器8、两微泵1、第一热枕2、第二热枕3、一储液器5、两单向阀4、不锈钢管及配套的三通焊接集成，两微泵1和两单向阀4为独立并联两路，互为备份，也可以根据实际空间任务需求单独一路甚至并联多路；两微泵1分别通过不锈钢管及配套的三通与第一热枕2、第二热枕3、两单项阀4、储液器5相连，两单向阀4分别安装在两微泵1与第一热枕2、充液阀6之间；储液器5一端通过不锈钢管与充气阀7相连，充气阀7和充液阀6分别通过卡套与不锈钢管相连，微泵控制器与两微泵相连，回路工质在微泵的驱动下，实现热沉之间热量的快速传递，微泵控制器通过控制微泵的启停和转速，实现热开关及热量传输的控制。
本发明首先将壁厚1mm的φ6mm不锈钢管及配套的三通通过焊接方式与两台微泵、两个热沉、一个储液器、两个单向阀集成起来，充气阀和充液阀与钢管通过卡套连接，集成后系统漏率测试结果优于10-6Pa·m3/s。优选地，不锈钢管、配套的三通、充气阀和充液阀采用swagelock公司的产品。
进一步的，所述集成安装板为10mm厚的铝蒙皮蜂窝板，其仪器安装面采用0.3mm厚的铝蒙皮；然后两个热沉与蜂窝板通过玻璃钢垫片隔热安装，其余零部件采用支座与蜂窝板安装起来，这样实现系统安装板与系统尽可能隔热，避免蜂窝板与系统相互干扰的问题，通过支座托举零部件及管路，也能更好地实现系统整体平稳，增强抗震动能力；优选地，所述支座的材料为2A12，其尺寸大小的确定依据零部件及管路自身尺寸及与蜂窝板的安装距离。
所述回路工质为去离子水；系统采用气侧与液侧同时抽真空的方式进行工质充注；工质充注前，保证系统抽真空的压力在1Pa以下，这样才能保证工质(去离子水)充满管路系统。充注完成后，储液器气侧压力保持在1.5bar，以便更稳定地保持系统压力稳定，充气阀和充液阀随即完全封闭。
所述微泵为离心式微泵，体积流量为1.3L/min，扬程7.7m，重量为130g，功率为10.3W。
所述第一热枕、第二热枕的侧边分别设有进出口管路，第一热枕、第二热枕的尺寸均为110mm×110mm×8mm；第一热枕2、第二热枕3的通道构型设计为4mm×4mm的矩形槽道；第一热枕、第二热枕与集成安装板通过玻璃钢垫片隔热安装；实际空间任务中，可根据外热流状况及热耗集中区域面积的大小，合理设计第一热枕、第二热枕的尺寸，以便更好地进行热量收集与热量辐射换热。热沉的通道构型也可以进行进一步优化设计。
所述储液器为橡皮囊式结构。
所述单向阀阀芯密封处采用锥形密封结构；单向阀外廓尺寸为Φ28mm，阀芯密封副直径为Φ20mm。
所述微泵控制器采用一层板结构设计，可以对流体回路系统中的微泵进行转速调节、微泵主备切换、温度阈值修改等
参照图1，整体系统布局近似平面，也可以根据实际需求，通过管路拉伸或者弯曲把系统布局成各种类型甚至立体结构。
本发明中，管路表面未处理，实际空间任务中，根据外热流情况及管路周边单机情况，可对管路包多层或者喷涂热控涂层(S781,ACR-1,黑漆等)，以便可以更好地适应复杂外热流或者减小对管路周边单机造成的影响。
以上对本发明的具体实施例进行了描述。需要理解的是，本发明并不局限于上述特定实施方式，本领域技术人员可以在权利要求的范围内做出各种变形或修改，这并不影响本发明的实质内容。

Claims (9)

1.一种空间高效热传输微泵驱动流体回路，其特征在于，包括集成安装板、一微泵控制器、两微泵、第一热枕、第二热枕、一储液器、两单向阀、不锈钢管及配套的三通、充气阀和充液阀；集成安装板、一微泵控制器、两微泵、第一热枕、第二热枕、一储液器、两单向阀、不锈钢管及配套的三通焊接集成；两微泵和两单向阀为独立并联两路，互为备份；两微泵分别通过不锈钢管及配套的三通与第一热枕、第二热枕、两单项阀、储液器相连，两单向阀分别安装在两微泵与第一热枕、充液阀之间；储液器一端通过不锈钢管与充气阀相连，充气阀和充液阀分别通过卡套与不锈钢管相连，微泵控制器与两微泵相连，回路工质在微泵的驱动下，实现热沉之间热量的快速传递，微泵控制器通过控制微泵的启停和转速，实现热开关及热量传输的控制。
2.根据权利要求1所述的空间高效热传输微泵驱动流体回路，其特征在于，所述集成安装板为10mm厚的铝蒙皮蜂窝板。
3.根据权利要求1所述的空间高效热传输微泵驱动流体回路，其特征在于，所述回路工质为去离子水。
4.根据权利要求1所述的空间高效热传输微泵驱动流体回路，其特征在于，所述不锈钢管为壁厚1mm的φ6mm不锈钢管。
5.根据权利要求1所述的空间高效热传输微泵驱动流体回路，其特征在于，所述微泵为离心式微泵，体积流量为1.3L/min，扬程7.7m，重量为130g，功率为10.3W。
6.根据权利要求1所述的空间高效热传输微泵驱动流体回路，其特征在于，所述第一热枕、第二热枕的侧边分别设有进出口管路，第一热枕、第二热枕的尺寸均为110mm×110mm×8mm；第一热枕、第二热枕的通道构型设计为4mm×4mm的矩形槽道；第一热枕、第二热枕与集成安装板通过玻璃钢垫片隔热安装。
7.根据权利要求1所述的空间高效热传输微泵驱动流体回路，其特征在于，所述储液器为橡皮囊式结构。
8.根据权利要求1所述的空间高效热传输微泵驱动流体回路，其特征在于，所述单向阀阀芯密封处采用锥形密封结构；单向阀外廓尺寸为Φ28mm，阀芯密封副直径为Φ20mm。
9.根据权利要求1所述的空间高效热传输微泵驱动流体回路，其特征在于，所述微泵控制器采用一层板结构设计。
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