CN106542124A - 一种基于轴流泵驱动的航天器单相流体回路传热装置 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种主要应用于航天器的单相流体回路传热装置。该装置包括流体管路、轴流式机械泵(轴流泵)、表面张力管理式补液器/储液器。本发明主要应用与航天器热量的转移与传递。流体回路包括热量收集端(热交换区Ⅰ)、热量释放端(热交换区Ⅱ)、以及传递回路组成。流体回路采用两套轴流式机械泵进行驱动。轴流泵运转时驱动传导流体工质携带热量进行传递，在轴流泵停止运转时，由于工质流动停止，只有流体及管路本身的热量传导。所以该传热装置的传热开关比或传热调节范围大，能够满足热量变化较大航天器传热需求。

Description

一种基于轴流泵驱动的航天器单相流体回路传热装置
技术领域
本发明的一种基于轴流泵驱动的航天器单相流体回路传热装置，可应用于航天器不同区域的热量传递，或流体回路经过区域的等温化设计。
背景技术
航天器各个设备安装于舱内，设备的工作产生的热量需要传递到舱外的散热器，常规的航天器采用热管、辐射等手段进行热量传递。
由于部分航天器载荷的热量非常大、以及发热时间不均匀导致常规热传递手段(普通槽路热管传热、辐射传热)设计困难，需要采用主动热控手段进行热控。本发明所描述的单相流体回路传热装置，采用主动轴流泵驱动进行工质循环，并且通过控制轴流泵转速，控制单相流体工质的流速，对传热能力进行线性调节。在轴流泵停转时，流体回路中仅有流体回路管壁的热传导和流体工质的热传导，热量交换小；在轴流泵驱动时，传热能力大为增加。满足高开关比、高调节范围、可双向传热等特点。
发明内容
为了解决上述技术问题，本发明的基于轴流泵驱动的航天器单相流体回路传热装置采用轴流泵取代其他类型的驱动泵，便于进行整体管路的密封设计。并且在泵故障情况下，能够使流体工质以较小的流体阻力通过泵体，提高单相流体回路传热装置的可靠性。
本发明的一种基于轴流泵驱动的航天器单相流体回路传热装置，包括流体管路、轴流泵、补液器/储液器；所述轴流泵驱动流体管路，流体回路由热量收集端、热量释放端以及传递回路组成；所述补液管/储液器采用表面张力管理式，流体工质始终在表面管理装置的管理范围内。
本发明采用轴流泵进行流体驱动，轴流泵泵体与驱动电机进行一体化设计，从而避免旋转驱动轴从管路伸出，避免流体工质在空间工作时泄露风险。轴流泵采用两台串联驱动，可以单个工作，也可以组合工作，提高系统运行的可靠性。轴流泵驱动电机采用双绕组工作形式。
本发明采用储液器表面张力管理装置，确保管路补充液体在空间飞行状态时刻与补液管路口连接，确保补充流体工质能够进入循环管路。贮液器采用表面管理装置，在发射时，补液器中的液体加注量根据该装置的使用寿命，真空条件下的漏率决定。发射时，补液器填装需预留一部分气枕；在流体工质受到温度影响体积变化时，利用补液器进行缓冲。气枕充填部分氦气，作为增压气体。氦气压力较小，以满足将工质挤出为宜，氦气压力小，则整个装置的管路压力小，能够防止工质泄露。储液器采用全表面装置管理，即所有的补液工质全部在表面装置的管理范围内。
与现有技术相比，本发明采用轴流式驱动泵，能够较好的解决管路密封问题，不需要额外采用控制阀门进行流体管路的防漏液管理。
附图说明
图1为本发明的基于轴流泵驱动的航天器单相流体回路传热装置原理图。
具体实施方式
参见示出本发明实施例的附图，下文将更详细地描述本发明。然而，本发明可以以许多不同形式实现，并且不应解释为受在此提出之实施例的限制。相反，提出这些实施例是为了达成充分及完整公开，并且使本技术领域的技术人员完全了解本发明的范围。这些附图中，为清楚起见，可能放大了层及区域的尺寸及相对尺寸。
应理解，本发明的描述/图示为单个单元的部分可存在于两个或两个以上的物理上独立但合作实现所描述/图示之功能的实体。此外，描述/图示为两个或两个以上物理上独立的部分可集成入一个单独的物理上实体以进行所描述/图示的功能。
现参考附图详细描述根据本发明实施例的一种流体回路传热装置，利用管路中流体工质的热容，通过轴流泵循环将热量携带至不同的热交换区域。
本实施例中的流体驱动动力源为轴流泵，非其他泵类型(例如离心泵、叶片泵、涡轮泵、齿轮泵、柱塞泵等)。轴流泵驱动电机转子与泵体部件一体化设计，通过转子的旋转，将流体工质驱动循环。采用轴流泵，如果泵故障，不会阻断流体回路。并且采用轴流泵，管路工质流向与泵体旋转轴线一致，便于泵与管路一体化设计，不存在驱动轴穿越管路或泵体造成密封困难。
本实施例中，根据任务寿命类型，可采用2个的轴流泵（轴流泵Ⅰ、轴流泵Ⅱ）驱动。轴流泵可冷备份或同时工作，满足可靠性需求。
本实施例中，流体管路在热交换区Ⅰ（热量收集端）、热交换区Ⅱ（热量释放端）采用金属材料，流体管路非热交换区可采用金属材料或非金属材料。在非热交换区采用隔热/绝热措施防止漏热。
本实施例中，补液管/储液器采用表面张力管理式装置，流体工质始终在表面管理装置的管理范围内，确保工作与流体管路连接；补液器/储液器上部布置部分气枕空间，满足流体工质在不同温度下，体积变化的自适应需求。
本实施例中，流体工质选择温度范围为管路所经过区域的温度，以及热交换区域温度范围内，工作为液体状态，且不易汽化。
对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。

Claims (8)

1.一种基于轴流泵驱动的航天器单相流体回路传热装置，其特征在于：包括流体管路、轴流泵、补液器/储液器；
所述轴流泵驱动流体管路，流体回路由热量收集端、热量释放端以及传递回路组成；
所述补液管/储液器采用表面张力管理式，流体工质始终在表面管理装置的管理范围内。
2.如权利要求1所述的一种基于轴流泵驱动的航天器单相流体回路传热装置，其特征在于：所述热量收集端、热量释放端采用金属材料。
3.如权利要求1所述的一种基于轴流泵驱动的航天器单相流体回路传热装置，其特征在于：所述传递回路可采用金属材料或非金属材料，并采用隔热/绝热措施防止漏热。
4.如权利要求1所述的一种基于轴流泵驱动的航天器单相流体回路传热装置，其特征在于： 所述补液器/储液器上部布置部分气枕空间，满足流体工质在不同温度下，体积变化的自适应需求。
5.如权利要求4所述的一种基于轴流泵驱动的航天器单相流体回路传热装置，其特征在于：所述气枕充填部分氦气，作为增压气体。
6.如权利要求1所述的一种基于轴流泵驱动的航天器单相流体回路传热装置，其特征在于：所述轴流泵采用两台串联驱动，可以单个工作，也可以组合工作。
7.如权利要求6所述的一种基于轴流泵驱动的航天器单相流体回路传热装置，其特征在于：所述轴流泵驱动电机采用双绕组工作形式。
8.如权利要求1所述的一种基于轴流泵驱动的航天器单相流体回路传热装置，其特征在于：所述轴流泵的驱动电机转子与泵体部件一体化设计，管路工质流向与泵体旋转轴线一致。
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