CN202948728U - 一种用于无热沉条件下的仪器设备主动散热装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型属于一种散热装置，具体涉及一种用于无热沉条件下的仪器设备主动散热装置，它包括固定在仪器设备上的管路、储液器、机械泵和相变蓄热装置，管路的出口与储液器的入口连通，储液器内设有流体工质，储液器的出口与相变蓄热装置的入口连通，蓄热装置的出口与机械泵的液体入口连通，机械泵的液体出口与管路的入口连通。该装置能够解决无热沉条件下仪器设备的主动散热问题。

Description

一种用于无热沉条件下的仪器设备主动散热装置

技术领域

本实用新型属于一种散热装置，具体涉及一种超高声速飞行器内部无热沉状态下的仪器设备的主动散热装置。

背景技术

以临近空间超高声速飞行器为例来讲，其内部仪器设备在飞行器飞行过程中处于一个外部高温、内部相对低温的无热沉条件，若不对仪器设备采取主动散热措施，在飞行过程中仪器设备的自身发热以及外界环境对其的加热将会导致其自身温度持续升高，当温度值超出仪器设备的正常工作温度范围时会导致仪器设备的工作异常乃至最终失效。此外，随着电子功率器件技术的发展与飞行任务时间的加长，临近空间飞行器内部仪器设备的温控问题日趋严重。为此，迫切需要提出一种有效的途径来解决超高声速飞行器内部仪器设备无热沉条件下的散热问题。

从原理上讲，对于无热沉状态下的仪器设备自身温度水平的抑制方法有多种，但现行可用的方法大致有如下两种，如降低仪器设备的发热量、增大仪器设备的热容量，以下分别说明：

（1）降低仪器设备的发热量：其途径是尽可能减小仪器设备的发热导致自身的温升，此种方法在对单机设备进行热损耗设计时可以通过优化设计而实现。但当仪器设备长时间工作时，仪器设备温度超出设计极限温度的问题仍然无法解决。

（2）增大仪器设备的热容量:此种方法的实行措施有如下两种，一种是在仪器设备设计时将自身部件做厚做沉，即增加仪器设备的自身热容量，另一种方法是在仪器设备外部增加一块额外的部件，即增加仪器设备的附加热容量。

以上二种方法在一定程度上可以缓解仪器设备的温升速率，但对于长时间飞行下的仪器设备温升问题仍然无法解决，此外，增大仪器设备热容量的方法会导致单机结构、性能以及总体装配的多方调整。

总之，无论是通过降低仪器设备的发热量还是增大仪器设备的热容量的方法，都无法从根本上解决仪器设备长时间工作下的主动温控问题。

发明内容

本实用新型的目的在于能提供一种用于无热沉条件下的仪器设备主动散热装置，该装置能够解决无热沉条件下仪器设备的主动散热问题。

实现本实用新型目的的技术方案：一种用于无热沉条件下的仪器设备主动散热装置，它包括固定在仪器设备上的管路、储液器、机械泵和相变蓄热装置，管路的出口与储液器的入口连通，储液器内设有流体工质，储液器的出口与相变蓄热装置的入口连通，相变蓄热装置的出口与机械泵的液体入口连通，机械泵的液体出口与管路的入口连通。

所述的机械泵的控制接口与控制电路的输出端连通。

所述的电路由单片机和D/A转换器串联组成，D/A转换器的输出端与机械泵的控制接口连接。

所述的管路为蛇形管路，管路的蛇形管与仪器设备之间设有焊接冷板。

所述的相变蓄热装置由相变材料、相变材料壳体和翅片管组成，相变材料封装在相变材料壳体内，翅片管的带翅片部分封装在在相变材料内部，翅片管的入口和出口位于相变蓄热装置外，翅片管的入口与储液器的出口连通，翅片管的出口与机械泵的液体入口连通。

所述的翅片管为外部带有金属翅片的内螺纹金属管。

所述的储液器、机械泵、电路以及管路的部分回路管路封装在隔热罩中。

本实用新型与现有技术相比有益效果为：

1）仅需在仪器设备外表面预留一个较小的安装冷板的空间，无需改变仪器设备的尺寸与安装布局，冷板与相变蓄热模块之间通过一套泵驱流体回路进行热交换，实现了仪器设备热量的远距离疏导；2）可以通过一套控制电路主动控制该装置的起停状态；在该装置工作时，可通过冷板安装面温度值的反馈信息，实现泵驱回路中工质流量的主动调节，进行实现仪器设备的主动温度控制；3）本装置能够将相变蓄热模块封装在一个内外隔热性能较好的壳体中，能够有效的避免高温环境对其的加热作用；4）能够实现无热沉条件下仪器设备散热产品的单机化和模块化，在仪器设备热源加大、外部热环境加剧或仪器设备工作时间加长的情况下，通过增大本装置中相变蓄热模块的体积或使用多台本装置进行并联工作便可解决问题。5）针对无热沉环境下的仪器设备散热问题，本实用新型装置通过一个相变蓄热模块模拟热沉，该热沉可以放置在距离仪器设备一段距离之外，通过一套泵驱流体回路实现仪器设备壳体表面的冷板与热沉之间的热交换，实现了仪器设备热量的远程热疏导，解决了无热沉条件下仪器设备的主动散热问题。

附图说明

图1为本实用新型所提供的一种用于无热沉条件下的仪器设备主动散热装置的结构示意图。

图2为本实用新型所提供控制电路的原理图。

图中：

1.冷板；2.管路；3.储液器；4.流体工质；5.隔热罩；6.机械泵；

7.控制电路；701.单片机，702.D/A转换器；

8.相变材料；9.相变材料壳体；10.翅片管。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本实用新型作进一步详细描述。

结合图1，说明本实用新型所提供的一种用于无热沉条件下的仪器设备主动散热装置的结构组成，该主动散热装置包括一块冷板1、管路2、一台储液器3、隔热罩5、一台机械泵6、一套控制电路7、一组相变蓄热装置。

如图1所示，管路2为蛇形管路，管路2的蛇形管焊接在冷板1外侧上，冷板1为一块铝合金板，铝合金板的四个角各开一个安装通孔，该安装通孔用于与仪器设备壳体处的螺栓连接，铝合金板与仪器设备壳体之间涂抹高导热硅质。管路2的出口与储液器3顶部的入口连通，储液器3底部的出口与相变蓄热装置连通。

如图1所示，相变蓄热装置由相变材料8、相变材料壳体9和翅片管10组成。其中，相变材料8为石蜡类材料，相变材料8封装在的相变材料壳体9内，翅片管10为外部带有金属翅片的内螺纹金属管，金属翅片用于增强翅片管10与相变材料8之间的传热效果，翅片管10穿过相变材料壳体9，而且翅片管10的带金属翅片部分进入相变材料壳体9的内部，相变材料8通过液态灌装的方式装入相变材料壳体9内部，相变材料8将翅片管10将带金属翅片部分封装在其内部。翅片管10的入口与储液器3底部的出口连通，翅片管10的出口与机械泵6的液体入口连通，机械泵6的液体出口与管路2的入口连通。

如图2所示，控制电路7由单片机701和D/A转换器702串联组成，D/A转换器702的输出端与机械泵6的控制启停接口连接。单片机701采用51系列单片机。

如图1所示，本实用新型的主动散热装置中的储液器3、机械泵6、控制电路7、相变蓄热装置以及管路2的部分管路封装在隔热罩5中，隔热罩5外部采用隔热材料进行包裹，用以实现与高温外环境间的隔热。隔热材料可以采用柔性隔热材料。

如图1所示，本实用新型所提供的一种用于无热沉条件下的仪器设备主动散热装置的工作原理：冷板1用于与仪器设备壳体的换热。管路2通过储液器3内的流体工质4将仪器设备的热量传递到相变蓄热模块8中去。流体工质4为乙醇或乙醇与水的混合物，经机械泵6驱动，流体工质4进入储液器3、相变蓄热装置作单向循环流动；流体工质4将仪器设备的热量传递到相变蓄热模块8中去。在超高声速飞行器内部仪器设备需要散热降温时，通过控制控制电路7中的控制芯片给机械泵6发出工作指令，实现流体回路11的循环工作，从而实现仪器设备的主动散热降温。

上面结合附图和实施例对本实用新型作了详细说明，但是本实用新型并不限于上述实施例，在本领域普通技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本实用新型宗旨的前提下作出各种变化。本实用新型中未作详细描述的内容均可以采用现有技术。

Claims (7)

1.一种用于无热沉条件下的仪器设备主动散热装置，其特征在于：它包括固定在仪器设备上的管路（2）、储液器（3）、机械泵（6）和相变蓄热装置，管路（2）的出口与储液器（3）的入口连通，储液器（3）内设有流体工质（4），储液器（3）的出口与相变蓄热装置的入口连通，相变蓄热装置的出口与机械泵（6）的液体入口连通，机械泵（6）的液体出口与管路（2）的入口连通。

2.根据权利要求1所述的一种用于无热沉条件下的仪器设备主动散热装置，其特征在于：所述的机械泵（6）的控制接口与控制电路（7）的输出端连通。

3.根据权利要求2所述的一种用于无热沉条件下的仪器设备主动散热装置，其特征在于：所述的电路（7）由单片机（701）和D/A转换器（702）串联组成，D/A转换器（702）的输出端与机械泵（6）的控制接口连接。

4.根据权利要求1、2或3所述的一种用于无热沉条件下的仪器设备主动散热装置，其特征在于：所述的管路（2）为蛇形管路，管路（2）的蛇形管与仪器设备之间设有焊接冷板（1）。

5.根据权利要求4所述的一种用于无热沉条件下的仪器设备主动散热装置，其特征在于：所述的相变蓄热装置由相变材料（8）、相变材料壳体（9）和翅片管（10）组成，相变材料（8）封装在相变材料壳体（9）内，翅片管（10）的带翅片部分封装在在相变材料（8）内部，翅片管（10）的入口和出口位于相变蓄热装置外，翅片管（10）的入口与储液器（3）的出口连通，翅片管（10）的出口与机械泵（6）的液体入口连通。

6.根据权利要求5所述的一种用于无热沉条件下的仪器设备主动散热装置，其特征在于：所述的翅片管（10）为外部带有金属翅片的内螺纹金属管。

7.根据权利要求6所述的一种用于无热沉条件下的仪器设备主动散热装置，其特征在于：所述的储液器（3）、机械泵（6）、电路（7）以及管路（2）的部分回路管路封装在隔热罩（5）中。

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