RU2474780C1

RU2474780C1 - Thermal control device based on wraparound heat tube

Info

Publication number: RU2474780C1
Application number: RU2011141938/06A
Authority: RU
Inventors: Евгений Юрьевич Котляров; Геннадий Павлович Серов; Дмитрий Владимирович Тулин
Original assignee: Федеральное государственное унитарное предприятие "Научно-производственное объединение им. С.А. Лавочкина"
Priority date: 2011-10-18
Filing date: 2011-10-18
Publication date: 2013-02-10

Abstract

FIELD: instrument making.

SUBSTANCE: proposed device comprises evaporator in contact with heat generator, two condensers in contact with heat-controlled hardware and radiator, respectively, steam line, condensate line, and three-way valve with bellows. In compliance with first version, device additionally incorporates bypass line while condensers are connected in series. In compliance with second version, said condensers are connected in parallel. In both versions, device is equipped with sensor composed of capillary tube partially gilled with two-phase heat carrier. One end of said tube is connected with bellows while opposite end, tightly closed one, stay in contact with heat-controlled hardware.

EFFECT: adjusted heating of equipment, higher accuracy of adjustment.

6 cl, 4 dwg

Description

Изобретение относится к области теплотехники и может быть использовано при создании регулируемых теплопередающих устройств и систем терморегулирования на их основе, в частности в космической технике, а также для обеспечения теплового режима оборудования, работающего в суровых климатических условиях.The invention relates to the field of heat engineering and can be used to create adjustable heat transfer devices and thermal control systems based on them, in particular in space technology, as well as to ensure the thermal regime of equipment operating in severe climatic conditions.

Известны терморегулирующие устройства на базе контурных тепловых труб (КнТТ), в которых охлаждение испарителя и присоединенного к нему охлаждаемого прибора ниже допустимой температуры предотвращается за счет организации регулируемого стока тепла к конденсатору (F.Bodendleck, R.Schlitt, O.Romberg, K.Goncharov, V.Buz, U.Hildebrand. Precision temperature control with a loop heat pipe, SAE # 2005-01-2938, Rome, ITALY, 2005). Устройство, описанное в данной работе, построено на базе КнТТ, содержащей испаритель с капиллярно-пористой вставкой, компенсационную полость, паро- и конденсатопровод, конденсатор и клапан с байпасной линией. В составе клапана имеется сильфон, в зоне размещения которого поддерживается заданный уровень давления среды. Сильфон является элементом, обеспечивающим перемещение седла клапана, когда возникает разность давлений снаружи и внутри сильфона. В случае снижения давления в КнТТ (ниже заданного) клапан закрывает циркуляцию через конденсатор и открывает байпасную линию, напрямую соединяющую паро- и конденсатопровод. Последующий за этим нагрев испарителя приводит к повышению давления внутри КнТТ, и клапан вновь открывает путь для циркуляции теплоносителя через конденсатор, закрывая байпасную линию. Поскольку для насыщенного теплоносителя температура и давление однозначно связаны между собой, применение описанного выше метода позволяет поддерживать одновременно с уровнем давления заданный уровень температуры.Thermoregulating devices based on loop heat pipes (KnTT) are known, in which the cooling of the evaporator and the cooled device connected to it below the permissible temperature is prevented by the organization of controlled heat flow to the condenser (F.Bodendleck, R. Schlitt, O. Romberg, K. Goncharov , V. Buz, U. Hildebrand. Precision temperature control with a loop heat pipe, SAE # 2005-01-2938, Rome, ITALY, 2005). The device described in this work is built on the basis of CSTT containing an evaporator with a capillary-porous insert, a compensation cavity, a steam and condensate line, a condenser and a valve with a bypass line. The valve contains a bellows, in the area of which the set pressure level of the medium is maintained. The bellows is an element that provides movement of the valve seat when a pressure difference occurs outside and inside the bellows. In the event of a decrease in pressure in the КТТТ (lower than the set value), the valve closes the circulation through the condenser and opens the bypass line directly connecting the steam and condensate line. Subsequent heating of the evaporator leads to an increase in pressure inside the КНТТ, and the valve again opens the way for the coolant to circulate through the condenser, closing the bypass line. Since temperature and pressure are unambiguously related to a saturated coolant, the application of the method described above allows maintaining a predetermined temperature level simultaneously with the pressure level.

В описанном устройстве, построенном на базе КнТТ, предлагается наполнять клапан инертным газом или двухфазным теплоносителем, причем в последнем случае для обеспечения более точного поддержания заданного уровня температуры предлагается использовать маломощный нагреватель, установленный на корпусе клапана.In the described device, built on the basis of KNTT, it is proposed to fill the valve with inert gas or a two-phase coolant, and in the latter case, to ensure a more accurate maintenance of the set temperature level, it is proposed to use a low-power heater mounted on the valve body.

Основным недостатком представленного выше терморегулирующего устройства является то, что поддержание давления пара в паропроводе, а следовательно, и температуры насыщения в КнТТ (в случае если клапан наполнен инертным газом) не позволяет обеспечить непосредственное (точное) регулирование температуры испарителя, либо охлаждаемого объекта. Это особенно заметно, например, при значительном термическом сопротивлении испарителя, когда разность температур пара и посадочного места оборудования сильно зависит от передаваемой тепловой нагрузки.The main disadvantage of the thermostatic device presented above is that maintaining the vapor pressure in the steam line, and therefore the saturation temperature in the КНТТ (if the valve is filled with an inert gas), does not allow for direct (accurate) temperature control of the evaporator or the cooled object. This is especially noticeable, for example, with a significant thermal resistance of the evaporator, when the temperature difference between the steam and the mounting location of the equipment is highly dependent on the transmitted heat load.

В случае если в данном устройстве клапан заправлен двухфазным теплоносителем и уровень давления поддерживается с помощью маломощного нагревателя, управление устройством становится энергозависимым, т.е. не может осуществляться без применения блока автоматики с электропитанием, что также можно рассматривать как недостаток.If in this device the valve is charged with a two-phase coolant and the pressure level is maintained using a low-power heater, the control of the device becomes volatile, i.e. cannot be carried out without the use of an automation unit with power supply, which can also be considered as a disadvantage.

К отмеченным выше недостаткам следует также добавить неспособность описанного терморегулирующего устройства обеспечивать термостатирование оборудования, предусматривающее необходимость обогрева последнего.In addition to the disadvantages noted above, the inability of the described thermoregulating device to provide temperature control of the equipment, which requires the heating of the latter, should also be added.

Наиболее близким техническим решением к предлагаемому изобретению по обоим вариантам, выбранным в качестве прототипа, является терморегулирующее устройство на базе контурной тепловой трубы, имеющей испаритель, контактирующий с постоянно работающим генератором тепла, два конденсатора, контактирующих, соответственно, с термостатируемым оборудованием и радиатором и трехходовой клапан (C.C.Birur, M.T.Pauken, K.S.Novak. Thermal Control of Mars Rovers and Landers Using Mini Loop Heat Pipes. Proceedings of 12 IHPC, Moscow-Kostroma-Moscow, Russia, 2002, pp.189-194).The closest technical solution to the invention according to both options, selected as a prototype, is a thermostatic device based on a contour heat pipe having an evaporator in contact with a constantly working heat generator, two condensers in contact, respectively, with thermostatic equipment and a radiator, and a three-way valve (CCBirur, MTPauken, KSNovak. Thermal Control of Mars Rovers and Landers Using Mini Loop Heat Pipes. Proceedings of 12 IHPC, Moscow-Kostroma-Moscow, Russia, 2002, pp. 189-194).

Данное терморегулирующее устройство также построено на базе КнТТ и предназначено для регулируемого подогрева оборудования (аккумуляторной батареи) в условиях марсианской окружающей среды, характеризующейся низкими ночными температурами. Благодаря наличию в устройстве трехходового клапана (и байпасной линии) теплоноситель внутри КнТТ может циркулировать по двум альтернативным контурам, что и позволяет осуществлять регулируемый обогрев аккумуляторной батареи (АБ). Излишки тепла от применяемого здесь радиоизотопного источника тепла, при необходимости, могут рассеиваться через радиатор (РТ) в окружающую среду. В альтернативном случае циркуляция теплоносителя через конденсатор, контактирующий с радиатором, может быть отключена с помощью байпасной линии, соединяющей вход и выход указанного конденсатора, поскольку клапан сконструирован так, что при полном закрытии входа в конденсатор, вход в байпасную (обводную) линию будет полностью открыт и наоборот. Таким образом, в терморегулирующем устройстве, обеспечивающем подогрев АБ, циркуляция через конденсатор, контактирующий с оборудованием, осуществляется всегда, независимо от положения клапана, а через конденсатор, контактирующий с РТ, только при необходимости. Применяемый трехходовой клапан наполнен инертным газом и является пассивным, а рассматриваемое устройство способно работать, при крайних и при промежуточном положении клапана.This temperature control device is also built on the basis of KnTT and is designed for controlled heating of equipment (battery) in the Martian environment, characterized by low night temperatures. Due to the presence of a three-way valve (and a bypass line) in the device, the coolant inside the КНТТ can be circulated along two alternative circuits, which allows for controlled heating of the battery (AB). Excess heat from the radioisotope heat source used here may, if necessary, be dissipated through a radiator (RT) into the environment. Alternatively, the circulation of the coolant through the condenser in contact with the radiator can be turned off using a bypass line connecting the input and output of the indicated condenser, since the valve is designed so that when the condenser inlet is completely closed, the inlet to the bypass (bypass) line will be completely open and vice versa. Thus, in a thermostatic device that provides heating for AB, circulation through a capacitor in contact with the equipment is always carried out, regardless of the position of the valve, and through a capacitor in contact with RT, only if necessary. The three-way valve used is filled with inert gas and is passive, and the device in question is able to work at extreme and intermediate valve positions.

Нагревательные устройства с пассивным регулированием, подобные устройству, обеспечивающему обогрев АБ, получили широкое распространение в космической технике, поскольку они являются компактными, автономными, надежными, не содержат электроприводов и не требуют для управления блоков автоматики. Однако недостатком подобных устройств является то, что трехходовой клапан, который, также, называют регулятором давления, обеспечивает стабилизацию давления и температуры насыщенного пара в КнТТ, но не обеспечивает непосредственное регулирование температуры самих приборов, оборудования или их посадочных мест. Поэтому точность поддержания температуры обогреваемого объекта (оборудования) зависит от величины термического сопротивления конденсатора КнТТ (контактирующего с оборудованием), а также от упругости паров теплоносителя, циркулирующего в КнТТ.Passive-regulated heating devices, similar to a device that provides AB heating, are widely used in space technology because they are compact, autonomous, reliable, do not contain electric drives and do not require automation units to control. However, the disadvantage of such devices is that the three-way valve, which is also called the pressure regulator, provides stabilization of the pressure and temperature of saturated steam in the КНТТ, but does not provide direct temperature control of the devices themselves, equipment or their seats. Therefore, the accuracy of maintaining the temperature of the heated object (equipment) depends on the thermal resistance of the KNTT condenser (in contact with the equipment), as well as on the vapor pressure of the coolant circulating in the KNTT.

Технической задачей, решаемой предлагаемым изобретением, является повышение точности регулирования температуры приборов, оборудования или их посадочных мест путем поддержания заданной температуры в зависимости от фактической температуры указанных объектов.The technical problem solved by the invention is to increase the accuracy of temperature control of devices, equipment or their seats by maintaining a given temperature depending on the actual temperature of these objects.

Согласно первому варианту, указанные задачи обеспечиваются тем, что в известном терморегулирующем устройстве на базе контурной тепловой трубы, содержащем испаритель, контактирующий с генератором тепла, два конденсатора, контактирующих, соответственно, с термостатируемым оборудованием и радиатором, паропровод, конденсатопровод и трехходовой клапан с сильфоном и байпасной линией, при этом выход испарителя посредством паропровода присоединен ко входу первого конденсатора, контактирующего с термостатируемым оборудованием, а выход первого конденсатора через трехходовой клапан с сильфоном подсоединен ко входу второго конденсатора, контактирующего с радиатором, причем выход второго конденсатора посредством конденсатопровода подсоединен ко входу испарителя и через байпасную линию к трехходовому клапану с сильфоном, новым является то, что устройство снабжено чувствительным элементом, выполненным в виде капиллярной трубки, частично заполненной двухфазным теплоносителем, один конец которой свободно соединен с сильфоном, а другой, герметично закрытый, контактирует с термостатируемым оборудованием.According to the first embodiment, these tasks are ensured by the fact that in a known temperature-regulating device based on a contour heat pipe containing an evaporator in contact with a heat generator, two condensers in contact, respectively, with thermostatic equipment and a radiator, a steam pipe, a condensate pipe and a three-way valve with a bellows and bypass line, while the output of the evaporator by means of a steam line is connected to the input of the first condenser in contact with thermostatic equipment, and the output of the first of the condenser through a three-way valve with a bellows connected to the input of the second capacitor in contact with the radiator, and the output of the second condenser is connected to the input of the evaporator through the condensate line and through the bypass line to the three-way valve with a bellows, the new one is that the device is equipped with a sensing element made in the form a capillary tube partially filled with a two-phase coolant, one end of which is freely connected to the bellows, and the other, hermetically sealed, is in contact with Thermostatic equipment.

Согласно второму варианту, указанные задачи обеспечиваются тем, что в известном терморегулирующем устройстве на базе контурной тепловой трубы, содержащем испаритель, контактирующий с генератором тепла, два конденсатора, контактирующих, соответственно, с термостатируемым оборудованием и радиатором, паропровод и конденсатопровод и трехходовой клапан с сильфоном, при этом выход второго конденсатора, контактирующего с радиатором, посредством конденсатопровода подсоединен ко входу испарителя, новым является то, что выход испарителя посредством паропровода через трехходовой клапан с сильфоном подсоединен ко входам конденсаторов, при этом выход первого конденсатора, контактирующего с термостатируемым оборудованием, посредством конденсатопровода подсоединен к выходу второго конденсатора и ко входу испарителя, причем устройство снабжено чувствительным элементом, выполненным в виде капиллярной трубки, частично заполненной двухфазным теплоносителем, один конец которой свободно соединен с сильфоном, а другой, герметично закрытый, контактирует с термостатируемым оборудованием.According to the second option, these tasks are ensured by the fact that in the known temperature control device based on a contour heat pipe containing an evaporator in contact with a heat generator, two condensers in contact, respectively, with thermostatic equipment and a radiator, a steam pipe and a condensate pipe, and a three-way valve with a bellows, the output of the second condenser in contact with the radiator is connected to the input of the evaporator by means of a condensate line, the new thing is that the output of the evaporator is by means of a steam line through a three-way valve with a bellows connected to the inputs of the capacitors, while the output of the first capacitor in contact with the thermostatically controlled equipment, through the condensate pipe is connected to the output of the second condenser and to the input of the evaporator, the device is equipped with a sensing element made in the form of a capillary tube partially filled with a two-phase coolant, one end of which is freely connected to the bellows, and the other, hermetically sealed, is in contact with a thermostatically controlled equipment IAOD.

Кроме того, в обоих вариантах устройства двухфазный теплоноситель, заправляемый в чувствительный элемент, имеет более высокую упругость пара, чем теплоноситель контурной тепловой трубы, а сильфон выполнен подпружиненным.In addition, in both versions of the device, a two-phase coolant refueling in the sensing element has a higher vapor pressure than the heat transfer medium of the contour heat pipe, and the bellows is spring-loaded.

Введение в состав устройства чувствительного элемента, выполненного в виде капиллярной трубки, частично заполненной двухфазным теплоносителем, один конец которой свободно соединен с сильфоном, а другой, герметично закрытый, контактирует с термостатируемым оборудованием, позволяет обеспечить регулирование температурного режима указанного оборудования в зависимости от его действительной температуры и, соответственно, повысить точность терморегулирования.The introduction of a sensitive element in the form of a capillary tube partially filled with a two-phase coolant, one end of which is freely connected to the bellows, and the other, hermetically sealed, is in contact with thermostatically controlled equipment, makes it possible to regulate the temperature regime of the specified equipment depending on its actual temperature and, accordingly, increase the accuracy of thermal control.

Использование в терморегулирующем устройстве параллельного соединения конденсаторов снижает общее гидравлическое сопротивление циркуляционного контура КнТТ и позволяет в процессе работы полностью отключать обогрев оборудования, отключая контактирующий с ним конденсатор. За счет этого можно существенно минимизировать проектные размеры радиатора, повысив его рабочий уровень температуры.The use of parallel connection of capacitors in the temperature control device reduces the total hydraulic resistance of the circulation circuit of КНТТ and allows during the operation to completely turn off the heating of the equipment, disconnecting the capacitor in contact with it. Due to this, it is possible to significantly minimize the design dimensions of the radiator, increasing its operating temperature level.

Сущность изобретения поясняется чертежами, где:The invention is illustrated by drawings, where:

Фиг.1 - схема терморегулирующего устройства при последовательном соединением конденсаторов;Figure 1 - diagram of a temperature control device with a series connection of capacitors;

Фиг.2 - схема терморегулирующего устройства при параллельном соединением конденсаторов;Figure 2 - diagram of a temperature control device with a parallel connection of capacitors;

Фиг.3 - функциональная схема трехходового клапана при последовательном соединении конденсаторов;Figure 3 - functional diagram of a three-way valve in series connection of capacitors;

Фиг.4 - функциональная схема трехходового клапана при параллельном соединении конденсаторов.4 is a functional diagram of a three-way valve with parallel connection of capacitors.

Терморегулирующее устройство на базе контурной тепловой трубы в первом варианте (Фиг.1) содержит испаритель 1, имеющий тепловой контакт с постоянно работающим генератором тепла 2. Испаритель 1 оснащен капиллярно-пористой вставкой 3 и компенсационной полостью 4. Выход испарителя посредством паропровода 5 подсоединен ко входу конденсатора 6, предназначенного для нагрева оборудования 7 (например, термостатируемой платформы с приборами). Выход конденсатора 6 через трехходовой клапан 8 с сильфоном 9 соединен со входом конденсатора 10, контактирующего с радиатором 11, предназначенным для отвода тепла от генератора 2 в окружающую среду. Выход конденсатора 10 посредством конденсатопровода 12 подсоединен ко входу испарителя 1 и через байпасную линию 13 к трехходовому клапану 8 с сильфоном 9. Трехходовой клапан 8 направляет теплоноситель либо в конденсатор 10, либо в обход, по байпасной линии 13, а также может занимать промежуточное положение. Устройство снабжено чувствительным элементом, выполненным в виде капиллярной трубки 14, частично заполненной двухфазным теплоносителем, один конец которой свободно соединен с сильфоном 9, а другой, герметично закрытый, контактирует с термостатируемым оборудованием 7. При этом сильфон 9 является исполнительным механизмом, обеспечивающим движение тарелок трехходового клапана 8. Внутренняя полость сильфона 9 совместно с внутренней полостью капиллярной трубки 14 образуют общую герметично закрытую полость, частично заправленную двухфазным теплоносителем, который не имеет непосредственного контакта с теплоносителем КнТТ. При необходимости жесткость сильфона усиливается с помощью пружины 15, см. Фиг.3. На Фиг.3 сильфон показан в разжатом положении, т.е. в состоянии, соответствующем «горячему» режиму работы теплопередающего устройства.The temperature-regulating device based on a contour heat pipe in the first embodiment (Fig. 1) contains an evaporator 1 having thermal contact with a constantly working heat generator 2. The evaporator 1 is equipped with a capillary-porous insert 3 and a compensation cavity 4. The output of the evaporator is connected to the input through a steam line 5 a condenser 6 for heating equipment 7 (for example, a thermostatically controlled platform with devices). The output of the condenser 6 through a three-way valve 8 with a bellows 9 is connected to the input of the capacitor 10 in contact with the radiator 11, designed to remove heat from the generator 2 into the environment. The output of the condenser 10 through the condensate line 12 is connected to the input of the evaporator 1 and through the bypass line 13 to the three-way valve 8 with a bellows 9. The three-way valve 8 directs the coolant either to the condenser 10 or bypass, along the bypass line 13, and can also occupy an intermediate position. The device is equipped with a sensing element, made in the form of a capillary tube 14, partially filled with a two-phase coolant, one end of which is freely connected to the bellows 9, and the other, hermetically sealed, is in contact with thermostatic equipment 7. Moreover, the bellows 9 is an actuator providing movement of the three-way plates valve 8. The internal cavity of the bellows 9 together with the internal cavity of the capillary tube 14 form a common hermetically closed cavity, partially filled with a two-phase a heat transfer agent that does not have direct contact with the heat transfer agent KnTT. If necessary, the rigidity of the bellows is enhanced by means of a spring 15, see Figure 3. In Fig. 3, the bellows is shown in the open position, i.e. in a state corresponding to the "hot" mode of operation of the heat transfer device.

Предлагаемое согласно первому варианту теплопередающее устройство работает следующим образом. В «холодном» режиме осуществляется подогрев оборудования через конденсатор 6. Конденсатор 10 при этом закрыт и вся энергия генератора тепла используется для компенсации теплопотерь от оборудования в окружающую среду с целью поддержания его заданного температурного уровня.The heat transfer device according to the first embodiment is as follows. In the "cold" mode, the equipment is heated through the condenser 6. The condenser 10 is closed and all the energy of the heat generator is used to compensate for heat loss from the equipment to the environment in order to maintain its predetermined temperature level.

Если температура оборудования превысит некоторое заданное значение (т.е. наступит «горячий» режим), тогда вырастет давление насыщения в капиллярной трубке, сильфон разожмется и откроет (или частично откроет) вход в конденсатор 10 и через него, с помощью радиатора 11, излишки тепла, поступающие от генератора тепла 2, станут рассеиваться в окружающую среду. Это позволяет предотвратить перегрев оборудования.If the temperature of the equipment exceeds a certain set value (ie, the “hot” mode sets in), then the saturation pressure in the capillary tube rises, the bellows opens up and opens (or partially opens) the entrance to the condenser 10 and through it, using the radiator 11, the excess heat coming from heat generator 2 will begin to dissipate into the environment. This helps prevent equipment overheating.

При снижении температуры внешней среды или при снижении тепловыделения от оборудования 7 его температура начнет падать, давление насыщения в капиллярной трубке 14 начнет снижаться, сильфон сожмется и конденсатор 10 закроется, а байпасная линия 13 откроется. В этом случае энергия генератора тепла, снова, будет направлена только в конденсатор 6, который осуществляет подогрев оборудования.When the temperature of the environment decreases or the heat from the equipment 7 decreases, its temperature starts to fall, the saturation pressure in the capillary tube 14 starts to decrease, the bellows contracts and the condenser 10 closes, and the bypass line 13 opens. In this case, the energy of the heat generator, again, will be directed only to the capacitor 6, which carries out the heating of the equipment.

Таким образом, достигается регулируемый обогрев, причем управление работой клапана осуществляется по фактической температуре самого оборудования или платформы, на которую данное оборудование установлено, т.е. по температуре того места, с которым контактирует чувствительный элемент.Thus, controlled heating is achieved, and the valve is controlled by the actual temperature of the equipment itself or the platform on which the equipment is installed, i.e. by the temperature of the place with which the sensitive element is in contact.

Для заправки полости, образованной чувствительным элементом и сильфоном, следует использовать 2-фазный теплоноситель с высокой упругостью пара, желательно более высокой, чем упругость пара теплоносителя в самой КнТТ. За счет этого разность температур закрытия и открытия клапана можно значительно уменьшить, а точность регулирования, дополнительно, повысить.To fill the cavity formed by the sensitive element and the bellows, you should use a 2-phase coolant with high vapor pressure, preferably higher than the vapor pressure of the coolant in the CNTT itself. Due to this, the difference between the closing and opening temperatures of the valve can be significantly reduced, and the control accuracy can be further increased.

Собственной жесткости сильфона может оказаться недостаточно, чтобы обеспечить разность (и уровень) давлений, которые должны соответствовать крайним положениям клапана. В таком случае, для расширения возможности настройки клапана может использоваться пружина или другой упругий элемент.The inherent rigidity of the bellows may not be sufficient to provide the difference (and level) of pressures that must correspond to the extreme positions of the valve. In such a case, a spring or other resilient member may be used to expand the valve's tuning ability.

Для того чтобы давление насыщения 2-фазного теплоносителя, заправленного в чувствительный элемент, соответствовало именно температуре оборудования, необходимо, чтобы температуры соединительной части капиллярной трубки и сильфона имели температуру, несколько выше, чем температура участка капиллярной трубки, контактирующего с оборудованием. В случае, когда нет возможности обеспечить выполнение данного условия (без специальных мер) следует организовать тепловой контакт капиллярной трубки, а также сильфона с паропроводом (имеющим заведомо более высокую температуру). Сильфон может быть помещен также внутрь КнТТ, за счет чего будет обеспечен его тепловой контакт с паром КнТТ, температура которого выше температуры платформы.In order for the saturation pressure of the 2-phase coolant charged into the sensing element to correspond precisely to the temperature of the equipment, it is necessary that the temperatures of the connecting part of the capillary tube and bellows have a temperature slightly higher than the temperature of the portion of the capillary tube in contact with the equipment. In the case when it is not possible to ensure the fulfillment of this condition (without special measures), it is necessary to arrange the thermal contact of the capillary tube, as well as the bellows with the steam pipe (having a known higher temperature). The bellows can also be placed inside the КНТТ, due to which its thermal contact with the КнТТ steam will be ensured, the temperature of which is higher than the temperature of the platform.

Предлагаемое по второму варианту терморегулирующее устройство на базе контурной тепловой трубы (Фиг.2) также построено на базе КнТТ, которая содержит испаритель 1, имеющий тепловой контакт с постоянно работающим генератором тепла 2. Выход испарителя посредством паропровода 5 через трехходовой клапан 8 с сильфоном 9 подсоединен ко входу конденсатора 6, предназначенного для нагрева оборудования 7 (например, термостатируемой платформы с приборами), и входу конденсатора 10, контактирующего с радиатором 11, предназначенным для отвода тепла от генератора 2 в окружающую среду. Выход конденсатора 6 посредством конденсатопровода 12 подсоединен к выходу конденсатора 10 и ко входу испарителя 1. Трехходовой клапан 8 направляет теплоноситель либо в конденсатор 6, либо в конденсатор 10, а также может занимать промежуточное положение. В устройстве по второму варианту нет байпасной линии. Как и в первом варианте, устройство снабжено чувствительным элементом, выполненным в виде капиллярной трубки 14, частично заполненной двухфазным теплоносителем, один конец которой свободно соединен с сильфоном 9, а другой, герметично закрытый, контактирует с термостатируемым оборудованием 7.The thermal control device proposed in the second embodiment, based on a contour heat pipe (FIG. 2), is also built on the basis of КНТТ, which contains an evaporator 1 having thermal contact with a constantly working heat generator 2. The evaporator output is connected via steam line 5 through a three-way valve 8 with bellows 9 to the input of the condenser 6, designed to heat equipment 7 (for example, a thermostatically controlled platform with devices), and the input of the condenser 10, which is in contact with the radiator 11, designed to remove heat from the gene Rathor 2 into the environment. The output of the condenser 6 through the condensate conduit 12 is connected to the output of the condenser 10 and to the input of the evaporator 1. The three-way valve 8 directs the coolant either to the condenser 6 or to the condenser 10, and can also occupy an intermediate position. In the device according to the second embodiment, there is no bypass line. As in the first embodiment, the device is equipped with a sensitive element, made in the form of a capillary tube 14, partially filled with a two-phase coolant, one end of which is freely connected to the bellows 9, and the other, hermetically sealed, is in contact with thermostatic equipment 7.

Работает устройство по второму варианту следующим образом. Генератор тепла 2 греет испаритель, из которого через трехходовой клапан пар попадает в конденсаторы 6 и 10, контактирующие соответственно с термостатируемым оборудованием 7 и с радиатором 11. В случае, когда оборудование необходимо подогревать трехходовой клапан 8 направляет пар из испарителя в конденсатор 6. Если необходимость в подогреве оборудования отсутствует, пар через клапан поступает только в конденсатор 10, и тогда тепло генератора 2 рассеивается в окружающую среду с помощью радиатора 11. Сконденсировавшийся пар из обоих конденсаторов по конденсатопроводу 12 возвращается в испаритель 1. Как и в первом варианте, изменение положения клапана 8 достигается за счет изменения давления насыщения двухфазного теплоносителя, заправленного в капиллярную трубку 14, свободный конец которой соединен с сильфоном 9, а герметично закрытый контактирует с оборудованием 7. Работу клапана при параллельном включении конденсаторов (т.е. для второго варианта) иллюстрирует Фиг.4.The device according to the second embodiment works as follows. The heat generator 2 heats the evaporator, from which steam enters the condensers 6 and 10 through the three-way valve, which contact the thermostatically controlled equipment 7 and the radiator 11, respectively. In the case when the equipment needs to be heated, the three-way valve 8 directs the steam from the evaporator to the condenser 6. If necessary there is no equipment heating, steam through the valve enters only the condenser 10, and then the heat of the generator 2 is dissipated into the environment using the radiator 11. Condensed steam from both capacitors The condensate line 12 returns to the evaporator 1. As in the first version, the change in the position of the valve 8 is achieved by changing the saturation pressure of the two-phase coolant tucked into the capillary tube 14, the free end of which is connected to the bellows 9, and hermetically sealed contacts with the equipment 7. The operation of the valve with the parallel connection of capacitors (i.e., for the second option) is illustrated in Fig. 4.

При общем внешнем сходстве первого и второго вариантов, последний позволяет получить дополнительные преимущества. В частности, за счет параллельного соединения конденсаторов снижается общее гидравлическое сопротивление циркуляционного контура КнТТ. Кроме того, в устройстве по Фиг.2 можно существенно минимизировать проектные размеры радиатора 11, повысив его рабочий уровень температуры.With the general external similarity of the first and second options, the latter allows you to get additional benefits. In particular, due to the parallel connection of the capacitors, the overall hydraulic resistance of the circulation circuit of the CTW is reduced. In addition, in the device of FIG. 2, the design dimensions of the radiator 11 can be significantly minimized by increasing its operating temperature level.

Примечание. Параллельное включение двух конденсаторов в конструкции предлагаемого устройства может потребовать применения капиллярных изоляторов (или других известных средств, например калиброванных гидравлических сопротивлений), позволяющих уменьшить вероятность пробоя пара из конденсаторов в конденсатопровод. Данные средства широко применяются в технологии КнТТ.Note. The parallel inclusion of two capacitors in the design of the proposed device may require the use of capillary insulators (or other known means, for example calibrated hydraulic resistances), which reduce the likelihood of breakdown of steam from the capacitors into the condensate conduit. These tools are widely used in KnTT technology.

Представленные технические решения позволяют создать теплопередающее устройство, обеспечивающее регулируемый подогрев оборудования в зависимости от его фактической температуры в условиях изменения окружающей температуры или изменения тепловыделения от оборудования. Применение в чувствительном элементе двухфазного теплоносителя с более высокой упругостью пара позволяет получить дополнительное повышение точности регулирования.The presented technical solutions allow you to create a heat transfer device that provides controlled heating of the equipment depending on its actual temperature under conditions of changing ambient temperature or changing heat generation from the equipment. The use of a two-phase coolant with a higher vapor pressure in a sensitive element allows to obtain an additional increase in the accuracy of regulation.

Claims

1. Thermostatic control device based on a contour heat pipe containing an evaporator in contact with a heat generator, two condensers in contact with thermostatically controlled equipment and a radiator, a steam pipe, a condensate pipe and a three-way valve with a bellows and a bypass line, while the evaporator output is connected to the input through the steam pipe the first capacitor in contact with thermostatic equipment, and the output of the first capacitor through a three-way valve with a bellows connected to the input of the WTO a condenser in contact with a radiator, the output of the second condenser connected via a condensate line to the inlet of the evaporator and through a bypass line to a three-way valve with a bellows, characterized in that the device is equipped with a sensing element made in the form of a capillary tube partially filled with a two-phase coolant, one end which is freely connected to the bellows, and the other, hermetically sealed, is in contact with thermostatically controlled equipment.

2. The device according to claim 1, characterized in that the two-phase coolant refueling in the sensing element has a higher vapor pressure than the coolant of the contour heat pipe.

3. The device according to claim 1, characterized in that the bellows is spring-loaded.

4. Thermostatic control device based on a contour heat pipe, containing an evaporator in contact with the heat generator, two condensers in contact with thermostatically controlled equipment and a radiator, a steam pipe and a condensate pipe, and a three-way valve with a bellows, while the output of the second condenser in contact with the radiator by means of a condensate pipe connected to the input of the evaporator, characterized in that the output of the evaporator through the steam line through a three-way valve with a bellows connected to the inputs condensers, wherein the output of the first condenser in contact with the thermostatically controlled equipment is connected via a condensate conduit to the output of the second condenser and to the inlet of the evaporator, the device being equipped with a sensing element made in the form of a capillary tube partially filled with a two-phase coolant, one end of which is freely connected to the bellows, and the other, hermetically sealed, is in contact with thermostatically controlled equipment.

5. The device according to claim 4, characterized in that the two-phase coolant refueling in the sensing element has a higher vapor pressure than the coolant of the contour heat pipe.

6. The device according to claim 4, characterized in that the bellows is spring-loaded.