适应热冲击的流量自匹配核热源异型蒸发器的制造方法
【专利摘要】本发明属于航天器热控制【技术领域】，具体涉及一种异型蒸发器。适应热冲击的流量自匹配核热源异型蒸发器，它包括：蒸气汇流环(1)、液体分流环(2)、四个蒸发器组件(3)以及充液管(4)；其技术方案是，蒸气汇流环(1)为C形结构，液体分流环(2)为封闭的环形结构，蒸发器组件(3)包括：蒸发器壳体(3-1)以及集热座(3-2)；蒸发器壳体(3-1)包裹在集热座(3-2)的内部，蒸发器壳体(3-1)内部设有一根轴向的毛细芯(3-3)，蒸发器组件(3)安装于蒸气汇流环(1)之间液体分流环(2)；本发明能够满足重力驱动两相流体回路的使用需求。
【专利说明】适应热冲击的流量自匹配核热源异型蒸发器
【技术领域】
[0001]本发明属于航天器热控制【技术领域】，具体涉及一种异型蒸发器。
【背景技术】
[0002]在嫦娥三号巡视器和着陆器的热控设计中采用了重力驱动两相流体回路来连通或隔断舱外同位素核热源与舱内设备间的热传输通道。两相流体回路系统组成如图1所示，它包括通过管路依次连接的蒸发器、冷凝器、储液器以及控制阀；所述蒸发器的两端分别设有蒸气汇流环以及液体分流环；当阀门处于打开状态，蒸发器从同位素热源吸收热量，蒸发成蒸气；蒸发器为两相流体回路的核心组件，应满足以下条件:
[0003]I)需要适应剧烈的热冲击，如嫦娥三号任务中，流体回路开启时，蒸发器组件将经历短时间内从265°C降至-10°C的过程；
[0004]2)均匀的将圆柱形核热源释放的热量吸收；
[0005]3)应方便核热源及其模拟热源的安装和拆卸。
【发明内容】
[0006]本发明的目的是:提供一种适应热冲击的流量自匹配核热源异型蒸发器，使其满足使用的需求；
[0007]本发明的技术方案是:适应热冲击的流量自匹配核热源异型蒸发器，它包括:蒸气汇流环、液体分流环、四个蒸发器组件以及充液管；
[0008]蒸气汇流环为C形结构，它由三段L型管路连接而成，其中，第一 L型管路的一端设有二通接头，另一端通过三通接头与第二 L型管路连接，第二 L型管路与第三L型管路之间通过四通接头连接，第三L型管路的另一端设有二通接头；三段L型管路的弯折处均为圆弧过渡；
[0009]液体分流环为封闭的环形结构，它由四段弯折管路连接而成，其中，第一弯折管路通过三通接头与第二弯折管路连接，第二弯折管路通过三通接头与第三弯折管路连接，第三弯折管路通过三通接头与第四弯折管路连接，第四弯折管路通过四通接头与第一弯折管路连接；四段弯折管路的弯折处均为圆弧过渡；
[0010]四个蒸发器组件的结构相同，均包括:蒸发器壳体以及集热座；蒸发器壳体为管状结构，其包裹在集热座的内部，两端高于集热座的端面，集热座与核热源壳体贴合；蒸发器壳体内部设有一根长度与蒸发器壳体相等的毛细芯；
[0011]四个蒸发器壳体的上端分别接入第一L型管路处的二通接头、第一 L型管路与第二 L型管路连接处的三通接头、第二 L型管路与第三L型管路之间的四通接头、以及第三L型管路处的二通接头，四个蒸发器壳体的下端分别接入第一弯折管路与第二弯折管路连接处的三通接头、第二弯折管路与第三弯折管路连接处的三通接头、第三弯折管路与第四弯折管路连接处的三通接头、以及第四弯折管路与第一弯折管路连接处的四通接头，相邻的蒸发器壳体之间的间距相等；充液管接入第二 L型管路与第三L型管路之间的四通接头；蒸气汇流环的四通接头与蒸气管路连通，液体分流环的四通接头与液体管路连通。
[0012]有益效果是:1)本发明下部为环形结构可实现均匀流量的功能，上部结构为C型开放设计，整个组件具有伸展性，能适应剧烈的热冲击产生的热应力。
[0013]2)4个蒸发器组件分布在核热源四周，在各种姿态下均可依靠重力实现对流量的自动调配，将核热源的热量均匀吸收。
[0014]3)蒸发器组件内的丝网可以在各种姿态下，将液体吸入至整个蒸发器，实现均匀和充分的供液，减小换热温差，确保蒸发器组件在各种倾斜姿态也可以均匀的吸收热量。
[0015]4)本发明上下方均无任何干涉，上部的C型结构可适应一定余量的调节，方便核热源及其模拟热源的反复安装和拆卸。
【专利附图】
【附图说明】
[0016]图1为【背景技术】中所述的重力驱动两相流体回路的结构示意图；
[0017]图2为本发明的结构示意图；
[0018]图3为本发明中蒸气汇流环的结构示意图；
[0019]图4为本发明中液体分流环的结构示意图；
[0020]图5为本发明中蒸发器组件的结构示意图；
[0021]图6为本发明中蒸发器组件的俯视图；
[0022]其中，1-蒸气汇流环、1-1第一 L型管路、1-2第二 L型管路、1_3第三L型管路、2-液体分流环、2-1第一弯折管路、2-2第二弯折管路、2-3第三弯折管路、2-4第四弯折管路、3-蒸发器组件、3-1蒸发器壳体、3-2集热座、3-3毛细芯、4-充液管。
【具体实施方式】
[0023]参见附图2，适应热冲击的流量自匹配核热源异型蒸发器，它包括:蒸气汇流环1、液体分流环2、四个蒸发器组件3以及充液管4 ;
[0024]参见附图3，蒸气汇流环I为C形结构，它由三段L型管路连接而成，其中，第一 L型管路1-1的一端设有二通接头，另一端通过三通接头与第二 L型管路1-2连接，第二 L型管路1-2与第三L型管路1-3之间通过四通接头连接，第三L型管路1-3的另一端设有二通接头；三段L型管路的弯折处均为圆弧过渡；
[0025]参见附图4，液体分流环2为封闭的环形结构，它由四段弯折管路连接而成，其中，第一弯折管路2-1通过三通接头与第二弯折管路2-2连接，第二弯折管路2-2通过三通接头与第三弯折管路2-3连接，第三弯折管路2-3通过三通接头与第四弯折管路2-4连接，第四弯折管路2-4通过四通接头与第一弯折管路2-1连接；四段弯折管路的弯折处均为圆弧过渡；
[0026]参见附图5、6，四个蒸发器组件3的结构相同，均包括:蒸发器壳体3-1以及集热座3-2 ;蒸发器壳体3-1为管状结构，其包裹在集热座3-2的内部，两端高于集热座3-2的端面，集热座3-2与核热源壳体贴合；蒸发器壳体3-1内部设有一根长度与蒸发器壳体3-1相等的毛细芯3-3 ；
[0027]四个蒸发器壳体3-1的上端分别接入第一 L型管路1-1处的二通接头、第一 L型管路1-1与第二 L型管路1-2连接处的三通接头、第二 L型管路1-2与第三L型管路1_3之间的四通接头、以及第三L型管路1-3处的二通接头，四个蒸发器壳体3-1的下端分别接入第一弯折管路2-1与第二弯折管路2-2连接处的三通接头、第二弯折管路2-2与第三弯折管路2-3连接处的三通接头、第三弯折管路2-3与第四弯折管路2-4连接处的三通接头、以及第四弯折管路2-4与第一弯折管路2-1连接处的四通接头，相邻的蒸发器壳体3-1之间的间距相等；充液管4接入第二 L型管路1-2与第三L型管路1-3之间的四通接头；蒸气汇流环I的四通接头与蒸气管路连通，液体分流环2的四通接头与液体管路连通。
[0028]较优的，在蒸发器壳体3-1的内圆周面加工有螺纹，当毛细芯3-3将液体分流环2的液体沿轴向拉升到整个蒸发器壳体3-1时，液体可浸润至螺纹，使得蒸发器壳体3-1周向受热更为均匀。
[0029]较优的，蒸发器壳体3-1采用不锈钢材料以保证强度和安全性能，集热座3-2采用铝合金材料，强化与核热源的换热，减小换热温差。
[0030]使用时，首先通过充液管4将两相流体回路抽真空，然后再次通过充液管4向两相流体回路中注入液体工质，注入后将充液管4封死，由于储液器在布置上高于蒸发器，故液体工质在重力作用下流向蒸发器；液体工质通过液体分流环2注入四个蒸发器组件3，在毛细芯3-3的作用下，液体工质由蒸发器组件3的底部提升至顶端；同时在同位素热源的作用下，液体工质吸热蒸发，蒸气通过蒸气汇流环I汇聚至蒸气管路。
【权利要求】
1.适应热冲击的流量自匹配核热源异型蒸发器，它包括:蒸气汇流环(I)、液体分流环(2)、四个蒸发器组件(3)以及充液管(4);其特征在于: 所述蒸气汇流环(I)为C形结构，它由三段L型管路连接而成，其中，第一 L型管路(1-1)的一端设有二通接头，另一端通过三通接头与第二 L型管路(1-2)连接，所述第二 L型管路(1-2)与第三L型管路(1-3)之间通过四通接头连接，所述第三L型管路(1-3)的另一端设有二通接头；所述三段L型管路的弯折处均为圆弧过渡； 所述液体分流环(2)为封闭的环形结构，它由四段弯折管路连接而成，其中，第一弯折管路(2-1)通过三通接头与第二弯折管路(2-2)连接，所述第二弯折管路(2-2)通过三通接头与第三弯折管路(2-3)连接，所述第三弯折管路(2-3)通过三通接头与第四弯折管路(2-4)连接，所述第四弯折管路(2-4)通过四通接头与所述第一弯折管路(2-1)连接；所述四段弯折管路的弯折处均为圆弧过渡； 所述四个蒸发器组件(3)的结构相同，均包括:蒸发器壳体(3-1)以及集热座(3-2);所述蒸发器壳体(3-1)为管状结构，其包裹在所述集热座(3-2)的内部，两端高于所述集热座(3-2)的端面，所述集热座(3-2)与核热源壳体贴合；所述蒸发器壳体(3-1)内部设有一根长度与所述蒸发器壳体(3-1)相等的毛细芯(3-3); 所述四个蒸发器壳体(3-1)的上端分别接入所述第一 L型管路(1-1)处的二通接头、所述第一 L型管路(1-1)与所述第二 L型管路(1-2)连接处的三通接头、所述第二 L型管路(1-2)与所述第三L型管路(1-3)之间的四通接头、以及所述第三L型管路(1-3)处的二通接头，所述四个蒸发器壳体(3-1)的下端分别接入所述第一弯折管路(2-1)与第二弯折管路(2-2)连接处的三通接头、所述第二弯折管路(2-2)与所述第三弯折管路(2-3)连接处的三通接头、所述第三弯折管路(2-3)与所述第四弯折管路(2-4)连接处的三通接头、以及所述第四弯折管路(2-4)与所述第一弯折管路(2-1)连接处的四通接头，相邻的所述蒸发器壳体(3-1)之间的间距相等；所述充液管(4)接入所述第二 L型管路(1-2)与所述第三L型管路(1-3)之间的四通接头；所述蒸气汇流环(I)的四通接头与蒸气管路连通，所述液体分流环(2)的四通接头与液体管路连通。
2.如权利要求1所述的适应热冲击的流量自匹配核热源异型蒸发器，其特征在于:所述蒸发器壳体(3-1)的内圆周面加工有螺纹。
3.如权利要求1或2所述的适应热冲击的流量自匹配核热源异型蒸发器，其特征在于:所述毛细芯(3-3)由剪裁后的金属丝网包裹金属烧结网点焊成型。
4.如权利要求1或2所述的适应热冲击的流量自匹配核热源异型蒸发器，其特征在于:所述蒸发器壳体(3-1)采用不锈钢材料，所述集热座(3-2)采用铝合金材料。
【文档编号】F25B39/02GK104501472SQ201410720601
【公开日】2015年4月8日 申请日期:2014年12月2日 优先权日:2014年12月2日
【发明者】苗建印, 张红星, 王录, 莫青 申请人:北京空间飞行器总体设计部