本實(shí)用新型涉及熱控設(shè)備，尤其涉及一種低溫回路熱管。

　　背景技術(shù)：

　　低溫回路熱管是一種高效的低溫傳熱元件，主要用于航天器熱控、超導(dǎo)磁體冷卻以及光學(xué)器件冷卻等領(lǐng)域，能在冷源與被冷卻器件之間有效地實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)距離傳熱、隔離振動(dòng)和電磁干擾等。目前，傳統(tǒng)的回路熱管包括蒸發(fā)器、冷凝器、氣體管路和液體管路，它們組成一個(gè)封閉回路，向回路內(nèi)充注的工質(zhì)，在室溫下為液態(tài)或者氣液兩相狀態(tài)，該工質(zhì)在回路內(nèi)循環(huán)流動(dòng)，通過氣液相變進(jìn)行高效傳熱。與傳統(tǒng)回路熱管相比，由于低溫回路熱管工作于更低的溫度區(qū)域，所以有很多不同點(diǎn)：**，低溫工質(zhì)在室溫條件下為氣態(tài)，在低溫回路熱管運(yùn)行以前，必須一個(gè)額外的降溫過程，經(jīng)過漫長的時(shí)間，將大部分氣態(tài)工質(zhì)冷卻為液態(tài)；第二，需要借助輔助手段、克服環(huán)境漏熱影響，將冷凝器中產(chǎn)生的液態(tài)工質(zhì)輸送到蒸發(fā)器中；第三，低溫工質(zhì)熱物性較差，如表面張力、汽化潛熱較低，在蒸發(fā)器與液體管路連接位置附近更容易受熱發(fā)生燒干，造成低溫回路熱管啟動(dòng)失敗或運(yùn)行失效；第四，為了使低溫回路熱管既能夠在低溫運(yùn)行時(shí)具有足夠液體，又要使回路內(nèi)的壓力在室溫條件下達(dá)到安全要求，因此需要設(shè)置一個(gè)體積較大的氣庫。這些不同之處，給低溫回路熱管的設(shè)計(jì)、啟動(dòng)和運(yùn)行帶來了更大的難度和挑戰(zhàn)。

　　如何使低溫回路熱管從室溫順利冷卻到低溫下的工作溫區(qū)，并且可靠地啟動(dòng)運(yùn)行，是一個(gè)非常關(guān)鍵的技術(shù)難題?，F(xiàn)在主要有以下技術(shù)手段：**，依靠重力輔助，在地面應(yīng)用時(shí)，使低溫回路熱管的蒸發(fā)器位置低于冷凝器，冷凝器中形成的液體在重力輔助作用下流向蒸發(fā)器，將沿程管路和蒸發(fā)器冷卻至工作溫度，然后向蒸發(fā)器施加熱負(fù)荷，啟動(dòng)低溫回路熱管；第二，設(shè)置次蒸發(fā)器，將次蒸發(fā)器串聯(lián)在冷凝管路中間，以便于冷凝器中的液體盡快進(jìn)入次蒸發(fā)器，加熱次蒸發(fā)器，驅(qū)動(dòng)冷凝液體逐漸向遠(yuǎn)端的主蒸發(fā)器流動(dòng)，待主蒸發(fā)器被充分冷卻以后，停止加熱次蒸發(fā)器，然后再向主蒸發(fā)器施加熱負(fù)荷開始啟動(dòng)過程；第三，設(shè)置二次回路，在原有回路基礎(chǔ)上，增加一個(gè)循環(huán)回路，將次蒸發(fā)器、冷凝器和主蒸發(fā)器相連接，次蒸發(fā)器靠近冷凝器，待次蒸發(fā)器充分冷卻以后進(jìn)行加熱，驅(qū)動(dòng)液體工質(zhì)沿著二次回路流向主蒸發(fā)器，當(dāng)主蒸發(fā)器被冷卻到工作溫度以后，施加熱負(fù)荷開始啟動(dòng)過程。

　　以上幾種技術(shù)手段存在一些問題和不足：依靠重力輔助啟動(dòng)和運(yùn)行的低溫回路熱管的應(yīng)用環(huán)境嚴(yán)重受限，在水平狀態(tài)或者抗重力狀態(tài)無法工作；設(shè)置次蒸發(fā)器時(shí)，需要施加額外的加熱能耗，而且這種低溫回路熱管降溫過程緩慢；設(shè)置二次回路時(shí)，同樣需要施加額外的加熱能耗，同時(shí)導(dǎo)致低溫回路熱管的管路增多、結(jié)構(gòu)復(fù)雜化。

　　技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

　　本實(shí)用新型針對(duì)上述問題和不足，提出了一種低溫回路熱管，不需要重力輔助和額外能耗，就能夠順利完成降溫過程、可靠啟動(dòng)、穩(wěn)定運(yùn)行。

　　本實(shí)用新型是這樣實(shí)現(xiàn)的：

　　本實(shí)用新型提供一種低溫回路熱管，包括蒸發(fā)器以及冷凝器，所述冷凝器的出液口通過液體管路與所述蒸發(fā)器的進(jìn)液口連通，所述蒸發(fā)器的氣體出口通過氣體管路與所述冷凝器的進(jìn)氣口連通，所述冷凝器、所述液體管路、所述蒸發(fā)器以及所述氣體管路依次連通形成回路，于所述液體管路內(nèi)設(shè)置有**毛細(xì)結(jié)構(gòu)，于所述蒸發(fā)器內(nèi)設(shè)置有吸液芯，所述**毛細(xì)結(jié)構(gòu)一端伸入所述冷凝器內(nèi)，另一端與所述吸液芯連接，且于所述液體管路上罩設(shè)有絕熱過渡結(jié)構(gòu)，所述絕熱過渡結(jié)構(gòu)一端與所述液體管路連接，另一端延伸至所述蒸發(fā)器，且所述絕熱過渡結(jié)構(gòu)的內(nèi)壁與所述液體管路的外表面之間具有間隙。

　　進(jìn)一步地，所述**毛細(xì)結(jié)構(gòu)的毛細(xì)尺度不小于所述吸液芯的毛細(xì)尺度。

　　進(jìn)一步地，所述**毛細(xì)結(jié)構(gòu)為金屬絲、粉末、纖維、泡沫金屬、網(wǎng)狀或者束狀中的至少一種。

　　進(jìn)一步地，所述蒸發(fā)器包括殼體，所述吸液芯位于所述殼體內(nèi)，所述**毛細(xì)結(jié)構(gòu)與所述吸液芯連接，所述吸液芯與所述殼體內(nèi)壁之間形成有槽道，所述槽道連通所述氣體通道。

　　進(jìn)一步地，所述吸液芯為杯狀結(jié)構(gòu)，且所述吸液芯靠近所述液體管道的一側(cè)為開口，靠近所述氣體管道的一側(cè)封閉，所述液體管道沿所述開口伸入所述吸液芯內(nèi)。

　　進(jìn)一步地，所述殼體的外表面具有與被冷卻器件耦合的至少一個(gè)平面。

　　進(jìn)一步地，于所述吸液芯與所述**毛細(xì)結(jié)構(gòu)之間還設(shè)有第二毛細(xì)結(jié)構(gòu)。

　　進(jìn)一步地，還包括氣庫，所述氣庫與所述氣體管路連通。

　　進(jìn)一步地，所述**毛細(xì)結(jié)構(gòu)全部或者部分占據(jù)所述液體管路的軸截面上。

　　進(jìn)一步地，所述液體管路與所述氣體管路為金屬薄壁管、金屬軟管或波紋管。

　　本實(shí)用新型具有以下有益效果：

　　本實(shí)用新型的低溫回路熱管中，冷凝器、液體管路、蒸發(fā)器以及氣體管路形成一個(gè)完整的回路，在液體管路內(nèi)設(shè)置有**毛細(xì)結(jié)構(gòu)，且**毛細(xì)結(jié)構(gòu)一端伸入冷凝器內(nèi)，另一端與蒸發(fā)器內(nèi)的吸液芯連接，從而可以借助**毛細(xì)結(jié)構(gòu)的毛細(xì)作用輸送液態(tài)工質(zhì)，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，不需要借助重力輔助、額外功耗就能夠使蒸發(fā)器順利完成冷卻降溫，為蒸發(fā)器持續(xù)提供低溫液體工質(zhì)供給，另外在液體管路上罩設(shè)有絕熱過渡結(jié)構(gòu)，可以減小蒸發(fā)器軸向漏熱，避免蒸發(fā)器與液體管路接觸區(qū)域的液體發(fā)生燒干，阻斷液體工質(zhì)流向吸液芯，通過設(shè)置絕熱過渡結(jié)構(gòu)有效保證低溫回路熱管可靠啟動(dòng)、穩(wěn)定運(yùn)行。

　　附圖說明

　　為了更清楚地說明本實(shí)用新型實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)方案，下面將對(duì)實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)描述中所需要使用的附圖作簡(jiǎn)單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本實(shí)用新型的一些實(shí)施例，對(duì)于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動(dòng)的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其它的附圖。

　　圖1為本實(shí)用新型實(shí)施例提供的低溫回路熱管的結(jié)構(gòu)示意圖；

　　圖2為圖1的低溫回路熱管的**毛細(xì)結(jié)構(gòu)充滿液體管路的結(jié)構(gòu)示意圖；

　　圖3為圖1的低溫回路熱管的**毛細(xì)結(jié)構(gòu)為環(huán)形的結(jié)構(gòu)示意圖；

　　圖4為圖1的低溫回路熱管的**毛細(xì)結(jié)構(gòu)為圓形且部分填充液體管路的結(jié)構(gòu)示意圖；

　　圖5為圖1的低溫回路熱管的槽道位于吸液芯上的結(jié)構(gòu)示意圖；

　　圖6為圖1的低溫回路熱管的槽道位于殼體上的結(jié)構(gòu)示意圖。

　　具體實(shí)施方式

　　下面將結(jié)合本實(shí)用新型實(shí)施例中的附圖，對(duì)本實(shí)用新型實(shí)施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實(shí)施例僅僅是本實(shí)用新型一部分實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例?；诒緦?shí)用新型中的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動(dòng)前提下所獲得的所有其它實(shí)施例，都屬于本實(shí)用新型保護(hù)的范圍。

　　參見圖1-圖4，本實(shí)用新型實(shí)施例提供一種低溫回路熱管，包括蒸發(fā)器1以及冷凝器2，冷凝器2的出液口通過液體管路3與蒸發(fā)器1的進(jìn)液口連通，而蒸發(fā)器1的氣體出口通過氣體管路4與冷凝器2的進(jìn)氣口連通，即冷凝器2、液體管路3、蒸發(fā)器1以及氣體管路4依次連通形成完整的回路，工質(zhì)在冷凝器2內(nèi)凝結(jié)為液態(tài)且經(jīng)液體管路3進(jìn)入蒸發(fā)器1內(nèi)，液態(tài)的工質(zhì)在蒸發(fā)器1內(nèi)被蒸發(fā)為氣態(tài)，且通過氣體管路4進(jìn)入冷凝器2內(nèi)重新凝結(jié)為液態(tài)，在液體管路3內(nèi)設(shè)置有**毛細(xì)結(jié)構(gòu)31，另外在蒸發(fā)器1內(nèi)設(shè)置有吸液芯11，**毛細(xì)結(jié)構(gòu)31的一端伸入與冷凝器2內(nèi)，而另一端與吸液芯11連接，另外在液體管路3靠近蒸發(fā)器1的一端罩設(shè)有絕熱過渡結(jié)構(gòu)32，該絕熱過渡結(jié)構(gòu)32一端與液體管路3連接，另一端延伸至蒸發(fā)器1，且絕熱過渡結(jié)構(gòu)32的內(nèi)壁與液體管路3的外表面之間具有間隙，即表明絕熱過渡結(jié)構(gòu)32除了與液體管路3的連接處與液體管路3接觸外，其它各部分均與液體管路3不接觸。本實(shí)施例中，當(dāng)回路熱管的冷凝器2被冷源冷卻以后，氣態(tài)的工質(zhì)在冷凝器2內(nèi)凝結(jié)為液態(tài)，并且與液體管路3內(nèi)**毛細(xì)結(jié)構(gòu)31接觸，在**毛細(xì)結(jié)構(gòu)31的毛細(xì)力驅(qū)動(dòng)下，液態(tài)的工質(zhì)逐漸向蒸發(fā)器1內(nèi)流動(dòng)，對(duì)沿程的液體管路3進(jìn)行冷卻降溫，*終進(jìn)入吸液芯11中；當(dāng)吸液芯11被液態(tài)的工質(zhì)充分浸潤以后，在蒸發(fā)器1上施加熱負(fù)荷，液態(tài)的工質(zhì)在吸液芯11表面蒸發(fā)為氣態(tài)，氣態(tài)工質(zhì)通過氣體管路4流回冷凝器2重新進(jìn)行冷凝。在吸液芯11表面液體工質(zhì)蒸發(fā)的過程中，吸液芯11表面多孔結(jié)構(gòu)的毛細(xì)作用驅(qū)動(dòng)后面的液體不斷向前補(bǔ)充，進(jìn)而使冷凝器2中的液態(tài)工質(zhì)不斷地沿著液體管路3流向蒸發(fā)器1。本實(shí)施例中，不需要借助重力輔助、額外功耗就能夠使蒸發(fā)器1順利冷卻降溫，**毛細(xì)結(jié)構(gòu)31的毛細(xì)尺度不小于吸液芯11的毛細(xì)尺度，因此吸液芯11比**毛細(xì)結(jié)構(gòu)31具有更大的毛細(xì)壓力，使冷凝器2中的液態(tài)工質(zhì)更順利地留到蒸發(fā)器1中，為蒸發(fā)器1持續(xù)提供液態(tài)工質(zhì)供給，保證低溫回路熱管啟動(dòng)可靠性、抗重力工作穩(wěn)定性，使低溫回路熱管適用于更廣泛的應(yīng)用環(huán)境；另外在液體管路3上罩設(shè)有絕熱過渡結(jié)構(gòu)32，一方面，增大蒸發(fā)器1與液體管路3之間的傳熱熱阻，增強(qiáng)絕熱效果，可以減小蒸發(fā)器1軸向漏熱，避免蒸發(fā)器1與液體管路3接觸區(qū)域的液體發(fā)生燒干而阻斷液體工質(zhì)流向吸液芯11，造成蒸發(fā)器液體供給中斷，進(jìn)而導(dǎo)致低溫回路熱管停止工作或運(yùn)行不穩(wěn)定，另一方面，可以使更多的熱量沿著徑向向蒸發(fā)器1內(nèi)部傳遞，用于吸液芯11表面液體工質(zhì)蒸發(fā)相變，使低溫回路熱管在熱量較小的情況下也能夠順利啟動(dòng)，通過設(shè)置絕熱過渡結(jié)構(gòu)32可進(jìn)一步保證低溫回路熱管可靠啟動(dòng)、穩(wěn)定運(yùn)行。對(duì)于**毛細(xì)結(jié)構(gòu)31可以由粉末、纖維、泡沫金屬構(gòu)成，或?yàn)槿舾山饘俳z、纖維制成的網(wǎng)狀、束狀結(jié)構(gòu)其中一種，或由至少兩種上述結(jié)構(gòu)組成。對(duì)于液體管路3與氣體管路4，兩者可為金屬薄壁管、金屬軟管或波紋管等。**毛細(xì)結(jié)構(gòu)31在液體管路3的軸截面上全部或部分占據(jù)該截面空間，具體可根據(jù)低溫回路熱管的傳熱距離、吸液芯11的毛細(xì)壓力等結(jié)構(gòu)參數(shù)，設(shè)計(jì)**毛細(xì)結(jié)構(gòu)31的截面大小、孔隙率以及毛細(xì)尺度等，比如**毛細(xì)結(jié)構(gòu)31的軸截面為充滿液體管路3的圓形，也可以為中間為空心的環(huán)狀，還可以為面積小于液體管路3的軸截面的圓形等。

　　參見圖1，進(jìn)一步地，低溫回路熱管還包括氣庫41，氣庫41與氣體管路4連通。當(dāng)?shù)蜏鼗芈窡峁芄ぷ饔诘蜏販貐^(qū)時(shí)，工質(zhì)在室溫條件下全部為氣態(tài)，為了避免氣體管路4內(nèi)壓力超過安全范圍，對(duì)此，低溫回路熱管還需要設(shè)置一個(gè)氣庫41，利用旁通管路將氣庫41與氣體管路4連通，可以有效緩解氣體管路4內(nèi)壓力過高的問題，同時(shí)也使低溫回路熱管在低溫下運(yùn)行時(shí)具有充足的氣液兩相工質(zhì)，通過氣液工質(zhì)不斷相變和循環(huán)流動(dòng)，將熱源的熱量不斷地向冷源傳遞和排散。

　　參見圖1、圖5以及圖6，本實(shí)用新型實(shí)施例還提供一種蒸發(fā)器1，該蒸發(fā)器1可應(yīng)用于上述的回路熱管，包括殼體12，殼體12可以是圓柱狀、圓盤狀、平板狀、鞍狀等，蒸發(fā)器1的殼體12可以由鋼、鈦合金、銅、鋁或其他高導(dǎo)熱材料制成，也可以由不同材質(zhì)的材料組合而成，加熱區(qū)域選用導(dǎo)熱較好的材料制作，與氣體管路4、液體管路3連接的部位選用導(dǎo)熱較差的材料制作，從而使所述蒸發(fā)器1減小徑向傳熱熱阻，減小軸向漏熱，通常殼體12具有一個(gè)平面，該平面能夠與外設(shè)的冷卻器件耦合，使得兩者具有較大的耦合面積。吸液芯11位于殼體12內(nèi)，**毛細(xì)結(jié)構(gòu)31伸入吸液芯11內(nèi)，吸液芯11與殼體12內(nèi)壁之間形成有槽道13，槽道13連通氣體管路4，槽道13沿吸液芯11表面的軸向設(shè)置，且槽道13至少為靠近氣體管路4一端開口，該槽道13為氣態(tài)工質(zhì)的流動(dòng)通道，液態(tài)工質(zhì)在吸液芯11外表面被加熱發(fā)生蒸發(fā)后，直接流向槽道13，然后經(jīng)槽道13進(jìn)入與蒸發(fā)器1連通的氣體管路4內(nèi)，氣體由吸液芯11表面進(jìn)入槽道13內(nèi)，避免了氣體穿過較厚多孔結(jié)構(gòu)的過程，流動(dòng)阻力和傳熱熱阻都比較小，而槽道13的位置可以分為兩種情況，其中一種槽道13位于吸液芯11的外表面上，吸液芯11外表面凸起與殼體12的內(nèi)壁緊密配合接觸，另外一種是槽道13位于殼體12的內(nèi)壁上，殼體12內(nèi)壁的凸起與吸液芯11外表面緊密配合接觸。具體地，吸液芯11為杯狀結(jié)構(gòu)，且吸液芯11靠近液體管路3的一側(cè)為開口，靠近氣體管路4的一側(cè)封閉，液體管路3沿該開口伸入吸液芯11內(nèi)。

　　再次參見圖1、圖5以及圖6，優(yōu)選地，在吸液芯11內(nèi)還設(shè)置有第二毛細(xì)結(jié)構(gòu)14，**毛細(xì)結(jié)構(gòu)31位于蒸發(fā)器1內(nèi)的端部伸入第二毛細(xì)結(jié)構(gòu)14內(nèi)。其中第二毛細(xì)結(jié)構(gòu)14可以由粉末、纖維、泡沫金屬構(gòu)成，或?yàn)槿舾山饘俳z、纖維制成的網(wǎng)狀、束狀結(jié)構(gòu)其中一種，或由至少兩種上述結(jié)構(gòu)組成，且第二毛細(xì)結(jié)構(gòu)14的毛細(xì)尺度不小于吸液芯11的毛細(xì)尺度，且不大于液體管路3內(nèi)**毛細(xì)結(jié)構(gòu)31的毛細(xì)尺度，從而形成了**毛細(xì)結(jié)構(gòu)31、第二毛細(xì)結(jié)構(gòu)14、吸液芯11的毛細(xì)壓力依次遞增的結(jié)構(gòu)，第二毛細(xì)結(jié)構(gòu)14與吸液芯11和**毛細(xì)結(jié)構(gòu)31均緊密接觸，使液體管路3內(nèi)的液體工質(zhì)能夠順利地流向吸液芯11。

　　參見圖1，本實(shí)用新型實(shí)施例還提供一種冷凝器2，該冷凝器2也應(yīng)用于上述的低溫回路熱管，包括冷凝管路21，冷凝管路21連通氣體管路4與液體管路3。冷凝管路21為蛇形管結(jié)構(gòu)，保證冷凝管路21的長度。冷凝器2還可以在靠近液體管路3的區(qū)域設(shè)置集液腔，液體管路3與集液腔連通，且集液腔通過冷凝管路21與氣體管路4連通。集液腔將冷凝管路21與液體管路3合理過渡，便于冷凝管路21內(nèi)的液態(tài)工質(zhì)流入**毛細(xì)結(jié)構(gòu)31內(nèi)。另外，冷凝管路21可以采用多種形式冷凝換熱，冷凝管路21可以是蜿蜒的蛇形管結(jié)構(gòu)，也可以是并排管路結(jié)構(gòu)，還可以為其他能夠使氣體工質(zhì)冷凝為液體的結(jié)構(gòu)形式。

　　以上所述僅為本實(shí)用新型的較佳實(shí)施例而已，并不用以限制本實(shí)用新型，凡在本實(shí)用新型的精神和原則之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本實(shí)用新型的保護(hù)范圍之內(nèi)。