CN106288901A - 环路热管***及其用不锈钢毛细管无塌陷焊接工艺方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种环路热管***及其用不锈钢毛细管无塌陷焊接工艺方法，包括依次连接的蒸发器气端封头(1)、第一不锈钢接头(2)、环路热管工质管路(3)、第二不锈钢接头(4)、储液器液端封头(5)；还包括蒸发器、储液器。工艺步骤包括不锈钢毛细管下料、不锈钢接头制作、尺寸检测、不锈钢接头与不锈钢毛细管配合检查、不锈钢毛细管与不锈钢接头与不锈钢毛细管过紧装配、焊料涂覆、高温真空钎焊、环路热管封头制作、对接TIG焊、焊缝检查。本发明在不影响环路热管蒸发器内毛细芯性能的前提下，实现了环路热管用不锈钢毛细管无塌陷焊接，提高了环路热管的可靠性和传热性能。

Description

环路热管***及其用不锈钢毛细管无塌陷焊接工艺方法
技术领域
本发明涉及航天器热控制技术领域的环路热管控温装置领域，具体地，涉及环路热管***及其用不锈钢毛细管无塌陷焊接工艺方法。
背景技术
环路热管(Loop Heat Pipe，LHP)是一种高效的两相传热装置，它利用蒸发器内毛细芯产生的毛细力驱动工质循环流动，利用工质蒸发与冷凝的相变过程传递热量，实现航天器热排散。目前，环路热管控温装置已成为欧美国家航天器的主要热控手段。
在其它部件一致时，环路热管运行过程中内部工质的在气管路、液管路和辐射器管路内的流动压降决定着环路热管的传热距离和整个***的传热温差。由于环路热管为两相传热装置，环路热管运行时的工质流量并不大，所以往往选用内径Φ2～Φ3的不锈钢毛细管作为环路热管的气管路、液管路和冷凝管路的原材料。以往不锈钢毛细管的连接都是通过制作两通接头，然后进行搭接TIG焊的方式进行连接。此种连接方式热量高度集中往往导致焊点处管路内部塌陷。由于不锈钢毛细管壁厚往往比较薄，所以相较于壁厚厚的不锈钢管塌陷更严重；因为不锈钢毛细管内径本来就很小，所以相对于内径大的不锈钢管，其内径变化的相对值更大。焊点处管路内部塌陷使环路热管内部工质流经焊点处流动压降剧烈增大。在环路热管内工质流量一致的情况下，工质的流动压降与管路内径的五次方成正比关系。所以，即使焊接产生的塌陷没有完全堵塞管路，也将导致环路热管内工质的流动剧烈增大，从而导致环路热管的传热距离缩短，最大传热能力下降。甚至将影响环路热管产品的运行可靠性。
高温真空钎焊由于是在真空状态下对焊件进行整体加热，所以不会使焊点处产生焊接塌陷。但是，如果所有的管路焊点均应用高温真空钎焊焊接方式，势必使环路热管蒸发器内的毛细芯在一定时间内置于高温状态。而环路热管用高性能毛细芯均为粉末烧结而成，烧结温度范围为400℃～600℃，毛细芯长时间的置于超过其烧结温度的环境中，其外形尺寸，孔隙率、孔径等关键参数都将产生变化。所以，环路热管不适合进行整体加热。
发明内容
针对现有技术中的缺陷，本发明的目的是提供一种环路热管***及其用不锈钢毛细管无塌陷焊接工艺方法。
根据本发明提供的一种环路热管***，包括依次连接的蒸发器气端封头1、第一不锈钢接头2、环路热管工质管路3、第二不锈钢接头4、储液器液端封头5；还包括蒸发器、储液器，其中，蒸发器的气端连接蒸发器气端封头1；储液器的液端连接储液器液端封头5。
优选地，第一不锈钢接头2的内径、第二不锈钢接头4的内径、环路热管工质管路3的外径一致。
优选地，第一不锈钢接头2的壁厚、环路热管工质管路3的壁厚、第二不锈钢接头4的壁厚一致。
优选地，第一不锈钢接头2的一端具有凸台，第一不锈钢接头2的一端与蒸发器气端封头1的一端的凸台向匹配连接。
优选地，第二不锈钢接头4的一端具有凸台，第二不锈钢接头4的一端与储液器液端封头5的一端的凸台向匹配连接。
优选地，第一不锈钢接头2与环路热管工质管路3过紧配合连接；第二不锈钢接头4与环路热管工质管路3过紧配合连接。
优选地，环路热管工质管路3的一端***在第一不锈钢接头2的另一端；环路热管工质管路3的另一端***在第二不锈钢接头4的另一端。
优选地，环路热管工质管路3的一端在第一不锈钢接头2中的穿入侧断面与第一不锈钢接头2的一端的凸台端面距离大于等于三毫米；
环路热管工质管路3的另一端在第二不锈钢接头4中的穿入侧断面与第二不锈钢接头4的一端的凸台端面距离大于等于三毫米；
第一不锈钢接头2的另一端、第二不锈钢接头4的另一端均涂覆有焊料，焊料为BNi-2。
优选地，第一不锈钢接头2、环路热管工质管路3、第二不锈钢接头4之间应用真空钎焊进行连接。
优选地，蒸发器气端封头1与第一不锈钢接头2之间、第二不锈钢接头4与储液器液端封头5之间应用TIG焊进行连接。
根据本发明提供的一种环路热管***用不锈钢毛细管无塌陷焊接工艺方法，包括：
步骤1：根据环路热管***需求，按照气管路、液管路或冷凝管路的长度对环路热管工质管路3进行下料；根据环路热管工质管路3制作第一不锈钢接头2、第二不锈钢接头4；
步骤2：对环路热管工质管路3分别与第一不锈钢接头2的凸台侧、第二不锈钢接头4的凸台侧进行过紧装配；
步骤3：在第一不锈钢接头2的非凸台侧端面、第二不锈钢接头4的非凸台侧端面进行焊料涂覆；
步骤4：将环路热管工质管路3分别与第一不锈钢接头2的非凸台侧、第二不锈钢接头4的非凸台侧进行真空钎焊；
步骤5：制作蒸发器气端封头1、储液器液端封头5；
步骤6：将蒸发器气端封头1与第一不锈钢接头2的凸台侧进行TIG焊连接，将储液器液端封头5与第二不锈钢接头4的凸台侧进行TIG焊连接。
与现有技术相比，本发明具有如下的有益效果：
本发明结构合理，连接方式紧凑，并利用高温真空钎焊的焊接方式解决了常规环路热管搭接TIG焊所导致的不锈钢毛细管塌陷的问题；通过自带凸台作为焊料TIG焊的焊接方式，防止了对环路热管整体进行加热。
附图说明
通过阅读参照以下附图对非限制性实施例所作的详细描述，本发明的其它特征、目的和优点将会变得更明显：
图1为本发明工艺步骤示意图；
图2为本发明高可靠性环路热管管路连接***结构示意图；
图3为环路热管工质管路结构示意图；
图4为环路热管常规管路接头结构示意图；
图中：1为蒸发器气端封头，2为第一不锈钢接头，3为环路热管工质管路，4为第二不锈钢接头，5为储液器液端封头。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明进行详细说明。以下实施例将有助于本领域的技术人员进一步理解本发明，但不以任何形式限制本发明。应当指出的是，对本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变化和改进。这些都属于本发明的保护范围。
根据本发明提供的一种环路热管，包括依次连接的蒸发器气端封头1、第一不锈钢接头2、环路热管工质管路3、第二不锈钢接头4、储液器液端封头5；还包括蒸发器、储液器，其中，蒸发器的气端连接蒸发器气端封头1；储液器的液端连接储液器液端封头5。第一不锈钢接头2的内径、第二不锈钢接头4的内径、环路热管工质管路3的外径一致。第一不锈钢接头2的壁厚、环路热管工质管路3的壁厚、第二不锈钢接头4的壁厚一致。第一不锈钢接头2的一端具有凸台，第一不锈钢接头2的一端与蒸发器气端封头1的一端的凸台向匹配连接。第二不锈钢接头4的一端具有凸台，第二不锈钢接头4的一端与储液器液端封头5的一端的凸台向匹配连接。第一不锈钢接头2与环路热管工质管路3过紧配合连接；第二不锈钢接头4与环路热管工质管路3过紧配合连接。环路热管工质管路3的一端***在第一不锈钢接头2的另一端；环路热管工质管路3的另一端***在第二不锈钢接头4的另一端。
环路热管工质管路3的一端在第一不锈钢接头2中的穿入侧断面与第一不锈钢接头2的一端的凸台端面距离大于等于三毫米；环路热管工质管路3的另一端在第二不锈钢接头4中的穿入侧断面与第二不锈钢接头4的一端的凸台端面距离大于等于三毫米；第一不锈钢接头2的另一端、第二不锈钢接头4的另一端均涂覆有焊料，焊料为BNi-2。第一不锈钢接头2、环路热管工质管路3、第二不锈钢接头4之间应用真空钎焊进行连接。蒸发器气端封头1与第一不锈钢接头2之间、第二不锈钢接头4与储液器液端封头5之间应用TIG焊进行连接。
根据本发明提供的一种环路热管***用不锈钢毛细管无塌陷焊接工艺方法，包括：
步骤1：根据环路热管***需求，按照气管路、液管路或冷凝管路的长度对环路热管工质管路3进行下料；根据环路热管工质管路3制作第一不锈钢接头2、第二不锈钢接头4；
步骤2：对环路热管工质管路3分别与第一不锈钢接头2的凸台侧、第二不锈钢接头4的凸台侧进行过紧装配；
步骤3：在第一不锈钢接头2的非凸台侧端面、第二不锈钢接头4的非凸台侧端面进行焊料涂覆；
步骤4：将环路热管工质管路3分别与第一不锈钢接头2的非凸台侧、第二不锈钢接头4的非凸台侧进行真空钎焊；
步骤5：制作蒸发器气端封头1、储液器液端封头5；
步骤6：将蒸发器气端封头1与第一不锈钢接头2的凸台侧进行TIG焊连接，将储液器液端封头5与第二不锈钢接头4的凸台侧进行TIG焊连接。
在优选例中，如图1、图2所示，利用本发明能够实现环路热管用不锈钢毛细管无塌陷焊接工艺方法，工艺步骤包括：
(1)根据环路热管***需求，按照气管路、液管路、冷凝管路的长度对环路热管工质管路3进行下料；根据不锈钢毛细管的外径和壁厚对第一不锈钢接头2、第二不锈钢接头4进行制作；环路热管工质管路3可以是不锈钢毛细管；
(2)对下料环路热管工质管路3和第一不锈钢接头2、第二不锈钢接头4相关尺寸进行检测；
(3)对下料环路热管工质管路3和第一不锈钢接头2、第二不锈钢接头4配合的松紧度进行检测；
(4)对下料环路热管工质管路3与第一不锈钢接头2、第二不锈钢接头4进行过紧装配；
(5)在第一不锈钢接头2、第二不锈钢接头4非凸台侧端面进行焊料涂覆；
(6)高温真空钎焊；
(7)蒸发器气端封头1制作，储液器液端封头5制作；
(8)利用第一不锈钢接头2、第二不锈钢接头4和环路热管封头的凸台作焊料进行对接TIG焊；
(9)通过氦质谱检漏仪检漏、焊缝X光拍照等方式进行焊缝质量检查。
以上对本发明的具体实施例进行了描述。需要理解的是，本发明并不局限于上述特定实施方式，本领域技术人员可以在权利要求的范围内做出各种变化或修改，这并不影响本发明的实质内容。在不冲突的情况下，本申请的实施例和实施例中的特征可以任意相互组合。

Claims (10)

1.一种环路热管***，其特征在于，包括依次连接的蒸发器气端封头(1)、第一不锈钢接头(2)、环路热管工质管路(3)、第二不锈钢接头(4)、储液器液端封头(5)；还包括蒸发器、储液器，其中，蒸发器的气端连接蒸发器气端封头(1)；储液器的液端连接储液器液端封头(5)。
2.根据权利要求1所述的环路热管***，其特征在于，第一不锈钢接头(2)的内径、第二不锈钢接头(4)的内径、环路热管工质管路(3)的外径一致。
3.根据权利要求1所述的环路热管***，其特征在于，第一不锈钢接头(2)的壁厚、环路热管工质管路(3)的壁厚、第二不锈钢接头(4)的壁厚一致。
4.根据权利要求1所述的环路热管***，其特征在于，第一不锈钢接头(2)的一端具有凸台，第一不锈钢接头(2)的一端与蒸发器气端封头(1)的一端的凸台向匹配连接。
5.根据权利要求1所述的环路热管***，其特征在于，第二不锈钢接头(4)的一端具有凸台，第二不锈钢接头(4)的一端与储液器液端封头(5)的一端的凸台向匹配连接。
6.根据权利要求1所述的环路热管***，其特征在于，第一不锈钢接头(2)与环路热管工质管路(3)过紧配合连接；第二不锈钢接头(4)与环路热管工质管路(3)过紧配合连接。
7.根据权利要求5所述的环路热管***，其特征在于，环路热管工质管路(3)的一端***在第一不锈钢接头(2)的另一端；环路热管工质管路(3)的另一端***在第二不锈钢接头(4)的另一端。
8.根据权利要求7所述的环路热管***，其特征在于，
环路热管工质管路(3)的一端在第一不锈钢接头(2)中的穿入侧断面与第一不锈钢接头(2)的一端的凸台端面距离大于等于三毫米；
环路热管工质管路(3)的另一端在第二不锈钢接头(4)中的穿入侧断面与第二不锈钢接头(4)的一端的凸台端面距离大于等于三毫米；
第一不锈钢接头(2)的另一端、第二不锈钢接头(4)的另一端均涂覆有焊料，焊料为BNi-2。
9.根据权利要求4所述的环路热管***，其特征在于，第一不锈钢接头(2)、环路热管工质管路(3)、第二不锈钢接头(4)之间应用真空钎焊进行连接；蒸发器气端封头(1)与第一不锈钢接头(2)之间、第二不锈钢接头(4)与储液器液端封头(5)之间应用TIG焊进行连接。
10.一种环路热管***用不锈钢毛细管无塌陷焊接工艺方法，其特征在于，包括：
步骤1：根据环路热管***需求，按照气管路、液管路或冷凝管路的长度对环路热管工质管路(3)进行下料；根据环路热管工质管路(3)制作第一不锈钢接头(2)、第二不锈钢接头(4)；
步骤2：对环路热管工质管路(3)分别与第一不锈钢接头(2)的凸台侧、第二不锈钢接头(4)的凸台侧进行过紧装配；
步骤3：在第一不锈钢接头(2)的非凸台侧端面、第二不锈钢接头(4)的非凸台侧端面进行焊料涂覆；
步骤4：将环路热管工质管路(3)分别与第一不锈钢接头(2)的非凸台侧、第二不锈钢接头(4)的非凸台侧进行真空钎焊；
步骤5：制作蒸发器气端封头(1)、储液器液端封头(5)；
步骤6：将蒸发器气端封头(1)与第一不锈钢接头(2)的凸台侧进行TIG焊连接，将储液器液端封头(5)与第二不锈钢接头(4)的凸台侧进行TIG焊连接。
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