Тепловая труба с функцией терморегулирования

(51) МПК НАЦИОНАЛЬНЫЙ ЦЕНТР ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ СОБСТВЕННОСТИ(71) Заявитель Государственное научное учреждение Институт порошковой металлургии(72) Автор Мазюк Виктор Васильевич(73) Патентообладатель Государственное научное учреждение Институт порошковой металлургии(57) Тепловая труба с функцией терморегулирования, включающая цилиндрический корпус с зонами испарения, транспорта и конденсации, капиллярную структуру, теплоноситель и стержень с высоким коэффициентом теплового расширения, прикрепленный к испарительному концу тепловой трубы, отличающаяся тем, что в зоне транспорта имеется перегородка с отверстием, стержень проходит через отверстие в перегородке, а на свободном конце стержня имеется заглушающий элемент. Полезная модель относится к теплотехнике, в частности к тепловым трубам, обеспечивающим активный температурный контроль, будучи способными осуществлять теплопередачу только выше определенного температурного уровня. Известна тепловая труба с функцией терморегулирования, включающая корпус с зонами испарения, транспорта и конденсации, капиллярную структуру, теплоноситель и резервуар с неконденсирующимся газом 1. При снижении температурного уровня тепловой трубы происходит падение давления пара теплоносителя и расширение объема неконденсирующегося газа. Неконденсирующийся газ блокирует зону конденсации, в результате чего работа тепловой трубы прерывается. Поступающее к зоне испарения тепло вызывает повышение температурного уровня тепловой трубы, в результате чего происходит повышение давления пара теплоносителя и уменьшение объема неконденсирующего 96542013.10.30 ся газа. Неконденсирующийся газ вытесняется в резервуар, освобождает зону конденсации, и работа тепловой трубы возобновляется выше заданного температурного уровня. Недостатком известной тепловой трубы являются чрезмерные габариты корпуса, обусловленные тем, что резервуар для неконденсирующегося газа требует значительного объема. В качестве прототипа выбрана тепловая труба с функцией терморегулирования, включающая цилиндрический корпус с зонами испарения, транспорта и конденсации, капиллярную структуру, теплоноситель и стержень с высоким коэффициентом теплового расширения 2. Капиллярная структура имеет разрыв в зоне транспорта, делящий капиллярную структуру на испарительную и конденсаторную части. Один конец стержня прикреплен к испарительному торцу корпуса тепловой трубы, а другой - к подвижному элементу капиллярной структуры. Последний в рабочем режиме тепловой трубы осуществляет гидравлическое соединение испарительной и конденсаторной частей капиллярной структуры. При снижении температурного уровня тепловой трубы длина стержня уменьшается. Подвижный элемент капиллярной структуры перемещается в сторону испарительного торца корпуса и размыкает гидравлическое соединение испарительной и конденсаторной частей капиллярной структуры. Работа тепловой трубы прерывается. Поступающее к зоне испарения тепло вызывает повышение температурного уровня тепловой трубы, в результате чего происходит увеличение длины стержня, подвижный элемент капиллярной структуры перемещается в сторону конденсаторного торца корпуса и соединяет испарительную и конденсаторную части капиллярной структуры. Работа тепловой трубы возобновляется выше заданного температурного уровня. Недостатком данной тепловой трубы является большое время срабатывания. При повышении температурного уровня тепловой трубы увеличение длины стержня происходит с запозданием, поскольку нагрев стержня осуществляется посредством теплопроводности от испарительного торца корпуса тепловой трубы и представляет собой относительно медленный процесс. Нагрева стержня посредством конденсации на нем пара не происходит, поскольку пар устремляется в более холодную зону конденсации. Другим недостатком данной тепловой трубы является сложность конструкции и технологии изготовления. Обеспечение одновременно надежного гидравлического контакта подвижного элемента капиллярной структуры с испарительной и конденсаторной частями капиллярной структуры и беспроблемного перемещения подвижного элемента внутри испарительной и конденсаторной частей капиллярной структуры с его многократным входом-выходом в конденсаторную часть является весьма сложной технологической задачей и требует значительных трудозатрат. Прерывание циркуляции по капиллярной структуре жидкого теплоносителя чревато неконтролируемым осушением в процессе нагрева испарительной части капиллярной структуры и последующим выходом тепловой трубы из строя. Задача, которую решает предлагаемая полезная модель, заключается в сокращении времени срабатывания, упрощении конструкции и технологии изготовления, повышении надежности тепловой трубы с функцией терморегулирования. Поставленная техническая задача реализуется тем, что в тепловой трубе с функцией терморегулирования, включающей цилиндрический корпус с зонами испарения, транспорта и конденсации, капиллярную структуру, теплоноситель и стержень с высоким коэффициентом теплового расширения, прикрепленный к испарительному концу тепловой трубы, в зоне транспорта имеется перегородка с отверстием, стержень проходит через отверстие в перегородке, а на свободном конце стержня имеется заглушающий элемент. Сущность полезной модели поясняется фигурами, на которых изображена конструкция тепловой трубы с функцией терморегулирования (фиг. 1, 2). На фиг. 1 изображена тепловая труба в рабочем состоянии, на фиг. 2 - в состоянии перерыва в работе. Тепловая труба с функцией терморегулирования включает цилиндрический корпус 1 с зонами испарения 2, транспорта 3 и конденсации 4, капиллярную структуру 5, теплоноси 2 96542013.10.30 тель и стержень 6 с высоким коэффициентом теплового расширения, прикрепленный к испарительному концу тепловой трубы. В зоне транспорта имеется перегородка 7 с отверстием, стержень 6 проходит через отверстие в перегородке 7, а на свободном конце стержня имеется заглушающий элемент 8. Тепловая труба с функцией терморегулирования работает следующим образом(фиг. 1). Под действием тепла, подводимого к зоне испарения 2 тепловой трубы, жидкий теплоноситель испаряется из капиллярной структуры 5. Образующийся пар через зону транспорта 3 и отверстие в перегородке 7 перемещается в зону конденсации 4, где конденсируется, отдавая тепло корпусу 1. Образующийся жидкий теплоноситель по капиллярной структуре 5 перемещается в зону испарения 2, замыкая испарительноконденсационный цикл теплопередачи. При снижении температурного уровня тепловой трубы происходит уменьшение длины стержня 6. Заглушающий элемент 8 перемещается в сторону перегородки 7 и заглушает отверстие в перегородке 7 (фиг. 2). Тем самым перемещение пара из зоны испарения 2 в зону конденсации 4 прекращается и работа тепловой трубы прерывается. Поступающее к зоне испарения 2 тепло вызывает повышение температурного уровня тепловой трубы, в результате чего происходит увеличение длины стержня 6, заглушающий элемент 8 перемещается от перегородки 7, открывая в ней отверстие. Пар получает возможность перемещаться через зону транспорта 3 и отверстие в перегородке 7 в зону конденсации 4, и работа тепловой трубы возобновляется выше заданного температурного уровня. Благодаря тому что во время повышения температурного уровня тепловой трубы нагрев стержня 6 при заглушенном отверстии в перегородке 7 и изолированной по пару зоне испарения 2 осуществляется в основном за счет конденсации пара на стержне 6, увеличение длины стержня 6 происходит практически без запоздания. Тем самым время срабатывания тепловой трубы сокращается по сравнению с прототипом. Конструкция и технология изготовления предлагаемой тепловой трубы с функцией терморегулирования значительно упрощены по сравнению с прототипом, поскольку из конструкции исключена прецизионная деталь - подвижный элемент капиллярной структуры, а из технологии - необходимость юстировки последнего в элементах тепловой трубы. Поскольку циркуляция жидкого теплоносителя по капиллярной структуре 5 в процессе работы тепловой трубы не прерывается, зона испарения 2 находится в постоянной готовности воспринять подводимое тепло и избавлена от опасности неконтролируемого осушения, что повышает надежность тепловой трубы с функцией терморегулирования. Национальный центр интеллектуальной собственности. 220034, г. Минск, ул. Козлова, 20. 3