本發(fā)明涉及熱能工程技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種能有效應(yīng)對熱沖擊和高負(fù)荷的環(huán)路熱管散熱器。

背景技術(shù)：
隨著大功率LED照明、大型服務(wù)器以及航空航天領(lǐng)域中高熱流密度器件技術(shù)的飛速發(fā)展，單一設(shè)備的熱流密度從原先的0.1-10W/cm2的量級向著10-1000/cm2乃至更高的量級成倍增長。傳統(tǒng)環(huán)路熱管散熱器屬于被動式冷卻裝置，其蒸發(fā)器單純依靠吸液芯中產(chǎn)生的毛細(xì)抽力維持著液態(tài)工質(zhì)向相變界面?zhèn)鬟f的傳遞過程，在應(yīng)對小功率散熱時運(yùn)行穩(wěn)定性問題尚不嚴(yán)重，但在應(yīng)對變負(fù)荷工況或高負(fù)荷工況時，由于熱流密度急劇波動或急劇上升，蒸汽腔蒸汽壓頭隨著熱負(fù)荷增加而上升，當(dāng)熱負(fù)荷超過一定值時，傳統(tǒng)環(huán)路熱管散熱器依靠單一的吸液芯產(chǎn)生的循環(huán)驅(qū)動壓頭往往不能應(yīng)對突變的工況以及急劇上升的熱流，吸液芯會由于突變工況和急劇上升的熱流產(chǎn)生干涸—斷流現(xiàn)象，對高熱流密度器件的安全有效運(yùn)行產(chǎn)生危害。此外，受熱面熱負(fù)荷與循環(huán)工質(zhì)量始終無法得到匹配，系統(tǒng)的運(yùn)行阻力較大且受熱面向補(bǔ)償腔的漏熱現(xiàn)象也會較為嚴(yán)重，因此其散熱效果和運(yùn)行穩(wěn)定性不甚理想，嚴(yán)重時，甚至危及高熱流密度器件本身的運(yùn)行安全。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：
本發(fā)明的目的是針對現(xiàn)有技術(shù)中存在的技術(shù)缺陷，而提供一種能夠避免產(chǎn)生工質(zhì)干涸和不穩(wěn)定波動，提升高熱流密度器件運(yùn)行的穩(wěn)定性與安全性的環(huán)路熱管散熱器。為實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的目的所采用的技術(shù)方案是：一種環(huán)路熱管散熱器，包括冷凝器和蒸發(fā)器，所述蒸發(fā)器包括由外殼和底板組成的封閉腔體，所述底板上設(shè)置有多個蒸發(fā)槽道，多個所述蒸發(fā)槽道組成蒸發(fā)腔，所述封閉腔體的上部通過隔板分隔成膨脹腔和補(bǔ)償腔，所述補(bǔ)償腔的外周及所述補(bǔ)償腔與所述蒸發(fā)槽道之間設(shè)置有吸液芯，所述補(bǔ)償腔內(nèi)設(shè)置有連通所述補(bǔ)償腔與膨脹腔的補(bǔ)償管，所述膨脹腔內(nèi)安裝有頂板，所述頂板通過彈簧與所述隔板固定連接，所述頂板的兩側(cè)分別通過波紋管與所述外殼固定，所述頂板上安裝有膨脹調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)；所述蒸發(fā)腔通過蒸汽連接管路與所述冷凝器的進(jìn)口連接，所述冷凝器的出口通過液體連接管路與所述補(bǔ)償腔連接，形成環(huán)路。所述外殼的內(nèi)側(cè)設(shè)置有絕熱腔。所述膨脹調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)包括與所述頂板固定連接的頂桿、電機(jī)、傳動機(jī)構(gòu)和絲杠，所述絲杠與所述頂桿螺紋連接，所述底板的受熱面上安裝有檢測裝置，所述檢測裝置的輸出端與所述電機(jī)控制器連接，控制所述電機(jī)通過所述膨脹傳動機(jī)構(gòu)驅(qū)動所述頂桿帶動所述頂板上下移動。所述頂桿兩側(cè)設(shè)置有滑槽，所述外殼與所述滑槽滑動配合。所述傳動機(jī)構(gòu)包括第一齒輪、第二齒輪，所述第一齒輪與所述電機(jī)的輸出軸連接，所述第一齒輪與所述第二齒輪嚙合，所述第二齒輪與所述絲杠固定連接，所述第一齒輪的直徑大于所述第二齒輪的直徑。所述電機(jī)、第一齒輪、第二齒輪和絲杠安裝于防水機(jī)殼內(nèi)，所述頂桿穿過所述防水機(jī)殼與所述頂板固定連接。所述檢測裝置為溫度或壓力傳感器。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果是：1、本發(fā)明的環(huán)路熱管散熱器通過膨脹腔、補(bǔ)償腔及膨脹調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)的設(shè)計，帶動相連接的波紋管及頂板擠壓或抽吸膨脹腔中貯存的工質(zhì)，強(qiáng)制膨脹腔內(nèi)貯存的工質(zhì)進(jìn)入補(bǔ)償腔中或強(qiáng)制抽吸位于補(bǔ)償腔內(nèi)的工質(zhì)回流至所述膨脹腔內(nèi)，補(bǔ)充或排除循環(huán)系統(tǒng)中的循環(huán)工質(zhì)量，使得循環(huán)系統(tǒng)內(nèi)的工質(zhì)循環(huán)量始終與施加于受熱面的熱負(fù)荷大小或熱負(fù)荷的變化速率保持同步變化。以此，通過主動方式控制被動式冷卻散熱設(shè)備，克服傳統(tǒng)熱管在高負(fù)荷運(yùn)行以及面對熱沖擊時，環(huán)路熱管蒸發(fā)器易產(chǎn)生干涸和不穩(wěn)定波動的技術(shù)難題，以提升高熱流密度器件運(yùn)行的穩(wěn)定性與安全性，并能大幅拓展環(huán)路熱管的應(yīng)用范圍和領(lǐng)域。2、本發(fā)明的環(huán)路熱管散熱器中的膨脹調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)可以采用自動控制，通過設(shè)置于所述受熱面的溫度或壓力測點(diǎn)，及時獲取高熱流密度器件運(yùn)行過程中受熱面的溫度或運(yùn)行壓力分布信息，當(dāng)熱負(fù)荷產(chǎn)生變化或波動時，能夠控制電機(jī)驅(qū)動設(shè)置于膨脹腔上的頂板，使用方便，可靠性高。附圖說明圖1所示為本發(fā)明的環(huán)路熱管散熱器的結(jié)構(gòu)示意圖；圖2所示為環(huán)路熱管散熱器的驅(qū)動部分原理圖。具體實(shí)施方式以下結(jié)合附圖和具體實(shí)施例對本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)說明。本發(fā)明環(huán)路熱管散熱器的示意圖如圖1所示，包括冷凝器10和蒸發(fā)器，所述蒸發(fā)器包括由外殼1和底板2組成的封閉腔體，所述底板2上設(shè)置有多個蒸發(fā)槽道8，多個所述蒸發(fā)槽道8組成蒸發(fā)腔9，所述封閉腔體的上部通過隔板20分隔成膨脹腔25和補(bǔ)償腔11，所述補(bǔ)償腔11的外周及所述補(bǔ)償腔11與所述蒸發(fā)槽道8之間設(shè)置有吸液芯5，所述補(bǔ)償腔11內(nèi)設(shè)置有連通所述補(bǔ)償腔11與膨脹腔25的補(bǔ)償管12，所述膨脹腔25內(nèi)安裝有頂板14，所述頂板14通過彈簧15與所述隔板20固定連接，所述頂板14的兩側(cè)分別通過波紋管13與所述外殼1固定，所述頂板14上安裝有膨脹調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)。所述蒸發(fā)腔9的蒸汽出口4通過蒸汽連接管路3與所述冷凝器10的進(jìn)口連接，所述冷凝器10的出口通過液體連接管路6與所述補(bǔ)償腔11的液體進(jìn)口7連接，形成環(huán)路。為了避免熱量散失，所述外殼1的內(nèi)側(cè)設(shè)置有絕熱腔16。本實(shí)施例中，所述膨脹調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)包括與所述頂板14固定連接的頂桿23、電機(jī)18、傳動機(jī)構(gòu)和絲杠19，所述絲杠19與所述頂桿23螺紋連接，所述底板2的受熱面上安裝有檢測裝置26，所述檢測裝置26的輸出端與所述電機(jī)18控制器連接，控制所述電機(jī)18通過所述膨脹傳動機(jī)構(gòu)驅(qū)動所述頂桿23帶動所述頂板14上下移動。本實(shí)施例中，所述檢測裝置26為溫度或壓力傳感器。為了提高上下運(yùn)行的可靠性，所述頂桿23兩側(cè)設(shè)置有滑槽24，所述外殼1與所述滑槽24滑動配合。傳動機(jī)構(gòu)可以采用多種結(jié)構(gòu)。本實(shí)施例中，其示意圖如圖2所示，所述傳動機(jī)構(gòu)包括第一齒輪21、第二齒輪22，所述第一齒輪21與所述電機(jī)18的輸出軸連接，所述第一齒輪21與所述第二齒輪22嚙合，所述第二齒輪22與所述絲杠19固定連接，所述第一齒輪21的直徑大于所述第二齒輪22的直徑，實(shí)現(xiàn)增速傳動。所述電機(jī)18、第一齒輪21、第二齒輪22和絲杠19安裝于防水機(jī)殼17內(nèi)，所述頂桿23穿過所述防水機(jī)殼17與所述頂板14固定連接。當(dāng)外界施加于所述底板2受熱面的熱負(fù)荷起作用后，本發(fā)明的環(huán)路熱管散熱器開始啟動并逐漸開始建立穩(wěn)定運(yùn)行循環(huán)，加熱量通過所述受熱面上的所述槽道8傳遞至所述吸液芯5的下表面，熱負(fù)荷的施加使得所述蒸汽腔9內(nèi)工質(zhì)產(chǎn)生相變蒸發(fā)，相變蒸發(fā)后產(chǎn)生的蒸汽沿所述槽道8進(jìn)入所述蒸汽連接管路3，同時將施加于所述受熱面的熱負(fù)荷帶走，相變產(chǎn)生的蒸汽進(jìn)入所述冷凝器10并在其中完成冷凝，釋放出所攜帶的熱量并重新凝結(jié)為液態(tài)工質(zhì)，凝結(jié)后的液態(tài)工質(zhì)繼續(xù)在所述液體連接管路6中向前傳輸，進(jìn)入所述補(bǔ)償腔11中。由于所述底板的受熱面與所述吸液芯5附近的液態(tài)工質(zhì)因相變蒸發(fā)而不斷離開環(huán)路熱管，在所述吸液芯5的毛細(xì)抽力的作用下，所述補(bǔ)償腔11內(nèi)的液態(tài)工質(zhì)向著相變界面——所述槽道8與所述吸液芯5的交界面?zhèn)鬏?，補(bǔ)充因相變蒸發(fā)而離開所述蒸汽腔9的液態(tài)工質(zhì)。當(dāng)施加于所述受熱面的熱負(fù)荷逐漸增加時，所述蒸汽腔9內(nèi)相變蒸發(fā)速率會因熱負(fù)荷的增加而加快，而吸液芯的毛細(xì)抽力是有一定極限的。當(dāng)熱負(fù)荷增加到一定程度時，普通環(huán)路熱管散熱器會因蒸發(fā)速率大于吸液芯中的液態(tài)工質(zhì)補(bǔ)充速率而導(dǎo)致所述蒸汽腔9及所述吸液芯5中產(chǎn)生干涸現(xiàn)象，這對于散熱設(shè)備的正常運(yùn)行是非常危險的。本發(fā)明通過設(shè)置膨脹腔25以及相應(yīng)的控制機(jī)構(gòu),當(dāng)所述壓力或溫度傳感器26測得所述底板的受熱面溫升高較快時，將驅(qū)動所述電機(jī)18帶動所述第一齒輪21旋轉(zhuǎn)，帶動所述第二齒輪22轉(zhuǎn)動，由于所述頂桿23與所述絲杠19連接,而所述頂桿23受到所述滑槽24的限位，在所述第二齒輪的旋轉(zhuǎn)帶動下，所述頂板23被限定做向下直線運(yùn)動，所述頂板23將隨之做向下直線運(yùn)動，在所述頂板23的帶動下，所述波紋管13與所述頂板23一起對所述膨脹腔25內(nèi)工質(zhì)進(jìn)行擠壓，工質(zhì)在受到擠壓后沿所述補(bǔ)償管12進(jìn)入所述補(bǔ)償腔11，補(bǔ)償因溫度上升較快造成的環(huán)路熱管干涸現(xiàn)象，使循環(huán)系統(tǒng)始終保有與熱負(fù)荷相適應(yīng)的工質(zhì)循環(huán)量。當(dāng)施加于所述底板受熱面的熱負(fù)荷減少時，溫度或壓力傳感器感受到相應(yīng)信號后，驅(qū)動所述電機(jī)18反向轉(zhuǎn)動，通過所述第一齒輪21帶動第二齒輪22沿相反方向轉(zhuǎn)動，帶動所述頂板23做反向直線上升運(yùn)動，所述膨脹腔25內(nèi)隨之產(chǎn)生負(fù)壓并通過所述補(bǔ)償管12從所述補(bǔ)償腔11吸入液態(tài)工質(zhì)，循環(huán)系統(tǒng)中有效工質(zhì)循環(huán)量相應(yīng)減少，使循環(huán)管路中始終保有與熱負(fù)荷相匹配的工質(zhì)循環(huán)量，減少了由于過盈工質(zhì)造成的循環(huán)阻力較大的不利影響。以上所述僅是本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式，應(yīng)當(dāng)指出的是，對于本技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本發(fā)明原理的前提下，還可以做出若干改進(jìn)和潤飾，這些改進(jìn)和潤飾也應(yīng)視為本發(fā)明的保護(hù)范圍。