一种可控制温度区间的重力热管

1.本实用新型涉及重力热管技术领域，具体涉及一种可控制温度区间的重力热管。

背景技术：

2.热管作为一种高效传热原件，具有传热效率高、温度均匀、结构简单、工作可靠等有点，广泛应用于各种场合，例如电力短缺地区、太阳能应用、低温医疗保存等领域。重力热管作为热管中最为简单、效果最优的一类热管，广泛应用于太阳能领域。重力热管工作时可分为蒸发段、绝热段和冷凝段三个区域，当重力热管的蒸发段受热时液态工作介质蒸发气化，蒸汽通过绝热段运动至冷凝段后将热量通过热管壁传递给冷源，蒸汽遇冷释放热量后冷凝重新结成液态工作介质，液态工作介质在重力作用下流回至蒸发段，如此反复循环传递热量。
3.为了实现重力热管的控温功能，专利号为200780100026.1的中国实用新型专利提出了一种控温重力热管，通过在重力热管的冷凝段设置截流阀口，控制截流阀口在温度过高时自动关闭阻断液态工作介质的回流，从而阻止重力热管冷凝段温度的持续升高，实现了对重力热管的控制。但是，该控温重力热管仅能控制其工作时不高于额定最高温度，无法控制重力热管工作时的额定最低温度。因此，亟需提出一种可控制温度区间的重力热管，有效控制工作过程中重力热管的内部温度。

技术实现要素：

4.本实用新型旨在解决上述问题，提供了一种可控制温度区间的重力热管，实现了对重力热管工作温度区间的精准调控。
5.为实现上述目的，本实用新型采用如下技术方案：
6.一种可控制温度区间的重力热管，包括蒸发段和冷凝段；
7.所述蒸发段的流出端通过第一绝热管与冷凝段的流入端相连接，冷凝段的流出端通过第二绝热管与蒸发段的流入端相连接，第二绝热管上设置有储液罐；
8.所述第一绝热管靠近冷凝段流入端处设置有低温节流阀，第二绝热管靠近储液罐流出端处设置有高温节流阀；
9.所述低温节流阀包括第一阀体和贯穿第一阀体的第一连通孔，内壁呈阶梯状凹陷形成第一密封台阶，外壁与第一绝热管内壁相固定；
10.所述高温节流阀包括第二阀体和贯穿第二阀体的第二连通孔，第二阀体采用热膨胀材料制成，内壁呈阶梯状凹陷形成第二密封台阶，外壁与第二绝热管内壁相固定。
11.优选地，所述第一阀体采用负膨胀材料制成。
12.优选地，所述第二阀体采用热膨胀材料制成。
13.优选地，所述冷凝段设置有排气阀。
14.优选地，所述蒸发段通过管道与泄压储液罐相连接。
15.本实用新型所带来的有益技术效果：
16.本实用新型利用第一绝热管内设置的低温节流阀以及第二绝热管内设置的高温节流阀，根据重力热管的内部温度控制各节流阀阀体的开启与闭合，从而实时控制重力热管中冷凝段和蒸发段的连通状态，实现了对工作过程中重力热管内部温度的精准控温，使得重力热管的工作温度始终控制在额定工作温度区间内，消除了重力热管工作过程中因温度变化所引发的安全隐患。
附图说明
17.图1为本实用新型可控制温度区间重力热管的结构示意图。
18.图2为本实用新型低温节流阀处于开启状态时的结构示意图。
19.图3为本实用新型低温节流阀处于关闭状态时结构示意图。
20.图4为本实用新型高温节流阀处于开启状态时的结构示意图。
21.图5为本实用新型高温节流阀处于关闭状态时的结构示意图。
22.图6为本实用新型外接泄压储液罐时的结构示意图。
23.图中：1、蒸发段，2、冷凝段，3、第一绝热管，4、第二绝热管，5、低温节流阀，51、第一阀体，52、第一连通孔，53、第一密封台阶，6、高温节流阀，61、第二阀体，62、第二连通孔，63、第二密封台阶，7、储液罐，8、排气阀，9、泄压储罐。
具体实施方式
24.下面结合附图与具体实施方式对本实用新型作进一步详细描述。
25.一种可控制温度区间的重力热管，如图1所示，包括蒸发段1和冷凝段2，蒸发段1用于对重力热管内的液态工作介质加热，使得液态工作介质受热后蒸发变为气态工作介质，冷凝段2用于将气态工作介质与冷源进行热交换，使得重力热管内的气态工作介质热交换后冷凝重新变为液态工作介质。蒸发段1的流出端通过第一绝热管3与冷凝段2的流入端相连接，冷凝段2的流出端通过第二绝热管4与蒸发段1的流入端相连接。冷凝段2设置排气阀8，用于控制重力热管的内部气压；第二绝热管4上设置有储液罐7，用于储存经冷凝段冷凝后获取的液态工作介质。
26.第一绝热管3内设置有低温节流阀5，低温节流阀5位于靠近冷凝段2流入端，包括第一阀体51和贯穿第一阀体51的第一连通孔52，第一阀体51采用负膨胀材料制成，内壁呈阶梯状凹陷形成第一密封台阶53，外壁与第一绝热管3内壁相固定。当重力热管的内部温度处于额定温度区间时，低温节流阀5内的第一连通孔52两端连通，低温节流阀5处于开启状态，如图2所示；当重力热管的内部温度低于重力热管额定温度区间的最低温度时，第一阀体51受冷后沿第一绝热管3径向膨胀，膨胀后第一密封台阶53的底面闭合形成第一遮挡面，对第一阀体51内部的第一连通孔52进行封堵，使得低温节流阀5处于关闭状态，如图3所示。
27.第二绝热管4内设置有高温节流阀6，高温节流阀6设置于靠近储液罐7流出端处，包括第二阀体61和贯穿第二阀体61的第二连通孔65，第二阀体61采用热膨胀材料制成，内壁呈阶梯状凹陷形成第二密封台阶63，外壁与第二绝热管4内壁相固定。当重力热管的内部温度处于额定温度区间时，高温节流阀6内的第二连通孔62两端连通，高温节流阀6处于开启状态，如图4所示；当重力热管的内部温度高于重力热管额定温度区间的最高温度时，第二阀体61受热后沿第二绝热管4径向膨胀，膨胀后第二密封台阶63的底面闭合形成第二遮
挡面，对第二阀体61内部的第二连通孔62进行封堵，使得高温节流阀6处于关闭状态，如图5所示。
28.为了防止当重力热管内部气压过高发生爆炸，本实施例通过在重力热管的冷凝段2设置排气阀8，利用排气阀8将重力热管内的部分气体排出，及时降低重力热管内的气压，保证重力热管内的气压稳定。若不在重力热管的冷凝段设置排气阀，还可通过利用管道将重力管道的蒸发段1与泄压储液罐9连接降低重力热管的内部气压，如图6所示，当重力热管内部气压较高时，重力热管内的部分液态工作介质在高压作用下流入泄压储液罐9中，暂时存储于泄压储液罐9中，降低了重力热管的内部气压，当重力热管内部气压回复正常后，暂存于泄压储液罐9内的液态工作介质经管道重新流入重力热管的蒸发段1中，且连接泄压储液罐与重力热管蒸发段的管道内设置有毛细结构，能够阻挡重力热管蒸发段内的饱和蒸汽流入泄压储液罐中。
29.本实用新型一种可控制温度区间的重力热管，其工作过程如下所示：
30.当重力热管的内部温度位于额定工作温度区间时，低温节流阀5中的第一阀体51和高温节流阀6中的第二阀体61均未发生膨胀，第一连通孔52和第二连通孔62均处于连通状态，此时低温节流阀5和高温节流阀6均处于开启状态，重力热管内的液态工作介质在蒸发段1受热蒸发转变为气态工作介质，气态工作介质流入第一绝热管3内，经低温节流阀5的第一连通孔52流入重力热管的冷凝段5，在冷凝段5中气态工作介质与冷源热交换后冷凝重新变为液态工作介质，液态工作介质经第二绝热管4流入储液罐7中，再经高温节流阀6的第二连通孔62流回重力热管的蒸发段1，继续在重力热管内进行换热循环。
31.当重力热管的内部温度高于额定工作温度区间的最高温度时，低温节流阀5中的第一阀体51未发生膨胀，第一连通孔52处于连通状态，高温节流阀6中的第二阀体61膨胀对第二连通孔62进行封堵，此时低温节流阀5处于开启状态、高温节流阀6处于关闭状态，重力热管中的气态工作介质在冷凝段2与冷源进行热交换后冷凝重新变为液态工作介质，但由于第二绝热管4内的高温节流阀6处于关闭状态，使得液态工作介质被高温节流阀6截流，只能暂时储存于储液罐7中，无法回流至蒸发段1中，阻止了液态工作介质重新回流至蒸发段1中继续气化将热量传递至冷凝段2，从而有效避免了重力热管冷凝段的持续升温。当重力热管的内部温度降低至额定工作温度区间后，高温节流阀6中的第二阀体61收缩，使得第二连通孔62两端连通，高温节流阀6恢复为开启状态，暂存于储液罐7中的液态工作介质由储液罐7中流出，经高温节流阀6的第二连通孔62流回重力热管的蒸发段1，继续在重力热管内进行换热循环。
32.当重力热管的内部温度低于额定工作温度区间的最低温度时，低温节流阀5中的第一阀体51发生膨胀对第一连通孔52进行封堵，高温节流阀6中的第二阀体61未发生膨胀，第二连通孔62处于连通状态，此时低温节流阀5处于关闭状态、高温节流阀6处于开启状态，重力热管中的液态工作介质在蒸发段1受热后蒸发变为气态工作介质，由于低温节流阀5处于关闭状态，气态工作介质被截流在重力热管的蒸发段1内无法进入冷凝段2中，蒸发段1内气压增大导致温度升高，从而提高了重力热管的内部温度。当重力热管的内部温度升高至额定工作温度区间后，低温节流阀5中的第一阀体51收缩，使得第一连通孔52两端连通，低温节流阀5恢复为开启状态，被截流在蒸发段1中的气态工作介质经低温节流阀5的第一连通孔52流回重力热管的冷凝段2，继续在重力热管内进行换热循环。
33.当然，上述说明并非是对本实用新型的限制，本实用新型也并不仅限于上述举例，本技术领域的技术人员在本实用新型的实质范围内所做出的变化、改型、添加或替换，也应属于本实用新型的保护范围。

技术特征：

1.一种可控制温度区间的重力热管，其特征在于，包括蒸发段和冷凝段；所述蒸发段的流出端通过第一绝热管与冷凝段的流入端相连接，冷凝段的流出端通过第二绝热管与蒸发段的流入端相连接，第二绝热管上设置有储液罐；所述第一绝热管靠近冷凝段流入端处设置有低温节流阀，第二绝热管靠近储液罐流出端处设置有高温节流阀；所述低温节流阀包括第一阀体和贯穿第一阀体的第一连通孔，内壁呈阶梯状凹陷形成第一密封台阶，外壁与第一绝热管内壁相固定；所述高温节流阀包括第二阀体和贯穿第二阀体的第二连通孔，第二阀体采用热膨胀材料制成，内壁呈阶梯状凹陷形成第二密封台阶，外壁与第二绝热管内壁相固定。2.根据权利要求1所述的一种可控制温度区间的重力热管，其特征在于，所述第一阀体采用负膨胀材料制成。3.根据权利要求2所述的一种可控制温度区间的重力热管，其特征在于，所述第二阀体采用热膨胀材料制成。4.根据权利要求3所述的一种可控制温度区间的重力热管，其特征在于，所述冷凝段设置有排气阀。5.根据权利要求3所述的一种可控制温度区间的重力热管，其特征在于，所述蒸发段通过管道与泄压储液罐相连接。

技术总结

本实用新型提供了一种可控制温度区间的重力热管，包括蒸发段和冷凝段；蒸发段的流出端通过第一绝热管与冷凝段的流入端相连接，冷凝段的流出端通过第二绝热管与蒸发段的流入端相连接，第二绝热管上设置有储液罐；第一绝热管靠近冷凝段流入端处设置有低温节流阀，第二绝热管靠近储液罐流出端处设置有高温节流阀。低温节流阀和高温节流阀结构相同，均包括阀体和贯穿阀体的连通孔，阀体内壁呈阶梯状凹陷形成密封台阶，外壁与绝热管内壁相固定。本实用新型根据重力热管的内部温度，通过及时控制低温节流阀和高温节流阀的开关调整冷凝段和蒸发段的连通状态，实现了对重力热管的精准控温，提高了重力热管的安全性能，有利于保障重力热管的稳定运行。重力热管的稳定运行。重力热管的稳定运行。