Sistema espacial con una placa de radiador refrigerada.

Sistema espacial (1) con una placa de radiador (2), sobre la que está dispuesto para la disipación de calor al menos un tubo de calor (3),

en el que la placa de radiador (2) y el al menos un tubo de calor (3) están constituidos de materiales con diferentes coeficientes de dilatación térmica, en el que el al menos un tubo de calor (3) descansa de forma deslizante en dirección axial sobre la placa de radiador (2), caracterizado por que el al menos un tubo de calor (3) está fijado a través de una pluralidad de abrazaderas (4; 4a, 4b, 4c), que están fijadas en la paca de radiador (2), en ésta de tal forma que el al menos un tubo de calor (3) es presionado al menos en el caso de dilatación térmica en la placa de radiador (2).

Tipo: Patente Europea. Resumen de patente/invención. Número de Solicitud: E12004515.

Solicitante: Airbus DS GmbH.

Inventor/es: STUTE,THOMAS, HAUSER,JOSEF, KEMPER,DANIEL.

Fecha de Publicación: .

Clasificación Internacional de Patentes:

  • B64G1/50 SECCION B — TECNICAS INDUSTRIALES DIVERSAS; TRANSPORTES.B64 AERONAVES; AVIACION; ASTRONAUTICA.B64G ASTRONAUTICA; VEHICULOS O EQUIPOS A ESTE EFECTO (aparatos o métodos para obtener materiales de fuentes extraterrestres E21C 51/00). › B64G 1/00 Vehículos espaciales. › para el control de la temperatura (control de la temperatura en general G05D 23/00).
  • F28D15/02 SECCION F — MECANICA; ILUMINACION; CALEFACCION; ARMAMENTO; VOLADURA.F28 INTERCAMBIO DE CALOR EN GENERAL.F28D INTERCAMBIADORES DE CALOR, NO PREVISTOS EN NINGUNA OTRA SUBCLASE, EN LOS QUE LOS MEDIOS QUE INTERCAMBIAN CALOR NO ENTRAN EN CONTACTO DIRECTO (materiales de transferencia de calor, de intercambio de calor o de almacenamiento de calor C09K 5/00; calentadores de fluidos que tienen medios para producir y transferir calor F24H; hornos F27; partes constitutivas de los aparatos intercambiadores de calor de aplicación general F28F ); APARATOS O PLANTAS DE ACUMULACION DE CALOR EN GENERAL. › F28D 15/00 Aparatos cambiadores de calor en los cuales el agente intermediario de transferencia térmica está en tubos cerrados que pasan por, o a través de, las paredes de las canalizaciones. › en los cuales el agente se condensa y se evapora, p. ej. tubos térmicos.
  • F28F1/22 F28 […] › F28F PARTES CONSTITUTIVAS DE APLICACION GENERAL DE LOS APARATOS INTERCAMBIADORES O DE TRANSFERENCIA DE CALOR (materiales de transferencia de calor, de intercambio de calor o de almacenamiento de calor C09K 5/00; purgadores de agua o aire, ventilación F16). › F28F 1/00 Elementos tubulares; Conjuntos de elementos tubulares (especialmente adaptados para el movimiento F28F 5/00). › teniendo los medios partes que se engarzan con otros elementos tubulares.

PDF original: ES-2519368_T3.pdf

 


Fragmento de la descripción:

Sistema espacial con una placa de radiador refrigerada La invención se refiere a un sistema espacial con una placa de radiador, sobre la que está dispuesto al menos un tubo de calor para la disipación de calor, en el que la placa de radiador y el al menos un tubo de calor están constituidos de materiales con diferentes coeficientes de dilatación de calor.

En sistemas accionados en el espacio, como por ejemplo satélites o instrumentos dispuestos sobre satélites, aparecen disipaciones térmicas a través del funcionamiento de componentes eléctricos del sistema. Si no se disipan estas entradas de energía térmica, se eleva la temperatura en el sistema espacial hasta un recalentamiento. Por este motivo, las disipaciones térmicas son descargadas a través de placas de radiador del sistema espacial hacia fuera, ver el documento US 2002/0102384. Para la disipación de calor se utilizan típicamente tubos de calor de un metal, en particular aluminio. Los tubos de calor se conocen también como tubos térmicos. Para una disipación eficiente del calor, se ponen los tubos térmicos en contacto con la placa de radiador a través de una longitud de recorrido lo más grande posible. Para asegurar una buena transmisión de calor entre el tubo térmico y la placa de radiador, se dispone el tubo de calor con una presión de apriete alta sobre la placa de radiador.

Las soluciones conocidas prevén atornillar el tubo de calor con la placa de radiador o encolar el tubo de calor sobre la placa de radiador. La fijación depende esencialmente de la estructura constructiva de la placa de radiador. Las uniones atornilladas se contemplan especialmente en el caso de placas de radiador configuradas como paneles. Si la placa de radiador está configurada, por decirlo así, como panel de sándwich, entonces el tubo de calor está incrustado entre dos capas, siendo preferida entonces una unión adhesiva.

A través de la tecnología de fijación descrita, los tubos de calor están conectados rígidamente con la placa de radiador. Si los materiales de la placa de radiador y del tubo de calor están adaptados entre sí, no se producen tensiones térmicas. Como capas de cubierta de las placas de radiador se utilizan recientemente con preferencia plásticos reforzados con fibras de carbono (CFK) . Si se forman los tubos de calor de un metal, con preferencia aluminio, entonces las diferentes dilataciones térmicas conducen en el caso de modificaciones de la temperatura a la formación de tensiones inducidas térmicamente. Estas tensiones pueden conducir al desprendimiento de los tubos de calor desde la placa de radiador y, por lo tanto, a la interrupción del transporte de calor. De esta manera, la consecuencia puede ser, en circunstancias desfavorables, un fallo del sistema espacial.

Por lo tanto, el cometido de la presente invención es indicar un sistema espacial del tipo descrito anteriormente, que no presenta o en una medida muy reducida el problema de tensiones térmicas en el caso de utilización de diferentes materiales de la placa de radiador y del tubo de calor.

Este cometido se soluciona por medio de un sistema espacial con las características de la reivindicación 1 de la patente. Las configuraciones ventajosas se reproducen en las reivindicaciones dependientes.

La invención crea un sistema espacial con una placa de radiador, sobre la que está dispuesto al menos un tubo de calor para la disipación de calor, en el que la placa de radiador y el al menos un tubo de calor están constituidos de materiales con diferentes coeficientes de dilatación térmica. De acuerdo con la invención, el al menos un tubo de calor descansa en dirección axial de forma deslizante sobre la placa de radiador y está fijado sobre una pluralidad de abrazaderas, que están fijadas en la placa de radiador, en ésta de tal manera que el al menos un tubo de calor es presionado al menos con dilatación térmica dada en la placa de radiador.

De esta manera, se crea un sistema espacial, en el que los tubos de calor están colocados sobre una placa de radiador, de tal manera que tienen, por una parte, contacto suficiente con la superficie del radiador para la disipación de calor y, por otra parte, compensan la diferencia en la dilatación térmica entre los dos componentes a través de deslizamiento. De este modo, se pueden emplear tubos de calor de metal, en particular de aluminio, también sobre placas de radiador de otros materiales. En particular, las placas de radiador pueden presentar estructuras de CFK, en forma de panales de sándwich, estructuras monolíticas, radiadores, etc. De esta manera se suprimen desarrollos costosos de tubos de calor de otros materiales, que implican con frecuencia también un inconveniente considerable con respecto a un peso elevado o una conducción de calor empeorada.

La pluralidad de abrazaderas están constituidas con preferencia del mismo material que la placa de radiador, para asegurar una dilatación térmica igual.

De acuerdo con una configuración ventajosa, entre el al menos un tubo de calor y la placa de radiador está dispuesta al menos una capa conductora de calor, que está colocada con preferencia sobre la placa de radiador. La capa conductora de calor puede estar formada, por ejemplo, de Sigrafil®. Ésta permite, por una parte, un deslizamiento seguro del tubo de calor frente a la placa radial en el caso de una tensión térmica y establece al mismo tiempo una buena unión térmica entre los dos componentes.

En otra configuración ventajosa, entre el al menos un tubo de calor y la pluralidad de abrazaderas está dispuesta al

menos en su zona de contacto mecánico una capa deslizante, que asegura un deslizamiento condicionado por la tensión térmica entre el al menos un tubo de calor y la pluralidad de abrazaderas. En particular, en este caso está previsto prever una o dos capas deslizantes colocadas superpuestas. Una capa deslizante respectiva por estar constituida de lámina de PTFP, por ejemplo Teflon o similar. La al menos una capa deslizante está aplicada en el lado exterior del tubo de calor y se encuentra con preferencia suelta entre el tubo de calor y la al menos una abrazadera. La al menos una capa deslizante se ocupa de una manera fiable, a pesar de la fuerza de retención aplicada a través de la pluralidad de abrazaderas, de que en el caso de una tensión térmica se posibilite un deslizamiento entre los dos componentes.

En otra configuración, la pluralidad de abrazaderas están fijadas, al menos por secciones, por aplicación de fuerza, en particular por medio de tornillos o remaches, o a través de un encolado en la placa de radiador. El tipo de fijación que se seleccione depende especialmente de la estructura constructiva de la placa de radiador. En principio, la fijación se puede realizar también de otra manera.

En otra configuración, la pluralidad de abrazaderas presenta una sección transversal en forma de sombrero. Por una sección transversal en forma de sombrero se entiende en este caso que una abrazadera presenta varias secciones, que rodean el tubo de calor asociado. Una sección central (recta o ligeramente curvada) se encuentra frente a la placa de radiador. Otras secciones exteriores conectan la sección central con la placa de radiador. Las secciones exteriores se extienden, al menos por secciones, aproximadamente paralelas entre sí. En general, es conveniente que la sección transversal de la pluralidad de abrazaderas esté adaptada a la forma de la sección transversal del al menos un tubo de calor. De esta manera, se asegura la fijación segura, que se ocupa también en último término, de una buena transmisión de calor.

La pluralidad de abrazaderas está constituida con preferencia de chapa, metal, plástico, material compuesto de fibras (CFK) , cerámica o de una combinación de materiales de los materiales mencionados.

En una primera variante, la pluralidad de abrazaderas comprende una abrazadera, que se extiende en dirección axial sobre la longitud del al menos un tubo de calor. La abrazadera podría estar constituida también de varias secciones parciales, que están adyacentes entre sí. En esta configuración el al menos un tubo de calor está dispuesto a lo largo de su desarrollo, por lo tanto, dentro de la abrazadera. De este modo se asegura en cada lugar del tubo de calor que exista el contacto mecánico con la placa de radiador. De esta manera resulta una disipación de calor especialmente homogénea.

En una segunda variante, la pluralidad de abrazaderas está constituida por tiras generadas a través de transformación o a través de conformación, en las que están configurados elementos ausentes por secciones o que comprenden, por secciones, los elementos elásticos. A través de los elementos elásticos se presiona... [Seguir leyendo]

 


Reivindicaciones:

1. Sistema espacial (1) con una placa de radiador (2) , sobre la que está dispuesto para la disipación de calor al menos un tubo de calor (3) , en el que la placa de radiador (2) y el al menos un tubo de calor (3) están constituidos de materiales con diferentes coeficientes de dilatación térmica, en el que el al menos un tubo de calor (3) descansa de forma deslizante en dirección axial sobre la placa de radiador (2) , caracterizado por que el al menos un tubo de calor (3) está fijado a través de una pluralidad de abrazaderas (4; 4a, 4b, 4c) , que están fijadas en la paca de radiador (2) , en ésta de tal forma que el al menos un tubo de calor (3) es presionado al menos en el caso de dilatación térmica en la placa de radiador (2) .

2. Sistema espacial de acuerdo con la reivindicación 1, caracterizado por que entre el al menos un tubo de calor (3) y la placa de radiador (2) está dispuesta al menos una capa (6) conductora de calor, que está aplicada con preferencia sobre la placa de radiador (2) .

3. Sistema espacial de acuerdo con la reivindicación 1 ó 2, caracterizado por que entre el al menos un tubo de radiador (3) y la pluralidad de abrazaderas (4; 4a, 4b, 4c) está dispuesta al menos en su zona de contacto mecánico al menos una capa deslizante (7) , que asegura un deslizamiento condicionad por la tensión térmica entre el al menos un tubo de calor (3) y la pluralidad de abrazaderas (4; 4a, 4b, 4c) .

4. Sistema espacial de acuerdo con una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado por que la pluralidad de abrazaderas (4; 4a, 4b, 4c) está fijada, al menos por secciones, por aplicación de fuerza, en particular por medio de tornillos o remaches, o a través de un encolado en la placa de radiador (2) .

5. Sistema espacial de acuerdo con una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado por que la pluralidad de abrazaderas (4; 4a, 4b, 4c) presenta una sección transversal en forma de sombrero.

6. Sistema espacial de acuerdo con una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado por que la pluralidad de abrazaderas (4; 4a, 4b, 4c) está constituida de chapa, metal, plástico, material compuesto de fibras, cerámica o combinación de los materiales mencionados.

7. Sistema espacial de acuerdo con una de las reivindicaciones 1 a 6, caracterizado por que la pluralidad de abrazaderas (4; 4a, 4b, 4c) comprende una abrazadera, que se extiende en dirección axial sobre la longitud del al menos un tubo de calor (3) .

8. Sistema espacial de acuerdo con una de las reivindicaciones 1 a 6, caracterizado por que la pluralidad de abrazaderas (4; 4a, 4b, 4c) está constituida por tiras generadas a través de transformación o conformación, en las que están configurados elementos elásticos (5a, 5b, 5c) por secciones p que comprenden, por secciones, los elementos elásticos (5a, 5b, 5c) .

9. Sistema espacial de acuerdo con la reivindicación 8, caracterizado por que las abrazaderas en forma de tira fijan el al menos un tubo de calor (3) a distancias predeterminadas en la placa de radiador (2) .

10. Sistema espacial de acuerdo con una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado por que el al menos un tubo de calor (3) está formado de aluminio.

11. Sistema espacial de acuerdo con una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado por que la placa de radiador (2) comprende una capa de cubierta de CFK, sobre la que descansa el al menos un tubo de calor (3) .

12. Sistema espacial de acuerdo con una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque la pluralidad de abrazaderas (4; 4a, 4b, 4c) está formada de un material, que presenta una dilatación térmica adaptada a la placa de radiador (2) .


 

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