РАДИОЭЛЕКТРОННОЕ УСТРОЙСТВО Российский патент 1995 года по МПК H05K7/20 

Изобретение относится к устройствам охлаждения тепловыделяющей аппаратуры, например радиоэлектронной аппаратуры, размещаемой в шкафах или стойках.

Известны различные устройства с воздушным охлаждением тепловыделяющей аппаратуры, использующие для забора и очистки воздуха из окружающей среды вентиляторы и фильтры.

Известен шкаф для повышения эффективности охлаждения, имеющий теплообменники в виде овального трубчатого змеевика, размещенные внутри установочных рам, поэтажно расположенных в корпусе шкафа. Забор воздуха производится с помощью вентиляторов, расположенных внутри змеевика.

Недостатком указанной системы охлаждения является невозможность ее использования в существующих шкафах и стойках, так как она может быть реализована только на стадии проектирования. Кроме того, она не обеспечивает необходимую очистку забираемого вентилятором воздуха и удаление из него конденсата.

Известно устройство для охлаждения, состоящее из корпуса, поворотной заслонки, закрепленной в стенке корпуса на оси вращения, являющейся одновременно и осью симметрии заслонки. В корпусе размещены нагреватели, вентиляторы, датчики температуры, приемное и выходное окна. Забор воздуха производится через приемное окно с фильтром.

Недостатком этого устройства является невозможность его использования в стационарных установках.

Целью изобретения является повышение эффективности охлаждения, увеличение степени очистки забираемого воздуха, повышение эксплуатационной надежности, использование в стационарных радиоэлектронных системах.

Предлагаемое техническое решение может быть использовано как при проектировании, так и при эксплуатации стационарных радиоэлектронных систем.

На чертеже представлена схема предлагаемого устройства охлаждения.

Устройство содержит корпус 1, на противоположных стенках которого заглушки 2 закрывают окна 3, внутри корпуса 1 расположены отсеки 4 с блоками и элементами РЭА, перегородка 5. В нижней части корпуса 1 под отсеками 4 в двух секциях, слева и справа, размещены нагреватели 6, вентиляторы 7, охладители 8, защитные решетки 9, фильтры 10, влагоотбойные решетки 11. Между вентиляторами 7 и охладителями 8 размещены аэродинамические датчики 12, связанные с блоком 13 управления, управляющим работой нагревателей 6, вентиляторов 7, охладителей 8, причем нагреватели 6, вентиляторы 7, датчики 12 и охладители 8 расположены в вертикальной части левой и правой секций, а влагоотбойные решетки 11, фильтры 10 и защитные решетки 9 в горизонтальной части секции, расположенной под углом 90^о к вертикальной части, а блок 13 управления размещен в центральной части между секциями и соединен с нагревателями 6, вентиляторами 7, охладителями 8 и датчиками 12.

Устройство работает следующим образом.

В зависимости от принятой схемы работы наружный воздух забирается одним из вентиляторов, например вентилятором 7 левой секции через левую защитную решетку 9, левый фильтр 10, левую влагоотбойную решетку 11 на левый охладитель 8, где охлаждается до небольших отрицательных температур (-2)-(-5)^оС, достаточных для конденсации водяных паров из воздуха и оседания их в виде снеговой шубы на поверхности охладителя 8. Снеговая шуба, имеющая разветвленную поверхность, является дополнительным, очень эффективным фильтром, на котором оседают и конденсируются частицы пыли, масла и другие. Для создания оптимальных условий работы и гарантированного невыпадения капельной влаги на элементах РЭА воздух при входе в левый отсек 4 подогревается нагревателями 6 до 5-7^оС. За счет большого перепада температур в несколько раз (2,5-3,0) уменьшается объем прокачиваемого воздуха, во столько же раз соответственно уменьшается и количество проходящего через фильтр 10 и снеговую шубу частичек пыли, масла и других. Кроме того, при охлаждении воздуха до отрицательных температур в охладителе 8 резко падает его влагосодержание, и при прокачивании через отсек 4 происходит эффективная сушка элементов РЭА, значительно увеличивается сопротивление между токопроводящими дорожками печатных плат, уменьшается тангенс электрических потерь изоляционных материалов.

Поступая в отсек 4, воздух нагревается теплом, выделяемым блоками и элементами РЭА, забирается вентилятором 7 правой секции и подается на правый охладитель 8, на котором происходит оттаивание снеговой шубы. Талая вода вместе с частицами пыли и капельками масла выводится наружу через дренажные трубки. Таким образом, снеговая шуба играет роль дополнительного самоочищающегося фильтра. Воздух с правого охладителя 8 через правую влагоотбойную решетку 11, правый фильтр 10, правую защитную решетку 9 выбрасывается наружу.

По мере нарастания снеговой шубы на левом охладителе 8 происходит уменьшение его живого сечения, аэродинамическое сопротивление растет и при определенном значении срабатывает аэродинамический датчик 12, и блок 13 управления переключает направление вращения вентиляторов на противоположное, отключается левый охладитель 8, включается правый охладитель 8, наружный воздух забирается правым вентилятором 7, охлаждается правым охладителем 8, а левый охладитель 8 в это время оттаивает. По достижении предельного значения аэродинамического сопротивления происходит вновь переключение вращения вентиляторов на противоположное. Цикл охлаждения повторяется.

Таким образом, предлагаемое устройство охлаждения радиоэлектронной аппаратуры с принудительной циркуляцией воздуха позволяет значительно эффективнее, чем известные устройства, производить охлаждение РЭА, за счет уменьшения объема прокачиваемого воздуха и автоматизированной очистки воздушных фильтров уменьшать степень загрязнения прокачиваемого воздуха, а, следовательно, и элементов РЭА, повышать эксплуатационную надежность системы охлаждения. Это достигается за счет введения в устройство охладителей 8 в левую и правую секции нижней части корпуса 1, работающих попеременно с переключением направления движения воздуха так, что один из них охлаждает поступающий воздух до температур, достаточных для конденсации водяных паров из воздуха на его поверхности с образованием снеговой шубы, а на другом за счет тепла отходящего воздуха происходит оттаивание снеговой шубы.

Область использования: изобретение относится к системам охлаждения тепловыделяющей аппаратуры и может быть использовано в различных отраслях народного хозяйства. Сущность изобретения: устройство позволяет повысить эффективности охлаждения тепловыделяющей аппаратуры, увеличить степень очистки забираемого из окружающей среды воздуха, значительно снизить его влагосодержание, повысить эксплуатационную надежность системы охлаждения. Это достигается за счет введения в радиоэлектронное устройство двух охладителей 8 в левую и правую секции 4 нижней части корпуса 1, работающих попеременно с переключением блоком 13 управления направления вращения вентиляторов 7 и воздуха таким образом, чтобы один из охладителей 8 охлаждал поступающий воздух до образования снеговой шубы на поверхности охладителя 8, а на другом за счет тепла отходящего воздуха происходит оттаивание снеговой шубы. 3 з.п. ф-лы, 1 ил.

1. РАДИОЭЛЕКТРОННОЕ УСТРОЙСТВО, содержащее корпус с дном и окнами для забора и выброса воздуха, размещенные в корпусе отсеки с блоками радиоэлектронной аппаратуры, фильтр, установленный в окне для забора воздуха, и расположенные в указанном корпусе нагреватели, установленные в указанных окнах вентиляторы и датчики температуры, отличающееся тем, что, с целью повышения эффективности охлаждения, надежности и расширения эксплуатационных возможностей, корпус по высоте разделен на две сообщающиеся между собой идентичные секции, сообщающиеся с внешней средой своими входами, и снабжен охладителями, аэродинамическими датчиками, влагоотбойными и защитными решетками, которые установлены в каждой из секций, и дополнительным фильтром, установленным в окне для выброса воздуха, причем охладители аэродинамические датчики, влагоотбойные и защитные решетки установлены в каждой из секций корпуса в окнах с фильтрами, которые размещены в дне секций корпуса соответственно на их входах, а нагреватели размещены на входах секций корпуса перед окнами. 2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что в двух противолежащих внешних стенках секций корпуса выполнены дополнительные вентиляционные окна с заглушками. 3. Устройство по п.1, отличающееся тем, что нагреватели, вентиляторы, аэродинамические датчики и охладители обеих секций расположены в плоскости, параллельной дну корпуса, а влагоотбойные решетки, фильтры и защитные решетки в плоскости, перпендикулярной дну корпуса. 4. Устройство по п.1, отличающееся тем, что оно снабжено блоком управления, который размещен с внешней стороны корпуса между его секциями и электрически соединен с нагревателями, вентиляторами, аэродинамическими датчиками и охладителями.