УСТРОЙСТВО ТЕРМОСТАБИЛИЗАЦИИ РАДИОЭЛЕКТРОННОЙ АППАРАТУРЫ Российский патент 2004 года по МПК G12B7/00 F25B49/00 H05K7/20 G05D23/30 

Предлагаемое устройство относится к области электрорадиотехники и направлено на стабилизацию температуры посадочных поверхностей под радиоэлектронные приборы, точность срабатывания которых зависит от температурных воздействий. Одним из критических параметров являются переменные внешние и внутренние тепловые потоки, приводящие к "пиковым" температурным нагрузкам на РЭА, из-за которых аппаратура выходит из строя.

Наиболее перспективным методом борьбы с "пиковыми" нагрузками является использование энергии фазового перехода эвтектических сплавов, многократность срабатывания которых обеспечивает поддержание стабильности температуры и повышение надежности работы РЭА.

Известны устройства, обеспечивающие термостабилизацию РЭА с использованием плавящихся веществ, часть которых находится в твердом, а часть - в расплавленном состоянии, и в зависимости от температурных нагрузок, меняющих свое соотношение. В качестве аналога выбрана конструкция, описанная в книге В.А. Алексеева "Охлаждение радиоэлектронной аппаратуры с использованием плавящихся веществ", М.: Энергия, 1975, стр.74. Она представляет собой термостатируемый объем с радиоэлектронной аппаратурой, окруженный изотермическим слоем. При стационарном режиме температура в объеме будет равна температуре плавления. Для поддержания стабильности температуры в термостатируемом объеме необходимо, чтобы часть кристаллического вещества постоянно находилась в расплавленном состоянии. Для осуществления этого условия используется свойство расширения вещества при плавлении, что влечет за собой изменения объема жидкого вещества. Для компенсации изменения объема используется сильфон, который приводит в действие микровыключатель, включающий и выключающий обмотку обогрева, тем самым поддерживая постоянным объем расплавленного вещества, в качестве которого взят нафталин, плавящийся при температуре 79,5°. Это устройство обладает рядом недостатков, например замкнутый термостатируемый объем с ограниченным количеством РЭА, отсутствие условий для автономного отключения элементов РЭА и т.д. Конструкции с неизолированным от радиоэлементов рабочим веществом неудобны в эксплуатации, т.к. требуют слива и повторной заправки вещества при выходе из строя отдельных элементов аппаратуры. Кроме того, в условиях больших переменных внешних и внутренних тепловых потоков масса и объем плавящего вещества оказываются значительными.

В качестве прототипа выбрана термостабилизирующая плата по патенту США №3328642. Устройство предназначено для поддержания в допустимых пределах температуры электронного оборудования, размещенного внутри специального кожуха, обладающего высокой теплопроводностью. В качестве рабочего вещества используется натрий. Электронное оборудование устанавливается на теплопроводящую диэлектрическую плату, прикрепленную к основанию, образующему емкость с теплоприемником. Емкость разделена на несколько отсеков и заполнена рабочим веществом. Температура плавления натрия лежит ниже максимально допустимой температуры для электронного оборудования. Это устройство также не лишено недостатков. Наличие множества отсеков, разделяющие их ребра, выступающие в роли компенсаторов объема, не обеспечивают надежности срабатывания из-за возможного образования газовых пузырей. Кроме того, в условиях больших переменных внешних и внутренних тепловых потоков масса и объем плавящего вещества оказываются значительными.

Предлагаемое устройство свободно от указанных недостатков.

Целью настоящего изобретения является повышение надежности срабатывания, точности регулирования температурных режимов и снижение массы и объема плавящегося вещества.

Эта цель достигается тем, что внутри корпуса дополнительно установлена полость, отделенная от первой упругой диафрагмой и заполненная компенсирующей жидкостью, вытесняемой в рабочий цилиндр с поршнем, регулирующим тепловой поток, например, углом наклона жалюзи, причем в качестве плавящегося вещества используют эвтектический сплав, например Ga-Sn, а в качестве компенсирующей жидкости - вещество с меньшей, чем у плавящегося вещества температурой плавления.

Суть предлагаемого изобретения поясняется чертежом, где изображен общий вид устройства. Устройство состоит из корпуса 1, внутренняя полость 2 которого заполнена плавящимся веществом 3 и компенсирующим веществом 4, которые разделены между собой мембраной 5. На верхней поверхности корпуса установлена РЭА 6, а на нижней - радиатор 7 с регулятором излучения 8 (жалюзи). Компенсирующее вещество сообщается с емкостью рабочего цилиндра 9, в которой ходит поршень 10, воздействующий на привод радиатора излучения 11.

Работает устройство следующим образом.

При подводе тепла от РЭА 6 происходит повышение температуры поверхности корпуса 1 и соприкасающегося с ней рабочего вещества. После разогрева рабочего вещества до точки плавления оно начинает плавиться, т.е. переходить из твердого состояния в жидкое, поглощая при этом количество тепла, равное теплоте его плавления. Регулирование жидкой фазы рабочего вещества происходит с помощью перетекания компенсирующего вещества, разделенного с плавящимся при помощи мембраны. Компенсирующее вещество, вытесненное в рабочий цилиндр с поршнем, с помощью приводного механизма управляет регулятором излучения радиатора, например жалюзи. Таким образом, происходит термостабилизация РЭА и ее надежная работа в широком диапазоне переменности внешних и внутренних тепловых потоков. В качестве компенсирующего вещества используют ртуть, обладающую высокой текучестью. Предлагаемое устройство допускает неоднократные включения аппаратуры и отдельных блоков ее при абсолютной надежности регулировки температуры.

Во время работы основная часть тепла, рассеиваемая блоком аппаратуры, поглощается за счет скрытой теплоты плавления вещества. После окончания работы происходит остывание вещества и его затвердевание вследствие теплообмена с окружающей средой. За счет регулирования положения створок жалюзи ограничивается поступление внешних тепловых потоков или обеспечивается возможность увеличенного сброса пиковых тепловыделений РЭА.

На предприятии изготовлен опытный образец и при испытании получены положительные результаты.

Условие поддержания стабильной температуры посадочного места РЭА требует, чтобы во всем диапазоне изменения тепловых потоков (внешних и внутренних) всегда существовала граница раздела фаз плавящегося вещества, т.е. были жидкая и твердая фазы.

Патентно-информационные исследования позволяют сделать вывод, что из известных заявителю источников информации отсутствует совокупность признаков, сходных с совокупностью признаков заявленного объекта.

Предлагаемое устройство относится к области электрорадиотехники и направлено на стабилизацию температуры посадочных поверхностей под радиоэлектронные приборы, точность срабатывания которых зависит от температурных воздействий. Техническим результатом изобретения является повышение надежности срабатывания, точности регулирования температурных режимов и снижение массы и объема плавящегося вещества. Этот технический результат достигается за счет того, что внутри корпуса дополнительно устанавливается полость, отделенная от первой упругой диафрагмой и заполненная компенсирующей жидкостью, вытесняемой в рабочий цилиндр с поршнем, регулирующим тепловой поток, например, углом наклона жалюзи, в качестве плавящегося вещества используют эвтектический сплав, например Ga-Sn, а в качестве компенсирующей жидкости - вещество с меньшей, чем у плавящегося температурой плавления. 1 ил.

Устройство термостабилизации радиоэлектронной аппаратуры, состоящее из корпуса с внутренней полостью, заполненной плавящимся веществом, на верхней поверхности которого установлена РЭА, на нижней - радиатор излучения, отличающееся тем, что радиатор снабжен регулятором излучения, например жалюзи, а внутренняя полость разделена при помощи мембраны на две, одна из которых заполнена плавящимся веществом, а другая, сообщающаяся с емкостью рабочего цилиндра с поршнем, связанным с приводом регулятора излучения радиатора, заполнена компенсирующим веществом, причем в качестве плавящегося вещества используется эвтектический сплав, например Ga-Sn, а в качестве компенсирующего вещества - вещество с меньшей, чем у плавящегося, температурой плавления, например ртуть.