УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОБЕСПЕЧЕНИЯ БРЫЗГОЗАЩИТЫ ЭЛЕКТРОННОГО БЛОКА Российский патент 2009 года по МПК H05K7/20 

Изобретение относится к радиоэлектронной аппаратуре и может быть использовано в электронных блоках, содержащих источники тепла, которое надо отводить, и работающих в условиях воздействия атмосферных осадков и действия брызг.

Вопросы обеспечения брызгозащищенности актуальны не только с точки зрения устойчивости работы прибора в условии попадания брызг, выпадения атмосферных осадков или воздействия агрессивных сред, но и с точки зрения решения вопросов охлаждения блоков, которые при наличии вентиляционных отверстий не удовлетворяют требованиям брызгозащищенности.

Известные методы решения включают использование радиаторов и вентиляторов для теплоотвода, эластичных (чаще резиновых) прокладок между разными частями корпуса для обеспечения брызгозащиты.

Одним из наиболее близких по конструкции технических решений является изобретение по патенту РФ №2043704 «Система охлаждения тепловыделяющих блоков», Н05К 7/20, опубл. 1995.09.10. В ее состав входят: герметичный корпус, ребристый теплообменник, вентилятор принудительной конвекции. В качестве теплообменника использованы площади оребренных снаружи и изнутри всех стенок герметичного корпуса, осуществлено разделение охлаждающего и охлаждаемого потоков теплоносителя воздуховодом. Вентилятор принудительной конвекции установлен непосредственно на воздуховоде под источником тепла.

Недостатком технического решения является то, что замена блочных электронных модулей предполагает нарушение герметичности всего внутреннего объема конструкции. Кроме того, эффективность охлаждения, связанная с остыванием воздуха через стенки шкафа, существенно снижается при повышении температуры внешнего воздуха.

Наиболее близким к заявленному устройству является техническое решение по патенту США №7289320 «Electronic device with waterproof and heat-dissipating structure», H05K 7/20; опубл. 2006.09.07. Электронное устройство состоит из просторного корпуса, включающего вентилятор и проводящую печатную плату. Компоновка выполнена таким образом, что корпус разделен на резервуар и воздушный канал. Воздушный канал соединен с обеими частями корпуса. Проводящая печатная плата расположена внутри резервуара. Вентилятор расположен внутри воздушного канала для затягивания воздуха окружающей среды через первую часть корпуса и извлечения из второй части, а также рассеивания внутри электронного устройства.

К недостаткам устройства следует отнести неэффективное использование развитой поверхности радиатора, граничащего с воздушным каналом, снижение эффективности кондуктивного теплоотвода от элементов печатной платы к поверхности верхнего радиатора.

Технический результат - обеспечение брызгозащиты в электронном блоке с высокой плотностью электрического монтажа, работающем в сложных климатических условиях. Достигается тем, что в устройстве, содержащем по крайней мере два водонепроницаемых субблока с оребрением, вентилятор для принудительной конвекции охлаждающего воздуха, в верхней части субблоков, начиная со второго, выполнены сквозные вентиляционные отверстия, оребрение смежных поверхностей субблоков выполнено с разделением на зоны капельных каналов, выполненных в обход области вентиляционных отверстий, воздушно-капельных каналов, выполненных прямыми под наклоном с пазами, и воздушных каналов, выполненных прямыми, идущими к области вентиляционных отверстий,

вентилятор устанавливается в одном из субблоков,

смежные поверхности субблоков выполнены с углублениями для соединения субблоков «в паз», при соединении субблоков в углубление устанавливается прокладка из теплопроводящего упругого материала, а после соединения субблоков в устройство выполняется условие:

S_в-к>S_вент, Sв>1,4·S_вент,

где

Sв, Sв-к - суммарные площади отверстий, образованных воздушными и воздушно-капельными каналами после сборки блока;

S_вент - суммарная площадь вентиляционных отверстий последнего субблока.

Смежные поверхности субблоков покрыты никелем.

Для случаев обеспечения увеличенного расхода воздуха или при наличии требования работы при пониженном атмосферном давлении в каждом из субблоков устанавливается вентилятор принудительной конвекции по параллельной или последовательной схеме соответственно.

На чертежах изображена конструкция устройства для обеспечения брызгозащиты электронного блока с вентилятором принудительного охлаждения и теплоотводом в виде оребрения задней стенки.

Фиг.1 - Устройство для обеспечения брызгозащиты электронного блока.

Фиг.2 - Воздушные, воздушно-капельные и капельные каналы с ловушками в задней стенке.

Фиг.3 - Схема движения воздушных потоков в корпусе.

Заявляемое устройство 1 (фиг.1) состоит из субблоков 2, собранных стыковкой «в паз» и установленными между ними прокладками 4 из теплопроводящего изоляционного материала, имеющих сквозное вентиляционное отверстие с вентилятором 3 принудительной конвекции, теплоотвода в виде оребрения стенки корпуса. Задняя стенка корпуса имеет капельные каналы 5, воздушные каналы 6 и воздушно-капельные каналы 7 с ловушками 8, разнесенными в пространстве (фиг.2).

Все боковые поверхности субблоков, кроме смежных, являются внешними. Их смежные поверхности в сборе формируют вентиляционные каналы и таким образом могут быть отнесены к поверхностям активного теплоотведения. Оребренный корпус субблока 2 играет роль радиатора и помогает отводить тепло от теплонагруженных электронных компонентов, расположенных внутри субблока к его поверхности. Теплоотведение с боковых и смежных поверхностей происходит конвекцией и лучеиспусканием (фиг.3). Оребрение смежных поверхностей субблоков в сборе формирует воздушные каналы 6, в которых в общем случае может застаиваться нагретый воздух. Во избежание этого в верхней части (поперечного сечения) корпуса субблока размещают вентилятор 3. Таким образом, через вентиляционное сквозное отверстие принудительно обеспечивается поток воздуха, увлекающий из внешнего пространства холодный воздух через отверстия и выталкивая нагретый воздух из вентиляционных каналов наружу, обеспечивая охлаждение блока изнутри. Оребрение на смежных поверхностях субблоков выполнено с разделением на зоны каналов 5, 6, 7. Вентиляционные отверстия устройства защищены оребрением от попадания капель воды сверху. Все каналы граничат с одной стороны с внешней поверхностью устройства, а с другой стороны с областью вентиляционных отверстий. Падающие сверху капли воды попадают в капельные каналы 5 и стекают вниз. Капельные каналы 5 выполнены в обход области вентиляционных отверстий. Воздушные каналы 6 выполнены прямыми, вертикально от вентилятора. Воздушно-капельные каналы 7 выполнены прямыми под наклоном и имеют пазы-ловушки 8, препятствующие проникновению капель воды.

Таким образом, при попадании брызг сверху вода стекает с прибора под действием силы тяжести. Затянутые внутрь капли воды в воздушно-капельных каналах 7, накапливаясь, также покидают каналы под действием силы тяжести.

В качестве материала корпуса используют алюминиевые сплавы, в качестве пленки из теплопроводящего изоляционного материала используется прокладка из керамико-полимерного теплопроводящего диэлектрика.

Находясь под воздействием средств пожаротушения, устройство сохраняет при этом комфортные условия работы для электронных модулей, расположенных внутри субблоков.

Также заявленное техническое решение позволяет производить ремонт изделия блочно, не нарушая герметичности субблоков.

Проведенные эксперименты показали работоспособность конструкции и подтвердили соответствие техническому результату, таким образом, заявленные решения удовлетворяют условию патентоспособности изобретения «промышленная применимость».

Заявленное устройство имеет отличия от наиболее близких аналогов, соответственно, заявленные решения удовлетворяют условию патентоспособности изобретения «новизна».

Заявленные технические решения явным образом не следуют из уровня техники. Кроме того, в процессе патентного поиска не выявлены технические решения, имеющие признаки, совпадающие с отличительными признаками заявленных решений, и, следовательно, они удовлетворяют условию патентоспособности изобретения «изобретательский уровень».

Изобретение относится к радиоэлектронной аппаратуре и может быть использовано в электронных блоках, содержащих источники тепла, которое надо отводить, и работающих в условиях воздействия атмосферных осадков и действия брызг. Техническим результатом является обеспечение брызгозащиты в электронном блоке с высокой плотностью электрического монтажа, работающем в сложных климатических условиях. Устройство состоит из субблоков, собранных стыковкой «в паз» и установленными между ними прокладками из теплопроводящего изоляционного материала, имеющих сквозное вентиляционное отверстие с вентилятором принудительной конвекции и теплоотвода в виде оребрения стенки корпуса. Задняя стенка корпуса имеет капельные, воздушные и воздушно-капельные с ловушками каналы, разнесенные в пространстве. 3 з.п. ф-лы, 3 ил.

1. Устройство для обеспечения брызгозащиты электронного блока, содержащее по крайней мере два водонепроницаемых субблока с оребрением, вентилятор для принудительной конвекции охлаждающего воздуха, отличающееся тем, что в верхней части субблоков, начиная со второго, выполнены сквозные вентиляционные отверстия, оребрение смежных поверхностей субблоков выполнено с разделением на зоны капельных каналов, выполненных в обход области вентиляционных отверстий, воздушно-капельных каналов, выполненных прямыми под наклоном с пазами, и воздушных каналов, выполненных прямыми, идущими к области вентиляционных отверстий, смежные поверхности субблоков выполнены с углублениями, в которых установлена прокладка из теплопроводящего упругого материала, при этом величина углубления больше толщины прокладки, вентилятор установлен в одном из субблоков.

2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что смежные поверхности субблоков покрыты никелем.

3. Устройство по п.1, отличающееся тем, что в каждом из субблоков установлен вентилятор.

4. Устройство по п.1, отличающееся тем, что в каждом из субблоков установлено более одного вентилятора.