ШКАФ С РАДИОЭЛЕКТРОННОЙ АППАРАТУРОЙ Российский патент 2010 года по МПК H05K7/20 

Изобретение относится к радиоэлектронике и предназначено для поддержания оптимальной температуры в объеме шкафа, что способствует стабильной работе техники.

С давних времен идет гонка при конструировании шкафов за минимальными размерами и отличающиеся компактностью, но не следует забывать, что надежность радиоэлектронной аппаратуры напрямую зависит от теплового режима. Поэтому большое внимание нужно уделять отводу избыточного тепла выделяющегося в шкафу.

За прототип взято устройство [Патент (19) RU (11)2338345(13) С1] для размещения радиоэлектронной аппаратуры с решением вопроса отвода теплоты от нее. Устройство содержит корпус и платы с электронной аппаратурой, при этом на платах размещены пластины из высокотеплопроводного материала. Система отвода тепла состоит из тепловых труб, приведенных в тепловой контакт с пластинами из высокотеплопроводного материала в области зоны испарения тепловой трубы и задней стенкой шкафа, также выполненной из высокотеплопроводного материала, на внешней стороне которой крепится зона конденсации тепловой трубы.

Шкаф с радиоэлектронной аппаратурой, содержащий пластины из высокотеплопроводного материала, замкнутой тепловой трубы для отвода тепла, вентилятор для обдува задней полости, защитного кожуха, блока управления и температурного датчика отличающаяся тем, что корпус шкафа герметически плотный, передняя панель содержит индикатор температурных режимов, теплопроводящая пластина находятся в контакте с системой зоны испарения тепловых труб, зона конденсации тепловых труб находящаяся в тепловом контакте с высокотеплопроводной пластиной и установленными на ней холодными спаями ТЭБ в шахматном порядке тепловыми мостиками, блок управления электрически связан с индикатором, системой вентиляторов, датчиком температуры и блоком питания.

Данное устройство неэффективно с точки зрения обеспечения теплового режима радиоэлектронной аппаратуры, т.к при выделении большое количества тепла радиоэлектроникой система охлаждения не будет справляться с возложенной задачей. Так же недостатком данного шкафа является то, что нет системы обеспечения прокладки соединительного кабеля между радио блоками и системы обдува внутренней полости, а не только заднего отсека. Тепловая труба выполнена в виде единого замкнутого контура, что не достаточно для такого стабильного режима работы системы охлаждения. Тыльную сторону крепления тепловых труб (зона конденсации) с пластинами из высокотеплопроводного материала можно назвать пассивным охлаждением, что тоже играет немаловажную роль при интенсивном выделении тепла внутри шкафа.

Целью изобретения является повышение эффективности отвода тепла из объема шкафа установленного в агрессивной среде, за счет совершенствования зоны конденсации тепловых труб и обеспечение возможности автоматического регулирования отвода тепла без изменения системы конструкции шкафа.

Данная цель достигается путем создания конструкции системы охлаждения шкафа радиоэлектронной аппаратуры (см. фиг.1, 2, 3). На фиг.1 изображен общий вид герметичного термоэлектрического шкафа сбоку. На фиг.2 показана полка с расположенными на ней тепловыми трубами и система охлаждения зоны конденсации. На фиг.3 более подробно отображена система охлаждения зоны конденсации тепловых труб (вид сверху).

Устройство состоит из: плотно упакованного герметичного корпуса отображенного на фиг.1; герметичной дверцы 1 с расположенным в ней индикатором 2; подвижные стойки, которые можно передвигать в горизонтальном направлении и регулировать по высоте для установки аппаратуры 3; теплопроводящая пластина, на которой устанавливается оборудование 4 (количество пластин зависит от количества полок установленных шкафу, в нашем случае рассмотрена одна полка); тепловых труб 5; термоэлектрических батарей 6 (видно на фиг.3); тепловых мостиков 7; радиатора для снятия тепла 8 и вентилятора для обдува радиатора 9; заднего кожуха, служащий как для защиты, так и для создания канала обдува 10 и вентилятора для обдува задней полости 11, теплоизоляционные крепления 12 для жесткой фиксации к задней стенке шкафа; высокотеплопроводная пластина 13 (для установки ТЭБ и тепловых мостиков) На чертежах не изображены датчики температуры, соединенные электрически с блоком управления, блоком питания, вентилятором и индикационным дисплеем.

Принцип действия. Установленная аппаратура в термоэлектрический шкаф при работе выделяет тепло, которое нам нужно выводить наружу для оптимальной его работы. Конструкция шкафа выполнена таким образом, чтобы туда не попадали пыль и влага, т.е агрессивная среда пагубно влияющая на аппаратура и систему охлаждения. Датчик установленный в полости шкафа следит за перепадами температуры, цифровые значения мы можем наблюдать на индикаторе 2. При повышении температуры подается индикация на 2 и сигнал на блок управления вентилятором 11, который установлен в тыловой части шкафа над защитным кожухом 10. Выделяемое аппаратурой тепло через тепло проводящую пластину 4 попадает на зону испарения тепловых труб 5. Количество труб может быть различно, в нашем случае установлено три. Хладагент, используемый в тепловых трубах в нашем случае вода (можно так же использовать спирт, ацетон и др.). Пары хладагента, попав в зону конденсации, переходят в жидкую фазу и стекают обратно в зону испарения, тем самым снимают тепло с теплопроводящих пластин. Зона конденсации тепловых труб находится в плотном контакте с высоко теплопроводящей пластиной 13, на которую установлены в шахматном порядке тепловые мостики 7 с ТЭБ 6 (холодными спаями к тепловой трубе). Количество мостиков и ТЭБ различно, в зависимости необходимой мощности отвода. Суть тепловых мостиков заключается в экономии электроэнергии, т.к они через себя передают тепло на радиатор, которое снимается посредством или естественной конвекции или же принудительным обдувом вентилятора 11. Тепловые мостики выполнены из медных прямоугольников размером с установленные ТЭБ.

Если интенсивность тепловыделения усиливается в шкафу, то подается сигнал с датчика температуры на блок управления для подачи питания на ТЭБ 6 и вентилятор 9. Тем самым эффективность работы тепловых труб повышается. Отвод тепла с горячих слоев ТЭБ осуществляется при помощи установленного на него радиатора 8 и вентилятора 9. Кожух 10 служит для защиты тыловой части шкафа, а установленный вентилятор 11 для обдува тыловой полости, т.к. количество полок с аппаратурой может быть различно. Чтобы устранить обратные теплопритоки и жесткой фиксации от высоко теплопроводящей пластины 13 используются теплоизоляционные крепления 12. Преимуществом предлагаемой конструкции также является отсутствие значительных дополнительных энергозатрат для регулирования температурного режима радиоэлектронной аппаратуры в шкафу и использование тепловых мостиков.

Изобретение относится к электротехнике и предназначено для поддержания оптимальной температуры в объеме шкафа, что способствует стабильной работе техники. Технический результат состоит в повышении эффективности отвода тепла из объема шкафа, установленного в агрессивной среде, за счет совершенствования зоны конденсации тепловых труб и обеспечение возможности автоматического регулирования отвода тепла без изменения системы конструкции шкафа. Устройство состоит из: общего, плотно упакованного герметичного корпуса, герметичной дверцы с расположенным в ней индикатором. Подвижные стойки можно передвигать в горизонтальном направлении и регулировать по высоте для установки аппаратуры. На теплопроводящей пластине устанавливается оборудование. Радиатор предназначен для снятия тепла, а вентилятор - для обдува радиатора. Задний кожух служит как для защиты, так и для создания канала обдува. Вентилятор предназначен для обдува задней полости. Теплоизоляционные крепления предназначены для жесткой фиксации к задней стенке шкафа. Преимуществом изобретения также является отсутствие значительных дополнительных энергозатрат для регулирования температурного режима радиоэлектронной аппаратуры в шкафу и использование тепловых мостиков. 3 ил.

Шкаф с радиоэлектронной аппаратурой, содержащий пластины из высокотеплопроводного материала, замкнутой тепловой трубы для отвода тепла, вентилятор для обдува задней полости, защитного кожуха, блока управления и температурного датчика, отличающийся тем, что корпус шкафа герметически плотный, передняя панель содержит индикатор температурных режимов, теплопроводящая пластина находятся в контакте с системой зоны испарения тепловых труб, зона конденсации тепловых труб, находящаяся в тепловом контакте с высокотеплопроводной пластиной и установленными на ней холодными спаями теплоэлектрическими батареями в шахматном порядке тепловыми мостиками, блок управления электрически связан с индикатором, системой вентиляторов, датчиком температуры и блоком питания.