БЛОК ЭЛЕКТРОННЫЙ Российский патент 2015 года по МПК G12B15/00 H05K7/02 H05K7/20 

Изобретение относится к электронно-вычислительной технике и может быть использовано в конструкциях блоков радиоэлектронной аппаратуры (РЭА), в которые могут устанавливаться сменные модули электронные, и работающих в условиях повышенного тепловыделения элементами РЭА, значительных механических нагрузок, а также агрессивных погодно-климатических факторов при войсковой эксплуатации.

Известен радиоэлектронный блок (патент РФ №2231236), в котором печатные платы закреплены на теплоотводящих пластинах и рамках, соединенных в пакет. Таким образом, корпус данного блока формируется из рамок Г- и/или Т-образного профиля, по периметру которых расположены пазы и выступы, обеспечивающие лабиринтное соединение. Недостатком данного устройства является отсутствие функциональной возможности направления потока теплоносителя внутрь модулей электронных, установленных в нем, с целью их охлаждения. Оно не обеспечивает эффективность отвода тепла, достаточную для эксплуатации электрорадиоэлементов с высоким уровнем рассеиваемой мощности. Это обусловлено тем, что теплопроводящие пластины и рамки, на которых закрепляются печатные платы, в силу своей формы, вносят достаточно большое тепловое сопротивление на пути распространения тепла от тепловыделяющих элементов к внешней поверхности блока. Помимо этого, описанный блок имеет большое количество соединений на внешней поверхности корпуса, требующих герметизации.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому эффекту к предлагаемому изобретению является изобретение по патенту РФ №2327312. Основу конструкции данного прибора составляет герметичный корпус, содержащий систему охлаждения. Данная система образована внутренними и внешними стенками корпуса, в пространстве между которыми движется поток воздуха, нагнетаемый под давлением через отверстия в задней стенке корпуса и выходящий наружу через отверстия боковых стенок. Как и в случае с прототипом, недостатком данной конструкции является отсутствие функциональной возможности охлаждения модулей электронных путем направления потока теплоносителя внутрь данных модулей, в случае их установки в блок. При данном решении, когда поток теплоносителя контактирует лишь с периферийными частями конструкции электронного устройства, невозможно достаточно эффективно осуществлять отвод тепла от теплонагруженных элементов в силу наличия большого теплового сопротивления на участке между источником тепла и охлаждающим теплоносителем.

Техническим результатом настоящего изобретения является обеспечение блока электронного новой функциональной возможностью охлаждения модулей электронных, имеющих соответствующую для такого способа охлаждения конструкцию, путем направления потока теплоносителя внутрь данных модулей в случае их установки в блок. Другим техническим результатом является повышение эффективности отвода тепла от вышеуказанных модулей электронных за счет того, что настоящее изобретение позволяет осуществить подведение потока теплоносителя непосредственно к источникам тепла. Данное решение позволяет: минимизировать или полностью исключить попадание теплоносителя в пространство между модулями электронными, что обеспечивает экономию теплоносителя, а также высокий уровень пылезащиты устройства; исключить наличие отверстий, нарушающих герметичность блока электронного, что дает возможность выполнения самых жестких требований по электромагнитной совместимости; исключить непосредственный контакт теплоносителя, а также веществ и частиц, содержащихся в нем, с поверхностями печатных плат и электрорадиоэлементов, находящихся внутри блока электронного, что ведет к повышению надежности устройства и расширению области его применения.

Данный технический результат достигается тем, что в блок электронный, состоящий из корпуса, имеющего отверстия для подвода/отвода теплоносителя, дополнительно включен, по меньшей мере, один канал, проходящий сквозь, по меньшей мере, одну стенку, дно или крышку блока электронного, предназначенный для формирования потока теплоносителя, направляемого внутрь модулей электронных, имеющих соответствующую для такого способа охлаждения конструкцию, в случае их установки в данный блок. Отверстия блока электронного могут быть выполнены с обеспечением герметичности. В случае неполного заполнения данного блока модулями, неиспользуемые отверстия на стенках блока могут закрываться при помощи герметичных заглушек или иных средств.

Далее в тексте приняты следующие сокращения:

- канал, предназначенный для формирования потока теплоносителя - канал;

- канал, предназначенный для формирования потока теплоносителя внутри модуля электронного - канал модуля электронного;

- пространство, внешнее по отношению к блоку электронному - внешнее пространство.

Сущность изобретения поясняется чертежами, приведенными в качестве примера и не носящими какого-либо ограничительного характера.

На фиг.1 и 2 изображен блок электронный без крышки вместе с, установленными в него, модулями электронными;

на фиг.3 и 4 - блок электронный без крышки вместе с отверстиями на его стенках и, соответствующими им, отверстиями модуля электронного, служащими для объединения канала модуля электронного с внешним пространством или с каналом, включенным во внешнюю стенку блока электронного;

на фиг.5 - блок электронный и его внешняя стенка без наружной перегородки, а также показано отверстие, соединяющее внешнее пространство с каналом, включенным в данную стенку;

на фиг.6 - схематичное изображение блока электронного на виде сверху вместе с установленными в него модулями электронными (показаны крупной штриховкой), имеющего одну внешнюю стенку с включенным в нее каналом. Движение потока теплоносителя показано стрелками;

на фиг.7 - схематичное изображения блока электронного на виде сверху вместе с установленными в него модулями электронными (показаны крупной штриховкой), имеющего более одной внешней стенки с включенными в них каналами. Движение потока теплоносителя показано стрелками;

на фиг.8 и 9 - схематичное изображения блока электронного на виде сверху вместе с установленными в него модулями электронными (показаны крупной штриховкой), имеющего помимо внешних стенок еще и внутреннюю стенку с включенным в нее каналом. Движение потока теплоносителя показано стрелками;

где 1 и 10 - отверстия, расположенные на внешних стенках 3 и 5 блока электронного, объединяющие каналы 14 и 15 с остальным внутренним пространством блока электронного. Данные отверстия служат для соединения каналов 14 и 15 с каналом модуля электронного посредством совмещения и стыковки данных отверстий с соответствующими им отверстиями 2 и 9, расположенными на модуле электронном, 2 и 9 - отверстия, расположенные на модуле электронном и служащие для соединения каналов 14, 15 и 16 с каналом данного модуля, 3 и 5 - внешние стенки блока электронного с включенными в них каналами 14 и 15, 4 и 6 - стенки блока электронного, не имеющие включенных в них каналов, 7 и 11 - выступы в районах отверстий 1 и 10 на стенках блока электронного, предназначенные для обеспечения стыковки данных отверстий с соответствующими им отверстиями 2 и 9, расположенными на модулях электронных, 8 - модули электронные, имеющие каналы, предназначенные для формирования потока теплоносителя внутри данных модулей, 12, 13 и 20 - отверстия на стенках блока электронного, служащие для поступления потока теплоносителя из внешнего пространства внутрь данного блока или для выведения потока теплоносителя из блока электронного наружу, 14 и 15 - каналы, включенные во внешние стенки 3 и 5 блока электронного, предназначенные для формирования потока теплоносителя, 16 - канал включенный во внутреннюю стенку 17 блока электронного, 17 - внутренняя стенка блока электронного, 18 и 19 - отверстия, расположенные на внутренней стенке 17 блока электронного, объединяющие канал 16 с остальным внутренним пространством блока электронного. Данные отверстия служат для соединения вышеуказанного канала 16 с каналом модуля электронного посредством совмещения и стыковки этих отверстий с соответствующими им отверстиями 2 и 9, расположенными на модуле электронном.

Конструкция блока электронного выполнена следующим образом. Стенка 3 данного блока, к которой, в случае их установки в состав блока, примыкает один или несколько модулей электронных 8, изготавливается с включенным в нее каналом 14, а также с отверстиями 10 и 13. Стенка 3 монтируется в блок электронный таким образом, чтобы при установке и фиксации модулей электронных 8 внутрь данного блока происходило соединение вышеупомянутого канала 14 с каналами модулей 8. Данное соединение достигается посредством стыковки отверстий 10, расположенных на стенке 3 блока электронного с отверстиями 2, расположенными на модулях электронных 8.

Так как при вышеуказанной установке модулей электронных 8 они примыкают, как минимум, к еще одной стенке 5 блока электронного, то вторая из стенок может быть также выполнена с включенным в нее каналом 15, как на фиг.7. В этом случае стенка 5 изготавливается с отверстиями 1 и 12, выполненными по тому же принципу, как и в стенке 3. Аналогично стенке 3, стенка 5 монтируется в блок электронный таким образом, чтобы при установке и фиксации модулей электронных 8 внутрь данного блока происходило соединение вышеупомянутого канала 15 с каналами модулей 8. Данное соединение достигается посредством стыковки отверстий 1, расположенных на стенке 5 блока электронного с отверстиями 9, расположенными на модулях электронных 8.

Возможен вариант конструкции блока электронного, когда одна из его стенок, к которой примыкают модули электронные 8 при их установке в блок электронный, например стенка 5, не имеет включенного в нее канала, например, как показано на фиг.6. В этом случае данная стенка будет иметь отверстия 1. При этом стенка 5 монтируется в блок электронный таким образом, чтобы при установке и фиксации модулей электронных 8 внутрь данного блока происходило соединение каналов модулей с внешним пространством. Данное соединение достигается посредством стыковки отверстий 1, расположенных на стенке 5 блока электронного с отверстиями 9, расположенными на модулях электронных 8. В остальном такой вариант конструкции блока электронного аналогичен вышеописанному варианту.

Возможен вариант конструкции блока электронного, когда помимо вышеописанных стенок 3 и 5 имеется внутренняя стенка 17, которая, как и стенка 3, изготавливается с включенным в нее каналом 16, а также с отверстиями 18 и 19. В то же время отверстий, соединяющих канал 16 с внешним пространством, стенка 17 не имеет, как показано на фиг.8. Такая стенка монтируется в блок электронный таким образом, чтобы при установке и фиксации модулей электронных 8 внутрь данного блока происходило соединение вышеупомянутого канала 16 с каналами модулей 8. Данное соединение достигается посредством стыковки отверстий 18 и 19, расположенных на стенке 17 блока электронного с отверстиями 2 и 9, расположенными на модулях электронных 8. В остальном такой вариант конструкции блока электронного аналогичен вышеописанному варианту.

Возможен вариант конструкции блока электронного, аналогичный только что описанному и отличающийся тем, что стенка 17 блока электронного помимо отверстий 18 и 19 имеет отверстие 20, соединяющее канал 16 с внешним пространством, как показано на фиг.9.

Любое из вышеупомянутых отверстий может быть выполнено с обеспечением герметичности. Это означает, что для герметизации соединений с модулями электронными 8 на поверхностях стенок 5, 3 и 17 в местах расположения отверстий 1, 10, 18 и 19 могут быть выполнены различные элементы конструкции, а также применены различные детали, устройства и средства (например: патрубок, резиновая прокладка, герметик и прочее). Отверстия 12, 13 и 20 предназначены для соединения вышеупомянутых каналов с внешним пространством, поэтому в местах расположения таких отверстий на поверхности стенок блока электронного могут быть использованы аналогичные способы герметизации.

В зависимости от конструкции, блок электронный может содержать любое количество вышеописанных стенок. При этом количество вышеописанных каналов, а также количество вышеописанных отверстий в каждой из стенок блока электронного может любым. Дно и/или крышка блока электронного могут обладать любыми из конструкционных и иных свойств, описывающих стенки данного блока и приведенных выше по тексту.

Принцип работы устройства рассмотрим на примере фиг.7. Поток теплоносителя под давлением поступает от внешнего источника внутрь блока электронного, а именно в канал 14 через отверстие 13. Далее, проходя по данному каналу, поток теплоносителя достигает отверстий 10, преодолевая которые, попадает внутрь модулей электронных 8. Проходя по каналам модулей электронных 8, данный поток достигает отверстий 1. Преодолевая отверстия 1, поток теплоносителя попадает в канал 15, проходя по которому, выходит из блока электронного через отверстие 12.

В том случае, когда в блоке электронном используются ни все посадочные места, предназначенные под установку модулей электронных 8, для герметичного закрытия неиспользуемых отверстий 1, 10, 18 или 19 могут применяться специальные заглушки и/или иные средства, препятствующие попаданию теплоносителя через данные отверстия в пространство между модулями.

Блок электронный по сравнению с прототипом позволяет:

- охлаждать модули электронные, имеющие соответствующую для такого способа охлаждения конструкцию, путем направления потока теплоносителя внутрь данных модулей в случае их установки в блок;

- осуществить отвод потока теплоносителя от модулей электронных, содержащих каналы, предназначенные для формирования данного потока, в случае установки данных модулей в блок;

- исключить попадание потока теплоносителя в пространство между модулями внутри блока электронного при работе системы охлаждения;

- снизить расход теплоносителя, используемого на охлаждение блока электронного, за счет целевого направления его потока лишь в определенные места конструкции;

- повысить устойчивость устройства к внешним погодно-климатическим факторам за счет того, что стенки каналов, предназначенных для формирования потока теплоносителя, исключают непосредственный контакт электрорадиоэлементов, печатной платы и других элементов конструкции с теплоносителем и содержащимися в нем частицами и веществами;

- повысить электромагнитную совместимость устройства с другими изделиями благодаря отсутствию необходимости в отверстиях, нарушающих целостность и экранирующие свойства корпуса блока электронного.

Изобретение относится к электронно-вычислительной технике и может быть использовано в конструкциях блоков радиоэлектронной аппаратуры (РЭА), в состав которых устанавливаются сменные модули электронные, и, работающих в условиях повышенного тепловыделения элементами РЭА, значительных механических нагрузок, а также агрессивных погодно-климатических факторов при войсковой эксплуатации. Технический результат - обеспечение блока электронного новой функциональной возможностью охлаждения модулей электронных путем направления потока теплоносителя внутрь данных модулей в случае их установки в блок, а также повышение эффективности отвода выделяемого элементами РЭА тепла при экономии теплоносителя. Достигается тем, что в конструкцию блока электронного включены каналы, формирующие поток теплоносителя. Через данные каналы, расположенные в стенках блока, поток теплоносителя может быть подведен к модулям электронным и через отверстия на корпусе может заводиться внутрь данных модулей. Другие отверстия, расположенные на корпусе блока, объединяют вышеуказанные каналы с внешним пространством. Любое из отверстий может быть выполнено с обеспечением герметичности. 2 з.п. ф-лы, 9 ил.

1. Блок электронный, состоящий из корпуса, имеющего отверстия для подвода/отвода теплоносителя, отличающийся тем, что в его конструкцию дополнительно включен, по меньшей мере, один канал, проходящий сквозь, по меньшей мере, одну стенку, дно или крышку блока электронного, предназначенный для формирования потока теплоносителя, направляемого внутрь модулей электронных, в случае их установки в данный блок.

2. Блок электронный по п. 1, отличающийся тем, что отверстия, соединяющие каналы как с внешним, так и с внутренним пространством данного блока, выполнены с обеспечением герметичности.

3. Блок электронный по п. 1 или 2, отличающийся тем, что в случае неполного заполнения данного блока модулями электронными, неиспользуемые отверстия блока закрываются при помощи герметичных заглушек и/или иных средств.