ТЕПЛОСЪЕМНЫЙ КАНАЛ МАГИСТРАЛИ СИСТЕМЫ ЖИДКОСТНОГО ОХЛАЖДЕНИЯ РАДИОЭЛЕКТРОННЫХ УСТРОЙСТВ И СПОСОБ ОТВОДА ТЕПЛА ОТ ТЕПЛОНАГРУЖЕННЫХ РАДИОЭЛЕКТРОННЫХ УСТРОЙСТВ С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ ЭТОГО КАНАЛА Российский патент 2019 года по МПК G12B15/02 H05K7/20 

Описание патента на изобретение RU2694241C1

Изобретение относится к конструкции электронных устройств, требующих жидкостного охлаждения находящихся в них теплонагруженных элементов.

В настоящее время одним из основных потребителей жидкостного охлаждения радиоэлектронных устройств являются электронные модули активных фазированных антенных решеток (АФАР).

Наиболее распространенным вариантом охлаждения является проток охлаждающей жидкости по теплосъемному каналу, на наружной стенке которого установлены теплонагруженные элементы. (Н.И. Каленкович «Радиоэлектронная аппаратура и основы ее конструкторского проектирования», Минск: БГУИР, 2008. - 200 с.).

Прототипом изобретения является теплосъемный канал Охладителя вычислительных модулей компьютера (патент RU 125757 U1, МПК G12B 15/00, G06F 1/20, Н05K 7/20, опубл. 10.03.2013).

Канал включает полость, образованную двумя скрепленными вместе плоскими пластинами с пазами, контактирующий с несколькими тепловыделяющими электронными компонентами, при этом канал имеет впускное и выпускное отверстия соответственно для подачи и слива охлаждающей жидкости.

Недостатком прототипа является то, что при значительном количестве теплонагруженных компонентов, охлаждаемых одним каналом, по мере его протяженности, происходит повышение температуры жидкости и теплосъем с последующих по течению элементов теряет эффективность.

Технической задачей, поставленной при разработке изобретения являлось создание теплосъемного канала магистрали системы жидкостного охлаждения радиоэлектронных устройств, который обеспечивает эффективное охлаждение нескольких тепловыделяющих элементов, расположенных вдоль протяженной поверхности.

Поставленная задача решается конструкцией теплосъемного канала магистрали системы жидкостного охлаждения (СЖО), выполненного в виде ограниченной полости, оборудованный входным и выходным отверстиями, при этом канал снабжен коллектором распределения охлаждающей жидкости, выполненным в виде емкости, зафиксированной в полости канала, с отверстиями для подачи охлаждающей жидкости в зоны теплосъема и перегородками раздела зон, при этом входное отверстие выполнено в коллекторе, а выходное - в стенке, ограничивающей внутреннюю полость канала и сориентировано относительно отверстий для подачи охлаждающей жидкости в зоны теплосъема.

Одновременно, при отводе тепла от теплонагруженных радиоэлектронных устройств с использованием вышеприведенной конструкции используется способ, при котором: через входное отверстие подают под давлением охлаждающую жидкость в коллектор распределения охлаждающей жидкости, которая, в виде струй, из отверстий для подачи охлаждающей жидкости в зоны теплосъема, направленных по нормали к поверхности теплосъема попадает на поверхность теплосъема, образуя на ней турбулентный пограничный слой и, снимая тепло, стекает в зону слива и, через выходное отверстие, возвращается в магистраль СЖО, при этом перегородками раздела зон теплосъема предотвращают перемещение нагретой жидкости на поверхности соседних зон теплосъема.

Технический результат, достигаемый при осуществлении изобретения заключается в создании теплосъемного канала магистрали системы жидкостного охлаждения радиоэлектронных устройств, обеспечивающего эффективное охлаждение тепловыделяющих элементов расположенных вдоль протяженной поверхности.

В частном случае исполнения для более высокой степени турбулентности пограничного слоя, что повышает эффективность теплосъема, оси отверстий для подачи охлаждающей жидкости в зоны теплосъема расположены по нормали к поверхности теплосъема и струи, из отверстий для подачи охлаждающей жидкости в зоны теплосъема, направляют по нормали к поверхности теплосъема.

Для пояснения сущности заявленного изобретения используются следующие графические изображения:

Фиг. 1 - схема теплосъемного канала в разрезе.

Фиг. 2 - поперечное сечение канала.

Заявленное изобретение может быть использовано в системе жидкостного охлаждения (СЖО), содержащей, в общем случае: теплообменник для охлаждения нагретой жидкости, насос подачи охлажденной жидкости под давлением, магистраль подвода охлажденной жидкости к теплосьемному каналу, теплосъемный канал и магистраль отвода нагретой жидкости в теплообменник.

Теплосъемный канал магистрали системы жидкостного охлаждения (Фиг. 1), выполнен в виде ограниченной полости, оборудован входным (2) и выходным (3) отверстиями и снабжен коллектором распределения охлаждающей жидкости (4) и перегородкам раздела зон теплосъема (7).

Коллектор выполнен в виде емкости, зафиксированной в полости (1) канала, с отверстиями (5) для подачи охлаждающей жидкости в зоны теплосъема (6).

Отверстия (5) для подачи охлаждающей жидкости в зоны теплосъема сориентированы относительно них, таким образом, чтобы обеспечить эффективный охват поверхностей теплосъема при осуществлении способа охлаждения, ориентация отверстий определяется конструкторской проработкой.

Перегородки располагаются и фиксируются таким образом, чтобы разделить зоны теплосъема равномерно по количеству отводимого тепла, выбираются при конструкторской проработке аппаратуры.

Входное отверстие (2) выполнено в коллекторе, а выходное (3) в стенке, ограничивающей внутреннюю полость канала.

Выходное отверстие (3) сориентировано относительно отверстий (5) для подачи охлаждающей жидкости в зоны теплосъема (6), таким образом, чтобы не находиться в области пограничного турбулентного слоя поверхности теплосъема при осуществлении способа охлаждения.

Зоны теплосъема (6) представляют собой полости между поверхностью расположения отверстий (5) на коллекторе и внутренней стенкой канала, в местах установки охлаждаемых теплонагруженных радиоэлектронных устройств (8).

Поверхность теплосъема (9) представляет собой внутреннюю поверхность стенки канала, на наружной стороне которой установлены охлаждаемые теплонагруженные радиоэлектронные устройства (8).

Охлаждение теплонагруженных радиоэлектронные устройств с помощью теплосъемного канала происходит следующим образом: через входное отверстие (2) подают под давлением охлаждающую жидкость в коллектор (4) распределения охлаждающей жидкости, которая из отверстий для подачи охлаждающей жидкости в зоны теплосъема (5), в виде струй, попадает на поверхность теплосъема, образуя на ней турбулентный пограничный слой и,, снимая тепло, стекает в зону слива, и, через выходное отверстие, возвращается в магистраль СЖО, при этом перегородками раздела зон теплосъема предотвращают перемещение нагретой жидкости на поверхности соседних зон теплосъема.

При этом обеспечивается подача охлажденной жидкости, создающейся струйной подачей охлаждающей жидкости на поверхность теплосъема (9) разрушается вязкий (ламинарный) подслой в турбулентном пограничном слое охлаждающей жидкости, что повышает эффективность охлаждения.

В частном случае исполнения оси отверстий для подачи охлаждающей жидкости в зоны теплосъема расположены по нормали к поверхности теплосъема и струи, из отверстий для подачи охлаждающей жидкости в зоны теплосъема, направляют по нормали к поверхности теплосъема при этом энергия движения струи максимально может быть использована при воздействии на поверхность теплосъема по нормали.

Похожие патенты RU2694241C1

название год авторы номер документа
Корпус радиоэлектронного блока с каналом охлаждения 2021
  • Данюков Игорь Викторович
  • Шаломеев Виктор Владимирович
  • Зайченко Иван Иванович
RU2752699C1
Радиоэлектронное устройство 1984
  • Свистунов Николай Васильевич
  • Жучинский Леонид Андреевич
  • Сидякин Вячеслав Федорович
  • Курган Анатолий Александрович
SU1228321A1
Устройство для охлаждения радиоэлектронной аппаратуры 1980
  • Николаенко Юрий Егорович
  • Черный Валерий Иванович
  • Яковенко Александр Петрович
SU894891A1
Шкаф для охлаждения блоков радиоэлектронной аппаратуры 1986
  • Кудрявцев Владимир Александрович
  • Красиков Анатолий Федорович
SU1412020A1
Радиоэлектронное устройство 1990
  • Калентьев Владимир Иванович
  • Петошин Алексей Валентинович
SU1746556A1
УСТРОЙСТВО ДЛЯ ВОЗДУШНОГО ОХЛАЖДЕНИЯ РАДИОЭЛЕКТРОННЫХ УСТРОЙСТВ 2015
  • Куфтырев Константин Андреевич
  • Трифонов Евгений Валерьевич
RU2605930C2
УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОХЛАЖДЕНИЯ И ТЕРМОСТАТИРОВАНИЯ ЭЛЕМЕНТОВ РАДИОЭЛЕКТРОННОЙ АППАРАТУРЫ РАДИОЛОКАЦИОННЫХ СТАНЦИЙ С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ ПЛАВЯЩИХСЯ ТЕПЛОВЫХ АККУМУЛЯТОРОВ С ДОПОЛНИТЕЛЬНЫМ ВОЗДУШНО-ЖИДКОСТНЫМ ТЕПЛООТВОДОМ 2016
  • Москалёв Владимир Семёнович
  • Трофимов Игорь Анатольевич
RU2692123C2
Радиоэлектронный блок 1989
  • Логинов Григорий Федорович
  • Яшин Вячеслав Иванович
SU1672594A1
Устройство для обеспечения работоспособности радиоэлектронной аппаратуры радиолокационных станций в условиях низких температур 2020
  • Трофимов Игорь Анатольевич
  • Прохоркин Александр Геннадьевич
  • Ильков Виталий Васильевич
RU2765652C1
Устройство жидкостного охлаждения приемо-передающих модулей АФАР 2023
  • Зайченко Иван Иванович
  • Штапов Евгений Викторович
  • Янков Владимир Николаевич
  • Саныгин Виталий Алексеевич
RU2810643C1

Иллюстрации к изобретению RU 2 694 241 C1

Реферат патента 2019 года ТЕПЛОСЪЕМНЫЙ КАНАЛ МАГИСТРАЛИ СИСТЕМЫ ЖИДКОСТНОГО ОХЛАЖДЕНИЯ РАДИОЭЛЕКТРОННЫХ УСТРОЙСТВ И СПОСОБ ОТВОДА ТЕПЛА ОТ ТЕПЛОНАГРУЖЕННЫХ РАДИОЭЛЕКТРОННЫХ УСТРОЙСТВ С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ ЭТОГО КАНАЛА

Изобретение относится к конструкции электронных устройств, требующих жидкостного охлаждения находящихся в них теплонагруженных элементов. Технический результат - создание теплосъемного канала магистрали системы жидкостного охлаждения радиоэлектронных устройств, обеспечивающего эффективное охлаждение тепловыделяющих элементов, расположенных вдоль протяженной поверхности. Достигается тем, что теплосъемный канал магистрали системы жидкостного охлаждения (СЖО) выполнен в виде ограниченной полости, оборудован входным (2) и выходным (3) отверстиями и снабжен коллектором распределения охлаждающей жидкости (4) и перегородками раздела зон теплосъема (7). Коллектор выполнен в виде емкости, зафиксированной в полости (1) канала, с отверстиями (5) для подачи охлаждающей жидкости в зоны теплосъема (6). Входное отверстие (2) выполнено в коллекторе, а выходное (3) - в стенке, ограничивающей внутреннюю полость канала. Выходное отверстие (3) сориентировано относительно отверстий (5). При охлаждении теплонагруженных элементов подают под давлением охлаждающую жидкость в коллектор (4), которая из отверстий для подачи охлаждающей жидкости в зоны теплосъема (5) в виде струй попадает на поверхность теплосъема и, снимая тепло, стекает в зону слива и через выходное отверстие возвращается в магистраль СЖО. Перегородками раздела зон теплосъема (7) предотвращают перемещение нагретой жидкости на поверхности соседних зон теплосъема. 2 н.п. ф-лы, 2 ил.

Формула изобретения RU 2 694 241 C1

1. Теплосъемный канал магистрали системы жидкостного охлаждения (СЖО) радиоэлектронных устройств, выполненный в виде ограниченной полости, оборудованный входным и выходным отверстиями, отличающийся тем, что снабжен коллектором распределения охлаждающей жидкости, выполненным в виде емкости, зафиксированной в полости канала, с отверстиями для подачи охлаждающей жидкости в зоны теплосъема и перегородками раздела зон теплосъема, при этом зоны теплосъема представляют собой полости между поверхностью расположения отверстий для подачи охлаждающей жидкости на коллекторе распределения охлаждающей жидкости и внутренней стенкой теплосъемного канала в местах установки охлаждаемых теплонагруженных радиоэлектронных устройств, при этом отверстия для подачи охлаждающей жидкости в зоны теплосъема сориентированы относительно зон теплосъема таким образом, что оси отверстий для подачи охлаждающей жидкости расположены по нормали к поверхности теплосъема, представляющей собой внутреннюю поверхность стенки канала, на наружной стороне которой установлены охлаждаемые теплонагруженные радиоэлектронные устройства, входное отверстие выполнено в коллекторе распределения охлаждающей жидкости, а выходное - в стенке, ограничивающей внутреннюю полость канала, и сориентировано относительно отверстий для подачи охлаждающей жидкости в зоны теплосъема таким образом, что не находится в области пограничного турбулентного слоя охлаждающей жидкости на поверхности теплосъема, образующегося при подаче на нее струй охлаждающей жидкости из отверстий для подачи охлаждающей жидкости коллектора распределения охлаждающей жидкости.

2. Способ отвода тепла от теплонагруженных радиоэлектронных устройств с использованием теплосъемного канала по п. 1, при котором через входное отверстие подают под давлением охлаждающую жидкость в коллектор распределения охлаждающей жидкости, которая в виде струй из отверстий для подачи охлаждающей жидкости в зоны теплосъема попадает на поверхность теплосъема, образуя на ней турбулентный пограничный слой и снимая тепло, стекает в зону слива и через выходное отверстие возвращается в магистраль СЖО, при этом перегородками раздела зон теплосъема предотвращается перемещение нагретой жидкости на поверхности соседних зон теплосъема.

Документы, цитированные в отчете о поиске Патент 2019 года RU2694241C1

Наклонный лоток для погрузки штучных грузов 1959
  • Горохов Г.А.
SU125757A1
ЭЛЕКТРОННОЕ УСТРОЙСТВО 1990
  • Филиппов Ю.П.
RU2012174C1
УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОХЛАЖДЕНИЯ ТЕПЛОВЫДЕЛЯЮЩЕЙ АППАРАТУРЫ 1985
  • Абросимов А.И.
  • Парамонов А.А.
SU1287699A1
US 7190580 B2, 13.03.2007
Способ защиты переносных электрических установок от опасностей, связанных с заземлением одной из фаз 1924
  • Подольский Л.П.
SU2014A1

RU 2 694 241 C1

Авторы

Гольдман Арон Калманович

Даты

2019-07-10Публикация

2018-07-25Подача