СИСТЕМА ДЛЯ ОХЛАЖДЕНИЯ ЭЛЕКТРОННЫХ БЛОКОВ Российский патент 2019 года по МПК H05K7/20 

Предлагаемое изобретение предназначено для эффективного охлаждения электронных блоков различной аппаратуры, в том числе, радоэлектронной, работающей при различных температурных режимах.

Может использоваться в радиоэлектронной промышленности, производстве кондиционеров, бытовой техники и систем охлаждения

Известен корпус модуля активной фазированной антенной решетки [Патент РФ на полезную модель №175877, МПК Н01Q 21/00, опубл. 21.12.17, БИ №36], содержащий теплопроводящее основание с расположенными на нем местами для установки охлаждаемых элементов, под которыми, с обеспечением теплового контакта с корпусом модуля, расположены тепловые трубы так, что зоны их испарения находятся под местами для установки охлаждаемых элементов, а зоны конденсации находятся с внешней стороны корпуса модуля и снабжены устройствами воздушного охлаждения. Корпус модуля активной фазированной антенной решетки представляет собой единый массив, непосредственно в котором, в параллельных каналах содержащих фитиль и паропровод, сформированы тепловые трубы, находящиеся в непосредственном тепловом контакте между собой, при этом корпус модуля одновременно является стенками сформированных в нем тепловых труб и минимально возможное расстояние от места установки охлаждаемого элемента до тепловой трубы будет равно толщине стенки тепловой трубы с учетом технологических требований ее изготовления.

К недостаткам данного устройства следует отнести сложность конструкции и невысокую эффективность охлаждения.

Наиболее близким к предлагаемому изобретению является корпус охлаждения блока радиоэлектронной аппаратуры (РЭА) [Патент РФ на полезную модель №165492, МГЖ Н05К 7/20, опубл. 20.10.16, БИ №29], содержащий панель из высокотеплопроводного материала, с установленными на панели элементами РЭА, в которой выполнены распределительные и коллекторные каналы для охлаждающей жидкости, содержащие прямые и изогнутые участки, на входе и выходе коллекторных каналов установлены штуцеры, панель для охлаждения элементов РЭА содержит микроканалы и полости для охлаждающей жидкости, соединенные с распределительными каналами, полости и распределительные каналы содержат элементы в виде зубцов, канавок, выступов, создающие турбулентность.

К недостаткам данного устройства следует отнести сложность конструкции и невысокую эффективность охлаждения.

Задачей данного изобретения является создание системы для охлаждения электронных блоков сравнительно простой конструкции и обладающей высокой эффективностью охлаждения.

Поставленная задача достигается тем, что в системе для охлаждения электронных блоков, содержащей панель из высокотеплопроводного материала, в которой выполнены распределительные каналы, микроканалы, полости и каналы для охлаждающей жидкости, содержащие прямые и изогнутые участки, на входе и выходе каналов установлены штуцеры, каналы содержат элементы, создающие турбулентность, к боковой части панели присоединен кожух с воздушным вентилятором, состоящий из двух полых цилиндров, соединенных коническим переходом, причем крепление к панели осуществляется по боковой цилиндрической поверхности большего полого цилиндра, воздушный вентилятор установлен в коническом переходе, кроме того, между прямыми участками каналов для охлаждающей жидкости, внутри панели установлены полые стержни системы воздушного охлаждения, заходящие концами с оребрением в кожух, причем в зоне большего полого цилиндра, на выступающих из панели концах оребрение выполнено в виде набора соосно расположенных колец, внешнее из которых присоединено к торцу полого стержня, а внутренние кольца крепятся к внешнему при помощи радиальных спиц, оребрение стержней, находящихся в зоне меньшего полого цилиндра представляет собой прикрепленные под прямым углом полукруглые пластины, между прямыми участками каналов, не занятыми полыми стержнями системы охлаждения, расположены полости сообщающиеся с окружающей средой через отверстия, расположенные в шахматном порядке, а с внутренним объемом кожуха в зоне меньшего полого цилиндра через микроканалы, имеющие на конце эжекторы.

На фиг. 1 показана схема системы для охлаждения электронных блоков.

На фиг. 2 представлен вид А.

На фиг. 3 вид Б.

На фиг. 4. приведен вид В.

Система для охлаждения электронных блоков содержит панель 1 из высокотеплопроводного материала, в которой выполнены распределительные каналы 2, микроканалы 3, полости 4 и каналы для охлаждающей жидкости 5 содержащие прямые и изогнутые участки. На входе и выходе каналов 5 установлены штуцеры 6, каналы содержат элементы, создающие турбулентность 7.

К боковой части панели 1 присоединен кожух 9 с воздушным вентилятором 10. Кожух 9 состоит из двух полых цилиндров - большего и меньшего, соединенных коническим переходом. Крепление кожуха 9 к панели 1 осуществляется по боковой цилиндрической поверхности большего полого цилиндра. Воздушный вентилятор 10 установлен в коническом переходе кожуха 9.

Между прямыми участками каналов 5 для охлаждающей жидкости, внутри панели 1 установлены полые стержни 8 системы воздушного охлаждения, заходящие концами с оребрением в кожух 9.

В кожухе 9 в зоне большего полого цилиндра, на выступающих из панели 1 концах полых стержней 8 оребрение выполнено в виде набора соосно расположенных колец 11, внешнее из которых присоединено к торцу полого стержня, а внутренние кольца крепятся к внешнему при помощи радиальных спиц 12.

Оребрение стержней 8, находящихся в зоне меньшего полого цилиндра кожуха 9 представляет собой прикрепленные под прямым углом полукруглые пластины 13.

Между прямыми участками каналов 5 для охлаждающей жидкости, не занятыми полыми стержнями 8 системы воздушного охлаждения, расположены полости 4 сообщающиеся с окружающей средой через отверстия 14, расположенные в шахматном порядке, а с внутренним объемом кожуха в зоне меньшего полого цилиндра через микроканалы 3, имеющие на конце эжекторы 15.

Система для охлаждения электронных блоков работает следующим образом.

При штатном режиме работы электронных блоков в условиях нормальных или пониженных температур окружающей среды охлаждение осуществляется только воздушной частью системы.

Воздушный поток, создаваемый вентилятором 10 движется внутри кожуха 9, проходя сначала через больший полый цилиндр, конический переход, а затем меньший полый цилиндр и выводится в окружающую среду.

При движении воздушного потока происходит обтекание оребрений стержней 8, представляющих собой наборы соосно расположенных колец 11, внешнее из которых присоединено к торцу полого стержня, а внутренние кольца крепятся к внешнему при помощи радиальных спиц 12. Такое выполнение оребрения позволяет обеспечить интенсивное охлаждение при невысоком гидравлическом сопротивлении. Соосное расположение колец 11 позволяет увеличить поверхность контакта с воздушным потоком при минимально занимаемом пространстве. Наличие радиальных спиц 12, соединяющих кольца И позволяет интенсивно передать тепло от нагретых стержней 8 к кольцам 11, обдуваемым воздушным потоком.

Размещение воздушного вентилятора 10 в коническом переходе кожуха 9 позволяет предотвратить образование застойных зон и повысить эффективность охлаждения.

Выполнение оребрения стержней 8, находящихся в зоне меньшего полого цилиндра кожуха 9 в виде прикрепленных под прямым углом полукруглых пластин 13 позволяет интенсифицировать процесс охлаждения в конечной части кожуха, где воздух нагрет от оребрения стержней 8, находящихся в зоне большего полого цилиндра. Полукруглая форма пластин 13 обеспечивает минимальное гидравлическое сопротивление. Уменьшение проходного сечения кожуха в этой зоне (зоне меньшего полого цилиндра) позволяет увеличить скорость движения газового потока.

Для интенсификации процесса охлаждения на конечном участке движения воздуха в кожухе (в зоне меньшего цилиндра) между прямыми участками каналов 5 для охлаждающей жидкости, не занятыми полыми стержнями 8 системы воздушного охлаждения, расположены полости 4 сообщающиеся с окружающей средой через отверстия 14, расположенные в шахматном порядке, а с внутренним объемом кожуха в зоне меньшего полого цилиндра через микроканалы 3, имеющие на конце эжекторы 15. Это обеспечивает при движении воздуха в кожухе 9 засос воздуха через отверстия 14 в полости 4, где он турбулизуется и интенсивно отбирает тепло от панели и, далее выводится через микроканалы 3 в кожух..

В случае повышенных температурных нагрузок включается система жидкостного охлаждения, позволяющая интенсифицировать процесс охлаждения и поддерживать электронный блок в работоспособном состоянии в критические моменты. Охлаждающая жидкость движется по каналам для охлаждающей жидкости 5 содержащим прямые и изогнутые участки, что обеспечивает интенсивное охлаждение. На входе и выходе каналов 5 установлены присоединительные штуцеры 6. Для интенсификации охлаждения каналы содержат элементы, создающие турбулентность 7.

При стабилизации температуры электронного блока до рабочих значений система жидкостного охлаждения выключается.

Заявленная комбинированная система охлаждения имеет сравнительно простую конструкцию и позволяет обеспечивать работоспособность электронных блоков в различных температурных условиях.

Изобретение относится к системам охлаждения электронных блоков различной аппаратуры, в том числе радиоэлектронной, работающей при различных температурных режимах. Техническим результатом является повышение эффективности охлаждения при упрощении конструкции системы. Упомянутый технический результат достигается тем, что система для охлаждения электронных блоков содержит панель из высокотеплопроводного материала, в которой выполнены распределительные каналы, микроканалы, полости и каналы для охлаждающей жидкости, содержащие прямые и изогнутые участки, на входе и выходе каналов установлены штуцеры, каналы содержат элементы, создающие турбулентность; к боковой части панели присоединен кожух с воздушным вентилятором, состоящий из двух полых цилиндров, соединенных коническим переходом, причем крепление к панели осуществляется по боковой цилиндрической поверхности большего полого цилиндра, воздушный вентилятор установлен в коническом переходе, кроме того, между прямыми участками каналов для охлаждающей жидкости, внутри панели установлены полые стержни системы воздушного охлаждения, заходящие концами с оребрением в кожух, причем в зоне большего полого цилиндра, на выступающих из панели концах оребрение выполнено в виде набора соосно расположенных колец, внешнее из которых присоединено к торцу полого стержня, а внутренние кольца крепятся к внешнему при помощи радиальных спиц, оребрение стержней, находящихся в зоне меньшего полого цилиндра, представляет собой прикрепленные под прямым углом полукруглые пластины, между прямыми участками каналов, не занятыми полыми стержнями системы охлаждения, расположены полости, сообщающиеся с окружающей средой через отверстия, расположенные в шахматном порядке, а с внутренним объемом кожуха в зоне меньшего полого цилиндра через микроканалы, имеющие на конце эжекторы. 4 ил.

Система для охлаждения электронных блоков, содержащая панель из высокотеплопроводного материала, в которой выполнены распределительные каналы, микроканалы, полости и каналы для охлаждающей жидкости, содержащие прямые и изогнутые участки, на входе и выходе каналов установлены штуцеры, каналы содержат элементы, создающие турбулентность, отличающаяся тем, что к боковой части панели присоединен кожух с воздушным вентилятором, состоящий из двух полых цилиндров, соединенных коническим переходом, причем крепление к панели осуществляется по боковой цилиндрической поверхности большего полого цилиндра, воздушный вентилятор установлен в коническом переходе, кроме того, между прямыми участками каналов для охлаждающей жидкости, внутри панели установлены полые стержни системы воздушного охлаждения, заходящие концами с оребрением в кожух, причем в зоне большего полого цилиндра, на выступающих из панели концах оребрение выполнено в виде набора соосно расположенных колец, внешнее из которых присоединено к торцу полого стержня, а внутренние кольца крепятся к внешнему при помощи радиальных спиц, оребрение стержней, находящихся в зоне меньшего полого цилиндра, представляет собой прикрепленные под прямым углом полукруглые пластины, между прямыми участками каналов, не занятыми полыми стержнями системы охлаждения, расположены полости, сообщающиеся с окружающей средой через отверстия, расположенные в шахматном порядке, а с внутренним объемом кожуха в зоне меньшего полого цилиндра через микроканалы, имеющие на конце эжекторы.