Радиоэлектронный блок (его варианты) Советский патент 1986 года по МПК H05K7/20 

1

изобретение относится к радиолектронной технике и, в частности к истемам охлаждения.

Целью изобр тения является повыение эффективности охлаждения.

Поставленная цель достигается за счет значительного повышения коэффициента теплоотдачи в зоне взаимодействия импактной струи с поверхностью радиатора, увеличения интенсивности турбулентности в струе разделения струи колодного и отводимого нагретого воздуха, а также устране 1ШЯ зоны циркуляции.

На фиг.1 и 2 представлены вариан ты системы охлаждения радиоэлектронного блока.

На фиг.1 представлена конструкция радиоэлектронного блока с системой охлаждения стойки с тепловыделяюир- ми модулями и цилиндрическими отражате- лями. Система состоит из подводящей магистрали 1 высокого давления, которая установлена на вертикальной стенке 2 стойки 3, На боковой вертикальной стенке 4 магистрали 1 высокого давления, в соответствии с размещением панелей 5 и плат 6 на раме 7 установлены сужающиеся нагнетательные воздуховоды 8. Каждый нагнетательный воздуховод 8 расположен между платами 6 с мощными тепловыделяющими модуляъш 9, Платы установлены в направляющих 10 и в разьемах 11 па нели 5. Панели 5 с шштаьп б установ лены на вертикальной монта кной стенке 12 рамы 7. Нагнетательный воздлгко вод 8 имеет прямоугольное окно -для подвода охлаждаюиюго воздуха. Воздуховод 8 состоит из сужающегося Кс1на-- ла 13 и решетки 14, предпазна ченных дпя равномерного распределения возду ха по сечению воздуховода 8, Па бо-- ковой стенке 15 воздуховода 8 установлены сопла 16 с кopoткй яI патрубками 17. Сопла 16 расцоложены на расстоянии 4-6 диаметров сопла от поверхности радиатора 18. Сог7ла 16 патрубков 17 имеют цилипдрнческие отр.ажатели 19, установленнъге па стенке 15 нагнетательного воздуховода 8, Диаметр открытого среза отражателя 19 равен диаметру большего основания радиатора 8. Размер кольцевой щели между кромкой радиатора 18 и открытым срезом отражателя составляет -3-6 мм и определяется гидродинамикой течения пристенной струи

20

455352

Степка наг нетательного воздуховода 8, меж;ду патрубком 17 и отражателем 19, равномерно перфорирована отверстиями с суммарной проходной ппо5 щадью, равной площади выходного отверстия сопла 16. Сопла патрубков 17 направлены нормально к поверхности радиато за 18, установленного на тепловыделяющем модуле 9. Радиаторы 18

10 имеют ф(3рму усеченного конуса с вогнутой сферической поверхностью большего основания и ребра 20. Диаметр бoльDJeгo основания и радиус кривизны его сферической поверхности соот fi ветствуют плотности теплового потока 4-6 Вт/см . Кроме того, ;:щаметр большего основания радиатора должен быть не менее диаметра распайки выводов 21 на плате 6, В степке радиатора 18 имеется система отверстий, равномерно распределенных по окружности и напрацлеьшых нормально к вогнутой сферической поверхности радиатора 18. Отверстия расположены па расстоянии, равном диаметру выходно1 о отверстия сопла 16 от оси радиатора.

Магистраль низкого давления для отвода нагретого воздуха имеет апож- ную форму и занимает все оставшееся

30 свободное пространство мелсду плата- . №-1 6 около вертикальной мопталсной стенкп 12 рамы 7, а также пространство между стенкой конического канала 13 нагпета.телыюго воздуховода 8

3) и обратной стороной гшаты 6.

Стойка 3 имеет боковые стенки 22, закрываютг е объем между рамой 7 н магистралью 1 высокого давления, в котором расположены Ш1аты и нагнета40 тельные воздуховоды 8, Внизу эта

часть стойки 3 закрыта сшшшным дном 23, а в верхней крышке, 24 стайки 3 иыгюлпены пазы ,пдя отвода нагретого иоздуха из магистрали низкого дав4 ; jrcHHH. /1ля подвода охлаждающего )зоз- ;г,уха мат исч раль 1 высокого давления стойки 3 имеются патрубки 25, распо:к:1жег:111Еле па дне 23, отпосяц;,ем- ся в этой части стойки к магистрата 1 ..

25

Si}

Под ,цном стойки расположена под- платформа 26 с иаправляю111;ими 27 постуи.;,1тельпого движения. На под- вижио платформе 26 устаповлена рама 7 вместе с узлом поворота 28 и кропштейпом 29, па котором она подвешена. Передняя сторона рамы 7 имеет дверцы 30 и узлы 3 их кре пления.

3 .

Между подвижной рамой 7 и стенками неподвижной части стойки имеется уплотняющая прокладка 32, расположенная по периметру рамы и закрепленная на стенках стойки.

Система воздушного охлаждения работает следующим образом.

Охлаждающий воздух подводится по патрубкам 25 в магистраль 1 высокого давления стойки 3. Из магистрали 1

высокого давления охлаждающий воздух поступает в нагнететальный воздухо.вод 8, и, благодаря сужению канала и решетки 14, равномерно распределяется по всему сечению. Часть ох-

лаждающего воздуха поступает в патрубки 17,.ускоряется в соплах б и истекает из -них з виде струи. Другая часть воздуха проходит через отверстия и создает спутный поток (по от- ношению к струе) в канале между патрубком 17 и отражателем 19. Струя охлаждающего воздуха из сопла 16 и спутный кольцевой поток направляются

на вогнутую сферическую поверхность -большего основания радиатора 18, охлаждают радиатор и отражаются под углом 30-45° относительно ппаты 6 в обратном направлении. Отвод нагретого воздуха осуществляется через кольцевую щель между отражателем 19 и радиатором 18. За пределами радиатора происходит соударение кольцевых струй, отраженных от соседних радиаторов, и их слияние. Плоская результирующая струя направляется в сторону нагнетательного воздуховода 8. Результирующая струя достигает стенки 15 воздуховода В, разворачивается и в виде потока нагретого воздуха движется между отражателями 19 вдоль поверхности стенки 15. После соударения струи с поверхностью радиатора 18, охлаждения участка радиатора и формирования пристенной струи часть ее отводится через систему отверстий в стенке радиатора 18 Частично нагретый воздух поступает под.радиатор 18 к плате 6 и вывбдам 21. Этот воздух вентилирует зону под радиаторами и около платы, охлаждает выводы, часть модуля, наружную поверхность радиатора 18 с ребрами 20. После этого воздух направляется в сторону воздуховода 8 и увлекается соударяющими струями. Далее весь воздух движется вдоль стенки 15 к краям платы 6 равномерно на все четыре стороны. Затем нагретый воздух отводит

5

А

io

15

20

5

0

5

0

5

0

15354

ся вверх по, каналам между платами 6 около монтажной стенки 12 рамы 7, а- также в пространстве между стенками сужающегося канала 13 нагнетательных воздуховодов 8 и обратными сторонами плат 6. Из стойки нагретый воздух отводится через вентиляционные пазы в верхней крышке 24, расположенные над нагретой зоной между рамой 7 и стенкой 4 подводящей магистрали 1 высокого давления.

На фиг.2 представл ен вариант выполнения узла охлаждения тепловыделяющих, модулей с отражателями в виде усеченного конуса. Здесь сопла 16 коротких патрубков 17 имеют отражатели 33 в виде усеченного конуса с д} аметром большего основания, равным диаметру радиатора 34. Меньшим основанием отражатель установлен на. рубке 17. Стенка отражателя 33 равномерно перфорирована отверстиями на . уровне среза сопла 16 с суммарной площадью, равной площади выходного отверстия сопла 16,

На стенке 15 нагнетательного воздуховода 8 имеются длинные патрубки 35 с соплами 16. Сопла длинных пат- рубков расположены между радиатора- ми 34 в местах пересечения их осей симметрии. Сопла 16 длинных патрубков 35 направлены нормально к плате 6. Длина патрубков 35 с соплами равна расстоянию от нагнетательного воздуховода до кромки вогнутой сферической поверхности радиаторов. Срезы сопел находятся на уровне верхней кромки радиатора 34. Радиатор 34 выполнен в виде усеченного конуса с вогнутой сферической поверхностью большего основания и ребрами-36.

В целом система охлаждения работает аналогично. Различие лишь в распределении воздуха в узле, охлажде- НИН тeшIOвыдeляюшJix модул ей. Охлаж- дающей воздух поступает, в нагнета-- тельный воздуховод 8 из магистрали . 1 высокого давления и равномерно распределяется по всему сечению. Затем воздух поступает в патрубки 17 - и 35, ды-шется по ним и уско- ряется в соплах 16. Струя охлаждающего воздуха, истекающая из сопл 16 коротких патрубков 17, направляется, нормально к вогнутой сферической поверхности большего основания радиатора 34, соударяется с поверхностью радиатора и растекается по его поверхностн. При этом формируется кольцевая струя (пристенная), которая после охУ1аждення радиатора 34

. направляется через кольцевую пдель между отр ажателем 33 и кромкой радиатора под углом 30-45° относительно платы 6 в сторону воздуховода 8. Че..рез отверстия в стенке отражателя 33 поступает небольшое количество отра- ботанн ого. воздуха в зону между струей и стенкой отражателя. В результате происходит вьфавнивание давления

.в .указанной зоне и предотвращается образование зоны циркуляции, сущест- венно снижающей скорость на оси струи Далее отработанный воздух движется вдоль стенки отражателя и отводится через кольцевую .щель. Затем нагретый воздух транспортируется по маги- страли низкого давления.и выводится из стойки .через пазы в крьпике 24.

Формула и, 3 о б р .е т е н и я

..

1. Радиоэлектронный блок, содержащий стойку с тепловыделяющими модулями., соединенный с подводяш.ей магистралью высокого давления, нагнетательный воздуховод с патрубками, соп ло каждого из которых устаповлено над соответствуюсцим тепловыделяющим модулем, канал для отвода нагретого воздуха и радиаторы, размещенные на соответствующих тепловыделяющих моду

лях,

отличающийся

тем,

что, с целью повышения эффективности охлаждения путем увеличения Интенсивности теплообмена, нагнетательный воздуховод снабжен цили.ндрическими отражателями, размещенныг-ш на стенке нагнетательного воздуховода коак- 1:иально соответствующими патрубками, а в стенке нагнетательного воздУхо- )3ода между отражателем и патрубком выполнены отверстия, радиаторы выполнены в виде усеченных конуЪов с вогнутыми сферическими поверхностями их .больших оснований, обращенных в сторону сопл, рабрами, расположенными на внешних сторонах конических поверхностей вдоль их образующих и с отверстиями в стенках, а между открытым срезом отражателя и радиатором образована кольцевая щель для отвода нагретого вЬздуха,причем нагнетательный воздуховод выполнен сужаюш;имся к периферии.

с

ю

5 20

Q

5.

0

45

0

2.Блок по п.1, о т л и ч а ю- щ н и с я .тем, что сумма площадей отверстий, расположенных между каждыми патрубком и отражателем, равна площади выходного отверстия соответствующего сопла,,

3.Радиоэлектронный блок, содержащий стойку с тепловыделяющими модулями, -соединенный с подводящей магистралью высокого давления, нагнетательный воздуховод с патрубками, . сопло к.аждого из.которых установлено над соответствующим тепловыделя-. Ю1ЩМ модулем, канал для отвода нагретого воздуха и радиаторы, разме-щен- Шзге на соответствующих тепловьщеля- модулях, от личающи йс я тем, что, с -целью повышения эффективности ox.пaJкдeния путем увеличения интенсификации теплообмена, нагнетательный воздуховод снабжен, отражателями, выполненными в виде усеченных конусов с отверстиями в стенках, и допо.лнительными патрубками с соплами, длина которых больше длины основных патрубков, радиаторы выполнены в виде усеченных конусов с вогнутыми сферическими поверхностями их больших оснований, обращенных в сторону сопл основных патрубков, и ребрами, расположенными на вшених сторонах конических поверхностей вдоль их образуюш 1Х, отражатели своими меньшими основаниями закреплены на основных патрубках на- г нетательного воздуховода и обраще- ны своими большими основаниями в сторону радиаторов, а дополнительные патрубки расположены между радиаторами, причем дд аметры больших оснований усеченнь х конусов отражателя и радиатора равны между собой, а воз- длт{овод выполнен сужаюгцимся к периферии,

4. Блок по п.З, о т л и ч а ю щ и и с я тем, что сумма площадей отверстий Кс зждого отражателя равна площади выходного отверстия соответствующего солла, а длина каждого дополнительного патрубка равна расстоянию от нагнетательного воздуховода до кромки вогнутой сферической поверхности радиатора, причем геометрическая ось дополнительного патрубка леж.ит на оси симметрии двух соседних радиаторов.

..sm I .. -i-ii- . . -ц;

f

26 a 30

2

27

23

3ff 20 21

Редактор Т.Парфенова

Составитель Е.Шершавова

Техред Н .Бонкало Корректор М.Макси1 мв1иие:5

Заказ3617/59Тираж 765 . Подписное

ВНШШИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

й;{Уоизводстыенно-полиграфическое предприятие, г .Ужгород, ул .Проектная ,4

Фаз. 2

Изобретение относится к радиоэлектронной технике и позволяет повысить эффективность охлаждения блока. Охлаждающий воздух поступает в нагнетательный воздуховод 8, и, благодаря сужению канала и решетке 14, равномерно распределяется по всему сечению. Радиатор 18 имеет форму усеченного конуса с вогнутой сферической поверхностью. Его стенки выполнены с ребрами. 20 и отверстиями, служащими для отвода нагретого воздуха. Сопла 16 патрубков 17 имеют отражатели 19, которые могут быть выполнены либо цилиндрической, либо конической формы. Нагретый воздух отводится в кольцевую щель, образованную отражателем 19 и радиатором 18, и через пазы крьшки 24 выводится наружу. В связи с тем, что охлаждающий воздух поступает как через патрубки 17, так и через отверстия в боковой стенке 15 воздуховода 8, т.е. несколькими струями, увеличивается интенсивность турбулентности в струе, а, следовательно, значительно повышается коэффициент теплоотдачи в зоне взаимодействия струи с поверхностью радиатора 18. 2 с и 2 з.п. ф-лы, 2 ил. i (Л