БЛОК ЭЛЕКТРОННОЙ АППАРАТУРЫ Советский патент 2007 года по МПК H05K7/20 

Изобретение относится к области электротехники, в частности, к устройствам охлаждения электронных блоков управления и преобразования, преимущественно автономных бортовых источников.

Известен блок электронной аппаратуры, содержащий корпус, кожух, крышку и теплоизоляционные перегородки, размещенные параллельно друг другу и закрепленные параллельно дну корпуса монтажные платы с охлаждаемыми элементами, причем наиболее теплонагруженные платы расположены под дном корпуса, а в дне выполнены отверстия, теплоизоляционные перегородки расположены параллельно стенкам корпуса с зазорами между ними, дном и кожухом, образуя вентиляционные каналы, при этом каждая перегородка выполнена заодно с соответствующей монтажной платой.

Недостатками устройства являются ограниченность применения, обусловленная использованием "этажерочной конструкции" плат, расположением наиболее теплонагруженных элементов только под дном герметичного корпуса блока, небольшая удельная тепловая нагрузка в стационарном тепловом режиме, не превышающая 7·10^-3 Вт/см² и невысокая эффективность охлаждения от нагретых элементов к наружным поверхностям корпуса через слои нагретого воздуха.

Известен блок электронной аппаратуры по конструкции идентичный вышеприведенному, в котором теплоизоляционные перегородки, образующие вентиляционные каналы, попарно параллельны и наклонены к стенкам корпуса под углом, при этом меньшие сечения каналов обращены в сторону дна корпуса.

Недостатки этого устройства аналогичны недостаткам устройства, что не позволяет использовать его в герметичных корпусах блоков при удельных тепловых нагрузках в стационарном тепловом режиме свыше 7·10^-3 Вт/см² в условиях естественной конвекции.

Известно устройство для отвода тепла из электронного блока, содержащее ряд вертикально расположенных с зазорами между собой электронных блоков в общем шкафу и размещенных в указанных зазорах наклонных пластин, образующих вентиляционные каналы, омывающие снизу вверх стенки охлаждаемых блоков (патент ГДР 218.522 Н05К 7/20).

Недостатками этого устройства являются возможность применения только в конструкциях с вертикальным расположением охлаждаемых блоков, значительные габариты и масса, исключающие применение его в блоках управления и преобразования автономных бортовых источников в условиях естественной конвекции.

Целью изобретения является повышение эффективности охлаждения герметичного электронного блока управления, преимущественно автономного источника в условиях естественной конвекции.

Указанная цель достигается тем, что в блоке электронной аппаратуры, содержащем корпус, крышку, перегородки, расположенные с зазорами между ними, стенками, дном и крышкой, образуя вентиляционные каналы, расположенные попарно параллельно и наклонно к стенкам корпуса и охлаждаемые элементы, расположенные на дне корпуса, причем перегородки, прилежащие к боковым стенкам и дну корпуса, выполнены теплоизоляционными, охлаждаемые элементы расположены с обеспечением теплового контакта также на боковых противолежащих стенках корпуса, меньшие сечения прилежащих к ним каналов обращены к крышке, на которой размещены две перегородки, скрепленные со стенкой, образующие -образный канал, меньшим сечением обращенным к дну корпуса, входящим в отверстие горизонтальной перегородки, размещенной на дне, перегородки, размещенные на крышке могут быть выполнены из теплопроводного материала и иметь оребрение со сторон, противолежащих каналам; могут быть выполнены из теплоизоляционного материала и на поверхностях перегородок, противолежащим каналам, могут быть размещены элементы монтажа, несущие малые тепловые нагрузки, а в больших сечениях каналов, прилегающих к боковым стенкам, могут быть установлены ленточные турбулизаторы.

Таким образом, техническое решение соответствует критерию "новизна".

При поиске в других технических решениях не были обнаружены отличительные признаки заявляемого изобретения.

Таким образом, заявляемое изобретение соответствует критерию "существенные отличия".

Конструкция предлагаемого устройства приведена на чертеже. Блок электронной аппаратуры содержит корпус 1, выполненный из теплопроводного материала, например, алюминиевого сплава АМГ-3М, на дне 2 которого расположены с обеспечением теплового контакта теплонагруженные элементы 3, например, трансформаторы, скрепленную стойками 4 с дном 2 горизонтальную теплоизоляционную перегородку 5 с отверстием в средней части.

На боковых противолежащих стенках корпуса 6, 7, имеющих наружные ребра, расположены с обеспечением теплового контакта теплонагруженные элементы 8, 9, например, транзисторы, диоды. На стойках 10, 11 установлены теплоизолирующие перегородки 12, 13, противолежащие боковым стенкам 6, 7. На крышке 14 с помощью стоек 15 закреплены две перегородки 16, 17, скрепленные со стенкой ортогональной крышке, образующие -образный вентиляционный канал в средней части корпуса, направленный меньшим сечением к дну 2 корпуса 1, входящим в отверстие перегородки 5.

При выполнении перегородок 16, 17 из теплопроводного материала, например, алюминиевого сплава, на их поверхностях, противолежащих каналу, выполнены ребра 18. На поверхностях перегородок 16, 17, в случае изготовления их из теплоизоляционного материала, а также на поверхностях перегородок 5, 12, 13, противолежащих каналам, в случае необходимости, могут быть смонтированы элементы монтажа, несущие малые тепловые нагрузки 19, 20, 21.

В больших сечениях каналов 22 на клее закреплены ленточные турбулизаторы 23.

Устройство работает следующим образом.

При подключении электронного блока к источнику питания выделяется мощность тепловых потерь и образующийся тепловой поток нагретого воздуха от теплонагруженных элементов 3, расположенных, на дне 2 корпуса 1 по большему сечению каналов 22, вследетвие образования тяги поднимается вверх вдоль противолежащих стенок 6, 7 корпуса 1 и перегородок 12, 13. Одновременно от теплонагруженных элементов 8, 9 будут поступать в узкие сечения каналов 22 тепловые потоки, которые будут перемещаться в канале между крышкой 14 и перегородками 16, 17 к центральной части, образованного ими -образного канала. В результате охлаждения нагретого потока воздуха наружной поверхностью крышки 14 под воздействием тяги канала он будет двигаться вниз и через отверстие в перегородке 5 попадет в канал, образованный перегородкой 5 и дном 2, после чего цикл движения воздушных потоков повторяется. Сечение каналов 22 выбирают из условия обеспечения тяги при естественной конвенции по известном соотношениям.

Таким образом, внутри блока образуются два восходящих потока воздуха, направляемые каналами 22 вдоль противолежащих боковых стенок 6, 7, объединяемые в средней части корпуса -образным каналом, направляющим их к дну 2 корпуса 1.

При недостаточной поверхности крышки 14, с целью повышения эффективности охлаждения, перегородки 16, 17 выполняют из теплопроводного материала с ребрами 18. Для увеличения скорости перемешивания нагретых потоков воздуха в больших сечениях каналов 22 закреплены на клее ленточные турбулизаторы 23, изготовленные, например, из пленки КЭ.

В таблице приведены технические показатели прототипа и предлагаемого устройства.

Вариант исполнения устройстваМощность потерь, ВтТемпература воздуха в блоке, °СТемпература нагретой зоны, °СУдельная тепловая нагрузка, Вт/см²Температура окружающей среды, °СИзвестно устройство 
 
200901090,039255Предлагаемое устройство72890,0164

Анализ таблицы показывает, что применение предлагаемого устройства позволяет на 20% уменьшить температуру воздуха внутри блока и на 19% снизить температуру нагретой зоны, что повысит вероятность безотказной работы в условиях эксплуатации.

Изобретение относится к области электротехники, в частности, к устройствам охлаждения электронных блоков управления и преобразования. Технический результат - повышение эффективности охлаждения. Блок содержит корпус, крышку, перегородки, стенки и дно, образуя вентиляционные каналы и охлаждаемые элементы, расположенные на дне корпуса. Перегородки, прилежащие к боковым стенкам и дну корпуса, выполнены теплоизоляционными. Охлаждаемые элементы расположены с обеспечением теплового контакта и на боковых противолежащих стенках корпуса. Меньшие сечения прилежащих к стенкам корпуса каналов обращены к крышке, на которой размещены две скрепленные со стенкой перегородки, образующие канал переменного сечения, меньшее сечение которого обращено к дну корпуса и который входит в отверстие горизонтальной перегородки, размещенной на дне. 5 з.п. ф-лы, 1 табл., 1 ил.

1. Блок электронной аппаратуры, содержащий корпус, крышку, перегородки, стенки и дно, образуя вентиляционные каналы, расположенные попарно параллельно и наклонно к стенкам корпуса и охлаждаемые элементы, расположенные на дне корпуса, причем перегородки, прилежащие к боковым стенкам и дну корпуса, выполнены теплоизоляционными, отличающийся тем, что, с целью повышения эффективности охлаждения, охлажденные элементы расположены с обеспечением теплового контакта и на боковых противолежащих стенках корпуса, меньшие сечения прилежащих к ним каналов обращены к крышке, на которой размещены две скрепленные со стенкой перегородки, образующие канал переменного сечения, меньшим сечением, обращенным к дну корпуса, входящим в отверстие горизонтальной перегородки, размещенной на дне.2. Блок по п.1, отличающийся тем, что перегородки, размещенные на крышке, выполнены из теплопроводного материала.3. Блок по п.1, отличающийся тем, что перегородки, размещенные на крышке выполнены из теплоизоляционного материала.4. Блок по пп.1 и 2, отличающийся тем, что перегородки, размещенные на крышке, со сторон, прилежащих каналу, выполнены ребристыми.5. Блок по пп.1 и 3, отличающийся тем, что на поверхностях перегородок, противолежащих каналам, размещены элементы монтажа с малыми тепловыми нагрузками.6. Блок по п.1, отличающийся тем, что в больших сечениях каналов, прилежащих к боковым стенкам, установлены ленточные турбулизаторы.