Радиатор электронных приборов Советский патент 1982 года по МПК H01J7/24 

Изобретение относится к электронной технике, в частности к конструкции радиатора для принудительного охлаждения воздухом анода электронных приборов. Известен радиатор для принудительного охлаждения воздухом анода электронных приборов, выполненный в виде пластин, радиально расположен ных по внешней цилиндрической поверх ности анода 1. Недостатками такого радиатора являются сравнительно невысокие теплотехнические показатели, ввиду отсутствия высокой турбулентности потока охлаждающего воздуха, а также большие значения массы ргшиатора. Кроме того, при изготовлении радиатора пластинчатого типа имеют место значительныеотходы материала при вырубке пластин из ленты, а для пайки пластин радиатора с телом анода требуются специальные дорогостоящие оправки из жаропрочных материалов., имеющие ограниченный срок службы и требующие замены через каждые несколько десятков паек. Известен радиатор с оребрением, используемый для принудительного во душного охлаждения анода, например. мощных полупроводниковых триодов. Этот радиатор выполнен в виде спирали из посеребренной проволоки, намотанной на корпус. Спираль присоединена к корпусу рядами по его периметру, через интервалы по высоте корпуса радиатора, а витки каждого ряда расположены симгчетрично друг относительно друга 2. Однако этот радиатор работает эффективно только при направлении потока охлазкдающего воздуха перпендикулярно плоскости рядов спирали и, соответственно, вдоль оси корпуса радиатора, а такое направление потока осуществить не всегда удается, определяется конструкцией аппаратуры, в которой работает электронный прибор. При поперечном же потоке охлаждающего воздуха по отношению к корпусу радиатора и, следовательно, параллельном плоскости рядов спирали, эффективность охлаждения анода значительно снижается. Связано это с тем, что в этом случае охлаждающий поток воздуха проходит в основном по неоребренным участкам радиатора, имеющим значительно меньшее аэродинамическое сопротивление, чем сребренные участки. Известен также радиатор электронных приборов, содержащий металлический корпусИ соединенную с ним проволочную спираль с равномерным шагом расположенную вдоль оси корпуса равномерными рядами, каждый из которых охватывает корпус по периметру 31. Однако этот радиатор, хотя и обла дает универсальностью охлаждения, т.е. одинаково эффективно функционирует при продольном, так и при поперечном, относительно корпуса, направлении потока охлаждающего воздуха , но имеет ряд недостатков. В частности, такой радиатор имеет сравнительно большие габариты, так как высота его достаточно велика. Кроме того, в таком радиаторе недостаточна турбулентность потока охлаждающего воздуха, что приводит к невысокой эффективности охлаждения. Цель изобретения - повышение эффективности охлаждения и уменьшение габаритов радиатора. Поставленная цель достигается тем,что в радиаторе электронных приборов, содержащем металлический корпус и соединенную с ним проволочную спираль с равномерным шагом, расположенную вдоль оси корпуса равномерными рядами, каждый из которых охватывает корпус по периметру, вит,ки спирали в соседних рядах смещены друг относительно друга в азимутальном направлении на 0,45-0,55 шага спирали и вдоль оси корпуса на 0,450,55 размера витков в этом направлении. Выполнение витков спирали каждого ряда, входящими в промежутки между витками спирали соседнего , позволяет значительно уменьшить габариты радиатора при сохранении той же полной тепловой нагрузки. При этом также значительно повышается турбулентность потока охлаждающего воздуха, что в конечном счете ведет к повышению эффективности охлаждения. Указанные соотношения, касающиеся расстояния, на которое витки спир ли каждого ряда должны входить в про межутки между витками спирали соседнего ряда, установлены, экспериментал ным путем. Также экспериментальным установлено расстояние, на которое витки спирали в Кёисдом из двух соседних рядов должны быть сдви нуты друг относительно друга. Выход за указанные числовые значения приводит к резкому снижению достигаемого положительного эффекта; либо вообще к .его отсутствию. . Резкое увеличение достигаемого по ложительного эффекта при выполнении указанных соотношений во многом можно объяснить тем, что при этом обесп чивается практически равномерное рас пределение по сечению радиатора овершенно одинаковых по величине аналов охлаждения. f Отметим, что если витки спирали каждого ряда входят в промежутки между витками спирали соседнего ряда на расстояние большее 0,55 высоты спирали, то тогда значительно увеличивается аэродинамическое сопротивление значительной части каналов охлаждения , турбулентность охлаждающего воздуха в этих каналах резко снижается , все это в конечном счете приводит к появлению неравномерности охлаждения. При этом сильно снижается эффективность охлаждения. Аналогичный вывод можно сделать -и в случае, если витки спирали каждого ряда будут входить в промежутки между витками спирали соседнего ряда на расстояние меньшее 0,45 высоты спирали. Кроме того, такой радиатор будет иметь и большие габариты. Эти выводы иллюстрируются результатами измерений мощности, рассеиваемой радиаторами рассматриваемого типа при различных параметрах оребрения (таблица), Верхнее значение параметров оребрения означает смещение соседних рядов спирали вдоль корпуса, нижнее значение - смещение по азимуту. 0,45 - 0,55 0,45 - 0,55 0,3 - 0,7 0,3 - 0,7 0,2 - 0,8 0,2 - 0,8 0,1 - 0,9 0,1 - 0,9

Продолжение таблицы Из таблицы видно, что наибольшая мощность рассеивается с помощью радиатора, параметры оребрения которого соответствуют предлагаемок1у изобретению. Необходимо отметить, что указанны выше обстоятельства, ведущие к отрицательным последствиям, имеют место для поперечного, относительно.кор пуса, направления потока охлаждающег воздуха. Те же обстоятельства, которые приводят в конечном счете к резкому снижению эффективности охлаждения, имеют место ив случае невыполнения соотношения, качающегося сдвиг витков спирали в каждом из двух соседних рядов друг относительно друга Только в этом случае снижение эффективности охлаждения, возникающее вследствие неравномерного по всему сечению, радиатора процесса охлаждения, имеет место для продольного относительно корпуса, направления потока охлаждающего воздуха. На фиг. 1 изображен радиатор, вид сбоку; на фиг. 2 - то же, вид сверху.

Рсщиатор электронного прибора содержит медный корпус 1, на котором навита спираль 2 из биметаллической проволоки круглого сечения, включающая медь, плакированную никелем, и припаянную к корпусу 1 нескольkими рядами. Витки спирали 2 каждого ряда входят в промежутки между витками спирали 2 соседнего ряда на расстояние, составляющее 0,5 высоты h спирали 2, витки спирали 2 в каждом из двух соседних рядов сдвинуты на расстояние, состадляющее 0,5 шага t спирали 2. В экспериментальном образце величина шага t спирали 2 выбрана равной 8 мм, а высота h спирали2-4 мм.

Эксперименты показывают, что по сравнению с известным предлагаемый радиатор при тех же тепловых нагрузках имеет ряд достоинств. В частности, такой радиа тор имеет меньшие габариты. Например, если известный радиатор при прочих равных условиях, имеет высоту 50 мм, то предлагаемый 30 мм, т.е. габариты уменьшаются примерно в 1,7 раза. Повышение эффективности охлаждения в предлагаемом радиаторе по сравнению с известным можно выразить уменьшением расхода воздуха, необходимого для охлаждения при одной и той же мощности, выделяющейся на аноде. В частности, расход воздуха для известного радиатора составляет 100 , а для предлагаемого - 70 т.е. в 1,4 раза .меньше. Формула изобретения Радиатор электронных приборов, содержащий ьиеталлический корпус и соединенную с ним проволочную спираль с равномерным шагом, расположенную вдоль оси корпуса равномерными рядами, каждый из которых охватывает корпус по периметру, отличающийся тем, что, с целью повышения эффективности охлаждения и уменьшения габаритов радиатора, витки спирали в соседних рядах смещены друг относительно друга в азимутальном направлении на 0,450,55 шага спирали и вдоль оси корпуса на 0,45-0,55 размера витков в этом направлении. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1.Царев Б.М. Расчет и конструирование электронных ламп, М., Энергия, 1967, с. 319-320. 2 Авторское свидетельстйо СССР №132727, кл. Н 01 L 23/36, 1960. 3.патент СССР 639, кл. Н 01 J 1/42, опублик. 1925 (прототип) .

offefjpeffi/e

t/f.t