Шкаф для охлаждения блоков радиоэлектронной аппаратуры

 

СОЮЗ СОВЕТСНИК

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИК

РЕСПУБЛИН (19) (11) 20 Н 01 L 23/34 (50 4

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К А ВТОРСНОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 4051296/24-21 (22) 07.04.86 (46) 23.07.88. Бюл. Р 27 (72) В.А.Кудрявцев и А.Ф.Красиков (53) 621.396.67.7(088.8) (56) Патент ФРГ Ф 2138376, кл . Н 05 К 7/20, опублик. 1977.

Авторское свидетельство СССР

У 978398, кл. Н 05 К 7/20, 1982. (54) ШКАФ ДЛЯ ОХЛАЖДЕНИЯ БЛОКОВ РАДИОЭЛЕКТРОННОЙ АППАРАТУРЫ (57) Изобретение может быть использовано, в частности, при разработке радиоэлектронной аппаратуры (P3A) со значительными тепловыделениями в условиях повышенной температуры окружающей среды. Шкаф для охлаждения бло1412020 ков РЭА содержит корпус 1 с внешними стенками 2 и 3 из листового материала и полыми основаниями 4 5. Во внутренние стенки 12 встроены зигзагообразные трубопроводы 13, на внутренних поверхностях которого в шахматном порядке выполнены выступы 19 треугольной формы, ориентированные своими большими сторонами,наклоненныИзобретение относится к области конструирования средств связи и может быть использовано при разработках аппаратуры со значительными тепловыделениями в условиях повышенной температуры окружающей среды.

Цель изобретения — повышение эффективности охлаждения, улучшение массогабаритных характеристик и повы- 10 шение технологичности конструкции.

На фиг.1 изображен предлагаемый шкаф, общий вид сбоку с вертикальным разрезом; на фиг.2 — то же, общий вид в плане с горизонтальным разре- 15 зом; на фиг.3 — фрагмент вертикального сечения стенок шкафа с пластинчатыми пружинами; на фиг,4 — фрагмент вертикального сечения внутренней стенки шкафа в плоскости зигза- 20 гообразных трубопроводов, разрезанной на секции.

Предлагаемый шкаф содержит сбор— ный корпус 1, закрытый с боковых сторон внешними стенками 2 и 3, вы 25 полненными из листового материала например, дюралевого сплава), а сверху и снизу — верхним 4 и нижним 5 полыми основаниями. Между стенками шкафа и его верхним и нижним полыми основа- 30 ниями 4 и 5 помещены резиновые уплотнения 6 и 7, а между задними 8 и передними 9 вертикальными силовыми уголками — уплотнения 10 и 11, аналогичные уплотнениям 6 и 7.

Во внутренние стенки 12 шкафа, выполненные из алюминиевого литья, встроены один над другим зигзагообразные трубопроводы 13 (число стенок

12 равно 1 или 2). Число зигзагооб- . 40 разных трубопроводов 13 принимается равным числу горизонтальных этажей 14 шкафа (до 7-8 единиц), заполненных ми относительно внутренних поверхностей соответствующих внутренних стенок, в направлении входного сечения воздуховодных каналов, а на внутренние поверхности стенок корпуса нанесено теплоизолирующее покрытие 25.

Шкаф имеет технологическую конструкцию с эффективным охлаждением. 2 з.п. ф-лы, 4 ил. теплонагруженными блоками и в совокупности образующих нагретую зону шкафа. Каждый зигзагообразный трубопровод 13 имеет 6-8 колен, одним концом соединен с магистралью 15, из которой подается под давлением охлаждающая жидкость (например, 60Х-ный водный раствор этиленгликоля или антифриз 40 -ный), а другим. концом — с магистралью 16,предназначенной.для отвода нагретой жидкости.

Между внутренней 12 и внешней 3 стенками установлены перегородки,перпендикулярные плоскости этих стенок, в виде ребер 17, выполненные за одно целое со стенкой 12. Ребра 17 со стенками 3 и 12 образуют воздуховодные каналы 18, перпендикулярные полым основаниям 4 и 5. На поверхности стенки 12, обращенной в сторону теплонагруженных блоков, размещенных на этажах 14, выполнены выступы 19 треугольной формы ориентированные своими большими сторонами в направлении входного сечения воздуховодных каналов 18, Выступы 19 размещены горизонтальными рядами, между этажами 14, а по вертикали — в шахматном порядке.

У каждого выступа 19 плоскость

20 (фиг.3) наклонена под углом 150

160 относительно внутренних поверхностей внутренних стенок. Во внутреннем объеме нижнего основания 5 размещены вентиляторы 21, установленные в отверстиях листа 22. Механически лист 22 связан с основанием

5 и перекрывает все нижнее сечение шкафа за исключением выходных сечений воздуховодных каналов 18. Проемы шкафа выше листа 22 перед и за его.5 14 нагретой зоной перекрыты заглушками

23 и 24, установленными поэтажно.

Внешняя стенка 3 облицована со стороны воздуховодных каналов 18 теплоизолирующим покрытием иэ битумного картона 25, расположенным между стенкой 3 и ребрами 17.В воздуховодных ка.налах 18 между ребрами 17 могут быть установлены пластинчатые пружины 26,выполненные из пружинной стали. Пластины 26 закреплены своими узкими концами 27 на внутренней стенке 12, Широкие концы 28 пружин 26 свободны и отогнуты под острым углом к наружной поверхности внутренней стенки в направлении выходного сечения возду" ховодных каналов. Пружины 26 могут быть расположены рядами напротив выступов 19.

Внутренние стенки 12 могут бытв набраны из секций 29 (фиг.4), каждая из которых содержит один зигзагообразный трубопровод 13, участки магистралей 15 и 16.

Между секциями 29 введены уплотнения 30 для устранения утечек жидкости из магистралей 15 и 16 и воздуха из воэдуховодных каналов 18.

Секции между собой скреплены болтовыми соединениями (например, фланцевыми). Число секций равно числу этажей 14 (до 7-8 ед.).

Предлагаемый шкаф работает следующим образом.

При включении вентиляторов 2 1, установленных в отверстиях листа

22, воздух иэ полости нижнего основания 5 выходит под давлением около

50 Па, создаваемым лопастями крыльчаток вентиляторов 21, во внутренний объем шкафа, заполненный теплонагруженными блоками, размещенными на этажах 14. Причем заглушки 23 и .24, расположенные поэтажно в шкафу, препятствуют протеканию воздуха перед и за нагретой зоной шкафа.

Охлаждающий воздух распределяется по проходным сечениям нагретой зоны, образованным боковыми поверхностями блоков, установленных на этажах 14, а часть воздуха поступает в зазоры между поверхностями внутренних стенок 12 и боковыми поверхно" стями блоков, непосредственно примыкающими к стенкам 12.

Пройдя через нагретую зону шкафа (зтажи 14), воздух, имеющий неко12020 щей более высокую температуру (например, 60-70 С), через стенки 3, введено теплоизолирующее покрытие 25; одновременно уменьшаются на 5-8 дБ шумовые помехи от шкафа.

Проходные сечения воздуховодных каналов 18 достаточно велики. Поэтому гидравлические сопротивления каналов 18 относительно малы (по сравнению с сопротивлениями воздушных ка45 налов обычных теплообменников) и составляют около SOX от суммарного гидравлического сопротивления всего шка50

5

30 торую начальную температуру, нагре-вается в объеме шкафа. Горячий vc дух из нагретой зоны поступает в полость верхнего основания 4 и затем н воэдуховодные каналы 18. Г!ричем наличие заглушек 23 и 24 препятствует попаданию горячего воздуха в псрсдию и заднюю эоны шкафа. По воздуховодным каналам 18 воздух движется сверху вниз, где за счет теплообмена с охлажденными стенками 12 и ребрами 17 охлаждается до первоначальной темпе— ратуры. Тепло, содержащееся в воздухе, от стенок 12 передается охлаждап: щей жидкости, протекающей через зигзагообразные трубопроводы 13 от магистрали 15 (распределительной) в магистраль 16 (сборную). Пройдя через трубопроводы 13, жидкость нагревает— ся до температуры,превьппающей начальную на 2-3 С. Из магистрали 16 нагретая жидкость поступает во внешний теплообменный контур, расположенный вне шкафа.

Охлажденный воздух поступает из каналов !8 в полость нижнего основания 5 шкафа, откуда подается вентиляторами 2 1 во внутреннюю полость шкафа для охлаждения его нагретой эоны 14. Весь процесс движения воздуха повторяется.

Чтобы исключить теплообмен охлаждаемого*воздуха, протекающего в каналах 18, с окружающей средой, имеюфа вдоль тракта движения воздуха.Зто позволяет применять вентиляторы 21 меньшей мощности и меньших габаритных размеров.

Теплоотдача воздуха, движущегося в воздуховодных каналах 18„ по внутренним стенкам 12 с ребрами 17 может быть существенно интенсифицирована (до 1,5-1,8 раза) колебаниями пластинчатых пружин 26, возникающими при обтекании расширенных концов 28, 1412020 когда ламинарный режим движения воздуха в каналах 18 переходит в турбулентный режим в зоне расположения зигзагообразных трубопроводов 13,При этом вследствие понижения температу- ры воздуха повышается эффективность охлаждения блоков, установленных в шкафу на этажах 14, в результате чего суммарная мощность тепловыделения 10 шкафа может быть увеличена в 1,2 раза.

В шкафу всегда имеются более и менее теплонагруженные блоки, а также блоки с различной допустимой температурой электрорадиоизделий (ЭРИ).

Наиболее критичными по температуре являются блоки, имеющие большие тепловыделения и меньшие допустимые тем- 20 пературы ЭРИ. Если разместить эти блоки на границе нагретой зоны шкафа (этажей 14) в непосредственной близости от охлажденных внутренних стенок 12, тогда поверхности этих блоков будут находиться в лучистом и конвективном теплообмене с более холодной стенкой 12 и воздухом, прохо.дящим вдоль этой стенки, это повышает эффективность охлаждения указанных блоков. Такой эффект достигается также благодаря тому, что часть воздуха, поступающего в шкаф от вентиляторов

21, имеет возможность двигаться вдоль стенки 12 снизу вверх, отдавая тепло, полученное от рассматриваемых блоков, холодной стенке 12 на всем пути своего движения ° При этом выступы 19 своими поверхностями 20 направляют воздух, проходящий вдоль стенки 12, в сторону нагретых поверх40 ностей крайних блоков, расположенных на этажах 14 в непосредственной близости от стенки 12, другая часть воздуха протекает между выступами 19.

В результате такого распределения по- " токов воздуха последний приобретает турбулентный характер движения вдоль стенки 12, что интенсифицирует его охлаждение и температура воздуха на всем пути движения повьпнается незна- 50 чительно (на 4-5 С). Это повышает эффективность охлаждения рассматриваемых теплонагруженных блоков, расположенных как на верхних, так и на нижних этажах шкафа.

Формула изобретения

1. Шкаф для охлаждения блоков радиоэлектронной аппаратуры, содержащий корпус с расположенными одно напротив другого полыми основаниями и с внутренними и внешними стенками, перегородки, размещенные между внутренними и внешними стенками с воз— можностью образования воздуховодных каналоВ, перпендикулярных полым основаниям и сообщающихся своими концами с полыми основаниями,вентиляторы, теплообменник, выполненный в виде зигзагообразных трубопроводов,и радиоэлектронные блоки, установленные в корпусе, о т л и ч а ю щ и и с я тем, что, с целью повышения эффективности охлаждения, улучшения массогабаритных характеристик и повышения технологичности конструкции, зигзагообразные трубопроводы поэтажно расположены вдоль внутренних стенок корпуса в одной плоскости, на внутренних поверхностях зигзагообразных трубопроводов выполнены расположенные в шахматном порядке выступы треугольной формы, ориентированные своими большими сторонами, наклоненными относительно внутренних поверхностей соответствующих внутренних стенок, в направлении входного сечения воздуховодных каналов, а на внутренние поверхности внешних стенок корпуса нанесено теплоизолирующее покрытие.

2. Шкаф по п.1, о т л и ч а ю— шийся тем, что воздуховодные каналы снабжены размещенными между перегородками и закрепленными одними своими концами на внутренних стенках корпуса пластинчатыми пружинами, свободные концы которых выполнены трапецеидальной формы и отогнуты в направлении выходного сечения воздуховодных каналов с образованием острого угла с поверхностью внутренних стенок корпуса.

3. Шкафпоп.1, отличаю— шийся тем, что каждая внутренняя стенка корпуса выполнена в виде набора соединенных между собой секций, а каждый зигзагообразный трубопровод установлен на соответствующей секции внутренней стенки корпуса.

3

77

79

2У 22

Фиа 2

12

26, Х

1412020

2У

Составитель С.Дудкин

Редактор А.Шишкина Техред g.дидык Корректор Л.Патай

Заказ 3676/58

Тираж 832 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

1l3035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно"полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4