Устройство для термостабилизации элементов радиоэлектронной аппаратуры с высоким уровнем тепловыделений
Изобретение относится к электронике. Технический результат заключается в повышении интенсивности теплоотвода и надежности термостабилизирующего устройства. Сущность изобретения заключается в наличии тонкостенного металлического контейнера с рабочим веществом, на котором установлен элемент РЭА, теплообменника, выполненного в виде тонкостенной металлической трубки, по которой протекает охлаждающая жидкость. Теплообменник повторяет форму контура гребня, основание которого размещено в тепловом демпфере, выполненном цельнометаллическим, к нижнему основанию которого с хорошим тепловым контактом теплопоглощающим спаем присоединена термоэлектрическая батарея, сопряженная тепловыделяющим спаем с радиатором, а зубья гребня частично размещены в тонкостенном металлическом контейнере с рабочим веществом, причем так, что в контейнере находятся вершина и три четверти ребра зубьев. Участки теплообменника, образующие промежутки между зубьями гребня, приведены в тепловой контакт с верхним основанием теплового демпфера. 1 ил.
Изобретение относится к электронике и может быть использовано для обеспечения требуемых тепловых режимов элементов радиоэлектронной аппаратуры (РЭА) с высокими тепловыделениями.
Прототипом предлагаемого устройства является прибор, описанный в [1]. Устройство содержит тонкостенный металлический контейнер с плавящимся рабочим веществом, крышка которого выполнена в виде плоской поверхности, с внутренней стороны которой расположены металлические штыри, погруженные в плавящееся рабочее вещество, а с внешней - элемент РЭА, теплообменник, представляющий собой тонкостенную металлическую трубку, по которой протекает охлаждающая жидкость. Та часть теплообменника, которая находится в контейнере с плавящимся рабочим веществом, выполнена в форме спирали, окружающей металлические штыри крышки с зазором между трубкой и штырем 10-15 мм. Протекание жидкости по теплообменнику осуществляется посредством нагнетателя, охлаждение жидкости - термоэлектрической батареей, питаемой от источника электрической энергии.
Недостатком указанного прибора является то, что по мере протекания жидкости по теплообменнику ее температура постоянно увеличивается за счет поглощения тепла, исходящего от рабочего вещества, и на выходе из теплообменника температура жидкости весьма ощутимо превышает ее температуру на входе в теплообменник. По длине теплообменника имеет место градиент температуры, наличие которого приводит к снижению интенсивности отвода тепла от рабочего вещества и к снижению надежности работы термостабилизирующего устройства.
С целью повышения интенсивности теплоотвода от контейнера с плавящимся рабочим веществом, а следовательно, и надежности термостабилизирующего устройства предлагается конструкция, приведенная на чертеже.
Устройство содержит тонкостенный металлический контейнер 1 с рабочим веществом 2, на котором установлен элемент РЭА 3, теплообменник 4, выполненный в виде тонкостенной металлической трубки, по которой протекает охлаждающая жидкость. Теплообменник повторяет форму контура гребня, основание которого размещено в тепловом демпфере 5, выполненном цельнометаллическим, к нижнему основанию которого с хорошим тепловым контактом теплопоглощающим спаем присоединена термоэлектрическая батарея 6, сопряженная тепловыделяющим спаем с радиатором 7, а зубья частично размещены в тонкостенном металлическом контейнере 1 с рабочим веществом 2, причем так, что в контейнере находятся вершина и три четверти ребра зубьев. Участки теплообменника 4, образующие промежутки между зубьями гребня, приведены в тепловой контакт с верхним основанием теплового демпфера 5. Протекание жидкости по теплообменнику осуществляется посредством нагнетателя 8. Питание термоэлектрической батареи 6 производится источником постоянного тока 9. Для снижения до минимума влияния колебаний температуры окружающей среды применяется теплоизоляция 10.
Устройство работает следующим образом.
Тепло, поступающее от элемента РЭА 3, передается тонкостенному металлическому контейнеру 1 и через поверхность соприкосновения рабочему веществу 2. Далее одновременно происходит прогрев рабочего вещества 2 до температуры плавления и процесс плавления. При плавлении рабочего вещества 2 температура тонкостенного металлического контейнера 1 и соответственно температура элемента РЭА 3 будет поддерживаться при постоянном значении, равном температуре плавления рабочего вещества 2. При этом охлажденная термоэлектрической батареей 6 жидкость, протекающая через теплообменник 4, не будет давать рабочему веществу 2 расплавиться полностью, тем самым сохраняя необходимый температурный режим элемента РЭА 3 на сколь угодно длительное время. Радиатор 7 применяется для отвода излишка теплоты от тепловыделяющего спая термоэлектрической батареи 6.
Использование теплового демпфера 5 устраняет недостаток, связанный с уменьшением интенсивности отвода тепла от рабочего вещества 2 протекающей в теплообменнике 4 жидкостью. Форма выполнения теплообменника 4 позволяет осуществлять дополнительное промежуточное охлаждение протекающей жидкости, что практически устраняет градиент температуры по длине теплообменника 4 и повышает количество теплоты, отводимое охлаждающей жидкостью, а также надежность работы термостабилизирующего устройства.
Литература
1. Патент RU 2180161, Н 05 К 7/20, Н 01 L 23/34. Устройство для термостабилизации элементов радиоэлектронной аппаратуры с высокими тепловыделениями / О.В.Евдулов, Т.А.Исмаилов, Ш.А.Юсуфов, Г.И.Аминов (РФ) - №2000123232. Заявл. 07.09.2000. Опубл. 27.02.2002. Бюл. №6.
Формула изобретения
Устройство для термостабилизации элементов радиоэлектронной аппаратуры с высоким уровнем тепловыделений, содержащее тонкостенный металлический контейнер с рабочим веществом, имеющим стабильную температуру плавления, совпадающую с температурой статирования размещенного на нем элемента радиоэлектронной аппаратуры, и находящийся в нем теплообменник, выполненный в виде металлической трубки, по которой протекает посредством нагнетателя охлаждающая жидкость, отличающееся тем, что теплообменник повторяет форму контура гребня, основание которого размещено в тепловом демпфере, выполненном цельнометаллическим, к нижнему основанию которого с хорошим тепловым контактом теплопоглощающим спаем присоединена термоэлектрическая батарея, сопряженная тепловыделяющим спаем с радиатором, а зубья гребня частично размещены в тонкостенном металлическом контейнере с рабочим веществом, причем так, что в контейнере находятся вершина и три четверти ребра зубьев, участки же теплообменника, образующие промежутки между зубьями гребня, приведены в тепловой контакт с верхним основанием теплового демпфера, питание термоэлектрической батареи производится источником постоянного тока.
РИСУНКИРисунок 1
