Шкаф радиоэлектронной аппаратуры
Изобретение относится к приборостроению и системам охлаждения радиоэлектронной аппаратуры. Технический результат – повышение эффективности охлаждения теплообменников и шкафа в целом. Технический результат достигается тем, что шкаф радиоэлектронной аппаратуры (РЭА) содержит: несущий корпус, образованный расположенными друг под другом верхним, средними и нижним теплообменниками и полыми боковыми стенками, охватывающими теплообменники. Секции, вмещающие в себя съемные модули, размещенные в субблоках, с возможностью тепловой связи каждого из них с расположенным над ним и под ним теплообменником, верхние патрубки с вентиляторами, прикрепленные к верхним торцам боковых стенок. В теплообменниках образовано по два канала для прохождения воздуха с ячеистой структурой, при этом на внутренних сторонах полых боковых стенок шкафа, на уровне каналов для прохождения воздуха в теплообменниках, выполнены отверстия. Все теплообменники выполнены в виде плиты из алюминиевого сплава с высокой теплопроводностью, полые боковые стенки снабжены разделителями воздушного потока на каналы, соответствующие каналам в теплообменниках. В основании шкафа с боковых сторон выполнены прямоугольные отверстия для поступления воздуха в полые стенки шкафа, а в нижней части шкафа с боковых сторон прикреплены нижние патрубки. При этом нижние патрубки, основание шкафа с прямоугольными отверстиями, соотносящиеся с ними верхние патрубки с вентиляторами, воздушные каналы, образованные полыми боковыми стенками с разделителями воздушного потока, соответствующие им воздушные каналы, образованные в теплообменниках с разделителями воздушного потока, создают в шкафу два контура принудительного воздушного охлаждения – передний и задний, с противоположными направлениями движения воздуха в каналах переднего и заднего контуров. 1 з.п. ф-лы, 13 ил.
Изобретение относится к области приборостроения и системам охлаждения радиоэлектронной аппаратуры и может быть использовано при конструировании приборов, приборных шкафов, в этажи (секции) которых встраиваются съемные электронные модули или субблоки со съемными электронными модулями с кондуктивным теплоотводом.
К аналогам предполагаемого изобретения относится радиоэлектронный блок, включающий корпус, верхний и нижний радиаторы, печатные платы с тепловыделяющими элементами [а.с. №1780201].
К недостаткам конструкции радиоэлектронного блока можно отнести то, что для обеспечения каналов прохода воздуха в наружных пазах требуется закрытие радиаторов снаружи конструктивными частями корпуса, что усложняет конструкцию устройства-аналога. Также корпус блока, как следует из графических материалов, выполнен из тонколистового материала и его внутренние размеры будут весьма грубыми. Радиаторы должны быть с достаточно высокой степенью точности собраны в части расстояния между внутренними поверхностями радиаторов для установки печатных плат с соединителями и при этом обеспечивать прилегание к наружным поверхностям радиатора соответствующих плоскостей корпуса. Это требует при сборке использования специальной технологической оснастки, пригонки, и, как следствие, повышает трудоемкость изготовления. Из описания и графических материалов следует, что только наружная печатная плата слева получает дополнительный обдув воздухом. При этом конструктивный недостаток, состоит в неравномерном съеме тепла со всех печатных плат.
Таким образом техническое решение, известное из аналога, является недостаточно технологичным при изготовлении радиоэлектронного блока, т. к. требует дополнительных деталей, пригонки или специальной технологической оснастки при сборке и недостаточно эффективно при обеспечении охлаждения печатных плат.
В качестве прототипа предлагаемого технического решения принят шкаф радиоэлектронной аппаратуры [патент РФ №2163061], Шкаф построен из полых боковых стенок и полых верхнего и нижнего теплообменников, имеющих внутреннее оребрение. Шкаф может быть многоэтажным, для чего между верхним и нижним теплообменниками размещены межэтажные перекрытия, выполненные в виде полых теплообменников с внутренним двусторонним продольным оребрением. В шкафу образованы каналы для продува теплообменников воздухом, подаваемом вентиляторами. К недостаткам шкафа можно отнести его конструктивную сложность и недостаточную технологичность изготовления, так как все наружные (нижний и верхний) и внутренние теплообменники выполнены из двух деталей и стандартных крепежных изделий. При этом каждый верхний и нижний теплообменники состоят из оребренного основания, закрывающего его щитка для обеспечения герметичности и создания каналов прохождения воздуха. Каждый из внутренних горизонтальных теплообменников состоит из двух оребренных оснований. Все теплообменники в окончательном виде должны удовлетворять высоким параметрам шероховатости (Ra 2,5 мкм) и плоскостности наружных горизонтальных поверхностей (0,1 мм) для обеспечения качественного теплового контакта с несущими конструкциями электронных модулей (ЭМ) или субблоков с ЭМ с кондуктивным съемом тепла. При любом способе изготовления каждое из оребренных оснований должно быть механически обработано, после чего они собираются в сборочную единицу (теплообменник), который подвергается окончательной механической обработке в сборе не только наружных горизонтальных поверхностей съема тепла в части достижения указанных выше параметров, но также всех торцевых поверхностей для обеспечения качественной (без перекосов) сборки шкафа и для эффективной передачи тепла в нем. Толщина (между поверхностями съема тепла) сборки теплообменника должна иметь допуск не хуже 0,1 мм, что связано с необходимостью обеспечения расстояния между любой парой теплообменников по вертикали с допуском ±0,1 мм для исключения перекосов, которые должны сводиться к минимуму в конструкциях с контактно-кондуктивной передачей тепла. По другим направлениям (по ширине и глубине) все теплообменники должны иметь размеры с отклонениями не более 0,2 мм. Следствием каждого перекоса в шкафу является некачественное (с воздушными зазорами) сопряжение контактирующих поверхностей. Учитывая, что воздух имеет тепловую проводимость λВ=0,028 Вт/м∙К, которая в 4-5 тысяч раз ниже проводимости алюминиевых сплавов (λАл._спл=117...160 Вт/м⋅К), используемых в несущих конструкциях радиоэлектронной аппаратуры, становится очевидным, что воздушные зазоры являются основными источниками тепловых сопротивлений (потерь) в трактах теплопередачи от электронного модуля до теплоносителя (в данном случае воздуха). Для изготовления двух оснований с оребрением требуется механическая обработка шести поверхностей (граней) контура, а затем и механическая обработка для получения оребрений. Должны обрабатываться также шесть поверхностей сборочной единицы, теплообменника, т. к. в составляющих его деталях всегда присутствуют погрешности изготовления, приводящие к перекосам в сборке. Всего необходима механическая обработка 18-ти поверхностей примерно одинаковых размеров, что требует многократной переустановки деталей и сборки в целом на станке с соответствующими затратами времени, не говоря о подготовительно-заключительном времени, отводимом на детали и саму сборку. Всё это определяет высокую трудоёмкость изготовления теплообменников даже при использовании современного станочного парка с цифровым управлением. Например, для изготовления теплообменника с конечными размерами 500х236х44 мм необходимо изготовить две детали с оребрением, каждая с учетом припусков на обработку в сборке имеет размеры, например, 504х240х24мм. 3D-компьютерное моделирование показывает, что площадь поверхностей, подвергаемых механической обработке в рассматриваемом варианте конструкции, составляет для каждой из деталей 0,71 м2. Площадь механически обрабатываемых поверхностей в сборке теплообменника составляет 0,35 м2, а суммарная площадь всех обрабатываемых поверхностей теплообменника составляет 2х0,71+0,35=1,77 м2. В процессе сборки теплообменника должна быть обеспечена его герметичность для исключения утечек воздуха и связанного с этим акустического шума. Детали устанавливаются на клей-герметик, что усложняет сборку. Выполнение каждого внутреннего теплообменника из двух деталей понижает эффективность охлаждения из-за наличия в них поверхностей контактного сопряжения с увеличенным тепловым сопротивлением из-за возможных воздушных зазоров, величина которых практически может составлять на отдельных участках до 0,2 мм при допусках плоскостности на сопрягаемые поверхности 0,1 мм. Применение клеев-герметиков незначительно улучшает ситуацию из-за их низкой теплопроводности (λКл=1...2 Вт/м⋅К), которая в среднем в сто раз меньше, чем у алюминиевых сплавов.
Верхний и нижний теплообменники конструктивно усложнены и тем, что, являясь наружными, должны обеспечивать необходимую герметичность шкафа от внешних воздействий, например, от брызг воды, и для исключения возможности утечек проходящего через них воздуха через щели между деталями, приводящего к возникновению акустического шума. Всё это требует тщательной установки деталей на клей-герметик и повышает трудоемкость их изготовления.
Таким образом, шкаф, принятый за прототип, имеет сложную конструкцию, низкую технологичность изготовления и недостаточную эффективность охлаждения.
Решаемая техническая проблема - упрощение конструкции шкафа радиоэлектронной аппаратуры, повышение технологичности его изготовления, а также повышение эффективности охлаждения.
Задачей, на решение которой направлено заявляемое изобретение, является создание конструкции шкафа радиоэлектронной аппаратуры (далее - шкафа), в частности теплообменников, как самых сложных и трудоемких его составных частей, с сокращенным количеством деталей, с повышенной технологичностью их изготовления, со сниженными тепловыми потерями в теплообменниках.
Достигаемый технический результат - повышение эффективности охлаждения теплообменников и шкафа в целом.
Решение поставленной задачи достигается за счет того, что в шкафу радиоэлектронной аппаратуры, содержащем несущий корпус, образованный расположенными друг под другом полыми верхним, нижним и внутренними теплообменниками с внутренними продольными элементами для обеспечения съема тепла воздухом, полыми боковыми стенками, охватывающими теплообменники, с выполненными на их внутренних сторонах на уровне полостей теплообменников отверстиями для прохода воздуха; размещенные между теплообменниками съемные модули или субблоки с возможностью тепловой связи каждого из них с расположенным над ним и под ним теплообменником, в каждом из теплообменников и в боковых стенках изнутри выполнена продольная перегородка, разделяющие их на две полости, на соответствующие друг другу каналы, например, два; патрубки с вентиляторами, прикрепленные к верхним торцам боковых стенок, при этом в каждом из теплообменников сквозные полости с продольными элементами для съема тепла выполнены в виде групп сквозных отверстий, а количество групп сквозных отверстий равно количеству каналов, сквозные отверстия выполнены по технологии глубокого сверления.
Сущность изобретения, его реализуемость и возможность промышленного применения поясняются фиг. 1-9, иллюстрирующими пример выполнения заявляемого шкафа.
На фиг. 1 - шкаф с выдвинутыми на двух из его секций субблоками со съемными электронными модулями, общий вид;
фиг. 2 - корпус шкафа радиоэлектронной аппаратуры, общий вид с разрезами;
фиг. 3 - корпус шкафа, общий вид, с горизонтальным разрезом по внутреннему теплообменнику;
фиг. 4 - внутренний теплообменник шкафа, общий вид;
фиг. 5 - внутренний теплообменник шкафа, общий вид с разрезом;
фиг. 6 - патрубок с вентиляторами с разрезом через левый вентилятор;
фиг. 7 - патрубок с вентиляторами с разрезом через правый вентилятор;
фиг. 8 - корпус шкафа, передняя часть (передний канал), в разрезе;
фиг. 9 - корпус шкафа, задняя часть (задний канал), в разрезе;
фиг. 10 - основание шкафа, далее – основание;
фиг.11 - шкаф, вид снизу.
фиг. 12 - субблок формата "Евромеханика-6U", общий вид;
фиг. 13 - субблок формата "Евромеханика-6U", фрагмент в разрезе.
На фиг. 1-13 приняты следующие обозначения:
1 - корпус шкафа радиоэлектронной аппаратуры (далее –корпус);
2, 3 - субблоки;
4, 5 - съемные электронные модули (далее - съемные модули);
6, 7 - боковые стенки корпуса шкафа, левая и правая соответственно (далее - боковые стенки);
8 - лист, закрывающий в корпусе боковые стенки;
9, 10, - наружный теплообменник (верхний и нижний);
11- внутренний теплообменник;
12 - плита любого теплообменника (далее - плита);
13 - любой из пазов на торцевой стороне теплообменника;
14 - любое сквозное отверстие между противолежащими друг другу пазами на торцевых сторонах теплообменника (далее - отверстие);
15 - коробка для патрубков с вентиляторами (далее – коробка):
16, 17 - патрубки из коробки 15, левый и правый соответственно.
18 - вентилятор;
19 - основание для закрепления шкафа на объекте через виброизоляторы (далее – основание шкафа);
20, 21 - крышка патрубка, левая и правая соответственно (далее – крышка);
22 - разделитель воздушного потока на каналы в теплообменниках;
23, 24 - нижние кольца из стали, наружное и внутреннее соответственно (далее – кольцо;
25, 26 - верхние кольца из стали, наружное и внутреннее соответственно (далее – кольцо;
27 - кольцо из резиновой пластины (далее – кольцо резиновое);
28 - разделитель воздушного потока на выходе из патрубка (далее – разделитель патрубка);
29, 30 - нижние патрубки левый и правый соответственно (далее –нижние патрубки);
31 - рамка с сеткой;
32, 33 - прямоугольные резиновые прокладки, нижние и верхние соответственно (далее –прокладки прямоугольные резиновые);
34 - модуль монтажный;
35 - крышка шкафа передняя съемная (далее – крышка шкафа);
36 - коробка внешних связей;
37 - горизонтальный желоб для укладки жгутов электромонтажа;
38 - корпус субблока ;
39 - клиновой замок субблока 3 (далее – клиновой замок);
40 - теплосъемник субблока 3 (далее – теплосъемник);
41 - угловой фланцец для крепления субблока 3 в корпусе 1 шкафа (далее –угловой фланец);
42 - теплопроводящая пластина съемного электронного модуля (далее теплосток);
43 - печатная плата с электронными компонентами (далее - печатная плата);
44, 45 - основания корпуса субблока 3, верхнее и нижнее соответственно (далее основания корпуса субблока);
46, 47 - планки теплосъемника 40, верхние и нижняя соответственно (далее -планки).
Заявляемый шкаф в рассматриваемом примере выполнения (см. фиг. 1) содержит корпус 1 шкафа, в который устанавливаются по секциям субблоки 2 и 3 со съемными модулями 4 и 5 (на фиг. 1 условно показаны два субблока с различными форматами съемных модулей). Конструкция корпуса 1 (см. фиг. 2, 3) включает в свой состав боковые стенки 6, 7, теплообменники верхний 9, и нижний 10, и внутренние теплообменники 11, которые образуют секции для размещения субблоков со съемными электронными модулями. На фиг. 2 изображен пятисекционный корпус, в котором верхняя секция служит, например, для размещения субблоков со съемными модулями формата «Евромеханика-3U», а нижерасположенные четыре секции - для субблоков со съемными модулями формата «Евромеханика-6U» с кондуктивным теплоотводом (за счет тепловой проводимости материалов). Верхний и нижний теплообменники 9, 10 и внутренние теплообменники 11 выполнены в виде плит 12 из алюминиевого сплавов В95 или Д16, имеющих высокую теплопроводность (λВ95=155 и λД16=138 Вт/м∙К) и механическую прочность, что важно для шкафов, плотно заполняемых аппаратурой, которые могут эксплуатироваться на различных подвижных объектах. Толщина плит 12 теплообменников в заявляемой конструкции шкафа составляет, например, 39 мм - для верхнего и нижнего теплообменников 9, 10 и 44 мм - для внутренних теплообменников 11. При указанных толщинах теплообменников обеспечивается их необходимая жесткость при возможных механических воздействиях на шкаф с аппаратурой.
Во всех теплообменниках с торцевых сторон выполнены по два паза 13 глубиной около 5 мм. Два соответствующих друг другу паза 13, расположенных на противоположных торцевых сторонах каждого теплообменника соединяются между собой группой сквозных отверстий 14, образуя канал для прохождения воздуха через теплообменники. Аналогичным образом группой сквозных отверстий 14 соединяются и другие два противолежащие друг другу паза каждого теплообменника. Таким образом на каждом из тепообменников образуется два канала для прохождения воздуха. На фиг. 4, 5 показан внутренний теплообменник 11 с двумя каналами подачи воздуха, в каждом из которых выполнена группа отверстий 14. В материалах данной заявки на изобретение отверстия и их количество показаны условно. Отверстия 14 являются элементами, позволяющими увеличить площадь поверхностей для съема тепла воздухом. Например, в реальной конструкции это шестьдесят отверстий 14 диаметром 9 мм в двух каналах каждого из внутренних теплообменников 11 обеспечивают суммарную площадь поверхности съема тепла в 0,83 м2. Диаметр и количество отверстий в теплообменниках определяются тепловым расчетом, тепловым моделированием или экспериментально. Выполнение тепловых расчетов по предлагаемому техническому решению проводилось в приложении для теплового анализа PRO/Mechanicа программы объемного моделирования CREO. Отверстия 14 в каждой из групп выполнены по технологии глубокого сверления. Для технологического обеспечения глубокого сверления должна обеспечиваться минимальная толщина материала между отверстиями 14 в на около 3 мм. В плите 12 каждого из внутренних теплообменников 11 образуется ячеистая структура с непрерывающейся кондуктивной передачей тепла во всех направлениях. В каждом верхнем и нижнем теплообменниках 9, 10 количество отверстий примерно в два раза меньше, чем в каждом из внутренних теплообменников 11. Это связано с их меньшей толщиной и конструктивной необходимостью иметь на их внешних поверхностях глухие резьбовые отверстия для крепления конструктивных элементов коробки 15, включающей патрубки 16, 17 с вентиляторами 18 с элементами крепления верхних упорных виброизоляторов (на фиг. 6 и 7 не показаны), а на нижнем теплообменнике 10 – под основание 19 шкафа с опорными виброизоляторами (см. фиг. 8). При этом учтено, что, верхний теплообменник 9 снимает тепло с расположенного только под ним субблока 2 с модулями 4, а нижний теплообменник 10 снимает тепло с расположенного над ним субблока 3 с модулями 5. Каждый из внутренних теплообменников 11 снимает тепло с субблоков 2 и 3, расположенных над ним и под ним. Коробка 15 с верхними патрубками 16, 17, закреплена также и на верхних торцах боковых стенок 6, 7. В каждом из патрубков 16, 17 установлен вентилятор 18 с направлением потока воздуха по оси вентилятора. Каждый из патрубков 16 и 17 из коробки 15 выполнен в виде соответствующих друг другу частей коробки 15 (левой или правой) и съемной крышки 20, 21. На крышки 20 или 21 каждого из патрубков 16 или 17 сверху установлен разделитель 28 воздушного потока, а снизу – вентилятор 18. Для крепления вентилятора предусмотрены снизу наружные 23 и внутренние 24, а сверху наружные и внутренние 25, 26 стальные кольца. Между стальными кольцами 23, 24 и 25, 26 закреплены резиновые кольца 27 (из резиновой пластины толщиной, например, 2 мм). Крепление вентилятора 18 непосредственно на резиновых кольцах 27 обеспечивает виброизоляцию от него корпуса шкафа, снижение акустического шума при его работе.
В нижней части шкафа с боковых сторон прикреплены нижние патрубки 29, 30 с направляющими пазами внутри, в которые установлены одинаковые легкосъемные рамки с металлическими сетками 31, предохраняющими шкаф от попадания пыли во внутренние каналы шкафа. В основании 19 шкафа выполнены с боковых сторон ассиметричные прямоугольные отверстия для поступления воздуха в полые боковые стенки 6, 7. Между нижними торцами боковых стенок 6, 7 и основанием 19 шкафа, а также между патрубками 29, 30 и основанием 19 шкафа установлены прямоугольные резиновые прокладки 32 и 33, в которых выполнены прямоугольные отверстия, соответствующие по расположению аналогичным отверстиям в основании 19. Патрубки 29, 30, нижние прокладки 32 прямоугольные резиновые с прямоугольными отверстиями, основание 19 шкафа с прямоугольными отверстиями, верхние прокладки 33 прямоугольные резиновые с прямоугольными отверстиями, полые боковые стенки 6, 7, патрубки 16, 17 со своими полостями, вентиляторы 18, разделители воздушного потока 22 теплообменников, патрубки верхние с разделителями 28 воздушного потока в патрубках 16, 17 создают в шкафу два контура принудительного воздушного охлаждения – передний и задний. Контуры охлаждения соответствуют воздушным каналам, образованным в полых боковых стенках, верхнем и нижнем теплообменниках 9, 10, в средних теплообменниках 11. В боковых стенках 6, 7 на уровне соответствующих каналов теплообменников 9, 10, 11 выполнены соответствующие им отверстия. Направление движения воздуха в передних и задних каналах – противоположное, что помогает выравнивать температурное поле каждого из теплообменников 9, 10, 11.
Шкаф (см. фиг. 1) для электрического подключения размещаемых в нем субблоков 2, 3 снабжен монтажным модулем 34 со съемной передней крышкой 35. В своей верхней части монтажный модуль 34 снабжен коробкой внешних связей 36 для установки на ее верхней наклонной поверхности электрических соединителей внешних связей. Монтажный модуль 34 с боковых сторон снабжен вертикальными каналами для прокладки электрических жгутов, а на уровне передних торцев теплообменников 9, 10, 11 имеет горизонтальные желоба 37 для укладки в них жгутов электромонтажа с электрическими соединителями на концах (не показаны), которые накидываются на ответные части электрических соединителей, установленные в субблоках 2, 3 спереди или на лицевых поверхностях съемных модулей 4, 5 (не показаны). В субблоках 2, 3 может быть предусмотрена электрическая связь между съемными модулями 4, 5 с помощью установленных на модулях сзади соединителей и кроссплат с ответными частями соединителей (не показаны).
Заявляемый шкаф в части системы охлаждения работает следующим образом (см. фиг. 1-11). Вентиляторы 18 работают на вытяжку воздуха, поступающего в шкаф из помещения объекта снизу через нижние патрубки 29 и 30 на входе системы охлаждения. В передней части шкафа вентилятор в верхнем патрубке 16 (см. фиг. 8) втягивает воздух внутрь корпуса 1 шкафа через патрубок 30, через сетку в рамке с сеткой 31, через прямоугольное отверстие в нижнем патрубке 30, через прямоугольное отверстие в прокладке 32 прямоугольной резиновой, через прямоугольное отверстие в основании 19 шкафа, через прямоугольное отверстие в верхней прокладке 33 прямоугольной резиновой. Далее воздух поступает в полость боковой стенки 7 и через отверстия на внутренней стороне этой стенки поступает в передние части нижнего теплообменника 10, внутренних теплообменников 11, и верхнего теплообменника 9, проходя через передний канал этих теплообменников, образованный торцевыми пазами и передними группами их сквозных отверстий. Из теплообменников 10, 9, 11, воздух поступает в полость левой боковой стенки 6 и далее в полость патрубка 16 с вентилятором 18 выбрасывается через разделитель 28 воздушного потока в окружающую среду помещения объекта. Направление движения воздуха от входа до выхода показано стрелками на фиг. 8. В задней части шкафа воздух втягивается вентилятором в патрубке 17 и дальнейшая схема продвижения воздуха от входа через прямоугольное отверстие в патрубке 29 и выход воздуха через патрубок 17 уже не требует пояснений и показан стрелками на фиг. 9. В результате прохождения воздуха из помещения объекта через боковую стенку 6 в каждый из теплообменников 10, 11, 9 они охлаждаются и, следовательно, происходит охлаждение съемных модулей 4, 5 в субблоках 2, 3, размещаемых в секциях шкафа между теплообменниками. Процесс охлаждения аппаратуры рассмотрим на примере субблока 3 на фиг. 13. Передача тепла от съемных модулей 5 на теплоноситель (в нашем случае - воздух) происходит следующим образом. С установленных на печатных платах 43 электронных компонентов (не показаны) тепло кондуктивно (за счет теплопроводности материалов в них) передается на теплостоки 42, верхние и нижние части которых в пазах оснований 44, 45 корпуса 38 субблока 3 с большим усилием прижаты клиновыми замками модулей (не показаны) к левым стенкам этих пазов. С корпуса 38 субблока 3 тепло контактно-кондуктивным путем передается на нижерасположенный теплообменник 11 или 10. При этом субблок 3 своим нижним основанием прижимается двумя клиновыми замками 39, расположенными с боковых сторон верхней части субблока 3, к теплооменнику 11 или 10 с большим усилием. Сверху передача тепла от верхней части субблока 3 на смежный теплообменник выполняется с помощью необходимого количества теплосъемников 40, установленных на верхней поверхности субблока 3. Теплосъёмники 40 упрощено показаны на фиг. 13, из которой видно, что эти теплосъемники состоят из двух планок 46 и одной планки 47. Планки 47 своими двумя выступами входят в паз каждой из двух планок 46 с минимальными зазорами. Планки скреплены друг с другом (детали крепления не показаны). Между планками 46, 47 в четырех местах установлены цилиндрические пружины (на фиг. 13 не показаны), которые выталкивают планки 46 вверх, обеспечивая их гарантированный прижим к вышерасположенному теплообменнику 11. В субблоке 3 тепло с верхнего снования 44 его корпуса передается на планку 47, а с нее на планки 46, прижимаемые к вышерасположенному внутреннему теплообменнику 11.
Технический результат в части упрощения конструкции достигается за счет того, что все теплообменники выполнены в виде плиты, т.е. одной детали. Идет процесс технологической подготовки производства.
Технический результат в части повышения технологичности изготовления достигается за счет того, что сокращен объем механической обработки каждого из теплообменников. Так, например, в каждом из внутренних теплообменников 11 площадь поверхностей, подлежащих механической обработке составляет (по данным компьютерного 3D-моделирования) 1,06 м2, а в теплообменнике прототипа площадь поверхностей подлежащих механической обработке составляет у каждой из двух деталей с оребрением 0,72 м2, площадь механической обработки сборки теплообменника – 0,31 м2 , т. е. в сумме 1,75 м2 или в 1,65 раза больше. По расчетам технологической службы предприятия трудоемкость изготовления теплообменников 11, выполненных в виде одной детали, составляет 39,6 нормочаса, а сборного теплообменника, как в прототипе – 66,1 нормочаса.
Технический результат в части повышения эффективности охлаждения достигается за счет того, что каждый из теплообменников 9, 10, 11 выполнен в виде одной цельнометаллической детали, плиты 12 с двумя группами сквозных отверстий для прохода воздуха. Во всех теплообменниках кондуктивная передача тепла осуществляется во всех направлениях, непосредственно через внутренние элементы конструкции, которые по сравнению с прототипом стали более регулярными и однородными. В теплообменнике прототипа, собираемого из двух деталей, кондуктивная связь по металлу прерывается в месте сопряжения деталей друг с другом. При выполнении теплового моделирования теплообменника по заявляемому техническому решению и сборного теплообменника, состоящего из двух оребренных деталей, были соблюдены условия равенства габаритных размеров теплообменников, равенства площадей их поверхностей кондуктивного съема тепла и равенства площадей поверхностей съема тепла воздухом. Тепловое моделирование показало, что тепловое сопротивление, например, внутреннего теплообменника между верхней и нижней поверхностями съема тепла (500х236 мм) составляет 0,008 °К/Вт. Аналогичное тепловое сопротивление в сборном теплообменнике с двумя оребренными деталями составляет 0,194 °К/Вт, т.е. в 24,3 раза выше даже при установке деталей через теплопроводящий клей-герметик. При этом, следует отметить, что это направление важно для съема тепла с модулей или субблоков и обеспечивает выравнивание температурного поля между смежными секциями шкафа. В направлении между торцевыми сторонами 500х44 мм тепловые сопротивления соответственно 0,14 и 0,43°К/Вт, т.е. в 3,1 раза ниже чем у прототипа. В направлении между торцевыми сторонами 236х44 мм тепловые сопротивления составляют соответственно 0,42 и 0,80 °К/Вт, т.е. в 1,9 раза ниже, чем у теплообменника прототипа. Повышение теплопрводности теплообменника означает и его более высокую эффективность охлаждения за счет снижения тепловых сопротивлений (тепловых потерь) во всех направлениях благодаря более регулярной внутренней структуре теплообменника. Теплообменники шкафа по заявляемому техническому решению обеспечивают более высокий уровень съема тепла в модулях, чем теплообменники прототипа.
Таким образом, заявленный технический результат достигнут.
1. Шкаф радиоэлектронной аппаратуры, содержащий: несущий корпус, образованный расположенными друг под другом верхним, средними и нижним теплообменниками и полыми боковыми стенками, охватывающими теплообменники, размещенные между теплообменниками съемные модули с возможностью тепловой связи каждого из них с расположенным над ним и под ним теплообменником, в каждом из теплообменников образовано два канала для прохождения воздуха, при этом на внутренних сторонах полых боковых стенок на уровне каналов для прохождения воздуха в теплообменниках выполнены отверстия, верхние патрубки с вентиляторами, прикрепленные к верхним торцам боковых стенок, отличающийся тем, что верхний, средние и нижний теплообменники с полыми боковыми стенками шкафа образуют секции, вмещающие в себя съемные модули, размещенные в субблоках, все теплообменники выполнены в виде плиты из алюминиевого сплава с высокой теплопроводностью, в каждом из теплообменников с торцевых сторон выполнены по два паза, противолежащих друг другу, расположенных на противоположных торцевых сторонах каждого теплообменника, которые соединяются между собой группой сквозных отверстий, образуя в каждом из теплообменников по два канала для прохождения воздуха с ячеистой структурой, полые боковые стенки снабжены разделителями воздушного потока на каналы, соответствующие каналам в теплообменниках, в основании шкафа с боковых сторон выполнены прямоугольные отверстия для поступления воздуха в полые стенки шкафа, а в нижней части шкафа с боковых сторон прикреплены нижние патрубки, при этом нижние патрубки, основание шкафа с прямоугольными отверстиями, соотносящиеся с ними верхние патрубки с вентиляторами, воздушные каналы, образованные полыми боковыми стенками с разделителями воздушного потока, соответствующие им воздушные каналы, образованные в теплообменниках с разделителями воздушного потока, создают в шкафу два контура принудительного воздушного охлаждения – передний и задний, с противоположными направлениями движения воздуха в каналах переднего и заднего контуров.
2. Шкаф по п. 1, отличающийся тем, что отверстия в группах сквозных отверстий выполнены по технологии глубокого сверления.
