RU2144748C1

RU2144748C1 - Service module with forced cooling

Info

Publication number: RU2144748C1
Application number: RU97111639/12A
Authority: RU
Inventors: С.М. Величкин; В.Е. Соколов; В.А. Ильин; Ю.П. Конев; Л.М. Соловьева
Original assignee: Центральный научно-исследовательский институт "Морфизприбор"
Priority date: 1997-07-15
Filing date: 1997-07-15
Publication date: 2000-01-20

Abstract

FIELD: instruments. SUBSTANCE: device has housing which ribs are cooled by fan, electronic equipment, which is located inside service module, as well as front and back covers. Surface of housing has heat exchangers, which contact ribs. Ribs are arranged in parallel to covers. Their cross sections are shaped as triangles. In addition outer side of housing and inner and outer sides of covers are covered with sound-absorbing material. EFFECT: decreased noise emitted by service module, while keeping effective cooling. 3 cl, 2 dwg

Description

Изобретение относится к приборостроению, в частности к конструированию приборных шкафов с принудительным охлаждением для радиоэлектронной аппаратуры. The invention relates to instrumentation, in particular to the design of instrument cabinets with forced cooling for electronic equipment.

Тенденция повышения мощности радиоэлектронных приборов, целесообразность применения в них принудительного воздушно-автономного охлаждения вызвала проблему выполнения все возрастающих требований по уровням шума, излучаемого приборами спецтехники, например, подводных лодок. Суть проблемы заключается в том, что при увеличении мощности прибора для улучшения его теплоотдачи необходимо увеличение расхода (скорости) воздуха, что вызывает повышение уровней шума до требуемых возможно, в основном, за счет применения звукопоглощающих средств, а они являются теплоизоляторами и, следовательно, уменьшают теплоотдачу приборного шкафа, что ограничивает увеличение мощности прибора. Разрешение технического противоречия при решении задачи снижения уровней шума и повышения эффективности охлаждения приборов с воздушно-автономным охлаждением требует поиска новых конструкторских решений. The tendency to increase the power of electronic devices, the feasibility of using forced air-autonomous cooling in them, has caused the problem of fulfilling ever-increasing requirements for noise levels emitted by special equipment devices, for example, submarines. The essence of the problem lies in the fact that when increasing the power of the device to improve its heat transfer, it is necessary to increase the air consumption (speed), which causes an increase in noise levels to the required level, possibly mainly due to the use of sound absorbing means, which are heat insulators and, therefore, reduce the heat transfer of the instrument cabinet, which limits the increase in power of the device. Resolution of a technical contradiction when solving the problem of reducing noise levels and increasing the cooling efficiency of devices with air-independent cooling requires a search for new design solutions.

Известна охлаждаемая конструкция приборного шкафа, содержащая используемый для вентиляции корпус с ребрами охлаждения, частично расположенными внутри него (заявка ФРГ N 3710198, 1988). Known cooled design of the instrument cabinet, containing used for ventilation of the housing with cooling fins partially located inside it (application of Germany N 3710198, 1988).

Известен также закрытый шкаф для электрорадиоэлектронной аппаратуры с принудительным охлаждением (авт.св. НРБ N 39800, 1985), являющийся по технической сущности наиболее близким к предлагаемому решению. Also known is a closed cabinet for electro-radioelectronic equipment with forced cooling (ed. St. NRB N 39800, 1985), which, by its technical nature, is closest to the proposed solution.

Указанная конструкция содержит корпус с размещенной в нем электрорадиоэлектронной аппаратурой, переднюю и заднюю крышки, на корпусе с внешней и внутренней стороны имеются ребра, охлаждаемые вентиляторами. The specified design includes a housing with electronic equipment installed in it, front and rear covers, on the housing on the outside and inside there are fins cooled by fans.

Недостатком этой конструкции являются значительные уровни излучаемого шума. The disadvantage of this design are significant levels of emitted noise.

Из авт. св. N 1707798, 1992 известен приборный шкаф с принудительным охлаждением, содержащий корпус с ребрами, охлаждаемыми вентиляторами, размещенную внутри корпуса электрорадиоэлектронную аппаратуру, переднюю и заднюю крышки и установленные на поверхности корпуса теплообменники. From author St. N 1707798, 1992 is known for a forced-cooling instrument cabinet comprising a housing with fins cooled by fans, electronic radio-electronic equipment located inside the housing, front and rear covers, and heat exchangers mounted on the surface of the housing.

Данное решение также имеет указанные выше недостатки. This solution also has the above disadvantages.

Технический результат достигается снижением уровней излучаемого приборным шкафом шума без ухудшения эффективности охлаждения электрорадиоэлектронной аппаратуры. The technical result is achieved by reducing the levels of noise emitted by the instrument cabinet without impairing the cooling efficiency of the radio-electronic equipment.

Указанный технический результат обеспечивается за счет того, что в приборном шкафу с принудительным охлаждением, содержащим корпус с ребрами, охлаждаемыми вентиляторами, размещенную внутри него электрорадиоэлектронную аппаратуру, а также переднюю и заднюю крышки и установленные на поверхности корпуса теплообменники, согласно изобретению установленные на поверхности корпуса теплообменники контактируют с ребрами, расположенными параллельно крышкам, имеют поперечные сечения в виде треугольников, при этом корпус снаружи, а крышки изнутри и снаружи покрыты звукопоглощающим материалом. The specified technical result is ensured by the fact that in the instrument cabinet with forced cooling, comprising a case with fins, cooled by fans, electro-radio-electronic equipment placed inside it, as well as front and rear covers and heat exchangers installed on the surface of the housing, according to the invention, heat exchangers installed on the surface of the housing in contact with the ribs located parallel to the lids, have cross-sections in the form of triangles, while the housing is outside, and the lids are inside three and externally coated with sound-absorbing material.

Для повышения теплоотдачи приборного шкафа теплообменники выполнены трубчатыми и трубки теплообменников установлены в канавках, расположенных на основаниях ребер по оси их симметрии. To increase the heat transfer of the instrument cabinet, the heat exchangers are made tubular and the tubes of the heat exchangers are installed in grooves located on the base of the ribs along their axis of symmetry.

Для упрощения приборного шкафа и повышения его технологичности теплообменники выполнены Г-образной формы. To simplify the instrument cabinet and increase its manufacturability, heat exchangers are made of a L-shaped form.

В предложенной конструкции обеспечение пониженных уровней шума и высокой эффективности охлаждения при одновременном применении вентиляторов, интенсифицирующих теплообмен внутри корпуса, и звукопоглощающего, а следовательно, и теплоизолирующего покрытия возможно только благодаря введению теплообменников, контактирующих с ребрами, что позволило заменить отвод тепла от наружных поверхностей шкафа посредством воздушной конвекции и излучения значительно более эффективным принудительным отводом тепла средой, циркулирующей в теплообменниках, и снять, таким образом, отмеченное выше противоречие. In the proposed design, providing low noise levels and high cooling efficiency with the simultaneous use of fans that intensify heat transfer inside the case, and a sound-absorbing, and therefore heat-insulating coating, is possible only due to the introduction of heat exchangers in contact with the fins, which made it possible to replace the heat removal from the outer surfaces of the cabinet by air convection and radiation significantly more efficient forced heat removal by the medium circulating in the heat exchange enniki, and thus remove the contradiction noted above.

Сущность изобретения поясняется фиг. 1 и 2, при этом на фиг. 1 схематично изображен вид спереди приборного шкафа, на фиг. 2 - разрез А-А на фиг. 1. The invention is illustrated in FIG. 1 and 2, wherein in FIG. 1 schematically shows a front view of the instrument cabinet, FIG. 2 is a section AA in FIG. 1.

Приборный шкаф содержит корпус 1 для размещения электрорадиоаппаратуры 2 и блока вентиляторов 3, переднюю 4 и заднюю 5 крышки, два водяных теплообменника 6 Г-образной формы из алюминиевого сплава, и расположенных - один на наружных поверхностях одного основания и левой стенки корпуса, второй - на наружных поверхностях другого основания и правой стенки. Корпус 1 также выполнен из алюминиевого сплава, имеет на внутренней поверхности ребра 7, оси которых расположены параллельно поверхностям крышек 4, 5. Поперечные сечения ребер 7 выполнены в виде треугольников, на их основаниях по оси симметрии ребер в канавках 8 расположены трубки 9 теплообменников 6. Корпус 1 снаружи, а крышки 4 и 5 изнутри и снаружи покрыты звукопоглощающим материалом 10 - мастикой ВМ-1. The instrument cabinet contains a housing 1 for accommodating radio equipment 2 and a fan unit 3, a front 4 and a back 5 covers, two water heat exchangers 6 of a L-shaped aluminum alloy, and one located on the outer surfaces of one base and the left wall of the case, the second on the outer surfaces of the other base and the right wall. The housing 1 is also made of aluminum alloy, has ribs 7 on the inner surface, the axes of which are parallel to the surfaces of the covers 4, 5. The cross sections of the ribs 7 are made in the form of triangles, on their bases along the axis of symmetry of the ribs in the grooves 8 are tubes 9 of the heat exchangers 6. The housing 1 is outside, and the lids 4 and 5 inside and outside are covered with sound-absorbing material 10 - mastic VM-1.

При работе аппаратуры 2 нагретый воздух перемешивается в корпусе 1 вентиляторами блока 3, охлаждается на ребрах 7, от которых тепло передается на трубки 9 теплообменников 6 и далее принудительно отводится водой. Звуковая энергия распространяется внутри приборного шкафа от вентиляторов к поверхностям корпуса, часть ее отражается обратно во внутрь шкафа, часть проходит через корпус, теплообменника 6 и, в основном, затухает при прохождении через звукопоглощающий материал 10. Расположение ребер параллельно крышкам и выполнение их поперечных сечений в виде треугольников дает возможность направить большую часть внутренней отраженной звуковой энергии посредством ее многократного отражения от боковых поверхностей ребер на крышки, в которых она значительно теряется за счет их покрытия с двух сторон звукопоглощающим материалом. Установка трубок 9 в канавках 8, расположенных на основаниях поперечных сечений ребер 7 по оси их симметрии, увеличивает площадь контакта стенки корпуса с трубками теплообменников и до минимума сокращает путь передачи тепла от корпуса до теплоносителя воды, что повышает теплоотдачу приборного шкафа. Выполнение теплообменников 6 Г-образной формы, устанавливаемых каждый на две поверхности корпуса (боковую стенку, одно или другое основания) сокращает число теплообменников с четырех до двух, дает возможность их выполнения одинаковыми, что упрощает конструкцию приборного шкафа и повышает его технологичность. During operation of the apparatus 2, heated air is mixed in the housing 1 by the fans of the unit 3, cooled on the ribs 7, from which heat is transferred to the tubes 9 of the heat exchangers 6, and then forcibly removed by water. Sound energy is distributed inside the instrument cabinet from the fans to the surfaces of the case, part of it is reflected back into the cabinet, part passes through the case, heat exchanger 6 and mainly attenuates when passing through sound-absorbing material 10. Arrangement of ribs parallel to the covers and making their cross sections in the form of triangles makes it possible to direct most of the internal reflected sound energy by repeatedly reflecting it from the side surfaces of the ribs on the covers, in which it means It is completely lost due to their coating on both sides with sound-absorbing material. The installation of tubes 9 in grooves 8 located on the bases of the cross sections of the ribs 7 along the axis of their symmetry increases the contact area of the wall of the housing with the tubes of the heat exchangers and minimizes the heat transfer path from the housing to the water coolant, which increases the heat transfer of the instrument cabinet. The implementation of heat exchangers 6 L-shaped, each installed on two surfaces of the housing (side wall, one or the other base) reduces the number of heat exchangers from four to two, makes them possible to run the same, which simplifies the design of the instrument cabinet and increases its manufacturability.

Использование предлагаемого приборного шкафа по сравнению с существующим позволило за счет установки на поверхности корпуса теплообменников, контактирующих с ребрами, расположения ребер параллельно крышкам, выполнения ребер с поперечными сечениями в виде треугольников, покрытия корпуса снаружи, а крышек изнутри и снаружи звукопоглощающим материалом значительно снизить уровни излучаемого приборным шкафом шума без ухудшения эффективности его охлаждения благодаря потери звуковой энергии при прохождении через теплообменники (три среды: металл - вода - металл), звукопоглощающий материал и отражения, в основном, звуковой энергии от внутренних поверхностей корпуса на крышки, а также отводу тепла от ребер водой теплообменников. The use of the proposed instrument cabinet in comparison with the existing one has made it possible, due to the installation of heat exchangers in contact with the fins on the surface of the case, the arrangement of fins parallel to the covers, the implementation of fins with cross sections in the form of triangles, the coating of the case from the outside, and the covers from the inside and outside by sound-absorbing material to significantly reduce the levels of emitted the instrument cabinet noise without compromising the efficiency of its cooling due to the loss of sound energy when passing through heat exchangers (three medium dy: metal - water - metal), sound-absorbing material and reflections, mainly of sound energy from the inner surfaces of the housing to the covers, as well as heat removal from the fins by the water of the heat exchangers.

Claims

1. Instrument cabinet with forced cooling, comprising a housing with fins cooled by fans, located inside the housing of radio-electronic equipment, front and rear covers and heat exchangers mounted on the surface of the housing, characterized in that heat exchangers installed on the surface of the housing are in contact with fins located parallel to the covers, they have cross-sections in the form of triangles, while the case is outside, and the lids inside and outside are covered with sound-absorbing material.

2. The instrument cabinet according to claim 1, characterized in that the heat exchangers are made tubular and the tubes of the heat exchangers are installed in grooves located on the base of the ribs along their axis of symmetry.

3. The instrument cabinet according to claim 1 or 2, characterized in that the heat exchangers are made L-shaped.