DE2250871C2

DE2250871C2 - Kühlvorrichtung für Bauteile mit hoher Wärmeabgabe

Info

Publication number: DE2250871C2
Application number: DE2250871A
Authority: DE
Inventors: Jacques Orsay Ringuet
Original assignee: Thomson CSF SA
Current assignee: Thales SA
Priority date: 1971-10-18
Filing date: 1972-10-17
Publication date: 1984-08-23
Also published as: AU4763672A; US3843910A; GB1403269A; DE2250871A1; FR2157094A5

Description

Die Erfindung betrifft eine Kühlvorrichtung für Bauteile mit hoher Wärmeabgabe, mit einem Druckmittelventilator, der Kühlluft durch einen Hauptkanal mit kalibrierten Auslässen drückt.

Eine derartige Kühlvorrichtung ist aus der US-PS 20 166 bekannt. Die kalibrierten Auslaßöffnungen des Hauptkanals münden in die einzelnen Abteile eines Geräteschranks, der mit fachbodenartigen Chassis bestückt ist, welche die zu kühlenden Bauelemente tragen.

Weiterhin ist aus der FR-PS 10 85 779 eine Kühlvorrichtung bekannt, bei der die verbrauchte, also erwärmte Kühlluft einen in einem Rückflußkanal angeordneten ss Wärmetauscher durchströmt der seinerseits von einem äußeren Ventilator belüftet wird.

Keine der bekannten Kühlvorrichtungen eignet sich zur Kühlung von zahlreichen, jeweils für sich eine beträchtliche Wärmemenge entwickelnden Bauteilen, beispielsweise elektrischen Bauteilen kleiner Abmessungen, die in einer ganz bestimmten räumlichen Anordnung montiert sind, wie dies beispielsweise für die Dioden der Phasenschieber eines Strahlergitters gilt.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Kühlvorrichtung der einleitend angegebenen Gattung zu schaffen, mit der es gelingt, jedes Bauteil einer sehr viele Bauteile umfassenden Anordnung wirksam zu

kühlen.

Diese Aufgabe ist erfindungsgemäß dadurch gelöst daß jeder kalibrierte Auslaß aus einem Nebenkanal mit kalibrierter Durchflußöffnung besteht der in einer einer Bauteilegruppe zugeordneten Luitverteilungskammer endet

Vorteilhafte Ausführungsformen der Kühlvorrichtung sind in den Unteransprüchen angegeben, ebenso eine bevorzugte Verwendung dieser Kühlvorrichtung.

In der nachfolgenden Beschreibung wird an Hand der Zeichnungen ein Ausführungsbeispiel der Erfindung beschrieben. Es zeigt

F i g. 1 eine vereinfachte Darstellung einer Kühlvorrichtung mit offenem Kreislauf,

F i g. 2 eine vereinfachte Darstellung einer Kühlmittelverteilungskammer,

Fi g. 3 eine vereinfachte Darstellung eines mit einem Becher versehenen Bauteiles,

Fig.4 eine gegenüber Fig.3 abgeänderte Ausführungsform.

F i g. 1 veranschaulicht in schematischer Form eine an sich bekannte Kühlvorrichtung, die zur Abführung einer hohen spezifischen Wärmeleitung dient, wobei die Wärmeleistung in der Größenordnung von 5 Watt je Quadratnvllimeter liegen kann und die Kühlvorrichtung dem Einbau bzw. der Anordnung der zu kühlenden Bauteile, deren Zahl sehr hoch liegen kann, vor allem bei der erwähnten Anwendung auf dem Gebiet der Elektronik, Rechnung iragen soll. Bei dem Beispiel der F i g. 1 ist das Kühlmittel Luft und die Kühlvorrichtung arbeitet im offenen Kreislauf bei Atmosphärendruck. Die Vorrichtung besitzt einen Lufteintritt 1, gefolgt von einem Ventilator 2, der einen Überdruck erzeugt um unter anderem die Strömungsverluste und die Strömungswiderstände auszugleichen und der Vorrichtung den für die korrekte Arbeitsweise notwendigen Luftdurchsatz zu liefern. Die aus dem Ventilator 2 austretende Luft gelangt in einen Wärmetauscher 3, wo sie gekühlt wird, und zwar durch die Wirkung eines außerhalb des Wärmetauschers vorgesehenen und auf diesen wirkenden Ventilators 4. Die aus dem Wärmetauscher austretende gekühlte Luft gelangt in einen Kanal 5, der sie zu den Stellen führt, die gekühlt werden sollen. Hierzu teilt sich nach der Erfindung der Hauptkanal 5 auf eine gewisse Zahl von Nebenkanälen 6, die auch als Nebenkreise bezeichnet werden und mit den Bezugszahlen 60 bis 69 versehen sind, auf. Die Zahl dieser Nebenkreise ist abhängig von der Zahl der zu kühlenden Bauteile; jeder Nebenkreis 60 bis 69 mündet an ein Bauteil. Der Luftstrahl aus jedem Nebenkreis wird durch Injektoren 70 bis 79, die einen kalibrierten Durchmesser besitzen, direkt auf die zu kühlenden Bauteile gerichtet

Die Luft, die zur Kühlung der Bauteile gedient hat und sich dementsprechend aufgeheizt hat, wird in einem Abströmkanal 8 gesammelt. In dem Ausführungsbeispiel nach F i g. 1 mündet dieser Abströmkanal 8 unmittelbar ins Freie.

Bei einer hohen Zahl von Bauteilen beispielsweise bei einem elektronischen Strahlergitter, das eine sehr hohe Zahl von Phasenschiebern umfaßt und wo die Phasenschieber in Abhängigkeit von ihrer örtlichen Lage zu Gruppen zusammengefaßt werden können, wird die Zahl der Nebenkreise dadurch verringert, daß die Nebenkreise in Luftverteilungskammern enden, wie F i g. 2 zeigt.

Ein Sekundärkreis 60, der an seinem einen Ende eine Kalibriervorrichtung enthält, die eine Einstellung des Luftdurchsatzes gestattet, mündet in eine Luftvertei-

Iungskammer 12. In einer Wand dieser Kammer sind Injektoren 13 bis 18 verteilt die jede einem der Bauteile 19 bis 24 zugeordnet sind, wobei letztere beispielsweise auf einer Platte 25 zu einer Gruppe zusammengefaßt sind. Die gesamte Anordnung ist in einem Behälter 26 angeordnet, der im allgemeinen unter Druck gehalten wird und die von den zu kühlenden Bauteilen (19—24) aufgeheizte Luft strömt aus dem Behälter 26 über eine Leitung 27 aus.

F i g. 3 gibt eine Einzelheit der Luftverteüungskummer der F i g. 2 wieder.

Die zu kühlenden Bauteile 28,29 sind auf einer Platte 30 angeordnet Die Verteilungskammer 12 weist eine Wand 31 auf, an der die Injektoren 13 und 14 befestigt sind. Die Injektoren 13,14 sind direkt auf die zu kühlenden Bauteile 28, 29 gerichtet Um die Kühlung noch zu verbessern, wird die Wärmeaustauschfläche zwischen dem Bauteil und der darauf gerichteten Luftströmung vergrößert. Ein Becher 32, 33 aus einem gut wärmeleitenden Werkstoff ist durch Löten mit dem Bauteil verbunden. Der dem Bauteil 28 zugeordnete Becher 32 hat eine zylindrische Form und der entsprechende Injektor 13 ragt in diesen hinein. Die von dem Injektor 13 ausgestoßene Luft prallt auf den Boden des Bechers 32 und tritt dann aus diesem an seinen Wänden entlangstreichend aus, wie dies durch die Pfeile veranschaulicht wird. Die Kühlung des außen auf dem Boden der Becher 32,33 befestigten Bauteiles wird somit durch erzwungene Konvektion sichergestellt. Im Fall von elektronischen Bauteilen verbleiben zwischen dem in den Becher ragenden Injektor und den Seitenwänden und dem Boden dieses Bechers 1 bis 2 Millimeter. Der Injektor isi in diesem Fall mit einem elektrisch isolierenden Werkstoff überzogen.

Eine gegenüber Fig.3 abgeänderte Ausführungs- 3f> form, ist in Fig.4 wiedergegeben, die einen Becher zeigt, in den der Injektor eingearbeitet ist.

Der Becher 34 besteht hier nicht mehr aus einem offenen Zylindenbschnitt sondern hat die Form eines geschlossenen zylindrischen Gehäuses.

An einer seiner Stirnflächen 35 ist das Bauteil 36 befestigt, das seinerseits an einer Platte 37 befestigt ist. An der gegenüberliegenden Stirnfläche 38 ist eine kalibrierte öffnung 39 vorgesehen, die die Verbindung mit der Luftverteilkammer herstellt.

Bei dieser Ausführungsform ragt der Becher in das Innere der Kammer 40, wobei die Seitenwände des Bechers über eine nachgiebige Dichtung 41 aus Isolierwerkstoff genau in die Wand 42 der Kammer 40 eingepaßt sind. In den Seitenwänden des Bechers sind Ab-Strömöffnungen 43 und 44 für die im Kontakt mit dem zu kühlenden Bauteil aufgeheizte Luft vorgesehen. Diese Ausführungsform bietet in vorteilhafter Weise eine zusätzliche Kühlung infolge des Entspannungseffektes der Luft in dem Becher 34.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Kühlvorrichtung für Bauteile mit hoher Wärmeabgabe, mit einem Druckmittelventilator, der Kühlluft durch einen Hauptkanal mit kalibrierten Auslässen drückt, dadurch gekennzeichnet, daß jeder kalibrierte Auslaß aus einem Nebenkanal mit kalibrierter Durchflußöffnung (11) besteht, der in einer einer Bauteilegruppe (19,20) zugeordneten Luft-Verteilungskammer (12) endet.

2. Kühlvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß aus der Luftverteilungskammer (12) Injektoren (13 bis 18) ausmünden, von denen jeder auf ein Bauteil (19,20) gerichtet ist

3. Kühlvorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß jeder Injektor (13,1*) in einen mit dem zu kühlenden Bauteil (28, 29) verbundenen Becher (32,33) aus gut wärmeleitendem Werkstoff ragt und den Kühlmittelstrahl auf den Becherboden riehtet.

4. Kühlvorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß jeder Becher (34) mit seiner Stirnwand (38) bis in die Luftverteilungskammer (40) reicht daß der zugehörige Injektor aus einer kalibrierten öffnung (39) in dieser Stirnwand (38) besteht, und daß in den Seitenwänden des Bechers (34) Ausströmöffnungen (43,44) für die erhitzte Luft vorgesehen sind.

5. Kühlvorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß jeder Becher in der Durchführöffnung in der Wand (42) der Luftverteilerkammer (40) mittels einer nachgiebigen Dichtung aus Isolierstoff (41) gehalten ist

6. Verwendung der Kühlvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5 zur Kühlung einer großen Anzahl von elektronischen Bauelementen mit großer Wärmeentwicklung wie etwa der Dioden der Phasenschieber eines Strahlergitters.

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