RU141808U1 - Шкаф с замкнутой системой кондиционирования электронных модулей - Google Patents

Abstract

1. Шкаф с замкнутой системой кондиционирования электронных модулей, содержащий каркас с установленными на нем боковыми панелями, панелью-крышкой, панелью-основанием и, по меньшей мере, одной дверью, образующими внутреннее пространство шкафа, по меньшей мере, один разделительный элемент с выполненными в нем, по меньшей мере, двумя окнами, установленный на каркасе напротив и параллельно одной из боковых панелей и образующий с ней воздухонаправляющий канал, по меньшей мере, один вентилятор, отличающийся тем, что, по меньшей мере, одна боковая панель снабжена, по меньшей мере, одной вертикальной перегородкой, разделительный элемент выполнен составным из внутренней панели и кронштейна, содержащего фланец, расположенную под углом от 120 до 170° к фланцу нижнюю плоскость, расположенную под углом от 30 до 80° к фланцу верхнюю плоскость с выполненными в ней упомянутыми окнами, в которых установлены упомянутый вентилятор и, по меньшей мере, один дополнительный вентилятор, при этом, по меньшей мере, одна боковая панель, по меньшей мере, одна вертикальная перегородка и разделительный элемент образуют, по меньшей мере, два канала воздуховода с поперечными сечениями, плавно уменьшающимися от верхней плоскости до внутренней панели и имеющими вдоль последней щелеобразную форму, которые на выходе образуют выпускные окна, упомянутые вентиляторы расположены вплотную к панели-крышке, по меньшей мере, одна внутренняя панель снабжена блоком обогрева.2. Шкаф по п.1, отличающийся тем, что между внутренней панелью и кронштейном, разделительным элементом и, по меньшей мере, одной вертикальной перегородкой, каркасом и кронштейном установле

Description

Полезная модель относится к области кондиционирования и может быть применена для кондиционирования, например, тепловыделяющих электронных модулей, размещенных в электротехническом шкафу и эксплуатируемых в составе подвижных и стационарных объектов (тепловозов, электровозов, промышленных установок контейнерного типа и т.п.) в различных климатических условиях, в частности, при воздействии крайне высоких и крайне низких температур, а также в агрессивной и загрязненной окружающей среде.

К шкафным конструкциям для размещения электронных модулей, эксплуатируемых при крайне низких и крайне высоких температурах в агрессивной и загрязненной окружающей среде, предъявляются требования по обеспечению оптимального микроклимата для работы электронных модулей и высокой степени защиты от проникновения пыли и воды не ниже IP55. В большинстве случаев для поддержания требуемого микроклимата в шкафной конструкции производится забор воздуха из окружающей среды. При эксплуатации в агрессивной и загрязненной среде внутрь шкафа могут попасть мелкодисперсная пыль, например, угольная, брызги воды, пары топлива, масла, едких веществ, что может привести к короткому замыканию и выходу электронных модулей из строя. В шкафных конструкциях, эксплуатируемых в жестких условиях, для обеспечения требуемого микроклимата работы размещенного в них электронного оборудования часто применяют открытые системы кондиционирования, содержащие один или несколько блоков «вентилятор + фильтр» либо замкнутые системы кондиционирования с дорогостоящими холодильными агрегатами или жидкостными системами охлаждения с использованием хладагентов. Применение открытой системы кондиционирования характеризуется рядом недостатков. В связи с тем, что фильтры являются периодически заменяемым расходным материалом, их использование влечет дополнительные затраты на проведение технического обслуживания. Фильтры пропускают влагу при работе в среде с повышенной влажностью, в результате чего на электронных модулях может образоваться конденсат, являющийся причиной короткого замыкания в электрических цепях. При эксплуатации в условиях крайне низких температур во внутреннее пространство шкафа через фильтр может поступать холодный воздух. Кроме того, необходим контроль чистоты фильтра. Холодильные агрегаты и жидкостные системы охлаждения с использованием хладагента являются дорогостоящими. Кроме того, при эксплуатации в жестких условиях, например, в моторном отсеке железнодорожного транспорта, а именно, при вибрации, нестабильном напряжении в электрической сети и др., они являются ненадежными. Таким образом, наиболее рациональным в жестких условиях эксплуатации является использование закрытых шкафных конструкций, содержащих замкнутые системы кондиционирования с воздухо-воздушным теплообменником.

Известна преобразовательная установка контейнерного типа (RU 2207746, H05K 7/20, G12B 15/02, опубл. 27.06.2003) для размещения и охлаждения силовых модулей, предназначенная для эксплуатации в электротехнической, электроэнергетической, электрометаллургической и электрохимической отраслях промышленности в широком диапазоне климатических условий. Силовые модули с радиаторами, система управления и система принудительного воздушного охлаждения с втяжными вентиляторами установлены внутри транспортного контейнера с гофрированными стенками. Дополнительная внутренняя стенка с вмонтированными в нее силовыми модулями, отстоящая от основной стенки на 0,1-0,2 ширины контейнера и разделяет его на два объема - область высокого и область низкого давления. Дополнительный приподнятый фальшпол начинается от дополнительной стенки и отстоит от основного пола на высоту 0,1-0,2 высоты контейнера и заканчивается, не доходя до противоположной стенки контейнера на расстояние 0,1-0,2 его ширины, образуя окно для поступления воздуха в пространство между основным полом и фальшполом. Охлаждение силовых модулей в преобразовательной установке происходит за счет циркуляции охлаждающего воздуха в замкнутом объеме вдоль стенок несущей конструкции, выступающей в роли охладителя нагретого воздуха. Недостатком преобразовательной установки является то, что при ее функционировании направление принудительного потока воздуха, создаваемого вентиляторами, не совпадает с направлением естественного конвекционного потока теплого воздуха от тепловыделяющих силовых модулей, а также то, что область низкого давления, расположенная под фальшполом, является общей для трех вентиляторов одновременно. При выходе из строя хотя бы одного вентилятора эффективность охлаждения силовых модулей снижается. При вытягивании воздуха из области низкого давления через окно в пространство между полом и фальшполом, а также при его принудительном выходе из этого пространства при помощи вентиляторов, поток воздуха резко меняет направление, в результате чего в нижней части преобразовательной установки резко повышается аэродинамическое сопротивление потоку воздуха.

Аналогом предлагаемой полезной модели является закрытый шкаф для размещения электронных модулей (US 4840225, F28D 15/00, H01L 23/46, опубл. 20.06.1989), содержащий боковые и заднюю стенки, верхнюю панель, панель-основание и съемную переднюю панель, выполненные из листового металла, образующие и отделяющие внутреннее пространство шкафа от окружающей среды, по меньшей мере, один теплообменный элемент, выполненный из алюминия и имеющий извилистое поперечное сечение, размещенный и жестко закрепленный между соответствующей внешней панелью, выполненной из металла, и соответствующей внутренней панелью, и образующий с ними боковую либо заднюю стенку шкафа.

Благодаря извилистому поперечному сечению теплообменный элемент содержит на одной стороне параллельные друг другу внутренние желоба, поверхности которых предназначены для приема тепла, а на другой стороне - внешние желоба, поверхности которых предназначены для рассеяния тепла. Внутренние и внешние желоба проходят вдоль стенок шкафа от панели-основания до верхней панели.

Аналог также содержит устройство для создания потока воздуха, содержащее панель в виде перегородки в выполненным в ней выпускным отверстием, в котором установлен вентилятор, которая установлена горизонтально во внутреннем объеме шкафа рядом с верхними частями внутренних панелей. На верхней панели со стороны внутреннего пространства шкафа над выпускным отверстием устройства для создания потока воздуха установлены отклоняющие пластины (отклоняющие экраны/накладки) для изменения направления воздуха, поступающего из выпускного отверстия.

На концах внутренних желобов установлены пластмассовые крышки, образующие единое целое друг с другом и с элементами для направления воздуха, переходящими в каждый внутренний желоб с целью сведения к минимуму аэродинамического сопротивления потоку воздуха, вытесняемого из пространства над стойкой и устройством для создания потока воздуха и поступающего во внутренние желоба. Воздух движется по внутренним желобам вниз по направлению к пространству, расположенному между днищем стойки и панелью-основанием шкафа.

Концы внешних желобов являются открытыми для выхода теплого воздуха и отведения тепла из внутреннего объема шкафа в окружающую среду путем естественной конвекции. Внешние боковые и задняя панели создают эффект вытяжной трубы для усиления естественной конвекции через внешние желоба и обеспечивают дополнительные поверхности для излучения тепла во внешнюю среду.

Во внутреннем пространстве шкафа размещена стойка с направляющими для установки электронных модулей, а также верхом и днищем, в которых выполнены отверстия для поступления воздуха.

Передача тепла от воздуха, нагретого от тепловыделяющих электронных модулей, осуществляется через теплообменные элементы путем принудительной конвекции, создаваемой устройством для создания потока воздуха, а также путем естественной конвекции тепла, выделяемого поверхностями внешних желобов, а также внешних панелей боковых и задней стенок шкафа.

Недостатком аналога является то, что замкнутая система кондиционирования реализована в небольшой шкафной конструкции с использованием одного проточного вентилятора средних размеров, размещенного горизонтально в верхней части внутреннего пространства шкафа. Использование подобной конструкции для крупногабаритного шкафа неприемлемо, поскольку для создания эффективного замкнутого контура кондиционирования воздуха во внутреннем пространстве шкафа и обеспечения поворота потока воздуха на 180° необходим крупногабаритный проточный либо тангенциальный вентилятор с одновременным увеличением пространства над ним. При отказе единственного вентилятора из строя выйдет вся принудительная система отведения тепла. Кроме того, крупногабаритные вентиляторы имеют достаточно высокую цену. Другим недостатком аналога является то, что для разворота на 180° потока теплого воздуха, поступающего из выпускного отверстия, используются пластины для отклонения воздуха и конструктивные элементы для его направления в каналы воздуховода, при этом не обеспечивается снижение аэродинамического сопротивления до требуемого минимума. Внутренняя поверхность канала воздуховода изменяется резко на 90° градусов, а плавный разворот потока воздуха происходит только по внешней поверхности канала воздуховода.

Наиболее близким техническим решением (прототипом) является шкаф для размещения распределительной аппаратуры (US 6494779, H02B 1/56, H05K 7/20, опубл. 17.12.2002), содержащий каркас из отрезков рамочного профиля, обшитый боковыми панелями, и, по меньшей мере, одной дверью, образующими внутренний объем шкафа для размещения электронных модулей. Внутренний объем шкафа разделен на две части разделительным элементом, закрепленным на отрезках рамочного профиля на некотором расстоянии и параллельно одной из боковых стенок шкафа и образующим вместе с ней воздухонаправляющий канал. Разделительный элемент содержит вертикальную стенку, в которой выполнены, по меньшей мере, два ряда окон, расположенных на равном расстоянии друг от друга, причем один ряд окон выполнен в области верхней панели шкафа, а другой ряд - в области основания шкафа. Через упомянутые окна внутренний объем шкафа сообщается с воздухонаправляющим каналом. В окнах, расположенных рядом с верхней панелью шкафа, установлены вентиляторы, которые забирают нагретый воздух из области верхней панели шкафа и задувают его в воздухонаправляющий канал. Остальные окна незакрыты. Двигаясь по воздухонаправляющему каналу, воздух охлаждается и затем поступает через незакрытые окна во внутренний объем шкафа.

Недостатком прототипа является то, что его конструкция применима только для охлаждения содержимого шкафа. Кроме того, в его конструкции предусмотрен единый широкий, негерметичный воздухонаправляющий канал, образованный разделительным элементом и боковой панелью и проходящий по всей высоте шкафа. В случае отказа хотя бы одного вентилятора давление в указанном канале упадет, температура воздуха во внутреннем объеме шкафа повысится, что повлечет отказ электронных модулей, размещенных в шкафу. Кроме того, при нагнетании вентиляторами из внутреннего объема шкафа в воздухонаправляющий канал воздух «наталкивается» на боковую панель, резко меняя направление и разбрасываясь при этом в пространстве упомянутого канала во все стороны от окна, в котором установлен вентилятор, в результате чего повышается аэродинамическое сопротивление воздуха. На выходе из нижней части воздухонаправляющего канала поток воздуха также резко меняет направление при прохождении через выпускные окна, также являющиеся препятствием для выхода потока из воздухонаправляющего канала. В итоге повышается общее аэродинамическое сопротивление воздуху при его прохождении по воздухонаправляющему каналу и снижается эффективность охлаждения.

Для установки вентиляторов используются разделенные окна и несколько отдельных быстросъемных кронштейнов и держателей без применения уплотнителей, в результате чего образуются множество щелей, через которые при работе устройства происходит утечка воздуха из воздухонаправляющего канала, вследствие чего эффективность системы охлаждения снижается. Кроме того, изготовление и сборка кронштейнов и держателей для установки нескольких вентиляторов характеризуется повышенной трудоемкостью.

В предлагаемой полезной модели эффективное кондиционирование электронных модулей, размещенных в закрытом шкафу, обеспечивается за счет того, что конструкция шкафа содержит конструктивные элементы, способствующие снижению аэродинамического сопротивления воздуху, циркулирующему внутри шкафа, а для отведения тепла от электронных модулей и поддержания оптимального температурного режима их работы используются принудительная и естественная конвекции, направления которых совпадают.

Техническим результатом полезной модели является создание шкафа с эффективной замкнутой системой кондиционирования размещенных в его внутреннем пространстве электронных модулей, обеспечивающей их работоспособность в широком диапазоне температур окружающего воздуха от -60°C до +60°C без непосредственного воздухообмена с агрессивной и/или загрязненной внешней средой.

Технический результат достигается тем, что шкаф с замкнутой системой кондиционирования электронных модулей содержит каркас с установленными на нем боковыми панелями, панелью-крышкой, панелью-основанием и, по меньшей мере, одной дверью, образующими внутреннее пространство шкафа, по меньшей мере, один разделительный элемент с выполненными в нем, по меньшей мере, двумя окнами, установленный на каркасе напротив и параллельно одной из боковых панелей и образующий с ней воздухонаправляющий канал, по меньшей мере, один вентилятор, при этом, по меньшей мере, одна боковая панель снабжена, по меньшей мере, одной вертикальной перегородкой, разделительный элемент выполнен составным из внутренней панели и кронштейна, содержащего фланец, расположенную под углом от 120° до 170° к фланцу нижнюю плоскость, расположенную под углом от 30° до 80° к фланцу верхнюю плоскость с выполненными в ней упомянутыми окнами, в которых установлены упомянутый вентилятор и, по меньшей мере, один дополнительный вентилятор, при этом, по меньшей мере, одна боковая панель, по меньшей мере, одна вертикальная перегородка и разделительный элемент образуют, по меньшей мере, два канала воздуховода с поперечными сечениями, плавно уменьшающимися от верхней плоскости до внутренней панели и имеющими вдоль последней щелеобразную форму, которые на выходе образуют выпускные окна, упомянутые вентиляторы расположены вплотную к панели-крышке, по меньшей мере, одна внутренняя панель снабжена блоком обогрева. В частных случаях исполнения предлагаемый шкаф с замкнутой системой кондиционирования электронных модулей может характеризоваться следующими признаками. Между внутренней панелью и кронштейном, разделительным элементом и, по меньшей мере, одной вертикальной перегородкой, каркасом и кронштейном установлены уплотнители. По меньшей мере, одна боковая панель, установленная напротив соответствующего разделительного элемента, является съемной и выполнена из оцинкованного листового металла.

Конструкция шкафа и движение воздуха внутри и снаружи него показаны на чертежах:

Фиг. 1 - Шкаф без боковой панели, панели-основания и двери (в аксонометрии)

Фиг. 2 - Боковая панель с вертикальной перегородкой

Фиг. 3 - Главный вид шкафа без двери (с разрезом А-А)

Фиг. 4 - Схема циркуляции воздуха внутри и снаружи шкафа при работе в условиях крайне высоких температур

Фиг. 5 - Схема циркуляции воздуха внутри и снаружи шкафа при работе в основном режиме

Фиг. 6 - Схема циркуляции воздуха внутри и снаружи шкафа при работе в условиях крайне низких температур

где приведены следующие обозначения:

1 - шкаф

2 - каркас

3 - боковая панель

4 - панель-крышка

5 - панель-основание

6 - вертикальная перегородка

7 - разделительный элемент

8 - внутренняя панель

9 - кронштейн

10 - фланец

11 - нижняя плоскость

12 - верхняя плоскость

13 - окно

14 - вентилятор

15 - блок обогрева

16 - воздухонаправляющий канал

17 - канал воздуховода

18 - выпускные окна

19 - уплотнители.

Шкаф 1 (Фиг. 1) с замкнутой системой кондиционирования электронных модулей содержит каркас 2, выполненный, например, из уголка 32×32×4-В ГОСТ 8509-93 / Ст3сп2 ГОСТ 535-2005. На каркасе 2 установлены боковые панели 3, панель-крышка 4, панель-основание 5 и, по меньшей мере, одна дверь (не показана), выполненные из листового металла и образующие внутреннее пространство шкафа 1.

На одной из боковых панелей 3 вдоль нее и перпендикулярно ей закреплена, по меньшей мере, одна вертикальная перегородка 6 (фиг. 2), выполненная из того же материла, что и упомянутая боковая панель 3.

Во внутреннем пространстве шкафа 1 установлены тепловыделяющие электронные модули (не показаны) и разделительный элемент 7, закрепленный на каркасе 2 напротив боковой панели 3, снабженной, по меньшей мере, одной вертикальной перегородкой 6.

Разделительный элемент 7 состоит из внутренней панели 8 и кронштейна 9, выполненных из листового материала.

Кронштейн 9 выполнен в виде одной детали из листового металла и содержит фланец 10, нижнюю плоскость 11 и верхнюю плоскость 12, при этом нижняя плоскость 11 расположена под углом от 120° до 170°, а верхняя плоскость 12 - под углом от 30° до 80° по отношению к фланцу 10. Кронштейн 9 посредством фланца 10 присоединен к внутренней панели 8 при помощи стандартных крепежных изделий.

В верхней плоскости 12 выполнены, по меньшей мере, два окна 13 в форме восьмиугольника, в которых установлены, по меньшей мере, два вентилятора 14, например, 4184NXH ф. «EBM-PAPST». На внутренней панели 8 установлен блок обогрева 15, например, обогреватель шкафов систем автоматики ОШ-Р-4 ТУ 3443-001-14061525-2007 (Фиг. 3).

Между разделительным элементом 7 и боковой панелью 3, снабженной, по меньшей мере, одной вертикальной перегородкой 6, имеется воздухонаправляющий канал 16.

Разделительный элемент 7 установлен на каркасе таким образом, что кронштейн 9 расположен в верхней части внутреннего пространства шкафа 1, а вентиляторы 14 - вплотную к панели-крышке 6.

Между боковыми панелями 3, по меньшей мере, одной вертикальной перегородкой 6 и разделительным элементом 7 имеются, по меньшей мере, два канала воздуховода 17, поперечные сечения которых плавно уменьшаются от верхней плоскости 12 до внутренней панели 8, а вдоль внутренней панели 8 имеют щелеобразную форму. На выходе каналов воздуховода 17 во внутреннее пространство шкафа имеются выпускные окна 18.

В частных случаях исполнения шкафа 1 внутренней панелью 8 и кронштейном 9, разделительным элементом 7 и, по меньшей мере, одной вертикальной перегородкой 6, между каркасом 2 и кронштейном 9 установлены уплотнители 19, выполненные, например, из пластины 1-5 автоклавной ТУ 38 105867-90.

При этом боковая панель 3, снабженная, по меньшей мере, одной вертикальной перегородкой 6, выполнена из оцинкованного листового металла, например, листа ОЦ БТ-ПН-1,5 ГОСТ 19904-90 / ОН-МТ-1 ГОСТ 14918-80, и является съемной.

Схема движения воздуха внутри и снаружи шкафа с замкнутой системой кондиционирования, работающего в условиях крайне высоких температур окружающей среды, а именно, в диапазоне от +30°C до +60°C, показана на фиг. 4. Из-за тепла, выделяемого электронными модулями, температура внутри шкафа выше, чем температура воздуха снаружи шкафа. При работе электронных модулей воздух, находящийся между ними, нагревается и поднимается вверх. Вентиляторы 14 захватывают поднявшийся воздух из области внутреннего пространства шкафа 1, расположенной рядом с панелью-крышкой 4, и направляют его в каналы воздуховода 16. В результате рядом с панелью-крышкой 4 образуется область пониженного давления воздуха, что способствует увеличению скорости нагретого воздушного потока от электронных модулей.

При нагнетании воздуха вентиляторами 14 в каналы воздуховода 16, имеющие поперечное сечение, плавно уменьшающееся от верхней плоскости 12 до внутренней панели 9, происходят сжатие и дополнительное нагревание воздуха.

Проходя через щелеобразные части каналов воздуховода 16 с повышенной скоростью и турбулентностью сжатый воздух охлаждается благодаря взаимодействию со съемной боковой панелью 3, на которой установлены вертикальные перегородки, через их поверхности, обращенные внутрь каналов воздуховода, и затем через внешнюю поверхность съемной боковой панели - во внешнюю среду. Таким образом, съемная боковая панель, на которой для увеличения поверхности, получающей тепло, установлена, по меньшей мере, одна вертикальная перегородка, выполняет функцию теплообменника.

На выходе из щелеобразных каналов воздуховода 16 происходит резкое адеобатическое расширение воздуха, в результате чего воздух дополнительно охлаждается.

Охлажденный воздух поступает в нижнюю часть внутреннего пространства шкафа, расположенную рядом с панелью-основанием, в которой образуется область высокого давления, и затем вытесняется воздухом, вновь поступающим из каналов воздуховода, по направлению к тепловыделяющим электронным модулям, турбулентными потоками проходит вокруг них, охлаждая их и одновременно нагреваясь от них, и снова попадает в область низкого давления.

При этом часть воздуха из нижней части шкафа движется вверх турбулентным потоком вдоль внутренних поверхностей боковых панелей и, по меньшей мере, одной двери, дополнительно охлаждаясь при взаимодействии с ними. При соприкосновении турбулентных потоков нагретого воздуха с внутренними поверхностями панели-крышки, панели-основания, остальных боковых панелей и, по меньшей мере, одной двери происходит дополнительное отведение тепла, выделенного во внутреннем пространстве шкафа, во внешнюю среду. Контур принудительной циркуляции воздуха во внутреннем пространстве шкафа замкнулся.

При размещении шкафа рядом с вертикальной поверхностью внешнего объекта, например, стенкой тепловоза, между съемной боковой панелью и поверхностью внешнего объекта образуется дополнительный наружный канал воздуховода, в котором при нагреве воздуха возникает аэродинамическая тяга по направлению вверх, в результате чего эффективность отведения тепла от шкафа повышается.

Схема движения воздуха внутри шкафа с замкнутой системой кондиционирования, работающего в основном, экономичном режиме, а именно, при температуре окружающей среды от -30°C до +30°C, показана на фиг. 5. Из-за тепла, выделяемого электронными модулями, температура воздуха во внутреннем пространстве шкафа выше, чем температура воздуха снаружи шкафа. При данном режиме снижение температуры воздуха во внутреннем пространстве шкафа и охлаждение электронных модулей достигаются с помощью естественной конвекции и менее интенсивного отведения тепла во внешнюю среду через панель-крышку, съемную боковую панель, панель-основание, остальные боковые панели и, по меньшей мере, одну дверь.

При работе электронных модулей воздух между ними нагревается и поднимается вверх ламинарными потоками. Поскольку рядом с панелью-крышкой образуется область с повышенным давлением, одна часть воздуха проходит между лопастями выключенных вентиляторов, перемещается в каналы воздуховода, благодаря взаимодействию со съемной боковой панелью охлаждается и опускается вниз ламинарным потоком, а другая часть воздуха «растекается» под панелью-крышкой, и соприкасаясь с остальными боковыми панелями и, по меньшей мере, одной дверью, охлаждается и опускается вдоль них вниз также ламинарными потоками.

Охлажденный воздух, собравшийся в нижней части внутреннего пространства шкафа, вытесняется вновь поступающим воздухом вверх к электронным модулям. Контур естественной циркуляции воздуха во внутреннем пространстве шкафа, работающего в основном режиме, замкнулся.

Схема движения воздуха внутри шкафа с замкнутой системой кондиционирования, работающего в условиях крайне низких температур окружающей среды, а именно, в диапазоне от -60°C до -30°C, показана на фиг. 6.

Для запуска замерзших электронных модулей включают, по меньшей мере, один блок обогрева, размещенный внутри шкафа. В результате движения теплого воздуха вверх начинается работа замкнутой системы кондиционирования с использованием естественной конвекции. При достижении температуры воздуха внутри шкафа выше -30°C вентиляторы включаются, ускоряя при этом движение воздуха во внутреннем пространстве шкафа по замкнутому контуру за счет принудительной конвекции. При этом одновременно происходят испарение инея с электронных модулей, их равномерное прогревание, а затем - запуск. После запуска электронных модулей отключают вентиляторы и блок обогрева. В случае, если тепла, выделяемого электронными модулями, недостаточно для обеспечения температуры внутри шкафа выше -30°C, включают блок обогрева, который продолжает работать в поддерживающем режиме.

Полезная модель обеспечивает кондиционирование воздуха во внутреннем пространстве шкафа без использования хладагентов. Благодаря размещению вентиляторов в области панели-крышки направление естественной конвекции теплого воздуха, движущегося вверх от электронных модулей, совпадает с направлением принудительной конвекции, в результате чего кондиционирование электронных модулей происходит с максимальной эффективностью. Использование для установки вентиляторов кронштейна, образующего вместе с боковой панелью и вертикальными перегородками каналы воздуховода, имеющие в верхней их части форму «воронки», свободный выход воздуха из щелеобразных частей каналов воздуховода через выпускные окна способствуют снижению аэродинамического сопротивления потоку воздуха. Размещение вентиляторов вплотную к панели-крышке позволяет рационально использовать внутренний объем шкафа без увеличения габаритных размеров всей шкафной конструкции.

Благодаря наличию нескольких независимых каналов воздуховода, отделенных друг от друга вертикальными перегородками с уплотнителями, на входе каждого из которых установлен свой вентилятор, выход из строя хотя бы одного вентилятора не окажет значительного влияния на работоспособность электронных модулей, поскольку, несмотря на уменьшение интенсивности движения воздуха, замкнутая система кондиционирования будет работать. Наличие, по меньшей мере, одного блока обогрева, установленного внутри шкафа, позволяет осуществить запуск электронных модулей в условиях крайне низких температур. Использование естественной конвекции для организации замкнутого контура циркуляции воздуха во всех режимах работы шкафа позволяет снизить затраты на электроэнергию.

Благодаря закрытой конструкции шкафа и использованию уплотнителей вероятность попадания внутрь шкафа пыли, воды, твердых частиц и паров агрессивных веществ сведена к минимуму.

Кроме того, использование съемной боковой панели, единого кронштейна для установки вентиляторов позволяет снизить затраты на изготовление, эксплуатацию и техническое обслуживание шкафа.

При испытаниях и непосредственной эксплуатации в составе тепловоза модели ТЭП70БС подтверждена эффективность использования вышеописанной шкафной конструкции с замкнутой системой кондиционирования для обеспечения работоспособности электронных модулей в широком диапазоне температур окружающего воздуха.

Claims (3)

1. Шкаф с замкнутой системой кондиционирования электронных модулей, содержащий каркас с установленными на нем боковыми панелями, панелью-крышкой, панелью-основанием и, по меньшей мере, одной дверью, образующими внутреннее пространство шкафа, по меньшей мере, один разделительный элемент с выполненными в нем, по меньшей мере, двумя окнами, установленный на каркасе напротив и параллельно одной из боковых панелей и образующий с ней воздухонаправляющий канал, по меньшей мере, один вентилятор, отличающийся тем, что, по меньшей мере, одна боковая панель снабжена, по меньшей мере, одной вертикальной перегородкой, разделительный элемент выполнен составным из внутренней панели и кронштейна, содержащего фланец, расположенную под углом от 120 до 170° к фланцу нижнюю плоскость, расположенную под углом от 30 до 80° к фланцу верхнюю плоскость с выполненными в ней упомянутыми окнами, в которых установлены упомянутый вентилятор и, по меньшей мере, один дополнительный вентилятор, при этом, по меньшей мере, одна боковая панель, по меньшей мере, одна вертикальная перегородка и разделительный элемент образуют, по меньшей мере, два канала воздуховода с поперечными сечениями, плавно уменьшающимися от верхней плоскости до внутренней панели и имеющими вдоль последней щелеобразную форму, которые на выходе образуют выпускные окна, упомянутые вентиляторы расположены вплотную к панели-крышке, по меньшей мере, одна внутренняя панель снабжена блоком обогрева.

2. Шкаф по п.1, отличающийся тем, что между внутренней панелью и кронштейном, разделительным элементом и, по меньшей мере, одной вертикальной перегородкой, каркасом и кронштейном установлены уплотнители.

3. Шкаф по п.2, отличающийся тем, что, по меньшей мере, одна боковая

панель, установленная напротив соответствующего разделительного элемента, является съемной и выполнена из оцинкованного листового металла.

Images