RU2127456C1 - Охлаждающее устройство с замкнутым циклом циркулирующего теплоносителя - Google Patents
Охлаждающее устройство с замкнутым циклом циркулирующего теплоносителя Download PDFInfo
- Publication number
- RU2127456C1 RU2127456C1 RU97115631A RU97115631A RU2127456C1 RU 2127456 C1 RU2127456 C1 RU 2127456C1 RU 97115631 A RU97115631 A RU 97115631A RU 97115631 A RU97115631 A RU 97115631A RU 2127456 C1 RU2127456 C1 RU 2127456C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- chamber
- cooled
- cooling
- ring
- adjacent
- Prior art date
Links
Landscapes
- Cooling Or The Like Of Semiconductors Or Solid State Devices (AREA)
- Cooling Or The Like Of Electrical Apparatus (AREA)
Abstract
Изобретение относится к устройствам для охлаждения электронной аппаратуры и может быть использовано в геофизической сейсморазведке. Охлаждающее устройство выполнено в защитном герметичном кожухе. Содержит соосный шток относительного перемещения, охлаждаемый элемент, теплоноситель. Новым является наличие рабочей камеры и двух кольцевых полостей, примыкающих к ней с двух сторон. Рабочая камера связана с первой полостью обратным клапаном, а со второй - регулирующим клапаном. Вторая сторона первой полости примыкает к поршню на штоке. Вторая кольцевая полость образована сообщающимися между собой двойными с зазором стенками, полыми торцем и теплоотводом. Через второй обратный клапан вторая кольцевая полость соединена с первой кольцевой полостью. Охлаждаемый элемент расположен на теплоотводе второй кольцевой полости. Устройство обеспечивает охлаждение элемента, например полупроводниковых приборов, при окружающей температуре 500-650К в условиях, где невозможна подача теплоносителя извне, а использование хладагента (например, жидкий азот) ограничено малыми габаритами изделия и длительным временем пребывания в экстремальных условиях при больших пластовых давлениях. 1 ил.
Description
Изобретение относится к области физики, в частности к устройствам для охлаждения элементов, например, электронной аппаратуры. Может быть использовано в геофизической сейсморазведке.
Известен излучатель сейсмических сигналов (Патент РФ N 1805419 МПК G 01 V 1/133 БИ N 12 от 30.03.1993 г.). Излучатель выполнен в виде двух подвижных элементов, снабженных приводом относительного перемещения. Элементы герметично соединены между собой и образуют замкнутый объем, заполненный теплоносителем (жидкостью). Однако, для работы в условиях высоких внешних температур и давлений данный излучатель не предназначен.
Известно устройство для испарительно-жидкостного охлаждения силовых полупроводниковых модулей (Патент РФ N 2026574 МПК G 12 B 15/00 опубликовано БИ N 1 от 10.01.1995 г.). По максимальному количеству сходных существенных признаков данное устройство принимается за прототип.
Известное устройство имеет герметичный корпус, заполненный жидким диэлектриком, в котором находятся силовые высокотемпературные полупроводниковые приборы. Корпус соединен паропроводами с наклонным теплообменником, снабженным конденсатопроводом, на котором установлен дополнительный (соединенный с основным) теплообменник с внутренним оребрением. Применяется комбинированное испарительно-жидкостное охлаждение. Конденсат должен иметь температуру на 25 - 30 градусов ниже температуры корпусов низкотемпературных полупроводниковых приборов для того, чтобы они эффективно охлаждались жидкостным охладителем. Температура воды в теплообменнике-конденсаторе должна быть ниже на 25 - 30 градусов насыщения жидкого диэлектрика для интенсивной и полной конденсации его паров и отсутствия аварийного избыточного давления паров в герметичном корпусе.
Однако из описанного выше следует, что данное устройство не может быть использовано для охлаждения электронных приборов в условиях внешних высоких температур, например, при температуре 200 - 250 градусов на глубине около 8 тысяч метров в скважине при сейсморазведке.
Сущность заявляемого технического решения заключается в совокупности признаков, достаточных и необходимых для достижения технического результата изобретения. А именно, необходимо такое охлаждающее устройство, которое обеспечивает работу электронных приборов при температуре окружающей среды 500 - 650 K. Например, работу скважинного приемного модуля, предназначенного для приема сейсмических колебаний.
Заявляемое охлаждающее устройство с замкнутым циклом циркулирующего теплоносителя, как и прототип, содержит защитный герметичный кожух с замкнутым объемом циркуляции теплоносителя, охлаждаемый элемент внутри кожуха и соосный с кожухом шток.
В отличие от прототипа устройство снабжено рабочей камерой и двумя кольцевыми полостями, расположенными в защитном герметичном кожухе. Рабочая камера размещена между двумя кольцевыми полостями и соединена с ними обратным и регулирующим клапанами. Причем объем одной полости изменяется с помощью примыкающего к ней поршня на штоке. Вторая кольцевая полость образована двойными стенками, полым торцом и осью (теплоотводом), которые сообщаются между собой непосредственно. При этом обе полости связаны между собой вторым обратным клапаном. Охлаждаемый элемент, например электронные модули скважинного приемного модуля, размещен в циркулирующем теплоносителе на полой оси (теплоотводе) второй кольцевой полости.
Предлагаемое устройство обеспечивает охлаждение элемента, например электронных полупроводниковых приборов, при окружающей температуре 500 - 650 K, в условиях, где невозможна подача теплоносителя извне, а использование хладагента (например, жидкий азот) ограничено малыми габаритами изделия и длительным временем пребывания (около 5 часов) в экстремальных условиях при больших пластовых давлениях.
Сущность изобретения поясняется чертежом, где на фиг. 1 представлено эскизное изображение заявляемого устройства.
Заявляемое охлаждающее устройство с замкнутым циклом циркулирующего теплоносителя, как и прототип, содержит защитный герметичный кожух 1, соосный с ним шток 2 относительного перемещения, охлаждаемый элемент 3 и теплоноситель.
В отличие от прототипа устройство снабжено расположенными в в герметичном кожухе 1 рабочей камерой 4 и двумя кольцевыми полостями 5 и 6, примыкающими к ней с двух сторон.
Рабочая камера 4 через обратный клапан 7 связана с первой кольцевой полостью 5, а через регулирующий клапан 8 со второй полостью 6. Кольцевая полость 5 второй стороной примыкает к поршню 9 на штоке 2. Кольцевая полость 6 снабжена двойными (с зазором) стенками 10 и полым же торцем 11 и теплоотводом 12. Стенки 10, торец 11 и теплоотвод 12 непосредственно сообщаются между собой, а при помощи второго обратного клапана 13 сообщаются с кольцевой полостью 5. На теплоотводе 12 кольцевой полости 6 размещен охлаждаемый элемент 3.
Работа охлаждающего устройства с замкнутым циклом циркулирующего теплоносителя заключается в следующем.
В рабочую камеру 4 в стационарных условиях закачен теплоноситель (например воздух) до расчетного давления (10 - 15 атм), на которое расчитан и регулирующий клапан 8. Поршень 9 находится в рабочем положении. Он расчитан на необходимый объем теплоносителя в кольцевой полости 5. На теплоотводе 12 полости 6 размещен охлаждаемый элемент 3. Кожух 1 обеспечивает полную герметичность всего устройства.
В общем случае нормальная работа охлаждаемого элемента 3 на полупроводниковых приборах гарантируется при температуре в кольцевой полости 6 порядка 85 градусов (около 358 K). Для поддержания окружающей элемент 3 температуры меньше или равно 85 градусов (358 K) при условии, что в пристеночной области кожуха 1 наружная температура 500 - 650 K, необходимо произвести несколько рабочих циклов по перемещению поршня 9.
Один цикл работы совершается за n с (например, за 1,4 с). Из рабочего положения поршень 9 перемещается к рабочей камере 4, изменяя объем полости 5. Избыток теплоносителя через обратный клапан 7 поступает из полости 5 в рабочую камеру 4, создавая тем самым избыточное давление в ней. При достижении расчетного давления на регулирующий клапан 8 он срабатывает и теплоноситель поступает в сообщающиеся полости 12, 11 и 10 кольцевой полости 6.
Расширение теплоносителя происходит от 10 - 15 до 1 атм, при этом температура теплоносителя снижается в 10 - 15 раз. Это обеспечивает охлаждение самого элемента 3 через теплоотвод 12 и окружающей его среды через стенки 10, торец 11 кольцевой полости 6. За счет расширившегося теплоносителя, который через обратный клапан 13 поступает в кольцевую полость 5, поршень 9 перемещается в первоначальное положение. Устройство готово к следующему циклу работы. Число циклов определяется как рассеиваемой мощностью работающего элемента 3 (полупроводниковые приборы), так и количеством тепла, поступающего из окружающей среды через кожух 1 и стенки 10 кольцевой полости 6.
Возможность осуществления охлаждения электронного модуля в условиях работы при окружающей температуре 500 - 650 K была проверена расчетным путем и на макете.
Электронный модуль содержал 4 полупроводниковых элемента с допустимой рабочей температурой 95 градусов. Нормальная работа гарантировалась при температуре меньше или равно 85 градусов (358 K). Для поддержания этой температуры при температуре пристеночной области кожуха 1 500 - 650 K необходимо было произвести 10 - 20 циклов работы устройства.
Claims (1)
- Охлаждающее устройство с замкнутым циклом циркулирующего теплоносителя, содержащее расположенные в защитном герметичном кожухе шток относительного перемещения, охлаждаемый элемент и теплоноситель, отличающееся тем, что устройство снабжено рабочей камерой и двумя кольцевыми полостями, примыкающими к ней с двух сторон и связанными с нею обратным и регулирующим клапанами соответственно, причем вторая сторона первой полости примыкает к поршню, соединенному со штоком, при этом вторая кольцевая полость образована сообщающимися между собой двойными с зазором стенками, полыми торцом и теплоотводом и через второй обратный клапан соединена с первой кольцевой полостью, а охлаждаемый элемент расположен на теплоотводе второй кольцевой полости.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU97115631A RU2127456C1 (ru) | 1997-09-12 | 1997-09-12 | Охлаждающее устройство с замкнутым циклом циркулирующего теплоносителя |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU97115631A RU2127456C1 (ru) | 1997-09-12 | 1997-09-12 | Охлаждающее устройство с замкнутым циклом циркулирующего теплоносителя |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2127456C1 true RU2127456C1 (ru) | 1999-03-10 |
RU97115631A RU97115631A (ru) | 1999-06-27 |
Family
ID=20197306
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU97115631A RU2127456C1 (ru) | 1997-09-12 | 1997-09-12 | Охлаждающее устройство с замкнутым циклом циркулирующего теплоносителя |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2127456C1 (ru) |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2468199C2 (ru) * | 2007-06-21 | 2012-11-27 | Шлюмбергер Текнолоджи Б.В. | Устройство и способ рассеивания тепла в скважинном инструменте |
RU2524058C2 (ru) * | 2009-09-28 | 2014-07-27 | Абб Рисерч Лтд | Охлаждающий модуль для охлаждения электронных элементов |
RU2566679C1 (ru) * | 2014-07-29 | 2015-10-27 | Частное образовательное учреждение дополнительного профессионального образования "Саранский Дом науки и техники Российского Союза научных и инженерных общественных организаций" (ЧОУ ДПО "Саранский Дом науки и техники РСНИИОО") | Система жидкостного охлаждения силового полупроводникового прибора |
-
1997
- 1997-09-12 RU RU97115631A patent/RU2127456C1/ru active
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2468199C2 (ru) * | 2007-06-21 | 2012-11-27 | Шлюмбергер Текнолоджи Б.В. | Устройство и способ рассеивания тепла в скважинном инструменте |
RU2524058C2 (ru) * | 2009-09-28 | 2014-07-27 | Абб Рисерч Лтд | Охлаждающий модуль для охлаждения электронных элементов |
RU2566679C1 (ru) * | 2014-07-29 | 2015-10-27 | Частное образовательное учреждение дополнительного профессионального образования "Саранский Дом науки и техники Российского Союза научных и инженерных общественных организаций" (ЧОУ ДПО "Саранский Дом науки и техники РСНИИОО") | Система жидкостного охлаждения силового полупроводникового прибора |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US7246940B2 (en) | Method and apparatus for managing the temperature of thermal components | |
US7913498B2 (en) | Electrical submersible pumping systems having stirling coolers | |
US5647219A (en) | Cooling system using a pulse-tube expander | |
US4366676A (en) | Cryogenic cooler apparatus | |
US4846861A (en) | Cryogenic refrigerator having a regenerator with primary and secondary flow paths | |
EP3409884A1 (en) | System for improving the usage of a thermoelectric cooler in a downhole tool | |
KR970053634A (ko) | 멀티칩 모듈(MCM:Multi-chip Module)의 냉각장치 및 방법 | |
US4044567A (en) | Modular, magnetically-coupled drive for a cryogenic refrigerator | |
RU2127456C1 (ru) | Охлаждающее устройство с замкнутым циклом циркулирующего теплоносителя | |
GB2059569A (en) | Improvements in and relating to cooling apparatus | |
CA2590566C (en) | Electrical submersible pumping systems having stirling coolers | |
US4848092A (en) | Heat exchanger for cryogenic refrigerator | |
US7174721B2 (en) | Cooling load enclosed in pulse tube cooler | |
JPS63302259A (ja) | 極低温発生装置 | |
JP5450390B2 (ja) | 可動ピストン及び可動シリンダを備えたクライオクーラ | |
KR102141655B1 (ko) | 극저온냉동기를 이용한 전도냉각방식의 우주환경 모사장치 | |
JP2003075005A (ja) | スターリング冷凍機用ピストン | |
KR100304575B1 (ko) | 맥동관 냉동기 | |
JPH11223403A (ja) | 冷凍機の冷却装置 | |
KR100283156B1 (ko) | 무윤활 맥동관 냉동기의 예냉기 구조 | |
WO2020143587A1 (en) | An uneven flow valve for a caloric regenerator | |
JPH11223404A (ja) | スターリング冷却装置 | |
Zeitz et al. | A closed-cycle helium refrigerator for 2.5 K | |
JP2000018750A (ja) | スターリング冷却装置 | |
KR100871189B1 (ko) | 쿨러의 외측 열교환기 |