RU2605930C2

RU2605930C2 - Device for air cooling of radioelectronic devices

Info

Publication number: RU2605930C2
Application number: RU2015103493/07A
Authority: RU
Inventors: Константин Андреевич Куфтырев; Евгений Валерьевич Трифонов
Original assignee: Закрытое акционерное общество "БЮРО ТЕХНИКИ"
Priority date: 2015-02-03
Filing date: 2015-02-03
Publication date: 2016-12-27
Also published as: RU2015103493A

Abstract

FIELD: electronics.

SUBSTANCE: invention relates to cooling fuel elements, in particular, of radio-electronic devices, and can be used for intensive heat removal from microchips or other small-size radio-electronic items installed on printed circuit boards. Achieved by that, in the air cooling device of radioelectronic devices comprising a closed housing accommodating radioelectronic elements installed on radiators, between ribs of which there are parallel channels, and at least one exhaust fan moving air inside the housing the fan is located next to the housing wall located perpendicular to the said channels. On the opposite wall of the housing opposite to each channel there is at least one pair of two parallel slots with the length of not less than 10 mm and the distance between them of not less than 5 mm, herewith a formed by the slots rectangular plate is curved along its long side out of the housing in the form of an arch, and the total size of holes formed by the slots is proportional to the fan power.

EFFECT: technical result is the increase of efficiency of cooling and improved weight and dimension characteristics.

1 cl, 1 dwg

Description

Настоящее изобретение относится к охлаждению тепловыделяющих элементов, в частности радиоэлектронных устройств, и может быть использовано для интенсивного отвода тепла от микросхем или других малогабаритных радиоэлектронных изделий, установленных на печатных платах.The present invention relates to the cooling of fuel elements, in particular electronic devices, and can be used for intensive heat removal from microcircuits or other small-sized electronic products mounted on printed circuit boards.

В настоящее время, чтобы избежать перегрева деталей и узлов радиоэлектронных устройств, известны различные методы отвода тепла от тепловыделяющих элементов, среди которых в качестве основных можно выделить воздушные, когда тепловыделяющие элементы устанавливают на радиатор для отвода выделяемого ими тепла за счет естественной конвекции. В то же время для обеспечения более эффективного охлаждения используют принудительное воздушное охлаждение, когда устанавливают в корпус приборов еще и охлаждающий вентилятор, создавая своеобразный кулер.At present, in order to avoid overheating of parts and components of electronic devices, various methods of heat removal from heat-generating elements are known, among which the main ones are air, when heat-generating elements are installed on a radiator to remove heat generated by them due to natural convection. At the same time, forced air cooling is used to provide more efficient cooling, when they also install a cooling fan in the instrument housing, creating a kind of cooler.

Так, известно устройство для охлаждения полупроводниковых пластин по патенту РФ №2153209. Это устройство представляет собой пневмовихревую центрифугу, содержащую корпус с центральной и периферийной пневмокамерами, соединенными с магистралями подачи газа или воздуха и с рабочей зоной с одной его внешней стороны для размещения пластины, сообщающейся с пневматическими камерами посредством сопел, средства изменения расходов газа или воздуха и блок управления. Кроме того, в нем имеются датчики малых давлений центральной и периферийной пневмокамер, соединенные со средствами изменения расхода газа или воздуха через блок управления.So, it is known a device for cooling semiconductor wafers according to the patent of the Russian Federation No. 2153209. This device is a pneumatic vortex centrifuge containing a housing with a central and peripheral pneumatic chambers connected to the gas or air supply lines and with a working area on one of its external sides for accommodating a plate communicating with pneumatic chambers through nozzles, means for changing gas or air flow rates, and a unit management. In addition, it contains low pressure sensors of the central and peripheral pneumatic chambers connected to means for changing the flow of gas or air through the control unit.

Известно устройство для охлаждения электронного прибора по заявке на патент №2000111919, содержащее теплообменный элемент, на одной поверхности которого выполнены центрально-симметрично теплообменные каналы, а другая поверхность выполнена с возможностью теплового контакта с электронным прибором, и центробежный нагнетатель, установленный на теплообменном элементе таким образом, что он обеспечивает прохождение охлаждающего потока по теплообменным каналам. При этом центробежный нагнетатель установлен в центре симметрии теплообменных каналов, причем рабочее колесо нагнетателя размещено напротив входов упомянутых теплообменных каналов, а теплообменный элемент под нагнетателем выполнен выгнутым в сторону последнего, при этом выгнутая часть теплообменного элемента расположена напротив входного отверстия центробежного нагнетателя.A device for cooling an electronic device according to patent application No. 20010111919 is known, comprising a heat exchange element, on one surface of which centrally symmetric heat exchange channels are made, and the other surface is made with the possibility of thermal contact with the electronic device, and a centrifugal supercharger mounted on the heat exchange element in this way that it ensures the passage of the cooling stream through the heat exchange channels. In this case, the centrifugal supercharger is installed in the center of symmetry of the heat exchange channels, and the impeller of the supercharger is located opposite the inlets of the said heat exchange channels, and the heat exchange element under the supercharger is made curved towards the latter, while the curved part of the heat exchange element is located opposite the inlet of the centrifugal supercharger.

Известно устройство для охлаждения радиоэлектронных приборов по патенту РФ №1298960, принятое за прототип. Устройство содержит вентилятор, в котором установлено с возможностью вращения рабочее колесо с лопатками, радиатор для установки тепловыделяющего радиоэлектронного прибора, выполненный в виде основания цилиндрической формы с поперечными ребрами. При этом радиатор частично размещен внутри корпуса вентилятора со стороны его входа, а лопатки рабочего колеса вентилятора расположены вокруг радиатора, причем в поперечных ребрах радиатора выполнены окна для хладагента.A device for cooling electronic devices according to the patent of the Russian Federation No. 1298960, adopted as a prototype. The device includes a fan in which the impeller with blades is mounted for rotation, a radiator for installing a heat-generating electronic device made in the form of a base of cylindrical shape with transverse ribs. In this case, the radiator is partially placed inside the fan housing from the side of its inlet, and the blades of the fan impeller are located around the radiator, and windows for the refrigerant are made in the transverse fins of the radiator.

Однако все указанные аналоги для усиления воздушного потока, протекающего через каналы, образуемые ребрами радиаторов, используют мощные нагнетатели, негативно влияющие как на массогабаритные характеристики радиоэлектронных изделий, так и на стоимостные характеристики.However, all of these analogues to enhance the air flow flowing through the channels formed by the fins of the radiators, use powerful blowers that adversely affect both the weight and size characteristics of electronic products, and the cost characteristics.

Задачей настоящего изобретения является разработка конструкции радиоэлектронных устройств, использующих принципиально новый метод организации воздушного потока внутри подобных устройств с целью отвода тепла.The objective of the present invention is to develop the design of electronic devices using a fundamentally new method of organizing air flow inside such devices in order to remove heat.

Технический результат от использования подобных конструкций - повышение эффективности охлаждения и улучшение массогабаритных характеристик.The technical result from the use of such structures is to increase the cooling efficiency and improve the overall dimensions.

Указанный технический результат достигается в устройстве для воздушного охлаждения радиоэлектронных устройств, которое содержит закрытый корпус, внутри которого расположены радиоэлектронные элементы, установленные на радиаторах, между ребрами которых образованы параллельные каналы, и по крайней мере один вытяжной вентилятор, перемещающий воздух внутри корпуса. При этом вентилятор располагают у стенки корпуса, расположенной перпендикулярно упомянутым каналам, а на противоположной стенке корпуса напротив каждого канала выполнена по крайней мере одна пара двух параллельных прорезей длиной не менее 10 мм и расстоянием между ними не менее 5 мм, причем образованная прорезями прямоугольная пластина выгнута вдоль ее длинной стороны наружу корпуса в виде арки, при этом общий размер арок пропорционален мощности вентилятора, чтобы обеспечивать устойчивый турбулентный воздушный поток внутри корпуса.The specified technical result is achieved in a device for air cooling of electronic devices, which contains a closed case, inside of which there are radio-electronic elements mounted on radiators, between the ribs of which parallel channels are formed, and at least one exhaust fan that moves air inside the case. In this case, the fan is located near the wall of the casing, perpendicular to the said channels, and on the opposite wall of the casing opposite each channel there is made at least one pair of two parallel slots with a length of at least 10 mm and a distance between them of at least 5 mm, the rectangular plate formed by the slots along its long side to the outside of the casing in the form of an arch, while the total size of the arches is proportional to the power of the fan to provide a stable turbulent air flow inside the casing.

Заявленное техническое решение поясняется чертежом, на котором показано радиоэлектронное устройство, расположенное на печатной плате. На чертеже изображены корпус 1 устройства, выгнутые в виде арок 2 прямоугольные пластины (вырезы) на стенке корпуса, вентилятор 3 и радиаторы 4 с тепловыделяющими элементами.The claimed technical solution is illustrated by the drawing, which shows a radio electronic device located on a printed circuit board. The drawing shows the housing 1 of the device, rectangular plates (cuts) curved in the form of arches 2 on the wall of the housing, a fan 3 and radiators 4 with fuel elements.

Устройство работает следующим образом.The device operates as follows.

За счет вращения рабочего колеса вентилятора 3 внутри корпуса 1 создается пониженное давление. За счет получаемой разности давлений организуется течение из окружающего воздуха через отверстия 2 внутрь корпуса, где расположены тепловыделяющие электронные элементы. Образуемый из отверстий поток носит автоколебательный характер, порождающий высокую интенсивность турбулентности, за счет которой интенсифицируется теплосъем с тепловыделяющих электронных элементов. Нагретый воздух поступает на вход вентилятора 3 и уносится в окружающую среду. Помимо улучшения теплосъема с тепловыделяющих элементов высокая интенсивность турбулентности потока позволяет бороться с застойными зонами внутри корпуса, что позволяет более свободно планировать компоновку аппаратуры в корпусе.Due to the rotation of the impeller of the fan 3 inside the housing 1 creates a reduced pressure. Due to the resulting pressure difference, the flow from the surrounding air through the openings 2 to the inside of the housing, where the fuel electronic elements are located, is organized. The flow formed from the holes is self-oscillating, generating a high intensity of turbulence, due to which heat transfer from heat-generating electronic elements is intensified. Heated air enters the inlet of fan 3 and is carried away into the environment. In addition to improving heat removal from fuel elements, the high intensity of flow turbulence allows you to deal with stagnant zones inside the housing, which allows you to more freely plan the layout of the equipment in the housing.

Claims

A device for air cooling of electronic devices, comprising a closed housing, inside of which there are radio electronic elements mounted on radiators, parallel channels are formed between the ribs, and at least one exhaust fan that moves air inside the housing, characterized in that the fan is installed against the wall of the housing perpendicular to said channels, and at least one pair of two parallel to each channel on the opposite wall of the housing opposite each channel slots length is not less than 10 mm and a length of 5 mm therebetween, and formed by a rectangular plate is curved slits along its long side outside of the body in the form of arches, with the total size of the openings formed slits is proportional to the fan power.