SU1412020A1 - Шкаф дл охлаждени блоков радиоэлектронной аппаратуры - Google Patents

Description

(21)4051296/24-21

(22)07.04.86

(46) 23.07.88. Бюл. № 27 (72) В.А.Кудр вцев и А.Ф.Красиков (53) 621.396.67.7(088.8) (56) Патент ФРГ № 2138376, кл. Н 05 К 7/20, опублик. 1977. Авторское свидетельство СССР № 978398, кл. Н 05 К 7/20, 1982,

(54) ШКАФ ДЛЯ ОХЛАЖДЕНИЯ БЛОКОВ РАДИОЭЛЕКТРОННОЙ АППАРАТУРЫ

(57) Изобретение может быть использовано , в частности, при разработке радиоэлектронной аппаратуры (РЭА со значительными тепловыделени ми в услови х повьшенной температуры окружа- ющей среды. Шкаф дл  охлаждени  бло

б-н

fer

и

(Л

С

ков РЭА содержит корпус 1 с внешними стенками 2 и 3 из листового материала и полыми основани ми 4, 5. Во внутренние стенки 12 встроены зигза- гообразНые трубопроводы 13, на внутренних поверхност х которого в шахматном пор дке выполнены вы-ступы 19 треугольной формы, ориентированные своими большими сторонами,наклоненныИзобретение относитс  к области конструировани  средств св зи и мо- | жет быть использовано при разработках аппаратуры со значительными теп- ловыделени ми в услови х повышенной температуры окружаюш;ей среды.

Цель изобретени  - повышение эффективности охлаждени , улучшение массогабаритных характеристик и новы- шение технологичности конструкции.

На фиг.1 изображен предлагаемый шкаф, общий вид сбоку с вертикальным разрезом; на фиг.2 - то же, общий вид в плане с горизонтальным разре- зом; на фиг.З - фрагмент вертикального сечени  стенок шкафа с пластинчатыми пружинами; на фиг,4 - фрагмент вертикального сечени  внутренней стенки шкафа в плоскости зигза- гообразных трубопроводов, разрезанной на секции.

. Предлагаемый шкаф содержит сборный корпус 1, закрытьй с боковых сторон внешними стенками 2 и 3, вы полненными из листового материала Гна пример, дюралевого сплава), а сверху и снизу - верхним 4 и нижним 5 полыми основани ми. Между стенками шкафа и его верхним и нижним полыми основани ми 4 и 5 помещены резиновые уплотнени  6 и 7,.а между,задними 8 и передними 9 вертикальными силовыми уголками - уплотнени  10 и 11, аналогичные уплотнени м 6 и 7.

Во внутренние стенки 12 шкафа, выполненные из алюминиевого лить , встроены один над другим зигзагообразные трубопроводы 13 (число стенок 12 равно 1 или 2). Число зигзагооб- разных трубопроводов 13 принимаетс  равным числу горизонтальных этажей 14 шкафа (до 7-8 единиц), заполненных

ми относительно внутренних поверхностей соответствующих внутренних стенок , в направлении входного сечени  воздуховодных каналов, а на внутренние поверхности стенок корпуса нанесено теплоизолирующее покрытие 25. Шкаф имеет технологическую конструкцию с эффективным охлаждением. 2 з,п. ф-лы, 4 ил.

5 0

5 о

«

5

теплонагруженными блоками и в сово- ,купности образующих нагретую зону шкафа. Каждьй зигзагообразный трубопровод 13 имеет 6-8 колен, одним концом соединен с магистралью 15, из ко- .торой подаетс  под давлением охлаждающа  жидкость (например, 60%-ный водный раствор этиленгликол  или антифриз 40%-ный), а другим концом - с магистралью 16,предназначенной.дл  отвода нагретой жидкости.

Между внутренней 12 и внешней 3 стенками установлены перегородки,перпендикул рные плоскости этих стенок, в виде ребер 17, выполненные за одно целое со стенкой 12. Ребра 17 со стенками 3 и 12 образуют воздуховод- ные каналы 18, перпендикул рные полым основани м 4 и 5. На поверхности стенки 12, обращенной в сторону теплонагруженных блоков, размещенных на этажах 14, выполнены выступы 19 треугольной формы ориентированные своими большими сторонами в направлении входного сечени  воздуховодных каналов 18. Выступы 19 размещены горизонтальными р дами, между этажами 14, а по вертикали - в шахматном пор дке.

У каждого выступа 19 плоскость 20 (фиг.З) наклонена под углом 150 - 160° относительно внутренних поверхностей внутренних стенок. Во внутреннем объеме нижнего основани  5 размещены вентил торы 21, установленные в отверсти х листа 22. Механически лист 22 св зан с основанием 5 и перекрывает все нижнее сечение шкафа за исключением выходных сечений воздуховодных каналов 18. Проемы вьщ1е листа 22 перед и за его

i14

нагретой зоной перекрыты заглушками 23 и 24, установленными поэтажно.

Внешн   стенка 3 облицована со стороны воздуховодных каналов 18 тепоизолирующим покрытием из битумного артона 25, расположенным между стеной 3 и ребрами 17.В воздуховодных ка- алах 18 между ребрами 17 могут быть усановлены пластинчатые пружины 26,вы- полненные из пружинной стали. Пластины 26 закреплены своими узкими концами 27 на внутренней стенке 12. Широкие концы 28 пружин 26 свободны и отогнуты под острым углом к наружной поверхности внутренней стенки в направлении выходного сечени  воздуховодных каналов. Пружины 26 могут быть расположены р дами напротив выступов 19.

Внутренние стенки 12 могут набраны из секций 29 (фиг.А), кажда  из которых содержит один зигзагообразный трубопровод 13, участки магистралей 15 и 16.

Между секци ми 29 введены уплотнени  30 дл  устранени  утечек жидкости из магистралей 15 и 16 и воздуха из воздуховодных каналов 18. Секции между собой скреплены болтовыми соединени ми (например, фланцевыми ) . Число секций равно числу этаей 14 (до 7-8 ед.).

Предлагаемый шкаф работает следующим образом.

При включении вентил торов 21, установленных в отверсти х листа 22, воздух из полости нижнего основани  5 выходит под давлением около 50 Па, создаваемым лопаст ми крыльчаток вентил торов 21, во внутренний объем шкафа, заполненный тепло- нагруженными блоками, размещенными на этажах 14. Причем заглушки 23 и 24, расположенные поэтажно в шкафу, преп тствуют протеканию воздуха перед и за нагретой зоной шкасЬа.

Охлаждающий воздух распред л ет- с  по проходным сечени м нагретой зоны, образованным боковыми поверхност ми блоков, установленных на эта жах 14, а часть воздуха поступает в зазоры между поверхност ми внутренних стенок 12 и боковыми поверхност ми блоков, непосредственно примы- каклцими к стенкам 12.

Пройд  через нагретую зону шкафа (этажи 14), воздух, имеющий неко2020

торую начальную температуру, илгр(- ваетс  в объеме шкафа. Гор ч1 Й дух из нагретой зоны поступает в полость верхнего основани  4 и затон и воздуховодные каналы 18. Причем наличие заглушек 23 и 24 преп тстг ует попаданию гор чего воздуха в персдню и заднюю зоны шкафа. По воздуховодQ ным каналам 18 воздух движетс  сверху вниз, где за счет теплообмена с охлажденными стенками 12 и ребрами 17 охлаждаетс  до первоначальной температуры . Тепло, содержащеес  в воздуg хе, от стенок 12 передаетс  охлаждагс щей жидкости, протекающей через зигзагообразные трубопроводы 13 от гистрали 15 (распределительной) в магистраль 16 (сборную). Пройд  через

0 трубопроводы 13, жидкость нагреваетс  до температуры,превьштающей начальную на . Из магистрали 16 нагрета  жидкость поступает во внешний теплообменный контур, расположенный

5 вне шкафа.

Охлажденный воздух поступает из каналов 18 в полость нижнего основани  5 шкафа, откуда подаетс  венти- . л торами 21 во внутреннюю полость шкафа дл  охлаждени  его нагретой зоны 14. Весь процесс движени  воздуха повтор етс .

Чтобы исключить теплообмен охлаждаемого лйоздуха, протекающего в каналах 18, с окружающей средой, имею5 щей более высокую температуру (например , 60-70°С), через стенки 3, введено теплоизолирующее покрытие 25; одновременно уменьшаютс  на 5-8 дБ .шумовые помехи от шкафа.

Проходные сечени  воздуховодных каналов 18 достаточно велики. Поэтому гидравлические сопротивлени  каналов 18 относительно малы (по сравнению с сопротивлени ми воздушных ка налов обычных теплообменников) и составл ют около 50% от суммарного гидравлического сопротивлени  всего шкафа вдоль тракта движени  воздуха.Это позвол ет примен ть вентил торы 21

0 меньшей мощности и меньших габаритных размеров.

Теплоотдача воздуха, движущегос  в воздуховодных каналах 18,, по внут- 5 ренним стенкам 12 с ребрами 17 может быть существенно интенсифицирована (до 1,5-1,8 раза) колебани ми пластинчатых пружин 26, возникающими при обтекании расширенных концов 28,

0

0

когда ламинарный режим движени  воздуха в каналах 18 переходит в турбулентный режим в зоне расположени  зигзагообразных трубопроводов 13.При этом вследствие понижени  температу ры воздуха повышаетс  эффективность охлаждени  блоков, установленных в шкафу на этажах 14, в результате чег суммарна  мощность тепловыделени  шкафа может быть увеличена в 1,2 раза .

В шкафу всегда имеютс  более и менее теплонагруженные блоки, а также блоки с различной допустимой температурой электрорадиоизделий (ЭРИ). Наиболее критичными по температуре  вл ютс  блоки, имеющие большие тепловыделени  и меньшие допустимые температуры ЭРИ. Если разместить эти блоки на границе нагретой зоны шкафа (этажей 14) в непосредственной близости от охлажденных внутренних стенок 12, тогда поверхности этих : блоков будут находитьс  в лучистом и конвективном теплообмене с более холодной стенкой 12 и воздухом, прохог д щим вдоль этой стенки, это повьш1ает эффективность охлаждени  указанных блоков. Такой эффект достигаетс  также благодар  тому, что часть воздуха, поступающего в шкаф от вентил торов 21, имеет возможность двигатьс  вдоль стенки 12 снизу вверх, отдава  тепло , полученное от рассматриваемых блоков,холодной стенке 12 на всем пути своего движени . При этом выступы 19 своими поверхност ми 20 направл ют воздух, проход щий вдоль стенки 12, в сторону нагретых поверхностей крайних блоков, расположенных на этажах 14 в непосредственной близости от стенки 12, друга  часть воздуха протекает между выступами 19-. В результате такого распределени  потоков воздуха последний приобретает турбулентный характер движени  вдоль стенки 12, что интенсифицирует его охлаждение и температура воздуха на всем пути движени  повьш1аетс  незначительно (на ). Это повышает эффективность охлаждени  рассматриваемых теплонагруженных блоков, расположенных как на верхних, так и на нижних этажах шкафа.

5

0

5

Claims (3)

1.Шкаф дл  охлаждени  блоков радиоэлектронной аппаратуры, содержа- щий корпус с расположенными одно напротив другого полыми основани ми и

с внутренними и внешними стенками, перегородки, размещенные между внутренними и внешними стенками с возможностью образовани  воздуховодных каналой, перпендикул рных полым основани м и сообщающихс  своими концами с полыми основани ми,вентил торы , теплообменник, выполненный в виде зигзагообразных трубопроводов,и радиоэлектронные блоки, установленные в корпусе, Ьтличающий- с   тем, что, с целью пЬвьш1ени  эффективности охлаждени , улучшени  массогабаритных характеристик и повышени  технологичности конструкции, зигзагообразные трубопроводы поэтажно расположены вдоль внутренних стенок корпуса в одной плоскости, на внутренних поверхност х зигзагообразных трубопроводов выполнены расположенные в шахматном пор дке выступы треугольной формы, ориентированные своими большими сторонами, наклоненными относительно внутренних поверхностей соответствующих внутренних стенок, в направлении входного сечени  воздуховодных каналов, а на внутренние поверхности внешних стенок корпуса нанесено теплоизолирующее покрытие.

2.Шкаф ПОП.1, отличающийс  тем, что воздуховодные каналы снабжены размещенными между перегородками и закрепленными одними своими концами на внутренних стенках корпуса пластинчатыми пружинами, свободные концы которых выполнены трапецеидальной формы и отогнуты в направлении выходного сечени  воздуховодных каналов с образованием острого угла с поверхностью внутренних стенок корпуса.

3.Шкаф по П.1, отличаю- 0 щ и и с   тем, что кажда  внутренн  

стенка корпуса выполнена в виде набора соединенных между собой секьщй, а каждый зигзагообразный трубопровод установлен на соответствующей секции внутренней стенки корпуса.

0

5

0

5

21

Фие.3

3Zk

/  / / 

1

шпипш

I . - 11 11 ill

4

.