Шкаф для охлаждения блоков радиоэлектронной аппаратуры

СОЮЗ СОВЕТСКИ)СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХРЕСПУБЛИН 0 Н 01 ОСУДАРСТНЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ ЕТЕЛЬСТ А ВТОРСНОМУ(54) ШКАФ ДЛЯ ОХЛАЖДЕНИЯ БЛОКОВДИОЭЛЕКТРОН НОЙ АППАРАТУРЫ зобретениев частно лектронной ельными теповышенно реды. Шкаф ико ан радио значи лови.8)8376,лик. 1977,ьство СССР7/20, 1982 может быть испольсти, при разработке аппаратуры (РЭА) со пловыделениями в усй температуры окружадля охлаждения бло1412020 ков РЭА содержит корпус 1 с внешними стенками 2 и 3 из листового материала и полыми основаниями 4 5. Вовнутренние стенки 12 встроены зигзагообразные трубопроводы 13, на внутренних поверхностях которого в шахматном порядке выполнены выступы 19треугольной формы, ориентированныесвоими большими сторонами,наклоненныИзобретение относится к областиконструирования средств связи и может быть использовано при разработках аппаратуры со значительными тепловыделениями в условиях повышенной температуры окружающей среды.Цель изобретения - повышение эффективности охлаждения, улучшение массогабаритных характеристик и повы 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 сечения стенок шкафа с пластинчатыми пружинами; на фиг,4 - фрагмент вертикального сечения внутренней стенки шкаФа в плоскости зигза гообразных трубопроводов, разрезанной на секции.Предлагаемый шкаф содержит сбор - ный корпус 1, закрытый с боковых сторон внешними стенками 2 и 3, вы 25 полненными из листового материала на" пример, дюралевого сплава), а сверху и снизу - верхним 4 и нижним 5 полыми основаниями, Между стенками шкафа и его верхним и нижним полыми основа ниями 4 и 5 помещены резиновые уплотнения 6 и 7, а между задними 8 и передними 9 вертикальными силовыми уголками - уплотнения 10 и 11, аналогичные уплотнениям 6 и 7.Во внутренние стенки 12 шкафа, выполненные из алюминиевого литья, встроены один над другим зигзагообразные трубопроводы 13 (число стенок 12 равно 1 или 2). Число зигзагообразных трубопроводов 13 принимается равным числу горизонтальных этажей 14 шкафа (до 7-8 единиц), заполненных ми относительно внутренних поверхностей соответствующих внутренних стенок, в направлении входного сечениявоздуховодных 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. теплонагруженными блоками и в совокупности образующих нагретую зонушкафа. Каждый зигзагообразный трубопровод 13 имеет 6-8 колен, одним концом соединен с магистралью 15, из которой подается под давлением охлаждающая жидкость (например, 60 -ныйводный раствор этиленгликоля или антифриз 40 -ный), а другим. концом - смагистралью 16,предназначенной.дляотвода нагретой жидкости. Между внутренней 12 и внешней 3 стенками установлены перегородки,перпендикулярные плоскости этих стенок, в виде ребер 17, выполненные за одно целое со стенкой 12. Ребра 17 со стенками 3 и 12 образуют воздуховодные каналы 18, перпендикулярные полым основаниям 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 сечения воздуховодных каналов 18, Выступы 19 размещены горизонтальными рядами, между этажами 14, а по вертикали - в шахматном порядке.У каждого выступа 19 плоскость 20 (фиг.З) наклонена под углом 150 160относительно внутренних поверхностей внутренних стенок. Во внутреннем объеме нижнего основания 5 размещены вентиляторы 21, установленные в отверстиях листа 22. Механически лист 22 связан с основанием 5 и перекрывает все нижнее сечение шкафа за исключением выходных сечений воздуховодных каналов 18. Проемы шкафа выше листа 22 перед и за егоЛ 14 нагретой зоной перекрыты заглушками 23 и 24, установленными поэтажно.Внешняя стенка 3 облицована со стороны воздуховодцых каналов 18 теплоизолирующим покрытием иэ битумного картона 25, расположенным между стенкой 3 и ребрами 17.В воздуховодных каналах 18 между ребрами 17 могут быть установлены пластицчатые пружины 26,выполненные 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 сечения возду" ховодных каналов. Пружины 26 могут быть расположены рядами напротив выступов 19.Внутренние стенки 12 могут бытв набраны из секций 29 (фиг.4), каждая из которых содержит один зигзагообразный трубопровод 13, участки магистралей 15 и 16.Между секциями 29 введены уплотнения 30 для устранения утечек жидкости из магистралей 15 и 16 и воздуха из воэдуховодных каналов 18. Секции между собой скреплены болтовыми соединениями (например, фланцевыми). Число секций равно числу этажей 14 (до 7-8 ед.).Предлагаемый шкаф работает следующим образом.При включении вентиляторов 21,установленных в отверстиях листа22, воздух иэ полости нижнего основания 5 выходит под давлением около50 Па, создаваемым лопастями крыльчаток вентиляторов 21, во внутренний объем шкафа, заполненный теплонагруженными блоками, размещеннымина этажах 14. Причем заглушки 23 и24, расположенные поэтажно в шкафу,препятствуют протеканию воздуха перед и за нагретой зоной шкафа.Охлаждающий воздух распределяется по проходным сечениям нагретойзоны, образованным боковыми поверхностями блоков, установленных на этажах 14, а часть воздуха поступает взазоры между поверхностями внутренних стенок 12 и боковыми поверхно"стями блоков, непосредственно примыкающими к стенкам 12,Пройдя через нагретую зону шкафа (зтажи 14), воздух, имеющий неко 12020 щей более высокую температуру (например, 60-70 С), через стенки 3, введено теплоизолирующее покрытие 25; одновременно уменьшаются на 5-8 дБ шумовые помехи от шкафа.40Проходные сечения воздуховодныхканалов 18 достаточно велики. Поэтому гидравлические сопротивления каналов 18 относительно малы (по сравнению с сопротивлениями воздушных ка налов обычных теплообменников) и составляют около 507 от суммарного гидравлического сопротивления всего шка 5 10 15 20 25 30 торую начальную температуру, иагрг -вается в объеме шкафа. Горячий цгдух из нагретой зоны поступает в полость верхнего основания 4 и затем цвоэдуховодные каналы 18. Гричем наличие заглушек 23 и 24 препятствуетпопаданию горячего воздуха в псрсднпи заднюю эоны шкафа. По воздуховодным каналам 18 воздух движется сверху вниз, где за счет теплообмена сохлажденными стенками 12 и ребрами 17охлаждается до первоначальной температуры. Тепло, содержащееся в воздухе, от стенок 12 передается охлаждая,щей жидкости, протекающей через зигзагообразные трубопроводы 13 от магистрали 15 (распределительцой) в магистраль 16 (сборную), Пройдя черезтрубопроводы 13, жидкость нагревает -ся до температуры,превьппающей начальную на 2-3 С. Из магистрали 16 нагретая жидкость поступает во внешнийтеплообменный контур, расположенныйвне шкафа,Охлажденный воздух поступает изканалов 8 в полость нижнего основания 5 шкафа, откуда подается вентиляторами 2 1 во внутреннюю полостьшкафа для охлаждения его нагретойэоны 14. Весь процесс движения воздуха повторяется.Чтобы исключить теплообмен охлаждаемоговоздуха, протекающего в каналах 18, с окружающей средой, имеюфа вдоль тракта движения воздуха.Зтопозволяет применять вентиляторы 21меньшей мощности и меньших габаритных размеров. Теплоотдача воздуха, движущегося в воздуховодных каналах 18 по внутренним стенкам 12 с ребрами 17 может быть существенно интенсифицироваца (до 1,5-1,8 раза) колебаниями пластинчатых пружин 26, возникающими при обтекании расширенных концов 28, 1412020когда ламинарный режим движения воздуха в каналах 18 переходит в турбулентный режим в зоне расположениязигзагообразных трубопроводов 13,Приэтом вследствие понижения температуры воздуха повышается эффективностьохлаждения блоков, установленных вшкафу на этажах 14, в результате чегосуммарная мощность тепловыделения 10шкафа может быть увеличена в 1,2 раза. В шкафу всегда имеются более и менее теплонагруженные блоки, а также блоки с различной допустимой температурой электрорадиоизделий (ЭРИ). Наиболее критичными по температуре являются блоки, имеющие большие тепловыделения и меньшие допустимые тем пературы 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 находиться в лучистом и конвективном теплообмене с более холодной стенкой 12 и воздухом, прохо.- дящим вдоль этой стенки, это повьппает эффективность охлаждения указанных блоков. Такой эффект достигается также благодаря тому, что часть воздуха, поступающего в шкаф от вентиляторов 21, имеет возможность двигаться вдоль стенки 12 снизу вверх, отдавая тепло, полученное от рассматриваемых 35 блоков, холодной стенке 12 на всем пути своего движенияПри этом выступы 19 своими поверхностями 20 направляют воздух, проходящий вдоль стенки 12, в сторону нагретых поверх 40 ностей крайних блоков, расположенных на этажах 14 в непосредственной близости от стенки 12, другая часть воздуха протекает между выступами 19. В результате такого распределения по- "5 токов воздуха последний приобретает турбулентный характер движения вдоль стенки 12, что интенсифицирует его охлаждение и температура воздуха на всем пути движения повьпнается незна чительно (на 4-5 С). Это повышает эффективность охлаждения рассматриваемых теплонагруженных блоков, расположенных как на верхних, так и на нижних этажах шкафа. Формула изобрете ния 1. Шкаф для охлаждения блоков радиоэлектронной аппаратуры, содержащий корпус с расположенными одно напротив другого полыми основаниями и с внутренними и внешними стенками, перегородки, размещенные между внутренними и внешними стенками с возможностью образования воздуховодных каналоВ, перпендикулярных полым основаниям и сообщающихся своими концами с полыми основаниями,вентиляторы, теплообменник, выполненный в виде зигзагообразных трубопроводов,и радиоэлектронные блоки, установленные в корпусе, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью повышения эффективности охлаждения, улучшения массогабаритных характеристик и повышения технологичности конструкции, зигзагообразные трубопроводы поэтажно расположены вдоль внутренних стенок корпуса в одной плоскости, на внутренних поверхностях зигзагообразных трубопроводов выполнены расположенные в шахматном порядке выступы треугольной формы, ориентированные своими большими сторонами, наклоненными относительно внутренних поверхностей соответствующих внутренних стенок, в направлении входного сечения воздуховодных каналов, а на внутренние поверхности внешних стенок корпуса нанесено теплоизолирующее покрытие.2, Шкаф по п.1, о т л и ч а ю - щ и й с я 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 сечения воздуховодных каналов с образованием острого угла с поверхностью внутренних стенок корпуса.3. Шкаф по п.1, о т л и ч а ю - щ и й с я тем, что каждая внутренняя стенка корпуса выполнена в виде набора соединенных между собой секций, а каждый зигзагообразный трубопровод установлен на соответствующей секции внутренней стенки корпуса.,Шишкина Техред М.Дидык Корректор Л.Патай акт 3676 5 к роизводственно"полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная Тираж 832 ВНИИПИ Государстве по делам изобре 113035, Москва, Ж, Под ого комит ний и отк аушская н