RU2301510C2 - System for cooling elements of radio-electronic equipment - Google Patents

Abstract

FIELD: electric engineering, namely, structure of system for cooling radio-elements.

SUBSTANCE: in accordance to invention, cooling contour consists of evaporator, filled with heat carrier, and condenser, interconnected by two elastic heat-insulated hoses, one of hoses is meant for moving steam from evaporator to condenser, second one is meant for condensate bypassing. One end of first hose is held in upper part of evaporator, its second end is held in middle part of condenser. One end of second hose is held in lower part of condenser, its other end is held in middle part of evaporator. Condenser is held to metallic wall of radio-electronic equipment case by magnets. Evaporator is fastened on cooled element of radio-electronic equipment by means of spring-loaded tie. Evaporator and condenser are made in form of vessels, having equal volumes, while the area of evaporator exceeds the area of cooled element. Walls of evaporator and condenser in contact with parts of radio-electronic equipment are made of copper. Surface of evaporator, with exception of the wall in contact with cooled element, and surface of condenser, with exception of its upper part, are covered with heat-insulating material.

EFFECT: increased ecological compatibility of structure, increased safety of radio-electronic equipment operation, simplified design.

1 dwg

Description

Изобретение относится к электротехнике, а именно к конструкции системы охлаждения радиоэлементов.The invention relates to electrical engineering, namely to the design of a cooling system for radioelements.

Технический уровень заявляемого объекта:The technical level of the claimed object:

Технический уровень заявляемого изобретения известен из устройства "Система охлаждения сверхбыстрых процессоров", включающего взаимосвязанные между собой и смонтированные на основании - системной плате - функциональные узлы: разъема процессора, процессорной емкости, элементов создания турбулентности потоков жидкости в процессорной емкости, высокогерметичных контактных выводов, прижимной пластины-радиатора, термоэлектрических охлаждающих модулей процессорной емкости, электрической контактной группы процессорного модуля, боковых стяжек крепления процессора, эластичного термоизолированного шлейфа, модуля нагнетания жидкости, предохранительных стоек, термоизолирующей прокладки, задней охлаждающей емкости, термоэлектрических модулей задней охлаждающей емкости, воздушного радиатора, крепежных стяжек воздушного радиатора, модуля анализа и управления, элементов для создания турбулентных потоков воздуха в воздушном радиаторе, электрических контактов термоэлектрических модулей задней охлаждающей емкости, эластичной герметизирующей прокладки, при том что узел процессора снабжен двумя канавками глубиной несколько миллиметров, расположенными по его периметру, узел процессора осуществляет непосредственный контакт с охлаждающей жидкостью, охлаждение узла процессора осуществляется одновременно охлаждающей жидкостью, которая в свою очередь охлаждается в узле термоэлектрических модулей задней охлаждающей емкости и узлами пластины-радиатора и термоэлектрических охлаждающих модулей процессорной емкости (Заявка № 2002122702).The technical level of the claimed invention is known from the device “Cooling system for ultra-fast processors”, which includes interconnected and mounted on the basis of the system board functional units: processor socket, processor capacity, elements for creating turbulence of fluid flows in the processor capacity, high-tight contact leads, pressure plate -radiator, thermoelectric cooling modules of the processor capacity, electrical contact group of the processor module, side the processor, elastic thermally insulated loop, fluid injection module, safety racks, thermally insulating gaskets, rear cooling tank, thermoelectric modules of the rear cooling tank, air radiator, fastening brackets of the air radiator, analysis and control module, elements for creating turbulent air flows in the air radiator are difficult , electrical contacts of thermoelectric modules of the rear cooling tank, elastic sealing gasket, while the the processor is equipped with two grooves several millimeters deep located around its perimeter, the processor unit makes direct contact with the coolant, the processor unit is cooled simultaneously by the coolant, which in turn is cooled in the node of the thermoelectric modules of the rear cooling tank and the nodes of the radiator plate and thermoelectric cooling processor capacity modules (Application No. 2002122702).

Недостатками данной конструкции являются:The disadvantages of this design are:

- недостаточная экологичность конструкции;- insufficient environmental friendliness of the design;

- недостаточная степень безопасности работы радиоэлектронной аппаратуры;- insufficient degree of safety of electronic equipment;

- сложность конструкции.- the complexity of the design.

Заявленная система направлена на повышение эффективности работы радиоэлектронной аппаратуры.The claimed system is aimed at improving the efficiency of electronic equipment.

Технический результат, достигаемый в процессе решения поставленной задачи, заключается в:The technical result achieved in the process of solving the problem is:

- повышении экологичности конструкции;- increase the environmental friendliness of the structure;

- повышении безопасности работы радиоэлектронной аппаратуры;- improving the safety of electronic equipment;

- простоте конструкции.- simplicity of design.

Указанный технический результат достигается системой охлаждающего контура, который состоит из испарителя, наполненного теплоносителем, и конденсатора, соединенных между собой двумя эластичными термоизолированными шлангами. Один из шлангов предназначен для перемещения пара от испарителя к конденсатору, второй предназначен для стекания конденсата. Один конец первого шланга закреплен в верхней части испарителя, второй его конец закреплен в средней части конденсатора. Один конец второго шланга закреплен в нижней части конденсатора, другой его конец закреплен в средней части испарителя. Конденсатор крепится на металлической стенке корпуса радиоэлектронной аппаратуры при помощи магнитов. Испаритель крепится на охлаждаемом элементе радиоэлектронной аппаратуры при помощи подпружиненной стяжки. Испаритель и конденсатор выполнены в виде емкостей, имеющих равные объемы, при этом площадь испарителя превышает площадь охлаждаемого элемента. Стенки испарителя и конденсатора, находящиеся в контакте с частями радиоэлектронной аппаратуры, выполнены медными. Поверхность испарителя, кроме стенки, находящейся в контакте с охлаждаемым элементом, и поверхность конденсатора, кроме его верхней части, покрыты теплоизолирующим материалом.The specified technical result is achieved by the cooling circuit system, which consists of an evaporator filled with coolant and a condenser connected by two elastic thermally insulated hoses. One of the hoses is designed to move steam from the evaporator to the condenser, the second is designed to drain the condensate. One end of the first hose is fixed in the upper part of the evaporator, its second end is fixed in the middle of the condenser. One end of the second hose is fixed at the bottom of the condenser, the other end is fixed at the middle of the evaporator. The capacitor is mounted on the metal wall of the housing of electronic equipment using magnets. The evaporator is mounted on a cooled element of electronic equipment using a spring-loaded coupler. The evaporator and condenser are made in the form of containers having equal volumes, and the area of the evaporator exceeds the area of the cooled element. The walls of the evaporator and the condenser in contact with parts of the electronic equipment are made of copper. The surface of the evaporator, in addition to the wall in contact with the cooled element, and the surface of the condenser, except for its upper part, are covered with a heat-insulating material.

Причинно-следственная связь между совокупностью существенных признаков заявляемой системы и достигаемым техническим результатом достигается в следующем.A causal relationship between the totality of the essential features of the claimed system and the achieved technical result is achieved in the following.

Повышение экологичности конструкции обеспечивается бесшумными и экологически чистыми испарительно-конденсационными процессами, позволяющими на высокой скорости осуществлять перенос тепловой энергии.Improving the environmental friendliness of the design is ensured by silent and environmentally friendly evaporation and condensation processes that allow the transfer of thermal energy at high speed.

Повышение безопасности работы связано с отсутствием движущихся механических частей.Improving the safety of work is associated with the absence of moving mechanical parts.

Простота конструкции обеспечивается наличием всего трех основных элементов - это испаритель, конденсатор, эластичные термоизолированные шланги.The simplicity of the design is ensured by the presence of only three main elements - this is an evaporator, condenser, flexible thermally insulated hoses.

Кроме того, заявляемое изобретение обеспечивает достижение дополнительного технического результата, заключающегося в повышении эффективности теплообмена системы охлаждения за счет выполнения комплектующих стенок испарителя и конденсатора из тонколистовой меди.In addition, the claimed invention ensures the achievement of an additional technical result, which consists in increasing the efficiency of heat transfer of the cooling system due to the implementation of the component walls of the evaporator and condenser made of sheet copper.

Сущность заявляемого изобретения поясняется чертежом, где номерами обозначено следующее:The essence of the invention is illustrated in the drawing, where the numbers indicate the following:

1 - Испаритель;1 - Evaporator;

2 - Конденсатор;2 - Capacitor;

3 - Теплоноситель;3 - Heat carrier;

4 - Эластичный шланг испарителя;4 - Elastic evaporator hose;

5 - Эластичный шланг конденсатора;5 - Elastic condenser hose;

6 - Охлаждаемый радиоэлемент;6 - Cooled radio element;

7 - Металлическая поверхность радиоэлектронной аппаратуры;7 - The metal surface of electronic equipment;

8 - Теплоизолирующий материал;8 - Thermal insulation material;

9 - Подпружиненная стяжка;9 - Spring-loaded screed;

10 - Крепеж подпружиненной стяжки;10 - Fasteners spring-loaded couplers;

11 - Магниты.11 - Magnets.

Заявляемая система работает следующим образом.The inventive system operates as follows.

При повышении температуры на поверхности радиоэлемента 6 выше рабочей теплоноситель 3 (спирт, эфир) внутри испарителя 1 испаряется и по эластичному шлангу испарителя 4 в виде пара попадает в конденсатор 2, где конденсируется и стекает обратно в испаритель 1 по второму эластичному шлангу конденсатора 5, обеспечивая цикличность процесса. Испаритель 1 крепится на поверхности радиоэлемента 6 при помощи подпружиненной стяжки 10. Конденсатор 2 крепится на обратной стороне наружной обшивки корпуса изделия магнитами 11. Эффективность работы радиоаппаратуры обеспечивается высокой скоростью передачи тепловой энергии окружающей среде путем фазового перехода теплоносителя 3 внутри заявляемой системы. Фазовый переход теплоносителя 3 происходит без применения электрической энергии и аппаратов по принудительному созданию турбулентных воздушных потоков, что ведет к устранению шума. Также данная система отличается быстрым выходом радиоэлемента на рабочую температуру, т.к. испарительно-конденсационные реакции (охлаждение радиоэлемента) начинают происходить с момента выхода радиоэлемента на рабочую температуру. Данная система обеспечивает расширение рабочих возможностей радиоэлементов (например, повышение тактовой частоты процессоров) без дополнительного изменения конструкции самих радиоэлементов.With increasing temperature on the surface of the radio element 6 above the working fluid 3 (alcohol, ether) inside the evaporator 1, it evaporates and flows into the condenser 2 in the form of steam through the elastic hose of the evaporator 4, where it condenses and flows back into the evaporator 1 through the second elastic hose of the condenser 5, providing cyclic process. The evaporator 1 is mounted on the surface of the radio element 6 using a spring-loaded coupler 10. The condenser 2 is mounted on the reverse side of the outer skin of the body of the product with magnets 11. The efficiency of the radio equipment is ensured by the high rate of transfer of thermal energy to the environment by phase transfer of the coolant 3 inside the inventive system. The phase transition of the coolant 3 occurs without the use of electric energy and apparatus for the forced creation of turbulent air flows, which leads to the elimination of noise. Also, this system is characterized by a quick exit of the radio element to the operating temperature, because Evaporative-condensation reactions (cooling of a radio element) begin to occur from the moment the radio element reaches its operating temperature. This system provides an extension of the operational capabilities of radio elements (for example, increasing the clock frequency of processors) without additional structural changes of the radio elements themselves.

Claims (1)

Система охлаждения элементов радиоэлектронной аппаратуры выполнена в виде охлаждающего контура, отличающаяся тем, что охлаждающий контур состоит из испарителя, наполненного теплоносителем, и конденсатора, соединенных между собой двумя эластичными термоизолированными шлангами, один из шлангов предназначен для перемещения пара от испарителя к конденсатору, второй предназначен для стекания конденсата, один конец первого шланга закреплен в верхней части испарителя, второй его конец закреплен в средней части конденсатора, один конец второго шланга закреплен в нижней части конденсатора, другой его конец закреплен в средней части испарителя, конденсатор крепится на металлической стенке корпуса радиоэлектронной аппаратуры при помощи магнитов, испаритель крепится на охлаждаемом элементе радиоэлектронной аппаратуры при помощи подпружиненной стяжки при этом испаритель и конденсатор выполнены в виде емкостей, имеющих равные объемы, при этом площадь испарителя превышает площадь охлаждаемого элемента, стенки испарителя и конденсатора, находящиеся в контакте с частями радиоэлектронной аппаратуры, выполнены медными, поверхность испарителя, кроме стенки, находящейся в контакте с охлаждаемым элементом, и поверхность конденсатора, кроме его верхней части, покрыты теплоизолирующим материалом.The cooling system of the elements of electronic equipment is made in the form of a cooling circuit, characterized in that the cooling circuit consists of an evaporator filled with a coolant, and a condenser interconnected by two elastic thermally insulated hoses, one of the hoses is designed to move steam from the evaporator to the condenser, the second is designed to dripping condensate, one end of the first hose is fixed in the upper part of the evaporator, its second end is fixed in the middle of the condenser, one end of the second The hose is fixed at the bottom of the condenser, its other end is fixed at the middle of the evaporator, the condenser is mounted on the metal wall of the housing of the electronic equipment using magnets, the evaporator is mounted on the cooled element of the electronic equipment using a spring-loaded coupler, and the evaporator and condenser are made in the form of containers, having equal volumes, while the area of the evaporator exceeds the area of the cooled element, the walls of the evaporator and the condenser in contact with parts of rad oelektronnoy apparatus made of copper, an evaporator, except the wall surface in contact with the cooled member and the surface of the capacitor except for its upper part, covered with a heat insulating material.