RU2522181C2 - Жидкостной охладитель - Google Patents
Жидкостной охладитель Download PDFInfo
- Publication number
- RU2522181C2 RU2522181C2 RU2012145129/07A RU2012145129A RU2522181C2 RU 2522181 C2 RU2522181 C2 RU 2522181C2 RU 2012145129/07 A RU2012145129/07 A RU 2012145129/07A RU 2012145129 A RU2012145129 A RU 2012145129A RU 2522181 C2 RU2522181 C2 RU 2522181C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- holes
- plugs
- channels
- refrigerant
- faces
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Cooling Or The Like Of Semiconductors Or Solid State Devices (AREA)
- Cooling Or The Like Of Electrical Apparatus (AREA)
Abstract
Изобретение относится к электротехнике, в частности к устройствам для охлаждения силовых модулей электронной аппаратуры. Технический результат - повышение технологичности и упрощение процесса изготовления, а также сокращение сроков проведения ремонтных и профилактических работ за счет наличия заглушек, обеспечение возможности параллельного и последовательного соединения охладителей для регулирования перепада давления и расхода хладагента. Достигается тем, что в качестве корпуса жидкостного охладителя используется плита из теплопроводящего материала, обе большие стороны которой предназначены для крепления силовых электронных модулей или иной тепловыделяющей аппаратуры. В одной из боковых граней плиты методом сверления выполнены каналы в виде длинных глухих отверстий для циркуляции жидкого хладагента, герметизируемых с помощью заглушек. Каналы подвода и отвода хладагента выполнены на смежных гранях методом сверления длинных глухих отверстий, пересекающих отверстия с заглушками. Отверстия на всех гранях лежат в одной плоскости. В каналах с заглушками могут быть установлены турбулизаторы в виде спиралей из плоской ленты. Концы турбулизаторов в зонах отверстий для подвода и отвода хладагента могут иметь вид прямолинейного отрезка для уменьшения гидравлического сопротивления в этих зонах. 2 з.п. ф-лы, 1 ил.
Description
Назначение
Изобретение относится к электротехнике, в частности к устройствам для охлаждения силовых модулей электронной аппаратуры.
Уровень техники
Тенденции развития силовой электроники в последние годы требуют повышения эффективности системы охлаждения силовых электронных модулей.
Наиболее полный обзор применяемых приемов охлаждения модулей и их сравнение дан в статье А. Колпакова. «Охлаждение силовых модулей: проблемы и решения. (Части 1 и 2)» Силовая электроника. №3 и 4, 2012 г. Наиболее высокую эффективность теплоотвода показывают жидкостные охладители. Конструкция таких охладителей показана в обзоре весьма схематично, однако этот вопрос подробно освещен в патентной литературе.
Известен жидкостной охладитель, имеющий каналы, образованные параллельно расположенными направляющими элементами. В каналах непосредственно под охлаждаемыми модулями располагается группа штырей, обеспечивающая повышенный теплоотвод в этой зоне канала. Патент США №6457514.
Конструкция такого охладителя сложна, нетехнологична и трудоемка в изготовлении.
Известно устройство для охлаждения модулей (патент США №6351384), состоящее из основания и крышки. К основанию с внешней стороны крепятся электронные модули, с внутренней стороны - вкладыш, имеющий многочисленные ребра, образующие систему параллельных каналов. В крышке имеют отверстия для подвода и отвода хладагента. С внутренней стороны крышки над каналами располагаются выступы, способствующие турбулизации потока хладагента.
Это устройство также содержит значительное число конструктивных элементов, требует гидравлического уплотнения по периметру значительной длины, трудоемко в изготовлении, обладает низкой ремонтоспособностью при засорении каналов.
Согласно полезной модели РФ 89318 охладитель, работающий в системе жидкостного охлаждения тягового преобразователя локомотивов, содержит крышку и теплоотводящее основание с каналами для прохождения хладагента, причем основание имеет под местами установки модулей полости с установленными в них вкладышами, формирующими каналы. Указанные каналы выполнены в виде расположенных в разных плоскостях и связанных между собой прямолинейных участков и меандрических секций, реализующих последовательно-параллельную схему движения хладагента. Полости в основании под модулями обеспечивают малую толщину стенки в этой зоне и повышенный теплоотвод. В то же время за счет большей толщины стенки основания в зонах вне модулей обеспечивается жесткость конструкции.
Такая конструкция близка к рассмотренным выше и обладает теми же недостатками. Кроме того, меандрические секции каналов могут легко засоряться при длительной эксплуатации.
Наиболее простой конструкцией охладителя по числу используемых элементов сборки и принимаемому за прототип является групповой теплоотвод (синоним термина охладитель) по патенту РФ 2064715. Патентуемый теплоотвод содержит корпус из высокотеплопроводного материала, в котором выполнены группы взаимопересекающихся концентрических каналов. Каждая группа состоит из внешнего наиболее продолжительного канала, внутреннего - наименее продолжительного канала и нескольких промежуточных каналов. Для создания замкнутой гидравлической системы на корпус напаивается крышка, на которой закреплены подводящий и отводящий штуцера. Из подводящего штуцера жидкий хладагент поступает первоначально в первую группу каналов, а затем от нее последовательно и в каналы других групп, а затем в выводной патрубок. Поперечные размеры всех каналов выбираются одинаковыми. Изготовление каналов производится токарной обработкой одной операцией с помощью фигурного резца. Эта конструкция охладителя более проста и менее трудоемка в изготовлении, чем остальные аналоги. Однако конструкция прототипа также состоит из двух основных деталей - корпуса и крышки, требует обеспечения герметичности по всему периметру корпуса. Корпус и крышка требуют при изготовлении трудоемких либо штамповочных, либо фрезерных работ. Токарная нарезка каналов требует фигурного резца и высокой квалификации токаря. Конструкция обладает низкой ремонтоспособностью при ликвидации засорений, особенно при использовании турбулизаторов, поскольку требует повторной герметизации по всему периметру корпуса.
Целью изобретения является упрощение процесса изготовления и повышение технологичности, а также сокращение сроков проведения ремонтных и профилактических работ.
Раскрытие изобретения
Указанные цели достигаются тем, что в качестве корпуса жидкостного охладителя используется единственный элемент - плита из теплопроводящего материала, обе большие стороны которой могут быть использованы для крепления охлаждаемых силовых электронных модулей или иной тепловыделяющей аппаратуры, например дросселей, реле, трансформаторов и т.п. В одной из боковых граней плиты методом сверления выполнены каналы в виде длинных глухих отверстий для циркуляции жидкого хладагента, герметизируемых с помощью заглушек. Каналы подвода и отвода хладагента выполнены на смежных гранях методом сверления длинных глухих отверстий, пересекающих отверстия с заглушками, причем отверстие на одной из этих смежных граней примыкает к боковой грани с заглушками, а отверстие на другой смежной грани примыкает к грани, противоположной грани с заглушками. Отверстия на всех гранях лежат в одной плоскости.
Заглушки могут быть выполнены на резьбе с использованием уплотняющих прокладок. В каналах с заглушками могут быть установлены турбулизаторы в виде спиралей из плоской ленты. Турбулизаторы одним концом могут опираться в дно глухого отверстия, другим в дно заглушки. Концы турбулизаторов в зонах отверстий для подвода и отвода хладагента могут иметь вид прямолинейного отрезка для уменьшения гидравлического сопротивления в этих зонах.
В отверстия для подвода и отвода тепла могут на резьбе вворачиваться штуцера для крепления шлангов для подвода и отвода хладагента.
Возможен вариант, когда отверстия для подвода и отвода хладагента герметизируются заглушками, а на одной из больших сторон (или на обеих) сверлятся отверстия с глубиной, обеспечивающей пересечение с каналами подвода и отвода хладагента. Эти отверстия на больших сторонах расположены вблизи заглушек, закрывающих эти каналы на смежных боковых гранях. В эти отверстия на больших сторонах могут быть ввернуты штуцера для крепления шлангов для подвода и отвода хладагента.
Таким образом, предложенное техническое решение упрощает конструкцию и повышает технологичность изготовлении. Кроме того, снижает трудозатраты благодаря исключению процессов фрезерования (или штамповки) и токарной обработки. Наличие заглушек упрощает процесс профилактики и ремонта при засорении каналов, обеспечивает возможность применения турбулизаторов, а также обеспечивает возможность параллельного и последовательного соединения охладителей для регулирования перепада давления и расхода хладагента.
Перечень графических фигур
Фиг.1 - Конструкция жидкостного охладителя (вариант 1) в поперечном разрезе.
Фиг.2 - Конструкция жидкостного охладителя (вариант 2).
Осуществление изобретения
Корпус 1 жидкостного охладителя электронных силовых электронных модулей выполнен из алюминиевой плиты размером 200х300 мм толщиной 20 мм. На одной из боковых граней выполнены глухие длинные отверстия 2, 3, 4, 5 диаметром 8 мм, дно которых находится на расстоянии 6 мм от поверхности противоположной грани. Отверстия 2, 3, 4, 5 закрыты резьбовыми заглушками 6. На боковых гранях, смежных с гранью с заглушками, выполнены глухие длинные отверстия 7 и 8 диаметром 8 мм, пересекающие все отверстия 2, 3, 4, 5. Отверстие 7 располагается вблизи грани с заглушками 6, причем расстояние меду стенкой отверстия и поверхностью грани составляет 12 мм. Аналогично отверстие 8 располагается вблизи грани, противоположной грани с заглушками 3. Оси всех отверстий 2, 3, 4, 5, 7, 8 лежат в одной плоскости. По варианту 1 (фиг.1) в отверстия 7 и 8 на резьбе установлены штуцеры 9 и 10 для подсоединения шлангов, подводящих и отводящих жидкий хладагент. Внутри отверстий 2, 3, 4, 5 располагаются спиральные турбулизаторы 11, выполненные из проволоки или плоской ленты. Длина спиралей выбрана такой, что при установке заглушек 6 они жестко фиксируются в отверстиях. При изготовлении соблюдается следующая последовательность сверления отверстий: 7, 2, 3, 4, 5, 8.
Возможен вариант 2 размещения штуцеров 3 на больших сторонах охладителя (фиг.2). В этом случае отверстия 7 и 8 закрываются заглушками, а на больших сторонах делаются отверстия вблизи указанных заглушек, глубина которых обеспечивает пересечение с отверстиями 7 и 8. В нашем конкретном варианте расстояние между стенкой отверстия и поверхностью боковой грани 12 мм.
В рабочих условиях жидкий хладагент поступает через штуцер 10 в канал, образованный отверстием 7, а затем движется по параллельным каналам, образованным отверстиями 2, 3, 4, 5, а затем собирается в канале, образованном отверстием 8, и выводится наружу через штуцер 11. В процессе движения хладагента по каналам он отводит тепло от больших сторон плиты охладителя, где могут располагаться силовые электронные модули 12.
В соответствии с изобретением был изготовлен опытный образец охладителя и проведены его успешные испытания.
Claims (3)
1. Жидкостной охладитель для силовых электронных модулей и электротехнических устройств, имеющий корпус из высокотеплопроводного материала, в котором имеются отверстия для подвода и отвода жидкого хладагента и несколько лежащих в одной плоскости каналов для его прохождения, отличающийся тем, что корпус выполнен в виде плиты, две большие грани которой предназначены для размещения тепловыделяющих элементов, а в одной из боковых граней имеется ряд глухих длинных отверстий, служащих каналами для прохождения хладагента и закрытых заглушками, а на каждой смежной с ней грани имеется по одному глухому длинному отверстию, пересекающему все отверстия с заглушками и служащему каналом для подвода и отвода хладагента, причем отверстие на одной из этих граней примыкает к боковой грани с заглушками, а отверстие на другой боковой грани примыкает к грани, противоположной грани с заглушками.
2. Жидкостной охладитель по п. 1, отличающийся тем, что в каналах для хладагента установлены турбулизаторы в виде спирали из проволоки или плоской ленты, жестко зафиксированные в канале с помощью заглушек.
3. Жидкостной охладитель по п. 1, отличающийся тем, что отверстия на смежных боковых гранях герметизируются заглушками, а на одной из больших сторон (или на обеих) сверлятся отверстия с глубиной, обеспечивающей пересечение с каналами подвода и отвода хладагента, причем отверстия на больших сторонах расположены вблизи заглушек, закрывающих эти каналы на смежных боковых гранях.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2012145129/07A RU2522181C2 (ru) | 2012-10-23 | 2012-10-23 | Жидкостной охладитель |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2012145129/07A RU2522181C2 (ru) | 2012-10-23 | 2012-10-23 | Жидкостной охладитель |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2012145129A RU2012145129A (ru) | 2014-04-27 |
RU2522181C2 true RU2522181C2 (ru) | 2014-07-10 |
Family
ID=50515337
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2012145129/07A RU2522181C2 (ru) | 2012-10-23 | 2012-10-23 | Жидкостной охладитель |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2522181C2 (ru) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2650878C1 (ru) * | 2017-05-05 | 2018-04-18 | Акционерное общество "Концерн "Центральный научно-исследовательский институт "Электроприбор" | Шкаф радиоэлектронной аппаратуры |
Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2064715C1 (ru) * | 1992-05-06 | 1996-07-27 | Акционерное общество "Электровыпрямитель" | Групповой теплоотвод с жидкостным охлаждением для силовых полупроводниковых приборов и модулей |
US6351384B1 (en) * | 1999-08-11 | 2002-02-26 | Hitachi, Ltd. | Device and method for cooling multi-chip modules |
US6457514B1 (en) * | 1997-08-08 | 2002-10-01 | Itelco-S.P.A. | Liquid cooled dissipator for electronic components equipped with selectively arranged dissipation fins |
SU1840492A1 (ru) * | 1990-11-11 | 2007-03-27 | Научно-производственный концерн "Энергия" | Блок электронной аппаратуры |
RU89318U1 (ru) * | 2009-07-22 | 2009-11-27 | Открытое Акционерное Общество "Российские Железные Дороги" | Охладитель силовых электронных модулей |
-
2012
- 2012-10-23 RU RU2012145129/07A patent/RU2522181C2/ru active IP Right Revival
Patent Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
SU1840492A1 (ru) * | 1990-11-11 | 2007-03-27 | Научно-производственный концерн "Энергия" | Блок электронной аппаратуры |
RU2064715C1 (ru) * | 1992-05-06 | 1996-07-27 | Акционерное общество "Электровыпрямитель" | Групповой теплоотвод с жидкостным охлаждением для силовых полупроводниковых приборов и модулей |
US6457514B1 (en) * | 1997-08-08 | 2002-10-01 | Itelco-S.P.A. | Liquid cooled dissipator for electronic components equipped with selectively arranged dissipation fins |
US6351384B1 (en) * | 1999-08-11 | 2002-02-26 | Hitachi, Ltd. | Device and method for cooling multi-chip modules |
RU89318U1 (ru) * | 2009-07-22 | 2009-11-27 | Открытое Акционерное Общество "Российские Железные Дороги" | Охладитель силовых электронных модулей |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2650878C1 (ru) * | 2017-05-05 | 2018-04-18 | Акционерное общество "Концерн "Центральный научно-исследовательский институт "Электроприбор" | Шкаф радиоэлектронной аппаратуры |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
RU2012145129A (ru) | 2014-04-27 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
CN103367830B (zh) | 应用于电池组的水冷板单元 | |
RU2696020C1 (ru) | Комбинированная система охлаждения электронных блоков | |
CN208300202U (zh) | 散热器水冷板 | |
RU2522937C1 (ru) | Система жидкостного охлаждения многопроцессорного вычислительного комплекса, сборка и теплоотводящий модуль | |
WO2014065696A1 (ru) | Охладитель вычислительных модулей компьютера | |
RU2522181C2 (ru) | Жидкостной охладитель | |
CN205213244U (zh) | 一种液冷板 | |
RU170939U1 (ru) | Основание для радиоэлектронного блока | |
RU125757U1 (ru) | Охладитель вычислительных модулей компьютера | |
CN201928569U (zh) | 一种通讯机柜水冷散热器 | |
CN106852096B (zh) | 一种水冷散热装置 | |
US20120067552A1 (en) | Container data center | |
RU2523022C1 (ru) | Устройство для охлаждения силовых электронных модулей | |
RU142996U1 (ru) | Корпус охлаждения блока рэа | |
CN207651639U (zh) | 一种电池筒组件、电池组件及车 | |
CN206195593U (zh) | 一种变频器散热结构 | |
RU2273970C1 (ru) | Охладитель силовых электронных модулей | |
WO2011127574A1 (en) | Turbulator and conduit apparatus for a heat exchanger | |
CN207021890U (zh) | 一种高频开关电源 | |
CN214958250U (zh) | 一种具有自动报警功能的箱式变电站 | |
CN213692021U (zh) | 开关管散热组件 | |
RU2415523C1 (ru) | Охладитель силовых электронных модулей | |
RU2662459C1 (ru) | Теплообменник с жидким теплоносителем (варианты) | |
CN112435973A (zh) | 开关管散热组件 | |
TW200741433A (en) | Liquid-cooling heat sink |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20151024 |
|
NF4A | Reinstatement of patent |
Effective date: 20160927 |
|
PD4A | Correction of name of patent owner |