RU2812271C1 - Блок радиоэлектронный с воздушным охлаждением - Google Patents

Abstract

Изобретение относится к конструированию компактных блоков радиоэлектронных средств (РЭС), размещаемых на различных объектах. Технический результат - создание системы воздушного охлаждения блока РЭС, обеспечивающей эффективный отвод тепла от наиболее тепловыделяющих элементов, размещенных на печатных платах указанного блока, без увеличения его массогабаритных показателей и с обеспечением возможности работы блока в широком диапазоне климатических воздействий. Технический результат достигается тем, что блок радиоэлектронный содержит систему воздушного охлаждения, включающую в себя непосредственно корпус блока, с заключенными в него одним или несколькими тепловыделяющими элементами, в котором имеется входное окно для подачи охлаждающего потока воздуха, а также воздуховоды для выхода воздуха за внешнюю панель верхней стенки и боковые воздуховодные окна. Корпус блока выполнен с радиаторными блоками (РБ) на внешних сторонах его правой и левой боковых стенок и имеет снаружи защитные крышки, выполненные с возможностью прохождения между ними и указанными боковыми стенками охлаждающего потока воздуха, а боковые воздуховодные окна выполнены со смещением по высоте боковых стенок. При этом входное окно выполнено переходящим в приемную камеру, размещенную в задней части корпуса и выполненную вытянутой вдоль внешней панели его задней стенки, причем приемная камера симметрично сопряжена с правой и левой боковыми стенками корпуса, на внешних сторонах которых выполнены правые и левые боковые каналы охлаждения, сопряженные с обращенной к ним стенкой приемной камеры, переходящие в соответствующие вертикальные каналы охлаждения, образующие радиаторы, сгруппированные в упомянутые РБ различной площади. Правые и левые РБ разделены несущими ребрами, на которых с обеих сторон блока закреплены защитные крышки, контактирующие с данными РБ, и образующие упомянутые воздуховоды различной длины на внешней панели верхней стенки корпуса для выхода воздуха за ее пределы, а также боковые воздуховодные окна. Причем на внутренних сторонах боковых стенок в зоне РБ выполнены один или несколько выступов различной площади, находящихся в тепловом контакте с тепловыделяющими элементами, при этом площадь каждого из РБ больше или равна площади соответствующего ему выступа. 3 з.п. ф-лы, 13 ил.

Description

Изобретение относится к области радиоэлектронной аппаратуры и направлено на создание эффективной системы воздушного охлаждения при конструировании компактных блоков радиоэлектронных средств (РЭС), размещаемых на различных объектах - носителях общего машиностроения и работающих в широком диапазоне климатических воздействий.

Из уровня техники известен корпус прибора с воздушным охлаждением (Патент РФ №2491662, МПК: G12B 9/02; G12B 15/04; H01K 5/00; Н05К 7/20, опубл. 27.08.2013), содержащий систему охлаждения корпуса, образованную входным отверстием, выходными отверстиями, нижней крышкой, внутренними и внешними левой боковой, правой боковой, задней стенками, а также двойной верхней крышкой, образующими замкнутые внутренний и внешний контуры и выполненными с возможностью прохождения между внутренними и внешними стенками охлаждающего потока воздуха, причем боковые внутренние стенки выполнены в виде радиаторов. Выходные отверстия выполнены на лицевой панели, внутренняя верхняя крышка выполнена в виде радиатора, при этом внутри корпуса размещены с возможностью прохождения между ними охлаждающего потока воздуха двойные перегородки, установленные с возможностью образования, по крайней мере, двух основных и одного дополнительного отсеков, причем внутри каждого основного отсека размещен, по крайней мере, один функционально скомпонованный тепловыделяющий элемент, выполненный в виде радиоэлектронного модуля с теплоотводом, установленный контактными поверхностями теплоотвода на внутренней боковой стенке корпуса или перегородке и закрепленный с возможностью плотного прилегания к их внутренним поверхностям, а торцевой контактной поверхностью - к поверхности внутренней верхней крышки корпуса.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемым результатам к предлагаемому техническому решению является герметичный корпус прибора (Патент РФ №2327312, МПК: H01K 5/00, опубл. 20.06.2008) с заключенным в него, по крайней мере одним тепловыделяющим элементом, содержащий систему охлаждения корпуса, включающую входное отверстие и выходное отверстие, образованную внутренними и внешними левой боковой, правой боковой, передней и задней стенками, а также двойной верхней крышкой, образующими замкнутый контур и выполненными с возможностью прохождения между внутренними и внешними стенками и между внешней и внутренней крышками двойной верхней крышки охлаждающего потока воздуха. При этом внутренние боковые стенки выполнены в виде радиаторов, а внешние боковые стенки содержат, по крайней мере, два выходных отверстия, выполненных со смещением по высоте боковых стенок, причем входное отверстие расположено на внешней задней стенке, а выходные отверстия на внешних боковых стенках и верхней крышке размещены со стороны передней стенки корпуса. Причем корпус прибора дополнительно содержит герметизирующий элемент, выполненный с возможностью одновременного обеспечения герметизации, теплопроводности и электропроводности между стенками корпуса прибора.

Техническая проблема, решаемая созданием данного изобретения, заключается в ограниченных технических возможностях вышеуказанных устройств, в том числе при их работе в широком диапазоне климатических воздействий, из-за недостаточной эффективности охлаждения и отвода тепла от наиболее тепловыделяющих элементов, размещенных на печатных платах.

Технический результат заявляемого технического решения направлен на создание системы воздушного охлаждения блока РЭС, обеспечивающей эффективный отвод тепла от наиболее тепловыделяющих элементов, размещенных на печатных платах указанного блока, без увеличения его массогабаритных показателей и с обеспечением возможности работы блока в широком диапазоне климатических воздействий.

Технический результат достигается тем, что блок радиоэлектронный с воздушным охлаждением содержит систему воздушного охлаждения, включающую в себя непосредственно корпус блока с заключенными в него одним или несколькими тепловыделяющими элементами, в котором имеется входное окно для подачи охлаждающего потока воздуха, а также воздуховоды для выхода воздуха за внешнюю панель верхней стенки и боковые воздуховодные окна. Корпус блока выполнен с радиаторными блоками на внешних сторонах его правой и левой боковых стенок, и имеет снаружи защитные крышки, выполненные с возможностью прохождения между ними и указанными боковыми стенками охлаждающего потока воздуха, а боковые воздуховодные окна выполнены со смещением по высоте боковых стенок. При этом он отличается от прототипа тем, что входное окно выполнено переходящим в приемную камеру, размещенную в задней части корпуса и выполненную вытянутой вдоль внешней панели его задней стенки, причем приемная камера симметрично сопряжена с правой и левой боковыми стенками корпуса, на внешних сторонах которых выполнены правые и левые боковые каналы охлаждения, сопряженные с обращенной к ним стенкой приемной камеры, переходящие в соответствующие вертикальные каналы охлаждения, образующие радиаторы, сгруппированные в упомянутые радиаторные блоки различной площади. Правые и левые радиаторные блоки разделены несущими ребрами, на которых с обеих сторон блока закреплены защитные крышки, контактирующие с данными радиаторными блоками, и образующие упомянутые воздуховоды различной длины на внешней панели верхней стенки корпуса для выхода воздуха за ее пределы, а также боковые воздуховодные окна. Причем на внутренних сторонах боковых стенок в зоне радиаторных блоков выполнено один или несколько выступов различной площади, находящихся в тепловом контакте с тепловыделяющими элементами, при этом площадь каждого из радиаторных блоков больше или равна площади соответствующего ему выступа.

Сущность изобретения поясняется чертежами, где:

Фиг. 1 - общий вид блока радиоэлектронного с воздушным охлаждением спереди;

Фиг. 2 - общий вид блока радиоэлектронного с воздушным охлаждением сзади;

Фиг. 3 - вид А фиг. 1 (повернуто);

Фиг. 4 - вид Б фиг. 2 (повернуто);

Фиг. 5 - сечение В-В фиг. 3;

Фиг. 6 - общий вид правой боковой стенки (повернуто);

Фиг. 7 - общий вид левой боковой стенки (повернуто);

Фиг. 8 - сечение Г-Г фиг. 6;

Фиг. 9 - сечение Д-Д фиг. 6;

Фиг. 10 - вид И фиг. 6;

Фиг. 11 - сечение Л-Л фиг. 7;

Фиг. 12 - сечение М-М фиг. 7;

Фиг. 13 - вид К фиг. 7.

Блок радиоэлектронный с воздушным охлаждением содержит корпус 1 (фиг. 1), в котором размещены печатные платы 2 (фиг. 3, 5) с одним или несколькими тепловыделяющими элементами 3 (фиг. 5).

Система воздушного охлаждения блока радиоэлектронного включает в себя непосредственно корпус 1, состоящий из левой 4 и правой 5 секций (фиг. 1), образующих внешние панели задней 6 (фиг. 2, 4) и верхней 7 (фиг. 1, 2) стенок, и содержащий входное окно 8 (фиг. 4) для подачи охлаждающего потока воздуха, переходящее в приемную камеру 9 (фиг. 3, 4), размещенную в секциях 4, 5 корпуса 1, в его задней части, и состоящую соответственно из правой 10 (фиг. 6, 8, 10) и левой 11 (фиг. 7, 11, 13) частей.

Входное окно 8 выполнено прямоугольной формы в плане в наклонной стенке 12 (фиг. 4) прямоугольной формы, образованной наклонным срезом в нижней грани 13 (фиг. 4) задней части корпуса 1.

Выполнение прямоугольного в плане входного окна 8 в наклонной стенке 12 обеспечивает унифицированный подвод внешнего воздуховода объекта - носителя (условно не показан) с охлаждающим воздухом, как параллельно, так и перпендикулярно к внешней панели задней стенки 6 (фиг. 2, 4) блока.

Приемная камера 9 выполнена вытянутой вдоль внешней панели задней стенки 6 и симметрично сопряжена с правой 14 (фиг. 5, 6, 9) и левой 15 (фиг. 5, 7, 12) боковыми стенками, при этом ее правая 10 и левая 11 части выполнены с пропорционально - масштабным соотношением: высота H больше ширины L (фиг. 10, 13). Грани 16, 17 (фиг. 8, 10, 11, 13) стенки приемной камеры 9, обращенной к сопряженным с ней правым 18 (фиг. 6, 8, 10) и левым 19 (фиг. 7, 11, 13) боковым каналам охлаждения, выполнены скошенными и переходят в скосы 20, 21 (фиг. 8, 10, 11, 13), выполненные на торцах ребер 22, 23 (фиг. 10, 13) правых 18 и левых 19 боковых каналов охлаждения, и расположенные с указанными гранями 16, 17 в одной плоскости (фиг. 8, 11).

Правые 18 и левые 19 боковые каналы охлаждения, выполенные на внешних сторонах правой 14 и левой 15 боковых стенок, переходят в правые 24 (фиг. 6) и левые 25 (фиг. 7) вертикальные каналы охлаждения, выполненные с образованием на указанных боковых стенках радиаторов, сгруппированных в правые 26 (фиг. 6) и левые 27 (фиг. 7) радиаторные блоки различной площади на каждой стенке, и разделенные несущими ребрами 28, 29 (фиг. 6, 7). При этом ширина и длина правых 18 и левых 19 боковых каналов охлаждения зависит от площади радиаторных блоков 26, 27.

На несущих ребрах 28, 29 с обеих сторон блока закреплены защитные крышки 30, 31 (фиг. 1, 2, 3, 5), контактирующие с радиаторными блоками 26, 27, образуя воздуховоды 32 (фиг. 2) различной длины для выхода воздуха за внешнюю панель верхней стенки 7, а также боковые воздуховодные окна 33, 34 (фиг. 1, 2, 3) прямоугольной формы в плане, выполненные со смещением по высоте боковых стенок 14, 15, для выхода воздуха из соответствующих воздуховодов.

Боковые воздуховодные окна 33, 34 выполнены с пропорционально -масштабным соотношением: ширина L1 больше их высоты H1 (фиг. 1, 2), при этом их верхние горизонтальные стенки 35, 36 (фиг. 9, 12) выполнены наклонными с целью уменьшения сопротивления выходящему воздуху.

На внутренних сторонах 37, 38 (фиг. 5, 9, 12) правой 14 и левой 15 боковых стенок выполнено один или несколько выступов 39, 40 (фиг. 9, 12) различной площади, размещенных в зоне правых 26 и левых 27 радиаторных блоков, площадь каждого из которых больше или равна площади соответствующего ему выступа.

Выступы 39, 40 находятся в тепловом контакте с наиболее тепловыделяющими элементами 3, размещенными на печатных платах 2, и их количество варьируется в зависимости от количества тепловыделяющих элементов 3.

Торцы ребер правых и левых радиаторных блоков 26, 27 со стороны правых 24 (фиг. 6, 9) и левых 25 (фиг. 7, 12) вертикальных каналов охлаждения выполнены со скосами 41, 42 (фиг. 5, 9, 11) с целью уменьшения сопротивления входящему воздуху.

Примером для подтверждения реализации предлагаемого технического решения может служить блок радиоэлектронных средств с воздушным охлаждением (фиг. 1-13), размещаемый на различных объектах - носителях общего машиностроения, обеспечивающий выполнение задач в широком диапазоне климатических воздействий.

Данный блок имеет корпус 1 (фиг. 1) с размещенными в нем печатными платами 2 (фиг. 3, 5) с тепловыделяющими элементами 3 (фиг. 5).

Охлаждение указанного блока осуществляется следующим образом.

Охлаждающий потока воздуха через входное окно 8 (фиг. 4) поступает в сопряженную с ним приемную камеру 9 (фиг. 3, 4), выполненную вытянутой вдоль внешней панели задней стенки 6. Далее воздух переходит в правые 18 и левые 19 боковые каналы охлаждения, выполненные во внешних сторонах правой 14 и левой 15 боковых стенок секций 4, 5 корпуса 1, а затем в правые 24 и левые 25 вертикальные каналы охлаждения (фиг. 6, 7).

Проходя через правые 24 и левые 25 вертикальные каналы охлаждения воздух охлаждает правые 26 и левые 27 радиаторные блоки (фиг. 6, 7) различной площади, выполненные на каждой стенке, и разделенные несущими ребрами 28, 29 (фиг. 6, 7), на которых закреплены защитные крышки 30, 31 (фиг. 1, 2), контактирующие с радиаторными блоками 26, 27, с образованием воздуховодов 32 (фиг. 2) различной длины, обеспечивающих выход воздуха за внешнюю панель верхней стенки 7, а также через боковые воздуховодные окна 33, 34 (фиг. 1, 2).

Боковые воздуховодные окна 33, 34 выполнены с пропорционально-масштабным соотношением: длина больше их высоты, при этом их верхние горизонтальные стенки 35, 36 (фиг. 9, 12) выполнены наклонными, что обеспечивает эффективный выход воздуха.

Выступ/выступы 39, 40 (фиг. 9, 12) различной площади размещены в зоне правых и левых радиаторных блоков 26, 27 на внутренних сторонах 37, 38 секций 4, 5 корпуса 1, при этом площадь радиаторных блоков 26, 27 соразмерна или больше площади выступов 39, 40, находящихся в тепловом контакте с тепловыделяющими элементами 3, размещенными на печатных платах 2, что обеспечивает эффективный теплоотвод от тепловыделяющих элементов 3, а также от секций 4, 5 корпуса 1 блока в целом.

Claims (4)

1. Блок радиоэлектронный с воздушным охлаждением, содержащий систему воздушного охлаждения, включающую в себя непосредственно корпус блока с заключенными в него одним или несколькими тепловыделяющими элементами, в котором имеется входное окно для подачи охлаждающего потока воздуха, а также воздуховоды для выхода воздуха за внешнюю панель верхней стенки и боковые воздуховодные окна, при этом корпус выполнен с радиаторными блоками на внешних сторонах его правой и левой боковых стенок, и имеет снаружи защитные крышки, выполненные с возможностью прохождения между ними и указанными боковыми стенками охлаждающего потока воздуха, а боковые воздуховодные окна выполнены со смещением по высоте боковых стенок, отличающийся тем, что входное окно выполнено переходящим в приемную камеру, размещенную в задней части корпуса и выполненную вытянутой вдоль внешней панели его задней стенки, причем приемная камера симметрично сопряжена с правой и левой боковыми стенками корпуса, на внешних сторонах которых выполнены правые и левые боковые каналы охлаждения, сопряженные с обращенной к ним стенкой приемной камеры, переходящие в соответствующие вертикальные каналы охлаждения, образующие радиаторы, сгруппированные в упомянутые радиаторные блоки различной площади, при этом правые и левые радиаторные блоки разделены несущими ребрами, на которых с обеих сторон блока закреплены защитные крышки, контактирующие с данными радиаторными блоками, и образующие упомянутые воздуховоды различной длины на внешней панели верхней стенки корпуса для выхода воздуха за ее пределы, а также боковые воздуховодные окна, причем на внутренних сторонах боковых стенок в зоне радиаторных блоков выполнены один или несколько выступов различной площади, находящихся в тепловом контакте с тепловыделяющими элементами, при этом площадь каждого из радиаторных блоков больше или равна площади соответствующего ему выступа.

2. Блок радиоэлектронный с воздушным охлаждением по п. 1, отличающийся тем, что боковые воздуховодные окна выполнены прямоугольными с пропорционально-масштабным соотношением: ширина больше их высоты, причем верхние стенки данных воздуховодных окон выполнены наклонными.

3. Блок радиоэлектронный с воздушным охлаждением по п. 1, отличающийся тем, что входное окно имеет прямоугольную форму в плане и выполнено в наклонной стенке прямоугольной формы, образованной наклонным срезом в нижней грани задней части корпуса.

4. Блок радиоэлектронный с воздушным охлаждением по п. 1, отличающийся тем, что грани стенки приемной камеры, обращенной к правым и левым боковым каналам охлаждения, выполнены скошенными и переходят в скосы, выполненные на торцах ребер правых и левых боковых каналов охлаждения, и расположенные с указанными гранями в одной плоскости.