ТЕПЛООТВОДЯЩЕЕ УСТРОЙСТВО

Заявляемая полезная модель относится к средствам охлаждения термонагруженных элементов, например, светодиодных светильников.
Известно решение по патенту на изобретение РФ №2208919. По данному решению радиоэлектронный блок имеет два охладителя (теплоотводящие устройства) для каждого полупроводникового прибора. Охладители имеют оребренную поверхность (радиаторы) и установочную поверхность (основание теплоотводящего устройства), обращенную к силовому выводу полупроводникового прибора, при этом первый охладитель, оребренная поверхность которого параллельна установочной поверхности, является общим для всех полупроводниковых приборов и служит первой стенкой корпуса, второй охладитель имеет оребренную поверхность, расположенную перпендикулярно его установочной поверхности, этот охладитель примыкает к первому охладителю вдоль его одной стороны и служит другой стенкой корпуса, перпендикулярной его первой стенке. В этом решении первый охладитель имеет в плане прямоугольную форму. Кроме того блок имеет не менее одного и не более четырех вторых охладителей, причем ребра оребренных поверхностей всех охладителей направлены параллельно этим сторонам первого охладителя.
Недостатком известного радиатора является сложность изготовления и низкая эффективность охлаждения.
Известно также решение по патенту на изобретение РФ №2282956. Данное техническое решение выбрано за прототип. По данному изобретению теплоотводящее устройство содержит расположенные под углом друг к другу элементы с ребрами (радиаторы), при этом устройство выполнено в виде единой детали, а противоположные поверхности, по крайней мере, части ребер (радиаторов), выполнены волнообразными и сопряжены между собой криволинейной поверхностью. Теплоотводящее устройство имеет дополнительные элементы в виде Г-образных элементов с расположением их по отношению к ребрам под углом 90°. Кроме того, у теплоотводящего устройства в зоне сопряжения элементов выполнен выступ с изогнутым ребром в направлении ребер на элементе с большей длиной, который на части своей длины, расположенной со стороны выступа, выполнен с ребрами, наклонными в направлении выступа. Одним из решений является исполнение теплоотводящего устройства таким образом, что ребра, расположенные по концам элемента большей длины, и ребра, расположенные на элементе меньшей длины, выполнены уменьшающимися по длине соответственно в направлении концов и к концу, противоположному от выступа. Волнообразные поверхности ребер сопряжены цилиндрической поверхностью.
Недостатком известного радиатора является низкая эффективность охлаждения из-за недостаточно развитой поверхности.
Технической задачей решаемой данной полезной моделью является достижение высокой эффективности охлаждения устройства за счет увеличения поверхности теплоотдачи при простоте его изготовления.
Технический результат достигается за счет того, что теплоотводящее устройство, имеет профильную конструкцию, в виде единой детали, содержит основание и выполненные за одно целое с основанием, радиаторы с ответвлениями, при этом устройство содержит центральный радиатор и боковые радиаторы, расположенные на расстоянии друг от друга слева и справа от центрального радиатора, причем центральный радиатор имеет на конце, противоположном основанию, утолщение с продольным фигурным пазом, а наружные контуры боковых поверхностей каждого из радиаторов по форме аналогичны друг другу и выполнены по принципу двойного ветвления - каждый центральный радиатор и все боковые радиаторы снабжены боковыми первичными ответвлениями и, отходящими от них, вторичными ответвлениями, выполненными также профильными. Кроме того, каждый из радиаторов может быть выполнен с тенденцией уменьшения по толщине в сечении от основания кверху.
В одном из решений боковые первичные ответвления выполнены в виде синусоиды, а контуры поверхностей вторичных ответвлений выполнены волнообразными. При этом контуры поверхностей вторичных ответвлений, направленных вверх, а также контуры поверхностей вторичных ответвлений, направленных вниз по отношению к основанию теплоотводящего устройства, выполнены волнообразными. Возможно решение, при котором контуры поверхностей вторичных ответвлений, направленных вверх по отношению к основанию теплоотводящего устройства, выполнены волнообразными, а поверхности первичных ответвлений, направленные вниз по отношению к основанию теплоотводящего устройства имеют гладкую поверхность.
В другом решении контуры поверхностей вторичных ответвлений, направленных вверх по отношению к основанию, в верхней половине каждого из радиаторов выполнены зигзагообразными, а в нижней части каждого из радиаторов они выполнены волнообразными, при этом контуры поверхностей боковых первичных ответвлений, направленных вниз по отношению к основанию теплоотводящего устройства, имеют гладкую поверхность.
Для всех решений контуры поверхностей боковых первичных и вторичных ответвлений каждого из радиаторов, выполненных слева, аналогичны контурам поверхностей боковых первичных и вторичных ответвлений, каждого из радиаторов, выполненных справа.
В одном из решений каждый из радиаторов выполнен с боковыми первичными ответвлениями, выполненными зигзагообразными. При этом возможно решение, когда первичные боковые ответвления каждого из радиаторов, выполненных зигзагообразными, имеют вторичные ответвления, контуры поверхностей которых выполнены волнообразными. Возможно также решение, когда боковые первичные ответвления каждого из радиаторов, выполненных зигзагообразными, имеют вторичные ответвления, контуры поверхностей которых выполнены зигзагообразными с усеченными пиками в верхней части первичных ответвлений, а нижняя часть первичных ответвлений имеет гладкую поверхность. Возможно также решение, при котором вторичные ответвления, имеют в верхней по высоте половине каждого радиатора третичные ответвления, при этом контуры поверхностей вторичных и третичных ответвлений выполнены разветвленными, а каждое разветвление выполнено пикообразным, при этом в нижней половине раждого из радиаторов контуры поверхностей вторичных ответвлений, выполнены волнообразными.
Другим решением является решение, когда боковые первичные ответвления выполнены пикообразными, а контуры поверхностей вторичных ответвлений выполнены также пикообразными. При этом основание теплоотводящего устройства выполнено с переменной толщиной, при этом верхняя часть основания теплоотводящего устройства выполнена ребристой, а ребра выполнены пикообразными. Возможно также решение, в котором каждый из радиаторов выполнен с боковыми первичными ответвлениями, имеющими Т-образные выступы на конце, с направленной вверх выступающей частью. При этом боковые первичные ответвления, имеющие Г-образные выступы на конце, могут иметь вторичные ответвления, контуры поверхностей которых выполнены волнообразными.
Возможно решение, при котором каждый из радиаторов выполнен с боковыми первичными ответвлениями, выполненными волнообразными. При этом каждый из радиаторов выполнен с вторичными ответвлениями, контуры поверхностей которых выполнены волнообразными, а волнообразные контуры поверхностей рядом стоящих радиаторов в нижней части, примыкающей к основанию теплоотводящего устройства, сходятся между собой. Возможно решение, при котором каждый из радиаторов выполнен с боковыми первичными ответвлениями, выполненными дугообразными. При этом каждый из радиаторов выполнен с вторичными ответвлениями, контуры поверхностей которых имеют сверху волнообразные контуры поверхностей, а снизу боковые первичные ответвления имеют гладкую поверхность. При этом боковые первичные ответвления центрального радиатора увеличиваются по длине от основания теплоотводящего устройства к верху, основание теплоотводящего устройства одновременно является корпусом боковых радиаторов.
Центральные радиаторы всех устройств могут иметь защитную конструкцию в месте утолщения, перекрывающую проемы, образованные между радиаторами. Защитная конструкция выполнена в виде двух дугообразных ответвлений, направленных в разные стороны и закрывающих центральный радиатор, боковые радиаторы и все проемы, образующиеся между радиаторами. Защитная конструкция может быть выполнена в виде двух дугообразных ответвлений, закрывающих центральный радиатор, два боковых радиатора и соответственно проемы, образующиеся между ними и двух дугообразных ответвлений, отходящих от этих боковых радиаторов, закрывающих проем, образующийся между этими боковыми радиаторами и крайними радиаторами, при этом эти дугообразные ответвления расположены ниже по высоте, чем дугообразные ответвления центрального радиатора, с образованием зазора для конвекции. При этом защитная конструкция может быть выполнена в виде двух дугообразных ответвлений, закрывающих центральный радиатор и два боковых радиатора и соответственно проемы, образующиеся между ними, и серии дугообразных ответвлений, отходящих от боковых радиаторов, закрывающих проем, образующийся между боковыми радиаторами, между крайними радиаторами, при этом каждое последующее от центрального радиатора радиальное ответвление расположено ниже по высоте, чем ответвления, предыдущего радиатора, с образованием зазора для конвекции. Дугообразные ответвления защитной конструкции могут быть выполнены ребристыми в нижней части, либо в нижней и верхней частях.
Основание заявляемого теплоотводящего устройства по боковым торцам имеет утолщения, в которых предусмотрены продольные пазы, а также имеет выступы, направленные вниз и проемы, расположенные между выступами и нижней частью основания, в которых предусмотрены продольные пазы технологического назначения.
Заявляемое устройство поясняется чертежами, где,
На фиг.1 - изображен вид спереди теплоотводящего устройства, боковые первичные ответвления выполнены в виде синусоиды, контуры поверхностей вторичных ответвлений выполнены волнообразными, высота боковых радиаторов уменьшается от центрального радиатора к краям основания теплоотводящего устройства.
На фиг.2 - изображен вид спереди теплоотводящего устройства, контуры поверхностей вторичных ответвлений, направленных вверх выполнены волнообразными, а поверхности первичных ответвлений, направленных вниз имеют гладкую поверхность.
На фиг.3 - изображен вид спереди теплоотводящего устройства, контуры поверхностей вторичных ответвлений, направленных вверх по отношению к основанию, в верхней половине каждого из радиаторов выполнены зигзагообразными, а в нижней части каждого из радиаторов они выполнены волнообразными, при этом контуры поверхностей боковых первичных ответвлений, направленных вниз по отношению к основанию теплоотводящего устройства, имеют гладкую поверхность.
На фиг.4 - изображен вид спереди теплоотводящего устройства, боковые первичные ответвления выполнены в виде синусоиды, контуры поверхностей вторичных ответвлений выполнены волнообразными, боковые радиаторы выполнены одинаковыми по высоте.
На фиг.5 - изображен вид спереди теплоотводящего устройства, центральный радиатор имеет защитную конструкцию в виде двух дугообразных ответвлений.
На фиг.6 - изображен вид спереди теплоотводящего устройства, центральный радиатор имеет защитную конструкцию в виде двух дугообразных ответвлений, боковые радиаторы имеют также дугообразные ответвления, направленные к краям основания теплоотводящего устройства.
На фиг.7 - изображен вид спереди теплоотводящего устройства, центральный радиатор имеет защитную конструкцию в виде двух дугообразных ответвлений, крайние боковые радиаторы имеют также дугообразные ответвления, направленные к центральному радиатору.
На фиг.8 - изображен вид спереди теплоотводящего устройства, центральный радиатор имеет защитную конструкцию виде двух дугообразных ответвлений, каждый боковой радиатор имеет также дугообразные ответвления, направленные к краям основания теплоотводящего устройства.
На фиг.9 - изображен вид спереди теплоотводящего устройства, центральный радиатор имеет защитную конструкцию в виде двух дугообразных ответвлений, дугообразные ответвления выполнены ребристыми в нижней части.
На фиг.10 - изображен вид спереди теплоотводящего устройства, центральный радиатор имеет защитную конструкцию в виде двух дугообразных ответвлений, дугообразные ответвления выполнены ребристыми в нижней и верхней частях.
На фиг.11 - изображен вид спереди теплоотводящего устройства, боковые первичные ответвления выполнены зигзагообразными, контуры поверхностей вторичных ответвлений выполнены волнообразными.
На фиг.12 - изображен вид спереди теплоотводящего устройства, боковые первичные ответвления выполнены зигзагообразными, контуры поверхностей вторичных ответвлений выполнены зигзагообразными с усеченными пиками в верхней части первичных ответвлений, а нижняя часть первичных ответвлений имеет гладкую поверхность.
На фиг.13 - изображен вид спереди теплоотводящего устройства, боковые первичные ответвления выполнены зигзагообразными, вторичные ответвления имеют в верхней по высоте половине каждого радиатора третичные ответвления, контуры поверхностей вторичных и третичных ответвлений выполнены разветвленными, а каждое разветвление выполнено пикообразным, в нижней половине каждого из радиаторов контуры поверхностей вторичных ответвлений выполнены волнообразными.
На фиг.14 - изображен вид спереди теплоотводящего устройства, боковые первичные ответвления выполнены пикообразными, контуры поверхностей вторичных ответвлений выполнены также пикообразными, при этом основание выполнено с переменной толщиной, верхняя часть основания выполнена ребристой, а ребра выполнены пикообразными.
На фиг.15 - изображен вид спереди теплоотводящего устройства, каждый из радиаторов имеет боковые первичные ответвления, имеющие Г-образные выступы на конце, с направленной вверх выступающей частью, имеются вторичные ответвления, контуры поверхностей которых выполнены волнообразными.
На фиг.16 - изображен вид спереди теплоотводящего устройства, каждый из радиаторов имеет боковые первичные ответвления, выполненные волнообразными, контуры поверхностей вторичных ответвлений выполнены волнообразными, волнообразные контуры поверхностей рядом стоящих радиаторов в нижней части, примыкающей к основанию сходятся между собой.
На фиг.17 - изображен вид спереди теплоотводящего устройства, каждый из радиаторов выполнен с боковыми первичными ответвлениями, выполненными дугообразными, каждый из радиаторов выполнен с вторичными ответвлениями, контуры поверхностей которых имеют сверху волнообразные контуры поверхностей, а снизу боковые первичные ответвления имеют гладкую поверхность, боковые первичные ответвления центрального радиатора увеличиваются по длине от основания теплоотводящего устройства к верху.
На фиг.18 - изображен вид спереди теплоотводящего устройства, боковые первичные ответвления выполнены в виде синусоиды, контуры поверхностей вторичных ответвлений выполнены волнообразными, боковые радиаторы выполнены одинаковыми по высоте, пунктиром показано формообразование корпуса каждого из радиаторов, а также буквенные обозначения W - ширины его верхней части и ширины основания соответственно Н - высота радиатора, h - высота вторичного ответвления, Q - период синусоиды бокового первичного ответвления.
Теплоотводящее устройство выполнено в виде профильного изделия. Оно состоит из основания 1, с одной стороны которого размещены центральный радиатор 2, имеющий со стороны, противоположной основанию 1 утолщение центрального радиатора 3 с центральным фигурным пазом для размещения в нем устройства крепления к внутренним поверхностям здания (на фиг. не показано), а также боковые радиаторы 4, расположенные по обе стороны от центрального радиатора 2. Центральный радиатор 2, а также боковые радиаторы 4 могут быть снабжены защитной конструкцией 5, предохраняющей как поверхности радиаторов 3, 4, так и промежутки, образованные между центральным и боковыми радиаторами 3 и 4 соответственно. Защитная конструкция 5 центрального радиатора 2 выполнена в виде двух дугообразных ответвлений 6 и 7, отходящих от утолщения центрального радиатора 3 соответственно вправо и влево, и направленных каждое под небольшим углом вниз в сторону боковых радиаторов 4. Дугообразные ответвления 6 и 7 могут быть выполнены таким образом, чтобы закрывать центральный радиатор 2, боковые радиаторы 4 и все проемы, образующиеся между ними. Кроме того, конструкция предусматривает выполнение защитной конструкции 5 центрального радиатора 2, в виде двух дугообразных ответвлений 6 и 7, закрывающих проемы, образующиеся между центральным радиатором 2 и расположенными рядом с ним боковыми радиаторами 4 и частично сами боковые радиаторы 4, при этом следующие проемы, которые образуются между боковыми радиаторами закрывают дугообразные ответвления 8 (серии боковых радиаторов), отходящие от предыдущего бокового радиатора 4 (направлены вниз, или последующего бокового радиатора 4 (направлены вверх). При этом каждое последующее дугообразное ответвление 8 расположено ниже по уровню, чем дугообразное ответвление 8 предыдущего бокового радиатора 4, с образованием зазора для конвекции. Защитная конструкция 5 и дугообразные ответвления 6, 7, 8, выполненные также профильными, как и все изделие, предотвращают попадание атмосферных осадков, если теплоотводящее устройство используется в открытых атмосферных условиях, а также предотвращает попадание пыли и иных инородных тел, при использовании в промышленных зданиях и сооружениях.
Основание 1 имеет по боковым торцам утолщения 9, в которых предусмотрены сквозные пазы 10, выполненные для осуществления крепления теплоотводящих устройств между собой при использовании теплоотводящих устройств для комплектации, например, светодиодных светильников и соединения светодиодных светильников между собой (на фиг не показано).
Основание 1 теплоотводящего устройства по боковым торцам имеет выступы 11, направленные вниз и проемы 12, расположенные между выступами и нижней частью основания 1 для размещения в них устройств технологического назначения (печатной платы со светодиодами, оптического элемента, на фиг. не показаны).
Таким образом, теплоотводящее устройство, имеет профильную конструкцию, в виде единой детали и содержит основание 1 и выполненные за одно целое с основанием радиаторы 2, 4. Радиаторы 2, 4 снабжены ответвлениями 13, при этом устройство содержит центральный радиатор 2 и боковые радиаторы 4, расположенные на расстоянии друг от друга слева и справа от центрального радиатора 2. Центральный радиатор 2 имеет на конце, противоположном основанию 1, утолщение 3 с продольным фигурным пазом, а наружные контуры боковых поверхностей каждого из радиаторов выполнены по форме аналогичными друг другу и выполнены по принципу двойного ветвления - каждый центральный радиатор 2 и все боковые радиаторы 4 снабжены боковыми первичными ответвлениями 13 и, отходящими от них, вторичными ответвлениями 14, выполненными также профильными, как и вся конструкция теплоотводящего устройства. Каждый из радиаторов 2, 4 выполнен с тенденцией уменьшения по толщине в сечении от основания кверху для увеличения конвекции.
В одном из решений боковые первичные ответвления 13 выполнены в виде синусоиды (фиг.1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10), а контуры поверхностей вторичных ответвлений 14 выполнены волнообразными (фиг.1, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10). При этом контуры поверхностей вторичных ответвлений 14, направленных вверх, а также контуры поверхностей вторичных ответвлений 14, направленных вниз по отношению к основанию 1 теплоотводящего устройства, выполнены волнообразными (фиг.1, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10). Возможно решение, при котором контуры поверхностей вторичных ответвлений 14, направленных вверх по отношению к основанию 1 теплоотводящего устройства, выполнены волнообразными, а поверхности первичных ответвлений 13, направленные вниз по отношению к основанию теплоотводящего устройства имеют гладкую поверхность (фиг.2).
В другом решении контуры поверхностей вторичных ответвлений 14, направленных вверх по отношению к основанию 1, в верхней половине каждого из радиаторов выполнены зигзагообразными, а в нижней части каждого из радиаторов 2, 4 они выполнены волнообразными, при этом контуры поверхностей боковых первичных ответвлений 13, направленных вниз по отношению к основанию теплоотводящего устройства, имеют гладкую поверхность (фиг.3).
Для всех решений контуры поверхностей боковых первичных 13 и вторичных ответвлений 14 каждого из радиаторов 2, 4, выполненных слева, аналогичны контурам поверхностей боковых первичных 13 и вторичных ответвлений 14, каждого из радиаторов 2, 4, выполненных справа (фиг.1-фиг.16).
В одном из решений каждый из радиаторов 2, 4 выполнен с боковыми первичными ответвлениями 13, выполненными зигзагообразными (фиг.11, 12, 13). При этом возможно решение, когда первичные боковые ответвления 13 каждого из радиаторов 2, 4, выполненных зигзагообразными, имеют вторичные ответвления 14, контуры поверхностей которых выполнены волнообразными (фиг.11). Возможно также решение, когда боковые первичные ответвления 13 каждого из радиаторов, выполненных зигзагообразными, имеют вторичные ответвления 14, контуры поверхностей которых выполнены зигзагообразными с усеченными пиками в верхней части первичных ответвлений, а нижняя часть первичных ответвлений имеет гладкую поверхность (фиг.12). Возможно также решение, при котором вторичные ответвления 14, имеют в верхней по высоте половине каждого радиатора третичные ответвления 15, при этом контуры поверхностей вторичных 14 и третичных ответвлений 15 выполнены разветвленными, а каждое разветвление выполнено пикообразным, при этом в нижней половине раждого из радиаторов контуры поверхностей вторичных ответвлений, выполнены волнообразными (фиг.13).
Другим решением является решение, когда боковые первичные ответвления 13 выполнены пикообразными, а контуры поверхностей вторичных ответвлений 14 выполнены также пикообразными. При этом основание теплоотводящего устройства выполнено с переменной толщиной, при этом верхняя часть основания теплоотводящего устройства выполнена ребристой, а ребра выполнены пикообразными (фиг.14). Возможно также решение, в котором каждый из радиаторов 2, 4 выполнен с боковыми первичными ответвлениями 13, имеющими Г- образные выступы 16 на конце, с направленной вверх выступающей частью. При этом боковые первичные ответвления 13, имеющие Г-образные выступы 16 на конце, могут иметь вторичные ответвления 14, контуры поверхностей которых выполнены волнообразными (фиг.15).
Возможно решение, при котором каждый из радиаторов 2, 4 выполнен с боковыми первичными ответвлениями 13, выполненными волнообразными (фиг.16). При этом каждый из радиаторов 2, 4 выполнен с вторичными ответвлениями 14, контуры поверхностей которых выполнены волнообразными, а волнообразные контуры поверхностей рядом стоящих радиаторов 2, 4 в нижней части радиаторов, примыкающей к основанию 1 теплоотводящего устройства, сходятся между собой. Возможно решение, при котором каждый из радиаторов 2, 4 выполнен с боковыми первичными ответвлениями 13, выполненными дугообразными. При этом каждый из радиаторов 2, 4 выполнен с вторичными ответвлениями 14, контуры поверхностей которых имеют сверху волнообразные контуры поверхностей, а снизу боковые первичные ответвления 13 имеют гладкую поверхность. При этом боковые первичные ответвления центрального радиатора 2 увеличиваются по длине от основания 1 теплоотводящего устройства к верху, а основание 1 теплоотводящего устройства одновременно является корпусом боковых радиаторов 4 (фиг.17).
Центральные радиаторы 2 всех теплоотводящих устройств могут иметь защитную конструкцию 5 в месте утолщения, перекрывающую проемы, образованные между радиаторами 2, 4. Защитная конструкция 5 выполнена в виде двух дугообразных ответвлений, направленных в разные стороны и закрывающих центральный радиатор 2, боковые радиаторы 4 и все проемы, образующиеся между радиаторами 2, 4. Защитная конструкция 5 может быть выполнена в виде двух дугообразных ответвлений 6, 7, закрывающих центральный радиатор 2, два боковых радиатора 4 и соответственно проемы, образующиеся между ними и двух дугообразных ответвлений 8, отходящих от этих боковых радиаторов 4, закрывающих проем, образующийся между этими боковыми радиаторами 4 и крайними боковыми радиаторами 4, при этом эти дугообразные ответвления 8 расположены ниже по высоте, чем дугообразные ответвления центрального радиатора 6, 7, с образованием зазора для конвекции. При этом защитная конструкция 5 может быть выполнена в виде двух дугообразных ответвлений 6, 7, закрывающих центральный радиатор и два боковых радиатора и соответственно проемы, образующиеся между ними, и серии дугообразных ответвлений 8, отходящих от боковых радиаторов 4, закрывающих проем, образующийся между боковыми радиаторами 4, между крайними боковыми радиаторами 4, при этом каждое последующее от центрального радиатора 2 радиальное ответвление 8 расположено ниже по высоте, чем ответвления, предыдущего радиатора, с образованием зазора для конвекции. Радиальные ответвления защитной конструкции могут быть выполнены ребристыми в нижней части, либо в нижней и верхней частях (фиг.9, 10).
Основание 1 заявляемого теплоотводящего устройства по боковым торцам имеет утолщения 9, в которых предусмотрены продольные пазы 10, а также имеет выступы 11, направленные вниз и проемы 12, расположенные между выступами и нижней частью основания 1, в которых предусмотрены продольные пазы технологического назначения (показано на всех фигурах).
Техническая задача решаемая данной полезной моделью, а именно - достижение высокой эффективности охлаждения устройства за счет увеличения поверхности теплоотдачи при простоте его изготовления подтверждается техническим результатом, достигнутым путем создания конструкции с первичными, вторичными и третичными ответвлениями радиаторов, обеспечивающей увеличение площади поверхности радиаторов, что увеличивает теплоотвод устройства от печатной платы (на фиг. не показана), а также обеспечивающей хорошую конвекцию за счет выполнения радиаторов с ответвлениями и с тенденцией уменьшения по толщине в сечении от основания кверху.
Анализ патентной и иной официально опубликованной документации позволяет сделать вывод о соответствии заявленного решения критерию «Новизна».
Простота устройства заключается в том, что оно изготавливается за одно целое, как профильное изделие и может быть изготовлено методом экструзии, что говорит о выполнении критерия «Промышленная применимость»
Устройство предусматривает защитную от атмосферных воздействий конструкцию, что позволяет использовать его, например, для светодиодных светильников как теплоотводящее устройство и одновременно оно предотвращает воздействие пыли и влаги на теплоотводящее устройство, т.е. обеспечивается увеличение функций устройства.
Увеличение поверхности теплоотвода подтверждается расчетами и сопоставительным анализом с аналогом и прототипом.
Для подтверждения технического результата был произведен расчет эффективности тепловыделения различных радиаторов: аналога, прототипа и заявляемого устройства. При этом исходили из оценки площади тепловыделяющей поверхности радиаторов. Сначала рассчитывалась площадь поверхности единичного радиатора, а потом оценивалось количество радиаторов, расположенных на основании теплоотводящего устройства, например, для одного светодиодного светильника, и рассчитывалась площадь поверхности всего теплоотводящего устройства с учетом расстояний между радиаторами.
0
Для расчета были взяты горизонтальные размеры теплоотводящего устройства равными 25 см (ширина W) и 35 см (длина L), соответственно, средняя высота радиаторов равна 10 см. (размеры светодиодного светильника). Также исходили из условия, что каждый радиатор выполнен профильным и направлен вдоль длины теплоотводящего устройства. При размере одного светодиодного чипа 8,9×8,9 мм ~0,8 кв. см (например, данные по светодиодам Cree) на печатной плате светодиодного светильника может размещаться до 110 светодиодов. Размер печатной платы светодиодного светильника принят равным размеру теплоотводящего устройства.
Аналог (патент РФ №2208919) представляет собой короб, каждая сторона которого является основанием с радиаторами, расположенными с внешней стороны короба. В описании аналога радиаторы выполнены в виде ребер. Приближенно профиль радиатора - трапеция с размером верхней стороны трапеции, равным половине размера основания трапеции.
0
OCH
верш
пласт
Рассчитывали сначала площадь поверхности радиатора аналога (Рис.А), приняв размеры теплоотводящей поверхности, равными W и L. На рис.А буквой Н обозначена высота радиатора в виде трапеции, буквой W- ширина его основания, буквой W - ширина его верхней части, буквой Р - расстояние между двумя соседними радиаторами, буквой Н обозначена высота основания, на котором расположены радиаторы.
пласт
ocн
верш
0
Пусть Н=0,5 см, W=0,2 см, W=0,1 см, H=10 см, L=35 см, и расстояние между радиаторами Р=0,4 см. Тогда на размере Wo=25 см разместится N=W/P=62 радиатора. Длина боковой стороны единичного радиатора равна
1
осн
верш
2
2
1/2
1/2
L=[H+(W-W)/4]=(100+0,0025)≈10 см.
1
верш
осн
верш
-2
2
2
2
Площадь верхней части поверхности радиатора (аналога) равна [2L+W+0,5P]L*N=(20+0,1+0,2)*35*62=44051 см ~4,41 м. К ней надо прибавить площадь торцевых поверхностей 2N[(W+W)/2]*Н=2*62*0,075*10=93 см. Тогда полная площадь поверхности радиатора (аналога) равна 4,50 м.
Прототип (патент на изобретение РФ №2282956) представляет собой радиаторы с ребрами, при этом устройство выполнено в виде единой детали, а противоположные поверхности выполнены волнообразными (первичные ответвления).
0
осн
верш
пласт
Рассчитывали площадь поверхности радиатора прототипа с первичными ответвлениями (при этом волнообразную форму первичных ответвлений для упрощения расчета приближенно приравняли к треугольной форме), (Рис.Б). Размеры теплоотводящей поверхности приняли равными W и L. На рис.Б буквой Н обозначена высота радиатора, буквой W - ширина его основания, буквой W - ширина его верхней части, буквой Р - расстояние между двумя соседними радиаторами, буквой Нобозначена высота основания, на котором расположены радиаторы. Буквами h и w обозначены высота и основание первичного ответвления, соответственно, буквой s - расстояние между соседними первичными ответвлениями.
пласт
осн
верш
0
0
Пусть Н=0,5 см, W=0,2 см, W=0,1 см, H=10 см, L=35 см, w=s=0,2 cм, h=0,1 см, и расстояние между радиаторами Р=0,4 см. Тогда на размере W=25 см разместится N=W/P=62 радиатора, а на высоте Н разместятся n=H/(w+s)=25 первичных ответвлений.
1
верш
осн
2
2
1/2
2
2
Площадь поверхности радиатора с первичными ответвлениями (прототипа) равна {2L-2nw+4n[h+w/4]+W+(Р-W)}L*N=(20-2*25*0,2+4*25*0,14+0,1+0,2)*35*62=52731 см~5,27 м.
осн
верш
2
2
К ней надо прибавить площадь торцевых поверхностей 2N[(W+W)/2]*Н+4nwh=2*62*0,075*10+4*25*0,2*0,1=93+2=95 см. Тогда полная площадь поверхности радиатора (прототипа) равна 5,28 м.
Рассчитывали площадь поверхности радиатора, у которого первичные ответвления выполнены зигзагообразными, а вторичные ответвления выполнены волнообразными (см. фиг.11 заявленной полезной модели), при этом волнообразную форму вторичных ответвлений для упрощения расчета приближенно приравняли к четырехугольной форме в сечении (Рис.Г). На Рис.Г показан случай, при котором первичные ответвления выполнены зигзагообразными, а вторичные ответвления четырехугольной формы.
На рис.Г, буквой Н обозначена высота радиатора, буквой W - ширина его торца, буквой w - длина бокового выступа, h - его высота, α - угол наклона зигзагообразного выступа по отношению к основанию теплоотводящего устройства.
Полная площадь поверхности радиатора с первичными ответвлениями, выполнеными зигзагообразными, а вторичными ответвлениями четырехугольной формы с учетом торцов равна.
zigzag
S=[2H/cosα+W+4nw+(P-W)]NL+2(WH+2nwh).
0
0
Пусть W=0,2 см, H=10 см, L=25 см, h=s=0,2 см, w=0,1 см, расстояние между радиаторами Р=0,4 см, α=45° (n=H/(h+s) - количество боковых выступов, s - расстояние между боковыми выступами). Тогда на размере W=25 см разместится N=W/P=62 радиатора, а на высоте Н разместятся n=H/(w+s)=25 вторичных ответвлений. Тогда полная площадь поверхности всех радиаторов с боковыми выступами равна:
zigzag
S=[2*10/0,71+0,2+4*25*0,1+0,2]*62*35+2(0,2*10+2*25*0,2*0,1)=83960 кв.см ~8,40 кв.м.
При α=30°, полная площадь поверхности всех таких радиаторов составляет 109374 кв.см ~10,94 кв.м
Для других конфигураций вторичных ответвлений (волнообразных, прямоугольных, полукруглых и т.п.) результат отличается несущественно.
Рассчитывали площадь поверхности радиатора в виде фигуры, у которой первичные ответвления в сечении представляют собой синусоиды, а вторичные ответвления выполнены волнообразными (см. фиг.4 заявленной полезной модели), при этом волнообразную форму вторичных ответвлений для упрощения расчета приближенно приравняли к четырехугольной форме в сечении (Рис.Д). Ось синусоиды приблизительно перпендикулярна плоскости основания теплоотводящего устройства. На Рис.Д показан случай, при котором первичные ответвления выполнены в виде синусоиды, а вторичные ответвления четырехугольной формы.
На рис.Д буквой Н обозначена высота радиатора, буквой W - ширина его торца, буквой w - длина бокового выступа, h - его высота, Q - период синусоиды, А - ее амплитуда.
Площадь поверхности радиатора, в котором первичные ответвления выполнены в виде синусоиды, а вторичные ответвления четырехугольной формы, включая торцевые поверхности, равна с учетом того, что длина периода синусоиды 7,64. Синусоида описывается уравнением y=Аsin(x/Q) и A=Q=1:
sinus
S=[2*7,64*Н/3,14+W+4nw+(P-W)]NL+2(WH+2nwh).
5
Пусть W=0,2 cм, H=10 см, L=35 см, h=s=0,2 см, w=0,1 см, расстояние между радиаторами Р=0,4 см, n=H/(h+s)=25. Период синусоиды принят равным 3,14, амплитуда А=1 см. Тогда площадь поверхности единичного радиатора равна S=349,3 кв.см. Полная площадь поверхности всех радиаторов с первичными ответвлениями, выполненными в виде синусоиды, а вторичными ответвлениями четырехугольной формы
5total
5
S=S=44 S=15369,2 кв.см ~1,54 кв.м.
5
W=0,2 см, Н=2 см, L=1 см, w=0,2 см, h=s=0,02 см, n=50, тогда площадь поверхности единичного радиатора равна S=349,7 кв.см. Полная площадь поверхности всех радиаторов составит:
sinus
S=[2*7,64*10/3,14+0,2+4*25*0,1+0,2]*62*35+2(0,2*10+2*25*0,2*0,1)=128171,5 кв.см ~12,82 кв.м.
Для других конфигураций вторичных ответвлений (зигзагообразных, волнообразных, пикообразных, прямоугольных, разветвленных и т.п.) результат отличается несущественно.
Площадь радиатора может быть увеличена за счет уменьшения периода синусоиды и увеличения ее амплитуды.
0
Сравнительные характеристики рассчитанных радиаторов при их количестве на основании теплоотводящего устройства, равном 62, сведены в таблице 1. Размеры теплоотводящего устройства равны 25 см (ширина W) и 35 см (длина L), соответственно. Средняя высота радиаторов равна 10 см.
Таблица 1.
Конструкция
Особенности конструкции
Эффективная площадь, кв.м
Аналог, радиатор с профилем радиатора - в виде трапеции, (патент РФ №2208919)
4,50
Прототип, радиатор имеет первичные ответвления, выполненные
5,28
волнообразными (патент РФ №2282956), при этом волнообразную форму первичных ответвлений для упрощения расчета приближенно приравняли к треугольной форме.
Заявляемая полезная модель, у радиатора первичные ответвления выполнены зигзагообразными, а вторичные ответвления имеют волнообразную форму для упрощения расчета приближенно приравняли к четырехугольной форме.
α=45°α=30°
8,4010,94
Заявляемая полезная модель, у радиатора первичные ответвления выполнены в виде синусоиды, а вторичные ответвления имеют волнообразную форму для упрощения расчета приближенно приравняли к четырехугольной форме.
период, равный амплитуде
12,82
Приведенные расчеты подтверждают технический результат заявленной полезной модели. Очевидно, что использование первичных ответвлений по заявленной полезной модели и наличие вторичных ответвлений увеличивают площадь теплоотвода в два и более раза. Утолщение центрального радиатора и размещенный в нем центральный фигурный паз позволяет размещать в нем устройства крепления к внутренним поверхностям здания без дополнительных приспособлений.