ЭКРАНИРОВАННЫЙ КОРПУС ПРИБОРА С ОХЛАЖДЕНИЕМ
COOLED DEVICE SHIELDED HOUSING

Изобретение относится к области радиоаппаратостроения и может использоваться при конструировании корпусов радиоэлектронной аппаратуры.
Из уровня техники известен корпус радиоэлектронного блока (авторское свидетельство №1725414, МПК H05K 5/00, 07.04.1992 г.). Корпус радиоэлектронного блока выполнен в виде верхней и нижней секций коробчатой формы, соединенных между собой по диагональной плоскости. Основания секций и панелей снабжены полками, размещенными под углом к ним. Полки расположены одна над другой и разъемно соединены. Сопрягаемые боковые стенки снабжены фигурными отбортовками П-образной формы. Для отвода тепла в боковых стенках верхней секции выполнены жалюзи.
Недостатком данного устройства является недостаточно эффективный отвод тепла от радиоэлементов и корпуса прибора.
Известна система охлаждения корпуса (Заявка №2001113266, МПК H05K 7/20, опубликована 2003.06.10), в котором расположен выделяющий тепло элемент, имеющая входное отверстие, через которое внутрь корпуса снаружи поступает воздух, выходное отверстие, через которое воздух из корпуса выходит наружу, радиатор с рассеивающим тепло ребром, который частично или целиком расположен внутри корпуса рядом с входным отверстием, и устройство для переноса тепла, которое выделяется работающим выделяющим тепло элементом, в радиатор с рассеивающим тепло ребром. При этом тепло, которое выделяется работающим выделяющим тепло элементом, переносится устройством для переноса тепла в радиатор с рассеивающим тепло ребром, а воздух, который попадает внутрь корпуса через входное отверстие, сначала проходит через рассеивающее тепло ребро радиатора, отбирая от него тепло, которое выделяется работающим выделяющим тепло элементом, и затем после нагревания в радиаторе выпускается через выходное отверстие из корпуса наружу, охлаждая при этом сам корпус.
К недостаткам данного устройства можно отнести недостаточно эффективный отвод тепла от радиоэлементов и корпуса прибора.
Наиболее близкой по технической сущности и достигаемым результатам к предлагаемому техническому решению является система охлаждения корпуса (заявка №2006143189, МПК H05K 7/20, опубликована 2003.06.10). Система охлаждения корпуса прибора с заключенным в него тепловыделяющим элементом содержит систему охлаждения корпуса, включающую входное отверстие и выходные отверстия. Система охлаждения корпуса образована внутренними и внешними левой боковой, правой боковой, передней и задней стенками, образующими замкнутый контур и выполненными с возможностью прохождения между внутренней и внешней стенками охлаждающего потока воздуха, а также двойной верхней крышкой. Причем внутренние боковые стенки выполнены в виде радиаторов. Входное отверстие расположено на задней стенке, а выходные отверстия на внешних боковых стенках и верхней крышке размещены со стороны передней стенки корпуса.
Так как внутри корпуса находятся тепловыделяющие элементы, то во время работы устройства происходит нагрев внутренних стенок корпуса. Отвод тепла в корпусе прибора осуществляется следующим образом: через входное отверстие в задней стенке корпуса и систему охлаждения корпуса. Охлаждая внутреннюю заднюю стенку, воздух распределяется на три потока и поступает в пространство, образованное внутренней и внешней верхними крышками, а также пространство, образованное внутренними и внешними левыми и правыми боковыми и передними стенками.
К недостаткам данного решения можно отнести неэффективный отвод тепла от внутренней передней стенки, так как она находится в центре корпуса и ее охлаждение происходит через боковые стенки, у которых имеются выходные отверстия, что значительно уменьшает количество воздуха, проходящего через переднюю стенку. Кроме того, в данной конструкции нельзя одновременно размещать цифровые и аналоговые модули, так как цифровые модули создают сильные помехи.
Технический результат, на достижение которого направлено заявляемое техническое решение, заключается в обеспечении экранирования отсеков корпуса с установленными в них функционально скомпонованными тепловыделяющими элементами, а также повышении эффективности охлаждения радиоэлектронной аппаратуры.
Технический результат достигается тем, что экранированный корпус прибора с охлаждением заключенных в него тепловыделяющих элементов содержит систему охлаждения корпуса, образованную входным отверстием, расположенным на задней стенке, внутренними и внешними левой боковой, правой боковой, передней и задней стенками, образующими замкнутые внутренний и внешний контуры и выполненными с возможностью прохождения между внутренними и внешними стенками охлаждающего потока воздуха, а также выходными отверстиями, верхней и нижней крышками, при этом внутренние боковые стенки выполнены в виде радиаторов. При этом он отличается от прототипа тем, что внутренний замкнутый контур корпуса прибора, выполненный экранирующим, содержит экранирующие перегородки в виде радиаторов, установленные с возможностью образования экранированных отсеков. Внешняя передняя стенка, выполненная в виде радиатора, является экранирующей и образует с лицевой панелью и внутренними боковыми стенками дополнительный экранированный отсек, причем внутри каждого отсека установлены функционально скомпонованные тепловыделяющие элементы, при этом все экранированные отсеки разделены каналами охлаждения, а выходные отверстия выполнены на лицевой панели.
Экранированный корпус прибора с охлаждением содержит, по крайней мере, один поперечный и два продольных экранированных отсека, при этом поперечный экранированный отсек размещен со стороны лицевой панели корпуса прибора, а продольные экранированные отсеки размещены со стороны задней стенки корпуса прибора. Выходные отверстия расположены вертикальными рядами с левой и правой стороны на лицевой панели корпуса прибора. Входное отверстие может быть расположено также на нижней или верхней крышке. При этом внутренняя передняя стенка, внешние боковые стенки, верхняя крышка могут быть выполнены в виде радиаторов.
Сущность изобретения поясняется чертежами, где:
Фиг.1 - вид корпуса прибора спереди;
Фиг.2 - вид корпуса прибора сзади;
Фиг.3 - сечение А-А на Фиг.2.
Корпус 1 прибора (Фиг.1-3) содержит тепловыделяющие элементы 2. Тепловыделяющим элементом может быть, например, модуль, выполненный в виде печатной платы, с установленными на ней электрорадиоизделиями. Корпус 1 прибора содержит систему охлаждения 3, включающую входное отверстие 4, систему распределения воздуха 5, правый боковой канал охлаждения 6, левый боковой канал охлаждения 7, средний канал охлаждения 8, средний левый канал охлаждения 9, средний правый канал охлаждения 10 и выходные отверстия 11, а также правый продольный экранированный отсек 12, левый продольный экранированный отсек 13, поперечный экранированный отсек 14. Входное отверстие 4 расположено на внешней задней стенке 15. Система распределения воздуха 5 образована полостью, ограниченной внешней задней стенкой 15 и внутренней задней стенкой 16, верхней крышкой 17, нижней крышкой 18. Левый боковой канал охлаждения 7 образован левой внутренней боковой стенкой 19, левой внешней боковой стенкой 20 и левым рядом выходных отверстий 11. Правый боковой канал охлаждения 6 образован правой внутренней боковой стенкой 21, правой внешней боковой стенкой 22, правым рядом выходных отверстий 11. Средний канал охлаждения 8 образован левой продольной перегородкой 23, правой продольной перегородкой 24. Средний левый канал охлаждения 9 образован левой частью внутренней передней стенки 25, левой частью внешней передней стенки 26. Средний правый канал охлаждения 10 образован правой частью внутренней передней стенки 25, правой частью внешней передней стенки 26. Причем внутренняя левая боковая стенка 19, внешняя передняя стенка 26, внутренняя боковая правая стенка 21, левая продольная перегородка 23, правая продольная перегородка 24 выполнены в виде радиаторов. Охлаждающий поток воздуха может свободно проходить из системы распределения 5 в правый боковой канал 6, в левый боковой канал 7, в средний канал 8, а из среднего канала 8 - в средний левый канал 9 и в средний правый канал 10, из среднего левого канала 9 - в левый боковой канал 7, из среднего правого канала 10 - в правый боковой канал 6. И дальше - в выходные отверстия 9, расположенные в два вертикальных ряда (правый ряд, левый ряд) на лицевой панели 27.
Корпус 1 прибора состоит из правого продольного экранированного отсека 12, левого продольного экранированного отсека 13, поперечного экранированного отсека 14, причем левый продольный экранированный отсек 13 отделен от правого продольного экранированного отсека 12 средним каналом охлаждения 8, а поперечный экранированный отсек 14 отделен от левого продольного экранированного отсека 13 и от правого продольного экранированного отсека 12 средним левым каналом 9 и средним правым каналом 10, соответственно. Левый продольный экранированный отсек 13 образован левой внутренней боковой стенкой 19, правой продольной перегородкой 24, внутренней передней стенкой 25, внутренней задней стенкой 16, верхней крышкой 17 и многослойной коммутационной объединительной печатной платой 28. Правый продольный экранированный отсек 12 образован правой внутренней боковой стенкой 21, левой продольной перегородкой 23, внутренней поперечной стенкой 25, внутренней задней стенкой 16, верхней крышкой 17 и многослойной коммутационной объединительной печатной платой 28. Поперечный экранированный отсек 14 образован внешней передней стенкой 26, левой внутренней боковой стенкой 19, правой внутренней боковой стенкой 21, лицевой панелью 27, верхней крышкой 17 и многослойной коммутационной объединительной печатной платой 28. Причем многослойная коммутационная объединительная печатная плата 28 содержит слои заземления, которые соединены с контактными площадками металлизированных крепежных отверстий. Все детали корпуса 1 прибора имеют электропроводное покрытие и имеют электрический контакт с сопрягаемыми деталями, это позволяет организовать замкнутый электрический контур в пределах отсека и в пределах корпуса 1 прибора.
С целью исключения взаимного влияния модулей, например аналоговых, цифровых и модуля импульсного источника питания, друг на друга корпус 1 прибора разбит на три экранированных отсека 12, 13, 14, а для обеспечения теплового режима ЭРИ, установленных в модулях, корпус 1 прибора содержит систему охлаждения 3. При этом система охлаждения 3 корпуса 1 прибора содержит правый боковой канал охлаждения 6, левый боковой канал охлаждения 7, средний канал охлаждения 8, средний левый канал охлаждения 9, средний правый канал охлаждения 10. Экранирование отсеков корпуса осуществляется электрическим контактом всех взаимно сопрягаемых деталей, что позволяет организовать замкнутый электрический контур в пределах отсека и в пределах корпуса 1 прибора.
Так как внутри корпуса 1 прибора находятся тепловыделяющие элементы 2, то во время работы прибора тепло с ЭРИ через модуль передается на внутренние боковые стенки 19, 21, внешнюю переднюю стенку 26 и перегородки 23, 24 корпуса 1 прибора, производя их нагрев.
Отвод тепла от нагретых стенок и перегородок (Фиг.3) осуществляется следующим образом. Через входное отверстие 4 на внешней задней стенке 15 корпуса 1 прибора холодный воздух под давлением поступает в систему распределения воздушного потока 5, где, охлаждая внутреннюю заднюю стенку 16, воздух распределяется на потоки, поступающие в правый боковой канал охлаждения 6, левый боковой канал охлаждения 7, средний канал охлаждения 8, средний левый канал охлаждения 9, средний правый канал охлаждения 10. В левом боковом канале охлаждения 7 поток воздуха охлаждает левую внутреннюю боковую стенку 19, в правом боковом канале охлаждения 6 поток воздуха охлаждает правую внутреннюю боковую стенку 21, в среднем канале охлаждения 8 поток воздуха охлаждает левую продольную перегородку 23 и правую продольную перегородку 24. При выходе из среднего канала охлаждения 8 поток воздуха разбивается на два потока и попадает в средний левый канал охлаждения 9 и средний правый канал охлаждения 10. В среднем левом канале охлаждения 9 и в среднем правом канале охлаждения 10 поток воздуха, охлаждая внешнюю переднюю стенку 26, попадает в левый боковой канал охлаждения 7 и в правый боковой канал охлаждения 6, соответственно. Нагретый воздух из левого бокового канала охлаждения 7 и из правого бокового канала охлаждения 6 через выходные отверстия 11, расположенные на лицевой панели 27, выходит во внешнюю среду. Причем, для улучшения охлаждения корпуса 1 прибора, внутренняя левая боковая стенка 19, внешняя передняя стенка 26, внутренняя боковая правая стенка 21, левая продольная перегородка 23, правая продольная перегородка 24 выполнены в виде радиаторов.
Количество воздушных потоков в каналах определяется количеством выходных отверстий 11 на лицевой панели 27 и может быть различным, в зависимости от габаритов корпуса прибора. Причем охлаждающий поток воздуха от внешней задней стенки 15 проходит через все внутреннее пространство между продольными перегородками 23, 24 и внешней передней стенкой 26, охлаждая их. Выход охлаждающего потока воздуха из пространства, образованного продольными перегородками 23, 24 и внешней передней стенкой 26, осуществляется через выходные отверстия 11, расположенные на лицевой панели 27.
Примером использования экранированного корпуса прибора с охлаждением может служить корпус 1 с экранированными отсеками 12, 13, 14 для бортового вычислительного комплекса (БВК), на лицевой панели 27 которого установлены соединители. В отсеке 14 установлен импульсный источник питания, в отсеке 12 установлены цифровые модули, в отсеке 13 установлены аналоговые модули. Экранирование отсека 14 с источником питания от цифровых модулей в отсеке 12 и аналоговых модулей в отсеке 13, а также экранирование цифровых модулей в отсеке 12 от аналоговых модулей в отсеке 13 осуществляется электрическим контактом левой внутренней боковой стенки 19 с верхней крышкой 17, с внешней передней стенкой 26, внутренней задней стенкой 16, с многослойной коммутационной объединительной печатной платой 28, а также правой продольной перегородки 24 и левой продольной перегородки 23 с задней внутренней стенкой 16, с внутренней передней стенкой 25, с многослойной коммутационной объединительной печатной платой 28, электрическим контактом правой внутренней боковой стенки 21 с верхней крышкой 17, с внешней передней стенкой 26, задней внутренней стенкой 16, с многослойной коммутационной объединительной печатной платой 28, а также электрическим контактом объединительной печатной платы 28 с задней внутренней стенкой 16. Связь между цифровыми и аналоговыми модулями и импульсным источником питания осуществляется через многослойную коммутационную объединительную печатную плату 28, которая содержит экранирующие слои.
Во время работы БВК происходит нагрев внутренних боковых, внешней передней стенок, а также перегородок корпуса. Отвод тепла от нагретых стенок и перегородок осуществляется следующим образом. Через входное отверстие 4 на внешней задней стенке 15 корпуса 1 прибора холодный воздух под давлением поступает в систему распределения воздушного потока 18, где, охлаждая внутреннюю заднюю стенку 16, воздух распределяется на три потока и поступает в правый боковой канал охлаждения 6, левый боковой канал охлаждения 7, средний канал охлаждения 8, средний левый канал охлаждения 9, средний правый канал охлаждения 10. В левом боковом канале охлаждения 7 поток воздуха охлаждает левую внутреннюю боковую стенку 19, в правом боковом канале охлаждения 6 поток воздуха охлаждает правую внутреннюю боковую стенку 21, в среднем канале охлаждения 8 поток воздуха охлаждает левую продольную перегородку 23 и правую продольную перегородку 24. При выходе из среднего канала охлаждения 8 поток воздуха разбивается на два потока и попадает в средний левый канал охлаждения 9 и средний правый канал охлаждения 10. В среднем левом канале охлаждения 9 и в среднем правом канале охлаждения 10 поток воздуха, охлаждая внешнюю переднюю стенку 26, попадает в левый боковой канал охлаждения 7 и в правый боковой канал охлаждения 6, соответственно. Нагретый воздух из левого бокового канала охлаждения 7 и из правого бокового канала охлаждения 6 через выходные отверстия 11, расположенные на лицевой панели 27, выходит во внешнюю среду. Причем для улучшения охлаждения корпуса 1 прибора внутренняя левая боковая стенка 19, внешняя передняя стенка 26, внутренняя боковая правая стенка 21, левая продольная перегородка 23, правая продольная перегородка 24 выполнены в виде радиаторов.
Количество воздушных потоков в каналах определяется количеством выходных отверстий 11 на лицевой панели 27 и может быть различным, в зависимости от габаритов корпуса прибора. Причем охлаждающий поток воздуха от внешней задней стенки 15 проходит через все внутреннее пространство продольных перегородок 23, 24 и внешней передней стенки 26, охлаждая их. Выход охлаждающего потока воздуха из пространства продольных перегородок 23, 24 и внешней передней стенки осуществляется через выходные отверстия 11, расположенные на лицевой панели 27.
Предлагаемая конструкция корпуса 1 прибора позволяет обеспечить экранирование разнофункциональных модулей друг от друга (за счет образования экранированных отсеков) и обеспечить их эффективное охлаждение за счет образования разветвленных каналов охлаждения внутри корпуса (между экранированными отсеками), что приводит к увеличению охлаждаемой поверхности без увеличения габаритов корпуса и, как следствие, к увеличению коэффициента теплоотдачи, а также за счет выравнивания гидравлического сопротивления различных каналов (длины всех воздушных каналов равны) и организации в них потоков воздуха, при этом охлаждающий поток воздуха не попадает внутрь экранированных отсеков.