КОРПУС БЛОКА УПРАВЛЕНИЯ

Полезная модель относится к области электронной техники и может быть использована для тепловой защиты электронных блоков агрегатов, работающих в условиях высоких температур, например, газотурбинных двигателей (ГТД), преимущественно многорежимных летательных аппаратов.
В современных двигательных установках (двигателях внутреннего сгорания, реактивных двигателях, ГТД) блоки управления их работой традиционно располагают на значительном расстоянии от них и соединяют с исполнительными механизмами установок посредством кабелей. Естественно, что большое количество кабелей снижает надежность работы установок, усложняет их сборку и обслуживание. Оптимально было бы располагать данные блоки в непосредственной близости от установок или непосредственно на их элементах. Однако этому препятствует высокая температура в зоне установок при их работе.
Используемые в настоящее время методы тепловой защиты (обдув блоков потоком воздуха, помещение блоков управления в теплозащитные корпуса и кожухи, использование для охлаждения компонентов, вступающих друг с другом в эндометрическую реакцию) недостаточно эффективны, так как обеспечивают тепловую защиту лишь от незначительных температур или в течение весьма короткого интервала времени, при этом использование корпусов и кожухов увеличивает габариты и массу изделия, что не всегда приемлемо для реактивной и авиационной техники.
Так, известно устройство защиты электрической схемы от внешних воздействий и стабилизации температуры, содержащее герметичный корпус, в который помещают защищаемую электрическую схему. На корпусе выполнена рубашка охлаждения, а в корт се помещен вентилятор.
При работе электрической схемы включается вентилятор, который обеспечивает циркуляцию воздуха внутри корпуса, охлаждая его, а следовательно и электрическую схему. Рубашка способствуют улучшению отвода тепла от корпуса.
(см. патент на полезную модель №42728, кл. Н05К 5/06, 2004 г.).
В результате анализа выполнения данного устройства необходимо отметить, что оно не обеспечивает эффективного охлаждения электрической схемы, так как использование рубашек на корпусе для отвода тепла от циркулирующего внутри замкнутого пространства
корпуса воздуха неэффективно. Кроме того, наличие вентилятора увеличивает размеры устройства и для его работы необходимо наличие электропитания.
Известна система для тепловой защиты объекта, используемая на сверхзкуковых и космических средствах, содержащая теплоизолирующий кожух для размещения защищаемого объекта, внутри кожуха помещена теплоизоляция, выполненная из пористого материала, обладающего низкой теплопроводностью, причем в порах материала размещено теплопоглощающее вещество, имеющее температуру кипения ниже температуры окружающей среды и имеющее возможность взаимодействия с равномерно распределенным в корпусе катализатором, обеспечивающим проведение эндотермической реакции. Под действием катализатора теплопоглощающее вещество из жидкого состояния переходит в газообразное и во время этого происходит эндотермическая реакция, которая поглощает тепло от объекта, охлаждая его примерно в течение часа.
(см. патент РФ №2038989, кл. В64С 1/38, 1996 г.).
В результате анализа данной системы установлено, что она, как и заявленное решение, предназначена для тепловой защиты электронных блоков авиационной и космической техники. Однако она имеет довольно низкий срок эксплуатации (не более часа), что резко ограничивает ее область применения и практически исключает применения на объектах, на которых необходимо осуществлять тепловую защиту длительное время, например, ГТД многорежимных самолетов.
Известно устройство для тепловой защиты электронных модулей, содержащее корпус, внутри которого зафиксирован кожух, в котором размещают защищаемый электронный модуль. Пространство между корпусом и кожухом и внутри кожуха заполнено теплозащитным компонентом, состоящим из смеси кристаллогидратов. Кристаллогидраты имеют температуру эндометрического разложения в пределах 100-120 градусов. В процессе работы электронного блока теплозащитные компоненты эндометрически разлагаются, понижая тем самым температуру в зоне расположения электронного модуля.
(см. патент №2236099, кл. Н05К 7/20, 2004 г.).
В результате анализа выполнения известного устройства необходимо отметить, что принцип его действия, как и в решении, отмеченном выше, основан на использовании теплопоглощающих компонентов, которые действуют ограниченное время. Использование корпуса и кожуха весьма увеличивает габариты устройства.
Известен электронный блок управления, корпус которого образован основанием, на котором монтируются боковые стенки, выполненные в виде единой отливки, а на их верхние торцы крепится крышка. В образованной полости имеются места для установки электронных элементов блока. На боковых стенках имеются разъемы для включения электронного блока в
схему. На основании имеется теплоотводящая пластина из материала, обладающего высокой теплопроводностью.
(см. патент №2248683, кл. Н05К 5/00, 2005 г.) - наиболее близкий аналог.
В результате анализа известного устройства необходимо отметить, что оно не предусматривает использования дополнительных корпусов и кожухов, охлаждение в нем осуществляется отводом тепла от основания за счет использования теплоотводящей пластины. Это значительно уменьшает габариты устройства. Однако отвод тепла через теплоотводящую пластину не отличается высокой эффективностью, особенно при высоких температурах и в течение длительного времени.
Задачей настоящей полезной модели является разработка корпуса блока управления, обеспечивающего надежную тепловую защиту элементов управления в течение длительного времени без использования дополнительных схем подключения, дополнительных корпусов и кожухов.
Поставленная задача достигается тем, что в корпусе блока управления, содержащем основание, на котором установлены боковые стенки с крышкой, выполненные как минимум, на одной боковой стенке разъемы, новым является то, что основание оснащено радиатором а на боковых стенках и крышке размещены теплозащитные средства, выполненные в виде двух слоев теплоизоляционного материала и размещенного между ними термоизолятора, а радиатор представляет собой канал, выполненный в основании и имеющий входной к выходной штуцеры.
Сущность полезной модели поясняется графическими материалами, на которых:
на фиг.1 - корпус с частично удаленными боковой стенкой и съемной крышкой;
на фиг.2 - корпус, вид сверху;
на фиг.3 - основание, вид сверху.
Описание конструкции корпуса блока управления рассмотрим на примере блока управления работой ГТД многорежимного самолета, что не означает, что данная конструкция не может быть использована на объектах, оснащенных двигателями внутреннего сгорания, реактивными двигателями. Блок управления монтируется непосредственно на ГТД. Корпус блока управления содержит основание 1 с места-ми для его крепления на ГТД. На основании установлены боковые стенки 2, а к их верхним торцам крепится крышка 3. На одной из боковых стенок может быть предусмотрена съемная боковая крышка 4. В полости, образованной основанием 1, боковыми стенками 2 и крышкой 3 имеются места (ячейки) для монтажа функциональных электронных схем 5. Монтаж электронных схем осуществляется известным образом и данная операция не вызывает
сложностей у специалистов. Монтаж может быть осуществлен посредством защелок или иным образом, например, аналогично тому, как это производится в наиболее близком аналоге. В корпусе может быть размещена одна или несколько электронных схем. Так в описываемой конструкции в корпусе размещают: схему датчика температуры; схему датчика положения; схему вычислителя; схему дискретных сигналов.
На стенках 2 имеются разъемы 6 для подключения схем. Количество разъемов может быть различным и зависит от функционального назначения блока управления.
Необходимо отметить, что конструктивно корпус может быть реализован различным образом. Так стенки 2 могут крепиться непосредственно на основании 1, а крышка 3 на верхних торцах стенок. Возможно исполнение корпуса, при котором на основании крепится рама, а ней монтируются боковые стенки и крышка. Наиболее предпочтительным является исполнение корпуса, в котором используется дополнительная крышка 7, которая крепится к нижним торцам боковых стенок 2. Нетрудно заметить, что в данном случае боковые стенки 2 и крышки 3 и 7 образуют замкнутое пространство, в котором имеются места для монтажа схем. Данное исполнение корпуса позволяет крепить основание 1 на корпус ГТД стационарно, а блок со схемами монтировать на основании съемно, что существенно повышает удобство при эксплуатации.
Для обеспечения тепловой защиты помещенных в корпусе электронных схем, корпус оснащен теплозащитными средствами, а именно, по боковым стенкам 2 и крышке 3 проложен как минимум, один слой теплозащитного материала. Такие материалы известны и нет необходимости в их подробном описании. Наиболее надежная теплозащита обеспечивается если теплозащитных слоев используется несколько. Так, например, надежная теплозащита обеспечивается в случае, когда по наружной (или внутренней) поверхности стенок 2 и крышки 3 проложено несколько слоев теплозащитного материала, например, два слоя 8 теплоизоляционного материала и расположенного между ними термоизолятора 9. В качестве теплозащитного материала может быть использован ATM - 6, а в качестве термоизолятора - стеклотекстолит КАСТ - В. Для теплозащиты также могут быть использованы краски, пасты, лаки и пр.
Для повышения эффективности охлаждения на основании 1 имеется радиатор, образованный каналом 10, на входе и выходе которой установлены штуцеры 11 для повода и отвода хладагента (охладителя). Канал должен иметь достаточную длину. Это может быть обеспечено его формой (см. фиг.2).
Заявленное устройство функционирует следующим образом.
Корпус блока управления с установленными в нем электронными схемами монтируют на ГТД. Штуцеры 11 соединяют с линией подачи топлива (керосина). Разъемы 6 соединяют с бортовой системой управления (не показана).
В процессе работы ГТД основной поток тепла идет от его корпуса, поэтому именно в месте соединения корпуса ГТД и основания 1 необходима активная теплозащита. По каналу 10 прокачивается охладитель, отбирая тепло от основания и боковых стенок, что понижает температуру в полости корпуса. От тепла, выделяющегося в окружающую среду, блоки предохраняют теплозащитные слои боковых стенок и крышки.
Такое исполнение корпуса обеспечивает эффективную теплозащиту электронных схем в течение всего времени работы ГТД.
Весьма существенным является то, что в качестве охлаждающего агента используют топливо, что исключает необходимость в прокладке контура его циркуляции, а кроме того, повышение режимов работы ГТД (что сопровождается повышением выделения от него тепла) сопровождается повышенным расходом топлива и через канал 10 прокачивается большее количество охладителя, следовательно повышается активность охлаждения блока, то есть осуществляется автоматическое регулирование интенсивности охлаждения в зависимости от режимов работы ГТД.