КОНТЕЙНЕР РЭА

Данное техническое решение относится к устройствам регулирования температуры (термостатам), контейнерам для летательных аппаратов и РЭА (радиоэлектронной аппаратуры), герметичным профессиональным компьютерам, приборам, работающим в жестких температурных условиях эксплуатации.
Уровень техники
Аналогом данного технического решения является контейнер РЭА авторское свидетельство СССР №1611804 кл. В65D 81/02, приоритет от 1.03.89 г. Недостатками данного устройства являются:
- снижение надежности РЭА за счет того, что только торцевые и боковые стенки теплоизоляционные, а съемный кожух, и другие части контейнера не имеют теплоизоляции;
- наличие большого количества деталей предполагает большое количество соединений, что увеличивает вероятность получения негерметичной конструкции, в том числе во и время транспортировки, а, следовательно, проникновение вовнутрь внешней среды и выхода из строя РЭА;
- снижение надежности работы РЭА из-за отсутствия: теплостоков, теплопередающего элемента (выходящего за контактную поверхность, образуемую блоком функциональным и контактирующего с корпусом контейнера и блока), теплоизолирующего оксидно-керамического покрытия, опорного элемента.
Другим аналогом является контейнер, предназначенный для размещения РЭА, авторское свидетельство №1255521 А1 кл. В65D 81/02, приоритет от 16.04.85 г. Недостатками данного устройства являются:
- снижение надежности работы РЭА, счет того, что головки болтов опираются на наружную раму, то есть имеют связь с внешней средой, а гайка с концом болта выходит вовнутрь контейнера, хотя и закрыты деревянными элементами, но за счет отсутствия герметичности между различными элементами, тепло будет проходить вовнутрь контейнера;
- снижение надежности работы РЭА, счет того, что наружные металлические элементы находятся в контакте с металлическими элементами, расположенными внутри контейнера;
- снижение надежности работы РЭА, счет того, что гайки болтов опираются на металлические элементы, которые связаны с металлическими элементами, выходящими как наружу, так и вовнутрь;
- снижение надежности работы РЭА из-за отсутствия: теплостоков, теплопередающего элемента (выходящего за контактную поверхность, образуемую блоком функциональным и контактирующего с корпусом контейнера и блока), теплоизолирующего оксидно-керамического покрытия, опорного элемента.
Еще одним аналогом является контейнер, предназначенный для размещения РЭА, авторское свидетельство №1729944 А1 кл. В65D 81/02, приоритет от 21.11.89 г. Недостатками данного устройства являются:
- снижение надежности работы РЭА, счет того, что головки болтов опираются на наружную раму, то есть имеют связь с внешней средой, а гайка с концом болта выходит вовнутрь контейнера, хотя и закрыты деревянными элементами, но за счет отсутствия герметичности между различными элементами, тепло будет проходить вовнутрь контейнера;
- снижение надежности работы РЭА, счет того, что наружные металлические элементы находятся в контакте с металлическими элементами, расположенными внутри контейнера;
- снижение надежности работы РЭА, счет того, что гайки болтов опираются на металлические элементы, которые связаны с металлическими элементами, выходящими как наружу, так и вовнутрь;
- снижение надежности работы РЭА из-за отсутствия: теплостоков, теплопередающего элемента (выходящего за контактную поверхность, образуемую блоком функциональным и контактирующего с корпусом контейнера и блока), теплоизолирующего оксидно-керамического покрытия, опорного элемента.
Следующим аналогом является корпус Mitraset 19" фирмы ZARGES GmbH (смотри каталог фирмы ZARGES GmbH «Алюминиевые контейнеры, кейсы, боксы, тележки», стр.11). Недостатками данного аналога являются:
- снижение надежности за счет использования таких дополнительных элементов конструкции как крышек, уплотнителей, направляющих, виброизолирующей рамы, блоков амортизаторов с опорами, восьми поворотных замков, уплотнения дополнительного;
- снижение надежности работы РЭА из-за отсутствия: возможности использовать корпус для теплостока, так как сама виброизолирующая рама опирается на резиновые амортизаторы;
- снижение надежности работы РЭА из-за отсутствия: теплостоков, теплопередающего элемента (выходящего за контактную поверхность контейнера и блока), теплоизолирующего оксидно-керамического покрытия, опорного элемента.
Наиболее близким аналогом (прототипом) заявляемого технического решения является контейнер для бортовых летательных аппаратов авторское свидетельство №343905, приоритет от 23.07.70 г., кл. В64d 1/08.
Недостатками прототипа являются:
- изделие не может длительное время работать в жестком температурном диапазоне, поскольку фотобумага имеет относительно небольшую температуру воспламенения, что снижает надежность работы бортового прибора;
- влияние диаметрально противоположных температур и их перепада будет создавать повышенную влажность, в результате чего фотобумага будет насыщаться влагой и превратится в хорошего проводника температурной среды, что резко снижает надежность работы бортового прибора;
- насыщение влагой фотобумаги при перепаде температур будет оказывать на нее разрушительное воздействие, что существенно уменьшит срок ее службы, а, следовательно, уменьшит наработку на отказ самого бортового прибора;
- верхняя и нижняя цилиндрические наружные стенки в месте контакта всегда будут иметь зазор за счет погрешностей изготовления и большой величины шероховатости поверхности, также как и стеклотекстолитовые кольца, с двумя вышеуказанными поверхностями, то есть внешняя среда будет проходить вовнутрь по всему периметру;
- по оси симметрии, в верхней и нижней наружных стенках расположены отверстия, закрытые пробками из легкоплавкого материала, который контактирует со второй металлической оболочкой. То есть внешняя среда в этих местах будет воздействовать на вторую металлическую оболочку;
- контейнер не имеет ни одного элемента или узла, который бы отводил тепло от самого бортового прибора;
- снижение надежности работы РЭА из-за отсутствия: теплостоков, теплопередающего элемента (выходящего за контактную поверхность, образуемую блоком функциональным и контактирующего с корпусом контейнера и блока), теплоизолирующего оксидно-керамического покрытия, опорного элемента.
Раскрытие полезной модели
Контейнер РЭА содержит корпус контейнера, блок функциональный. Целью создания данного технического решения является повышение надежности работы блока функционального за счет существенного уменьшения влияния температуры, как внешней среды, так и температурного поля, образованного работой самого блока.
Для получения данного технического результата конструкция контейнера РЭА, состоящего из корпуса контейнера и блока функционального может иметь несколько вариантов исполнений в зависимости от требований технического задания или условий эксплуатации.
Вариант 1. Часть наружней металлической поверхности блока функционального находится в контакте с частью внутренней поверхности металлического корпуса контейнера.
В этом случае внутренняя часть корпуса контейнера является теплостоком блока функционального за счет непосредственного контакта внутренней части корпуса контейнера с наружной частью блока функционального. За счет такого решения корпус контейнера забирает на себя значительную часть тепла от блока функционального, что существенно улучшает температурную среду внутри блока функционального, повышая тем самым надежность блока функционального.
Вариант 2. Металлический корпус контейнера имеет теплоизолирующее покрытие, например, оксидно-керамическое.
За счет покрытия корпуса контейнера теплоизолирующим покрытием, например, оксидно-керамическим (отечественная технология микродугового оксидирования), до двадцати раз снижается теплопроводность корпуса контейнера, изготовленного например, из модифицированного МДО алюминия. Такое решение не позволяет высокотемпературной (или низкотемпературной) внешней среде существенно влиять на работу блока функционального, а, следовательно, повысить его надежность. Допустим в прототипе, все три оболочки имели бы оксидно-керамическое покрытие. Вместо стеклотекстолитовых колец, имеющих температуру размягчения плюс 250°С, использовать графитовую пленку S900 фирмы «KERATHEI^M» (имеющих температуру применения до плюс 400°С) для герметизации стыка цилиндрических стенок, а отверстия, закрытые пробками загерметизировать компаундом типа «Виксинт» (имеющих температуру применения до плюс 250°С). Тогда применение стеклотекстолитовых колец вместе с теплоизолирующим покрытием, выполненным из слоев бумаги, эмульсия которой содержит желатину и монокристаллы галогенида серебра, например, регистрирующей бромосеребряной фотобумаги становится не целесообразным. Так как контейнер из не герметичного превратится в герметичный. Следовательно, появилась бы большая защищенность бортового прибора от внешних тепловых воздействий. Поскольку внешние металлические оболочки выполнены из высокопрочного металла, например титана, то они решают задачу обеспечения прочности при высоких значениях механических воздействий, поэтому внутреннюю металлическую оболочку можно выполнить, например, из алюминиевого сплава с оксидно-керамическим покрытием, что еще более существенно снизит показатель теплопроводности и соответственно повысит надежность работы бортового прибора. Таким образом, применение оксидно-керамического покрытия позволит повысить надежность блока функционального.
Вариант 3. Когда одна часть теплопередающего элемента находится в контакте с внутренней частью металлического корпуса контейнера, а вторая его часть в контакте с наружной частью металлической поверхности блока функционального, причем теплопередающий элемент выходит за контактную поверхность, образуемую блоком функциональным.
В качестве теплопередающего элемента может выступать прокладка (компаунд, смазка, пленка, паста, лента, клей и т.д.). Находясь между корпусом контейнера и корпусом блока функционального, теплопередающий элемент решает четыре основных задачи:
а) Компенсация геометрических погрешностей для обеспечения лучшего контакта;
б) Передача тепла с блока функционального на корпус контейнера;
в) Аккумулирование тепла на поверхности, выходящей за контактную поверхность, образуемую блоком функциональным;
г) Передача тепла с поверхности, на которой оно аккумулировалось, в пространство между блоком функциональным и корпусом контейнера.
Применение, например, прокладки из графитовой пленки S900 фирмы «KERATHERM», имеющей очень высокую теплопроводность, а именно, 450 Вт/мК в горизонтальной плоскости, а через толщину 7,5 Вт/мК, позволят с большой эффективностью и скоростью передавать тепло, образующееся внутри блока функционального. А максимальная температура использования графитовой пленки S900 составляет плюс 400°С. Что позволяет использовать ее в очень жестком температурном диапазоне эффективно забирать тепло с блока функционального, повышая его надежность.
Вариант 4. В неметаллическом корпусе контейнера металлическая поверхность блока функционального находится в контакте с металлической поверхностью опорного элемента.
В этом случае все пояснения аналогичны тем, что описаны в варианте 3, поскольку эти варианты отличаются только материалом корпуса контейнера и то, что вместо теплопередающего элемента применен опорный элемент.
Вариант 5. В неметаллическом корпусе контейнера теплопередающий элемент одной частью находится в контакте, что и наружная металлическая поверхность блока функционального, а другой частью в контакте с металлической поверхностью опорного элемента, причем теплопередающий элемент выходит за контактную поверхность, образуемую блоком функциональным.
В этом случае все пояснения аналогичны тем, что описаны в варианте 4, поскольку эти варианты отличаются только тем, что появляется теплопередающий элемент.
Использование в конструкциях предлагаемых существенных отличий (отраженных в вариантах 1-5) позволит свести к минимуму, как влияние внешней среды, так и влияние температурного поля, образуемого за счет тепловыделения самого функционального блока на работу самого блока, сделав его работу в нормальном (или заданном) тепловом режиме. Следовательно, предлагаемое техническое решение позволяет повысить надежность работы блока функционального за счет существенного уменьшения влияния температуры, как внешней среды, так и температурного поля, образованного работой самого блока функционального.
Совокупность отличительных признаков заявляемого устройства не обнаружена в патентной и научно-технической литературе. Следовательно, предлагаемое устройство обладает существенными отличиями.
Краткое описание чертежей
На фиг.1 изображен металлический контейнер РЭА во взаимосвязи с блоком функциональным.
На фиг.2 изображен контейнер РЭА с теплоизолирующим покрытием.
На фиг.3 изображен металлический контейнер РЭА в составе с теплопередающим элементом.
На фиг.4 изображен не металлический контейнер РЭА в составе с опорным элементом.
На фиг.5 изображен не металлический контейнер РЭА в составе с теплопередающим элементом и опорным элементом.
Осуществление полезной модели
Контейнер РЭА (фиг.1) содержит корпус контейнера 1, блок функциональный 2. Причем часть наружной поверхности блока функционального 2 находится в хорошем контакте с частью внутренней поверхности корпуса контейнера 1 за счет уменьшения величины микронеровностей контактирующих поверхностей. В рабочем состоянии блок функциональный 2 начинает выделять тепло. Часть тепла выходит в пространство между внутренней поверхностью корпуса контейнера 1 и самим блоком 2, а часть тепла стекает на корпус контейнера 1 за счет хорошего контакта поверхностей корпуса контейнера 1 и блока функционального 2. Это позволит при небольшой рассеиваемой мощности блока функционального 2 обеспечить надежную работу блока функционального 2.
Контейнер РЭА (фиг.2) содержит корпус контейнера 1, блок функциональный 2. Причем корпус контейнера 1 имеет теплоизолирующее покрытие, например, оксидно-керамическое 3. Существующая отечественная технология микродугового оксидирования, позволяет получить оксидно-керамическое покрытие 3, которое до двадцати раз снижает теплопроводность корпуса контейнера 1 (из МДО алюминия). При работе блок функциональный 2 будет выделять тепло. Одновременно внешняя среда будет стараться нагревать корпус контейнера 1. Однако благодаря оксидно-керамическому покрытию 3, корпус контейнера 1 будет иметь низкую теплопроводность, сводя к минимуму влияние внешней среды. Что позволит без применения активного охлаждения обеспечить надежную работу блока функционального 2.
Контейнер РЭА (фиг.3) содержит металлический корпус контейнера 1, блок функциональный 2 с наружной металлической поверхностью, теплопередающий элемент 4. Причем одна часть теплопередающего элемента 4 находится в контакте с внутренней частью металлического корпуса контейнера 1, а вторая часть в контакте с наружной частью металлической поверхности блока функционального 2, а теплопередающий элемент 4 выходит за контактную поверхность, образуемую блоком функциональным 2. В качестве теплопередающего элемента 4 может выступать прокладка (пленка, паста, лента, компаунд, смазка, клей). Например, графитовая пленка S900 фирмы «KERATHERM», имеющая теплопроводность в горизонтальной плоскости 450 Вт/мК, а через толщину 7,5 Вт/мК. Применение теплопередающего элемента 4 позволяет:
- скомпенсировать геометрические погрешности, возникающие при изготовлении корпусов контейнера 1 и функционального блока 2;
- обеспечить хороший контакт между двумя корпусами;
- служить хорошим проводником тепла с корпуса функционального блока 2 на корпус контейнера 1, что в итоге создает нормальные условия работы блока функционального 2.
При работе блока функционального 2 часть выделяемого им тела будет выделяться в межкорпусное пространство, а часть будет уходить через теплопередающий элемент 4.
Выступание теплопередающего элемента 4 за поверхность блока функционалыюго2 позволяет теплу с блока функционального 2 не только уходить на сам теплопередающий элемент 4 (прокладку), но и задерживаться на ее краю, постепенно отдавая тепло в пространство между двумя корпусами. Применение теплопередающего элемента 4 с его выступанием обеспечивает быстрый теплосток с корпуса блока функционального 2 как на корпус контейнера 1, так и на сам теплопередающий элемент 4, что в итоге повышает надежность работы самого блока 2.
Контейнер РЭА (фиг.4) содержит не металлический корпус контейнера 1, блок функциональный 2 (имеющий металлическую поверхность), опорный элемент 5 (имеющий металлическую поверхность). Причем часть наружной металлической поверхности блока функционального 2 находится в контакте с металлической поверхностью опорного элемента 5.
В рабочем состоянии блок функциональный 2 начинает выделять тепло. Часть тепла выходит в воздушное пространство, а часть тепла стекает на металлическую поверхность опорного элемента 5. Это позволяет без применения активного охлаждения обеспечить надежную работу блока функционального 2.
Контейнер РЭА (фиг.5) содержит: не металлический корпус контейнера 1, блок функциональный 2 (имеющий металлическую поверхность), теплопередающий элемент 4, опорный элемент 5 (имеющий металлическую поверхность). 11ричем теплопередающий элемент 4 одной частью находится в контакте, что и наружная металлическая поверхность блока функционального 2, а другой частью в контакте с металлической поверхностью опорного элемента 5, причем теплопередающий элемент 4 выходит за контактную поверхность, образуемую блоком функциональным 2. В качестве тсплопередающего элемента 4 может выступать прокладка (пленка, паста, лента, компаунд, смазка, клей). Например, графитовая пленка S900 фирмы «KERATHERM», имеющая теплопроводность в горизонтальной плоскости 450 Вт/мК, а через толщину 7,5 Вт/мК. Применение теплопередающего элемента 4 позволяет:
- скомпенсировать геометрические погрешности, возникающие при изготовлении опорного элемента 5 и функционального блока 2;
- обеспечить хороший контакт между металлической поверхностью блока функционального 2 и металлической поверхностью опорного элемента 5;
- служить хорошим проводником тепла с металлического корпуса функционального блока 2 на металлическую поверхность опорного элемента 5.
При работе блока функционального 2 часть выделяемого им тела будет выделяться в межкорпусное пространство, а часть будет уходить через теплопередающий элемент 4. Выступание теплопередающего элемента 4 за поверхность блока функционального 2 позволяет теплу с блока функционального 2 не только уходить на опорный элемент 5, но и задерживаться на его краю, постепенно отдавая тепло в воздушное пространство. Применение теплопередающего элемента 4 с его выступанием обеспечивает быстрый теплосток с корпуса блока функционального 2 как на опорный элемент 5, так и на сам теплопередающий элемент 4, что в итоге повышает надежность работы самого блока.