УСТРОЙСТВО ДЛЯ ТЕРМОСТАБИЛИЗАЦИИ ЭЛЕКТРОННОЙ АППАРАТУРЫ

Полезная модель относится к электронике и может быть использована для обеспечения требуемых тепловых режимов элементов радиоэлектронной аппаратуры, в частности электронных плат.
Известен способ и система теплообмена (см. патент №2515308, кл. C10J 3/10, публ. 10.05.2014), основанный на смешивании с добавками и/или катализаторами биомассы, которая сжимается компрессирующим устройством 1 и подается в реакторную систему 2, которая включает в себя нагревательную секцию 3, с первым теплообменником 6, реакционную секцию 4 и охлаждающую секцию 5, со вторым теплообменником 12. Теплоноситель, в качестве которого используется расплавленная соль, циркулирует между первым теплообменником 6 и вторым теплообменником 12. Теплообменники 6 и 12 соединены с циркуляционной системой теплоносителя, которая также включает первый резервуар с солью 13, в котором поддерживается температура, близкая к максимальной рабочей температуре расплавленной соли, и второй резервуар с солью 14, с температурой, близкой к температуре плавления расплавленной соли.
Недостатком указанной системы является наличие дополнительных элементов конструкции, которые увеличивают массу, также отсутствие элементов подогрева системы в случае понижения температуры ниже допустимой.
Известна система терморегулирования связного спутника (см. патент №2158703, кл. B64G 1/50, публ. 10.11.2000), содержащая теплообменники приборов, компенсатор, электронасосный агрегат и жидкостный контур с регулятором расхода и распределителем. Последний имеет один вход и два выхода. Второй выход распределителя соединен байпасом с выходом радиатора-холодильника системы. Параметры линии от первого выхода распределителя до точки соединения с байпасом удовлетворяют специальному условию. Через гидроразъемы к системе перед испытаниями спутника подключается жидкостный тракт охлаждения ретранслятора. До этого подключения гидроразъемы состыкованы друг с другом через кольцевую перегородку со специально выбираемым числом отверстий. Установленные в жидкостном контуре элементы предпочтительно квалифицированы в ходе прошлых разработок системы. Изобретение направлено на повышение надежности и ресурса системы при работе на орбите, а также на снижение ее массы и стоимости изготовления.
Недостатком указанной системы является невозможность подогрева системы в случае понижения температуры ниже допустимой
Наиболее близким из известных технических решений является способ и система терморегулирования космического аппарата (см. патент №2237600, кл. B64G 1/50, публ. 10.10.2004 - прототип), содержащая замкнутый циркуляционный контур с жидким теплоносителем. Контур включает в себя соединенные между собой с помощью гидроразъемов жидкостный подконтур модуля служебных систем аппарата. В жидкостном тракте подконтура модуля служебных систем аппарата установлены:
- радиатор;
- жидкостный тракт для отвода тепла от приборов;
- компенсатор объема;
- электронасосный агрегат;
- регулятор расхода теплоносителя;
- жидкостный подконтур модуля полезной нагрузки аппарата, жидкостный тракт которого проходит через термостатируемые панели (на их наружных поверхностях установлены тепловыделяющие приборы, покрытые теплоизоляцией).
Термостатируемые панели выполнены в виде сотовых панелей с встроенными в них жидкостными трактами. На них перпендикулярно установлены три панели: две боковые панели, в параллельных плоскостях, перпендикулярных поперечной оси аппарата, параллельной в условиях геостационарного орбитального функционирования оси вращения Земли, и не менее одной центральной панели между этими боковыми панелями, установленной перпендикулярно им.
При этом жидкостный тракт модуля полезной нагрузки в сотовых панелях выполнен из трубопроводов с полками на участках контакта их с внутренними поверхностями обшивок в зонах расположения на их наружных поверхностях тепловыделяющих приборов. Со стороны полок приклеены к внутренней поверхности внутренней обшивки панелей, а на незадействованной стороне полок приклеен электрообогреватель, включающийся в работу, например, когда приборы не работают (наружные поверхности наружных обшивок боковых панелей предназначены для использования в качестве излучающей поверхности, и на них приклеено оптическое покрытие, и на них приборы не устанавливаются, в связи с чем к наружным обшивкам боковых панелей трубопроводы не подведены).
Малотеплонагруженные приборы установлены на боковых панелях. Теплонагруженные приборы с относительно низкой максимально допустимой рабочей температурой расположены на базовой панели. Теплонагруженные приборы с относительно высокой максимально допустимой рабочей температурой установлены на центральной панели, что обеспечивает поступление теплоносителя в радиатор с максимально возможной температурой. Минимально возможные толщины стенок и полок трубопроводов равны 1,2 мм и 1,5 мм соответственно, минимально возможная ширина полок равна 30 мм. В боковых и базовой панелях трубопроводы имеют одну полку, а в центральной - две полки. Оптимальные внутренние диаметры трубопроводов и типы соединения жидкостных трактов: в боковых панелях допускается параллельное соединение жидкостных трактов с внутренним диаметром трубопроводов, равным 12 мм, а в остальных панелях - последовательное соединение жидкостных трактов с внутренним диаметром, равным 16 мм.
Недостатком данного устройства является наличие дополнительного подогревателя теплоносителя, что значительно увеличивает массу.
Задачей данной полезной модели является уменьшении массы и габаритов устройства.
Поставленная задача достигается тем, что в устройстве для термостабилизации электронной аппаратуры, содержащем микроканальный теплообменник, насос, расширительный бак, систему мониторинга и управления, трубопроводы, которое согласно полезной модели снабжено блоком термостабилизации на основе термоэлектрических модулей с системой охлаждения и нагрева термоэлектрических модулей.
Суть полезной модели поясняется фиг. 1, 2, где на фиг. 1 изображена пневмогидравлическая схема устройства для термостабилизации электронной аппаратуры, состоящая из пневмогидравлического контура охлаждения или нагрева электронной аппаратуры и системы охлаждения или нагрева термоэлектрических модулей, на фиг. 2 изображена принципиальная блок-схема мониторинга и управления устройством для термостабилизации электронной аппаратуры. В состав устройства входят:
1 - пневмогидравлический контур охлаждения или нагрева электронной аппаратуры;
2 - насос;
3 - микроканальный теплообменник;
4 - термостабилизируемый элемент;
5 - блок термостабилизации на основе термоэлектрических модулей;
6 - расширительный бак;
7 - трубопроводы;
8 - система охлаждения или нагрева термоэлектрических модулей;
9 - воздушный теплообменный аппарат (кулер);
10 - датчик температуры электронного модуля";
11 - датчик температуры окружающей среды;
12 - блок ввода и вывода параметров;
13 - блок системы мониторинга и управления.
Конструктивно устройство для термостабилизации электронной аппаратуры содержит пневмогидравлический контур 1 охлаждения или нагрева электронной аппаратуры. Контур 1 состоит из насоса 2, микроканального теплообменника 3, термостабилизируемого элемента 4, блока термостабилизации 5 на основе термоэлектрических модулей, расширительного бака 6, трубопроводов 7. Для наиболее эффективной работы блока термостабилизации 5 дополнительно к контуру 1 применяется отдельная система охлаждения или нагрева термоэлектрических модулей 8 (фиг. 1) воздушного охлаждения или нагрева термоэлектрических модулей. Система охлаждения или нагрева термоэлектрических модулей 8 состоит из кулера 9, который представляет собой воздушный ребристый теплообменный аппарат с вентиляторами. Расширительный бак 6 служит для заправки устройства теплоносителем и компенсации его расширения в процессе работы. Для определения температурных параметров устройства предусмотрен датчик температуры термостабилизируемого элемента 10 и датчик температуры окружающей среды 11. Заштрихованными стрелками обозначено направление движения теплоносителя (жидкости). Система мониторинга и управления содержит блок ввода и вывода параметров 12, систему мониторинга и управления 13.
Преимуществом приведенного устройства является уменьшение габаритов и массы путем замены нагревательных или охладительных модулей на термоэлектрические модули, на которых основан блок термостабилизации.
Таким образом, реализация данной полезной модели приводит к повышению эффективности теплообмена, уменьшению массы и габаритов.