СИСТЕМА ЖИДКОСТНОГО ОХЛАЖДЕНИЯ (ВАРИАНТЫ)

Группа полезных моделей относится к устройствам жидкостного охлаждения, преимущественно, радиоэлектронного оборудования.
Среди известных систем охлаждения радиоэлектронного оборудования [например, 1, 2, 3] наиболее близким к полезной модели является устройство для охлаждения радиоэлектронной аппаратуры, содержащее замкнутый контур, заполненный хладагентом и включающий насос с линиями всасывания и нагнетания, сливную линию от объекта, воздушно-жидкостной радиатор с вентилятором, емкость для хладагента, блок нагрева, соединенный через электроприводные клапаны с линиями всасывания и нагнетания насоса, сливной линией и емкостью для хладагента и снабженный блоком управления, электрически связанным с терморегулятором, установленным на входе в блок нагрева. Устройство обеспечивает работоспособность радиоэлектронной аппаратуры во всем диапазоне температур окружающей среды от -60 до 50°С [4].
Недостатком, препятствующим достижению указанного ниже технического результата при использовании известного устройства для охлаждения радиоэлектронной аппаратуры, являются значительные трудозатраты и расход хладагента, связанные с его сливом и заливом в устройство при замене или ремонте радиоэлектронной аппаратуры.
Сущность полезных моделей заключается в следующем. Их задачей является создание автономной системы жидкостного охлаждения, не требующей внешних сливных и заправочных устройств для слива и залива хладагента из нее. Технический результат, получаемый при осуществлении полезной модели, выражается в сокращении времени на ремонт или замену элементов охлаждаемого объекта без слива хладагента из системы.
Указанный технический результат достигается тем, что в известное устройство для охлаждения радиоэлектронной аппаратуры, содержащее замкнутый контур, заполненный хладагентом и включающий насос с линиями всасывания и нагнетания, сливную линию от объекта, воздушно-жидкостной радиатор с вентилятором, блок нагрева, снабженный блоком управления, электрически связанным с терморегулятором, согласно полезной модели введены ресивер, термостат, фильтр, трехходовый кран, первый и второй четырехходовые краны, при этом
линия нагнетания насоса через фильтр, дросселированный первый канал первого четырехходового крана, блок нагрева соединена с входом охлаждаемого объекта;
воздушно-жидкостной радиатор соединен со сливной линией от объекта через термостат и трехходовый кран, а с линией всасывания насоса - через второй четырехходовый кран, с которым также соединен верхний штуцер ресивера, нижний штуцер которого через второй канал первого четырехходового крана соединен с линией всасывания насоса.
Указанный технический результат достигается тем, что в известное устройство для охлаждения радиоэлектронной аппаратуры, содержащее замкнутый контур, заполненный хладагентом и включающий насос с линиями всасывания и нагнетания, сливную линию от объекта, воздушно-жидкостной радиатор с вентилятором, блок нагрева, снабженный блоком управления, электрически связанным с терморегулятором, согласно полезной модели введены ресивер, термостат, фильтр, первый, второй и третий трехходовые краны, первый проходной кран с обходной дросселирующей вставкой, второй проходной кран, при этом линия нагнетания насоса через фильтр, первый трехходовый кран, первый проходной кран, блок нагрева соединена с входом охлаждаемого объекта; линия всасывания насоса через второй трехходовый кран, второй проходной кран, третий трехходовый кран, термостат соединена со сливной линией от объекта, с которой через термостат соединен воздушно-жидкостной радиатор, выход которого, а также верхний штуцер ресивера через второй проходной и второй трехходовый краны соединены с линией всасывания насоса; нижний штуцер ресивера через первый и второй трехходовые краны соединен, соответственно, с линией нагнетания и линией всасывания насоса, причем первый и второй трехходовые краны соединены между собой.
Система жидкостного охлаждения содержит подключенные к замкнутому контуру устройства контроля температуры, давления, расходов хладагента и давления, световой и звуковой сигнализации.
Причинно-следственные связи между признаками полезной модели и техническим результатом заключаются в следующем. Для компенсации объемного расширения жидкости при ее нагревании в систему введен ресивер, соединенный с линией всасывания насоса. Одновременно с этим ресивер служит емкостью для закачивания в нее охлаждающей жидкости при ее сливе из системы и последующего использования. Кроме того, давление столба жидкости создает необходимый подпор на линии всасывания насоса. Слив охлаждающей жидкости в ресивер и
последующее заполнение ею системы осуществляется одним и тем же насосом. Поскольку центробежный насос не может быть реверсивным, в систему введены многоходовые краны, обеспечивающие соответствующее изменение направления циркуляции хладагента при заливе системы и сливе его в ресивер. С помощью термостата поддерживается требуемый температурный режим системы. Этим достигается повышение надежности работы системы жидкостного охлаждения радиоэлектронной аппаратуры и существенное сокращение времени и расхода хладагента в процессе замены или ремонта элементов охлаждаемого оборудования.
Группа полезных моделей поясняется чертежами, на которых изображены: фиг.1 - гидравлическая схема системы жидкостного охлаждения по первому варианту устройства; фиг.2 - то же по второму варианту устройства.
Система жидкостного охлаждения по первому варианту (фиг.1) содержит замкнутый контур из трубопроводов, заполненный хладагентом и включающий центробежный насос 1 с линиями всасывания 2 и нагнетания 3, сливную линию 4 от объекта 5, включающего в себя элементы радиоэлектронного оборудования, подлежащие охлаждению. Линия нагнетания 3 насоса 1 через фильтр 6, первый четырехходовый кран 7, блок нагрева 8, снабженный блоком управления 9, электрически связанным с терморегулятором 10, соединен с охлаждаемым объектом 5. Первый четырехходовый кран 7 выполнен в виде крана Г-типа с дросселированным одним из двух каналов. В трубопроводе, соединяющем первый четырехходовый кран 7 и блок нагрева 8, выполнено стеклянное смотровое окно (на схеме не показано). Выход объекта 5 соединен со сливной линией 4, в которой установлены термостат 11, трехходовый кран 12 и второй четырехходовый кран 13 Т-типа. Со сливной линией 4 через термостат 11 и трехходовый кран 12 соединен вход воздушно-жидкостного радиатора 14 с вентилятором, а выход воздушно-жидкостного радиатора 14 через второй четырехходовый кран 13 соединен с линией всасывания 2 насоса 1. Через этот же кран 13 со сливной линией 4 соединен верхний штуцер ресивера 15, нижний штуцер которого через второй канал первого четырехходового крана 7 соединен с линией всасывания 2 насоса 1. Ресивер 15 снабжен патрубком для залива хладагента, третьим штуцером для сообщения внутренней емкости с атмосферой, стеклянным смотровым окном с метками уровня хладагента (на схеме не показаны). В контур системы включены элементы контроля, например, датчики давления охлаждающей жидкости, термодатчики, расходомеры, устройствами световой и звуковой сигнализации (на схеме не показаны).
1
2
3
2
1
2
1
2
В системе жидкостного охлаждения по второму варианту устройства (фиг.2) линия нагнетания 3 насоса 1 через фильтр 6 первый трехходовый кран 7, первый проходной кран 16, блок нагрева 8 соединена с входом охлаждаемого объекта 5. Первый проходной кран 16 снабжен обходной дросселирующей вставкой (показано пунктирной линией). Стеклянное смотровое окно выполнено в трубопроводе, соединяющем блок нагрева 8 с выходом первого проходного крана 16. Линия всасывания 2 насоса 1 через второй трехходовый кран 7, второй проходной кран 17, третий трехходовый кран 7, термостат 11 соединена со сливной линией 4 от объекта 5. С ней через термостат 11 соединен также воздушно-жидкостной радиатор 14, выход которого, а также верхний штуцер ресивера 15 через второй проходной кран 17 и второй трехходовый кран 7 соединены с линией всасывания 2 насоса 1. Нижний штуцер ресивера 15 через первый 7 и второй 7 трехходовые краны соединен, соответственно, с линией нагнетания 3 и линией всасывания 2 насоса 1. Выходной патрубок первого трехходового крана 7 соединен также со вторым выходом второго трехходового крана 7.
2
1
Система жидкостного охлаждения работает следующим образом. В качестве охлаждающей жидкости используют предпочтительно незамерзающий антифриз, который в объеме, необходимом для нормальной работы системы, заливают в ресивер 15. Для заполнения системы антифризом все краны устанавливают в положение «Залив». При этом в первом варианте устройства (фиг.1) нижний штуцер ресивера 15 через второй канал первого четырехходового крана 7 соединяется с линией всасывания 2 насоса 1, линия нагнетания 3 которого через дросселированный первый канал первого четырехходового крана 7 соединяется с входом блока нагрева 8. Во втором варианте устройства (фиг.2) нижний штуцер ресивера 15 соединяется с линией всасывания 2 насоса 1 через второй трехходовый кран 7, а линия нагнетания 3 насоса 1 соединяется с входом блока нагрева 8 для хладагента через первый трехходовый кран 7 и обходную дросселирующую вставку первого проходного крана 16, который находится в положении «Закрыт». Насос 1 включают после заполнения его антифризом и под его действием охлаждающая жидкость нагнетается в систему. С целью обеспечения беспенной заправки при заполнении контура системы как в первом, так и во втором вариантах устройства линию нагнетания 3 дросселируют так, чтобы расход антифриза составлял порядка 10% рабочего расхода. О полном заполнении контура системы судят по уровню охлаждающей жидкости в ресивере 15, показаниям датчиков давления и расходомеров.
В рабочем режиме охлаждения объекта 5 все краны устанавливают в положение «Работа» и под действием центробежного насоса 1 охлаждающая жидкость циркулирует по замкнутому контуру. В зависимости от температуры окружающей среды, охлаждающая жидкость может быть предварительно подогрета в блоке нагрева 8. При достижении температурой хладагента значения, превышающего установленное рабочее значение, термостат 11 начинает перепускать охлаждающую жидкость в обдуваемый вентилятором воздушно-жидкостной радиатор 14, благодаря чему поддерживается заданная температура хладагента. Объем охлаждающей жидкости за счет расширения при нагревании увеличивается и часть ее отводится в ресивер 15.
2
1
В случаях необходимости слива хладагента из контура охлаждения, например, при ремонте или замене элементов объекта 5, все краны переводят в положение «Слив». При этом в первом варианте устройства (фиг.1) вход блока нагрева 8 через первый четырехходовый кран 7 соединяется с линией всасывания 2 насоса 1, выход которого через второй канал первого четырехходового крана 6 соединяется с нижним штуцером ресивера 15. Второй четырехходовый кран 13 отсоединяет линию всасывания 2 от сливной линии 4 и соединяет со сливной линией 4 верхний штуцер ресивера 15 через воздушно-жидкостной радиатор 14 и термостат 11. Во втором варианте устройства (фиг.2) вход блока нагрева 8 соединяется с линией всасывания 2 насоса 1 через первый проходной кран 16 и второй трехходовый кран 7, а линия нагнетания 3 соединяется через первый трехходовый кран 7 с нижним штуцером ресивера 15, верхний штуцер которого соединяется со сливной линией 4 от объекта 5 через воздушно-жидкостной радиатор 14 и термостат 11. В обоих вариантах устройства под действием насоса 1 охлаждающая жидкость движется в обратном направлении и сливается в ресивер 15, где хранится до залива в охлаждающий контур системы.
Использование полезных моделей обеспечивает существенное снижение трудозатрат и расхода хладагента в процессе эксплуатации системы жидкостного охлаждения радиоэлектронного оборудования.
Источники информации:
1. Авт. св. СССР №554455, F25D 17/02; F25B 19/04; Н01L 23/46. 1977.
2. Авт. св. СССР №935683, F25В 19/04; Н01L 23/46. 1982.
3. SU 1277441, Н05К 7/20; Н01L 23/46: G12B 15/00; G25B 13/00. 1986.
4. Авт. св. СССР №708439, Н01L 23/46. 1980.