ШКАФ С РАДИОЭЛЕКТРОННОЙ АППАРАТУРОЙ
CABINET WITH RADIOELECTRONIC EQUIPMENT

Изобретение относится к радиоэлектронике и предназначено для поддержания оптимальной температуры в объеме шкафа, что способствует стабильной работе техники.
С давних времен идет гонка при конструировании шкафов за минимальными размерами и компактностью, но не следует забывать, что надежность радиоэлектронной аппаратуры напрямую зависит от теплового режима. Поэтому большое внимание нужно уделять отводу избыточного тепла, выделяющегося в шкафу.
За прототип взято устройство [патент RU 2338345 С1] для размещения радиоэлектронной аппаратуры с решением вопроса отвода теплоты от нее. Устройство содержит корпус и платы с электронной аппаратурой, при этом на платах размещены пластины из высокотеплопроводного материала. Система отвода тепла состоит из тепловых труб, приведенных в тепловой контакт с пластинами из высокотеплопроводного материала в области зоны испарения тепловой трубы и задней стенкой шкафа, также выполненной из высокотеплопроводного материала, на внешней стороне которой крепится зона конденсации тепловой трубы.
Шкаф с радиоэлектронной аппаратурой, содержащий пластины из высокотеплопроводного материала, замкнутую тепловую трубу для отвода тепла, вентилятор для обдува задней полости, защитный кожух, блок управления и температурный датчик, отличается тем, что корпус шкафа герметически плотный, передняя панель содержит индикатор температурных режимов, теплопроводящая пластина находится в контакте с системой зоны испарения тепловых труб, а одна из боковых поверхностей зоны конденсации тепловых труб находится в тепловом контакте с радиатором, который жестко фиксирован теплоизоляционными прокладками к корпусу, противоположная боковая часть зоны конденсации имеет фиксацию с холодными спаями ТЭБ, а горячие спаи ТЭБ сопряжены с теплообменником, блок управления электрически связан с блоком питания, индикатором, системой вентиляторов и датчиком температуры.
Данное устройство неэффективно с точки зрения обеспечения теплового режима радиоэлектронной аппаратуры, т.к при выделении большого количества тепла радиоэлектроникой система охлаждения не будет справляться с возложенной задачей. Также недостатком данного шкафа является то, что нет системы обеспечения прокладки соединительного кабеля между радиоблоками и системы обдува внутренней полости, а не только заднего отсека. Тепловая труба выполнена в виде единого замкнутого контура, что не достаточно для такого стабильного режима работы системы охлаждения. Тыльную сторону крепления тепловых труб (зона конденсации) с пластинами из высокотеплопроводного материала можно назвать пассивным охлаждением, что тоже играет немаловажную роль при интенсивном выделении тепла внутри шкафа.
Целью изобретения является повышение эффективности отвода тепла из объема шкафа, установленного в агрессивной среде, за счет совершенствования зоны конденсации тепловых труб и обеспечение возможности автоматического регулирования отвода тепла без изменения системы конструкции шкафа.
Данная цель достигается путем создания конструкции системы охлаждения шкафа радиоэлектронной аппаратуры (см. фиг.1, 2, 3). На фиг.1 изображен общий вид герметичного термоэлектрического шкафа. На фиг.2 показана полка с расположенными на ней тепловыми трубами и система охлаждения зоны конденсации. На фиг.3 более подробно отображена система охлаждения зоны конденсации тепловых труб (вид сверху).
Устройство состоит из плотно упакованного герметичного корпуса отображенного на фиг.1; герметичной дверцы 1 с расположенным в ней индикатором 2; подвижных стоек, которые можно передвигать в горизонтальном направлении и регулировать по высоте для установки аппаратуры 3; теплопроводящей пластины, на которой устанавливается оборудование 4 (количество пластин зависит от количества полок установленных шкафу, в нашем случае рассмотрена одна полка); тепловых труб 5; термоэлектрических батарей 6; теплообменника для снятия тепла с ТЭБ 12 и вентилятора для обдува радиатора 8; заднего кожуха, служащего как для защиты, так и для создания канала обдува 9 и вентилятора для обдува задней полости 10, теплоизоляционных креплений 11 для жесткой фиксации радиатора 7 к задней стенке шкафа. На чертежах не изображены датчики температуры, блок питания, блок управления, соединенные электрически с вентилятором и индикатором.
Принцип действия. Установленная аппаратура в термоэлектрический шкаф при работе выделяет тепло, которое нам нужно выводить наружу для оптимальной его работы. Конструкция шкафа выполнена таким образом, чтобы туда не попадали пыль и влага, т.е агрессивная среда, пагубно влияющая на аппаратура и систему охлаждения. Датчик, установленный в полости шкафа, следит за перепадами температуры, цифровые значения мы можем наблюдать на индикаторе 2. При повышении температуры подается индикация на 2 и сигнал на блок управления вентилятором 10, который установлен в тыловой части шкафа за защитным кожухом 9. Выделяемое аппаратурой тепло через теплопроводящую пластину 4 попадает на зону испарения тепловых труб 5. Количество труб может быть различно, в нашем случае установлено три. Хладагент, используемый в тепловых трубах, в нашем случае вода (можно так же использовать спирт, ацетон и др.). Пары хладагента, попав в зону конденсации, переходят в жидкую фазу и стекают обратно в зону испарения, тем самым снимают тепло с теплопроводящих пластин. В зоне конденсации тепловых труб установлен радиатор 7, служащий для улучшения процесса конденсации, т.е. съема тепла. Если же тепловыделение усиливается, то блок управления подает сигнал на подачу питания на ТЭБ 6 и вентилятор 8. Тем самым увеличиваем процесс охлаждения зоны конденсации тепловых труб, процесс снятия тепла усиливается. Отвод тепла с горячих слоев ТЭБ осуществляется при помощи установленного на него теплообменника 12 и вентилятора 8. Кожух 9 служит для защиты тыловой части шкафа, а установленный вентилятор 10 - для обдува тыловой полости, т.к. количество полок с аппаратурой может быть различно. Чтобы устранить обратные теплопритоки от радиатора 7 используются теплоизоляционные крепления 11, жестко связанные с корпусом шкафа.
Преимуществом предлагаемой конструкции также является отсутствие значительных дополнительных энергозатрат для регулирования температурного режима радиоэлектронной аппаратуры в шкафу.