Сотовый радиатор (варианты)

Изобретение относится к теплоотводящей технике, может использоваться в теплообменных системах газового и жидкостного охлаждения, а также для отведения тепла от термонагруженных твердых элементов. Технический результат - повышение эффективности рассеивания тепла. Достигается тем, что сотовый радиатор, выполненный из теплорассеивающего материала, содержит основание и множество пустотелых ячеек. При этом на поверхности основания закреплены ребра, соединенные между собой поперечными пластинами, поперечные пластины соединены между собой связующими пластинами, формируя таким образом сотовую структуру. При этом ребра закреплены на внешней поверхности основания. 16 з.п. ф-лы, 6 ил.

 

Область техники, к которой относится изобретение

Изобретение относится к теплоотводящей технике, может использоваться в теплообменных системах газового и жидкостного охлаждения, а также для отведения тепла от термонагруженных твердых элементов.

Уровень техники изобретения

Известно устройство, содержащее теплообразующие элементы, теплоотводы, радиаторы с ребрами, установленные на внешней поверхности стенки корпуса блока, отличающееся тем, что стенки корпуса и/или ребра радиаторов, выведенные сквозь стенки корпуса внутрь блока с возможностью контакта с теплообразующими элементами, выполнены под уклоном по отношению к основанию корпуса блока (патент на изобретение №RU 2389164, МПК H05K 7/20, опубликовано 10.05.2010).

Недостатком является недостаточная площадь радиатора и наличие основания радиатора, которое увеличивает сопротивление воздушному потоку.

Прототипом заявляемого изобретения является устройство, в котором конструкция внешнего сотового радиатора включает в себя основание и теплорассеивающий корпус, сформированный на основании. Теплорассеивающий корпус включает в себя множество пустотелых ячеек, при этом смежные ячейки соединены вместе и каждая ячейка имеет, по меньшей мере, две прорези отверстия для сообщения соединенных смежных ячеек между собой. Таким образом, ячейка обеспечивает большую рассеивающую площадь, и каждая прорезь обеспечивает дополнительную циркуляцию воздушного потока и рассеивает воздушный поток так, что увеличивается время и возможность воздушного потока соприкасаться с теплорассеивающей поверхностью, и соответственно увеличивается эффективность рассеивания тепла (заявка на патент США №20130032322 А1, МПК F28F 7/00, опубликовано 07.02.2013).

Недостатком прототипа является сильное сопротивление воздушному потоку и медленное обновление воздуха за счет того, что один конец ячеек закрыт основанием радиатора и циркуляция воздушного потока осуществляется через узкие прорези в стенках ячеек.

Раскрытие изобретения

Техническим результатом заявляемого решения является повышение эффективности рассеивания тепла.

Технический результат достигается за счет увеличения площади теплообменной поверхности, уменьшения сопротивления воздушному потоку, поступающему к теплоотводящей поверхности, послойного разделения воздушного потока, быстрого обновления среды в зоне охлаждения и сокращения пути тепла из внутренней теплонагруженной зоны к внешней поверхности.

Технический результат достигается тем, что сотовый радиатор, выполненный из теплорассеивающего материала, содержит основание и множество пустотелых ячеек, при этом на поверхности основания закреплены ребра, соединенные между собой поперечными пластинами, при этом поперечные пластины соединены между собой связующими пластинами, формируя таким образом сотовую структуру.

При этом ребра закреплены на внешней поверхности основания.

При этом основание является полым.

При этом основание является цельным. При этом основание имеет поперечную платформу.

При этом ребра расположены на по меньшей мере части основания.

При этом термонагруженный элемент расположен на свободной от ребер поверхности основания.

При этом кромки поперечных и связующих пластин выполнены заостренными.

При этом по меньшей мере одна поперечная пластина имеет рельефную поверхность.

При этом по меньшей мере одно ребро имеет рельефную поверхность. При этом по меньшей мере одна связующая пластина имеет рельефную поверхность.

При этом по меньшей мере одна поперечная пластина является изогнутой. При этом по меньшей мере одно ребро является изогнутым. При этом по меньшей мере одна связующая пластина является изогнутой. При этом вертикальная ось по меньшей мере одного ребра образует угол с осью основания.

При этом вертикальная ось по меньшей мере одной поперечной пластины образует угол с осью основания.

При этом вертикальная ось по меньшей мере одной связующей пластины образует угол с осью основания.

Краткое описание чертежей

Фиг.1 изображает вид сверху сотового радиатора для охлаждения газов и жидкости.

Фиг.2 изображает вид сотового радиатора для охлаждения газов и жидкости в поперечном разрезе.

Фиг.3 изображает вид сверху сотового радиатора для охлаждения термонагруженных твердых элементов.

Фиг.4 изображает вид сотового радиатор для охлаждения термонагруженных твердых элементов в поперечном разрезе.

Фиг.5 изображает вид сверху одного из вариантов осуществления сотового радиатора с горизонтальными пластинами.

Фиг.6 изображает вид одного из вариантов осуществления сотового радиатора с горизонтальными пластинами в поперечном разрезе.

Осуществление изобретения

В соответствии с фиг.1 и 2, примерный вариант осуществления сотового радиатора состоит из основания 1, вокруг внешней поверхности которого закреплены ребра 2 радиатора. На ребрах 2 радиатора закреплены поперечные пластины 3, имеющие кромки 4, кромки могут быть заостренными. Смежные поперечные пластины 3, находящиеся в одной секции радиатора, соединены между собой связующими пластинами 5, образуя таким образом сотовую структуру.

Основание 1 радиатора имеет полость 6, через которую проходит охлаждаемый газ или жидкость.

В соответствии с фиг.3 и 4, альтернативный вариант осуществления сотового радиатора состоит из основания 11, к которому прикреплены ребра 12 радиатора, которые, по существу, являются связующими пластинами, которые могут быть выполнены, например, с заостренными кромками 13, при этом сотовая структура радиатора образуется из ребер 12 и поперечных пластин 14.

Основание 1 радиатора имеет поперечную платформу 15, на которой размещается термонагруженный твердый элемент 16.

В соответствии с фиг.5 и 6, альтернативный вариант осуществления сотового радиатора состоит из основания 21, к которому прикреплены ребра 22 радиатора. На ребрах 22 радиатора закреплены имеющие заостренные кромки (не отображено) связующие пластины 24, образуя таким образом сотовую структуру. В данном альтернативном варианте осуществления сотового радиатора термонагруженный твердый элемент 25 закреплен на основании 21 радиатора снизу.

Соты, образованные поперечными и связующими пластинами, могут иметь разнообразные поперечные сечения, например, соты могут иметь круглое, шестигранное, прямоугольное и т.п. поперечные сечения.

Внутренние поверхности поперечных пластин 3, 14, 23 и связующих пластин 5, 12, 24 гладкие, но для увеличения площади теплообменной поверхности радиатора поперечные пластины 3, 14, 23 и связующие пластины 5, 12, 24 могут быть выполнены с рельефной поверхностью. Для уменьшения сопротивления воздушному потоку, поперечные пластины могут быть выполнены изогнутыми, например, в форме дуги (фиг.2), трапеции, треугольника и т.п., а также расположены под углом к основанию 21 радиатора (фиг.6). Радиатор может быть выполнен в виде куба, сферы, полусферы, цилиндра, полуцилиндра, параллелепипеда, эллипса и т.п.

Предлагаемый сотовый радиатор работает следующим образом. При нагревании радиатора, частицы теплого воздуха в сотах поднимаются вверх и создают зону низкого давления в нижней части радиатора. Полученное при этом тепло в дальнейшем постепенно отводится (рассеивается), за счет многократных столкновений с более отдаленными, соседними частицам воздуха. При креплении на поверхность частицы холодного воздуха движутся вдоль поверхности к основанию радиатора. Острые кромки пластин радиатора разрезают воздух на слои (самый холодный воздух находится внизу и, соответственно, поступает к основанию радиатора, где требуется наиболее сильное охлаждение) и распределяют по сотам, в которых происходит теплообмен. Затем холодный воздух нагревается и также послойно, а выходит из радиаторных сот и образует воздушный поток нагретого воздуха. Поскольку процесс теплообмена определяется в первую очередь параметрами пограничного слоя охлаждающего воздуха, такими как его температура, влажность, скорость обтекания, то большая площадь теплообменной поверхности и скорость движения слоев воздуха в сотах радиатора являются основными критериями для создания высокоэффективного радиатора.

Радиатор может быть интегрирован в корпус радиоэлектронного компонента и устройства (например, вентиляционные отверстия корпусов радиоэлектронных устройств совпадают с сотами радиатора), ламп светоизлучающих диодов (СИД ламп), модулей СИД, СИД светильников, СИД прожекторов, трубы отопления (радиатор отопления), охлаждающие конструкции холодильников и кондиционеров, систему охлаждения двигателя внутреннего сгорания и т.п.

В данной конструкции сотовый радиатор выполнен из теплорассеивающего полимерного композита (ТРПК), который за счет маленькой шероховатости поверхности не создает большого сопротивления для частиц воздуха, и способствует меньшему осаждению частиц пыли на пластины радиатора, что увеличивает скорость потоков воздуха, а следовательно, способствует более эффективному теплообмену. Также ТРПК позволяет изготавливать радиаторы методом литья под давлением, с толщиной пластин до 0,3 мм. Большое количество сот, которые можно разместить на радиаторе, несмотря на маленькую толщину пластин, создают чрезвычайно прочную конструкцию.

1. Сотовый радиатор, выполненный из теплорассеивающего материала, содержащий основание и множество пустотелых ячеек, отличающийся тем, что на поверхности основания закреплены ребра, соединенные между собой поперечными пластинами, при этом поперечные пластины соединены между собой связующими пластинами, формируя таким образом сотовую структуру.

2. Сотовый радиатор по п. 1, отличающийся тем, что ребра закреплены на внешней поверхности основания.

3. Сотовый радиатор по п. 1, отличающийся тем, что основание является полым.

4. Сотовый радиатор по п. 1, отличающийся тем, что основание является цельным.

5. Сотовый радиатор по п. 1, отличающийся тем, что основание имеет поперечную платформу.

6. Сотовый радиатор по п. 1, отличающийся тем, что ребра расположены на, по меньшей мере, части основания.

7. Сотовый радиатор по п. 1, отличающийся тем, что термонагруженный элемент расположен на свободной от ребер поверхности основания.

8. Сотовый радиатор по п. 1, отличающийся тем, что кромки поперечных и связующих пластин выполнены заостренными.

9. Сотовый радиатор по п. 1, отличающийся тем, что, по меньшей мере, одна поперечная пластина имеет рельефную поверхность.

10. Сотовый радиатор по п. 1, отличающийся тем, что, по меньшей мере, одно ребро имеет рельефную поверхность.

11. Сотовый радиатор по п. 1, отличающийся тем, что, по меньшей мере, одна связующая пластина имеет рельефную поверхность.

12. Сотовый радиатор по п. 1, отличающийся тем, что, по меньшей мере, одна поперечная пластина является изогнутой.

13. Сотовый радиатор по п. 1, отличающийся тем, что, по меньшей мере, одно ребро является изогнутым.

14. Сотовый радиатор по п. 1, отличающийся тем, что, по меньшей мере, одна связующая пластина является изогнутой.

15. Сотовый радиатор по п. 1, отличающийся тем, что вертикальная ось, по меньшей мере, одного ребра образует угол с осью основания.

16. Сотовый радиатор по п. 1, отличающийся тем, что вертикальная ось, по меньшей мере, одной поперечной пластины образует угол с осью основания.

17. Сотовый радиатор по п. 1, отличающийся тем, что вертикальная ось, по меньшей мере, одной связующей пластины образует угол с осью основания.