RU2284090C1

RU2284090C1 - Equipment module cooling system

Info

Publication number: RU2284090C1
Application number: RU2005106934/28A
Authority: RU
Inventors: Сергей Андреевич Толстунов (RU); Сергей Андреевич Толстунов; Сергей Петрович Мозер (RU); Сергей Петрович Мозер; Антон Сергеевич Толстунов (RU); Антон Сергеевич Толстунов
Priority date: 2005-03-10
Filing date: 2005-03-10
Publication date: 2006-09-20
Also published as: RU2005106934A

Abstract

FIELD: cooling systems such as those for centralized cooling of various pieces of equipment.

SUBSTANCE: proposed cooling system has radiator sections, supply sections, coolant feed regulators, heat-sensing coupling components with valves, power supplies, pump, and cooler, all coupled by means of feed sections through tee-pieces and shut-off members with heat-conducting tubes disposed between radiator fins. Valves are installed at radiator section inlet and coupled with heat-sensing members secured on heat-conducting tubes of each radiator section. Shut-off devices coupling tee-pieces and heat-conducting tubes are made in the form of telescopic elements locked within each other by means of balls and locking ring; each element is provided with alignment device, spring, external and internal partitions, and shutoff valve with gasket having aligned radial holes offset relative to those of internal partition. Alignment devices are rigidly fixed on shut-off valves of elements; they are made in the form of rods with convex and concave hemispheres at ends; Solution of potassium and sodium chlorides is used as coolant.

EFFECT: enhanced cooling efficiency, reduced noise produced by cooling system in operation, enlarged functional capabilities.

5 cl, 6 dwg

Description

Изобретение относится к охлаждающим и рассеивающим тепло устройствам и может быть использовано для централизованного охлаждения различного рода устройств.The invention relates to cooling and heat dissipating devices and can be used for centralized cooling of various devices.

Известен способ, касающийся системы распределения тепловой энергии, и система распределения тепловой энергии (заявка на изобретение РФ №96117245, F 24 F 5/00, 1998.11.20). Система распределения тепловой энергии, в которой тепловая энергия, поглощенная теплоносителем и централизованно генерируемая для обогрева зданий, приспособлена для распределения с помощью одной трубы или одной группы труб по нагревательным устройствам, размещенным в зданиях, и, соответственно, энергия охлаждения, централизованно вырабатываемая охладительным агрегатом поглотительного типа, приспособлена для распределения с помощью второй трубы или группы труб по охлаждающим устройствам в зданиях, согласно изобретению, в целях устранения или значительного сокращения объема устройств охлаждения конденсаторной воды, охладительный агрегат размещен таким образом, чтобы осуществлять конденсацию посредством оборотной жидкости, поступающей из оборотной трубы системы передачи отопления или охлаждения, и, по меньшей мере, часть жидкости, используемой для конденсации, возвращается непосредственно в обратную трубу. Недостатком данного способа является невозможность его использования для охлаждения блоков аппаратуры.A known method relating to a thermal energy distribution system, and a thermal energy distribution system (application for the invention of the Russian Federation No. 96117245, F 24 F 5/00, 1998.11.20). A thermal energy distribution system in which the thermal energy absorbed by a heat carrier and centrally generated for heating buildings is adapted to be distributed using one pipe or one group of pipes to heating devices located in buildings, and, accordingly, cooling energy centrally generated by an absorption cooling unit type, adapted for distribution using a second pipe or group of pipes to cooling devices in buildings according to the invention, for the purpose of If the condenser water cooling devices are used to reduce or significantly reduce the volume of condensing water cooling devices, the cooling unit is placed in such a way as to carry out condensation by means of circulating liquid coming from the return pipe of the heating or cooling transmission system, and at least a part of the liquid used for condensing is returned directly to the reverse the pipe. The disadvantage of this method is the impossibility of its use for cooling blocks of equipment.

Известна система охлаждения блоков аппаратуры на самолете, принятая за прототип (а.с. СССР №1807659, B 64 D 13/08, 2004.11.10). Система охлаждения блоков аппаратуры на самолете, содержащая регуляторы подачи воздуха с термочувствительными устройствами, установленные в воздуховодах, подводящие участки, которые совместно подключены к источнику охлаждающего воздуха, а выходные сообщены с атмосферой, согласно изобретению, с целью повышения надежности и эффективности, регуляторы подачи воздуха с термочувствительными устройствами установлены в выходных участках воздуховодов и выполнены в виде регулятора прямого действия, причем термочувствительное устройство регулятора установлено перед его исполнительным устройством. Недостатком данного изобретения является низкая эффективность охлаждения.A known cooling system for units of equipment on an airplane, adopted as a prototype (AS USSR No. 1807659, B 64 D 13/08, 2004.11.10). The cooling system of the units of equipment on an airplane, containing air supply regulators with heat-sensitive devices installed in the air ducts, supply sections that are jointly connected to a source of cooling air, and the output are connected to the atmosphere, according to the invention, in order to increase reliability and efficiency, air supply regulators with heat-sensitive devices are installed in the outlet sections of the ducts and are made in the form of a direct-acting controller, moreover, the heat-sensitive device a gutter is installed in front of his actuator. The disadvantage of this invention is the low cooling efficiency.

Техническим результатом изобретения является повышение эффективности охлаждения блоков аппаратуры.The technical result of the invention is to increase the cooling efficiency of the equipment blocks.

Технический результат достигается тем, что система охлаждения блоков аппаратуры, содержащая секции радиаторов, подводящие участки, регуляторы подачи охлаждающего агента, связывающие термочувствительные элементы с заслонками, согласно изобретению снабжена источниками питания, насосом и холодильником, связанными подводящими участками через тройники и запорные устройства с теплопроводящими трубками, помещенными между пластин радиатора, между которыми предварительно с воздушным зазором размещен легкоплавкий металл, при этом заслонки установлены на входе в секцию радиаторов и связаны с термочувствительными элементами, закрепленными на теплопроводящих трубках каждой секции радиаторов, причем запорные устройства, связывающие тройники и теплопроводящие трубки, выполнены в виде телескопических звеньев, фиксируемых друг в друге шариками и стопорным кольцом, а каждое звено снабжено центратором, пружиной, внешней и внутренней перегородками, запорным клапаном с прокладкой с совмещенными радиальными отверстиями, которые смещены относительно радиальных отверстий внутренней перегородки, при этом центраторы, жестко закрепленные на запорных клапанах звеньев выполнены в виде стержней с выпуклой и вогнутой полусферами на концах, а в качестве охлаждающего агента используют раствор калийно-натриевых хлоридов.The technical result is achieved by the fact that the cooling system of the equipment blocks, comprising sections of radiators, inlet sections, regulators for supplying a cooling agent, connecting heat-sensitive elements to the dampers, according to the invention is equipped with power sources, a pump and a refrigerator, connected inlet sections through tees and shut-off devices with heat-conducting tubes placed between the radiator plates, between which a fusible metal is preliminarily placed with an air gap, while the dampers are installed at the inlet to the radiator section and are connected with heat-sensitive elements fixed to the heat-conducting tubes of each radiator section, and the locking devices connecting the tees and the heat-conducting tubes are made in the form of telescopic links fixed in each other by balls and a locking ring, and each link is equipped with a centralizer , spring, external and internal partitions, shut-off valve with gasket with aligned radial holes that are offset relative to the radial holes inside It partitions, wherein the centralizers are rigidly fixed to the locking valve units are formed as rods with a convex and concave hemispheres at the ends, and as a cooling agent, a solution of potassium and sodium chlorides.

Изобретение характеризуется также тем, что подводящие участки выполнены теплоизолированными.The invention is also characterized in that the supply sections are made insulated.

Изобретение характеризуется также тем, что в качестве теплоизолирующего материала используют изоляцию из пористой керамики с теплоотражающим покрытием.The invention is also characterized by the fact that as a heat-insulating material using insulation made of porous ceramics with a heat-reflecting coating.

Изобретение характеризуется также тем, что в качестве легкоплавкого металла используют металлический калий.The invention is also characterized in that potassium metal is used as a low-melting metal.

Изобретение характеризуется также тем, что в качестве легкоплавкого металла используют натрий.The invention is also characterized in that sodium is used as a low-melting metal.

Применение предлагаемого устройства по сравнению с прототипом позволяет повысить эффективность охлаждения блоков аппаратуры.The use of the proposed device in comparison with the prototype can improve the cooling efficiency of the equipment units.

Система охлаждения блоков аппаратуры поясняется чертежами, где на фиг.1 изображена схема системы охлаждения блоков аппаратуры, на фиг.2 изображен разрез по линии А-А, увеличение, на фиг.3 изображено звено запорного устройства, на фиг.4 изображено звено запорного устройства, на фиг.5 изображено запорное устройство в зафиксированном виде, на фиг.6 показан разрез Б-Б подводящего участка в теплоизолирующем материале, увеличено, где:The cooling system of the equipment blocks is illustrated by drawings, where Fig. 1 shows a diagram of the cooling system of the equipment blocks, Fig. 2 shows a section along the line A-A, enlarged, Fig. 3 shows a link of a locking device, Fig. 4 shows a link of a locking device , figure 5 shows the locking device in a fixed form, figure 6 shows a section bB of the supply section in the insulating material, enlarged, where:

1 - подводящие участки;1 - inlet sections;

2 - заслонки;2 - shutters;

3 - термочувствительные элементы;3 - heat-sensitive elements;

4 - регуляторы подачи охлаждающего агента;4 - regulators of supply of a cooling agent;

5 - источники питания;5 - power sources;

6 - тройники;6 - tees;

7 - охлаждающий агент, например раствор натриевых, калийных или калийно-натриевых хлоридов;7 - a cooling agent, for example, a solution of sodium, potassium or potassium sodium chloride;

8 - теплопроводящие трубки;8 - heat-conducting tubes;

9 - насос;9 - pump;

10 - холодильник;10 - refrigerator;

11 - радиаторы блоков аппаратуры;11 - radiators of equipment blocks;

12 - пластины радиаторов блоков аппаратуры;12 - plate radiators of equipment blocks;

13 - легкоплавкий металл, помещенный с зазором 25 внутри пластин радиаторов 12;13 - fusible metal placed with a gap of 25 inside the plates of the radiators 12;

14 - запорные устройства, предотвращающие утечки охлаждающего агента при монтаже системы охлаждения, закрепленные, например, с помощью резьбового соединения на теплопроводящих трубках 8 и тройниках 6;14 - locking devices that prevent leakage of the cooling agent during the installation of the cooling system, fixed, for example, by means of a threaded connection to the heat-conducting tubes 8 and tees 6;

15 - пружины (одинаковой жесткости);15 - springs (of equal stiffness);

16 - внешние перегородки с отверстиями;16 - external partitions with holes;

17 - внутренние перегородки с отверстиями;17 - internal partitions with holes;

18 - телескопические звенья запорных устройств 14, входящие друг в друга;18 - telescopic links of locking devices 14 that are included in each other;

19 - запорные клапана с отверстиями;19 - shutoff valves with holes;

20 - прокладки с отверстиями;20 - gaskets with holes;

21 - стержень с вогнутой полусферой на конце;21 - rod with a concave hemisphere at the end;

22 - стержень с выпуклой полусферой на конце;22 - rod with a convex hemisphere at the end;

23 - стопорное кольцо;23 - a lock ring;

24 - шарики-фиксаторы;24 - retainer balls;

25 - воздушный зазор;25 - air gap;

26 - пористая керамика;26 - porous ceramics;

27 - теплоотражающее покрытие.27 - heat reflective coating.

Система охлаждения блоков аппаратуры содержит подводящие участки 1, соединяющие насос 9 и холодильник 10 с теплопроводящими трубками 8 через тройники 6 и запорные устройства 14, закрепленные на их концах. Насос 9 и холодильник 10 соединены с источниками питания 5. Запорные устройства 14 необходимы для предотвращения утечек охлаждающего агента 7 при монтаже системы охлаждения. При изготовлении в пластины 12 радиаторов помещают легкоплавкий металл 13, например металлический калий или натрий, с воздушным зазором 25 для компенсации его теплового расширения при нагревании. После этого между пластинами 12 радиаторов размещают теплопроводящие трубки 8, контактирующие с ними, для обеспечения наилучшей теплопроводности. Источники питания 5 связывают с регуляторами 4 подачи охлаждающего агента, термочувствительными элементами 3, закрепленными на теплопроводящих трубках 8, и заслонками 2. Заслонки 2 устанавливают на входе в секции радиаторов 11. Запорные устройства 14 состоят из двух телескопических звеньев 18, входящих друг в друга. Звенья 18 содержат внешнюю 16 и внутреннюю 17 перегородки с отверстиями, а также помещенные между ними пружины 15 одинаковой жесткости для обеспечения одинаковых усилий отжима. В полости, образованной перегородками 16 и 17, помещают запорный клапан 19 с радиальными отверстиями, смещенными относительно отверстий во внутренней перегородке 17. Между запорным клапаном 19 и внутренней перегородкой 17 помещают прокладки 20 с отверстиями, совмещенными с отверстиями запорного клапана 19 для предотвращения утечек, вызванных неточностностью прилегания. Входящие друг в друга телескопические звенья 18 запорного устройства 14 содержат стержень 21 с вогнутой полусферой на конце и стержень 22 с выпуклой полусферой на конце для обеспечения возможности самоцентрации при монтаже системы охлаждения. Для обеспечения быстроты сборки предлагается оснащать звенья 18 стопорными кольцами 23 и шариками-фиксаторами 24, обеспечивающими быструю и надежную фиксацию звеньев 18 относительно друг друга при работе системы. После этого полученную замкнутую циркуляционную систему заполняют охлаждающим агентом 7, раствором, например, натриевых, калийных или калийно-натриевых хлоридов, для обеспечения наибольшей теплоемкости раствора, связанной с высокой теплоемкостью хлоридов. Для снижения тепловыделения возможна теплоизоляция подводящих участков 1 с помощью пористой керамики 26 и теплоотражающего покрытия 27.The cooling system of the equipment blocks contains inlet sections 1 connecting the pump 9 and the refrigerator 10 to the heat-conducting tubes 8 through tees 6 and locking devices 14 fixed at their ends. The pump 9 and the refrigerator 10 are connected to power sources 5. Locking devices 14 are necessary to prevent leakage of the cooling agent 7 during the installation of the cooling system. In the manufacture of radiator plates 12, a low-melting metal 13, such as potassium or sodium metal, is placed with an air gap of 25 to compensate for its thermal expansion when heated. After that, heat-conducting tubes 8 in contact with them are placed between the plates 12 of the radiators to ensure the best thermal conductivity. Power sources 5 are connected to the coolant supply controllers 4, heat-sensitive elements 3 fixed to heat-conducting tubes 8, and dampers 2. The dampers 2 are installed at the inlet to the radiator sections 11. Shut-off devices 14 consist of two telescopic links 18 that are connected to each other. Links 18 contain external 16 and internal 17 partitions with openings, as well as springs 15 placed between them with the same stiffness to ensure the same pressing forces. In the cavity formed by the partitions 16 and 17, a shut-off valve 19 is placed with radial holes offset relative to the holes in the inner partition 17. Between the shut-off valve 19 and the inner partition 17, gaskets 20 are placed with holes aligned with the openings of the shut-off valve 19 to prevent leaks caused inaccuracy of fit. The telescopic links 18 of the locking device 14, which are connected to one another, comprise a rod 21 with a concave hemisphere at the end and a rod 22 with a convex hemisphere at the end to enable self-centering during installation of the cooling system. To ensure the speed of assembly, it is proposed to equip the links 18 with retaining rings 23 and balls-retainers 24, providing quick and reliable fixation of the links 18 relative to each other during operation of the system. After that, the obtained closed circulation system is filled with a cooling agent 7, a solution of, for example, sodium, potassium or potassium-sodium chlorides, to ensure the greatest heat capacity of the solution associated with the high heat capacity of the chlorides. To reduce heat generation, it is possible to insulate the supply sections 1 using porous ceramics 26 and heat-reflecting coating 27.

Система охлаждения блоков аппаратуры работает следующим образом. В процессе работы различного рода блоков аппаратуры, например при работе оргтехники в офисных помещениях, происходит выделение значительного количества тепла, поглощаемого радиаторами 11 блоков аппаратуры и радиаторными пластинами 12 с помещенными внутри них с воздушным зазором 25 легкоплавкими металлами 13. При достижении температуры плавления легкоплавкого металла, например для металлического калия равной 64°С, он расплавляется и за счет разности температур начинает перемещаться по внутреннему пространству пластин 12 радиаторов, интенсивно поглощая тепло при фазовом переходе и рассеивая его за счет циркуляции и теплообмена с теплопроводящими трубками 8 и циркулирующим внутри них охлаждающим агентом 7. Охлаждающий агент 7 циркулирует по системе с помощью насоса 9, отбирает тепло от пластин 12 радиатора и отводит его к холодильнику 10, в котором охлаждается и циркулирует далее. Для регулировки расхода охлаждающего агента 7, а следовательно, интенсивности охлаждения используют заслонки 2, управляемые регуляторами 4 подачи охлаждающего агента и термочувствительными элементами 3. За счет того, что запорные устройства 14 выполнены в виде телескопических звеньев, фиксируемых друг в друге шариками 24 и стопорным кольцом 23, а каждое звено снабжено пружинами 15 одинаковой жесткости, расположенными между внешней 16 и внутренней 17 перегородками с отверстиями, при этом в образованной полости размещают запорный клапан 19 и прокладку 20 с радиальными отверстиями, смещенными относительно отверстий во внутренней перегородке 17, при этом на каждом запорном клапане 19 жестко закреплены центраторы, выполненные в виде стержней 21 и 22 с выпуклой и вогнутой полусферами на конце, практически исключаются утечки охлаждающего агента 7 при монтаже системы.The cooling system of the equipment blocks is as follows. During the operation of various types of equipment units, for example, when office equipment is used in office premises, a significant amount of heat is absorbed by the radiators 11 of the equipment units and radiator plates 12 with 25 fusible metals placed inside them with an air gap of 13. When the fusible metal melts, for example, for metallic potassium equal to 64 ° С, it melts and due to the temperature difference begins to move along the inner space of the plates of 12 radiators, By absorbing heat during the phase transition and dissipating it through circulation and heat exchange with the heat-conducting tubes 8 and the cooling agent circulating inside them 7. The cooling agent 7 circulates through the system using the pump 9, removes heat from the radiator plates 12 and removes it to the refrigerator 10, in which it cools and circulates further. To adjust the flow rate of the cooling agent 7, and therefore the cooling rate, shutters 2 are used, controlled by the cooling agent supply regulators 4 and heat-sensitive elements 3. Due to the fact that the locking devices 14 are made in the form of telescopic links fixed in each other by balls 24 and a locking ring 23, and each link is equipped with springs 15 of equal stiffness located between the outer 16 and inner 17 partitions with holes, while the shut-off valve 19 and a handle 20 with radial holes displaced relative to the holes in the inner baffle 17, while centralizers made in the form of rods 21 and 22 with convex and concave hemispheres at the end are rigidly fixed on each shutoff valve 19, leakages of the cooling agent 7 during installation of the system are practically eliminated.

Применение системы охлаждения блоков аппаратуры обеспечивает следующие преимущества:The use of the cooling system of the equipment blocks provides the following advantages:

- повышение эффективности охлаждения блоков аппаратуры;- improving the cooling efficiency of equipment units;

- расширение области применения данного вида устройств;- expanding the scope of this type of device;

- снижение шума охлаждающих устройств при их работе.- reduction of noise of cooling devices during their operation.

Claims

1. The cooling system of the equipment blocks, containing sections of radiators, supply sections, supply regulators of a cooling agent, connecting heat-sensitive elements with dampers, characterized in that the system is equipped with power sources, a pump and a refrigerator, connected inlet sections through tees and shut-off devices with heat-conducting tubes, placed between the radiator plates, between which a fusible metal is preliminarily placed with an air gap, while the dampers are installed at the inlet of the rad Iators and are connected with heat-sensitive elements mounted on the heat-conducting tubes of each section of the radiators, and the locking devices connecting the tees and the heat-conducting tubes are made in the form of telescopic links fixed in each other by balls and a locking ring, and each link is equipped with a centralizer, spring, external and internal partitions, a shutoff valve with a gasket with aligned radial holes that are offset from the radial holes of the internal partition, while the centrate The holes that are rigidly fixed to the shutoff valves of the links are made in the form of rods with convex and concave hemispheres at the ends, and a solution of potassium-sodium chloride is used as a cooling agent.

2. The system according to claim 1, characterized in that the supply sections are made insulated.

3. The system according to claim 2, characterized in that as the heat-insulating material using insulation from porous ceramics with a heat-reflecting coating.

4. The system according to claim 1, characterized in that potassium metal is used as the low-melting metal.

5. The system according to claim 1, characterized in that sodium is used as the low-melting metal.