Спосіб створення газового потоку в каналі і пристрій для повітряного охолоджування об’єкта

1 Спосіб створення газового потоку в каналі за допомогою вентилятора, приєднаного до каналу через дифузор змінного перерізу, порожнина якого обмежена широким виходом, приєднаним до вентилятора, вузьким входом, приєднаним до каналу, і бічними поверхнями, що розходяться між входом і виходом, що включає відбір газу з каналу через вузький вхід дифузора, пропускання газу через порожнину дифузора до його широкого виходу і видалення газу вентилятором, який відрізняється тим, що принаймні через одну бічну поверхню дифузора в його порожнину вводять ззовні локальні струмені газу, що знижують або пригнічують вихороутворення в потоці газу, що пропускається через порожнину дифузора 2 Спосіб за п 1, який відрізняється тим, що локальні струмені газу вводять ззовні через отвори, виконані в бічній поверхні дифузора 3 Спосіб за п 1, який відрізняється тим, що локальні струмені газу вводять ззовні через сопла, встановлені в отворах в бічній поверхні дифузора 4 Спосіб за п 3, який відрізняється тим, що бічна поверхня дифузора має конічну форму і за допо могою сопел кожний локальний струмінь газу орієнтують по дотичній до витків спіралі, ВИСХІДНІЙ ВІД входу до виходу дифузора і закрученій в напрямі, зворотному напряму обертання лопатей вентилятора 5 Пристрій для повітряного охолоджування об'єкта, що має тепловидільні елементи і додаткові джерела тепла, який містить подовжню шахту з тепловидільними елементами об'єкта всередині, дифузор, який має вузький вхід, приєднаний до подовжньої шахти, широкий вихід, приєднаний до вентилятора з лопатями, і бічні стінки, що розходяться, який відрізняється тим, що в бічних стінках дифузора виконані отвори 6 Пристрій за п 5, який відрізняється тим, що подовжня шахта встановлена із зазором в кожусі, зазор між кожухом і шахтою з боку вентилятора принаймні частково обмежений бічними стінками дифузора, а додаткові джерела тепла об'єкта, що охолоджується, встановлені в зазорі 7 Пристрій за п 5 або 6, який відрізняється тим, що бічні стінки дифузора конічно розширяються в напрямі потоку повітря, а в отворах встановлені сопла, направлені по дотичній до витків спіралі, ВИСХІДНІЙ від входу до виходу дифузора і закрученій в напрямі, зворотному напряму обертання лопатей вентилятора 8 Пристрій за одним з пп 5-7, який відрізняється тим, що об'єктом, що охолоджується, є силовий напівпровідниковий перетворювач, основними тепловидільними елементами якого є вентильні ланцюжки, RC-ланцюги і з'єднувальна ошиновка Винахід відноситься переважно до техніки охолоджування могутніх напівпровідникових перетворювачів і їх компонентів, однак може знайти застосування і в інших областях техніки, де потрібне створення газового потоку в каналі обмеженого перетину, наприклад, в системах вентиляції, аеродинамічних трубах, пристроях збору і транспортування газу і т п за допомогою переважно відцентрового вентилятора Для створення газових потоків серед різного технологічного призначення широко застосовуються відцентрові вентилятори (див , наприклад, С Р Резинский и др Конструирование силовых полупроводниковых преобразовательных агрегатов М , «Энергия», 1973, с 222) Типова конструкція пристрою для створення газового потоку за допомогою відцентрового вентилятора включає подовжню шахту і дифузор, який має вузький вхід, широкий вихід, приєднаний до вентилятора, і бічні стінки, що розходяться (див патент РФ 2144626, со Ю Ю 55321 F04C29/06, 2000) Для створення газового потоку в подовжній шахті, наприклад, для охолоджування тепловиділяючих елементів силового напівпровідникового перетворювача, розміщених в цій шахті, шахту приєднують до вузького входу дифузора При роботі пристрою газовий потік проходить через шахту, омиває елементи, що знаходяться там і охолоджує їх, потім через вузький вхід поступає в дифузор, проходить його і віддаляється вентилятором Основний недолік такого пристрою і такого способу створення газового потоку полягає в тому, що при надходженні газу з шахти в дифузор, що розширяється, в потоку газу відбувається інтенсивне вихроутворення, внаслідок чого гідродинамічний опір дифузора збільшується і на подолання цього опору затрачується помітна частина потужності вентилятора Задачею цього винаходу є отримання такого способу створення газового потоку в каналі і такого пристрою для повітряного охолоджування об'єкта, в якому вихроутворення в дифузорі буде часткове або повністю пригнічене, що знизить гідродинамічний опір дифузора і дозволить зменшити настановну потужність вентилятора при збереженні параметрів повітряного потоку в шахті або навіть з отриманням додаткових переваг, які будуть описані нижче Поставлена задача вирішується тим, що у відомому способі створення газового потоку в каналі за допомогою вентилятора, приєднаного до каналу через дифузор змінного перетину, порожнина якого обмежена широким виходом, приєднаним до вентилятора, вузьким входом, приєднаним до каналу, і бічними поверхнями, що розходяться між входом і виходом, включаючому відбір газу з каналу через вузький вхід дифузора, пропускання газу через порожнину дифузора до його широкого виходу і видалення газу вентилятором, принаймні через одну бічну поверхню дифузора в його порожнину вводять ззовні локальні струмені газу, що знижують або припиняють вихроутворення в потоку газу, що пропускається через порожнину дифузора Переважно, локальні струмені газу вводять ззовні через отвори, виконані в бічній поверхні дифузора, в яких можуть бути встановлені направляючі елементи, наприклад, у вигляді сопел При цьому бічна поверхня дифузора переважно має форму, що розширяється і за допомогою сопел кожний локальний струмінь газу орієнтують по дотичній до витків спіралі, ВИСХІДНІЙ ВІД входу до виходу дифузора і закрученій в напрямі, зворотному напряму обертання лопатей вентилятора Поставлена задача вирішується також тим, що у відомому пристрої для повітряного охолоджування об'єкта, що має тепловиділяючі елементи і додаткові джерела тепла, який містить подовжню шахту з тепловиділяючими елементами об'єкта всередині, дифузор, який має вузький вхід, приєднаний до подовжньої шахти, широкий вихід, приєднаний до вентилятора з лопатями, і бічні стінки, що розходяться, в бічних стінках дифузора виконані отвори Подовжня шахта переважно встановлена із зазором в кожусі, зазор між кожухом і шахтою з боку вентилятора принаймні частково обмежений бічними стінками дифузора, а додаткові джерела тепла об'єкта, що охолоджується, встановлені в зазорі БІЧНІ СТІНКИ дифузора можуть бути виконані з розширенням в напрямі потоку повітря, а в отворах доцільно встановити сопла, направлені по дотичній до витків спіралі, ВИСХІДНІЙ ВІД входу ДО виходу дифузора і закрученій в напрямі, зворотному напряму обертання лопатей вентилятора Об'єктом, що охолоджується, переважно є напівпровідниковий перетворювач, основними тепловиділяючими елементам якого є вентильний ланцюжки і з'єднувальна ошиновка Більш детально винахід описаний нижче за допомогою малюнків, на яких зображені Фіг 1 - пристрій для створення повітряного потоку, Фіг 2 - пристрій для створення повітряного потоку з кожухом і тепловиділяючими елементами Пристрій для реалізації способу містить канал 1, вентилятор 2, приєднаний до каналу 1 через дифузор 3 змінного перетину (Фіг1) Порожнина дифузора 3 обмежена широким виходом 4, приєднаним до вентилятора 2, вузьким входом 5, приєднаним до каналу 1, і конічну бічну поверхню 6, що розширяється, наприклад, конічну, між входом 5 і виходом 4 В бічній поверхні 6 дифузора виконані крізні отвори 7, через які порожнина дифузора сполучається з навколишнім середовищем Використання дифузора 3 потрібно тому, що в більшості випадків для створення газового потоку із заданими параметрами потрібне застосування відцентрового вентилятора з ВІДПОВІДНИМИ характеристиками, для забезпечення яких перетин вхідного отвору вентилятора повинен бути більшим, ніж перетин каналу Працює пристрій таким чином Вентилятор 2 відбирає газ з дифузора 3 через вихід дифузора 4 і викидає його назовні або у ЗОВНІШНІЙ приймальний пристрій (на Фіг не показаний) У результаті в порожнині дифузора створюється розрідження, яке приводить до виникнення в каналі 1 потоку газу, який поступає в дифузор 3 через його вхід 5 Одночасно через отвори 7 в порожнину дифузора з навколишнього простору поступають локальні струмені газу, які частково або повністю придушують вихроутворення в порожнині дифузора і, як наслідок, знижують гідродинамічний опір дифузора У результаті корисна потужність і продуктивність вентилятора збільшуються Отвори 7 можуть бути виконані у вигляді сопел, які кожний локальний струмінь газу орієнтують по дотичній до витків спіралі, ВИСХІДНІЙ ВІД входу 5 до виходу 4 дифузора 3, закрученій в напрямі, зворотному напряму обертання лопатей вентилятора 2 В цьому випадку потік газу закручується локальними струменями в напрямі, протилежному напряму обертання лопатей вентилятора, що приводить до додаткового збільшення продуктивність вентилятора На Фіг 2 показаний пристрій для повітряного охолоджування об'єкта, що має тепловиділяючі елементи 8, наприклад, вентильний ланцюжки, RC-ланцюги і з'єднувальну ошиновку силового напівпровідникового перетворювача Пристрій 55321 містить подовжню шахту 9 з тепловиділяючими забезпечені орієнтованими соплами, якими забезелементами 8 об'єкта всередині До шахти 9 припечується підкрутка потоку в шахті 9 в напрямі, єднаний дифузор 10, який має вузький вхід 11 з зворотному напряму обертання лопатей вентилябоку шахти 9 і широкий вихід 12, приєднаний до тора 13 вентилятора 13 з лопатями БІЧНІ СТІНКИ 14 дифуЗагалом цей пристрій працює також, як це зора розходяться, наприклад, є конічними, і в них описане вище при підвищених корисній потужності виконані отвори 15 Подовжня шахта 9 встановлеі продуктивності вентилятора ВІДМІННІСТЮ є те, що на в кожусі 16 із зазором 17, який частково обмев зазорі 17 виникає додатковий потік газу, який жений бічними стінками 14 дифузора 10 Додаткові корисно використовується для охолоджування джерела тепла 18 силового напівпровідникового додаткових джерел тепла силового напівпровідниперетворювача - клеми силових напівпровідникокового перетворювача У кінцевому результаті вих приладів, збірна ошиновка, котушки (індуктивпристрій забезпечує ефективне охолоджування як ності) - встановлені в зазорі 17 Також як і в описаосновних, так і додаткових джерел тепла при ному раніше пристрої отвори 15 можуть бути менших енерговитратах на їх обдувши ФІГ.1 Фіг.2 Підписано до друку 03 04 2003 р Тираж 39 прим ТОВ "Міжнародний науковий комітет" вул Артема, 77, м Київ, 04050, Україна (044)236-47-24