用于耗散封罩中的熱量的系統(tǒng)和方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及用于耗散封罩中的熱量的系統(tǒng)和方法。更具體而言，提供了一種封罩。該封罩包括具有一個或多個壁的外部殼體。此外，該封罩包括構造成從一個或多個壁耗散熱量的合成射流組件，其中合成射流組件包括可操作地聯(lián)接到外部殼體的一個或多個壁的托架和可操作地聯(lián)接到托架的兩個或更多個合成射流器，其中兩個或更多個合成射流器布置成多維陣列。
【專利說明】用于耗散封罩中的熱量的系統(tǒng)和方法
【技術領域】
[0001]本公開的實施例大體上涉及封罩，并且更具體地涉及用于封罩的熱管理的系統(tǒng)和方法。
【背景技術】
[0002]諸如電子機架(chassis)的封罩通常包括封裝在金屬殼體中的多個電子裝置。在一些應用中，金屬殼體氣密地密封電子裝置，從而保護電子裝置不受外部環(huán)境的影響。這種保護常常是所需的，因為機架可能在溫度可從非常熱到非常冷波動的惡劣環(huán)境中使用。在操作期間，機架內的電子裝置可產生熱量。然而，由于機架被氣密地密封，所以這些電子裝置可不能有效地耗散熱量，并且因此其溫度可進一步增加。機架內的這種高溫可使電子裝置的溫度增加至超出其最大可靠操作溫度。如果不提取熱量，則電子裝置可能性能不佳、關閉或受到損壞。因此，為了從機架內提取熱量，大多數(shù)電子機架包括導熱通道，該導熱通道將熱量傳導離開電子裝置并將熱量傳輸?shù)浇饘贇んw。一旦熱量被金屬殼體傳導，就可使用各種熱管理技術來從金屬殼體耗散熱量。
[0003]熱管理技術可大致分成兩類:被動冷卻和主動冷卻。在被動冷卻中，使用自然空氣對流來冷卻機架。在主動冷卻中，使用諸如風扇、冷卻板或熱交換器的輔助裝置來冷卻機架。在被動冷卻技術的一個不例中，表面延伸翅片可布置在金屬殼體的外表面上，以增加封罩的表面積。增加的表面積可以有助于以相比不帶有翅片的殼體更快的速率耗散熱量。備選地，可采用主動冷卻技術，其中可將風扇沿金屬殼體的一個或多個壁設置以增加金屬殼體周圍的空氣流，使得相比自然對流冷卻來說單位時間耗散更大量的熱量。
[0004]被動冷卻通常對于在低溫環(huán)境下操作的一種或多種低功率應用有效，但往往對于在高溫環(huán)境下操作的一種或多種高功率應用效率低下。另一方面，主動冷卻在高功率和高溫應用中更有效，因為主動裝置可被控制以耗散所需量的熱量。遺憾的是，在諸如在交通工具中的耐震應用中，主動冷卻往往不是一種所需的解決方案。例如，在交通工具中通常不采用風扇冷卻，因為風扇包括多個滾珠軸承。在運動過程中，交通工具可經(jīng)歷過度的振動，這種振動可相對迅速地損壞滾珠軸承。此外，環(huán)境可能包括沙土和/或粉塵，這些物質可穿透風扇軸承，從而導致過早的磨損和失效。如果風扇由于這樣的磨損而在操作中失效，則機架內的電子裝置可過熱和關閉。這樣的關閉可導致通信、傳感器控制等的喪失。因此，在耐震機架中，使用被動空氣冷卻來進行冷卻，即使這些被動冷卻系統(tǒng)可妨礙機架內的電子裝置的性能。

【發(fā)明內容】

[0005]根據(jù)本公開的方面，提供了一種封罩。該封罩包括具有一個或多個壁的外部殼體。此外，該封罩包括構造成從一個或多個壁耗散熱量的合成射流組件，其中合成射流組件包括可操作地聯(lián)接到外部殼體的一個或多個壁的托架和可操作地聯(lián)接到托架的兩個或更多個合成射流器，其中兩個或更多個合成射流器布置在多維陣列中。[0006]根據(jù)本公開的另一個方面，提供了一種耐震封罩。該耐震封罩包括具有外表面和一個或多個壁的外部殼體，其中外部殼體包括設置在外部殼體的一個或多個壁中的至少一個上的延伸表面以及構造成從延伸表面耗散熱量的合成射流組件，其中合成射流組件設置在延伸表面附近。此外，合成射流組件包括聯(lián)接到一個或多個壁中的至少一個的托架以及一個或多個合成射流器，一個或多個合成射流器可操作地聯(lián)接到托架，使得一個或多個合成射流器設置在外部殼體的外表面附近。
[0007]根據(jù)本公開的又一方面，提供了一種合成射流組件。合成射流組件包括托架。此夕卜，合成射流組件包括聯(lián)接到托架的兩個或更多個合成射流器，其中兩個或更多個合成射流器布置在多維陣列中。
[0008]根據(jù)本公開的又一方面，提供了一種用于從封罩的一個或多個壁耗散熱量的方法。該方法包括將合成射流組件安裝到封罩的延伸表面附近，其中合成射流組件包括可操作地聯(lián)接到封罩的托架和一個或多個合成射流器，一個或多個合成射流器可操作地聯(lián)接到托架，使得一個或多個合成射流器與封罩的外表面間隔開。此外，該方法包括從一個或多個合成射流器產生流體射流。此外，該方法包括將流體射流朝封罩的一個或多個壁導向，以便從一個或多個壁耗散熱量。
[0009]根據(jù)一實施例，一種封罩，包括:外部殼體，其具有一個或多個壁；合成射流組件，其構造成從一個或多個壁耗散熱量且包括:托架，其可操作地聯(lián)接到外部殼體的一個或多個壁；以及兩個或更多個合成射流器，其可操作地聯(lián)接到托架，其中，兩個或更多個合成射流器布置成多維陣列。
[0010]根據(jù)一實施例，兩個或更多個合成射流器聯(lián)接到托架，使得兩個或更多個合成射流器與外部殼體的一個或多個壁的表面間隔開。
[0011]根據(jù)一實施例，還包括一個或多個發(fā)熱的電子裝置。
[0012]根據(jù)一實施例，合成射流組件中的合成射流器的數(shù)量基于一個或多個發(fā)熱的電子裝置的額定功率。
[0013]根據(jù)一實施例，外部殼體還包括設置在外部殼體的一個或多個壁中的至少一個上的延伸表面。
[0014]根據(jù)一實施例，兩個或更多個合成射流器包括端口，流體通過端口被導向成平行于或成角度于、或平行于且成角度于一個或多個壁、外部殼體的延伸表面、或一個或多個壁和外部殼體的延伸表面兩者。
[0015]根據(jù)一實施例，一種耐震封罩，封罩包括:外部殼體，其具有外表面和一個或多個壁且包括:延伸表面，其設置在外部殼體的一個或多個壁中的至少一個上；合成射流組件，其構造成從延伸表面耗散熱量，其中，合成射流組件設置成鄰近延伸表面，并且包括:托架，其聯(lián)接到一個或多個壁中的至少一個；以及一個或多個合成射流器，其可操作地聯(lián)接到托架，使得一個或多個合成射流器設置成鄰近外部殼體的外表面。
[0016]根據(jù)一實施例，一個或多個合成射流器聯(lián)接到托架，使得一個或多個合成射流器與外部殼體的外表面間隔開。
[0017]根據(jù)一實施例，一個或多個合成射流器聯(lián)接到托架，使得合成射流器設置在托架和外部殼體的外表面之間。
[0018]根據(jù)一實施例，一個或多個合成射流器布置成一維陣列、多維陣列或它們的組合。[0019]根據(jù)一實施例，合成射流組件中的合成射流器的數(shù)量基于設置在耐震封罩內的一個或多個電子裝置的額定功率、耐震封罩的尺寸、延伸表面的高度、耐震封罩周圍的空氣的溫度或速度中的至少一個。
[0020]根據(jù)一實施例，一個或多個合成射流器包括端口，流體通過端口被導向成平行于或成角度于設置在外部殼體的一個或多個壁中的至少一個上的延伸表面。
[0021]根據(jù)一實施例，合成射流組件包括外殼，外殼被構造成將一個或多個合成射流器可操作地聯(lián)接到托架。
[0022]根據(jù)一實施例，一種合成射流組件，包括:托架；以及兩個或更多個合成射流器，其聯(lián)接到托架，其中，兩個或更多個合成射流器布置成多維陣列。
[0023]根據(jù)一實施例，兩個或更多個合成射流器可操作地聯(lián)接到托架，使得兩個或更多個合成射流器與可操作地聯(lián)接到托架的封罩間隔開。
[0024]根據(jù)一實施例，兩個或更多個合成射流器設置在外殼中且經(jīng)由一個或多個彈性緊固件聯(lián)接到托架。
[0025]根據(jù)一實施例，兩個或更多個合成射流器中的每一個包括端口，端口構造成在合成射流器的第一沖程期間攝入流體并在合成射流器的第二沖程期間射出流體。
[0026]根據(jù)一實施例，兩個或更多個合成射流器包括壓電促動器。
[0027]根據(jù)一實施例，托架包括:基板；以及至少兩個臂，其從基板的相對端垂直延伸，其中，托架的兩個臂聯(lián)接到封罩。
[0028]根據(jù)一實施例，一種用于從封罩的一個或多個壁耗散熱量的方法，方法包括:將合成射流組件鄰近封罩的延伸表面安裝，其中，合成射流組件包括:托架，其可操作地聯(lián)接到封罩；一個或多個合成射流器，其可操作地聯(lián)接到托架，使得一個或多個合成射流器與封罩的外表面間隔開；從一個或多個合成射流器產生流體射流；以及將流體射流朝封罩的一個或多個壁導向，以從一個或多個壁耗散熱量。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0029]當參照附圖閱讀下面的詳細描述時，本公開的這些和其它特征、方面和優(yōu)點將更好理解，在所有圖中類似的標記表示類似的部件，在附圖中:
圖1是根據(jù)本公開的方面的包括具有示例性合成射流組件的封罩的飛行器的示意圖； 圖2是根據(jù)本公開的方面的示出示例性合成射流組件的圖1的封罩的一部分的透視
圖；
圖3是根據(jù)本公開的方面的圖2的示例性合成射流組件的分解圖；
圖4A是根據(jù)本公開的方面的在壓縮或排出階段期間的圖3的合成射流組件的剖視
圖；
圖4B是根據(jù)本公開的方面的在膨脹或攝入階段期間的圖3的合成射流組件的剖視圖；
以及
圖5是根據(jù)本公開的方面的示出用于冷卻封罩的示例性方法的流程圖。
[0030]部件列表
100飛行器的示意圖
101飛行器102封罩
104前蓋
106外部殼體
108卡軌(card rail)
110狹槽
112電子裝置
114安裝底腳
116開口
118側條
120內部通道
122頂壁
124底壁
126后壁
128側壁
130側壁
132翅片
134合成射流組件
200封罩的一部分的透視圖
202側壁
204合成射流組件
206合成射流器
208翅片
210托架
212外表面
214裙部(apron)
216近側
218遠側
300合成射流組件的分解圖
302外殼
304固定裝置
306緊固件
308緊固裝置
310基板
312臂
314促動器
316端口
318孔口
400壓縮狀態(tài)的合成射流器
402第一柔性結構 404 第二柔性結構
406柔順壁
408室
410端口
411表面
412流體射流
414 合成射流器的向內壓縮
416合成射流器的向外膨脹
420膨脹狀態(tài)的合成射流器
500用于冷卻封罩的例性方法
502-508 表示用于從封罩耗散熱量的方法的流程圖。
【具體實施方式】
[0031]本公開的實施例采用被動冷卻技術來從電子封罩耗散熱量。更具體地，本公開的實施例采用合成射流組件用于這樣的熱耗散。這些組件可包括用于將合成射流器聯(lián)接到封罩的一個或多個壁的托架。利用這種布置，合成射流器可與封罩壁的外表面間隔開。在合成射流器和封罩壁的外表面之間的這種間隔有助于將封罩所經(jīng)歷的任何振動與合成射流器隔絕，反之亦然。
[0032]此外，將參照諸如在惡劣應用中使用的電子機架的耐震封罩來描述本公開的實施例。惡劣應用可包括所有類型的交通工具，其中包括陸地、水中或空中交通工具。然而，應當理解，本公開的實施例也可在非惡劣應用中使用。例如，在不脫離本公開的范圍的情況下，這些實施例可以在用于臺式計算機、服務器、手提電腦或諸如LED裝置的任何其它電子裝置中的機架中找到應用。在圖1中，本公開的實施例被用于飛行器中。此類實施不是限制性的。應當理解，在不脫離本公開的范圍的情況下，在本公開中所描述的示例性封罩和合成射流組件可容易地在諸如坦克、卡車、拖車、轎車、公共汽車、船舶和艦艇的其它交通工具中實現(xiàn)。
[0033]圖1是根據(jù)本公開的方面的示例性飛行器101的示意圖100。飛行器101可以是商用飛行器、軍用飛行器、直升機、無人駕駛飛行器系統(tǒng)或任何其它旋轉或固定機翼的飛行器。為了控制飛行器101的各種操作，例如監(jiān)測輪子、葉片或發(fā)動機，或者為了控制諸如照明或供氧的機載系統(tǒng)，可需要若干種電子裝置。在某些示例中，這些電子裝置可儲存在飛行器101中的封罩102內的密封環(huán)境中。在航空電子領域，封罩102通常可被稱為空中輸送架(ATR)或航空電子機架。
[0034]此外，在圖1中，還示出封罩102的放大視圖。封罩102可包括可移除的前蓋104和限定封罩102的內部和外部的外部殼體106。此外,封罩102可包括一個或多個導熱卡軌108，其限定/提供用于接納諸如印刷電路板(PCB)的電子裝置112的狹槽110?？商峁┌惭b底腳114以有利于將封罩102借助于螺栓或其它此類緊固件聯(lián)接到飛行器101上。此夕卜，安裝底腳114可充當電氣接地以用于將封罩102接地到飛行器101的框架。
[0035]在一些實施例中，可移動的前蓋104可包括一個或多個開口 116，開口 116可被構造成接納用于將電子裝置112聯(lián)接到飛行器101上的其它裝備(未示出)的一個或多個連接器。在關閉時，封罩102可為電子裝置112形成氣密地密封的環(huán)境，以保護它們不受粉塵、無線電波和其它外部環(huán)境因素的影響。
[0036]在操作期間，電子裝置112可產生熱量。然而，由于封罩102被氣密地密封，由電子裝置112產生的熱量可捕集在封罩102內，從而進一步增加封罩102內的溫度。這樣的高熱環(huán)境可損壞電子裝置112。為了耗散來自封罩102內的熱量，電子裝置112可設有傳導元件，該元件可將熱量傳導和轉移到卡軌108。一種這樣的傳導元件可以是可沿電子裝置112的外邊緣設置的導熱側條118。此外，也可在電子裝置112內設置導熱的內部通道120。內部通道120可有助于形成從電子裝置112到導熱側條118的導熱通道，從而提供從內部到電子裝置112的周邊的直接的熱通路。側條118可被構造成提供從電子裝置112的周邊到卡軌108的熱通路。備選地，傳導元件可以是板狀熱機架(未示出)，例如可安裝在電子裝置112的PCB上的鋁制熱機架。這樣的熱機架可包括用于電子裝置112的電子部件的狹槽。來自電子部件的熱量可由熱機架傳導通過傳導通道并轉移到卡軌108。隨后，可由外部殼體106從卡軌108傳導熱量。
[0037]此外，如圖1所示，外部殼體106可包括具有頂壁122、底壁124、后壁126以及相對的側壁128和130的機架。這些壁共同形成外部殼體106。此外，為了增加外部殼體106的表面積，可設置諸如多個熱耗散翅片132的延伸表面。這些翅片132可被構造成從外部殼體106的壁伸出。在圖1的示例中，翅片132示出為從側壁128和130的外表面伸出。然而，應當理解，在不脫離本公開的范圍的情況下，翅片132可從外部殼體106的任何壁伸出。此外，在不脫離本公開的范圍的情況下，翅片132可沿壁的整個長度或沿壁的一部分延伸。
[0038]此外，雖然翅片132示出為矩形板的一維陣列，但應當理解，翅片132可以以任何其它已知的方式實現(xiàn)。例如，在不脫離本公開的范圍的情況下，翅片132可設計成V形槽板構型或U形槽板構型。此外，在圖1中，翅片132沿外部殼體106豎直地延伸。然而，應當理解，在其它實施例中，在不脫離本公開的范圍的情況下，翅片132可水平地或以一定角度延伸。
[0039]通常，在操作期間，外部殼體周圍的空氣可有助于大體上通過對流從翅片或外部殼體的任何其它表面耗散熱量。此外，外部殼體的下部周圍的空氣可接收由外部殼體耗散的熱量。受熱的空氣由于自然對流而在外部殼體附近上升，從而形成上升的空氣流。當空氣在外部殼體附近上升時，空氣趨于接收從外部殼體的上部耗散的更多熱量。因此，空氣的溫度可增加，并且其接收更多熱量的能力可降低，從而降低空氣作為封罩的冷卻介質的有效性。
[0040]已經(jīng)設想到諸如風扇、熱交換器、冷卻劑和冷卻板的人造冷卻機構。然而，最近，已強制執(zhí)行對封罩尺寸的限制。對封罩尺寸的這些限制雖然使得可統(tǒng)一地制造封罩，但對封罩的尺寸和設計考慮設定了限制。此外，由于尺寸限制，使用諸如熱交換器、風扇、冷卻板和冷卻劑的大而笨重的冷卻裝置可能不可行。此外，這些笨重的冷卻裝置中的一些可不適合耐震應用。因此，本公開的實施例需要使用小而輕的合成射流組件來冷卻封罩102。圖1示出了用于從封罩102散熱的示例性合成射流組件134。在一個實施例中，合成射流組件134可沿封罩102的側壁128可操作地聯(lián)接。此外，合成射流組件134聯(lián)接到翅片132附近以有效地耗散來自翅片132的熱量。
[0041]圖2是圖1的封罩102的一部分的透視圖200。特別地，圖2描繪了代表封罩102的側壁128的側壁202和代表圖1的合成射流組件134的合成射流組件204。此外，側壁202的近側大體由附圖標記216表示，并且側壁202的遠側大體由附圖標記218表示。合成射流組件204可包括使用來自其周圍的空氣來形成流體流的一個或多個合成射流器206。更具體而言，合成射流器206可以是在合成射流器206的一個邊緣處帶有端口的細長的可擴張裝置。應當指出，在圖2的圖示實施例中，端口可不可見，因為它們可沿合成射流器206的邊緣朝側壁202的遠側218定位。合成射流器206在一個沖程攝入諸如空氣或介電液體的流體，并且在后續(xù)的沖程中通過端口消耗該流體。此外，端口可以以高速度消耗流體，從而形成夾帶的空氣流。由這些合成射流器206形成的夾帶的空氣流可橫跨側壁202以快的速率施力于流體，從而中斷熱邊界層并從側壁202的表面快速地帶走熱量。將參照圖4A和圖4B詳細描述合成射流器206的工作。
[0042]雖然在圖2的圖示實施例中，合成射流組件204示出為可操作地聯(lián)接到側壁202，但應當理解，在其它實施例中，合成射流組件204可沿圖1的封罩102的壁中的一個或多個聯(lián)接。例如，在不脫離本公開的范圍的情況下，合成射流組件204可以可操作地聯(lián)接到頂壁122、底壁124、后壁126或側壁128、130。
[0043]在圖2的當前示出的實施例中，諸如圖1的翅片132的翅片208可沿側壁202的至少一部分設置，使得翅片208沿側壁202的部分延伸。在其它實施例中，翅片208可沿側壁202的較短部分或沿側壁202的整個表面積延伸。在另一實施例中，外部殼體106上可不存在翅片208。在翅片208沿側壁202的整個表面延伸的情況中，合成射流組件204可設置在翅片208上和/或與翅片208的平面成一角度。角向放置可允許合成射流器206與翅片208的表面成一角度地釋放流體射流。此外，在不存在翅片208的情況中，在不脫離本公開的范圍的情況下，合成射流組件204可沿側壁202的任何部分聯(lián)接。
[0044]翅片208的定向也可改變。例如，在一個實施例中，翅片208可沿側壁202的一部分豎直地延伸。這里，合成射流組件204可聯(lián)接到側壁202，使得合成射流器206沿翅片208的平面對齊。此外，合成射流器206的端口可沿翅片208的平面對齊，使得由合成射流器206產生的流體流在操作期間可在翅片208之間經(jīng)過。在另一個實施例中，翅片208可沿側壁202的一部分水平地或成一角度延伸。在這種情況下，合成射流組件204可聯(lián)接到側壁202，使得合成射流器206沿翅片208的平面對齊。然而，由合成射流器206產生的流體流可橫跨翅片208而不是穿過翅片208經(jīng)過。
[0045]合成射流組件204還可包括托架210，托架210可用來將合成射流器206可操作地聯(lián)接到側壁202。托架210可聯(lián)接到側壁202，使得合成射流器206定位在側壁202的外表面212和托架210之間。因此，如圖2中所描繪的，合成射流器206可聯(lián)接到托架210，而托架210又可聯(lián)接到側壁202。利用這樣的布置，合成射流器206可間接地聯(lián)接到側壁202，而不是直接地聯(lián)接到側壁202。特別地，在合成射流器206和側壁202之間存在間距。這種間距有助于將由側壁202所經(jīng)受的任何振動與合成射流組件204隔絕，反之亦然。
[0046]此外，合成射流組件204可聯(lián)接到托架210，使得合成射流組件204大致平行于托架210或設置成與托架210成一角度。備選地，托架210可聯(lián)接到側壁202，使得托架210大致平行于側壁202或設置成與側壁202成一角度。利用這樣的布置，合成射流器206的端口可被構造成將流體流導向成大致平行于側壁202的表面或與側壁202的表面成一角度。此外，合成射流器206或托架210可分別可旋轉地聯(lián)接到托架210或側壁202。這種可旋轉的聯(lián)接可允許合成射流器206相對于側壁202的角度在操作期間變化。合成射流器206的角度的變化可由計算裝置自動地管理。備選地，該角度可由操作者手動調整。
[0047]此外，在一個實施例中，合成射流組件204可定位成鄰近側壁202的外表面212。更特別地，合成射流器206可與側壁202的外表面212間隔開。在側壁202的外表面212和合成射流器206之間的這種間隔增加了合成射流組件204的效率。特別地，在合成射流器206和側壁202之間的間隔防止/最小化由側壁202經(jīng)受的任何振動轉移到合成射流組件204，反之亦然。例如，如果飛行器101(參見圖1)在飛行中經(jīng)歷輕微的顛簸，則顛簸可傳遞到封罩102 (參見圖1),從而振動側壁202。根據(jù)本公開的實施例，由于合成射流器206與外部殼體106間隔開，由側壁202經(jīng)受的振動可不傳遞到合成射流器206。這些振動可損壞合成射流器206或影響其操作。因此，通過將合成射流器206與側壁202的外表面212間隔開，可減少或消除這樣的振動，從而防止對合成射流器206的任何損壞。
[0048]根據(jù)本公開的方面，可在合成射流組件204中使用任何數(shù)量的合成射流器206。在圖2的當前設想的構型中，描繪了四個合成射流器206的二維陣列。然而，在其它實施例中，可采用更多或更少的合成射流器206。例如，可采用六個合成射流器206的二維陣列，或者可采用一個或多個合成射流器206的一維陣列。在本公開的范圍內，還可設想到多維陣列。此外，可將任何數(shù)量的合成射流組件204聯(lián)接到封罩，例如圖1的封罩102。例如，可將一個或多個合成射流組件204沿封罩102的兩個或更多個壁聯(lián)接。此外，在不脫離本公開的范圍的情況下，可沿相同的壁聯(lián)接多于一個的合成射流組件204。
[0049]在一個實施例中，聯(lián)接到托架210的合成射流器206的數(shù)量可取決于設置在封罩102內的電子裝置112的額定功率。舉例來說，如果封罩102內的電子裝置112的額定功率較高，則可使用較多數(shù)量的合成射流器206。然而，如果電子裝置112的額定功率較低，則可采用較少數(shù)量的合成射流器206。根據(jù)本公開的另一個方面，所采用的合成射流器206的數(shù)量可取決于封罩102的尺寸或環(huán)境。例如，如果封罩102相對較大，則可采用較多數(shù)量的合成射流器206。以類似的方式，如果封罩102相對較小，則可使用較少數(shù)量的合成射流器206。類似地，如果封罩102設置在諸如飛行器101的交通工具的高溫區(qū)域中或周圍，則可有利的是使用較多的合成射流器206。另一方面，如果封罩102設置在飛行器101的低溫區(qū)域中或周圍，則可使用較少數(shù)量的合成射流器206。另外，合成射流器206的行數(shù)也可根據(jù)翅片208的高度而變化。例如,如果翅片208具有較大高度,則可使用較大行數(shù)的合成射流器206。
[0050]此外，端口的對齊也可基于所需應用而構造。例如，所有端口可定位在大致類似的方向上。備選地，各個端口的定向角度可變化。在另一個實施例中，端口可在大致相反的方向上對齊。在這種情況下，合成射流器206可在兩個不同的方向上從側壁202散熱。
[0051]在圖2的圖示實施例中，側壁202可設計成使得在側壁202的外表面212上形成部分封閉的空間。在一個實例中，諸如前蓋104(參見圖1)的前蓋和諸如后壁126 (參見圖1)的后壁可延伸超過側壁202的外表面212。備選地，側壁202本身可被構造成使得側壁202包括在側壁202的邊緣處的垂直的裙部214。這樣的布置導致在側壁202的外表面212上形成部分封閉的空間。在由后壁126和前蓋104的延伸邊緣形成部分封閉空間的情況中，托架210可聯(lián)接到側壁202，使得托架210的端部聯(lián)接到前蓋104和后壁126的延伸邊緣。備選地，在側壁202包括垂直的裙部214的情況中，托架210可聯(lián)接到側壁202，使得托架210的端部聯(lián)接到裙部214。通過使用這些布置中的任一種，合成射流器206可設置在部分封閉的空間內。在其它實施例中，在不存在部分封閉的空間的情況下，托架210可聯(lián)接到后壁126和前蓋104的非延伸邊緣。參照圖3將詳細描述托架210的構型。
[0052]圖3是圖2的合成射流組件204的分解圖300的示意圖。如圖3中所描繪的，合成射流組件204可包括托架210、合成射流器206和用于合成射流器206的外殼302。此外，合成射流組件204也可包括將合成射流器聯(lián)接到外殼302的固定裝置304、將外殼302聯(lián)接到托架210的緊固件306、以及將托架210固定到側壁202的緊固裝置308。此外，托架210可包括基板310和臂312。另外，每個合成射流器206可包括促動器314和端口 316。
[0053]托架210的臂312可沿基板310的兩個或更多個相對的邊緣從基板310垂直地延伸。在圖3的實施例中，托架210描繪為包括大致矩形的基板310和從基板310的兩個相對的短邊緣延伸的兩個臂312。然而，應當理解，在不同的應用或實施例中，托架210的尺寸和形狀可顯著地不同。例如，托架210可具有大致正方形的基板、橢圓形基板、圓形基板或其它形狀的基板。此外，臂312可從基板310的任何部分延伸。例如，在一些實施例中，臂312可沿基板310的長度、沿基板310的相鄰邊緣或沿基板310的圓周的任何部分(在圓形或半圓形基板的情況中)延伸。此外，在一些實施例中，臂312可從基板310的三個側面延伸。備選地，在橢圓形或圓形基板的情況中，臂312可沿圓周的大部分延伸。合成射流器206的端口 316可定位在其中不存在臂312的區(qū)域中。例如，在臂312沿基板310的三個邊緣延伸的情況中，合成射流器206可聯(lián)接使得其端口 316與基板310的第四邊緣對齊。
[0054]此外，臂312的長度可基于側壁202的構型或合成射流器206的數(shù)量和/或布置。例如，如果側壁202包括部分封閉的空間(參見圖2)，則臂312的長度可比當側壁202不具有部分封閉的空間時更短。此外，如果采用較大行數(shù)的合成射流器206，則臂312可以比采用減少行數(shù)的合成射流器206時更長。此外，應當理解，在不脫離本公開的范圍的情況下，臂312的長度可取決于合成射流器206的封罩構型和布置的組合。
[0055]除了將托架210聯(lián)接到側壁202之外，可將臂312固定到鄰近側壁202的封罩102的兩個壁(代表圖1的側壁128)。在圖1中，合成射流組件134示意性地描繪為聯(lián)接到側壁128。在這樣的實施例中，托架210的臂312可聯(lián)接到封罩102的前蓋104和后壁126。類似地，在合成射流組件134聯(lián)接到后壁126的情況中，托架210的臂312可聯(lián)接到封罩102的兩個側壁128、130。在側壁202包括裙部214的情況中，臂312可聯(lián)接到裙部214。
[0056]可采用諸如螺釘、螺栓、墊圈、阻尼元件、魯爾鎖、膠水或焊接件的緊固裝置308將托架210的臂312固定到側壁202的相鄰壁或側壁202的裙部214。在圖3的圖示實施例中，兩組螺釘被用作緊固裝置308以將臂312固定到相鄰壁或裙部214?？稍诒?12和封罩102中形成合適的孔口 318以用于這樣的緊固和固定。
[0057]此外，合成射流器206可以可操作地聯(lián)接到外殼302。在不脫離本公開的范圍的情況下，外殼302可具有各種形狀或尺寸。例如，每個合成射流器206可具有單獨的外殼302。在其它情況下，兩個合成射流器206可共用相同的外殼302。備選地，相同的外殼302可結合布置在一行中的多個合成射流器206。在圖3的圖示實施例中，一個外殼302接納一行的兩個合成射流器206。對于這樣的布置來說，外殼302可被構造成但不限于E形板。合成射流器206可設置在外殼302的中空部分中，使得其端口 316從外殼302的中空分段向外延伸。在另一個實施例中，在每個外殼302使用單個合成射流器206的情況中，夕卜殼302可被構造為U形板，其中合成射流器206設置在板的中空空間內。在另一個實施例中，多個合成射流器可被構造在直線形外殼中。圖3中示出兩個雙射流器的E形外殼302。然而，應當理解，在不脫離本公開的范圍的情況下，可以在合成射流組件204中采用更少或更多數(shù)量的外殼302。
[0058]可采用各種形式的固定裝置304將合成射流器206固定到外殼302。在圖示實施例中，每個合成射流器206采用三個夾子來將合成射流器206聯(lián)接到外殼302。然而，應當理解，在不脫離本公開的范圍的情況下，可采用更少或更多的夾子。此外，可采用其它固定裝置304，例如，螺栓、螺釘、膠、焊接、搭扣配合螺母、雙頭螺栓、墊圈等。在一個實施例中，固定裝置304可由彈性或吸振材料制成，該材料可被構造成有助于緩沖由合成射流組件134和/或封罩102所經(jīng)受的任何振動(參見圖1)。
[0059]繼續(xù)參照圖3，外殼302可使用任何通常已知的聯(lián)接機構聯(lián)接到托架210。例如，夕卜殼302可臨時地或永久性地聯(lián)接到托架210。臨時聯(lián)接裝置包括諸如螺釘或螺栓的緊固件306。永久性聯(lián)接裝置可包括焊接、機械成形或任何其它此類手段。在一些實施例中，緊固件306可由諸如塑料、彈簧線圈或橡膠的彈性或柔韌材料形成。備選地，在不脫離本公開的范圍的情況下，可使用任何吸振材料。此外，外殼302可包括凹槽或孔口 318。諸如螺釘或螺栓的緊固件306可穿過外殼302中的孔口 318和基板310以將外殼302緊固到托架210。在緊固件306為螺釘?shù)那闆r中，孔口 318可包括螺旋螺紋以接納和接合螺釘?shù)穆菁y。應當理解，各種緊固件306是本領域中廣泛已知的，并且在不脫離本公開的范圍的情況下，這些裝置中的任一種可用來將外殼302緊固到托架210。例如，在另一個實施例中，托架210可包括從基板310向下延伸的突起(未示出)。這些突起可與外殼302中的孔口 318以搭扣配合布置配合以機械地聯(lián)接外殼302和托架210。
[0060]此外，為了保持在圖3中描繪的兩個外殼302之間、在外殼302和托架210之間、以及在外殼302和側壁202的外表面212之間的間隙，可在各個層之間采用止擋件(未示出)。在一個實施例中，止擋件可安裝在緊固件306周圍。此外，止擋件可由柔韌或吸振材料形成以緩沖振動。備選地，在不脫離本公開的范圍的情況下，止擋件可由任何其它已知的材料形成。
[0061]如前所述，可將任何數(shù)量的合成射流器206聯(lián)接到托架210。圖2和圖3示出了布置成二維陣列的四個合成射流器。然而，應當理解，在不脫離本公開的范圍的情況下，可在一維、二維或多維陣列中聯(lián)接更少或更多數(shù)量的合成射流器206。例如，合成射流組件204可包括3X2陣列的六個合成射流器206。備選地，合成射流組件204可包括1X2陣列的兩個合成射流器206。在不脫離本公開的范圍的情況下，其它示例可包括I X 3陣列、I X I陣列或2X6陣列的合成射流器206。
[0062]合成射流器206的促動器314可能夠形成由電刺激導致的周期性應力。周期性應力可導致合成射流器206的端口 316周期性地打開和關閉。因此，在一個實施例中，促動器314可包括振蕩隔膜。電源可聯(lián)接到振蕩隔膜，使得隔膜隨著電能的施加而振蕩。當隔膜向外振蕩時，流體可被攝入合成射流器206中，而當隔膜向內振蕩時，流體可離開合成射流器206。用于促動器314的電能可從封罩102內的電源或從外部電源提供。在圖3的圖示實施例中，促動器314示出為包括在合成射流器206的相對表面上的兩個圓形板。應該指出的是，圖中所示促動器314在合成射流器206上的位置純粹是示例性的，并且本公開不限于促動器314的任何具體位置。此外，雖然促動器314在圖3的實施例中示出為圓形板，但在其它情況下，促動器314可與合成射流器206的表面共延伸或具有其它形狀。此外，促動器314可采用單個連續(xù)部分的形式。備選地，促動器314的多個不連續(xù)部分可用來促動合成射流器206的相應表面。
[0063]用于促動器314的合適材料的示例包括壓電材料、磁致伸縮材料(來自線圈的磁場彼此吸引/排斥)或形狀記憶合金。在某些壓電材料中，合適的促動器材料可包括雙晶片壓電構型，其中兩個壓電層被異相激勵以產生彎曲。此外，壓電材料可包括其中一個壓電層設置在預加應力的不銹鋼墊片上的其它構型，或其中一個壓電層設置在黃銅墊片上的蜂鳴器元件構型。在另一個實施例中，促動器材料可并入陶瓷材料。
[0064]在操作期間，合成射流器206可被構造成將流體流導向通過端口 316。對于此動作來說，促動器314可被構造成在兩個階段(壓縮和膨脹，在此期間端口分別打開和關閉)之間的壓電效應的影響之下振動。參照圖4A和圖4B可更好理解合成射流器206的操作。
[0065]圖4A是根據(jù)本公開的示例性實施例的諸如圖2和圖3的合成射流器206的合成射流器在壓縮或排出階段期間的剖視圖400。圖4B是合成射流器在膨脹或攝入階段期間的剖視圖420。如圖所示，例如，在圖4A和圖4B中，合成射流器206包括第一柔性結構402和第二柔性結構404。至少一個促動器314可聯(lián)接到第一柔性結構402和第二柔性結構404中的至少一個。此外,可在第一柔性結構402和第二柔性結構404之間設置柔順壁406以限定室408。柔順壁406可包括端口 410，諸如圖3的端口 316，以便有利于在室408和周圍環(huán)境之間的流體連通。此外，代表側壁202或翅片208 (參見圖2)的表面411設置在合成射流器206的端口 410附近。來自合成射流器206的流體流可用來在操作期間冷卻表面411。
[0066]為了開始操作，由壓電促動器314取得少量電能，以使促動器314振動。在圖4A中所示合成射流器206的操作的第一階段期間，促動器314可朝室408向內壓縮(大體由附圖標記414描繪)，從而將流體通過端口 410排出室408。在圖4B所示的合成射流器206的操作的第二階段期間，促動器314可遠離室408向外膨脹(大體由附圖標記416描繪)，從而將流體通過端口 410吸入室408。促動器314可設計成使得促動器214的幾何形狀允許振動動作將流體通過端口 410且吸入室408，然后接著將流體再次通過端口 410排出室408。通過端口 410抽吸和排出的物理原理可以是不同的。當流體通過端口 410被抽吸時，端口410可將流體從完全圍繞合成射流器206的區(qū)域抽吸。因此，吸入室408的流體體積的大部分包括來自端口 410周圍的區(qū)域的流體。當合成射流器206將流體排出端口 410時，形成流體射流412。流體射流412可被構造成使得在流體射流412中形成渦環(huán)。渦環(huán)是移動通過相同或不同流體的旋轉流體的區(qū)域，在該區(qū)域，流型通常呈現(xiàn)超環(huán)面(甜甜圈)形狀。更具體而言，通過將流體射流412推入靜態(tài)流體的團塊而形成渦環(huán)。這些渦環(huán)有助于中斷可沿自然對流冷卻表面形成的層流薄膜。流體射流412以高速度行進并從周圍夾帶額外的流體，從而增強冷卻性能。
[0067]此外，流體射流412可以以多種方式被導向。例如，流體射流412可被導向成使得流體射流412大致垂直于表面411。這樣的方向趨于為流體射流412導向至的表面411的區(qū)域提供額外的局部冷卻。在另一示例中，流體射流412可被導向成使得流體射流412大致平行于表面411。在這種情況下，流體射流412沿流體射流412的周邊夾帶額外的流體以提供額外的冷卻能力。因此，冷卻表面411的流體的量不但包括從室408排出的流體，而且包括由流體射流412夾帶的流體。
[0068]圖5是示出用于從封罩散熱的示例性方法的流程圖500。參照圖1至圖4將描述該方法。該方法始于步驟502，其中諸如圖2的合成射流組件204的合成射流組件沿諸如封罩102的封罩的諸如側壁202的側壁可操作地聯(lián)接。如此前參照圖1至圖3所描述地，一個或多個合成射流組件204可以可操作地聯(lián)接到一個或多個側壁202。此外，每個合成射流組件204可包括一個或多個合成射流器206。在一些實施例中，可采用兩個或更多個合成射流器206的二維布置。在其它實施例中，可采用一維或多維陣列布置。此外，合成射流器206可以可操作地聯(lián)接到側壁202，使得它們與側壁202的表面間隔開。
[0069]隨后，合成射流組件204可被激勵，如由步驟504所指示的。在步驟506處，合成射流器206可被構造成生成流體射流412。為此，合成射流器206內的促動器314可響應于施加的電能而振蕩。由于振蕩，合成射流器206可在兩個沖程(壓縮和膨脹)之間切換。在膨脹沖程期間，促動器314可被構造成遠離諸如室408的室振蕩，以使室408膨脹。這樣的膨脹可迫使合成射流器206的端口 410周圍的諸如空氣的流體進入合成射流器內的室408。隨后，促動器314可轉變到第二沖程-壓縮沖程。在該沖程期間，促動器314可被構造成朝室408振蕩，從而使室408壓縮。這樣的壓縮力迫使室408內存在的流體以非常高的速度離開合成射流器206，從而產生流體射流412。
[0070]隨后，在步驟508處，流體射流412可朝封罩102的一個或多個壁被導向，以從該一個或多個壁散熱。例如，流體射流412可用來從側壁202散熱。為此，流體射流412可被導向成在側壁202的表面上流動，并從側壁202接收熱量。當流體射流412以高速度在側壁202的表面上流動時，流體射流412以快的速率從側壁202散熱，從而有效地冷卻側壁202。
[0071]除了有效地冷卻封罩之外，以上所述合成射流組件可在其它航空應用中使用，因為合成射流組件不具有移動部件。由于這些組件不包括任何軸承或其它易磨損部件，其生命周期比起目前可用的熱管理系統(tǒng)更長。此外，由于在本公開的合成射流器和待冷卻的封罩的表面之間保持間距，由封罩經(jīng)歷的振動不可轉移到合成射流器，反之亦然。
[0072]雖然本文中僅圖示和描述了本發(fā)明的某些特征，但本領域的技術人員會想到許多修改和變化。因此，應當理解，所附權利要求意圖涵蓋落在本公開的真正精神之內的所有這樣的修改和改變。
【權利要求】
1.一種封罩，包括: 外部殼體，其具有一個或多個壁； 合成射流組件，其構造成從所述一個或多個壁耗散熱量且包括: 托架，其可操作地聯(lián)接到所述外部殼體的一個或多個壁；以及 兩個或更多個合成射流器，其可操作地聯(lián)接到所述托架，其中，所述兩個或更多個合成射流器布置成多維陣列。
2.根據(jù)權利要求1所述的封罩，其特征在于，所述兩個或更多個合成射流器聯(lián)接到所述托架，使得所述兩個或更多個合成射流器與所述外部殼體的一個或多個壁的表面間隔開。
3.根據(jù)權利要求1所述的封罩，其特征在于，還包括一個或多個發(fā)熱的電子裝置。
4.根據(jù)權利要求3所述的封罩，其特征在于，所述合成射流組件中的合成射流器的數(shù)量基于所述一個或多個發(fā)熱的電子裝置的額定功率。
5.根據(jù)權利要求1所述的封罩，其特征在于，所述外部殼體還包括設置在所述外部殼體的一個或多個壁中的至少一個上的延伸表面。
6.根據(jù)權利要求5所述的封罩，其特征在于，所述兩個或更多個合成射流器包括端口，流體通過所述端口被導向成平行于或成角度于、或平行于且成角度于所述一個或多個壁、所述外部殼體的延伸表面、或所述一個或多個壁和所述外部殼體的延伸表面兩者。
7.一種耐震封罩，所述封罩包括: 外部殼體，其具有外表面和一個或多個壁且包括: 延伸表面，其設置在所述外部殼體的一個或多個壁中的至少一個上； 合成射流組件，其構造成從所述延伸表面耗散熱量，其中，所述合成射流組件設置成鄰近所述延伸表面，并且包括: 托架，其聯(lián)接到所述一個或多個壁中的至少一個；以及 一個或多個合成射流器，其可操作地聯(lián)接到所述托架，使得所述一個或多個合成射流器設置成鄰近所述外部殼體的外表面。
8.根據(jù)權利要求7所述的耐震封罩，其特征在于，所述一個或多個合成射流器聯(lián)接到所述托架，使得所述一個或多個合成射流器與所述外部殼體的外表面間隔開。
9.根據(jù)權利要求7所述的耐震封罩，其特征在于，所述一個或多個合成射流器聯(lián)接到所述托架，使得所述合成射流器設置在所述托架和所述外部殼體的外表面之間。
10.根據(jù)權利要求7所述的耐震封罩，其特征在于，所述一個或多個合成射流器布置成一維陣列、多維陣列或它們的組合。
【文檔編號】H05K7/20GK103582392SQ201310327616
【公開日】2014年2月12日 申請日期:2013年7月31日 優(yōu)先權日:2012年7月31日
【發(fā)明者】H.P.J.德博克, W.E.小格羅斯, B.P.瓦倫, R.P.梅爾 申請人:通用電氣公司