Патент на изобретение №2349060

(54) СПОСОБ И СИСТЕМА ОХЛАЖДЕНИЯ УСТРОЙСТВ ИЛИ ИХ КОМПОНЕНТОВ

(57) Реферат:

Изобретение относится к охлаждению электронных устройств. Способ охлаждения электронных устройств включает активное охлаждение с использованием первого отводящего теплоту элемента охлаждения, создание температурного градиента в тепловой трубе, отвод теплоты с горячей стороны второго отводящего теплоту элемента охлаждения. Охлаждение может производиться при помощи теплового коллектора. Способ моделирования процесса охлаждения включает моделирование охлаждения с отводом теплоты охлаждаемого устройства или его компонентов с использованием первого отводящего теплоту элемента охлаждения, моделирование отвода теплоты с горячей стороны второго отводящего теплоту элемента охлаждения. Установка охлаждаемого компонента в корпус производится под давлением. Устройство для охлаждения содержит первый отводящий теплоту элемент охлаждения, имеющий термическую связь с охлаждаемым устройством, тепловую трубу, второй отводящий теплоту элемент охлаждения, первичный элемент стока теплоты. Тепловая труба содержит испаряемую жидкость. Техническим результатом является улучшение управления охлаждением электронных устройств, работающих в скважинах. 4 н. и 21 з.п. ф-лы, 5 ил.

Область техники

Настоящее изобретение относится к охлаждению устройств, более конкретно к системам и способам, которые используют для охлаждения электронных устройств.

Предпосылки к созданию изобретения

Ранее уже был разработан механизм охлаждения с использованием накопления и удаления (отвода) теплоты, позволяющий управлять температурными режимами среды, окружающей тепловые (выделяющие теплоту) компоненты, в том числе электронные устройства, работающие в местах, имеющих высокую температуру, например в скважине, где температура типично доходит ориентировочно до 200°С. Несмотря на то, что охлаждение с использованием накопления теплоты может быть эффективным в течение короткого времени, многие разработчики прибегают к стратегиям охлаждения с использованием отвода теплоты, когда ожидается длительное время работы при высоких температурах.

Могут возникать различные проблемы, когда используют отводящие теплоту элементы охлаждения в скважине. Например, однокаскадные элементы могут не позволить выдерживать большие температурные градиенты. Если используют многокаскадные элементы, теплота, поглощаемая элементом (а также и рабочая теплота), может быть отброшена (отведена) вблизи от точки поглощения, в результате чего конвективная теплота поступает назад в охлаждаемый объект. Таким образом, по различным причинам необходимо найти улучшенные решения для управления охлаждением электронных устройств, работающих в скважинах, что и является задачей настоящего изобретения.

Краткое описание чертежей

На фиг.1 показано устройство и система в соответствии с различными вариантами настоящего изобретения.

На фиг.2 показаны другое устройство и система в соответствии с различными вариантами настоящего изобретения.

На фиг.3 показаны различные системы в соответствии с различными вариантами настоящего изобретения.

На фиг.4 показана схема последовательности операций, иллюстрирующая различные способы в соответствии с различными вариантами настоящего изобретения.

На фиг.5 показана блок-схема продукта в соответствии с различными вариантами настоящего изобретения.

Подробное описание изобретения

В соответствии с некоторыми вариантами настоящего изобретения холодная сторона первого отводящего теплоту элемента охлаждения, такого как термоэлектрический охладитель (ТЕС), может быть термически связана с тепловым компонентом, таким как чувствительный к теплоте компонент, входящий в состав электронного устройства. Затем температурный градиент может быть создан в теплопроводе, таком как тепловая труба. Это может быть осуществлено за счет термической связи холодной стороны теплопровода с горячей стороной первого отводящего теплоту элемента охлаждения и за счет связи холодной стороны второго отводящего теплоту элемента охлаждения (который также может содержать ТЕС) с горячей стороной теплопровода. Указанным образом теплота скорее “отсасывается” из электронного устройства, а не “проталкивается” в резервуар или в некоторый другой механизм хранения. В соответствии с некоторыми вариантами горячая сторона второго отводящего теплоту элемента охлаждения может быть термически связана с первичным стоком теплоты, таким как внешняя стенка корпуса под давлением, который содержит изолированные откаченные баллоны, используемые в операциях бурения и каротажа скважин.

В тексте описания настоящего изобретения “сохраняющим теплоту элементом охлаждения” называют элемент, который скорее поглощает и запасает теплоту, чем рассеивает (удаляет) теплоту. Аналогично, “отводящим теплоту элементом охлаждения” называют элемент, который активно рассеивает теплоту в окружающую среду. В соответствии с некоторыми вариантами отводящий теплоту элемент охлаждения может содержать устройство охлаждения с электропитанием, такое как ТЕС.

На фиг.1 показаны устройство 100 и система 110 в соответствии с различными вариантами настоящего изобретения, каждое из которых может работать в соответствии с описанными выше принципами. Например, система 110 и устройство 100 могут содержать первый отводящий теплоту элемент 114 охлаждения, термически связанный с одним или несколькими тепловыми компонентами 118, чувствительными к теплоте (например, компоненты электронных устройств), и выделяющие теплоту компоненты (например, источники питания, трансформаторы, соединители и устройства (структуры) кремний на сапфире). Устройство 100 может содержать теплопровод 122, такой как тепловая труба, который термически связан с горячей стороной 126 первого отводящего теплоту элемента 114 охлаждения. Устройство 100 может также содержать второй отводящий теплоту элемент 130 охлаждения, холодная сторона 134 которого термически связана с горячей стороной 138 теплопровода 122, для создания температурного градиента G в теплопроводе 122. В соответствии с некоторыми вариантами устройство 100 может содержать тепловой коллектор 142, такой как холодная пластина, расположенный между тепловыми компонентами 118 и холодной стороной 146 первого отводящего теплоту элемента 114 охлаждения. В соответствии с некоторыми вариантами более двух отводящих теплоту элементов охлаждения 114, 130 и более одного теплопровода 122 могут быть использованы для образования “цепи” охлаждения (например, первый (начальный) элемент охлаждения может быть связан со вторым элементом охлаждения при помощи первого теплопровода, а второй элемент охлаждения может быть связан с третьим (оконечным) элементом охлаждения при помощи второго теплопровода).

Горячая сторона второго отводящего теплоту элемента 130 охлаждения (который также может содержать оконечный элемент охлаждения в цепи) может быть термически связана с одним или несколькими элементами 160 первичного стока теплоты. Элементы первичного стока теплоты могут содержать любой искусственный механизм, который позволяет создать термическую связь с флюидом удаления теплоты в окружающую среду, таким как буровой раствор и другие флюиды, которые используют в стволе скважины. Так, например, первичный сток теплоты может содержать корпус под давлением, корпус каротажного зонда, а также их участки и/или компоненты.

Первый и второй отводящие теплоту элементы 114, 130 охлаждения могут быть отводящими теплоту элементами охлаждения любого типа. Например, любой из или оба отводящих теплоту элементов 114, 130 охлаждения могут быть выбраны из группы, в которую входят (но без ограничения): термоэлектрические устройства охлаждения, термоионные устройства охлаждения, термоакустические устройства охлаждения и магнитные устройства охлаждения. Теплопровод 122 может также содержать некоторый отводящий теплоту элемент охлаждения, и если он выполнен как тепловая труба, то может быть подразделен по меньшей мере на два общих типа: тепловые трубы с постоянной теплопроводностью и тепловые трубы с переменной теплопроводностью.

Обычно тепловая труба с постоянной теплопроводностью не ограничена работой при постоянной рабочей температуре; ее температура может изменяться в соответствии с поступлением теплоты и режимом стока. Однако в ней отсутствует прирожденная способность управления температурой. Тепловая труба может быть сплошной или полой и может быть заполнена испаряемой жидкостью (например, это может быть тепловая труба с паровой фазой). Теплопроводность может превышать ориентировочно 50 Btu/(h·ft²·°F·ft) (85 w/m·k), оставаясь, главным образом, постоянной. Тепловые трубы с постоянной теплопроводностью могут переносить (передавать) теплоту в любом направлении, работать в широком диапазоне температур и могут содержать отводящий теплоту элемент охлаждения без питания.

За счет модификации тепловая труба с постоянной теплопроводностью может содержать различные признаки переменной теплопроводности и диодные функции, чтобы поддерживать температуру источника теплоты на постоянном уровне, когда ввод теплоты возрастает на 200 процентов или больше. Тепловая труба с переменной теплопроводностью (VCHP) отличается от тепловых труб других типов своей способностью управления температурой, а именно способностью поддерживать температуру устройства, термически связанного с объединенным испарителем, практически постоянной, главным образом, независимо от изменений граничных условий VCHP. Например, забуференная газом VCHP, известная специалистам в данной области, может содержать холодный резервуар (с капиллярным фитилем или без него) и горячий резервуар. Пассивное управление с обратной связью может быть осуществлено с использованием сильфонного резервуара. Может быть использовано также активное (электрическое) управление с обратной связью. Диодные тепловые трубы позволяют теплоте протекать (распространяться) в одном направлении и не позволяют теплоте протекать в противоположном направлении.

Таким образом, теплопровод 122 может содержать тепловую трубу с, главным образом, постоянной теплопроводностью или тепловую трубу с переменной теплопроводностью. Теплопровод 122 может иметь полый внутренний участок и содержать испаряемую жидкость 150. Во многих вариантах теплопровод 122 может иметь коэффициент теплопроводности ориентировочно свыше 85 w/m·k. Могут быть осуществлены и другие варианты.

Например, система 110 может содержать устройство, аналогичное или идентичное описанному здесь выше устройству 100, а также корпус 154 под давлением. Корпус 154 под давлением может иметь один или несколько первичных элементов стока 160 теплоты, термически связанных с горячей стороной 162 второго отводящего теплоту элемента 130 охлаждения. Корпус 154 под давлением может содержать изоляционный баллон, в том числе, главным образом, откаченный изоляционный баллон.

В соответствии с некоторыми вариантами первичные элементы 160, 260 стока теплоты могут содержать второй теплопровод 164, 264, который представляет собой вторую тепловую трубу. Кроме того, система 110 может содержать один или несколько стопоров 168, механически связанных с корпусом 154 под давлением (например, с изоляционным баллоном), причем стопоры 168 содержат один или несколько теплопроводов 164, связанных с горячей стороной 162 второго отводящего теплоту элемента 130 охлаждения.

На фиг.2 показаны другие устройство 200 и система 210 в соответствии с различными вариантами настоящего изобретения. Устройство 200 и система 210, показанные на фиг.2, могут быть аналогичными или идентичными с устройством 100 и системой 110, соответственно показанными на фиг.1. На фиг.2 показано, что в соответствии с некоторыми вариантами первичные элементы 260 стока теплоты могут содержать внутреннюю стенку 272, или внешнюю стенку 274 корпуса 254 под давлением, или обе из них. Внутренняя стенка 272 и внешняя стенка 274 могут быть разделены при помощи опоры 278 и/или уплотнительного кольца 282. В показанном варианте тепловые компоненты 218 (например, электронное устройство, закрепленное на схемной плате 286) могут быть непосредственно термически связаны с первым отводящим теплоту элементом 214 охлаждения. Теплопровод 222, который может содержать одну или несколько тепловых труб, может быть непосредственно термически связан с первым отводящим теплоту элементом 214 охлаждения и со вторым отводящим теплоту элементом 230 охлаждения. Второй отводящий теплоту элемент 230 охлаждения, в свою очередь, может быть термически связан с различными элементами 260 первичного стока теплоты, в том числе с внутренней стенкой 272 корпуса 254 под давлением.

На фиг.3 показаны несколько систем 364 в соответствии с различными вариантами настоящего изобретения, которые могут содержать части 320 оборудования низа бурильной колонны, использованного в операции бурения скважины. Такие системы 364 могут быть использованы в операциях бурения и в операциях каротажа.

В соответствии с некоторыми вариантами система 364 может образовывать часть буровой установки 302, расположенной на поверхности 304 скважины 306. Буровая установка 302 может служить опорой для бурильной колонны 308. Бурильная колонна 308 может проникать через роторный стол 309 для бурения скважины 312 в подземных формациях 314. Бурильная колонна 308 может содержать ведущую бурильную трубу 316, бурильную трубу (бурильные трубы) 318 и оборудование 320 низа бурильной колонны, возможно установленное на нижнем участке бурильной трубы 318.

Оборудование 320 низа бурильной колонны может содержать воротники 322 бура, возможно связанные со скважинным инструментом 324 и/или с буровым долотом 326. Буровое долото 326 при работе создает ствол скважины 312 за счет проникновения через поверхность 304 и через подземные формации 314. Скважинный инструмент 324 может представлять собой любой из инструментов различного типа, в том числе инструмент MWD (позволяющий производить скважинные исследования в процессе бурения), инструмент LWD (позволяющий производить каротаж во время бурения) и другие инструменты.

Во время операций бурения бурильная колонна 308 (которая, возможно, содержит ведущую бурильную трубу 316, бурильную трубу 318 и оборудование 320 низа бурильной колонны) может быть приведена во вращение при помощи роторного стола 309. В дополнение к этому или альтернативно оборудование 320 низа бурильной колонны также может быть приведено во вращение при помощи двигателя (например, при помощи гидравлического забойного двигателя), который расположен внутри скважины. Воротники 322 бура (утяжеленные бурильные трубы) могут быть использованы для увеличения веса бурового долота 326. Воротники 322 бура могут также придавать жесткость оборудованию 320 низа бурильной колонны, чтобы позволить оборудованию 320 низа бурильной колонны передавать добавочный вес на буровое долото 326 и, в свою очередь, способствовать проникновению бурового долота 326 через поверхность 304 и подземные формации 314.

Во время операций бурения буровой насос 332 может нагнетать буровой раствор из амбара 334 для бурового раствора через шланг 336 в бурильную трубу 318 и вниз к буровому долоту 326. Буровой раствор может вытекать из бурового долота 326 и может быть возвращен на поверхность 304 через кольцевое пространство 340 между бурильной трубой 318 и стенками скважины 312. Буровой раствор затем может быть возвращен в амбар 334 для бурового раствора, в котором его фильтруют. В соответствии с некоторыми вариантами буровой раствор может быть использован для охлаждения бурового долота 326, а также для обеспечения смазки бурового долота 326 во время операций бурения. Кроме того, буровой раствор может быть использован для удаления породы, выбуренной из подземной формации 314 за счет работы бурового долота 326.

Таким образом, можно понять, что в соответствии с некоторыми вариантами система 364 может содержать оборудование 320 низа бурильной колонны, одно или несколько устройств 300, аналогичных или идентичных устройству 100, 200, описанному здесь выше со ссылкой на фиг.1 и 2, и/или одну или несколько подсистем 310 (которые, в свою очередь, могут быть аналогичными или идентичными системам 110, 210, описанным здесь выше со ссылкой на фиг.1 и 2). Так, в соответствии с некоторыми вариантами система 364 может иметь втулку 322 для соединения с буровым долотом 326 и для установки одного или нескольких корпусов под давлением (например, изоляционных баллонов), которые могут быть аналогичными или идентичными корпусам 154, 254 под давлением, имеющимся в соответствующих системах 110, 210 и показанным на фиг.1 и 2.

В соответствии с некоторыми вариантами (например, при использовании проводной линии связи) система 364 может содержать корпус 370 инструмента для соединения с каротажным кабелем 374. Корпус 370 инструмента может быть использован для установки одного или нескольких корпусов под давлением, которые могут быть аналогичными или идентичными корпусам 154, 254 под давлением, имеющимся в соответствующих системах 110, 210 и показанным на фиг.1 и 2. Каротажный кабель 374 может представлять собой проводной кабель (который содержит множество силовых линий и линий связи), монокабель (единственный проводник) и/или линию без силовых проводников или проводников связи.

Устройства 100, 200, системы 110, 210, 364, отводящие теплоту элементы 114, 130, 214, 230 охлаждения, тепловые компоненты 118, 218, теплопроводы 122, 164, 222, горячие стороны 126, 138, 162, тепловой коллектор 142, холодная сторона 146, испаряемая жидкость 150, корпуса 154, 254 под давлением, первичные элементы 160, 260 стока теплоты, стопоры 168, внутренняя стенка 272, внешняя стенка 274, опора 278, уплотнительное кольцо 282, схемная плата 286, буровая установка 302, поверхность 304, скважина 306, бурильная колонна 308, роторный стол 309, подсистемы 310, ствол 312 скважины, подземные формации 314, ведущая бурильная труба 316, бурильная труба 318, оборудование низа бурильной колонны 320, воротники бура 322, скважинный инструмент 324, буровое долото 326, буровой насос 332, амбар 334 для бурового раствора, кольцевая зона 340, корпус 370 инструмента, каротажный кабель 374 и температурный градиент G могут быть охарактеризованы здесь как “модули”. Такие модули могут содержать аппаратные средства, и/или один или несколько процессоров и/или запоминающих схем, программные средства, в том числе объекты и наборы объектов, и/или микропрограммное обеспечение, а также их комбинации, в зависимости от желательной архитектуры устройства 100, 200, 300, подсистем 310 и систем 110, 210 и 364 в соответствии с конкретными видами реализации различных вариантов настоящего изобретения. Например, такие модули могут быть включены в пакет программного моделирования операций системы, такой как пакет моделирования электрических сигналов, пакет моделирования использования и распределения мощности, пакет моделирования рассеивания мощности/ теплоты, пакет моделирования передачи-приема сигналов, и/или в комбинацию программных и аппаратных средств, которые используют для моделирования операций в различных возможных вариантах.

Следует также иметь в виду, что устройства и системы в соответствии с различными вариантами могут быть использованы в применениях, которые отличаются от операций каротажа, бурения и скважинных операций, так что приведенные различные варианты не имеют ограничительного характера. Устройства 100, 200, 300, подсистема 310 и системы 110, 210 и 364 приведены только для пояснения (общего понимания) структуры различных вариантов и не служат в качестве полного описания всех элементов и характеристик устройства и систем, которые могут быть использованы в описанных здесь структурах.

В соответствии с различными вариантами могут быть использованы новые устройства и системы, которые содержат электронные схемы, используемые в имеющих высокую скорость компьютерах, схемы связи и схемы обработки сигналов, модемы, процессорные модули, встроенные процессоры, схемы коммутации данных и специфические модули, в том числе многослойные модули и многокристальные модули. Такие устройства и системы могут быть дополнительно использованы в качестве компонентов в различных электронных системах, таких как телевизоры, сотовые телефоны, персональные компьютеры, спутниковые компьютеры, персональные информационные устройства (PDA), рабочие станции, радиоприемники, видеоплейеры, транспортные средства и т.п. Могут быть реализованы и другие варианты, как это показано на фиг.4.

На фиг.4 показана схема последовательности операций для различных способов в соответствии с различными вариантами настоящего изобретения. Так, в соответствии с некоторыми вариантами способ 411 может, возможно, начинаться с операции 421 установки одного или нескольких охлаждаемых компонентов, таких как чувствительные к теплоте компоненты или выделяющие теплоту компоненты, в корпус под давлением. Как уже было упомянуто здесь выше, корпус под давлением может содержать изоляционный баллон, такой как, главным образом, вакуумированный (откаченный) изоляционный баллон, такого типа, который обычно используют в скважинных операциях. Способ 411 может продолжаться при помощи этапа 425 работы в скважине тепловых компонентов, таких как одно или несколько электронных устройств.

В соответствии с некоторыми вариантами способ 411 в операции 431 может предусматривать активное охлаждение одного или нескольких тепловых компонентов с использованием первого отводящего теплоту элемента охлаждения. Этой деятельности может способствовать в операции 435 охлаждение тепловых компонентов при помощи теплового коллектора, термически связанного с холодной стороной первого отводящего теплоту элемента охлаждения.

Способ 411 может продолжаться при помощи операции 441 создания температурного градиента в теплопроводе, таком как тепловая труба, возможно, за счет пропускания (отвода) теплоты с горячей стороны первого отводящего теплоту элемента охлаждения на холодную сторону второго отводящего теплоту элемента охлаждения с использованием теплопровода. В соответствии с некоторыми вариантами операция создания температурного градиента в теплопроводе может дополнительно включать в себя операцию 445 отвода теплоты с горячей стороны второго отводящего теплоту элемента охлаждения за счет термического соединения второго теплопровода, содержащего вторую тепловую трубу, с горячей стороной второго отводящего теплоту элемента охлаждения. Способ 411 может также предусматривать в операции 449 охлаждение второго отводящего теплоту элемента охлаждения за счет термического соединения горячей стороны второго отводящего теплоту элемента охлаждения с первичным стоком теплоты, таким как теплопроводящий элемент, имеющийся в корпусе под давлением (например, внутренняя и/или внешняя стенка изоляционного баллона и/или теплопровод (например, тепловая труба) в стопоре, связанном с баллоном).

Могут быть осуществлены различные вариации способа 411. Следует иметь в виду, что описанные здесь способы не обязательно должны быть осуществлены в описанном порядке или в каком-нибудь другом порядке. Любые описанные здесь выше активности, связанные со способами, могут быть смоделированы, причем программные и аппаратные модули могут быть объединены для моделирования среды, которая имитирует поведение устройства 100, 200, подсистем 310 и систем 110, 210 и 364 в реальных условиях. Более того, описанные здесь выше активности, связанные со способами, могут быть осуществлены последовательно, параллельно или итеративным образом.

В описании настоящего изобретения термины “информация” и “данные” могут быть использованы взаимозаменяемо. Информация, в том числе параметры, команды, операнды и другие данные, в том числе данные в различных форматах (например, с временным разделением, с коллективным доступом) и различных типов (например, двоичные, буквенно-цифровые, аудио, видео), могут быть переданы и приняты в виде одной или нескольких несущих.

После прочтения этого описания и его осмысления специалисты, обладающие обычным набором знаний в данной области, могут понять, как следует запустить компьютерную программу со считываемого компьютером носителя информации в системе на базе компьютера, чтобы осуществить функции, заданные в компьютерной программе. Могут быть использованы различные языки программирования для создания одной или нескольких программ, предназначенных для внедрения и осуществления описанных здесь способов. Программы могут быть структурированы в объектно-ориентированном формате с использованием объектно-ориентированного языка, такого как Java или C++. Альтернативно, программы могут быть структурированы в процедурно-ориентированном формате с использованием процедурно-ориентированного языка, такого как ассемблер или С. Компоненты программы могут сообщаться с использованием любого из ряда механизмов, хорошо известных специалистам, таких как интерфейсы прикладной программы или техника взаимодействия процессов, в том числе дистанционное обращение к процедуре. Настоящее изобретение не ограничено использованием какого-либо определенного языка программирования или режима работы. При этом могут быть осуществлены и другие варианты, как это показано на фиг.5.

На фиг.5 показана блок-схема продукта 585 в соответствии с различными вариантами настоящего изобретения, такого как компьютер, система памяти, магнитный или оптический диск, некоторые другие запоминающие устройства, и/или электронное устройство или система любого другого типа. Продукт 585 может содержать процессор 587, подключенный к среде (носителю информации) с машинным доступом, такой как запоминающее устройство 589 (например, электрическое, оптическое или электромагнитное запоминающее устройство), имеющей соответствующую информацию 591 (например, машинные команды и/или другие данные), при обращении к которой машина (например, процессор 587) осуществляет такие действия, как моделирование охлаждения с отводом теплоты от охлаждаемого компонента с использованием первого отводящего теплоту элемента охлаждения. Обращение к информации может также приводить к тому, что машина осуществляет такие действия, как моделирование создания температурного градиента в теплопроводе, за счет моделирования передачи теплоты с горячей стороны первого отводящего теплоту элемента охлаждения на холодную сторону второго отводящего теплоту элемента охлаждения, с использованием теплопровода, а также моделирование отвода теплоты с горячей стороны второго отводящего теплоту элемента охлаждения, соединенного с первичным стоком теплоты. Термин “моделирование” в этом и следующем параграфах используют для того, чтобы подчеркнуть, что описанные активности могут быть осуществлены в реальных условиях или просто смоделированы для того, чтобы имитировать поведение в реальных условиях.

Другие действия могут включать в себя, например, моделирование охлаждения второго отводящего теплоту элемента охлаждения за счет (моделирования) тепловой связи горячей стороны второго отводящего теплоту элемента охлаждения с первичным стоком теплоты, таким как теплопроводящий элемент (например, тепловая труба), имеющийся в изоляционном баллоне. Другие действия также могут включать в себя моделирование охлаждения электронного устройства за счет (моделирования) тепловой связи между одним или несколькими тепловыми компонентами и тепловым коллектором и между тепловым коллектором и холодной стороной первого отводящего теплоту элемента охлаждения.

Внедрение описанных здесь устройства, систем и способов создает механизм увеличения времени работы (срока службы) электронных устройств, которые используют в скважинных применениях. Это позволяет также использовать более дешевые, более распространенные компоненты, которые выдерживают более низкие рабочие температуры.

Следует иметь в виду, что сопроводительные чертежи, которые являются частью описания настоящего изобретения, приведены только для пояснения специфических вариантов реализации настоящего изобретения и не имеют ограничительного характера. Показанные на чертежах варианты описаны с достаточным количеством деталей, позволяющим специалистам реализовать настоящее изобретение. Несмотря на то, что были описаны предпочтительные варианты осуществления изобретения, совершенно ясно, что в него специалистами в данной области могут быть внесены изменения и дополнения, которые не выходят за рамки формулы изобретения. Таким образом, подробное описание изобретения не имеет ограничительного характера, а объем патентных притязаний определяется только формулой изобретения.

Формула изобретения

1. Способ охлаждения устройств или их компонентов, включающий в себя следующие операции: активное охлаждение устройства или его компонентов с использованием первого отводящего теплоту элемента охлаждения; создание температурного градиента в тепловой трубе за счет активного пропускания теплоты с горячей стороны первого отводящего теплоту элемента охлаждения на холодную сторону второго отводящего теплоту элемента охлаждения, с использованием тепловой трубы, и отвод теплоты с горячей стороны второго отводящего теплоту элемента охлаждения, связанного с первичным элементом стока теплоты.

2. Способ по п.1, в котором активное охлаждение дополнительно предусматривает охлаждение при помощи теплового коллектора термически связанного с холодной стороной первого отводящего теплоту элемента охлаждения.

3. Способ по п.1, в котором отвод теплоты с горячей стороны второго отводящего теплоту элемента охлаждения, связанного с первичным элементом стока теплоты, дополнительно предусматривает: отвод теплоты с горячей стороны второго отводящего теплоту элемента охлаждения за счет термической связи второй тепловой трубы с горячей стороной.

4. Способ по п.1, который дополнительно предусматривает: установку охлаждаемого компонента в корпус под давлением.

5. Способ по п.4, при котором охлаждаемое электронное устройство установлено в буровой скважине.

6. Способ по п.4, в котором корпус под давлением представляет собой вакуумированный изоляционный баллон.

7. Способ моделирования процесса охлаждения, включающий: моделирование охлаждения с отводом теплоты охлаждаемого устройства или его компонентов с использованием первого отводящего теплоту элемента охлаждения; моделирование создания температурного градиента за счет моделирования активного пропускания теплоты с горячей стороны первого отводящего теплоту элемента охлаждения на холодную сторону второго отводящего теплоту элемент охлаждения, с использованием тепловой трубы; и моделирование отвода теплоты с горячей стороны второго отводящего теплоту элемента охлаждения, связанного с первичным элементом стока теплоты.

8. Способ по п.7, который дополнительно включает в себя: моделирование охлаждения второго отводящего теплоту элемента охлаждения за счет моделирования тепловой связи горячей стороны второго отводящего теплоту элемента охлаждения с первичным элементом стока теплоты, который помещен в изолированный баллон.

9. Способ по п.7, который дополнительно включает в себя: моделирование охлаждения компонента за счет моделирования тепловой связи между охлаждаемым компонентом и тепловым коллектором, и между тепловым коллектором и холодной стороной первого отводящего теплоту элемента охлаждения.

10. Способ по п.7, в котором второй отводящий теплоту элемент охлаждения выбран из группы, в которую входят термоэлектрическое устройство охлаждения, термоионное устройство охлаждения, термоакустическое устройство охлаждения и магнитное устройство охлаждения.

11. Способ по п.7, в котором тепловая труба выбрана из группы, в которую входят тепловая труба с постоянной теплопроводностью и тепловая труба с переменной теплопроводностью.

12. Устройство для охлаждения, которое содержит: первый отводящий теплоту элемент охлаждения, имеющий термическую связь с охлаждаемым устройством или его компонентами; тепловую трубу, термически связанную с горячей стороной первого отводящего теплоту элемента охлаждения; второй отводящий теплоту элемент охлаждения, холодная сторона которого термически связана с горячей стороной теплопровода, для активного создания температурного градиента в тепловой трубе; и первичный элемент стока теплоты, термически связанный с горячей стороной второго отводящего теплоту элемента охлаждения.

13. Устройство по п.12, в котором второй отводящий теплоту элемент охлаждения выбран из группы, в которую входят термоэлектрическое устройство охлаждения, термоионное устройство охлаждения, термоакустическое устройство охлаждения и магнитное устройство охлаждения.

14. Устройство по п.12, в котором тепловая труба представляет собой тепловую трубу с постоянной теплопроводностью, имеющую теплопроводность свыше 85 Вт/(м·К).

15. Устройство по п.12, в котором тепловая труба содержит испаряемую жидкость.

16. Устройство по п.12, которое дополнительно содержит: тепловой коллектор, расположенный между охлаждаемым компонентом и холодной стороной первого отводящего теплоту элемента охлаждения.

17. Система для охлаждения, которая содержит: первый отводящий теплоту элемент охлаждения, термически связанный с охлаждаемым устройством или его компонентами; первую тепловую трубу, термически связанную с горячей стороной первого отводящего теплоту элемента охлаждения; второй отводящий теплоту элемент охлаждения, имеющий холодную сторону, термически связанную с горячей стороной тепловой трубы для создания температурного градиента в тепловой трубе; и корпус под давлением, который содержит элемент первичного стока теплоты, термически связанный с горячей стороной второго отводящего теплоту элемента охлаждения.

18. Система по п.17, в которой корпус под давлением представляет собой вакуумированный изоляционный баллон.

19. Система по п.17, в которой тепловая труба представляет собой тепловую трубу с переменной теплопроводностью.

20. Система по п.17, в которой первичный элемент стока теплоты представляет собой внешнюю стенку корпуса под давлением.

21. Система по п.17, в которой первичный элемент стока теплоты представляет собой вторую тепловую трубу.

22. Система по п.18, которая дополнительно содержит: муфту для соединения бурового долота и корпуса, который представляет собой вакуумированный изоляционный баллон.

23. Система по п.18, которая дополнительно содержит: корпус инструмента для соединения каротажного кабеля и корпуса, который представляет собой вакуумированный изоляционный баллон.

24. Система по п.23, в которой каротажный кабель выбран из группы, в которую входят проводная линия и монокабель.

25. Система по п.18, которая дополнительно содержит: стопор, механически связанный с вакуумированным изоляционным баллоном, причем стопор содержит тепловую трубу, связанную с горячей стороной второго отводящего теплоту элемента охлаждения.

РИСУНКИ