Nieuws & Events

Samenwerking Telerex en OTS; ruim 10 jaar gecombineerde ervaring op thermisch gebied

Telerex heeft een breed gamma aan producten voor het kunnen koelen van elektronische componenten en systemen, zoals heatsinks, peltier elementen, thermisch interface materialen, cold plates, chillers, fans en thermisch electrische assemblies.

Telerex neemt als het aankomt op het leveren van standaard producten de rol aan van apotheker. In de praktijk krijgen we echter ook koelvraagstukken voorgelegd waar een standaard product niet kan volstaan of dat het niet duidelijk is wat de thermische koeloplossing kan zijn. In sommige gevallen komt het zelfs voor dat we de vraag moeten stellen of het überhaupt mogelijk is de elektronica te kunnen koelen binnen de vooraf gestelde eisen. Zoals bijvoorbeeld bij hermetisch gesloten systeemkasten, als de apparatuur geplaatst is in vacuüm of wanneer de te koelen elektronica zich bevindt in zeer hoge of lage omgevingstemperaturen.

Als het duidelijk is dat met een standaard product een thermisch probleem niet kan worden opgelost, schakelt Telerex haar bevriende specialist in. Dit betreft het engineeringsbedrijf Optimal Thermal Solutions (OTS). Zij richten zich op de warmtehuishouding van elektronica.

Koelsysteem voor meetkastOTS biedt integrale oplossingen waarbij het gehele systeem in beschouwing wordt genomen om zo tot het meest optimale resultaat te komen. Zij beschikken over thermische laboratoriumfaciliteiten en software tools die helpen bij de ontwikkeling van het op maat maken van het koelsysteem. Samen met de klant wordt met behulp van analytische berekeningen, computersimulaties en experimentele testen gewerkt aan de meest geschikte thermische/mechanische oplossing en worden aan de hand hiervan eventuele prototypes gemaakt. Niets is standaard en alles wordt customized ontworpen. Telerex verzorgt de productiefaciliteiten en het gehele logistieke proces, binnen haar eigen bedrijfsgroep en dankzij de goede relatie met haar leveranciers.

Een duidelijke win-winsituatie voor u als klant waarbij dankzij de kennis en expertise van OTS, in combinatie met het netwerk van Telerex, u geheel ontzorgd wordt. Bij aanvang van het project mag u rekenen op een compleet gegarandeerd werkende oplossing voor uw applicatie binnen een met u afgesproken termijn. Een mooi voorbeeld waar we onze krachten hebben gebundeld, blijkt uit onderstaande uitdagende klantvraag.

Van idee tot realisatie – Koelen bij extreme condities

Bij Telerex denken we graag mee met de klant, zelfs als deze een oplossing zoekt onder extreme omstandigheden. De klant vroeg ons of wij hem konden helpen met een koelsysteem voor een grote meetkast. De omgeving van de applicatie is een grote fabriekshal waarbij de kopse kanten van de hal vaak open zijn en vanwege het proces er vaak een sterk vervuilde luchtomgeving is. De uitgangspunten van het ontwerp zijn de sterk vervuilde omgeving in combinatie met omgevingstemperaturen variërend van -50°C tot 60°C en de constante vereiste temperatuur binnen de meetkast van -5°C tot 25°C bij een wisselende warmtebelasting van 100-400W. In verband met het onderhoud en de betrouwbaarheid was het eerste idee van de klant om te kijken naar een koelsysteem gebaseerd op Peltier.Een klantvraag die zeer specifiek is en waar een uitdagende klus voor ons ligt.

Klantwens

In het eerste gesprek met OTS en de klant wordt in kaart gebracht met welke meest relevante thermische- en mechanische randvoorwaarden rekening gehouden dient te worden. Aan de hand hiervan wordt vervolgens een thermisch ontwerp gemaakt. Het afgegeven maximale warmtevermogen door de elektronica binnen in de hermetisch gesloten kast, afdichting IP65, bedraagt 400 Watt. Dit is exclusief het gedissipeerde vermogen wat nodig zal zijn voor het koelsysteem. Dit vermogen dient ook te worden afgestaan aan de omgeving in de extreme temperatuursituatie van +60°C. Bij normaal bedrijf is het afgegeven warmtevermogen binnen in de kast maximaal 400 watt en de temperatuur, ongeacht de omgevingstemperatuur, moet dan binnen de 20°C tot maximaal 30°C blijven. Daarnaast wenst de klant dat voor de koeling geen fans in en buiten de behuizing gebruikt zouden worden. Tot slot dient het opstarten van het systeem ook mogelijk te zijn bij een omgevingstemperatuur van -50°C, waarbij de temperatuur binnen in de kast binnen een paar uur boven 0°C moet zijn gebracht zodat de interne apparatuur aangezet kan worden.

Onze oplossing

Op basis van de verkregen informatie is de keuze van een peltier oplossing direct komen te vervallen, omdat de efficiëntie van dit type koeling bij grote temperatuurverschillen heel laag is; een rendement van slechts 10% tot maximaal 30%. Daarnaast is ook de eis dat er geen fans toegepast mogen worden, komen te vervallen omdat intern in de kast een te grote temperatuurgradient zal optreden zonder fans en extern de condensor heatsink enorm volumineus zou gaan worden. In verband met alle eisen is er een koeloplossing gekozen die gebaseerd is op de werking van een conventionele industriële koelkast/airconditioning systeem en is opgebouwd uit:

  • Compressor
  • Voorraadvat ten behoeve van het koelmiddel, zodat er over het temperatuurbereik altijd voldoende koelmiddel aanwezig is
  • Expansieventiel om de temperatuur van de verdamper te regelen over een groot buiten temperatuurbereik
  • Custom-made verdamper, opgebouwd uit een aluminium plaat voorzien van koperen leidingen en intern in de kast een geforceerd gekoelde heatsink
  • Condensor opgebouwd middels een grote heatsink met in de basis de koelleidingen, die in contact staan met de buitenlucht waar de warmteoverdracht via geforceerde convectie naar de omgeving toe plaatsvindt.

ontwikkelde componenten van het koelsysteem

De compressorpomp verplaatst de warmte-energie van binnen naar buiten de kast waardoor de temperatuur binnen in de kast daalt (vergelijkbaar met de airco thuis of in de auto). Het rendement, de verhouding tussen het elektrisch opgenomen vermogen van de compressor en het koelvermogen, is met deze gekozen technologie zeer hoog en ligt tussen de 200% tot 300%. De condensor zoals de zwarte plaat aan de achterzijde van een koelkast of de radiator van de airco die buiten staat, is vervangen door een heatsink met hoge vinnen. De vinnen staan onderling ver uit elkaar om het dichtslibben ten gevolge van het vuil vanuit de omgeving te minimaliseren. Tevens kan het schoonmaken op een snelle service-vriendelijke manier gedaan worden. De heatsink is qua afmeting (B650XH620XD165) groot geworden omdat deze als eis heeft dat de persgastemperatuur niet boven de 80°C uit mag komen bij een belasting van 600Watt (interne dissipatie plus compressor vermogen) en 60°C omgevingslucht. De lucht wordt door middel van IP68 fans door de heatsink geblazen. Verder zijn er aparte koelelementen ontwikkeld om zowel de compressor als de compressor controller te koelen in de IP65 dichte kast.

Tijdens het ontwerpproces is gebruik gemaakt van analytische rekenmethoden en computer simulatietechnieken (Computational Fluid Dynamics) om te komen tot een zo optimaal mogelijk ontwerp wat in een keer voldoet.

De diverse onderdelen zijn als prototype uitvoerig getest, onder andere door diverse simulaties in een klimaatkast om de werking bij de verschillende omgevingstemperaturen te kunnen garanderen. Nadat de testfase goed is afgerond, volgt de fase waarin het uiteindelijke product wordt gedefinieerd en rekening wordt gehouden met de overige wensen. Zo wordt de koelunit uit het oogpunt van servicevriendelijk onderhoud via de achterzijde van de kast ingebouwd en kan het gehele koelsysteem eenvoudig losgenomen worden. Hierdoor kan in een kort tijdsbestek een vervangunit teruggeplaatst worden.

Bent u op zoek naar een thermische oplossing voor uw applicatie? Bent u benieuwd welke innovatieve creatie wij voor uw applicatie kunnen bedenken/ontwerpen? Neem contact met ons op.

Thermal trainingen

In het verlengde van Telerex uitgebreide thermal services organiseren wij cursussen en workshops op het vlak van thermische toepassingen. Deze cursussen geven wij in samenwerking met OTS.
OTS combineert analytische berekeningen, computersimulaties en experimentele testen als basis voor de trainingen. Wilt u zelf graag een keer deelnemen of heeft u thermal engineers in dienst, voor wie een cursus wellicht interessant kan zijn? Bekijk hier de diverse trainingen.

Indien gewenst kunnen wij ook trainingen bij u op locatie aanbieden.
Thermal trainingen

Laden
Laden