[发明专利]冷却电子单元的构件

说明书

技术领域

本发明涉及电子单元的构件的冷却。

背景技术

在离岸石油和天然气生产控制系统中，许多装备安装在海床上。这种海底装备必须非常可靠并且在海面下的苛刻环境中操作，并且要求令人满意地操作达直到25年的寿命。由于勘探和生产向更深的水中移动，海面下的海洋环境变得更苛刻并且与有故障的装备的干预和修理或替换相关联的成本和风险相当大地增加。对于未来的系统，作业者要求增加的可靠性和增加的装备寿命：从目前的25年到可能的50年。现有设计将难以满足这种很长地延长的寿命并且设计者将需要寻找替代物或延长装备寿命的新方法。特别地，将需要寻找增加在海面下利用的电子装备的寿命的方法。

作为在电子单元的构件的冷却的领域中的现有技术，可能有如下所述：US-A-3212564；US-A-3784885；US-A-4149219；US-A-4400858；US-A-4679250；US-A-4689720；US-A-4855870；US-A-4858068；US-A-4962445；US-A-5105337；US-A-5247425；US-A-5666457；US-A-5679457；US-A-7733651；US 2005/0180113A1；US2002/154487A1；DE-A-19925983；DE-A-10246577；DE-A-4004457；GB-A-2153151；WO 01/13692；WO 2007/041738；和EP-A-2048928。

发明内容

根据本发明从一方面，提供使电子单元的构件的冷却能够实现的方法，包括提供与构件接触的导热液体或凝胶，其中单元是包括壳体的电子模块，壳体包括金属材料并且容纳构件，方法包括在壳体中包括这种液体或凝胶，以填充壳体内除了构件外的整个空间，以便来自构件的热可经由液体或凝胶传导到壳体。

根据本发明从另一方面，提供带有导热液体或凝胶的电子单元，导热液体或凝胶与单元的构件接触用于冷却构件，其中单元是电子模块，其包括壳体，壳体包括金属材料并且容纳所述构件，所述液体或凝胶填充壳体内除了构件外的整个空间，以便来自构件的热可经由液体或凝胶传导到壳体。

所述单元可用于在海底利用。在该情形中，所述电子单元可包括海底电子器件模块，其用于碳氢化合物井设备的海底控制模块或用于在碳氢化合物井设备的海底控制模块中利用。

所述构件可包括在电路板上的电子器件，该电路板可由与所述壳体热接触的金属支撑装置(诸如携带电路板的金属插件边框(card frame))携带。

本发明还包括用于碳氢化合物井设备的海底控制模块，包括根据本发明的海底电子器件模块。

存在充分证据示出电子装备的寿命取决于构件的操作温度，即使当它们在由生产商提出的操作温度范围内操作时也是如此。设计者公认对每10℃的温度升高，寿命降低大约50％并且类似地，降低操作温度增加装备的寿命。本发明的实施例涉及包括非导电的，导热的凝胶，以填充海底电子单元内的空间。这种单元一般是密封单元并且到目前为止利用空气或氮气增压。凝胶将具有高传热系数，以便相比于一般填充空间的空气或增压氮气，热更有效率地从电子器件传递到电子单元的壳体。这将具有降低电子器件的操作温度的效果，从而导致它们的寿命的增加并且因此装备的可靠性的增加。因此，本发明特别地但不排它地适用于海底电子器件模块(SEM)。

附图说明

图1是穿过根据本发明的SEM的纵截面；

图2是穿过SEM的横截面。

具体实施方式

海底碳氢化合物井设备的海面下装备通常装配在安装在海床的采油树(Christmas tree)上，并且诸如阀的打开和关闭的所有井控制过程的控制和监控利用海底控制模块(SCM)实现，SCM也通常装配在采油树上。SCM是独立(self-contained)密封单元，其具有钢壳体，并且未被装备占据的壳体内的空间利用绝缘油填充，其目的是为系统增压对抗外部海水压力并且为装配在金属基板上的内部装备提供适当环境。

SCM容纳海底电子器件模块(SEM)，其主要目的是：

从水上接收电能和控制指令；

提供驱动力用于控制阀促动器，其控制装配在树上和井处的阀；并且

从装配在树上和井处的传感器仪表接收模拟数据并且向水上传送该数据。

图1中所示的SEM是带有柱形金属壳体1的密封独立单元。到目前为止，壳体1典型地用处于一个大气的压力的干燥空气或氮气填充，从而为内部电气器件和电子器件提供良好的环境。它基本上由如下三个区段组成：