CN107567257A

CN107567257A - 一种用于机载密闭环境的模块化自循环液冷机柜

Info

Publication number: CN107567257A
Application number: CN201710883354.9A
Authority: CN
Inventors: 郑若隐
Original assignee: Beijing Institute of Radio Measurement
Current assignee: Beijing Institute of Radio Measurement
Priority date: 2017-09-26
Filing date: 2017-09-26
Publication date: 2018-01-09

Abstract

本发明涉及一种用于机载密闭环境的模块化自循环液冷机柜，包括柜体，柜体内放置有液冷源；分流器，分流器与柜体的背板内侧连接，且位于液冷源的上方，分流器内部开设有第一流道；多个收发模块，多个收发模块沿竖直方向依次叠加布置，多个收发模块的一侧均与分流器连接；热交换器，热交换器与背板外侧连接，热交换器的出液口通过第二连接管与冷液源的回液端连接。本发明的液冷机柜，通过在内部设置液冷源和分流器，在机柜外部设置热交换器，依靠液冷源内冷却液的循环，将收发模块内产生的热量带到机柜外，进行散热；本发明的液冷机柜能够在无外部冷源时，对高热流密度、高集成度的收发模块进行充分散热。

Description

一种用于机载密闭环境的模块化自循环液冷机柜

技术领域

本发明涉及液冷机柜技术领域，尤其涉及一种用于机载密闭环境的模块化自循环液冷机柜。

背景技术

机载型号要求电子载荷重量轻，集成度高，可靠性高，而与之对应的是严苛的使用环境：复杂的电磁环境，过载，温差变化快，高温湿热等；因此机载电子设备多采用密闭的结构形式。

传统机载电子设备采用液冷散热时，必须有外部提供液冷源(如飞机本身提供燃油作为冷却液或直接安装液冷源等方式)，而电子机箱或机柜本身没有液冷源。而当外部无冷源时，机载电子设备不得不面对发热量大，热流密度高而只能采用风冷的尴尬局面。机载环境电子设备集成度高，往往电子设备将型号需求的所有元件集成为单独一个设备，这种方式具有集成度高的好处，但与之对应的是技术和样机无法重复利用，成本造成浪费。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是针对现有技术的不足，提供一种用于机载密闭环境的模块化自循环液冷机柜，以解决上述技术问题的至少一种。

本发明解决上述技术问题的技术方案如下：一种用于机载密闭环境的模块化自循环液冷机柜，包括：

柜体，所述柜体内放置有液冷源，所述液冷源连接有供冷却液流出的出液端和供冷却液流入的回液端；

分流器，所述分流器与所述柜体的背板内侧连接，且位于所述液冷源的上方，所述分流器内部开设有第一流道，所述第一流道的两端分别连接有第一液冷接头和第二液冷接头，所述第一液冷接头通过第一连接管与所述出液端连接；

多个收发模块，多个所述收发模块沿竖直方向依次叠加布置，多个所述收发模块的一侧均与所述分流器连接；

热交换器，所述热交换器与所述背板外侧连接，所述热交换器的进液口与所述第二液冷接头连接，所述热交换器的出液口通过第二连接管与所述回液端连接。

本发明的有益效果是：本发明的液冷机柜，通过在内部设置液冷源和分流器，在机柜外部设置热交换器，依靠液冷源内冷却液的循环，将收发模块内产生的热量带到机柜外，进行散热；也就是说，本发明的液冷机柜能够在无外部冷源时，对高热流密度、高集成度的收发模块进行充分散热；另外，通过将收发模块等电子设备进行标准化和模块化设计，本发明的液冷机柜能够适用于多种型号的电子设备和不同的应用场合。

在上述技术方案的基础上，本发明还可以做如下改进。

进一步地，所述分流器竖直布置，所述分流器朝向所述收发模块的一侧开设有多个第一接口和定位孔，多个所述第一接口均与所述第一流道连通。

进一步地，所述收发模块的内部形成有第二流道，所述收发模块靠近所述分流器的一侧开设有两个第二接口和定位销，两个所述第二接口分别与所述第二流道的两端连接，所述第二接口插接在所述第一接口内，所述定位销插接在所述定位孔内。

采用上述进一步方案的有益效果是：通过设置多个与第一流道相连通的第一接口，使得冷却液由第一流道流出，进而通过第二接口流入到收发模块内部的第二流道，在冷却液的流动过程中，能够带走收发模块所散发出的热量，对收发模块起到散热降温作用。

进一步地，所述第一接口与所述第二接口一一对应，所述定位销与所述定位孔一一对应。

进一步地，所述收发模块上还开设有矩形连接器，所述矩形连接器插接在所述背板的插口内。

采用上述进一步方案的有益效果是：矩形连接器与背板的插口对接插入后，最后完成水接头的对接插入动作，背板可以根据收发模块的数量进行调整，能够根据项目型号的技术指标不同进行调整。

进一步地，所述第一连接管和所述第二连接管上均设置有过滤器。

进一步地，所述第一连接管和所述第二连接管均为波纹管。

进一步地，所述机柜的上端设置有多个电连接器，所述电连接器的另一端与所述矩形连接器电连接。

进一步地，其特征在于，所述冷却液为乙二醇-水溶液。

附图说明

图1为本发明所述液冷机柜的立体结构图；

图2为本发明所述液冷机柜一个角度的分解结构示意图；

图3为本发明所述分流器与多个收发模块的装配图；

图4为本发明所述分流器的主视图；

图5为本发明所述分流器的侧视图；

图6为本发明所述收发模块的结构示意图。

附图中，各标号所代表的部件列表如下：

100、柜体；110、液冷源；120、背板；130、电连接器；200、分流器； 210、第一流道；211、第一液冷接头；212、第二液冷接头；220、第一接口；230、定位孔；300、收发模块；310、第二接口；320、定位销；330、矩形连接器；400、热交换器；500、过滤器。

具体实施方式

以下结合附图对本发明的原理和特征进行描述，所举实例只用于解释本发明，并非用于限定本发明的范围。

如图1-6所示，一种用于机载密闭环境的模块化自循环液冷机柜，包括：

柜体100，所述柜体100内放置有液冷源110，所述液冷源110连接有供冷却液流出的出液端和供冷却液流入的回液端；

分流器200，所述分流器200与所述柜体100的背板120内侧连接，且位于所述液冷源110的上方，所述分流器200内部开设有第一流道210，所述第一流道210的两端分别连接有第一液冷接头211和第二液冷接头212，所述第一液冷接头211通过第一连接管与所述出液端连接；

多个收发模块300，多个所述收发模块300沿竖直方向依次叠加布置，多个所述收发模块300的一侧均与所述分流器200连接；

热交换器400，所述热交换器400与所述背板120外侧连接，所述热交换器400的进液口与所述第二液冷接头212连接，所述热交换器400的出液口通过第二连接管与所述回液端连接。

相对于现有技术，本发明的液冷机柜，通过在内部设置液冷源110和分流器200，在机柜外部设置热交换器400，依靠液冷源110内冷却液的循环，将收发模块300内产生的热量带到机柜外，进行散热；也就是说，本发明的液冷机柜能够在无外部冷源时，对高热流密度、高集成度的收发模块300进行充分散热；另外，通过将收发模块300等电子设备进行标准化和模块化设计，本发明的液冷机柜能够适用于多种型号的电子设备和不同的应用场合。

如图3-5所示，本发明的所述分流器200竖直布置，所述分流器200 朝向所述收发模块300的一侧开设有多个第一接口220和定位孔230，多个所述第一接口220均与所述第一流道210连通。

如图6所示，所述收发模块300的内部形成有第二流道，所述收发模块 300靠近所述分流器200的一侧开设有两个第二接口310和定位销330，两个所述第二接口310分别与所述第二流道的两端连接，所述第二接口310插接在所述第一接口220内，所述定位销330插接在所述定位孔230内。

分流器200为方形的环状结构，采用6063铝合金通过铣削加工后焊接而成，是整个液冷机柜的核心部件。第一流道210开设在分流器200的内部，供冷却液在分流器200内流通，通过深孔钻工艺完成。在分流器200的一侧开设有第一接口220，且第一接口220和第一流道210连通，收发模块300 的第二接口310插接在第一接口220内。这样，经过第一流道210的冷却液就可以不断分流到多个第一接口220，进而流入到与第一接口220连接的收发模块300中。另外，在分流器200的一侧还开设有定位孔230，能够在安装收发模块300时，与收发模块300上的定位销330配合，便于收发模块300 与分流器200的定位与安装。因此，通过设置多个与第一流道210相连通的第一接口220，使得冷却液由第一流道210流出，进而通过第二接口310流入到收发模块300内部的第二流道，在冷却液的流动过程中，能够带走收发模块300所散发出的热量，对收发模块300起到散热降温作用。

如图2-6所示，所述第一接口220与所述第二接口310一一对应，所述定位销330与所述定位孔230一一对应。在本发明的一些具体实施例当中，分流器200上开设有多个第一接口220，且多个第一接口220在分流器200 的一个侧面上对称布置，对应的，在每个第一接口220的下方设置有一个定位孔230，优选的，该定位孔230为圆形通孔。收发模块300为标准19英寸机箱，每个收发模块300的一侧开设有两个第二接口310，对应的，在每个第二接口310的下方设置有一个定位销330。因此，在安装时，收发模块300 上的定位销330与分流器200上的定位孔230对齐，并将定位销330插入到定位孔230中，同时收发模块300的每一个第二接口310都插入到分流器200 上的第一接口220上，进而实现收发模块300与分流器200的安装，也就实现了第一流道210与第二流道的连通，为冷却液的整体循环做出了保证。

如图1-2所示，本发明的热交换器400设置在背板120的外侧。热交换器400的外侧为进行风冷的风机，流经收发模块300和分流器200的冷却液，携带者收发模块300产生的热量，进入到热交换器400之后，通过风机的冷却，其热量逐渐散发到机柜外部，这样就实现了将收发模块300的热量排出。也就是说，将机柜换热的部分设置在机柜外侧，但是液冷源110却集成于机柜内部。通常，在外部液冷源110不工作或缺少外部液冷源110的时候，机载电子设备不得不面对发热量大，热流密度高而只能采用风冷的尴尬局面。而本发明的液冷机柜正好解决了这一问题，当挂飞飞机不提供液冷源110时也可应用，填补了液冷收发模块300无法应用的空白。

在本发明的一些具体实施例中，所述第一连接管和所述第二连接管上均设置有过滤器500。所述第一连接管和所述第二连接管均为波纹管。通过过滤器500能够对流经分流器200、收发模块300和热交换器400的冷却液进行过滤，有利于整个冷却液的流通。

如图2所示，液冷源110为一个内部装有冷却液的装置，本实施例的冷却液为乙二醇-水溶液，能够快速的收集收发模块300所产生的热量，进而将收发模块300的能量带入到热交换器400当中，进而排出到机柜的外部。

如图1-2、6所示，所述收发模块300上还开设有矩形连接器，所述矩形连接器插接在所述背板120的插口内。矩形连接器与背板120的插口对接插入后，最后完成水接头的对接插入动作，背板120可以根据收发模块300 的数量进行调整，能够根据项目型号的技术指标不同进行调整。此外，所述机柜的上端设置有多个电连接器130，所述电连接器130的另一端与所述矩形连接器电连接。电连接器130位于机柜内的一端，既与矩形连接器电连接，也与收发模块300远离所述机柜矩形连接器的一端连接。

本发明的工作原理是：液冷源110内的冷却液在传输泵的作用下，经液冷源110的输出端排出，进入到分流器200内，进而通过第一接口220传输到各个收发模块300内，带走收发模块300内的能量后，流道热交换器400 内，将热量排出到柜体100外，再排回到液冷源110当中，完成一次完整的散热循环。

在本说明书的描述中，参考术语“实施例一”、“实施例二”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体方法、装置或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、方法、装置或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。

以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims

1.一种用于机载密闭环境的模块化自循环液冷机柜，其特征在于，包括：

柜体(100)，所述柜体(100)内放置有液冷源(110)，所述液冷源(110)连接有供冷却液流出的出液端和供冷却液流入的回液端；

分流器(200)，所述分流器(200)与所述柜体(100)的背板(120)内侧连接，且位于所述液冷源(110)的上方，所述分流器(200)内部开设有第一流道(210)，所述第一流道(210)的两端分别连接有第一液冷接头(211)和第二液冷接头(212)，所述第一液冷接头(211)通过第一连接管与所述出液端连接；

多个收发模块(300)，多个所述收发模块(300)沿竖直方向依次叠加布置，多个所述收发模块(300)的一侧均与所述分流器(200)连接；

热交换器(400)，所述热交换器(400)与所述背板(120)外侧连接，所述热交换器(400)的进液口与所述第二液冷接头(212)连接，所述热交换器(400)的出液口通过第二连接管与所述回液端连接。

2.根据权利要求1所述的一种用于机载密闭环境的模块化自循环液冷机柜，其特征在于，所述分流器(200)竖直布置，所述分流器(200)朝向所述收发模块(300)的一侧开设有多个第一接口(220)和定位孔(230)，多个所述第一接口(220)均与所述第一流道(210)连通。

3.根据权利要求2所述的一种用于机载密闭环境的模块化自循环液冷机柜，其特征在于，所述收发模块(300)的内部形成有第二流道，所述收发模块(300)靠近所述分流器(200)的一侧开设有两个第二接口(310)和定位销(320)，两个所述第二接口(310)分别与所述第二流道的两端连接，所述第二接口(310)插接在所述第一接口(220)内，所述定位销(320)插接在所述定位孔(230)内。

4.根据权利要求3所述的一种用于机载密闭环境的模块化自循环液冷机柜，其特征在于，所述第一接口(220)与所述第二接口(310)一一对应，所述定位销(320)与所述定位孔(230)一一对应。

5.根据权利要求3所述的一种用于机载密闭环境的模块化自循环液冷机柜，其特征在于，所述收发模块(300)开设有所述第二接口(310)的一侧还开设有矩形连接器(330)，所述矩形连接器(330)插接在所述背板(120)的插口内。

6.根据权利要求1所述的一种用于机载密闭环境的模块化自循环液冷机柜，其特征在于，所述第一连接管和所述第二连接管上均设置有过滤器(500)。

7.根据权利要求6所述的一种用于机载密闭环境的模块化自循环液冷机柜，其特征在于，所述第一连接管和所述第二连接管均为波纹管。

8.根据权利要求5所述的一种用于机载密闭环境的模块化自循环液冷机柜，其特征在于，所述机柜(100)的上端设置有多个电连接器(130)，所述电连接器(130)的上端穿过所述机柜，并暴露于机柜的外侧，所述电连接器(130)的另一端分别与所述矩形连接器(330)和所述收发模块(300)电连接，。

9.根据权利要求1至8任一项所述的一种用于机载密闭环境的模块化自循环液冷机柜，其特征在于，所述冷却液为乙二醇-水溶液。