CN111655003B - 一种19英寸标准模块化低噪音风冷机箱 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种19英寸标准模块化低噪音风冷机箱，属于电子设备散热技术领域，解决了现有风冷机箱的散热性能与噪音性能互相影响排斥、更换风机困难的问题。19英寸标准模块化低噪音风冷机箱包括前面板、机箱框架、后面板、独立风机组件和功能模块；前面板、后面板分别固定于机箱框架的前侧和后侧；机箱框架的内部空间用于安装功能模块；独立风机组件可拆卸安装于机箱框架和后面板之间。本发明同时实现了风冷机箱的高散热性与低噪音性，满足了低噪音军用环境的需求。

Description

一种19英寸标准模块化低噪音风冷机箱

技术领域

本发明涉及电子设备散热技术领域，尤其涉及一种19英寸标准模块化低噪音风冷机箱。

背景技术

19英寸标准模块化风冷机箱由于尺寸符合相关的国际国内标准，且模块插拔方便，大量应用于通信电子行业，与19英寸标准机柜配套。其主要结构特点为由前面板、屏蔽罩、机箱框架、带风机的后面板、功能模块、背板、机箱盖板和把手组成。此类机箱主要实现了对内部结构件模块化，同时兼顾了电子模块拆装的方便性，机箱散热性能，机箱抗振动冲击性能，机箱的电磁兼容性能，机箱的防腐蚀性能，机箱的快速响应性能等。

此类机箱的缺点是当模块散热量较高时，随着风机风量的增大，必然导致风机噪音的增大。随着军用环境对于噪音的使用要求的提高，必然要求机箱设计时需要兼顾散热与噪音这两个相互影响排斥的因素。同时，安装于后面板的风机，更换则较为困难，风机的维修性能较差。

因此，实现机箱散热性能与噪音性能不互相排斥、风机维修性能差一直是此类模块化风冷机箱难以解决的技术难题，是此类机箱实现低噪音军用环境需求的关键技术。

发明内容

鉴于上述的分析，本发明旨在提供一种19英寸标准模块化低噪音风冷机箱，用以解决现有风冷机箱的散热性能与噪音性能互相影响排斥导致散热性和噪音性不能同时兼顾、更换风机困难的问题，能满足军用环境对于低噪音风冷机箱的使用要求。

本发明的目的主要是通过以下技术方案实现的：

一种19英寸标准模块化低噪音风冷机箱，包括前面板、机箱框架、后面板、独立风机组件和功能模块；

前面板、后面板分别固定于机箱框架的前侧和后侧；

机箱框架的内部空间用于安装功能模块；

独立风机组件可拆卸安装于机箱框架和后面板之间。

进一步地，机箱框架设有通风通道，通风通道的进风口与前面板的通风口连通，通风通道的出风口与后面板的风机通风孔连通。

进一步地，机箱框架包括导轨组件、左侧板组件和右侧板组件，导轨组件、左侧板组件和右侧板组件通过螺钉固定连接。

进一步地，导轨组件包括上侧板、下侧板、左导轨和右导轨，上侧板、下侧板、左导轨和右导轨围成的内部安装空间用于安装功能模块。

进一步地，通风通道设于左导轨和右导轨中。

进一步地，左导轨和右导轨的结构相同，左导轨和右导轨的内壁均设有功能模块安装部，功能模块通过功能模块安装部可拆卸安装于内部安装空间。

进一步地，通风通道内设有风道隔板，风道隔板将通风通道分隔成多个子通道。

进一步地，后面板设有风机通风孔，风机通风孔与风机(5-1)的排风口正对设置，且风机通风孔的横截面面积大于等于风机(5-1)的排风口的横截面面积。

进一步地，后面板上设置有连接器，连接器采用后装式连接器。

进一步地，独立风机组件通过螺钉固定在后面板的内侧，独立风机组件位于通风通道的出风口与后面板的风机通风孔之间。

进一步地，风道隔板横向布置，风道隔板与功能模板平行，垂向上相邻两风道隔板之间的距离相等。

进一步地，功能模块配设有助拔器和锁紧条，用于功能模块的插拔。

进一步地，19英寸标准模块化低噪音风冷机箱还包括屏蔽罩、屏蔽网、背板、机箱盖板和把手；

屏蔽罩安装于前面板上的安装口；

屏蔽网安装于独立风机组件与后面板之间；

背板为总线结构印制板，通过螺钉安装在机箱框架上，背板上安装有盲插连接器；

机箱盖板通过螺钉固定在机箱框架、前面板和后面板上；把手安装在前面板上。

与现有技术相比，本发明至少具有如下有益效果之一：

a)本发明提供的19英寸标准模块化低噪音风冷机箱，在19英寸标准模块化风冷机箱的基础上进行改进，采用独立风机组件结构形式，不仅保留了普通19英寸标准模块化风冷机箱所具有的特性，还实现了风机拆装的快捷性；只需拆除机箱盖板，将独立风机组件拆下，更换其中的风机，重新将风机组件装上就可使用，无需松开后面板上连接器的电缆或焊掉电缆组件中与后面板连接器相连的电缆接头，拆除后面板后拆下风机更换，风机更换完毕后需重新连接电缆或焊接电缆，解决了19英寸标准模块化风冷机箱风机更换困难的技术难题。

b)本发明提供的19英寸标准模块化低噪音风冷机箱，综合考虑风道设计与风机选型，结构简单可靠，同时实现了机箱的高散热性与低噪音性，更好地兼顾了19英寸标准模块化风冷机箱散热与噪音这两个互相影响排斥的因素，具有低噪音、高散热能力的优点，适用于飞机、大型无人机、汽车、越野车、装甲车、舰船等移动平台或其他固定平台等各种低噪音军用环境的需求。

c)本发明提供的19英寸标准模块化低噪音风冷机箱，机箱散热采用模块传导散热和强迫风冷的方式，冷却空气不经过功能模块，直接穿过由风道隔板组成的各子通道，经独立风机组件，从后面板的大通风孔排出，该结构设计形成了一个高通风率的风道，且冷却空气更加平稳均匀，有利于更好地进行热量传导。同时该结构设计可以得到更加平稳均匀的冷却空气，从而降低该机箱的噪音。

d)本发明提供的19英寸标准模块化低噪音风冷机箱，在通信电子行业特别是要求快速响应、环境适应性高和低噪音要求的应急通信、军工电子等民用、国防等领域具有广阔的应用前景，也可应用于类似结构的机箱等或其它设备。

本发明中，上述各技术方案之间还可以相互组合，以实现更多的优选组合方案。本发明的其他特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分优点可从说明书中变得显而易见，或者通过实施本发明而了解。本发明的目的和其他优点可通过说明书以及附图中所特别指出的内容中来实现和获得。

附图说明

附图仅用于示出具体实施例的目的，而并不认为是对本发明的限制，在整个附图中，相同的参考符号表示相同的部件。

图1是本发明19英寸标准模块化低噪音风冷机箱的结构拆解示意图；

图2是本发明19英寸标准模块化低噪音风冷机箱的结构示意图；

图3是本发明独立风机组件的结构示意图；

图4是图3中独立风机组件的A-A剖面示意图；

图5是本发明19英寸标准模块化低噪音风冷机箱的风道中空气流向示意图。

附图标记：

1、前面板；2、屏蔽罩；3、机箱框架；3-1、导轨组件；3-2、左侧板组件；3-3、右侧板组件；4、后面板；5、独立风机组件；5-1、风机；5-2、风机安装板；5-3、橡胶板；6、风机罩；7、屏蔽网；8、功能模块；9、背板；10、机箱盖板；11、把手。

具体实施方式

下面结合附图来具体描述本发明的优选实施例，其中，附图构成本申请一部分，并与本发明的实施例一起用于阐释本发明的原理，并非用于限定本发明的范围。

本发明的一个具体实施例，公开了一种19英寸标准模块化低噪音风冷机箱，在19英寸标准模块化风冷机箱的基础上进行改进，采用独立风机组件结构形式，实现了风机拆装的快捷性，解决了此类机箱风机更换困难的技术难题；同时综合考虑风道设计与风机选型，同时实现了机箱的高散热性与低噪音性，更好地兼顾了19英寸标准模块化风冷机箱散热与噪音这两个互相影响排斥的因素，具有低噪音、高散热能力的优点，能够满足车载平台安装要求和环境适应性要求，同时满足低噪音要求的军用环境使用要求和性能指标要求，适用于飞机、大型无人机、汽车、越野车、装甲车、舰船等移动平台或其他固定平台等各种低噪音军用环境的需求。

如图1至图5所示，一种19英寸标准模块化低噪音风冷机箱，包括前面板1、机箱框架3、后面板4、独立风机组件5、功能模块8，其中，前面板1、后面板4通过沉头螺钉分别固定于机箱框架3的前侧和后侧；机箱框架3的内部空间用于安装功能模块8；机箱框架3设有通风通道，通风通道的进风口与前面板1的通风口连通，通风通道的出风口与后面板4的风机通风孔连通；独立风机组件5可拆卸安装于机箱框架3和后面板4之间，通过螺钉固定在后面板4的内侧，独立风机组件5位于通风通道的出风口与后面板4的风机通风孔之间。

机箱框架3包括导轨组件3-1、左侧板组件3-2和右侧板组件3-3，导轨组件3-1、左侧板组件3-2和右侧板组件3-3通过螺钉固定在一起，组成机箱的框架。

导轨组件3-1包括上侧板、下侧板、左导轨和右导轨，上侧板、下侧板、左导轨和右导轨围成的内部安装空间用于安装功能模块8。其中，左导轨和右导轨的结构相同，均设置有通风通道，左导轨和右导轨的内壁均设有功能模块安装部，功能模块8通过功能模块安装部可拆卸安装于导轨组件3-1的内部安装空间，左导轨和右导轨材料为导热系数较高的铝合金6061，对散热器和导轨进行结构优化设计，将两个零件融合成一个零件，缩短了传热路径，减少了接触热阻。

为了提升散热性能、降低噪音，通风通道内设有风道隔板，风道隔板将通风通道分隔成多个子通道。多个子通道采用以下布置方式：风道隔板横向布置，风道隔板与功能模板平行，垂向上相邻两风道隔板之间的距离相等，子通道的高度相等，子通道的散热面积相等。此结构的散热通道能够使前面板1进来的冷却空气进入子通道后更加平稳均匀，趋于层流状态，散热效果更好；同时平稳的冷却空气对于噪音的降低具有显著效果。

左侧板组件3-2包括左侧板、轴和轴盖，轴与左侧板上对应的孔过盈配合，轴盖放在左侧板和轴上，通过螺钉进行紧密固定；轴和轴盖均为不锈钢材料，左侧板材料为防锈铝5A05；通过轴和左侧板的过盈配合，再加上轴盖通过不锈钢螺钉与左侧板压紧的结构设计，可以提高机箱抗振动冲击性能。

右侧板组件3-3包括右侧板、轴和轴盖，轴与右侧板上对应的孔过盈配合，轴盖放在右侧板和轴上，通过螺钉进行紧密固定；轴和轴盖均为不锈钢材料，左侧板材料为防锈铝5A05；通过轴和右侧板的过盈配合，再加上轴盖通过不锈钢螺钉与右侧板压紧的结构设计，可以提高机箱抗振动冲击性能。

功能模块8配设有助拔器和锁紧条，能够实现功能模块8的快速插拔，减少插拔时间，降低了操作人员的工作强度；锁紧条还可将模块上的热量传导至左右导轨上，提升散热效果。

功能模块8厚度均为24mm，利于集成导轨和功能模块8的模块化。

独立风机组件5包括风机5-1、风机安装板5-2和减振结构，风机5-1通过减振结构安装于风机安装板5-2上，减振结构用于降低风机5-1的振动，降低噪音。

进一步地，减振结构为橡胶板5-3，风机5-1通过橡胶板5-3安装于风机安装板5-2上，橡胶板5-3起到减震效果；独立风机组件5的风机安装板5-2通过螺钉固定于后面板4内侧。

进一步地，为了提升橡胶板5-3的减振效果，将橡胶板5-3置于风机安装部位的上下两侧，进一步降低噪音。

本实施例中，后面板4设有风机通风孔，风机通风孔与独立风机组件5的排风口连通。后面板4设置两个风机通风孔，风机通风孔与风机5-1的排风口正对设置，且风机通风孔的横截面面积大于等于风机5-1的排风口横截面的面积，后面板4通过设置两个相对于风机5-1的排风口较大的风机通风孔，增大了风机的通风量，形成更高通风率的风道，提升了散热性能。

本实施例中，后面板4通过螺钉固定在机箱框架3上，后面板4上设置有连接器，连接器采用后装式连接器，方便电缆拆卸和机箱维护；后面板4的外侧固定设有风机罩6，起到防护风机5-1的作用。

本实施例的19英寸标准模块化低噪音风冷机箱，还包括屏蔽罩2、屏蔽网7、背板9、机箱盖板10和把手11。

进一步地，屏蔽罩2安装于前面板1上的安装口，屏蔽罩2通过铰链和松不脱螺钉固定在前面板1上，实现机箱屏蔽，屏蔽罩2的两侧设有通风孔，有助于提高散热性能。屏蔽网7安装于独立风机组件5与后面板4之间，增强机箱的屏蔽效能；背板9为总线结构印制板，通过螺钉安装在机箱框架3上，背板9上安装有盲插连接器，槽间距统一设为25.4mm，便于背板9、功能模块8和集成导轨的模块化设计；机箱盖板10通过螺钉固定在机箱框架3、前面板1和后面板4上；把手11安装在前面板1上，方便机箱的搬运和移动。

本实施例中，前面板1、屏蔽罩2、机箱框架3、后面板4和机箱盖板10均为铝合金，独立风机组件5和功能模块8的金属部分也采用铝合金。

本实施例中，低噪音风冷机箱外形和接口要求符合标准GJB100-86的上架机箱19英寸机箱的要求。

本实施例中，19英寸标准模块化低噪音风冷机箱的尺寸为482.6mm(宽)×440mm(深)，实际可根据具体的机箱性能设计要求按需进行高度的设计，如265.9mm(高)或354.8mm(高)或177mm(高)。

实施时，由于独立风机组件5通过螺钉固定在后面板4的内侧，快速更换风机时，只需拆除机箱盖板10，将独立风机组件5拆下，更换其中的风机5-1，重新将独立风机组件5装上就可；不需要松开后面板4上连接器的电缆或焊掉电缆组件中与后面板4连接器相连的电缆接头，拆除后面板4后拆下风机5-1更换，风机5-1更换完毕后重新连接电缆或焊接电缆。

本实施例的19英寸标准模块化低噪音风冷机箱，采用模块传导散热和强迫风冷的方式进行散热，冷却空气不经过功能模块8，直接穿过由风道隔板组成的各子通道，经独立风机组件5，从大通风孔的后面板4排出，形成了一个更高通风率的风道，且冷却空气更加平稳均匀，有利于更好地进行热量传导。通过该风道的结构设计，可以得到更加平稳均匀的冷却空气，从而降低该机箱的噪音；同时通过该风道结构设计，提高了该机箱的散热性能，为达到相同的散热性能，可以选用风量较低但噪音更低的风机，从而降低了该机箱的噪音。通过该风道结构设计，改进后的机箱降低了至少20dB的噪音，噪音低至45-60dB，实现了机箱的低噪音性，满足了70dB以下的低噪音军用环境的需求；整机的散热功耗仍能达到450W，可以满足国军标GJB150.3A-2009高温试验的要求。

与现有技术相比，本实施例的19英寸标准模块化低噪音风冷机箱至少具有以下有益效果：

1、改进后的19英寸标准模块化风冷机箱不仅保留了普通19英寸标准模块化风冷机箱所具有的特性，还实现了风机拆装的快捷性；只需拆除机箱盖板，将独立风机组件拆下，更换其中的风机，重新将风机组件装上就可使用，无需松开后面板上连接器的电缆或焊掉电缆组件中与后面板连接器相连的电缆接头，拆除后面板后拆下风机更换，风机更换完毕后需重新连接电缆或焊接电缆，解决了19英寸标准模块化风冷机箱风机更换困难的技术难题。

2、本发明的技术方案原理先进，结构简单可靠，同时达到了机箱的高散热性与低噪音性，更好地兼顾了这类风冷机箱散热与噪音这两个互相影响排斥的因素。机箱散热采用模块传导散热和强迫风冷的方式，冷却空气不经过功能模块，直接穿过由风道隔板组成的各子通道，经独立风机组件，从后面板的大通风孔排出，该结构设计形成了一个高通风率的风道，且冷却空气更加平稳均匀，有利于更好地进行热量传导，提升了散热性能并同时降低了噪音。

3、在通信电子行业特别是要求快速响应、环境适应性高和低噪音要求的应急通信、军工电子等民用、国防等领域具有广阔的应用前景，也可应用于类似结构的机箱等或其它设备。本发明适应工作平台范围广泛，可安装在飞机、大型无人机、汽车、越野车、装甲车、舰船等移动平台或其他固定基础上等各种形式的工作平台。

以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种19英寸标准模块化低噪音风冷机箱，其特征在于，包括前面板(1)、屏蔽罩(2)、机箱框架(3)、后面板(4)、独立风机组件(5)、屏蔽网(7)和功能模块(8)；

所述前面板(1)、后面板(4)分别固定于机箱框架(3)的前侧和后侧；

所述屏蔽罩(2)安装于前面板(1)上，实现机箱屏蔽，屏蔽罩(2)的两侧设有通风孔，有助于提高散热性能；

所述机箱框架(3)的内部空间用于安装功能模块(8)；

所述屏蔽网(7)安装于独立风机组件(5)与后面板(4)之间；

所述机箱框架(3)包括导轨组件(3-1)和通风通道；

所述导轨组件(3-1)包括左导轨和右导轨；

所述通风通道的进风口与前面板(1)的通风口连通，通风通道的出风口与后面板(4)的风机通风孔连通；

所述通风通道设于左导轨和右导轨中；

所述通风通道内设有风道隔板，风道隔板将所述通风通道分隔成多个子通道；

所述多个子通道采用以下布置方式：风道隔板横向布置，风道隔板与功能模板平行，垂向上相邻两风道隔板之间的距离相等，子通道的高度相等，子通道的散热面积相等；

所述独立风机组件(5)可拆卸安装于机箱框架(3)和后面板(4)之间，独立风机组件(5)位于通风通道的出风口与后面板(4)的风机通风孔之间；

独立风机组件(5)包括风机(5-1)、风机安装板(5-2)和减振结构，风机(5-1)通过减振结构安装于风机安装板(5-2)上，减振结构用于降低风机(5-1)的振动，降低噪音；

所述减振结构为橡胶板(5-3)；独立风机组件(5)的风机安装板(5-2)通过螺钉固定于后面板(4)内侧；

将所述橡胶板(5-3)置于风机安装部位的上下两侧，进一步降低噪音。

2.根据权利要求1所述的19英寸标准模块化低噪音风冷机箱，其特征在于，所述机箱框架(3)还包括左侧板组件(3-2)和右侧板组件(3-3)，所述导轨组件(3-1)、左侧板组件(3-2)和右侧板组件(3-3)通过螺钉固定连接。

3.根据权利要求2所述的19英寸标准模块化低噪音风冷机箱，其特征在于，所述导轨组件(3-1)还包括上侧板和下侧板，上侧板、下侧板、左导轨和右导轨围成的内部安装空间用于安装功能模块(8)。

4.根据权利要求3所述的19英寸标准模块化低噪音风冷机箱，其特征在于，所述左导轨和右导轨的结构相同，左导轨和右导轨的内壁均设有功能模块安装部，所述功能模块(8)通过功能模块安装部可拆卸安装于所述内部安装空间。

5.根据权利要求4所述的19英寸标准模块化低噪音风冷机箱，其特征在于，所述后面板(4)设有风机通风孔，风机通风孔与风机(5-1)的排风口正对设置，且风机通风孔的横截面面积大于等于风机(5-1)的排风口的横截面面积。

6.根据权利要求1所述的19英寸标准模块化低噪音风冷机箱，其特征在于，所述后面板(4)上设置有连接器，所述连接器采用后装式连接器。

7.根据权利要求1至6任一项所述的19英寸标准模块化低噪音风冷机箱，其特征在于，所述独立风机组件(5)通过螺钉固定在后面板(4)的内侧。

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