CN112198948A - 一种加固vpx密封机箱的散热装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种加固VPX密封机箱的散热装置，包括VPX插板、导轨散热结构、密封机箱；VPX插板包括PCB板，PCB板上设置冷板基板，冷板基板上设置热管基板和热管散热器；热管基板的一侧设置若干凹槽，若干凹槽中嵌设有一根以上的第一热管；热管散热器与第一热管一端连接固定；导轨散热结构包括两片拼合的散热片，散热片包括一体成型的导轨基体和散热齿，密封机箱上设置供导轨基体伸入密封机箱内部的长槽，导轨基体部分位于密封机箱内，散热齿部分位于密封机箱外；通过两级热管传导以及风冷散热方式，将密封机箱内的热量传导至密封机箱外部，降低了对密封机箱的结构设计要求，简化了结构，加工设计方便，提高了散热效率。

Description

一种加固VPX密封机箱的散热装置

技术领域

本发明涉及加固计算机技术、加固信息处理技术领域，具体涉及一种加固VPX密封机箱的散热装置。

背景技术

随着VPX插板中CPU及各功能芯片等元器件的性能得到了极大提升，其发热量也显著增加。在工业控制和国防领域中,对VPX总线机箱进行加固处理以满足特殊环境和电磁兼容要求，加固VPX密封机箱由于密闭的工作环境，热量只能以热传导的方式进行散热。VPX板卡通常顺着导轨插入背板连接器上，板卡的金属散热冷板与导轨接触面积小，接触热阻大，且散热冷板本身材料热阻大，制约了快速将各板卡的芯片热量传导至机箱外部，成为了散热方案中的瓶颈。

发明内容

本发明的目的在于提供一种加固VPX密封机箱的散热装置，以克服加固VPX密封机箱热量大及自身传导热阻过大的问题。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种加固VPX密封机箱的散热装置，包括VPX插板、导轨散热结构、密封机箱；

VPX插板包括PCB板，PCB板上设置冷板基板，冷板基板上设置热管基板和热管散热器；热管基板的一侧设置若干凹槽，若干凹槽中嵌设有一根以上的第一热管；热管散热器与第一热管一端连接固定；

导轨散热结构包括两片拼合的散热片，散热片包括一体成型的导轨基体和散热齿，密封机箱上设置供导轨基体伸入密封机箱内部的长槽，导轨基体部分位于密封机箱内，散热齿部分位于密封机箱外；导轨散热结构内设置中空腔体，中空腔体中设置一根以上的第二热管或者填充液体及毛细结构；VPX插板上的热管散热器部分表面与位于密封机箱内部的导轨基体部分表面贴合。

进一步的，热管基板的另一侧设置芯片接触面；冷板基板上对应发热芯片的位置设置开孔结构，热管基板的芯片接触面与穿过开孔结构的VPX插板上的发热芯片贴合。

进一步的，芯片接触面上涂抹导热硅脂。

进一步的，热管散热器与导轨基体的接触面上涂抹导热硅脂。

进一步的，长槽周围设置机箱法兰，机箱法兰与导轨法兰通过螺栓固定连接。

进一步的，导轨法兰和机箱法兰的连接处设置导电密封封条。

进一步的，密封机箱上位于散热齿的后部设置防水风扇组和风道罩，散热齿位于防水风扇组和风道罩形成的风道中，防水风扇组在风道罩中形成的引导气流方向与散热齿的齿片平行。

进一步的，位于密封机箱内部的每两个相邻导轨基体构成VPX插板上端的插拔导轨，VPX插板部分固定夹设于相邻两个导轨基体之间。

进一步的，VPX插板上固定设置锁紧条，锁紧条和热管散热器分别位于VPX插板的上部相对两侧；锁紧条与热管散热器分别与相邻两个导轨基体的对应内表面抵触贴合。

进一步的，第一热管的热端与VPX插板上的发热元件相邻，第一热管的冷端与热管散热器连接，第二热管的热端位于密封机箱内的导轨基体内，第二热管的冷端位于密封机箱外的散热齿内，第一热管的冷端与第二热管的热端相邻。

进一步的，密封机箱内与插拔导轨相对的壁面上设置定位VPX插板下部的安装导轨。

本发明的技术效果如下：通过设置穿过密封机箱的导轨散热结构以及两级热管相变散热方式和风冷散热方式结合构成的插入式一体化轨道装置的散热方式，将密封机箱内的VPX插板上发热元件产生的热量快速散出到密封机箱外部，解决了VPX密封机箱的散热效率问题，提高了散热速度，导热效率显著提高。结构设计简单，降低了对密封机箱散热结构的设计制造成本。同时密封机箱内部的相邻两个导轨基体构成固定VPX插板上部的插拔导轨，插拔导轨与密封机箱内的安装导轨相配合，实现了对VPX插板相对两端的安装定位，结构简单，功能多样，对VPX插板的安装稳定性好。

本装置首先通过第一热管的相变导热原理将VPX插板上发热元件产生的热量传导到热管散热器上；热管散热器与导轨基体相贴合，通过热传导方式将热管散热器的热量传导到导轨基体上；再通过导轨基体的热传导作用以及中空腔体中的第二热管等相变导热原理将导轨基体的热量传递到密封机箱外部的散热齿上；然后通过防水风扇组和风道罩的风冷对流散热方式对散热齿风冷散热，使得散热齿上的热量快速散出。可以通过加宽VPX插板的宽度，增大热管散热器与导轨基体的接触面积，从而增大传热面积，提高热传导效率，从VPX插板的发热元件到密封机箱风道的导热路径热阻得到了极大的降低，整个散热装置快捷、高效。结构简单，对密封机箱的结构要求小，加工难度小，利于实际应用。

现有技术中上下两个导轨都是固定在密封机箱内部，且只能将热量传递到密封机箱上进行散热，造成密封机箱很热，散热效果差。本装置中的导轨散热结构不仅用来固定VPX插板，同时能够通过热传导和相变传热原理将热管散热器的热量传递到密封机箱外的散热齿上，再利用风冷方式进行散热，散热效率高，避免了密封机箱过热且散热效果差的问题，结构简单，功能多样，方便拆装。

附图说明

图1为实施例中散热装置的爆炸图；

图2为实施例中密封机箱与导轨散热结构的爆炸图；

图3为实施例中插板散热装置的爆炸图；

图4为实施例中热管基板的内侧面示意图；

图5为实施例中VPX插板的结构示意图；

图6为实施例中导轨散热结构的爆炸图；

图7为实施例中VPX插板与导轨基体的连接结构简图。

附图标记：1、VPX插板；2、冷板基板；3、热管散热器；4、锁紧条；5、机箱法兰；6、导轨基体；7、导轨法兰；8、散热齿；9、密封机箱；10、防水风扇组；11、风道罩；13、长槽；14、安装导轨；15、助拔器；16、热管基板；17、第一热管；18、发热芯片；19、芯片接触面；20、第二热管；21、中空腔体。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

实施例

如图1-7所示，一种加固VPX密封机箱的散热装置，包括VPX插板1、导轨散热结构、密封机箱9；

VPX插板1包括PCB板，PCB板上设置冷板基板2，冷板基板2上设置热管基板16和热管散热器3；热管基板16的一侧设置若干凹槽，若干凹槽中嵌设有一根以上的第一热管17；热管散热器3与第一热管17一端连接固定。

导轨散热结构包括由两片拼合的散热片，散热片包括一体成型的导轨基体6和散热齿8，密封机箱9上设置供导轨基体6伸入密封机箱9内部的长槽13，导轨基体6部分位于密封机箱9内，散热齿8部分位于密封机箱9外；导轨散热结构内设置中空腔体21，中空腔体21中设置一根以上的第二热管20或者填充液体及毛细结构；VPX插板1上的热管散热器3部分表面与位于密封机箱9内部的导轨基体6部分表面。

采用热管换热器3和导轨散热结构构成的两级热管散热方式，VPX插板1上的发热芯片18和散热元器件等热源的热量通过固定在冷板基板2上的热管散热器3传热到导轨基体6上，导轨基体6上的热量传递到密封机箱9外部的散热齿8上，通过散热齿8将热量散出。VPX插板1的宽度加大，增大了与导轨基体6的接触面积，降低了接触热阻，提高了散热效率。中空腔体21中设置热管或者填充液体及毛细结构，钎焊成一体，利用相变进行导热。结构简单，对密封机箱9的结构要求小，加工难度小，利于实际应用。

热管基板16的另一侧设置芯片接触面19；冷板基板2上对应发热芯片18的位置设置开孔结构，热管基板16的芯片接触面19与穿过开孔结构的VPX插板1上的发热芯片18贴合。通过热传导实现散热。

芯片接触面19上涂抹导热硅脂。提高热传导效率。

热管散热器3与导轨基体6的接触面上涂抹导热硅脂。提高热传导效率。

长槽13周围设置机箱法兰5，机箱法兰5与导轨法兰7通过螺栓固定连接。结构简单，安装方便，降低对密封机箱9的结构要求，便于加工设计。

导轨法兰7和机箱法兰5的连接处设置导电密封封条。提高密封机箱9的防水性能和电磁屏蔽性能。

密封机箱9上位于散热齿8的后部设置防水风扇组10和风道罩11，散热齿8位于防水风扇组10和风道罩11形成的风道中，防水风扇组10在风道罩11中形成的引导气流方向与散热齿8的齿片平行，提高了散热效率。位于密封机箱9外的部位分布散热齿8，增大了散热面积，其效果相当于将第一热管17直接延伸到密封机箱9的外部，通过防水风扇组10和风道罩11对散热齿8风冷散热，加快散热齿8上的热量散出，提高散热效率。对于有类似结构的轴流风扇、涡轮风扇，不论安装部位在散热齿8前端、中间、上端及其他形式及安装位置同样适用。

位于密封机箱9内部的每两个相邻导轨基体6构成VPX插板1上端的插拔导轨，VPX插板1部分固定夹设于相邻两个导轨基体6之间。

VPX插板1上固定设置锁紧条4，锁紧条4和热管散热器3分别位于VPX插板1的上部相对两侧；锁紧条4与热管散热器3分别与相邻两个导轨基体6的对应内表面抵触贴合。

第一热管17的热端与VPX插板1上的发热元件相邻，第一热管17的冷端与热管散热器3连接，第二热管20的热端位于密封机箱9内的导轨基体6内，第二热管20的冷端位于密封机箱9外的散热齿8内，第一热管17的冷端与第二热管20的热端相邻。提高了热量依次从发热元件到热管散热器3、热管散热器3到密封机箱9内的导轨基体6、导轨基体6到密封机箱9外的散热齿8的散热效率。

密封机箱9内与插拔导轨相对的壁面上设置定位VPX插板1下部的安装导轨14。

密封机箱9根据VPX插板1数量、VPX插板1间距设计相同间距的导轨基体6，VPX插板1通过导轨基体6插到密封机箱9的VPX背板上，VPX插板1上的热管散热器3表面直接接触导轨基体6，二者之间涂抹导热硅脂，并利用VPX插板1上的锁紧条4和助拔器15配合对VPX插板1进行锁紧。其中锁紧条4与助拔器15的锁紧结构是现有技术，不再详细描述。

本装置不仅仅适用于6U或3U尺寸VPX插板1加固机箱导轨，基于热管等相变散热方式的插入式一体化轨道装置的散热方式，对于有类似结构的CPCI、CPCI-E、LRM及其他形式的导轨同样适用。本装置不仅仅适用于竖插VPX模块结构，对于有类似结构的横插VPX模块结构机箱及其他形式的导轨都适用。

根据密封机箱9内VPX模块插板空间情况，尽量增大VPX插板1的热管散热器3与导轨基体6的接触面积，提高散热效率。

工作原理如下：本装置采用两级热管传热加一级风冷的散热方式进行散热，其中第一级热管传热方式是在VPX插板1上安装热管散热器3，通过热管散热器3将VPX插板1上的元器件热量通过热管散热器3传导到与热管散热器3接触的导轨基体上。

第二级热管传热方式是设计了导轨散热结构，导轨散热结构采用导轨基体6、散热齿8为一体与第二热管20焊接在一起的结构形式，导轨散热结构内部设计多个条形状的中空腔体21，中空腔体21中设置第二热管20或填充液体及毛细结构，利用相变传热方式把密封机箱9内导轨基体6的热量快速传导到密封机箱9外的散热齿8上。然后通过机箱外部防水风扇组10和风道罩11对散热齿8的风冷散热作用将散热齿上的热量快速散去。

导轨基体6作为介于密封机箱9的内外的导热构件的同时，导轨基体6还作为插拔导轨与密封机箱9内的安装导轨14相配合，对VPX插板1的相对两端起到定位和固定作用。

上面仅对本发明的较佳实施例作了详细说明，但是本发明并不限于上述实施例，在本领域普通技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本发明宗旨的前提下作出各种变化，各种变化均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种加固VPX密封机箱的散热装置，其特征在于，包括VPX插板、导轨散热结构、密封机箱；

VPX插板包括PCB板，PCB板上设置冷板基板，冷板基板上设置热管基板和热管散热器；热管基板的一侧设置若干凹槽，若干凹槽中嵌设有一根以上的第一热管；热管散热器与第一热管一端连接固定；

导轨散热结构包括两片拼合的散热片，散热片包括一体成型的导轨基体和散热齿，密封机箱上设置供导轨基体伸入密封机箱内部的长槽，导轨基体部分位于密封机箱内，散热齿部分位于密封机箱外；导轨散热结构内设置中空腔体，中空腔体中设置一根以上的第二热管或者填充液体及毛细结构；VPX插板上的热管散热器部分表面与位于密封机箱内部的导轨基体部分表面贴合。

2.根据权利要求1所述的一种加固VPX密封机箱的散热装置，其特征在于，热管基板的另一侧设置芯片接触面；冷板基板上对应发热芯片的位置设置开孔结构，热管基板的芯片接触面与穿过开孔结构的VPX插板上的发热芯片贴合。

3.根据权利要求1所述的一种加固VPX密封机箱的散热装置，其特征在于，长槽周围设置机箱法兰，机箱法兰与导轨法兰通过螺栓固定连接。

4.根据权利要求3所述的一种加固VPX密封机箱的散热装置，其特征在于，导轨法兰和机箱法兰的连接处设置导电密封封条。

5.根据权利要求1所述的一种加固VPX密封机箱的散热装置，其特征在于，密封机箱上位于散热齿的后部设置防水风扇组和风道罩，散热齿位于防水风扇组和风道罩形成的风道中，防水风扇组在风道罩中形成的引导气流方向与散热齿的齿片平行。

6.根据权利要求1所述的一种加固VPX密封机箱的散热装置，其特征在于，位于密封机箱内部的每两个相邻导轨基体构成VPX插板上部的插拔导轨，VPX插板的上部固定夹设于相邻两个导轨基体之间。

7.根据权利要求6所述的一种加固VPX密封机箱的散热装置，其特征在于，VPX插板上固定设置锁紧条，锁紧条和热管散热器分别位于VPX插板的上部相对两侧；锁紧条与热管散热器分别与相邻两个导轨基体的对应内表面抵触贴合。

8.根据权利要求1所述的一种加固VPX密封机箱的散热装置，其特征在于，第一热管的热端与VPX插板上的发热元件相邻，第一热管的冷端与热管散热器连接，第二热管的热端位于密封机箱内的导轨基体内，第二热管的冷端位于密封机箱外的散热齿内，第一热管的冷端与第二热管的热端相邻。

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