CN112822898A - 一种低流阻航空液冷机箱 - Google Patents

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谢明君
王鹏飞
王建
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    • H05K7/20218—Modifications to facilitate cooling, ventilating, or heating using a liquid coolant without phase change in electronic enclosures
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Abstract

本发明公开了一种低流阻航空液冷机箱，属于机载电子设备散热技术领域。其包括机箱框架、支撑板、前面板、后面板、进液流体连接器、出液流体连接器以及电连接器；机箱框架包括上冷板、下冷板、上冷板盖板、下冷板盖板、右面板、左面板以及背板固定板；上冷板、下冷板和右面板中具有彼此联通的封闭流道；进液流体连接器、出液流体连接器和电连接器安装在机箱框架的右面板上，进液流体连接器和出液流体连接器均与右面板中的流道连通。本发明设计合理，易于加工，温度一致性较好，且流阻低，有利于减小液冷泵动力消耗，进一步提高液冷机箱的散热能力。

Description

一种低流阻航空液冷机箱
技术领域
本发明涉及机载电子设备散热技术领域，具体的说是一种低流阻航空液冷机箱。
背景技术
随着机载电子设备信息处理能力的提高，其所使用的高性能处理芯片也带来更大的发热量。此外，机载设备高度模块化、集成化的设计理念导致更高的热流密度。因此，液冷散热已经成为机载电子设备的温度控制的主流发展方向，高性能航空液冷机箱成为机载电子设备散热技术研究的热点。航空液冷机箱要求结构紧凑、重量轻，换热性能好、具有较高的强度、刚度以及较低的流阻。
当前航空液冷机箱一般具有两种结构形式：一种是冷却液在机箱内部的流道中进行循环，电子设备模块与机箱通过热传导形式进行热量交换；另一种是电子设备模块带有负载冷板，机箱中的冷却液通过盲插流体连接器进入负载冷板，在负载冷板内部吸收了电子设备模块的热量后再通过盲插流体连接器返回机箱。第二种结构形式液冷机箱的主要任务是进行流量分配，将设计流量分配给各个负载冷板。但是，由于盲插流体连接器在机载环境下故障率较高，强烈的振动会导致其位置偏移、损坏并造成漏液等故障。第一种结构形式液冷机箱一般采用焊接工艺，将流道封闭在机箱内部，可靠性较高。但是，由于多采用蛇形流道，造成流通面积小，路径长，机箱流阻大，冷却液实际流量小，存在换热性能和温度均匀性较差的弊端。当采用多层冷板形式时，由于结构不对称，内部各层冷板分配流量不均匀，造成各个模块获得的散热能力也相同，进一步加剧了温度不均匀的问题。此外，多块冷板拼焊时还带来易变形、成品率低等问题。
发明内容
本发明所要解决的技术问题在于避免上述背景技术中的不足之处而提供一种低流阻航空液冷机箱，其具有体积小﹑重量轻﹑换热能力强、流阻低、温度均匀性好、易于加工的优点。
本发明所要解决的技术问题是由以下技术方案实现的：
一种低流阻航空液冷机箱，用于装载电子设备并为电子设备进行散热，包括机箱框架、支撑板、前面板、后面板、进液流体连接器、出液流体连接器以及电连接器；
所述机箱框架包括上冷板、下冷板、上冷板盖板、下冷板盖板、右面板、左面板以及背板固定板；上冷板、下冷板和右面板中具有彼此联通的封闭流道；
所述支撑板通过螺钉分别与机箱框架的上冷板和下冷板进行固定，起到支撑作用，防止机箱框架变形；所述前面板、后面板分别通过螺钉与机箱框架的前、后端面连接，并采用导电密封橡胶条保证机箱的电磁屏蔽性能，背板固定板与后面板之间为走线空间；
所述进液流体连接器、出液流体连接器和电连接器安装在机箱框架的右面板上，进液流体连接器和出液流体连接器均与右面板中的流道连通。
进一步的，所述右面板中进液流体连接器处的流道分为两路，一路连接上冷板进液口，通过上冷板中的并联流道，再经过上冷板回液口，回到右面板中的回液流道，最后通过出液流体连接器排出；另一路连接下冷板进液口，通过下冷板中的并联流道，再经过下冷板回液口，回到右面板中的回液流道，最后通过出液流体连接器排出。
进一步的，所述上冷板中的流道为由多条隔筋分隔成的二流程多路并联的流道结构，下冷板中的流道与上冷板的流道结构相同，上冷板的下壁和下冷板的上壁均设置有用于锁紧电子设备模块的滑槽。
进一步的，所述左面板与上冷板、下冷板之间采用螺钉固定，所述背板固定板与上冷板、下冷板之间采用螺钉固定，上冷板、上冷板盖板、右面板、下冷板、下冷板盖板之间采用真空钎焊工艺一次焊接成型。
本发明采取上述技术方案所产生的有益效果在于：
1．本发明机箱的上、下冷板为并联结构，流道长度和尺寸均相等，一方面降低了液冷机箱的流阻，同时也使上、下内部流量流速相等，温度一致性较好。
2．本发明机箱在上、下冷板内部流道采用两流程多流道并联结构，相比蛇形流道冷板，进一步降低了液冷机箱的流阻，提高了单块冷板的温度均匀性。此外，大量流道冷板隔筋也提高了换热面积，增强了液冷机箱的换热能力。
3．本发明液冷机箱的低流阻有利于减小液冷泵动力消耗，节约能源，同时提高实际供液流量，进一步提高液冷机箱的散热能力，液冷系统的低压运行也有利于系统安全。
4．本发明采用一次搅拌摩擦焊和一次钎焊工艺即可完成机箱框架的成型，支撑板和背板固定板作为焊接夹具一部分进一步减少焊接的变形，提高了成品率。
5．进一步的，本发明的机箱框架、前面板、后面板之间通过导电密封橡胶条形成一个密封的设备腔，与外界没有气体交换，可以有效的保证电子设备的电磁密封性能、防潮、防盐雾和防霉菌性能。
附图说明
为了更加清楚地描述本专利，下面提供一幅或多幅附图，这些附图旨在对本专利的背景技术、技术原理和/或某些具体实施方案做出辅助说明。
图1是本发明实施例中液冷机箱的结构示意图。
图2是本发明实施例中机箱框架结构示意图。
图3是本发明实施例中液冷机箱内部冷却液流通路径示意图。
图4是本发明实施例中上冷板内部流道结构示意图。
图5是本发明实施例中右面板内部流道结构示意图。
图中：机箱框架1、支撑板2、前面板3、后面板4、进液流体连接器5、出液流体连接器6、电连接器7、上冷板101、下冷板102、上冷板盖板103、下冷板盖板104、右面板105、左面板106、背板固定板107、上冷板进液口108、上冷板回液口109、上冷板流道110、上冷板流道隔筋111、进液流道113、回液流道114。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施方式对本发明的技术方案做进一步的详细说明。
如图1和2所示，一种低流阻航空液冷机箱，其包括机箱框架1、支撑板2、前面板3、后面板4、进液流体连接器5、出液流体连接器6、电连接器7。
其中，机箱框架包括上冷板101、下冷板102、上冷板盖板103、下冷板盖板104、右面板105、左面板106以及背板固定板107；上冷板、下冷板和右面板中具有彼此联通的封闭流道；
支撑板通过螺钉分别与机箱框架的上冷板和下冷板进行固定，起到支撑作用，防止机箱框架变形；前面板、后面板分别通过螺钉与机箱框架的前、后端面连接，并采用导电密封橡胶条保证机箱的电磁屏蔽性能，背板固定板与后面板之间为走线空间；
进液流体连接器、出液流体连接器和电连接器安装在机箱框架的右面板上，进液流体连接器和出液流体连接器均与右面板中的流道连通。
使用时，电子设备的标准ASSAC模块从前面板处插入机箱框架，通过楔形锁紧装置与机箱框架内部的滑槽进行紧固；电子设备的信号背板固定在机箱框架的背板固定板上，ASSAC模块与信号背板通过ASSAC连接器进行连接；信号背板与电连接器之间通过电缆进行连接。
进一步的，右面板上设有进液流体连接器、出液流体连接器、电连接器安装接口。如图3~5所示，冷却液由进液流体连接器5进入右冷板内部进液流道113，分为两路，一路连接上冷板进液口108，通过上冷板内部并联流道110，再经过上冷板回液口109，回到右冷板内部回液流道114，最后通过回液流体连接器排出；另一路连接下冷板进液口，通过下冷板并联流道，再经过下冷板回液口，回到右冷板内部回液流道，最后通过回液流体连接器排出。
进一步的，如图4所示，上冷板内部流道由若干条上冷板流道隔筋111分隔为二流程多路并联的流道结构。下冷板内部流道与上冷板内部流道结构相同。上冷板和下冷板的内侧均设置有供ASSAC模块锁紧的滑槽。
该机箱的右侧板首先采用铣削工艺制作出内部流道，再采用搅拌摩擦焊工艺焊接成型；上冷板、上冷板盖板、右侧板、下冷板、下冷板盖板之间采用真空钎焊工艺一次焊接成型，焊接时左侧板与上冷板、下冷板之间采用螺钉固定，支撑板与上冷板、下冷板之间采用螺钉固定，背板固定板与上冷板、下冷板之间采用螺钉固定，加强刚度减少焊接变形量。
总之，本发明设计合理，易于加工。其上、下冷板为并联结构，流道长度和尺寸均相等，一方面降低了液冷机箱的流阻，同时也使上、下内部流量流速相等，温度一致性较好。其上、下冷板内部流道均采用两流程多流道并联结构，相比蛇形流道冷板，进一步降低了液冷机箱的流阻，提高了单块冷板的温度均匀性。此外，本发明的流阻低，有利于减小液冷泵动力消耗，节约能源，同时提高实际供液流量，进一步提高了液冷机箱的散热能力。

Claims (4)

1.一种低流阻航空液冷机箱，其特征在于，用于装载电子设备并为电子设备进行散热，包括机箱框架、支撑板、前面板、后面板、进液流体连接器、出液流体连接器以及电连接器；
所述机箱框架包括上冷板、下冷板、上冷板盖板、下冷板盖板、右面板、左面板以及背板固定板；上冷板、下冷板和右面板中具有彼此联通的封闭流道；
所述支撑板通过螺钉分别与机箱框架的上冷板和下冷板进行固定，起到支撑作用，防止机箱框架变形；所述前面板、后面板分别通过螺钉与机箱框架的前、后端面连接，并采用导电密封橡胶条保证机箱的电磁屏蔽性能，背板固定板与后面板之间为走线空间；
所述进液流体连接器、出液流体连接器和电连接器安装在机箱框架的右面板上，进液流体连接器和出液流体连接器均与右面板中的流道连通。
2.根据权利要求1所述的一种低流阻航空液冷机箱，其特征在于，所述右面板中进液流体连接器处的流道分为两路，一路连接上冷板进液口，通过上冷板中的并联流道，再经过上冷板回液口，回到右面板中的回液流道，最后通过出液流体连接器排出；另一路连接下冷板进液口，通过下冷板中的并联流道，再经过下冷板回液口，回到右面板中的回液流道，最后通过出液流体连接器排出。
3.根据权利要求1所述的一种低流阻航空液冷机箱，其特征在于，所述上冷板中的流道为由多条隔筋分隔成的二流程多路并联的流道结构，下冷板中的流道与上冷板的流道结构相同，上冷板的下壁和下冷板的上壁均设置有用于锁紧电子设备模块的滑槽。
4.根据权利要求1所述的一种低流阻航空液冷机箱，其特征在于，所述左面板与上冷板、下冷板之间采用螺钉固定，所述背板固定板与上冷板、下冷板之间采用螺钉固定，上冷板、上冷板盖板、右面板、下冷板、下冷板盖板之间采用真空钎焊工艺一次焊接成型。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN113399769A (zh) * 2021-06-11 2021-09-17 天津津航计算技术研究所 一种多铝合金组件的真空钎焊方法
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