CN113490357B - 液冷结构及机箱壳体 - Google Patents

Abstract

本公开涉及液冷结构技术领域，尤其涉及一种液冷结构及机箱壳体。液冷结构能够与机箱壳体一体成型，不需要在机箱壳体上额外设置液冷板，因此简化了机箱壳体的结构，同时还降低了机箱壳体的重量。液冷结构包括第一板体和第二板体，第一板体上设置有多根凸条，任意相邻的两根凸条形成用于对机箱壳体中的模板进行导向和安装的导槽，从而将模板设置在机箱壳体中。第二板体与第一板体连接，第二板体上设置有多条用于散热的散热片，同时相邻的两条散热片之间形成用于冷却物质流动的流道，通过冷却物质的流动能够将第一板体的热量散出，由于模板安装在导槽中，第一板体的热量散出后，也能将模板的热量散出，从而提高散热了效果，降低了热阻。

Description

液冷结构及机箱壳体

技术领域

本公开涉及液冷结构技术领域，尤其涉及一种液冷结构及机箱壳体。

背景技术

随着载人航天工程的推进，航天器的热控制技术由传统卫星平台的被动热控转向空间站以液冷为主的主动热控制技术。液冷板是液冷系统的关键部件，其长期稳定可靠的工作为空间站信息系统以及实验系统提供关键保障，航天器苛刻的发射运行环境，对航天液冷板各方面提出了严苛的要求，这其中主要包括高换热低流阻，重量尽可能轻，能够承受发射和分离时严苛的振动冲击，耐受高压压力等等。

传统的航天液冷板与机箱壳体分体制作，液冷板均为简单的平板结构，基本不用承力，结构强度可以较低，但是由于液冷板与机箱壳体分体制作，容易存在热阻高和重量大的问题。

发明内容

为了解决上述技术问题或者至少部分地解决上述技术问题，本公开提供了一种液冷结构及机箱壳体。

本公开提供了一种液冷结构，所述液冷结构能够与机箱壳体一体成型，所述液冷结构包括：

第一板体，所述第一板体上设置有多根凸条，任意相邻的两根所述凸条形成用于对所述机箱壳体中的模板进行导向和安装的导槽；

第二板体，所述第二板体与所述第一板体连接，所述第二板体上设置有多条散热片；相邻的两条所述散热片之间形成用于冷却物质流动的流道，通过所述冷却物质的流动，用于将所述第一板体的热量散出。

优选的，每根所述凸条中设置有多个减重槽，用于减轻所述凸条的重量。

优选的，所述散热片设置有多组，每组散热片中包括多个散热片；

所述第二板体上设置有加强筋；

所述加强筋位于相邻的两组散热片之间。

优选的，所述加强筋上设置有第一连接件，所述第一板体上设置有与所述第一连接件配合连接的第二连接件，所述第一连接件与所述第二连接件连接后能够将所述第一板体连接到所述第二板体上。

优选的，所述第一连接件包括凸起，所述第二连接件包括通孔，所述凸起伸入所述通孔中，并通过电子束焊接，用于将所述第一板体连接到所述第二板体上。

优选的，所述加强筋的高度与所述散热片的高度相同。

优选的，所述第一板体和所述第二板体采用的材质为铝合金5A06。

优选的，所述散热片在所述第二板体表面铣削成形。

优选的，所述第二板体具有用于所述冷却物质流入的入口和用于冷却物质流出的出口，所述入口、所述流道和所述出口相通。

本公开还提供了一种机箱壳体，包括：两两相连的顶板、底板和两个侧板，所述顶板和所述底板中至少一个为所述的液冷结构。

本公开实施例提供的技术方案与现有技术相比具有如下优点：

本公开实施例提供了一种液冷结构，该液冷结构能够与机箱壳体一体成型，不需要在机箱壳体上额外设置液冷板，因此简化了机箱壳体的结构，同时还降低了机箱壳体的重量。同时该液冷结构包括第一板体和第二板体，第一板体上设置有多根凸条，任意相邻的两根凸条形成用于对机箱壳体中的模板进行导向和安装的导槽，从而将模板设置在机箱壳体中。第二板体与第一板体连接，第二板体上设置有多条用于散热的散热片，同时相邻的两条散热片之间形成用于冷却物质流动的流道，通过冷却物质的流动能够将第一板体的热量散出，由于模板安装在导槽中，主要的热量是模板散出的，因此第一板体的热量散出后，也能将模板的热量散出，从而提高散热了效果，降低了热阻。

附图说明

此处的附图被并入说明书中并构成本说明书的一部分，示出了符合本公开的实施例，并与说明书一起用于解释本公开的原理。

为了更清楚地说明本公开实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，对于本领域普通技术人员而言，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本公开实施例所述的液冷结构的俯视图；

图2为本公开实施例所述的液冷结构的爆炸图；

图3为本公开基于图2所示的A部分的局部放大图；

图4为本公开实施例所述的液冷结构的第二板体的结构示意图；

图5为本公开基于图4所示的B部分的局部放大图。

其中，

1、第一板体；11、凸条；111、减重槽；12、导槽；13、第二连接件；2、第二板体；21、散热片；22、流道；23、加强筋；231、第一连接件；24、入口；25、出口。

具体实施方式

为了能够更清楚地理解本公开的上述目的、特征和优点，下面将对本公开的方案进行进一步描述。需要说明的是，在不冲突的情况下，本公开的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本公开，但本公开还可以采用其他不同于在此描述的方式来实施；显然，说明书中的实施例只是本公开的一部分实施例，而不是全部的实施例。

现有技术中，传统的航天液冷板与机箱壳体分体制作，均为简单的平板结构，基本不用承力，结构强度较低，随着空间站电子设备热耗急剧增加，轻量化和低热阻成为首要考虑因素。但是由于液冷板与机箱壳体分体制作，先将机箱壳体制作完成，即将机箱壳体的顶板、底板和两个侧板两两相连，然后将液冷板贴在顶板的外表面，该设计方式容易存在热阻高和重量大的问题。

基于此，本申请实施例提供了一种液冷结构解决了热阻高和重量大的问题。

参照图1-5所示，本公开实施例提供了一种液冷结构，液冷结构能够与机箱壳体一体成型，不需要在机箱壳体上额外设置液冷板，因此简化了机箱壳体的结构，同时还降低了机箱壳体的重量。同时该液冷结构包括第一板体1和第二板体2，第一板体1上设置有多根凸条11，任意相邻的两根凸条11形成用于对机箱壳体中的模板进行导向和安装的导槽12，从而将模板设置在机箱壳体中。第二板体2与第一板体1连接，第二板体2上设置有多条用于散热的散热片21，同时相邻的两条散热片21之间形成用于冷却物质流动的流道22，通过冷却物质的流动能够将第一板体1的热量散出，由于模板安装在导槽12中，主要的热量是模板散出的，因此第一板体1的热量散出后，也能将模板的热量散出，从而提高散热了效果，降低了热阻。

由于液冷结构能够与机箱壳体一体成型是最优的方法，但是现有的液冷板的强度较弱，很难符合机箱壳体对强度的要求。如果简单的更换材质为不锈钢或者钛合金，重量资源又难以承受，因此本公开选择相容性目录内高强度的铝合金5A06，铝合金5A06具有较高的强度和腐蚀稳定性，能够符合机箱壳体对强度的要求，从而解决了解决了相容性、力学强度和耐压的问题。

但是采用铝合金5A06后，若采用现有的真空钎焊工艺又无法实施，又由于散热片21(即散热翅片)较薄，若采用真空钎焊之后，总会有个别局部的点存在着焊接后质量不理想的情况，而且在真空钎焊的过程中会产生多余物，因此在多余物控制设计上也一直存在着难以根除的隐患，因此本公开采用了电子束焊接液冷结构，在焊接时不会产生多余物，因此保证了多余物的有效控制。

相容性目录是一份允许使用材料的清单。相容性是指工质(液体，可以理解为水)同与其接触的材料(比如管路、液冷板等)之间不发生腐蚀不发生化学反应，可以长期相容长期共存。每一种工质都会有其对应的相容的材料，这些材料整理在一起组成相容性目录。航天液冷系统工质一般使用乙二醇水溶液，对应其有一份乙二醇水溶液的相容性目录，可以从目录中选择合适的材料，目录外的材料是不允许使用的。工质在整个液冷系统中循环，如果某处使用的材料不能同乙二醇水溶液相容，出现了局部的腐蚀最终可能导致腐蚀穿孔，乙二醇水溶液大量喷出，危害整个电器系统。

地面液冷板一般采用6系的铝合金散热片21，因为材料不在航天相容性目录内，因此也无法使用，同时其也存在着结构强度偏弱和多余物存在问题。

现有技术中采用的铝合金牌号是3A21，其屈服强度为50Mpa，本公开采用的铝合金牌号为5A06，屈服强度155Mpa，是3A21屈服强度的3倍。两种铝合金的密度基本相同，都是2700kg/m³,如果条件相同的情况下，重量基本是相同的，但是顶板和壳体做成一体结构相比分体可以压缩一部分厚度，整个结构重量由2个零件浓缩成1个零件会有一定幅度的降低。上述的散热片21与第一板体1接触，此时流道22相当于由第一板体1、第二板体2和两条散热片21组成，通过流道22中冷却物质的流动，能够带走第一板体1的热量。

在一些实施例中，每根凸条11中设置有多个减重槽111，用于减轻凸条11的重量，由于是槽状结构不是孔状直接，因此凸条11还是具有一定的强度。

在一些实施例中，散热片21设置有多组，每组散热片21中包括多个散热片21，第二板体2上设置有加强筋23，加强筋23位于相邻的两组散热片21之间，通过加强筋23的设置，能够提高第二板体2的强度。

其中，一组散热片21的密度可根据具体需求而定，可以根据散热需求调整一组散热片21的密度(即一组散热片21包括多少根散热片21)。

另外，加强筋23上设置有第一连接件231，第一板体1上设置有与第一连接件231配合连接的第二连接件13，第一连接件231与第二连接件13连接后能够将第一板体1连接到第二板体2上，能够便于第一板体1和第二板体2的连接。

上述的第一连接件231包括凸起，第二连接件13包括通孔，凸起伸入通孔中，并通过电子束焊接，用于将第一板体1连接到第二板体2上，焊接时，焊接点在第一板体1的表面，不在第二板体2的表面，因此即使焊接产生多余物也不会落入第二板体2上，进而进一步地保证了多余物的有效控制。

上述的加强筋23的高度与散热片21的高度相同，当第一板体1和第二板体2焊接完成后，加强筋23和散热片21的表面均贴在第一板体1的内表面。

上述的散热片21在第二板体2表面铣削成形，进而形成流道22。在铣削之后可清洁第二板体2上的多余物，进一步地保证了多余物的有效控制。

在一些实施例中，第二板体2具有用于冷却物质流入的入口24和用于冷却物质流出的出口25，入口24、流道22和出口25相通。进而冷却物质从入口24进入，然后流入流道22中对第一板体1进行散热，然后再通过出口25流出，便于冷却物质的流动。

其中，入口24处的第二板体2内部开设有第一通道(由于开设在第二板体2内部，图中未显示)，入口24通过第一通道与流道22连通。出口25处的第二板体2内部开设第二通道(由于开设在第二板体2内部，图中未显示)，出口25通过第二通道与流道22连通。

本公开实施例还提供了一种机箱壳体，包括：两两相连的顶板、底板和两个侧板，顶板和底板中至少一个为上述的液冷结构。使用时可以将顶板或底板替换为液冷结构，也可以顶板和底板均替换为液冷结构，用于提高散热效果。

由于箱体壳体安装完成后将模板放入箱体中，但模板在运行时会产生热量，热量可以通过液冷结构排出，由于液冷结构与机箱壳体一体成型，因此不需要在机箱壳体上额外设置液冷板，因此简化了机箱壳体的结构，同时还降低了机箱壳体的重量。同时通过第一板体1和第二板体2的设置，能够使液冷结构的热量快速散出，从而提高散热了效果，降低了热阻。

需要说明的是，在本文中，诸如“第一”和“第二”等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

以上仅是本公开的具体实施方式，使本领域技术人员能够理解或实现本公开。对这些实施例的多种修改对本领域的技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本公开的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本公开将不会被限制于本文的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (8)

1.一种液冷结构，其特征在于，所述液冷结构能够与机箱壳体一体成型，所述液冷结构包括：

第一板体(1)，所述第一板体(1)上设置有多根凸条(11)，任意相邻的两根所述凸条(11)形成用于对所述机箱壳体中的模板进行导向和安装的导槽(12)；

第二板体(2)，所述第二板体(2)与所述第一板体(1)连接，所述第二板体(2)上设置有多条散热片(21)；相邻的两条所述散热片(21)之间形成用于冷却物质流动的流道(22)，通过所述冷却物质的流动，用于将所述第一板体(1)的热量散出；

所述散热片(21)设置有多组，每组散热片(21)中包括多个散热片(21)；

所述第二板体(2)上设置有加强筋(23)；

所述加强筋(23)位于相邻的两组散热片(21)之间；

所述加强筋(23)上设置有第一连接件(231)，所述第一板体(1)上设置有与所述第一连接件(231)配合连接的第二连接件(13)，所述第一连接件(231)与所述第二连接件(13)连接后能够将所述第一板体(1)连接到所述第二板体(2)上。

2.根据权利要求1所述的液冷结构，其特征在于，每根所述凸条(11)中设置有多个减重槽(111)，用于减轻所述凸条(11)的重量。

3.根据权利要求1所述的液冷结构，其特征在于，所述第一连接件(231)包括凸起，所述第二连接件(13)包括通孔，所述凸起伸入所述通孔中，并通过电子束焊接，用于将所述第一板体(1)连接到所述第二板体(2)上。

4.根据权利要求1所述的液冷结构，其特征在于，所述加强筋(23)的高度与所述散热片(21)的高度相同。

5.根据权利要求1所述的液冷结构，其特征在于，所述第一板体(1)和所述第二板体(2)采用的材质为铝合金5A06。

6.根据权利要求1所述的液冷结构，其特征在于，所述散热片(21)在所述第二板体(2)表面铣削成形。

7.根据权利要求1所述的液冷结构，其特征在于，所述第二板体(2)具有用于所述冷却物质流入的入口(24)和用于冷却物质流出的出口(25)，所述入口(24)、所述流道(22)和所述出口(25)相通。

8.一种机箱壳体，其特征在于，包括：两两相连的顶板、底板和两个侧板，所述顶板和所述底板中至少一个为权利要求1-7中任一项所述的液冷结构。

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