CN113541050B - 一种液冷散热的线束卡箍装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种液冷散热的线束卡箍装置，涉及一种固定辅助设备技术领域，包括液冷骨架、导热隔板、辅助定位螺栓和液冷接头，所述液冷骨架设置成圆环状，其中液冷骨架的内部固定安装有横梁，并且横梁的上下两端侧壁中间通过辅助定位螺栓安装有一对导热隔板，通过导热隔板隔设成四个扇形安装腔室，防止大规模电缆集中捆扎固定，同时液冷骨架的一侧壁上开设有三条液冷流道，分别设置在液冷骨架的环形架和横梁内，并且三条液冷流道的端部连接处安装有液冷接头，通过强迫贯通液冷及热管传导综合冷却，为内部固定成束线缆能够提供主动散热，解决了电缆成束固定局部集聚高温引起电缆性能下降或烧损的典型工程问题。

Description

一种液冷散热的线束卡箍装置

技术领域

本发明涉及固定辅助设备技术领域，具体是一种液冷散热的线束卡箍装置。

背景技术

依据国内现行所有的航空标准卡箍（HB）、航天标准卡箍（QJ）均只针对不同固定对象（导管、线缆、仪器仪表等）、结构形式（环形、P型、马鞍型、弓型、块状型等）、材料类型（铝合金、不锈钢、各类橡胶、聚四氟乙烯等）及使用场景（飞机、发动机、航天器）进行分类规定。

国内的虞庆庆等发明的一种自由组合的卡箍结构（中国电子科技集团公司第十四研究所，2020年的实用新型，授权号：CN212258311U），仅是提出了基于标准卡箍模块，通过不同数量的物理组合，实现对不同数量/规格成束线缆进行固定/隔离的新型结构。

从国内外现所有的线缆卡箍文献或相关标准来看，所有卡箍的作用仅都是唯一的对线缆束进行成束固定或物理隔离；文献/资料中各种类型卡箍的区别也仅是材料本身、结构/安装形式等方面的差别，主要也仅是卡箍自身的结构/组合固定方式的差别，对内部固定成束电缆的实际工作状态并没有产生影响或主动进行状态/环境干预。

现相关工程领域中，部分线缆在工作状态时，会由于内部损耗不可避免有发热现象，而如果还是靠常规的卡箍固定，势必造成卡箍固定点处的成束电缆集聚高温的情况，若局部高温持续累积无法冷却，可能会导致内部电缆由于温度过高而造成损伤及烧损。

发明内容

针对现有技术中存在的问题，本发明的目的在于提供一种液冷散热的线束卡箍装置，实现对线束发热进行冷却散热，解决电缆成束固定局部集聚高温引起电缆性能下降或烧损的典型工程问题。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：包括液冷骨架、导热隔板、辅助定位螺栓和液冷接头，所述液冷骨架设置成圆环状，其中液冷骨架的内部固定安装有横梁，通过横梁分为上下两个腔室，并且横梁的上下两端侧壁中间通过辅助定位螺栓安装有一对导热隔板，导热隔板的另一端通过辅助定位螺栓安装在液冷骨架的内壁上，同时液冷骨架的一侧壁上开设有三条液冷流道，分别设置在液冷骨架的环形架和横梁内，并且三条液冷流道的端部连接处安装有液冷接头，液冷接头用来和外部水源连接在一起，并且液冷骨架通过导热隔板隔设成四个扇形安装腔室。

作为本发明进一步的方案：所述液冷骨架靠近横梁的两端侧壁上对称开设有两组连接接口，其中连接接口远离液冷流道进行设置，并且连接接口将三条液冷流道汇流在一起，用来连接液冷接头，同时液冷骨架的远离横梁的两端侧壁上开设有安装接口，其中安装接口设置成沉孔结构，用来对液冷骨架进行固定安装，并且液冷骨架的横梁上下两端壁上对称开设有两对安装卡槽，其中液冷骨架的环形内壁上同样对称开设有两组安装卡槽，用来安装两导热隔板，同时液冷流道的外部扣合安装有液冷流道盖板。

作为本发明进一步的方案：所述导热隔板设置的上下两端设置有安装卡板，安装卡板的尺寸和安装卡槽的尺寸相同，并且安装卡板的侧壁内开设有固定接口，固定接口的直径和辅助定位螺栓的直径相同，从而将导热隔板螺栓安装在安装卡槽内，同时导热隔板的内部固定安装有预埋热管，预埋热管的两端靠近液冷流道进行设置。

作为本发明进一步的方案：所述液冷骨架环形架和横梁的内壁上开设有多组圆弧卡槽一，并且圆弧卡槽一的前后两侧壁上开设有边缘倒角一，同时导热隔板的左右两侧壁上同样开设有多组圆弧卡槽二，并且圆弧卡槽二的前后两侧壁上同样开设有边缘倒角二，其中圆弧卡槽一和圆弧卡槽二的半径相同，根据内部固定单根线缆的外径确定。

作为本发明进一步的方案：所述导热隔板通过安装卡板滑动装入液冷骨架的安装卡槽内，并利用辅助定位螺栓将导热隔板和液冷骨架固定在一起，同时将两组液冷接头插入连接接口内，其中两组液冷接头分别和外部进、出液管连接在一起，最后将液冷骨架通过安装接口螺栓安装在安装底板的安装孔内，完成对卡箍装置的组装，即可将电缆装入卡箍内。

作为本发明进一步的方案：所述液冷骨架和导热隔板采用铝材制成，同时液冷流道盖板采用电子束焊接的方式安装在液冷骨架的外壁上，并且焊接后需要进行.MPa压力的气密检查。

作为本发明进一步的方案：所述边缘倒角一和边缘倒角二的半径为.mm。

作为本发明进一步的方案：所述液冷骨架和导热隔板的连接处设置有导热机构，同时导热隔板内部的预埋热管两端对称安装有多根连接热管，连接热管的端部从导热隔板的外壁伸出，同来和导热机构连接在一起，提高纵向方向上的热传导效率，从而提高卡箍整体的散热效果。

作为本发明进一步的方案：所述导热机构包括导热管和连接杆，其中安装卡槽对应的液冷骨架内部开设有内腔，其中内腔位于液冷流道的内部，同时内腔的内部固定安装有多根导热管，导热管和连接热管对称设置，相邻两根导热管通过连接杆连接在一起，并且导热管的端部从安装卡槽的侧壁伸出，同时导热管的内部开设有通孔，通孔的直径和连接热管的直径相同。

作为本发明再进一步的方案：所述导热管的外壁上开设有多组环形槽，同时环形槽的上下两侧壁上开设有多组凹槽。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：由于部分类型线缆在工作状态时，会由于内部损耗不可避免有发热现象，若按常规卡箍成束固定，会导致内部电缆由于温度过高而造成损伤及烧损。本发明创新发明了一种液冷散热的线束卡箍装置，将内部成束电缆进行分隔固定，防止大规模电缆集中捆扎固定；同时通过强迫贯通液冷及热管传导综合冷却，为内部固定成束线缆能够提供主动散热，解决了电缆成束固定局部集聚高温引起电缆性能下降或烧损的典型工程问题。

而且，可以根据不同类型、规格和数量的线缆，对本发明中典型实施例中卡箍装置中的相关尺寸参数进行调整，来适应不同工程场景。

因此，本发明对诸多类似的实际工程问题有极大的创新意义。

附图说明

图1为本发明实施例一的结构示意图。

图2为本发明实施例一的液冷骨架结构示意图。

图3为本发明实施例一的液冷骨架背视图。

图4为本发明实施例一的导热隔板结构示意图。

图5为本发明实施例一的导热隔板主视图。

图6为本发明实施例一的导热隔板安装示意图。

图7为本发明实施例一的装配示意图。

图8为本发明实施例二的横梁内部结构示意图。

图9为本发明实施例二的导热隔板内部结构示意图。

图10为本发明实施例二的导热管结构示意图。

如图所示：1、液冷骨架，11、连接接口，12、安装接口，13、圆弧卡槽一，14、安装卡槽，15、液冷流道盖板，16、边缘倒角一，17、液冷流道，18、内腔，2、导热隔板，21、圆弧卡槽二，22、固定接口，23、安装卡板，24、边缘倒角二，25、预埋热管，26、连接热管，3、辅助定位螺栓，4、液冷接头，5、安装底板，6、安装孔，7、横梁，8、导热管，81、通孔，82、环形槽，83、凹槽，9、连接杆。

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。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“设置有”、“套设/接”、“连接”等，应做广义理解，例如“连接”，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

实施例一：

请参阅图1～7，本发明实施例中，一种液冷散热的线束卡箍装置，包括液冷骨架1、导热隔板2、辅助定位螺栓3和液冷接头4，所述液冷骨架 1设置成圆环状，其中液冷骨架1的内部固定安装有横梁7，通过横梁7分为上下两个腔室，并且横梁7的上下两端侧壁中间通过辅助定位螺栓3安装有一对导热隔板2，导热隔板2的另一端通过辅助定位螺栓3安装在液冷骨架1的内壁上，同时液冷骨架1的一侧壁上开设有三条液冷流道17，分别设置在液冷骨架1的环形架和横梁7内，并且三条液冷流道17的端部连接处安装有液冷接头4，液冷接头4用来和外部水源连接在一起，从而带动冷却液在液冷骨架1内进行流动，对安装在液冷骨架1内部的电缆进行冷却降温，并且液冷骨架1通过导热隔板2隔设成四个扇形安装腔室，可以有效解决大量电缆成束安装的问题，进而提高对电缆的散热效果。

其中，所述液冷骨架1靠近横梁7的两端侧壁上对称开设有两组连接接口11，其中连接接口11远离液冷流道17进行设置，并且连接接口11将三条液冷流道17汇流在一起，用来连接液冷接头4，实现进出液，从而带动冷却液在三条液冷流道17内进行流动，同时液冷骨架1的远离横梁7的两端侧壁上开设有安装接口12，其中安装接口12设置成沉孔结构，用来对液冷骨架1进行固定安装，并且液冷骨架1的横梁7上下两端壁上对称开设有两对安装卡槽14，其中液冷骨架1的环形内壁上同样对称开设有两组安装卡槽14，用来安装两导热隔板2，同时液冷流道17的外部扣合安装有液冷流道盖板15，采用液冷流道盖板15对液冷流道17进行密封，便于对液冷流道17内进行清洗，从而方便了对装置的重复使用，提高了装置的实用性。

其中，所述导热隔板2设置的上下两端设置有安装卡板23，安装卡板23的尺寸和安装卡槽14的尺寸相同，并且安装卡板23的侧壁内开设有固定接口22，固定接口22的直径和辅助定位螺栓3的直径相同，从而将导热隔板2螺栓安装在安装卡槽14内，同时导热隔板2的内部固定安装有预埋热管25，预埋热管25的两端靠近液冷流道17进行设置，有效的电缆产生的热量通过预埋热管25传输给液冷流道17内的冷却液，进一步提高装置的冷却效率。

优选的，所述液冷骨架1环形架和横梁7的内壁上开设有多组圆弧卡槽一13，并且圆弧卡槽一13的前后两侧壁上开设有边缘倒角一16，同时导热隔板2的左右两侧壁上同样开设有多组圆弧卡槽二21，并且圆弧卡槽二21的前后两侧壁上同样开设有边缘倒角二24，其中圆弧卡槽一13和圆弧卡槽二21的半径相同，根据内部固定单根线缆的外径确定，采用圆弧卡槽的设计，使得电缆的安装更加牢固，避免电缆在卡箍内进行滑动，并且对卡箍内部空间利用率更大。

其中，所述导热隔板2通过安装卡板23滑动装入液冷骨架1的安装卡槽14内，并利用辅助定位螺栓3将导热隔板2和液冷骨架1固定在一起，同时将两组液冷接头4插入连接接口11内，其中两组液冷接头4分别和外部进、出液管连接在一起，最后将液冷骨架1通过安装接口12螺栓安装在安装底板5的安装孔6内，完成对卡箍装置的组装，即可将电缆装入卡箍内。

参阅图6可知，本发明的工作原理为：该卡箍通过液冷接头4通液后，液体从一侧进液端通过液冷骨架1的三条液冷流道17内，液体在流动过程中对电缆产生的热量进行吸附，并从另一侧回液端流出，将热量排出，从而实现对电缆的降温，同时电缆产生的热量一部分传输至导热隔板2内嵌的预埋热管25内，实现热量在纵向方向的传导，进而将热传递至液冷骨架1内，最终通过液冷骨架1内的三条液冷流道17导出，实现对热量的多向传导，降温效果更好，从而极大改善成束线缆穿孔/墙捆扎固定时，由于工作时线缆内损耗二造成的线束整体显著发热及热耗持续积累导致烧损的不利工况。

优选的，所述液冷骨架1和导热隔板2采用铝材制成，保证液冷骨架1的整体导热性能，同时液冷流道盖板15采用电子束焊接的方式安装在液冷骨架1的外壁上，并且焊接后需要进行1.5MPa压力的气密检查，确保焊接质量，保证了液冷流道盖板15安装的密封性。

优选的，所述边缘倒角一16和边缘倒角二24的半径为0.5mm，以防止电缆的防刮磨损。

优选的，所述电缆的固定捆扎处局部穿入卡箍前，预先包裹一层带背胶导热衬垫，除了提高了线缆间的导热/散热效能，还能提高线缆与卡箍内壁四周圆弧卡槽的夹紧/贴合程度，从而保证了整体散热性能。

实施例二：

请参阅图1～10，本实施例的主体结构与实施例一相同，不同之处在于：考虑到导热隔板2内部预埋热管25和液冷流道17之间的传热效果较差，当电缆数量较多时，无法满足电缆的散热需求，为此我们在液冷骨架1和导热隔板2的连接处设置有导热机构，同时导热隔板2内部的预埋热管25两端对称安装有多根连接热管26，连接热管26的端部从导热隔板2的外壁伸出，同来和导热机构连接在一起，提高纵向方向上的热传导效率，从而提高卡箍整体的散热效果。

其中，所述导热机构包括导热管8和连接杆9，其中安装卡槽14对应的液冷骨架1内部开设有内腔18，其中内腔18位于液冷流道17的内部，同时内腔18的内部固定安装有多根导热管8，导热管8和连接热管26对称设置，相邻两根导热管8通过连接杆9连接在一起，保证导热管8安装的稳定性，并且导热管8的端部从安装卡槽14的侧壁伸出，同时导热管8的内部开设有通孔81，通孔81的直径和连接热管26的直径相同，从而将连接热管26插入导热管8内，预埋热管25内部的热量通过连接热管26传输至导热管8内，而导热管8直接和冷却液进行接触，从而提高了冷却液对导热隔板2的散热效率。

优选的，所述导热管8的外壁上开设有多组环形槽82，通过环形槽82提高了导热管8和冷却液的接触面积，从而提高导热管8和冷却液之间的换热效率，同时环形槽82的上下两侧壁上开设有多组凹槽83，采用设置的凹槽83进一步提高了冷却液对导热管8的散热效果。

尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换，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，且本说明书中未作详细描述的内容均属于本领域专业技术人员公知的现有技术。

Claims (6)

1.一种液冷散热的线束卡箍装置，包括液冷骨架(1)、导热隔板(2)、辅助定位螺栓(3)和液冷接头(4)，其特征在于：所述液冷骨架 (1)设置成圆环状，其中液冷骨架(1)的内部固定安装有横梁(7)，通过横梁(7)分为上下两个腔室，并且横梁(7)的上下两端侧壁中间通过辅助定位螺栓(3)安装有一对导热隔板(2)，导热隔板(2)的另一端通过辅助定位螺栓(3)安装在液冷骨架(1)的内壁上，同时液冷骨架(1)的一侧壁上开设有三条液冷流道(17)，分别设置在液冷骨架(1)的环形架和横梁(7)内，并且三条液冷流道(17)的端部连接处安装有液冷接头(4)，液冷接头(4)用来和外部水源连接在一起，并且液冷骨架(1)通过导热隔板(2)隔设成四个扇形安装腔室；

所述液冷骨架(1)靠近横梁(7)的两端侧壁上对称开设有两组连接接口(11)，其中连接接口(11)远离液冷流道(17)进行设置，并且连接接口(11)将三条液冷流道(17)汇流在一起，用来连接液冷接头(4)，同时液冷骨架(1)的远离横梁(7)的两端侧壁上开设有安装接口(12)，其中安装接口(12)设置成沉孔结构，并且液冷骨架(1)的横梁(7)上下两端壁上对称开设有两对安装卡槽(14)，其中液冷骨架(1)的环形内壁上同样对称开设有两组安装卡槽(14)，同时液冷流道(17)的外部扣合安装有液冷流道盖板(15)；

所述导热隔板(2)设置的上下两端设置有安装卡板(23)，安装卡板(23)的尺寸和安装卡槽(14)的尺寸相同，并且安装卡板(23)的侧壁内开设有固定接口(22)，固定接口(22)的直径和辅助定位螺栓(3)的直径相同，同时导热隔板(2)的内部固定安装有预埋热管(25)，预埋热管(25)的两端靠近液冷流道(17)进行设置；

所述液冷骨架(1)和导热隔板(2)的连接处设置有导热机构，同时导热隔板(2)内部的预埋热管(25)两端对称安装有多根连接热管(26)，连接热管(26)的端部从导热隔板(2)的外壁伸出，同来和导热机构连接在一起；

所述导热机构包括导热管(8)和连接杆(9)，其中安装卡槽(14)对应的液冷骨架(1)内部开设有内腔(18)，其中内腔(18)位于液冷流道(17)的内部，同时内腔(18)的内部固定安装有多根导热管(8)，导热管(8)和连接热管(26)对称设置，相邻两根导热管(8)通过连接杆(9)连接在一起，并且导热管(8)的端部从安装卡槽(14)的侧壁伸出，同时导热管(8)的内部开设有通孔(81)，通孔(81)的直径和连接热管(26)的直径相同。

2.根据权利要求1所述的一种液冷散热的线束卡箍装置，其特征在于：所述液冷骨架(1)环形架和横梁(7)的内壁上开设有多组圆弧卡槽一(13)，并且圆弧卡槽一(13)的前后两侧壁上开设有边缘倒角一(16)，同时导热隔板(2)的左右两侧壁上同样开设有多组圆弧卡槽二(21)，并且圆弧卡槽二(21)的前后两侧壁上同样开设有边缘倒角二(24)，其中圆弧卡槽一(13)和圆弧卡槽二(21)的半径相同。

3.根据权利要求1所述的一种液冷散热的线束卡箍装置，其特征在于：所述导热隔板(2)通过安装卡板(23)滑动装入液冷骨架(1)的安装卡槽(14)内，并利用辅助定位螺栓(3)将导热隔板(2)和液冷骨架(1)固定在一起，同时将两组液冷接头(4)插入连接接口(11)内，其中两组液冷接头(4)分别和外部进、出液管连接在一起，最后将液冷骨架(1)通过安装接口(12)螺栓安装在安装底板(5)的安装孔(6)内，完成对卡箍装置的组装，即可将电缆装入卡箍内。

4.根据权利要求1所述的一种液冷散热的线束卡箍装置，其特征在于：所述液冷骨架(1)和导热隔板(2)采用铝材制成，同时液冷流道盖板(15)采用电子束焊接的方式安装在液冷骨架(1)的外壁上，并且焊接后需要进行1.5MPa压力的气密检查。

5.根据权利要求2所述的一种液冷散热的线束卡箍装置，其特征在于：所述边缘倒角一(16)和边缘倒角二(24)的半径为0.5mm。

6.根据权利要求1所述的一种液冷散热的线束卡箍装置，其特征在于：所述导热管(8)的外壁上开设有多组环形槽(82)，同时环形槽(82)的上下两侧壁上开设有多组凹槽(83)。

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