CN114585202A - 电子设备多层模块互联集成机柜 - Google Patents

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Abstract

本发明公开的一种电子设备多层模块互联集成机柜，能够提高机柜内部空间利用率，可以旋转实现双向插拔模块、综合化集成散热和多层模块互联。本发明通过下述技术方案实现：旋转存储架中部和底部设有至少两层风机组件，同一层前后插模块通过连接器互插到同一印制板实现互联，各层级外联电缆和风机组件通过存储架背部跟线条走线实现互联或向上汇聚至顶部扎线架；底部和中间集成风机组件通过左、右侧板向上抽风形成存储架上下风道，各层双向插拔模块通过风道，与采用细条镂空设计的后、中横梁及前横梁和前后导轨组件固定在一起，组成模块综合化集成散热系统；旋转存储架将后插模块旋转到前端，实现从同一方向旋转完成前插模块和后插模块的双向插拔。

Description

电子设备多层模块互联集成机柜
技术领域
本发明涉及机柜类电子设备综合化集成存储架技术领域，尤其是一种适合具有易安装使用和维护要求、综合化集成散热要求、多层模块互联简单要求的电子设备多层模块互联集成机柜。
背景技术
随着现代电子信息技术的快速发展，现代电子设备朝着轻小型化发展，电子设备的体积逐步缩小,越来越多的用于通信、测控等多功能地面电子设备全部或部分设备的集成化程度越来越高，对设备综合散热设计和维修性设计有更高的要求。存储架是安装在设备机柜中，作为内部功能模块、印制板等部件的承载机构。存储架通常宽19英寸，高度有1U(1U＝1.75英寸)、2U、4U、8U等规格。存储架机柜类的电子设备集成化设计一般从模块、存储架、机柜三个层级展开，模块集成化设计通常在单位体积模块空间中布置更多的电子元器件，伴随带来更高热耗的模块和高耐热性能元器件的需求。存储架集成化设计为了提高空间利用率，需要装配更多的模块，伴随带来更大的整体散热需求和更复杂的模块间互联关系，通常根据整体热耗情况，采用风冷或液冷的方式进行散热，使得模块温控达到使用要求。风冷一般通过在存储架下方增加风机组件，液冷则需要引入高成本的液冷存储架和额外的液冷源设备。机柜的集成化设计通常带来更小的设备安装和维修空间要求。
现有机柜类电子设备，内部存储架多采用分层插拔的方式安装，存储架固定方式有活动导轨推拉式和死导轨固定两种，存储架之间设有风机插箱进行散热，各层存储架和风机插箱之间通过背部电缆互联，安装和维修只能从机柜背部操作，安装后需要在机柜背部区域留有足够的维修空间，造成空间利用率不足，或者在机柜背部没有预留维修空间的情况下，需要将机柜设备整体拆卸移出，才能展开维修工作，耗时长且操作繁琐。此外，存储架各层互联电缆繁多，走线关系复杂，拆装困难，同时线缆重量也成为设备轻量化设计中难以攻克的问题。
测控电子设备机柜一般分为控制机柜和驱动机柜。控制机柜和驱动机柜合二为一,趋于采用标准的一体化控制机柜。这种控制机柜通常采用抽屉推拉的结构,方舱空间有限,各机柜并列紧密排在一起,背靠厢体,侧面、后面被封死,装配、维修困难。方舱机柜由于厢体空间而限制了机柜的数量,为了不减少控制单元的功能数量,只有加长抽屉的长度,而抽屉容量的增大,使得机柜的纵深加长。机柜数量的压缩使得单个机柜的电器单元容量增加,电器之间的互联性增多,导线数量随之加大；抽屉长度的加长,使得抽屉后面的线束随之加长,线束过长给抽屉的推拉增加了不小的困难。机柜布线最基本的原则是减少导线损耗、抑制相互交叉干扰,避免导线损伤,力求布线合理、整齐美观。针对方舱窄小的特点,对设备机柜的布线可靠性要求更高。除满足一般的布线要求外,还有以下要求。(1)线束要有依托,要相对固定,不能晃来荡去,避免运动颠簸、振动、加速、制动时线束受力、插头受力,影响接插件的电气性能。(2)受方舱空间限制,布线要有利于抽屉的装卸、插头的插拔、查线、维修方便,保证故障的及时、快速排查。(3)布线尽可能短,以减少导线损耗,节约线材。(4)走线时应避开金属锐边、棱角,以防导线绝缘层损坏,造成短路故障。传统的机柜走线方式是,线束从机柜底部的转接板插座引出,顺着机柜侧面或后面的走线槽往上走线,在抽屉后端分出各抽屉的分线束,抽屉后面的线束一般都是通过跟线装置从机柜走线槽送到抽屉后档板,并在跟线装置中间将各插头线束分开,在线束末端焊接插头,完成机柜到抽屉、抽屉到抽屉的走线。采用这种传统的走线方式,会带来很大的弊端。(1)振动对设备的影响很大,线束与跟线装置的悬空状态是一个致命的弱点,线束的余量受重力下垂,运动会晃来荡去,插头始终处于受力状态,无法满足设备整机性能要求。(2)考虑抽屉拉出或翻转,线束长度须留出比较大的余量,通常垂在抽屉后面,线束容易绞缠在一起,抽屉拉出时费力；同时抽屉拉出时,线束在下面的抽屉边缘磨损,时间一长,导线容易破损,形成短路,烧毁设备。(3)抽屉推进时,线束掉进下面的抽屉里面,容易损伤抽屉里面的元器件并引起短路,往往需要人工干预。如果抽屉加装盖板,一是影响抽屉散热,二是影响调试维修,三是并不能解决导线磨损的问题。(4)导线数量多,线束粗,跟线装置负担过重,受力大,易变形,导线因此受力,而这些力会转嫁到插头座上,使得接插件的电气性能受影响。(5)抽屉后挡板的插座、插头插拔困难,没有插拔空间,容易引起误插。
发明内容
本发明的目的是针对装备系统中方舱空间窄小、机柜结构复杂、导线数量较多的具体情况，旨在解决现有技术存在的不足之处，提供一种安装维修方便，能够提高机柜内部空间利用率，可以旋转实现双向插拔模块、综合化集成散热和多层模块互联简单的存储架结构，以满足轻小型化机柜设备中存储架方便安装、使用和维护要求。
本发明的技术方案如下：一种电子设备多层模块互联集成机柜，包括：左侧板12、右侧板11、后横梁3、中横梁4、梁5、前横梁6、安装附件及各层风机组件15构成的多层互联旋转存储架和综合散热机构，承载电子设备内部存储架及线缆的机柜柜体20，其特征在于：旋转存储架中部和底部设有至少两层风机组件15，同一层前后插模块通过连接器互插到同一印制板9实现互联，由印制板9插座接电缆实现外联，各层级外联电缆和风机组件15通过存储架背部跟线条10走线实现互联或向上汇聚至顶部扎线架2，从顶部扎线架2汇聚后，从左上方存储架旋转中心附近捆扎至机柜，实现存储架和机柜的电缆互联；底部和中间集成风机组件15通过左侧板12、右侧板11向上抽风形成存储架上下风道，各层双向插拔模块通过风道，后横梁3、中横梁4、横梁5及前横梁6将采用细条镂空设计的后导轨组件7和前导轨组件8固定在一起，组成模块综合化集成散热系统；在左侧板12前端，固联有通过销轴固定的铰链板13，旋转存储架通过绕所述销轴顺时针转动，将后插模块旋转到前端，实现从同一方向旋转完成前插模块和后插模块的双向插拔。
本发明相比于现有技术具有如下有益效果：
本发明采用左侧板12、右侧板11和分四层排布的四种横梁组成多层存储架主体结构，几何结构稳定可靠。固联在左侧板12前端的铰链板13通过销轴固定在机柜上，存储架绕销轴旋出90度到180度，这种可旋转多层存储架区别于其他推拉式存储架或固定存储架的结构形式，安装维修方便，可以从同一方向进行前插模块和后插模块的安装和维修，大大提高机柜内部空间利用率和维护效率。
本发明采用上下导通的多层存储架主体结构，底部和中间集成风机组件15向上抽风形成上下风道，风道中横梁、后导轨组件7和前导轨组件8采用细条镂空设计以减小风阻，组成综合散热系统。相比于传统常规分层存储架安装结构，这种集成化存储架结构形式解决了常规分层存储架风阻较大的痛点，形成良好的散热通道，给模块提供更优的使用环境。
本发明采用同一层前后插模块通过连接器互插到同一印制板9实现互联，由印制板9插座接电缆实现外联，各层级外联电缆和风机组件15通过存储架背部跟线条10走线实现互联或向上汇聚至顶部扎线架2，从顶部扎线架2汇聚后，机柜走线路径在布线板上，线束从机柜底部转接板引出,顺机柜侧面的走线槽，存储架走线从左上方旋转中心侧捆扎引至机柜，按后面板的插座位置分开各插头的线束,将线束捋顺后绑扎平放在布线板上,在线束的末端焊接插头,并留出半圆形弧度余量。总线束用线卡压在布线板,固定不移动,有插头的分线束不固定，实现存储架和机柜的电缆互联。旋出存储架时，电缆随存储架旋出而转动，因电缆捆扎在存储架转动中心附近，不会产生大幅度的电缆拉扯。而跟线架是无法满足这一走线要求的。相较于常规存储架中各组件的互联形式，这种高密度的互联方式可以极大的减少电缆数量和长度，结合旋转存储架的结构形式和走线布置，可以实现从机柜正面方便的进行线缆整理和维护操作。布线板上各插头线束各自分开,条理分明,不会绞在一起,装卸人为操作都在机柜前面,能看见,易操作,各插头、插座不易插乱,减少人为误插。布线板上开有许多长条孔,可用于固定线束,同时利于机柜通风,并减轻质量。电子机柜新的布线设计解决了机柜传统的布线弊端,有效地改善了机柜电气设备的性能。
本发明非常适合有轻小型化设计要求和安装维护空间紧张的设备机柜。
附图说明
图1是本发明电子设备多层模块互联集成机柜示意图；
图2是图1的旋转存储架三维构造示意图；
图3是图2后视三维构造示意图；
图4是图1的旋转存储架和风机组件分解示意图；
图5是图4的模块插拔和风机组件插拔过程示意图；
图6是图4的存储架旋转示意图。
图中：1挡线面板，2顶部扎线架，3后横梁，4中横梁，5梁，6前横梁，7后导轨组件，8前导轨组件，9印制板，10扎线条，11右侧板，12左侧板，13铰链板，14导轨，15风机组件，16导套，17旋转存储架,18前插模块，19后插模块，20机柜柜体。
为了使本发明的目的和技术方案更加清楚明白，以下结合实施实例示意图对本发明进行进一步详细说明，应该理解，此处所描述的具体实施实例仅用于解释本发明，并不用于限定本发明。
具体实施方式
参阅图1-图5。在以下描述实施例中，一种电子设备多层模块互联集成机柜，包括：由左侧板12、右侧板11、后横梁3、中横梁4、梁5、前横梁6、安装附件及各层风机组件15构成的多层互联旋转存储架和综合散热机构，承载电子设备内部存储架及线缆的机柜柜体20，其中：旋转存储架中部和底部设有至少两层风机组件15，同一层前后插模块通过连接器互插到同一印制板9实现互联，由印制板9插座接电缆实现外联，各层级外联电缆和风机组件15通过存储架背部跟线条10走线实现互联或向上汇聚至顶部扎线架2，从顶部扎线架2汇聚后，从左上方捆扎至机柜，实现和机柜的电缆互联；底部和中间集成风机组件15通过左侧板12、右侧板11向上抽风形成存储架上下风道，各层双向插拔模块通过风道，后横梁3、中横梁4、横梁5及前横梁6将采用细条镂空设计的后导轨组件7和前导轨组件8固定在一起，组成模块综合化集成散热系统；在左侧板12前端，固联有通过销轴固定的铰链板13，旋转存储架通过绕所述销轴顺时针转动，将后插模块旋转到前端，实现从同一方向旋转完成前插模块和后插模块的双向插拔。
风机组件15通过背部导套16和面板松不脱螺钉实现安装固定，风机组件15左右两侧导轨14实现推拉导向.
每层后横梁3和中横梁4内侧设置的后导轨组件7和前横梁6相连横梁5内侧设置的前导轨组件8，分别实现双层后插模块和前插模块插拔导向和定位。
在左侧板12前端一侧设有两处铰链板13，铰链板13通过销轴固定在机柜上，在右侧板11设有安装孔，可通过螺钉穿过安装孔固定到机柜螺板上实现存储架上柜安装，存储架通过绕销轴顺时针转动，将后插模块旋转到前端，实现从同一方向完成前插模块和后插模块的插拔。
本说明书，包括任何附加权利要求、摘要和附图中公开的任一特征，除非特别叙述，均可被其他等效或者具有类似目的替代特征加以替换。

Claims (4)

1.一种电子设备多层模块互联集成机柜，包括：左侧板(12)、右侧板(11)、后横梁(3)、中横梁(4)、梁(5)、前横梁(6)、安装附件及各层风机组件(15)构成的多层互联旋转存储架和综合散热机构，承载电子设备内部存储架及线缆的机柜柜体(20)，其特征在于：旋转存储架中部和底部设有至少两层风机组件(15)，同一层前后插模块通过连接器互插到同一印制板(9)实现互联，由印制板(9)插座接电缆实现外联，各层级外联电缆和风机组件(15)通过存储架背部跟线条(10)走线实现互联或向上汇聚至顶部扎线架(2)，从顶部扎线架(2)汇聚后，从左上方存储架旋转中心附近捆扎至机柜，实现存储架和机柜的电缆互联；底部和中间集成风机组件(15)通过左侧板(12)、右侧板(11)向上抽风形成存储架上下风道，各层双向插拔模块通过风道，后横梁(3)、中横梁(4)、横梁(5)及前横梁(6)将采用细条镂空设计和后导轨组件(7)和前导轨组件(8)固定在一起，组成模块综合化集成散热系统；在左侧板(12)前端，固联有通过销轴固定的铰链板(13)，旋转存储架通过绕所述销轴顺时针转动，将后插模块旋转到前端，实现从同一方向旋转完成前插模块和后插模块的双向插拔。
2.如权利要求1所述的电子设备多层模块互联集成机柜，其特征在于：风机组件(15)通过背部导套(16)和面板松不脱螺钉实现安装固定，风机组件(15)左右两侧导轨(14)实现推拉导向。
3.如权利要求1所述的电子设备多层模块互联集成机柜，其特征在于：每层后横梁(3)和中横梁(4)内侧设置的后导轨组件(7)和前横梁(6)相连横梁(5)内侧设置的前导轨组件(8)，分别实现双层后插模块和前插模块插拔导向和定位。
4.如权利要求1所述的电子设备多层模块互联集成机柜，其特征在于：在左侧板(12)前端一侧设有两处铰链板(13)，铰链板(13)通过销轴固定在机柜上，在右侧板(11)设有安装孔，通过螺钉穿过安装孔固定到机柜螺板上，实现存储架上柜安装，存储架通过绕销轴顺时针转动，将后插模块旋转到前端，实现从同一方向完成前插模块和后插模块的插拔。
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