CN117460236B - 三级导向液冷电子机柜 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种三级导向液冷电子机柜,属于散热机柜技术领域,用于安装散热模块,包括机柜本体和上下设置于机柜本体中、用于容纳散热模块的若干个容纳层,每个容纳层中设有滑动组件、位于滑动组件两侧的限位板以及位于机柜本体后壁上的水电墙模块;水电墙模块包括定位销和连接座,定位销的长度大于连接座的厚度;散热模块内部设有散热管道和包裹于散热管道表面的相变层,水电墙模块还包括设置于机柜本体后壁上与散热管道对接的进液口和出液口。本发明通过三级导向机构的逐级定位,最终实现散热模块的准确定位及牢固安装,满足拔插顺畅性和安装稳定性;同时,在散热模块内部设置散热管道,实现快速散热。
Description
技术领域
本发明涉及散热机柜技术领域,尤其涉及一种三级导向液冷电子机柜。
背景技术
在激光领域中,存在大量光-热转化器件,这些光-热转化器件工作过程中会释放较大热量,因此,需要将光热转化器件作为模块集中安装于冷却机柜中。
模块的集中放置,一方面需要高效的散热方式,风冷机柜远不能满足高热流密度的散热需求,液冷系统的散热效率相对较高,对模块的散热效果相对更好,但是随着模块的集中放置,单纯的液冷散热方式也无法很好地满足模块的散热。另一方面,这类模块的集中放置,形成了体积较大的电子设备,现有液冷机柜多为小型电子机柜,仅适于安装小功耗高功率密度设备,授权公告号为CN211128510U的专利公开了一种便于安装的电子机柜,包括有柜体、万向轮、安装组件和观察组件,柜体底端四角均安装有万向轮,柜体内部安装有安装组件,柜体外部一侧固定有观察组件;所述安装组件包括支撑板、滑轨、滑道、转轴、转轮、扭簧、挡板、卡块、卡槽、承板和限位板,柜体内部一侧焊接有支撑板,支撑板外部一侧和柜体内部一侧均焊接有滑轨,滑轨内部开设有滑道,滑道内部一侧顶底两端均通过转轴套接有转轮,滑轨顶端一侧通过扭簧安装有挡板,挡板外部一侧焊接有卡块,滑轨外部一侧开设有配合卡块使用的卡槽,滑道内侧嵌有承板,承板顶端安装有限位板。该电子机柜一方面无法很好实现激光模块这类插拔深度深、重量大的设备的安装;另一方面,无法实现散热。
有鉴于此,有必要设计一种改进的三级导向液冷电子机柜,以解决上述问题。
发明内容
本发明的目的在于提供一种三级导向液冷电子机柜,通过在滑动组件两侧设置限位板,并在机柜本体后壁上设置定位销、连接座、进液口以及出液口,通过三级导向机构的逐级定位,最终实现散热模块的准确定位及牢固安装,满足拔插顺畅性和安装稳定性。同时,在散热模块内部设置散热管道,并通过机柜本体上设置的进液口和出液口与其连通,实现快速散热。
为实现上述发明目的,本发明提供了一种三级导向液冷电子机柜,用于安装散热模块,包括机柜本体和上下设置于所述机柜本体中、用于容纳所述散热模块的若干个容纳层,每个所述容纳层中设有滑动组件、位于所述滑动组件两侧的限位板以及位于所述机柜本体后壁上的水电墙模块;所述水电墙模块包括定位销和连接座,所述定位销的长度大于所述连接座的厚度;
所述散热模块内部设有散热管道和包裹于所述散热管道表面的相变层,所述水电墙模块还包括设置于所述机柜本体后壁上与所述散热管道对接的进液口和出液口;
所述散热模块通过所述滑动组件进入所述容纳层,所述限位板对所述散热模块进行一级导向;随着所述散热模块的不断滑入,所述定位销插入所述散热模块中,实现二级导向;接着所述连接座与所述散热模块上对应的连接头连接,实现三级导向;然后制冷液体通过所述进液口和所述出液口循环,实现对所述散热模块的散热。
作为本发明的进一步改进,所述散热模块中设有与所述定位销对应的定位销插孔;所述定位销的插入端设有斜坡道,所述定位销插孔内设有与所述斜坡道匹配的倒角,以确保所述散热模块插合的稳定性。
作为本发明的进一步改进,所述进液口和所述出液口与所述散热管道的连接处均设有液连接器。
作为本发明的进一步改进,所述机柜本体后壁上设有集水通道;所述集水通道与每个所述容纳层的所述进液口和所述出液口相互连通;每个所述容纳层的所述进液口处设有分集水器,用于均匀分配制冷液体。
作为本发明的进一步改进,所述滑动组件包括导轨和嵌设在所述导轨上的若干个滚珠;所述滚珠的滚动方向与所述散热模块安装过程的前进方向一致。
作为本发明的进一步改进,所述散热模块中设有发热器件,位于所述发热器件处的所述散热管道中设有微通道,所述相变层包裹于设有所述微通道的所述散热管道表面。
作为本发明的进一步改进,所述散热模块包括主模块和与所述主模块连接的浮动对接模块,所述主模块和所述浮动对接模块之间设有弹簧;所述浮动对接模块内的所述散热管道之间设有挠性接头。
作为本发明的进一步改进,所述导轨靠近所述浮动对接模块的一侧设有限位块。
作为本发明的进一步改进,所述导轨和所述滚珠之间设有导向螺钉。
作为本发明的进一步改进,所述主模块远离所述浮动对接模块的一侧设有松不脱螺钉。
本发明的有益效果是:
(1)本发明提供的三级导向液冷电子机柜,通过在滑动组件两侧设置限位板,并在机柜本体后壁上设置定位销、连接座、进液口以及出液口,在散热模块安装过程中,滑动组件两侧的限位板对散热模块进行一级导向,防止其跑偏,同时防止其与机柜本体碰撞;接着定位销插入散热模块中,将散热模块进一步定位,实现二级导向;然后连接座与散热模块上对应的连接头连接,实现三级导向;与此同时,液连接器与进液口和出液口的连接进行三级导向配合,即通过三级导向机构的逐级定位,最终实现散热模块的准确定位及牢固安装,满足拔插顺畅性和安装稳定性。同时,在散热模块内部设置散热管道,并通过机柜本体上设置的进液口和出液口与其连通,实现快速散热。
(2)本发明提供的三级导向液冷电子机柜,是一种大型液冷集成式机柜,包括一套独立的多级导向机构、兼容一套液冷相变散热系统,解决了大尺寸激光模块安装过程的快速精准对接与高热流密度散热需求。本发明的结构简单、经济实用、加工工艺成熟、易于制造、且工作过程稳定可靠,产品可适应多批次模块安装,功能集成度较高,能够确保大尺寸、高散热需求的模块单元的快速安装,以及在振动、热冲击的环境下稳定工作。本发明的一体化对接设计增加了散热模块工作的可靠性,液冷散热系统增加了设备工作时的高低温环境适应性。
附图说明
图1为本发明的三级导向液冷电子机柜沿水平方向的剖视图。
图2为本发明的三级导向液冷电子机柜沿竖直方向的剖视图。
图3为滑动组件的结构示意图。
图4为滑动组件与限位板的结构示意图。
图5为散热模块内部的散热管道的立体结构图。
附图标记
1-散热模块;2-机柜本体;3-滑动组件;4-限位板;5-水电墙模块;6-液连接器;7-限位块;8-松不脱螺钉;10-连接头;11-散热管道;12-相变层;13-微通道;14-主模块;15-浮动对接模块;16-弹簧;17-挠性接头;18-发热器件;21-集水通道;31-导轨;32-滚珠;33-导向螺钉;51-定位销;52-连接座;53-进液口;54-出液口。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚,下面结合附图和具体实施例对本发明进行详细描述。
在此,还需要说明的是,为了避免因不必要的细节而模糊了本发明,在附图中仅仅示出了与本发明的方案密切相关的结构和/或处理步骤,而省略了与本发明关系不大的其他细节。
另外,还需要说明的是,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。
请参阅图1至图4所示,本发明提供了一种三级导向液冷电子机柜,用于安装大尺寸的散热模块1(包括光-电转化模块、大尺寸电控设备、大功率电池等),包括机柜本体2和上下设置于机柜本体2中、用于容纳散热模块1的若干个容纳层,每个容纳层中设有滑动组件3、位于滑动组件3两侧的限位板4以及位于机柜本体2后壁(如图1和图2中的指向)上的水电墙模块5,水电墙模块5包括用于与散热模块1连接的定位销51和连接座52,定位销51的长度大于连接座52的厚度。
散热模块1内部设有散热管道11(散热管道11与散热模块1的内部电路绝缘设置)和包裹于散热管道11表面的相变层12,水电墙模块5还包括设置于机柜本体2后壁上与散热管道11对接的进液口53和出液口54。
具体来讲,在安装过程中,先将散热模块1放置于对应的容纳层的入口处,接着推动散热模块1,散热模块1通过滑动组件3进入该容纳层中,位于滑动组件3两侧的限位板4对散热模块1进行一级导向,防止其跑偏,同时防止散热模块1插合过程中与机柜本体2碰撞;随着散热模块1的不断滑入,定位销51插入散热模块1中(散热模块1中设有与定位销51对应的定位销插孔,定位销51前端开有斜坡口,定位销插孔处设有导向滑条,且导向滑条进行倒角处理,保证散热模块1插合的稳定性),将散热模块1进一步定位,实现二级导向;随着散热模块1的进一步滑入,接着连接座52与散热模块1上对应的连接头10连接(连接座52上设有与连接头10对应的连接孔),将散热模块1准确定位并牢固安装,实现三级导向。在三级导向定位的过程中,进液口53和出液口54也实现与散热管道11的精准对接,接着制冷液体通过进液口53和出液口54循环,实现对散热模块1的散热。如此设置,通过三级导向机构的逐级定位,最终实现散热模块1的准确定位及牢固安装;与此同时,在散热模块1内部设置散热管道11,并通过机柜本体2上设置的进液口53和出液口54与其连通,实现快速散热。
该三级导向液冷电子机柜可以同时安装多个散热模块1,相邻的散热模块1之间通过滑动组件3隔开。
如图1和图2所示,散热模块1包括主模块14和与主模块14连接的浮动对接模块15,主模块14和浮动对接模块15之间设有弹簧16。定位销插孔设置于浮动对接模块15上。安装完成后,浮动对接模块15与水电墙模块5连接,即浮动对接模块15位于靠近机柜本体2后壁的一侧。如此设置,在浮动对接模块15与水电墙模块5对接时,弹簧16能够对浮动对接模块15产生一定的缓冲作用,对定位销51和连接座52进行卸力,对浮动对接模块15、定位销51以及连接座52起到一定的保护作用。浮动对接模块15下方设有支撑台(图中未显示),即,浮动对接模块15通过支撑台提供支撑力,主模块14通过滑动组件3提供支撑力。
散热管道11沿着浮动对接模块15进入主模块14,再循环至浮动对接模块15。浮动对接模块15内部设置的散热管道11之间设有挠性接头17。如此设置,能够为散热管道11提供液路对接尺寸适应量,在弹簧16伸缩过程中,挠性接头17可使散热管道11同步进行伸缩和扭转。在弹簧16和挠性接头17的相互协同作用下,安装过程能够对定位销51和连接座52进行卸力,对浮动对接模块15、定位销51、连接座52以及散热管道11起到一定的保护作用。
主模块14中设有发热器件18,发热器件18处产生的热量高于散热模块1其他部位产生的热量。位于发热器件18处的散热管道11中设有微通道13,相变层12包裹于设有微通道13的散热管道11表面。如此设置,一方面,相较于常规管道散热,微通道13具有更小的流道特征尺寸,流体在微通道13中的雷诺数更高,呈现强紊流态,能够大大的提高换热效率;且在微通道13中,流体的热边界层极薄,能够大大减小边界层热阻;可见,微通道13的散热效率更高。另一方面,发热器件18产生的热量传递到相变层12之中,初步实现散热;接着微通道13中传输的低温制冷液体实现相变层12的快速凝固,凝固的相变层12进一步对发热器件18进行散热,即循环实现对发热器件18的降温。微通道13可以快速对散热模块1中的发热器件18进行散热,相变层12通过蒸发散热对发热模块进行削峰处理。即,通过微通道13和相变层12的相互协同,实现发热器件18的快速降温。
如图2和图3所示,滑动组件3包括导轨31和嵌设在导轨31上的若干个滚珠32。导轨31与机柜本体2的两个侧壁连接,以实现滑动组件3的定位。滚珠32的滚动方向与散热模块1安装过程的前进方向一致。
如图3所示,滚珠32的滚轴通过导向螺钉33与导轨31滚动连接。导向螺钉33优选为平头螺钉。机柜本体2其他部位所用的螺钉为盘头螺钉。
优选地,导轨31靠近浮动对接模块15的一侧设有限位块7。限位块7采用硬质橡胶块,具有一定的弹性。如此设置,在安装散热模块1时,限位块7能够将散热模块1进行限位,防止其过度推入三级导向液冷电子机柜中,从而避免浮动对接模块15与水电墙模块5的过度对接,对浮动对接模块15和水电墙模块5起到保护作用。另外,散热模块1安装到位,随机柜本体2在振动工况中工作时,限位块7可以对散热模块1进行缓冲,减少振动对模散热模块1的冲击。
主模块14远离浮动对接模块15的一侧设有松不脱螺钉8,当散热模块1安装到位后,通过松不脱螺钉8将散热模块1与机柜本体2的前壁(即柜门)固定连接,通过限位块7和松不脱螺钉8的双重定位,实现主模块14的牢固安装。
进液口53和出液口54与散热管道11之间均设有液连接器6,通过液连接器6实现进液口53和出液口54与散热管道11的牢固连接。
机柜本体2后壁上设有沿竖直方向布置的集水通道21(散热模块1沿水平方向安装);集水通道21与每个容纳层的进液口53和出液口54相互连通,即通过液冷散热方式对散热模块1进行集中式供液。每个容纳层的进液口53处设有分集水器,用于均匀分配制冷液体,实现对散热模块1的均分散热。
机柜本体2采用铝合金铸造成型。
散热模块1内部的散热管道11的立体结构如图5所示(图中未显示相变层12),制冷液体通过进液口53进入散热管道11,接着进入不同区域的微通道13,最后从出液口54流出。
该三级导向液冷电子机柜的使用原理为:先将散热模块1放置于对应的容纳层的入口处,散热模块1从机柜本体2前端面横插进入该三级导向液冷电子机柜中,推动散热模块1,散热模块1沿滑动组件3水平方向插入,滚珠32与散热模块1上的聚四氟乙烯导向滑条形成滚动摩擦,减少散热模块1插合过程中的阻力,位于滑动组件3两侧的限位板4对散热模块1进行一级导向;随着散热模块1的不断滑入,定位销51插入散热模块1中实现二级导向;接着连接座52与散热模块1上对应的连接头10连接,将散热模块1准确定位并牢固安装,实现三级导向,与此同时,液连接器6与进液口53和出液口54的连接进行三级导向配合,在连接座52与连接头10连接过程中,弹簧16被压缩,为连接器件之间的插接提供一定的预紧力,使得连接座52与连接头10紧密连接。当散热模块1尾部插合到位后,通过散热模块1前面的松不脱螺钉8将散热模块1与机柜本体2的柜门锁紧。接着制冷液体通过进液口53和出液口54循环,实现对散热模块1的散热。
综上所述,本发明提供的三级导向液冷电子机柜,通过在滑动组件两侧设置限位板,并在机柜本体后壁上设置定位销、连接座、进液口以及出液口,通过三级导向机构的逐级定位,最终实现散热模块的准确定位及牢固安装,满足拔插顺畅性和安装稳定性。同时,在散热模块内部设置散热管道,并通过机柜本体上设置的进液口和出液口与其连通,实现快速散热。本发明的三级导向液冷电子机柜,是一种大型液冷集成式机柜,包括一套独立的多级导向机构、兼容一套液冷相变散热系统,解决了大尺寸激光模块安装过程的快速精准对接与高热流密度散热需求。
以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制,尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明,本领域的普通技术人员应当理解,可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换,而不脱离本发明技术方案的精神和范围。
Claims (7)
1.一种三级导向液冷电子机柜,用于安装散热模块,其特征在于,包括机柜本体和上下设置于所述机柜本体中、用于容纳所述散热模块的若干个容纳层,每个所述容纳层中设有滑动组件、位于所述滑动组件两侧的限位板以及位于所述机柜本体后壁上的水电墙模块;所述水电墙模块包括定位销和连接座,所述定位销的长度大于所述连接座的厚度;
所述散热模块内部设有散热管道和包裹于所述散热管道表面的相变层,所述水电墙模块还包括设置于所述机柜本体后壁上与所述散热管道对接的进液口和出液口;所述散热模块中设有发热器件,位于所述发热器件处的所述散热管道中设有微通道,所述相变层包裹于设有所述微通道的所述散热管道表面;所述散热模块包括主模块和与所述主模块连接的浮动对接模块,所述主模块和所述浮动对接模块之间设有弹簧;
所述散热模块中设有与所述定位销对应的定位销插孔;所述定位销的插入端设有斜坡道,所述定位销插孔内设有与所述斜坡道匹配的倒角,以确保所述散热模块插合的稳定性;
所述机柜本体后壁上设有集水通道;所述集水通道与每个所述容纳层的所述进液口和所述出液口相互连通;每个所述容纳层的所述进液口处设有分集水器,用于均匀分配制冷液体;
所述散热模块通过所述滑动组件进入所述容纳层,所述限位板对所述散热模块进行一级导向;随着所述散热模块的不断滑入,所述定位销插入所述散热模块中,实现二级导向;接着所述连接座与所述散热模块上对应的连接头连接,实现三级导向;然后制冷液体通过所述进液口和所述出液口循环,实现对所述散热模块的散热。
2.根据权利要求1所述的三级导向液冷电子机柜,其特征在于,所述进液口和所述出液口与所述散热管道的连接处均设有液连接器。
3.根据权利要求1所述的三级导向液冷电子机柜,其特征在于,所述滑动组件包括导轨和嵌设在所述导轨上的若干个滚珠;所述滚珠的滚动方向与所述散热模块安装过程的前进方向一致。
4.根据权利要求3所述的三级导向液冷电子机柜,其特征在于,所述浮动对接模块内的所述散热管道之间设有挠性接头。
5.根据权利要求4所述的三级导向液冷电子机柜,其特征在于,所述导轨靠近所述浮动对接模块的一侧设有限位块。
6.根据权利要求3所述的三级导向液冷电子机柜,其特征在于,所述导轨和所述滚珠之间设有导向螺钉。
7.根据权利要求4所述的三级导向液冷电子机柜,其特征在于,所述主模块远离所述浮动对接模块的一侧设有松不脱螺钉。
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