CN209897502U - 密闭机柜背包式全空气换热装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开一种密闭机柜背包式全空气换热装置，包括环形壳体[1‑1]、风机罩[2]、外循环下盖板[3]、内循环上盖板[7]、内循环下盖板[8]；还包括周边与壳体[1‑1]内侧密闭连接的散热齿片基底[1‑3]，在散热齿片基底[1‑3]一侧设有外循环散热齿[6]，风机罩[2]内设有外循环风机[5]，外循环散热齿[6]位于外循环出风口与外循环风机[5]之间的空气流道上；在散热齿片基底[1‑3]另一侧设有内循环散热齿[9]，内循环下盖板[8]内设有内循环风机[10]，内循环散热齿[10]位于内循环出风口与内循环进风口之间的空气流道上。本实用新型的闭机柜背包式全空气换热装置，不影响机柜密闭性、换热效果好。

Description

密闭机柜背包式全空气换热装置

技术领域

本实用新型属于舰载电子设备环控装置技术领域，特别是一种密闭机柜背包式全空气换热装置。

背景技术

电子器(组)件的散热关系到电子设备的可靠性和寿命。全空气强制对流冷却作为一种结构简单，经济性好、可靠性高的散热方式，在电子器(组)件散热工程领域得到广泛应用。

舰载电子设备通常采用紧凑型密闭机柜。其内部安装空间有限，电磁兼容性要求高，同时对设备的可靠性、维修性及抗震性能要求也非常苛刻。因此，密闭机柜的冷却装置要满足机柜电子设备的散热需求以及密闭机柜的电磁兼容性，同时适应机柜可靠性、维修性及抗振能力等要求。

现有密闭机柜的全空气冷却装置，通常是在机柜顶部设计安装风机，在机柜壁面开进、出风口，以实现全空气强制通风冷却。

这种冷却装置由于必须在原有密闭机柜上开设与外界相通的进、出风口，破坏了机柜原有的密闭性，导致以下问题：

1、外界灰尘容易进入机柜，降低电子器(组)件使用寿命；

2、直接使用外界空气作为冷却介质，电子设备工作环境易受外界环境影响，外界高湿、高盐雾空气进入机柜，产生凝露、对设备造成腐蚀；

3、机柜密闭性破坏后，电磁兼容性差，机柜内部电子设备易受到外界电磁环境干扰，同时机柜内部电子设备的工作也会对其他电子设备产生干扰。

另外，安装在机柜顶部的风机抗振性能也很差。

发明内容

本实用新型的目的在于提供一种闭机柜背包式全空气换热装置，不影响机柜密闭性、换热效果好。

实现本实用新型目的的技术解决方案为：

一种密闭机柜背包式全空气换热装置，包括环形壳体1-1、置于所述壳体1-1前端面并与之密闭连接的风机罩2和外循环下盖板3、置于所述壳体1-1后端面并与之密闭连接的内循环上盖板7、内循环下盖板8；

还包括置于所述壳体1-1内，周边与壳体1-1内侧密闭连接的散热齿片基底1-3，所述壳体1-1内部散热齿片基底1-3与风机罩2和外循环下盖板3之间的空间形成外循环部，散热齿片基底1-3与内循环上盖板7、内循环下盖板8之间的空间形成内循环部；

在所述散热齿片基底1-3外循环部一侧设有外循环散热齿6，风机罩2内设有外循环风机5，风机罩2上设有与外界相通的外循环进风口，外循环下盖板3上设有与外界相通的外循环出风口，所述外循环散热齿6位于外循环出风口与外循环风机5之间的空气流道上；

在所述散热齿片基底1-3内循环部一侧设有内循环散热齿9，内循环下盖板8内设有内循环风机10，内循环下盖板8上设有与密闭机柜相通的内循环进风口，内循环上盖板7上设有与密闭机柜相通的内循环出风口，所述内循环散热齿10位于内循环出风口与内循环进风口之间的空气流道上。

本实用新型与现有技术相比，其显著优点为：

1、采用背包式结构，使用螺钉安装在密闭机柜背部，不占用机柜内部空间，保证机柜密闭性，避免外界空气进入机柜影响内部电子设备的工作环境，此外，避免外界灰尘进入机柜。

2、翅片采用一体式结构形式，结构紧凑，可靠性高：内外循环散热齿片与壳体为一体式结构。散热齿片成型工艺可以是与壳体整体加工成型，也可采用焊接方式，与壳体连接。散热翅片一体式结构，与板翅式散热器相比，内外循环流体阻力小，翅片可采用平面垂直结构，针对不同散热要求及阻力特性，可以优化设计散热齿片厚度、齿间距、齿高、齿长以及内外循环散热齿基底厚度；翅片可采用波纹型结构，增大换热面积和空气扰动，从而增强换热能力，可根据不同散热需求和流阻情况，设计优化波纹翅片变形幅度以及齿厚、齿高、齿长、齿间距等参数。

3、该换热器装置设计控制及报警保护系统。机柜内电子设备以及换热器加电工作前，首先给换热器温度、湿度测试系统单独供电，检测机柜热环境以及换热器状态，无异常后再给换热器风机供电；轴流风机与冷片工作状态由控制板根据温湿度传感器采集到的信号控制运行，并将报警信号传送至上位机，时刻监控和调整换热器工作状态，环境适应能力强，能够为机柜电子设备正常工作提供良好热环境。

4、控制盒采用分离设计，维修性好。控制盒与壳体分离设计，使用螺钉与壳体可靠连接，便于换热器使用过程中控制系统的调试、更改操作，增强维修性；控制盒外侧顶部设计散热齿，用于控制盒内部电子器件的散热，保证电子器件在良好热环境工作。

5、采用半导体冷片制冷除湿模块。半导体制冷除湿模块包括半导体冷片，热端散热齿及冷端散热齿；散热齿用于增大冷片热端和冷端与空气接触面积，快速带走热端产生热量和增强冷端制冷除湿效率；冷端散热齿使用螺钉与换热器翅片基底可靠连接，冷端散热齿基底设计凹槽，用于冷片的固定，换热器翅片基底充当热端散热齿功能，为把保证冷片热端热量快速散掉，在换热器外循环翅片基底(冷片热端)设计散热齿；

6、该换热装置可靠性高。该形式换热装置，采用外界空气作为冷却介质，无冷却液供液装置，无复杂管路；该装置内外循环采用一体式散热齿片结构，结构简单，空气流阻小；因此，该装置工艺性好、安装维修方便、抗振性能强，具有高可靠性。

下面结合附图和具体实施方式对本实用新型作进一步的详细描述。

附图说明

图1是本实用新型密闭机柜背包式全空气换热装置用于密闭机柜冷却换热时的安装示意图。

图2是本实用新型密闭机柜背包式全空气换热装置的正面立体视图(远离密闭机柜一侧)。

图3是本实用新型密闭机柜背包式全空气换热装置的背面立体视图(靠近密闭机柜一侧)。

图4、5、6是本实用新型密闭机柜背包式全空气换热装置的内部结构示意图。其中，图4为去除背板后的背面视图，图5为侧视图，其左侧为装置的背面，右侧为装置的正面，图6为去除正面板后的正面视图。

图7是换热装置外循环侧内部结构立体视图。

图8是换热装置内循环侧内部结构立体视图。

图9是控制盒结构示意图。

图10是半导体冷片制冷除湿模块结构示意图。

图中，壳体1-1，安装法兰1-2，散热齿片基底1-3，风机罩2，外循环下盖板3，控制盒4，外循环风机5，外循环散热齿6，内循环上盖板7，内循环下盖板8，内循环散热齿9，内循环风机10，制冷除湿模块11，热端散热齿11-1，冷片11-2，冷端散热齿 11-3，排凝口12，外循环进风口13，外循环出风口14，内循环进风口15，内循环出风口16。温度传感器17，湿度传感器18，密闭机柜19。

具体实施方式

如图1所示，本实用新型密闭机柜背包式全空气换热装置，与密闭机柜可拆式连接，用于密闭机柜冷却换热。例如壳体内循环侧设计安装法兰1-2，用于与密闭机柜连接，使用螺钉安装在密闭机柜背部。不占用机柜内部空间，保证机柜密闭性，避免外界空气进入机柜影响内部电子设备的工作环境，此外，避免外界灰尘进入机柜。

如图2、3、4、5、6、7、8所示，本实用新型密闭机柜背包式全空气换热装置，包括环形壳体1-1、置于所述壳体1-1前端面并与之密闭连接的风机罩2和外循环下盖板 3、置于所述壳体1-1后端面并与之密闭连接的内循环上盖板7、内循环下盖板8；

还包括置于所述壳体1-1内，周边与壳体1-1内侧密闭连接的散热齿片基底1-3，所述壳体1-1内部散热齿片基底1-3与风机罩2和外循环下盖板3之间的空间形成外循环部，散热齿片基底1-3与内循环上盖板7、内循环下盖板8之间的空间形成内循环部；

在所述散热齿片基底1-3外循环部一侧设有外循环散热齿6，风机罩2内设有外循环风机5，风机罩2上设有与外界相通的外循环进风口13，外循环下盖板3上设有与外界相通的外循环出风口，所述外循环散热齿6位于外循环出风口与外循环风机5之间的空气流道上；

在所述散热齿片基底1-3内循环部一侧设有内循环散热齿9，内循环下盖板8内设有内循环风机10，内循环下盖板8上设有与密闭机柜相通的内循环进风口，内循环上盖板7上设有与密闭机柜相通的内循环出风口，所述内循环散热齿10位于内循环出风口与内循环进风口之间的空气流道上。

作为改进，

在所述壳体1-1内下部设有半导体制冷除湿模块11，所述制冷除湿模块11密闭穿越散热齿片基底1-3，其冷端散热齿11-3置于内循环部内，热端散热齿11-1置于外循环部内。所述壳体1-1内底部设有排凝口12，所述排凝口12通过水封与外界相通。

优选地，

所述外循环散热齿6、内循环散热齿9均为垂直散热齿。

优选地，

所述外循环散热齿6、内循环散热齿9与散热齿片基底1-3一体成型。

内外循环散热齿片6、9与壳体1-1为一体式结构。散热齿片成型工艺可以是与壳体整体加工成型，若散热齿片较高，可采用焊接方式，与壳体1-1连接。散热翅片一体式结构，内外循环流体阻力小，翅片可采用平面垂直结构，针对不同散热要求及阻力特性，可以优化设计散热齿片厚度、齿间距、齿高、齿长以及内外循环散热齿基底厚度；翅片可采用波纹型结构，增大换热面积和空气扰动，从而增强换热能力，可根据不同散热需求和流阻情况，设计优化波纹翅片变形幅度以及齿厚、齿高、齿长、齿间距等参数。

优选地，

还包括控制盒4，所述控制盒4可拆式固定于所述壳体1-1外壁。

机柜内部的湿热空气在内循环风机10的抽吸力下从内循环回风口进入换热器内；机柜外部空气在外循环风机5的抽吸力下经外循环进风口进入换热器内，在外循环散热齿处与经过内循环散热齿9的湿热空气进行热交换，使空气温度降低，经换热后的低温内循环风流经制冷除湿模块9进行除湿，然后经出风口送至机柜中以保证机柜内电子设备的工作环境；部分外循环风流经外循环冷片热端散热齿11-1，保证冷片11-2正常工作。该换热器装置设计控制及报警保护系统，时刻监控和调整换热器工作状态，环境适应能力强；装置控制及报警保护系统电路设计安装于换热装置顶部控制盒4内，控制盒与壳体分离设计，便于电气控制系统调试，维修性好。

本实用新型采用外界空气作为冷却介质，无冷却液供液装置，无复杂管路；该装置内外循环采用一体式散热齿片结构，结构简单，空气流阻小；因此，该装置工艺性好、安装维修方便、抗振性能强，具有高可靠性。

机柜内电子设备以及换热器加电工作前，首先给换热器温度、湿度测试系统单独供电，检测机柜热环境以及换热器状态，无异常后再给换热器风机供电；轴流风机与冷片工作状态由控制板根据温湿度传感器采集到的信号控制运行，并将报警信号传送至上位机，时刻监控和调整换热器工作状态，环境适应能力强，能够为机柜电子设备正常工作提供良好热环境。

制盒4与壳体1-1分离设计，使用螺钉与壳体1-1可靠连接，便于换热装置1使用过程中控制系统的调试、更改操作，增强维修性；控制盒4外侧顶部设计散热齿，用于控制盒4内部电子器件的散热，保证电子器件在良好热环境工作。

散热齿用于增大冷片热端和冷端与空气接触面积，快速带走热端产生热量和增强冷端制冷除湿效率；冷端散热齿使用螺钉与换热器翅片基底1-3可靠连接，冷端散热齿11-3底部设计凹槽，用于冷片11-2的固定，换热器翅片基底1-3充当热端散热齿功能，为把保证冷片热端热量快速散掉，在换热器外循环翅片基底(冷片热端)设计散热齿11-1。

结合图9，本实用新型提供的换热装置具有控制及报警保护系统。机柜内电子设备以及换热器加电工作前，首先通过航插14-1给换热器温度、湿度测试系统单独供电，检测机柜热环境以及换热器状态，无异常后再通过航插14-2给换热装置循环风机供电；轴流风机与冷片工作状态由控制板根据温湿度传感器采集到的信号控制运行，并将报警信号通过航插14-3传送至上位机，时刻监控和调整换热器工作状态，环境适应能力强。为更直观显示密闭机柜内部温度、通过航插14-4，控制系统将机柜内部实时温度、湿度显示在换热装置外部显示屏上。

结合图9，该换热装置中控制及报警保护系统的控制模块设计安装在控制盒4内，控制盒与壳体1-1分离设计，使用螺钉与壳体可靠连接，便于换热器使用过程中控制系统的调试、更改操作，增强维修性；控制盒外侧顶部设计散热齿4-1，用于控制盒内部电子器件的散热，保证电子器件在良好热环境工作。

结合图10，本实用新型中的制冷除湿模块11，由半导体冷片11-2，热端散热齿11-1以及冷端散热齿11-3组成。冷端散热齿11-3基底设计凹槽，用于冷片的固定，再使用螺钉与换热器翅片基底可靠连接，换热器翅片基底1-3充当热端散热齿11-1功能，为把保证冷片热端热量快速散掉，在换热器外循环翅片基底(冷片热端)设计散热齿11-1。

Claims (5)

1.一种密闭机柜背包式全空气换热装置，其特征在于：

包括环形壳体[1-1]、置于所述壳体[1-1]前端面并与之密闭连接的风机罩[2]和外循环下盖板[3]、置于所述壳体[1-1]后端面并与之密闭连接的内循环上盖板[7]、内循环下盖板[8]；

还包括置于所述壳体[1-1]内，周边与壳体[1-1]内侧密闭连接的散热齿片基底[1-3]，所述壳体[1-1]内部散热齿片基底[1-3]与风机罩[2]和外循环下盖板[3]之间的空间形成外循环部，散热齿片基底[1-3]与内循环上盖板[7]、内循环下盖板[8]之间的空间形成内循环部；

在所述散热齿片基底[1-3]外循环部一侧设有外循环散热齿[6]，风机罩[2]内设有外循环风机[5]，风机罩[2]上设有与外界相通的外循环进风口，外循环下盖板[3]上设有与外界相通的外循环出风口，所述外循环散热齿[6]位于外循环出风口与外循环风机[5]之间的空气流道上；

在所述散热齿片基底[1-3]内循环部一侧设有内循环散热齿[9]，内循环下盖板[8]内设有内循环风机[10]，内循环下盖板[8]上设有与密闭机柜相通的内循环进风口，内循环上盖板[7]上设有与密闭机柜相通的内循环出风口，所述内循环散热齿[10]位于内循环出风口与内循环进风口之间的空气流道上。

2.根据权利要求1所述的换热装置，其特征在于：

在所述壳体[1-1]内下部设有半导体制冷除湿模块[11]，所述制冷除湿模块[11]密闭穿越散热齿片基底[1-3]，其冷端散热齿[11-3]置于内循环部内，热端散热齿[11-1]置于外循环部内，所述壳体[1-1]内底部设有排凝口[12]，所述排凝口[12]通过水封与外界相通。

3.根据权利要求1所述的换热装置，其特征在于：

所述外循环散热齿[6]、内循环散热齿[9]均为垂直散热齿。

4.根据权利要求1所述的换热装置，其特征在于：

所述外循环散热齿[6]、内循环散热齿[9]与散热齿片基底[1-3]一体成型。

5.根据权利要求1所述的换热装置，其特征在于：

还包括控制盒[4]，所述控制盒[4]可拆式固定于所述壳体[1-1]外壁。

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