CN219042329U - 一种新型ima架构风冷散热系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种新型IMA架构风冷散热系统，包括柜体、风扇组件及安装在柜体内的模块，模块沿柜体高度方向设有多层，每层模块下侧设有风扇组件，相邻两层模块之间通过风扇组件分隔，风扇组件的前面板上设有进风口，柜体的后面板上设有出风口，风扇组件的内部空间为其上层模块的进风腔，风扇组件的外部为其下层的模块的出风空间，出风空间的后端与出风腔连通，出风腔一端固定在背板安装板上，另一端与后面板上的出风口连通；相邻两层模块中，上层模块的进风腔与下层模块的出风空间相互隔离。本实用新型中各层模块具备独立的散热风道和风扇组件，且互为并联，避免了常规IMA架构风冷系统中各层模块串联散热而导致热量累积、风阻大、可靠性低的问题。

Description

一种新型IMA架构风冷散热系统

技术领域

本实用新型属于散热系统技术领域，特别涉及一种新型IMA架构风冷散热系统。

背景技术

综合模块化航电系统(IMA)是由通用的功能模块和标准的数据总线、通用的操作系统构成一个实现信息交换和处理的整体架构。IMA架构中通常采用以LRM模块为互连单元的开放式架构，LRM模块作为IMA架构中可更换单元，具备较强的环境适应性以及功能的独立性。更重要的是，IMA架构所采用的模块化设计可迅速定位故障位置且便于更换故障模块，提高了设备的通用性和维修性，在军用车载、航空航天领域具有巨大的应用前景。

随着工业智能化程度的提高，对于信号处理和数据传输的需求日益增加，系统中模块数量也随之增多，IMA架构逐步由单层单列拓展为多层多列。设备内热流密度急剧升高，对其散热性能提出了更高的要求。常规IMA架构采用直接风冷散热，单层LRM模块结构通常是将风扇组件01安装在柜体02底部，风扇吹出的冷风贯穿LRM模块03之间的散热齿，通过强迫风冷带走模块产生的热量。当模块数量增多，单层模块拓展到两层以上时，如图1所示，风扇组件01一般安装在整个设备柜体的中间部位。风道整体为直线型，下进风、上出风，如图2所示，柜体的上盖板04设有出风口05，柜体底部设有进风口，柜体的侧面板设有信号转出连接器07，设备通过底部支脚06抬起一定高度，以提供进风空间。

常规IMA架构散热系统中各层级模块之间为串联散热，空气由柜体底部的进风口经过各层模块到达出风口的过程中，热量逐渐累积，越靠近出风口空气温度越高。导致后一层模块散热受到前几层模块热量累加影响，尤其是靠近出风口一层的模块受影响最大，存在过热风险。此外，冷空气需要穿过模块之间的散热齿带走热量，模块层数越多，风道越长，风扇需要克服的阻力越大，有效风量越少，风扇的工作效率越低。并且，对于三层以上的IMA架构，会串联多个风扇组件同时工作，若其中个别风扇出现故障，将会影响整个设备的散热效果，严重降低了可靠性。

实用新型内容

为解决多层IMA架构中各层模块串联散热而导致热量累加、风阻大、可靠性低的问题，本实用新型提出一种新型IMA架构风冷散热系统。

本实用新型的目的及解决其技术问题是采用以下技术方案来实现。依据本实用新型提出的一种新型IMA架构风冷散热系统，包括柜体、风扇组件及安装在柜体内的模块，模块沿柜体高度方向设有多层，每层模块的下侧设有风扇组件，且相邻两层模块之间通过风扇组件分隔，风扇组件的前面板上设有进风口，柜体的后面板上设有出风口，风扇组件的内部空间为该风扇组件上层的模块的进风腔，风扇组件的外部为该风扇组件下层的模块的出风空间，出风空间由风扇组件和柜体的侧面板围成，出风空间的后端与相应的出风腔连通，出风腔一端固定在设于柜体内的背板安装板上，另一端与后面板上对应开设的出风口连通；相邻两层模块中，上层模块的进风腔与下层模块的出风空间相互隔离，以避免风扇组件吸入下层模块加热后的空气。

进一步的，风扇组件包括框体、盖板、风扇及所述前面板，前面板设于框体前端；前面板的上侧设有所述进风口、下侧封闭；风扇固定在盖板上，风扇使冷空气自下而上流动，盖板固定在框体顶部，框体能将相邻两层模块中的上层模块的进风腔和下层模块的出风空间分隔。

进一步的，风扇组件通过其前面板配合安装螺钉固定在柜体上，或者，风扇组件通过框体两侧安装滑轨与柜体滑动配合。

进一步的，前面板的后端面上设有屏蔽金属丝网。

进一步的，工作时，风扇组件将冷空气从进风口吸入进风腔，冷空气自下而上经过模块的散热齿后带走模块的热量，吸收热量后的冷空气变成热空气到达出风空间，最后通过出风腔从后面板上对应的出风口排出。

进一步的，当某层模块不满插时，在盖板的相应空槽位处不安装风扇，并将该空槽位处的风扇出风口上安装遮盖板。

进一步的，顶层模块的出风空间由挡板、柜体的上盖板及侧面板围成。

进一步的，位于底层的风扇组件与柜体的底座贴合或接近设置。

进一步的，各层模块的散热风道呈Z字型。

进一步的，柜体的前端敞开以便于模块沿前后方向的插装，柜体内设有用于实现模块插拔引导及定位的导轨。

借由上述技术方案，本实用新型中各层模块具备独立的散热风道和风扇组件，且互为并联，避免了常规IMA架构风冷系统中各层模块串联散热而导致热量累积、风阻大、可靠性低的问题。本实用新型针对各层级的模块布局及板卡热耗差异，可单独调整该层风扇组件中风扇数量及型号(性能)，即不同层级的风扇组件可选用与其热耗相匹配的风扇，更具有灵活性。此外本实用新型具备较强的拓展性，无论是单层单列或是多层多列IMA架构，均可在此基础上进行拓展或缩减。

上述说明仅是本实用新型技术方案的概述，为了能更清楚了解本实用新型的技术手段，而可依照说明书的内容予以实施，并且为让本实用新型的上述和其他目的、特征和优点能够更明显易懂，以下特举较佳实施例，并配合附图，详细说明如下。

附图说明

图1是常规IMA架构风冷散热系统的结构示意图。

图2是常规IMA架构风冷散热系统的散热原理示意图。

图3是本实用新型IMA架构风冷散热系统的立体结构示意图。

图4是本实用新型IMA架构风冷散热系统的分解示意图。

图5是本实用新型IMA架构风冷散热系统的内部结构示意图。

图6是本实用新型IMA架构风冷散热系统的风道示意图。

图7是本实用新型IMA架构风冷散热系统中风扇组件的结构示意图。

图8是本实用新型IMA架构风冷散热系统不同层级风扇选用示意图。

具体实施方式

为更进一步阐述本实用新型为达成预定目的所采取的技术手段及功效，以下结合附图及较佳实施例作进一步的详细说明。

请参阅图3至图8，一种新型IMA架构风冷散热系统，包括柜体1及安装在柜体1内的模块2，模块设有多层，且多层模块沿柜体的高度方向间隔分布。本实施例中，模块为LRM模块。柜体1的前端敞开，以便于LRM模块沿前后方向的插装或拆卸，柜体1内设有用于实现LRM模块插拔引导及固定的导轨11。每层LRM模块的下侧配套设置有风扇组件3，相邻层的LRM模块之间通过风扇组件3分隔；本实用新型整体为前进风、后出风的散热形式，进风口4设于风扇组件3的前面板31上，出风口5设于柜体1的后面板12上，进风口与出风口对应连通设置，冷空气由进风口被风扇组件内的风扇吸入，自下而上经过模块上的散热齿21，带走模块产生的热量，最后从出风口流出。不同层级间的风扇组件3互为并联，即使某个风扇出现故障，对于其他层模块散热不会造成影响，只需更换该层故障风扇即可。综上，IMA架构风冷散热系统中各层级模块散热路径相互独立，风扇组件互不影响，具备更高的可靠性。

具体如图5所示，本实施例中，柜体1内设有三层LRM模块、三层风扇组件，每层LRM模块都具有独立的进风腔和出风腔，风扇组件3的内部空间为紧邻其上层的LRM模块的进风腔6，风扇组件3的外部为紧邻其下层的LRM模块的出风空间7，该出风空间7具体由风扇组件3与柜体两侧的侧面板13围成；除了底层的风扇组件外，每个风扇组件3的后方均设有一出风腔8，二者整体上可以处在同一高度从而充分利用柜体内部的高度空间，且该出风腔为此风扇组件下层的模块的出风腔，则出风腔8与相应的出风空间7连通以组成下层模块的出风通道，柜体的后面板12上设有与相应出风腔的出口对应连通的所述出风口5。相邻两层LRM模块中，由于上层模块的进风腔和下层模块的出风空间完全隔绝，可避免风扇组件吸入下层模块加热后的空气。冷空气从前面板的进风口吸入，再经过模块的散热齿21间隙带走热量，吸收热量后的冷空气变成热空气到达出风空间，最后通过出风腔从后面板的出风口排出。所述出风腔8一端固定在背板安装板9上，另一端连接后面板12，背板安装板9固定在柜体1内。工作状态下每层模块的风道形式如图6所示，进风口、进风腔、模块的散热齿间隙、设于相应层模块上方的出风空间、出风腔及出风口依次连通构成相应层模块的散热风道，各层LRM模块的散热风道呈Z字型。值得说明的是，顶层LRM模块的出风空间由挡板10、柜体的上盖板14及侧面板13围成，所述出风空间均是位于相应层模块的正上方；侧面板上设有与模块连接的信号转出连接器16。出风口可以呈与出风腔形状适配的矩形，并带有滤网。

结合图7，风扇组件3包括前面板31、框体32、盖板33和风扇34，前面板31设于框体32前端，前面板的上侧设有所述进风口4，进风口4在前后方向上的投影面应落入框体前端开口在前后方向上的投影面的内部，确保吸入进风口的冷空气只能进入进风腔内，前面板的下侧位于相应风扇组件的内部空间的外部，前面板的下侧与柜体的前端密闭，以避免下层出风空间内的热风从风扇组件前端溢出；前面板31与框体32为一体式焊接，风扇34固定在盖板33上且位于框体32内，风扇34呈阵列形式布置有多个，以匹配每层中的多个LRM模块，盖板33通过螺钉35固定在框体32顶部。前面板、框体及盖板连接后围成风扇组件的内部空间(即进风腔)，整个风扇组件除进风口4、风扇出风口331外其余均为密闭，风扇组件3的内部空间构成上层LRM模块所述进风腔6，框体32将相邻两层模块中的上层模块的进风腔和下层模块的出风空间进行分隔。风扇组件3可通过其前面板31配合安装螺钉固定在柜体上，也可在框体32两侧安装滑轨与柜体滑动配合并固定。若风扇组件3中个别风扇出现故障，可先握住前面板上的把手36拆卸风扇组件，拆下后再将盖板从风扇组件中拆下，随后可更换风扇。此外，还可以在前面板后端面上设置屏蔽金属丝网37，用于提高风扇组件的抗电磁干扰能力，也在一定程度上起到防尘、滤沙等作用。本实施例中，位于底层的风扇组件可以与柜体的底座15贴合或接近设置，无需在底座下方预留进风空间，从而有利于降低设备整体高度，并提高柜体的安装稳定性。

此外，由于各层模块散热系统互不影响，针对各层模块热耗差异和是否满插，可以调整不同层级风扇组件中风扇的性能、数量及安装位置。如图8所示，当模块2不满插时，在盖板33的相应空槽位332处不安装风扇，即没有插装模块的下侧无需设置风扇，原盖板上空槽位对应的风扇出风口331上安装一块遮盖板进行遮挡，遮盖板可以为矩形板，以避免空气回流，矩形板的安装孔与原风扇安装孔位置一致。当某一层模块(图8所示中间层模块)整体热耗较大时，在该层风扇组件中选用高性能风扇341达到散热要求。反之，当某层模块(图8所示底层模块)整体热耗较小时，选用低性能风扇342。

本实施例中，仅以模块为LRM模块为例进行说明；其它实施例中，模块也为其它型号，从而形成其它类型架构的风冷散热系统。

以上所述，仅是本实用新型的较佳实施例而已，任何熟悉本专业的技术人员，在不脱离本实用新型技术方案范围内，依据本实用新型的技术实质对以上实施例所做的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本实用新型技术方案的范围内。

Claims (10)

1.一种新型IMA架构风冷散热系统，包括柜体、风扇组件及安装在柜体内的模块，模块沿柜体高度方向设有多层，其特征在于：每层模块的下侧设有风扇组件，且相邻两层模块之间通过风扇组件分隔，风扇组件的前面板上设有进风口，柜体的后面板上设有对应的出风口，风扇组件的内部空间为该风扇组件上层的模块的进风腔，风扇组件的外部为该风扇组件下层的模块的出风空间，出风空间由风扇组件和柜体的侧面板围成，风扇组件与柜体的侧面板之间围成位于该风扇组件下层的模块的出风空间，出风空间的后端与相应的出风腔连通；出风腔一端固定在设于柜体内的背板安装板上，另一端与后面板上对应开设的出风口连通；相邻两层模块中，上层模块的进风腔与下层模块的出风空间相互隔离。

2.根据权利要求1所述的一种新型IMA架构风冷散热系统，其特征在于：风扇组件包括框体、盖板、风扇及所述前面板，前面板设于框体前端；前面板的上侧设有所述进风口、下侧封闭；风扇固定在盖板上，盖板固定在框体顶部，框体将相邻两层模块中的上层模块的进风腔和下层模块的出风空间分隔。

3.根据权利要求2所述的一种新型IMA架构风冷散热系统，其特征在于：风扇组件通过其前面板配合安装螺钉固定在柜体上，或者，风扇组件通过其框体两侧安装滑轨与柜体滑动配合。

4.根据权利要求2所述的一种新型IMA架构风冷散热系统，其特征在于：前面板的后端面上设有屏蔽金属丝网。

5.根据权利要求1所述的一种新型IMA架构风冷散热系统，其特征在于：工作时，风扇组件将冷空气从进风口吸入进风腔，冷空气自下而上经过模块上的散热齿后带走模块的热量，吸收热量后的冷空气变成热空气到达模块上方设置的出风空间，最后通过出风腔从后面板上对应的出风口排出。

6.根据权利要求1所述的一种新型IMA架构风冷散热系统，其特征在于：当某层模块不满插时，在盖板的相应空槽位处不安装风扇，并将该空槽位处的风扇出风口上安装遮盖板。

7.根据权利要求1所述的一种新型IMA架构风冷散热系统，其特征在于：顶层模块的出风空间由挡板、柜体的上盖板及侧面板围成。

8.根据权利要求1所述的一种新型IMA架构风冷散热系统，其特征在于：位于底层的风扇组件与柜体的底座贴合或接近设置。

9.根据权利要求1所述的一种新型IMA架构风冷散热系统，其特征在于：各层模块的散热风道呈Z字型。

10.根据权利要求1所述的一种新型IMA架构风冷散热系统，其特征在于：柜体的前端敞开以便于模块沿前后方向进行插装，柜体内设有用于实现模块插拔引导及定位的导轨。

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