CN220210856U - 一种改进的板卡模块、使用其的机箱、安装该机箱的设备舱 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种改进的板卡模块、使用该板卡模块的机箱及安装该机箱的设备舱，改进的板卡模块包括冷板壳体和冷板盖板，冷板壳体顶部设置有形状记忆合金。该板卡模块安装在机箱内与背板组件对插实现信号连接，该机箱通过支撑板安装在设备舱的舱段壳体内，舱段壳体顶部设置有导热凸台，机箱安装在舱段壳体内之后，板卡模块顶部的形状记忆合金位于导热凸台下方。本实用新型利用形状记忆合金的形状记忆效应，机箱PCB器件工作时产生的热量使形状记忆合金膨胀并最终与舱段壳体内顶部的导热凸台贴合，使机箱热量直接传导至舱段壳体上，实现机箱的散热冷却，本实用新型极大地提高了设备舱内机箱的散热效率，提升了机箱内PCB器件的使用寿命和可靠性。

Description

一种改进的板卡模块、使用其的机箱、安装该机箱的设备舱

技术领域

本实用新型涉及机箱散热技术领域，具体是一种改进的板卡模块、使用该板卡模块的机箱及安装该机箱的设备舱。

背景技术

用在高空或者水中的设备舱，舱段外的温度比较低，具有良好的散热能力，广泛应用于设备的散热。

设备舱的舱段结构主要包含机箱、支撑板、舱段壳体等部件。机箱安装在支撑板上，通过支撑板将设备固定在舱段壳体上，如图1所示。

机箱结构包含板卡模块、机箱壳体、助拔器、锁紧条、面板等部件。设备工作时板卡模块内部的PCB器件发热，PCB器件热耗传导至板卡模块的冷板壳体、机箱壳体。此时机箱发生自然散热(辐射、对流)和热传导散热。自然散热的热量最终传导至舱段壳体上，实现和外界热量交换。板卡模块内部PCB器件的散热流程图如图2所示。

现有的舱段设备传热路径长，自然散热散热效率低，PCB器件温升较大。在高温状态下，PCB器件的使用寿命和可靠性降低。

发明内容

为提升机箱内PCB器件的使用寿命和可靠性，本实用新型提出了一种改进的板卡模块、使用该板卡模块的机箱及安装该机箱的设备舱，利用形状记忆合金的形状记忆效应，机箱PCB器件工作时产生的热量使形状记忆合金膨胀最终与舱段壳体内顶部的导热凸台贴合，使机箱热量直接传导至舱段壳体上，实现机箱的散热冷却，极大地提高了设备舱内机箱的散热效率，提升了机箱内PCB器件的使用寿命和可靠性。

本实用新型具体是通过以下技术方案来实现的，依据本实用新型提出的一种改进的板卡模块，包括冷板壳体、冷板盖板、板卡面板，冷板盖板安装在冷板壳体的一个侧面，板卡面板安装在冷板壳体一端，冷板壳体内装配有功能板卡，冷板壳体顶部设置有形状记忆合金。

前述的板卡模块，所述的形状记忆合金为板状，设置在冷板壳体顶部。

前述的板卡模块，所述冷板壳体另一侧面还设置有散热齿。

本实用新型还提供一种使用上述改进的板卡模块的机箱，该机箱包括机箱框架、背板组件及若干板卡模块，所述背板组件安装在机箱框架后部，板卡模块安装在机箱框架内并与背板组件对插实现信号连接；所述的板卡模块包括冷板壳体、冷板盖板和板卡面板，冷板盖板安装在冷板壳体的一个侧面，冷板壳体内装配有功能板卡；冷板壳体顶部设置有形状记忆合金。

前述使用改进的板卡模块的机箱，所述板卡模块采用竖插方式安装在机箱框架内并与背板组件对插实现信号连接。

前述使用改进的板卡模块的机箱，所述形状记忆合金为板状，设置在冷板壳体顶部。

前述使用改进的板卡模块的机箱，所述板卡模块还包括板卡面板，该板卡面板位于板卡模块的一端，板卡模块另一端设置有连接器用于和背板组件对插实现信号连接。

本实用新型同时还提供一种安装上述机箱的设备舱，该设备舱包括舱段壳体，该舱段壳体内左、右两侧设置有安装耳，安装耳的顶面与水平面水平；该舱段壳体内装配有机箱，所述机箱安装在支撑板上，支撑板固定在安装耳上；所述舱段壳体内的顶部还设置有导热凸台，该导热凸台沿舱段壳体长度方向延伸；所述机箱包括机箱框架、背板组件及若干板卡模块，背板组件安装在机箱框架后部，板卡模块安装在机箱框架内并与所述背板组件对插；板卡模块的顶部设置有形状记忆合金，机箱安装在舱段壳体内之后，板卡模块顶部的形状记忆合金位于导热凸台下方。

前述的设备舱，所述机箱安装在舱段壳体内之后，机箱内的板卡模块沿舱段壳体长度方向排布。

前述的设备舱，所述板卡模块不工作时，形状记忆合金与导热凸台之间存在间隙；板卡模块工作时，其产生的热量传导至板卡模块顶部的形状记忆合金，形状记忆合金受热膨胀，最终与导热凸台贴合，使热量直接传导至舱段壳体上，实现机箱散热冷却；板卡模块停止工作时，形状记忆合金收缩，与导热凸台分离。

本实用新型与现有技术相比具有明显的优点和有益效果。借由上述技术方案，本实用新型可达到相当的技术进步性及实用性，并具有广泛的利用价值，其至少具有下列优点：

本实用新型利用形状记忆合金的形状记忆效应，在板卡模块的冷板壳体顶部设置形状记忆合金，同时在设备舱舱段壳体内的顶部设置导热凸台，导热凸台沿舱段壳体长度方向延伸，机箱安装到设备舱内之后，板卡模块沿舱段壳体长度方向排布，导热凸台位于板卡模块的形状记忆合金上方并距离形状记忆合金一定距离。机箱PCB器件工作时产生的热量使形状记忆合金受热膨胀并最终与舱段壳体内顶部的导热凸台贴合，使机箱热量直接传导至舱段壳体上，实现机箱的高效散热冷却。本实用新型的技术方案缩短了机箱热量传输路径，极大地提高了设备舱内机箱的散热效率，提升了机箱内PCB器件的使用寿命和可靠性。

上述说明仅是本实用新型技术方案的概述，为了能够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，并且为了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是现有技术舱段结构总装图；

图2是现有技术舱段结构内板卡PCB散热流程图；

图3是本实用新型改进的板卡模块的结构示意图；

图4是本实用新型改进的板卡模块在机箱中装配的示意图；

图5是改进的舱段壳体的示意图；

图6是图5的前视图；

图7是改进的板卡模块安装在机箱内以及机箱安装在改进的舱段壳体内的示意图；

图8是形状记忆合金低温收缩状态及高温膨胀状态的示意图。

【元件及符号说明】：

1-冷板壳体；

2-冷板盖板；

3-板卡面板；

4-散热齿；

5-形状记忆合金；

6-机箱框架；

7-背板组件；

8-舱段壳体；

9-安装耳；

10-支撑板；

11-导热凸台；

12-安装孔Ⅰ；

13-安装孔Ⅱ。

具体实施方式

为使本实用新型实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合具体实施例以及附图，对本实用新型的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本实用新型一部分实施例，而不是全部实施例。通常在此处附图中的描述和所示的实施例可以通过各种不同的配置来实现。因此，以下对在附图中提供的本实用新型的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的范围，而是仅仅表示本实用新型选定的实施例。基于本实用新型的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

需要说明，本实用新型所描述的“左”、“右”、“顶”等方位用语仅是基于附图所示的方位，不代表对本实用新型的限制。

本实用新型提供一种改进的板卡模块、使用该板卡模块的机箱及安装该机箱的设备舱。如图3所示，所述的板卡模块包括冷板壳体1、冷板盖板2、板卡面板3，冷板盖板安装在冷板壳体的一个侧面，板卡面板3安装在板卡模块一端，板卡模块另一端装配有连接器用于和机箱背板组件对插实现信号连接；冷板壳体内装配有功能板卡(图上不显示)。冷板壳体的顶部还设置有形状记忆合金5。

在一种实施例中，冷板壳体另一侧面(与冷板盖板相对的一个侧面)设置有散热齿4。

在其他实施例中，冷板壳体另一侧面(与冷板盖板相对的一个侧面)可以不设置所述的散热齿4。

在图3所示的实施例中，形状记忆合金为板状，设置在冷板壳体顶部。

所述的形状记忆合金可以选用Ni-Ti基形状记忆合金或Cu基形状记忆合金或Fe基形状记忆合金。

所述的形状记忆合金与冷板壳体顶部通过钎焊焊接在一起；或者，形状记忆合金通过螺钉装配在冷板壳体顶部，且形状记忆合金与冷板壳体顶部的结合面还涂抹有导热硅脂。

上述板卡模块安装在机箱内，如图4所示，该机箱还包括机箱框架6以及设置在机箱框架后部的背板组件7，若干个所述的板卡模块采用竖插方式安装在机箱内并与所述背板组件对插实现信号连接。板卡模块的插合方向垂直于背板组件。

所述机箱安装在设备舱内，如图5所示，该设备舱包括舱段壳体8，舱段壳体内设置有安装耳9，机箱固定在支撑板10上，支撑板固定在安装耳9上。

在一种实施例中，所述的支撑板10上设置有安装孔Ⅰ12，舱段壳体内的安装耳上设置有安装孔Ⅱ13，机箱固定到支撑板之后，支撑板的安装孔Ⅰ与安装耳上的安装孔Ⅱ对应，通过螺栓或螺钉对支撑板进行安装固定。

如图6所示，所述的舱段壳体内还设置有导热凸台11。

在一种实施例中，舱段壳体的横截面为圆形，其内部左右两侧设置有安装耳，安装耳的顶面与水平面水平，且左侧安装耳与右侧安装耳在舱段壳体内设置的高度相等，使支撑板及机箱水平地安装在舱段壳体内。所述的导热凸台设置在舱段壳体的顶部并沿舱段壳体的长度方向延伸。机箱安装在舱段壳体内之后，机箱内的板卡模块沿舱段壳体长度方向排布，如图4和图7所示。

舱段壳体内左、右两侧的安装耳可以对称设置，也可以不对称设置，但左、右两侧的安装耳在舱段壳体内设置的高度相等。舱段壳体内左侧或右侧设置的安装耳个数至少为两个，且左侧的安装耳数量与右侧的安装耳数量可以相等也可以不相等。

在一种实施例中，舱段壳体内左、右两侧各自设置有两个安装耳，其中一个靠近舱段壳体前端设置，另一个靠近舱段壳体后端设置，但本实用新型不限于此。

在上述实施例的基础上，舱段壳体内左侧设置的两个安装耳与右侧设置的两个安装耳对称，但本实用新型不限于此。

本实用新型利用了形状记忆合金的形状记忆效应，在具体实施时，形状记忆合金的特性根据不同温度的变化展开量不同。形状记忆合金的形状记忆效应原理如图8所示。在温度较低的情况下，形状记忆合金为收缩状态(图8中(a))，当温度升高后形状记忆合金变为膨胀状态(图8中(b))。

基于以上原理，本实用新型在每个板卡模块的顶部设置形状记忆合金，机箱安装到舱段壳体之后，机箱内的若干个板卡模块沿舱段壳体长度方向排布，板卡模块顶部的形状记忆合金位于舱段壳体内的导热凸台下方。机箱PCB板卡不工作时，每个板卡模块顶部的形状记忆合金与舱段壳体内的导热凸台存在间隙。机箱PCB板卡工作时，产生的热量通过板卡壳体传导至形状记忆合金，形状记忆合金受热向导热凸台方向膨胀，最终与导热凸台贴合，使板卡模块的热量通过导热凸台直接传导至舱段壳体，实现机箱设备的散热冷却。当PCB板卡停止工作，板卡模块及机箱温度下降，形状记忆合金冷却收缩，形状记忆合金脱离导热凸台。

具体原理如下：

形状记忆合金和板卡模块的冷板壳体连接，机箱PCB工作时，热量先传导至板卡模块的冷板壳体上。为描述方便，定义形状记忆合金与冷板壳体连接处为点A，功能板卡热耗W不同时，A点的温度不同，由此建立了热耗与A点温度t的方程：

t_A＝f(w) (1)

A点的温度不同，形状记忆合金的膨胀量L不同，由此建立了A点温度t与膨胀量L的方程：

L＝f(t_A) (2)

当形状记忆合金膨胀量L大于形状记忆合金与舱段壳体导热凸台之间的间隙时，板卡模块顶部的形状记忆合金与舱段壳体内顶部的导热凸台紧密贴合，实现机箱热量直接传导至舱段壳体，对机箱及板卡模块进行散热冷却。当机箱功能板卡停止工作时，机箱和板卡模块热量下降，形状记忆合金收缩，实现形状记忆合金与舱段壳体导热凸台的脱离，便于拆卸机箱。

在一种实施例中，导热凸台用于和形状记忆合金贴合的一面为平面，但该描述不应视为对本实用新型的限制。

改进的舱段设备总装图如图7所示。舱段壳体内左右两侧对称设置有安装耳，机箱安装在支撑板上，支撑板水平地安装在安装耳上，实现机箱在舱段壳体内的安装。舱段壳体内的顶部设置有沿舱段壳体长度方向延伸的导热凸台。机箱内的板卡模块顶部设置有形状记忆合金，导热凸台恰好位于板卡模块上方。机箱板卡模块不工作时，形状记忆合金与导热凸台之间间距一定距离。板卡模块工作时，产生的热量经过冷板壳体传输至形状记忆合金，形状记忆合金受热膨胀，最终与位于其上方的导热凸台贴合，将热量直接传导至舱段壳体，实现机箱散热降温的目的。

本实用新型利用形状记忆合金的形状记忆效应，在板卡模块顶部增加形状记忆合金，同时在舱段壳体内的顶部增设导热凸台，机箱装配到舱段壳体之后，导热凸台恰好位于机箱板卡模块形状记忆合金的上方，机箱工作产生的热量使形状记忆合金膨胀，最终与导热凸台贴合，可以将热量直接传导至舱段壳体上，实现机箱的散热冷却。本实用新型极大地缩短了舱段壳体内机箱热量的传输路径，提高了机箱散热效率，提升了机箱内PCB器件的使用寿命和可靠性。

以上所述仅是本实用新型的实施例，并非对本实用新型作任何形式上的限制，本实用新型还可以根据以上结构和功能具有其它形式的实施例，不再一一列举。因此，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作的任何简单修改、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)

1.一种改进的板卡模块，包括冷板壳体(1)、冷板盖板(2)、板卡面板(3)，所述的冷板盖板安装在冷板壳体的一个侧面，板卡面板(3)安装在冷板壳体一端，冷板壳体内装配有功能板卡，其特征在于冷板壳体顶部设置有形状记忆合金(5)。

2.如权利要求1所述的板卡模块，其特征在于形状记忆合金为板状，设置在冷板壳体顶部。

3.如权利要求1或2所述的板卡模块，其特征在于冷板壳体另一侧面还设置有散热齿(4)。

4.一种机箱，包括机箱框架(6)、背板组件(7)及若干板卡模块，其特征在于所述背板组件安装在机箱框架后部，板卡模块安装在机箱框架内并与背板组件对插；所述的板卡模块包括冷板壳体(1)、冷板盖板(2)和板卡面板(3)，冷板盖板安装在冷板壳体的一个侧面，冷板壳体内装配有功能板卡；冷板壳体顶部设置有形状记忆合金(5)。

5.如权利要求4所述的机箱，其特征在于板卡模块采用竖插方式安装在机箱框架内并与背板组件对插。

6.如权利要求4所述的机箱，其特征在于所述的形状记忆合金为板状，设置在冷板壳体顶部。

7.如权利要求4所述的机箱，其特征在于板卡模块还包括板卡面板(3)，该板卡面板位于板卡模块的一端，板卡模块另一端设置有连接器用于和背板组件对插。

8.一种设备舱，包括舱段壳体(8)，其特征在于舱段壳体内左、右两侧设置有安装耳(9)，安装耳的顶面与水平面水平；该舱段壳体内装配有机箱，所述机箱安装在支撑板(10)上，支撑板固定在安装耳(9)上；所述舱段壳体内的顶部还设置有导热凸台(11)，该导热凸台沿舱段壳体长度方向延伸；所述机箱包括机箱框架、背板组件及若干如权利要求1所述的板卡模块，背板组件安装在机箱框架后部，板卡模块安装在机箱框架内并与所述背板组件对插；板卡模块的冷板壳体顶部设置有形状记忆合金，机箱安装在舱段壳体内之后，板卡模块顶部的形状记忆合金位于导热凸台下方。

9.如权利要求8所述的设备舱，其特征在于机箱安装在舱段壳体内之后，机箱内的板卡模块沿舱段壳体长度方向排布。

10.如权利要求8所述的设备舱，其特征在于板卡模块不工作时，形状记忆合金与导热凸台之间存在间隙；板卡模块工作时，其产生的热量传导至板卡模块顶部的形状记忆合金，形状记忆合金受热膨胀，最终与导热凸台贴合，使热量直接传导至舱段壳体上，实现机箱散热冷却；板卡模块停止工作时，形状记忆合金收缩，与导热凸台分离。