CN220798835U - 一种密集型舱段设备结构 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种密集型舱段设备结构，包括舱段壳体及机箱，所述舱段壳体的内壁沿周向均布设置有若干个扇区散热板，每个扇区散热板上具有用于安装对应机箱的机箱安装面，以使机箱在舱段壳体内呈环形阵列分布，所述机箱内插装有若干个沿板卡的宽度方向成排分布的板卡。本实用新型在舱段壳体内采用环形阵列的机箱分布形式，实现了机箱的单独散热，每个扇区散热板和舱段壳体直接相连，单独承担对应机箱的热耗，机箱之间散热不会相互干涉，提高了散热的可靠性，能实现更强的散热降温能力；同时利用改进的机箱结构和舱段壳体结构，数倍提高了机箱的安装数量，与现有技术相比在同等舱段壳体尺寸情况下极大增加了设备容量。

Description

一种密集型舱段设备结构

技术领域

本实用新型属于舱段设备散热结构技术领域，特别涉及一种密集型舱段设备结构。

背景技术

应用于高空或者水中的设备舱，其舱段外的环境温度比较低，可以认为是恒温壁面，因此舱段具有良好的散热能力，并被广泛应用于舱段内设备的散热。如图1所示，现有舱段设备结构包括机箱01、支撑板02、舱段壳体03等部件；机箱01通过机箱安装耳011固定安装在支撑板02上，支撑板固定在舱段壳体内，如图2所示，通过支撑板将机箱固定在舱段壳体上。机箱的结构如图3所示，机箱包括机箱壳体04、板卡05、助拔器、锁紧条06、前面板07，板卡05插装在机箱壳体内的导轨槽（板卡安装槽）内，板卡插装到位后通过锁紧条06定位。设备工作时板卡内部的PCB器件发热，PCB器件热耗传导至板卡的冷板壳体、机箱壳体，此时机箱发生自然散热（辐射、对流）和热传导散热。自然散热的热量通过机箱周围空气最终传导至舱段壳体上，实现和外界热量交换。热传导散热通过支撑板传导至舱段壳体。由此可见，现有舱段设备结构主要存在以下问题：1、传热路径长，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，当存在多个机箱时，PCB器件散热更差。2、在不增大支撑板及舱段壳体尺寸情况下，无法安装大于3个机箱。如图4所示，假设支撑板宽度为440毫米，单个机箱宽度为150毫米，则最多安装三个机箱，且机箱之间距离过近更难以实现良好散热效果；可见现有机箱结构无法充分利用舱段壳体内部空间并实现良好散热。

发明内容

为了解决现有技术存在的技术问题，本实用新型提供一种密集型舱段设备结构。

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密集型舱段设备结构，包括舱段壳体及机箱，所述舱段壳体的内壁沿周向均布设置有若干个扇区散热板，每个扇区散热板上具有用于安装对应机箱的机箱安装面，以使机箱在舱段壳体内呈环形阵列分布，所述机箱内插装有若干个沿板卡的宽度方向成排分布的板卡。有益效果是：环形阵列分布的机箱通过扇区散热板直接与舱段壳体实现导热，缩短了导热路径，实现了每个机箱的单独散热，提高了散热可靠性，并且充分利用了舱段壳体内部空间，大幅度增加了板卡容量。

进一步的，板卡包括形状记忆合金板、冷板及安装在冷板后端的后盖板，后盖板盖合后使冷板内部形成容纳PCB器件的密闭的安装腔，冷板面向扇区散热板的一面上设有所述形状记忆合金板，PCB器件发热时所述形状记忆合金板能朝扇区散热板方向膨胀并与扇区散热板贴合。有益效果是：板卡上设置形状记忆合金板，利用记忆合金的形状记忆效应，在工作时形状记忆合金板方可与扇区散热板接触实现热量传递，而非工作状态下缩回又不影响板卡的拆卸。

进一步的，形状记忆合金板与冷板采用钎焊的方式连接。

进一步的，形状记忆合金板通过螺钉与冷板连接，并在形状记忆合金板与冷板之间涂覆硅脂。

进一步的，冷板上设有位于安装腔内部并用于与PCB器件接触配合的导热凸台。

进一步的，机箱包括机箱壳体，机箱壳体内设有用于插装所述板卡的板卡安装槽，机箱壳体中用于容纳每个板卡的板卡安装位中均设有两个相对分布的所述板卡安装槽。

进一步的，机箱壳体的一端设有机箱固定耳，机箱壳体的另一端设有定位导销；扇区散热板的机箱安装面上开设有与机箱固定耳配合以实现机箱固定的机箱装配螺钉孔，扇区散热板上远离机箱装配螺钉孔所在的一端设有装配限位台，装配限位台用于机箱壳体抵接配合实现机箱的装配限位，装配限位台上设有与定位导销配合的定位销孔。

进一步的，机箱固定耳在板卡的插装方向上间隔设有两个，定位导销在板卡的插装方向上间隔设有两个；但本实用新型对机箱固定耳、定位导销的数量不作限制，可以根据实际情况酌情增加。

进一步的，板卡上设有用于与板卡安装槽配合以实现板卡插装定位的锁紧条，板卡上还设有利于拆卸板卡的助拔器。

进一步的，板卡包括冷板及安装在冷板后端的后盖板，后盖板盖合后使冷板内部形成容纳PCB器件的密闭的安装腔，冷板面向扇区散热板的一面上设有导热胶垫，导热胶垫用于在机箱安装至扇区散热板后与扇区散热板贴合。

进一步的，舱段壳体的内壁沿周向均布设置有八个扇区散热板。

借由上述技术方案，本实用新型采用全新的机箱分布形式，在舱段壳体内采用环形阵列形式，实现了机箱的单独散热，每个扇区散热板和舱段壳体直接相连，单独承担对应机箱的热耗，机箱之间散热不会相互干涉，提高了散热的可靠性，能实现更强的散热降温能力。同时利用改进后的机箱结构和舱段壳体结构，数倍提高了机箱的安装数量，与现有技术相比在同等舱段壳体尺寸情况下极大增加了设备容量。

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是现有技术中舱段设备结构的结构示意图。

图2是现有技术中机箱与支撑板的配合示意图。

图3是现有技术中机箱的分解结构示意图。

图4是现有技术中支撑板与机箱的尺寸示意图。

图5是本实用新型一种密集型舱段设备结构的立体图。

图6是本实用新型一种密集型舱段设备结构的正视示意图。

图7是本实用新型中板卡的内部结构示意图。

图8是本实用新型中板卡的侧视结构示意图。

图9是本实用新型中舱段壳体与扇区散热板的配合示意图。

图10是本实用新型中舱段壳体与扇区散热板配合后是正视示意图。

图11是本实用新型中机箱与扇区散热板的装配示意图。

图12是本实用新型中机箱与扇区散热板装配后的侧视示意图。

图13是本实用新型中机箱的结构示意图。

图14是本实用新型中机箱的侧视示意图。

图15是本实用新型中扇区散热板的立体图。

图16是本实用新型中扇区散热板的正视示意图。

图17是本实用新型中机箱壳体与扇区散热板的组装示意图。

图18是本实用新型中机箱壳体与扇区散热板组装后的侧视示意图。

图19A是形状记忆合金在温度较低时呈收缩状态的示意图。

图19B是图19A中的形状记忆合金在温度较高时呈伸展状态的示意图。

具体实施方式

以下结合附图及较佳实施例对本实用新型的技术方案作进一步的详细说明。

在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“中心”、 “上”、“下”、“前”、“后”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。

如图5至图18，一种密集型舱段设备结构，包括舱段壳体1及机箱2，舱段壳体1呈圆管状，所述舱段壳体1的内壁沿周向均布设置有若干个扇区散热板3，机箱2安装在对应的扇区散热板3上。扇区散热板3与舱段壳体连接的一侧为与舱段壳体内壁适配贴合的弧面固定端31，扇区散热板用于安装机箱的一面为机箱安装面32。机箱2内安装有板卡4，扇区散热板3与舱段壳体1连接固定以实现热传导，板卡4工作时发热，热量可以经过机箱、扇区散热板后传导至舱段壳体，舱段壳体与外界环境实现热量交换。

结合图7至图8，本实施例中，板卡4包括形状记忆合金板43、冷板41及安装在冷板后端的后盖板42，后盖板42盖合后使冷板41内部形成用于容纳PCB器件的密闭的安装腔44，冷板的前壳体411背面设有导热凸台412，导热凸台412与PCB器件上的发热器件对应接触配合，从而利于将热量传导至冷板上。形状记忆合金板43贴设置在冷板的前壳体的正面（外表面）。形状记忆合金板43利用了记忆合金的形状记忆效应，形状记忆效应是指形状记忆合金在低温环境下产生的塑性形变，在加热到某一特定温度时，合金产生恢复应力迫使其恢复到初始形状的现象。如图19A所示的呈条状或片状的形状记忆合金，在温度较低的情况下为收缩状态；当温度升高后变为展开状态，如图19B所示。结合图8，板卡插装于机箱内之后，应保证形状记忆合金板43面向其机箱所在的扇区散热板，从而在PCB器件工作发热时，形状记忆合金板朝对应的扇区散热板方向膨胀，进而自动和扇区散热板贴合并产生一定的贴合力，使板卡热量通过扇区散热板传递至舱段壳体。具体原理如下：形状记忆合金板和冷板以贴合形式大面积接触式连接，PCB器件工作时，热量先传导至冷板上，为描述方便，称形状记忆合金板和冷板连接处为A点，PCB器件热耗W不同时，则A点的温度不同，由此建立了板热耗与A点温度t _A 的方程：

t _A =f（W）

A点的温度不同，形状记忆合金板朝扇区散热板方向的膨胀量L不同，由此建立了t _A 和膨胀量L的方程：

L=f（t _A ）

当形状记忆合金板的膨胀量L大于形状记忆合金板和扇区散热板之间的间隙时，此时形状记忆合金板就能与扇区散热板紧密贴合，实现传热功效。当板卡停止工作时温度降低，形状记忆合金板收缩，即可实现与扇区散热板脱离，从而便于板卡拆卸。

本实施例中，形状记忆合金板与冷板的结合形式优选以下两种：第一种为，形状记忆合金板与冷板采用低温钎焊的方式连接；第二种为，形状记忆合金板通过螺钉等紧固件与冷板连接，此时应在形状记忆合金板与冷板的前壳体外表面之间涂覆硅脂，以实现良好导热性能。本实施例中，形状记忆合金板与冷板的前壳体尺寸相当。但其它实施例中，形状记忆合金板的尺寸可以更小，例如形状记忆合金板仅部分覆盖前壳体；或者是形状记忆合金板分布设有多，在其受热膨胀时多点接触扇区散热板。

机箱2包括机箱壳体21，机箱壳体21内插装有若干个所述板卡4，且若干个板卡4沿板卡的宽度方向成排设置，同一机箱内的板卡在板卡厚度方向上处于相同高度，机箱壳体21内设有用于插装板卡的板卡安装槽211，机箱壳体21中容纳每个板卡的板卡安装位中均有一对相对分布的所述板卡安装槽211。值得说明的是，现有技术中，板卡4是沿板卡的厚度方向层叠排列设置；而本实用新型中，定义板卡的插装方向为板卡长度延伸方向，板卡宽度延伸方向与插装方向垂直，则与现有板卡排布方式相比，本实用新型相当于是将板卡进行了90°的旋转，此时板卡与扇区散热板的机箱安装面32为相互平行设置，此举可以使板卡较大的一面能够面向或正对扇区散热板的机箱安装面，从而利于设置较大尺寸的形状记忆合金板，以增加工作状态下所述冷板与扇区散热板的导热面积，进而在板卡工作时实现更佳的热量传导效果。此外，本实用新型采用此种板卡分布形式能大幅度降低机箱的高度尺寸，避免周向相邻的机箱与扇区散热板之间干涉，从而能适应机箱呈环形阵列分布在舱段壳体内的场景，进而能在圆周方向上阵列更多数量的机箱。进一步的，板卡4上还设有锁紧条45和助拔器46，其中锁紧条用于在板卡插装到位后与板卡插装槽的内壁过盈配合，实现板卡的定位；助拔器用于在需要拔出板卡时提供施力点，利于拆卸板卡。由于锁紧器和助拔器的结构和工作原理均为现有技术，本实用新型对此不再赘述。

结合图13至图16，机箱壳体21的一端设有机箱固定耳212，机箱固定耳上设有壳体安装螺钉孔2121，对应的，在扇区散热板的机箱安装面32开设有机箱装配螺钉孔321，螺钉穿过壳体安装螺钉孔后与机箱装配螺钉孔配合，以将机箱固定。机箱壳体21的另一端设有定位导销213，扇区散热板上远离机箱装配螺钉孔的一端（内端）设有装配限位台33，装配限位台用于指示机箱的安装位置，机箱与装配限位台抵接时视为机箱在板卡宽度方向上安装到位，装配限位台上设有与定位导销配合的定位销孔331；优选的，定位导销213在板卡的插装方向上设有两个。由于机箱安装时，舱段壳体内部提供的安装操作空间有限，则在舱段壳体的内部采用定位导销与定位销孔配合的形式，无需安装工具伸入至舱段壳体内部，机箱装配时，首先将机箱向内推入舱段壳体中，定位导销插入定位销孔后，机箱的内端抵住装配限位台，然后壳体安装螺钉孔与机箱装配螺钉孔自动对准，最后通过螺钉锁紧固定机箱的外端即可，机箱的安装定位过程十分便捷。

在另一实施例中，板卡也可以是普通材质制成的板卡，此实施例无需设置形状记忆合金板。即板卡包括冷板及安装在冷板后端的后盖，后盖板盖合后使冷板内部形成容纳PCB器件的密闭的安装腔，冷板面向扇区散热板的一面上设有导热胶垫，导热胶垫用于在机箱安装定位后与扇区散热板贴合。安装时，预先将导热胶垫安装在板卡上，导热胶垫的厚度大于板卡与扇区散热板之间的间隙距离，故在机箱安装定位后，导热胶垫在其厚度方向上压缩，以实现与扇区散热板的紧密贴合，保证稳定的导热功效。

本实施例中，扇区散热板周向分布设有八个，则机箱对应设有八个，假设每个机箱热耗100W，现有技术中的支撑板只能安装3个机箱，支撑板承担的散热热耗是原来的3倍，并且机箱之间的散热会互相影响。而本实用新型实现了机箱的单独散热，在圆周方向上，机箱是处于相邻两个扇区散热板之间，每个扇区散热板和舱段壳体直接相连，缩短了传热路径，单独承担100W热耗，机箱之间几乎不会相互干涉，大幅度提高了散热的可靠性。同时本实用新型机箱采用环形阵列分布的形式，充分利用了舱段壳体内部空间，一共能安装相对于现有技术中8个机箱的设备（板卡），对比改进前最多安装3个机箱设备，极大增加了设备容量。

综上，通过本实用新型设计的一种密集型舱段设备结构，可有效缩短传热路径，更有效地降低了设备温度，提升了设备安装容量，提高了设备的可靠性及寿命。

以上所述，仅是本实用新型的较佳实施例而已，且未详述之处均为现有技术；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)

1.一种密集型舱段设备结构，包括舱段壳体及机箱，其特征在于：所述舱段壳体的内壁沿周向均布设置有若干个扇区散热板，每个扇区散热板上具有用于安装对应机箱的机箱安装面，以使机箱在舱段壳体内呈环形阵列分布，所述机箱内插装有若干个沿板卡的宽度方向成排分布的板卡。

2.根据权利要求1所述的一种密集型舱段设备结构，其特征在于：板卡包括形状记忆合金板、冷板及安装在冷板后端的后盖板，后盖板盖合后使冷板内部形成容纳PCB器件的密闭的安装腔，冷板面向扇区散热板的一面上设有所述形状记忆合金板，PCB器件发热时所述形状记忆合金板能朝扇区散热板方向膨胀并与扇区散热板贴合。

3.根据权利要求2所述的一种密集型舱段设备结构，其特征在于：形状记忆合金板与冷板采用钎焊的方式连接。

4.根据权利要求2所述的一种密集型舱段设备结构，其特征在于：形状记忆合金板通过螺钉与冷板连接，并在形状记忆合金板与冷板之间涂覆硅脂。

5.根据权利要求2所述的一种密集型舱段设备结构，其特征在于：冷板上设有位于安装腔内部并用于与PCB器件接触配合的导热凸台。

6.根据权利要求2所述的一种密集型舱段设备结构，其特征在于：机箱包括机箱壳体，机箱壳体内设有用于插装所述板卡的板卡安装槽，机箱壳体中用于容纳每个板卡的板卡安装位中均设有两个相对分布的所述板卡安装槽。

7.根据权利要求6所述的一种密集型舱段设备结构，其特征在于：机箱壳体的一端设有机箱固定耳，机箱壳体的另一端设有定位导销；

扇区散热板的机箱安装面上开设有与机箱固定耳配合以实现机箱固定的机箱装配螺钉孔，扇区散热板上远离机箱装配螺钉孔所在的一端设有装配限位台，装配限位台用于机箱壳体抵接配合实现机箱的装配限位，装配限位台上设有与定位导销配合的定位销孔。

8.根据权利要求6所述的一种密集型舱段设备结构，其特征在于：板卡上设有用于与板卡安装槽配合以实现板卡插装定位的锁紧条，板卡上还设有利于拆卸板卡的助拔器。

9.根据权利要求1所述的一种密集型舱段设备结构，其特征在于：板卡包括冷板及安装在冷板后端的后盖板，后盖板盖合后使冷板内部形成容纳PCB器件的密闭的安装腔，冷板面向扇区散热板的一面上设有导热胶垫，导热胶垫用于在机箱安装至扇区散热板后与扇区散热板贴合。

10.根据权利要求1所述的一种密集型舱段设备结构，其特征在于：舱段壳体的内壁沿周向均布设置有八个扇区散热板。