CN220798836U - 一种共形机箱结构 - Google Patents

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Abstract

本实用新型涉及一种共形机箱结构,包括舱段壳体,所述舱段壳体的内壁沿周向分布设置有若干个用于安装板卡的导轨,所述导轨沿舱段壳体的轴向延伸,若干个板卡在舱段壳体内呈环形阵列分布。借由上述技术方案,本实用新型将舱段壳体代替现有机箱壳体,利用了现有舱段壳体的外形结构,直接在舱段壳体内铺设用于安装定位板卡的导轨,板卡能通过导轨直接将热量快速传导至舱段壳体,缩短了板卡发热时的热传递路径,提高了板卡散热效率和散热效果,提升了散热可靠性及使用寿命;此外,导轨的分布设置形式使得板卡在舱段壳体内呈环形阵列分布,保证良好散热的同时提升了板卡容量。

Description

一种共形机箱结构
技术领域
本实用新型属于舱段设备散热结构技术领域,特别涉及一种共形机箱结构。
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设置更多数量的设备并实现良好散热。
实用新型内容
为了解决现有技术存在的技术问题,本实用新型提供一种共形机箱结构,在提高板卡散热效果的情况下还能提升板卡容量。
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共形机箱结构,包括舱段壳体,所述舱段壳体的内壁沿周向分布设置有若干个用于插装板卡的导轨,所述导轨沿舱段壳体的轴向延伸。有益效果是:本实用新型在舱段壳体上直接铺设导轨,而无需在机箱壳体内设置导轨,此举省去了机箱壳体及支撑板,板卡的热量能直接通过导轨传递至舱段壳体,舱段壳体与外界低温环境热量交换能实现板卡的高效散热;此外,由于在舱段壳体内壁的周向上设置若干板卡,也能提高板卡容量。
进一步的,舱段壳体呈圆管状,若干个板卡在舱段壳体内呈环形阵列分布。
进一步的,周向相邻分布的两个导轨用于固定一个板卡,导轨的一侧设有用于引导板卡插拔的导轨槽,用于固定同一个板卡的两个导轨上的导轨槽为相对分布。
进一步的,导轨沿周向均布设置在舱段壳体的内壁上,且周向相邻的两个导轨之间安装有至少一个板卡,导轨的两侧均设有用于引导板卡插拔的导轨槽,且位于导轨不同侧的导轨槽分别用于安装固定不同的板卡。
进一步的,当周向相邻两导轨之间设置的板卡数量为两个以上时,则设于相邻两导轨之间的板卡沿舱段壳体的径向层叠设置。
进一步的,板卡的宽面面向舱段壳体的内壁,板卡的宽面与舱段壳体的内壁之间具有间隙;由于板卡的宽面为板卡的散热面,板卡的宽面与该板卡所在两导轨之间的舱段壳体的内壁为正对时,也有利于板卡的热量通过空气传导至舱段壳体内壁,从而分担一部分散热压力。
进一步的,还包括舱盖,舱盖呈圆形,舱盖用于盖合于舱段壳体的两端开口。
进一步的,还包括呈圆管状的内舱壳体,导轨包括下侧固定导轨,下侧固定导轨的下端固定在舱段壳体的内壁上,下侧固定导轨的上端与内舱壳体的外壁固接;内舱壳体的外壁沿周向分布设置有若干个上侧固定导轨,且每个下侧固定导轨的上端两侧均间隔设有一个上侧固定导轨,上侧固定导轨沿舱段壳体的轴向延伸;每个下侧固定导轨的下端设有两个第一导轨槽,第一导轨槽的开口方向朝向舱段壳体的中心轴线;下侧固定导轨的上端与对应侧的上侧固定导轨之间形成一个第二导轨槽,位于下侧固定导轨周向上同侧的第一导轨槽和第二导轨槽相对分布并用于固定一个板卡;内舱壳体通过所述下侧固定导轨同轴套置在舱段壳体内。
进一步的,板卡的窄面面向内舱壳体的外壁。
进一步的,还包括舱盖,舱盖呈环状,舱盖用于盖合于舱段壳体的两端开口,舱盖能罩盖住舱段壳体和内舱壳体之间形成的用于容纳所有板卡的环状空间。
进一步的,舱段壳体内还设有呈环状的背板,背板用于与若干个板卡插接配合以实现板卡之间的互连。
进一步的,板卡的两侧设有锁紧条,锁紧条用于与导轨上开设的对应导轨槽锁紧配合以实现板卡插装到位后的固定;板卡上还设有利于从导轨中拔出板卡的助拔器。
借由上述技术方案,本实用新型将舱段壳体代替现有机箱壳体,直接利用了现有舱段壳体的外形结构,省去了支撑板和机箱壳体等相关结构的设置,节省成本,本实用新型直接在舱段壳体内铺设用于安装定位板卡的导轨,板卡能通过导轨直接将热量快速传导至舱段壳体,缩短了板卡发热时的热传递路径,提高了板卡散热效率和散热效果,提升了散热可靠性及使用寿命;此外,导轨的分布设置形式使得板卡在舱段壳体内呈环形阵列分布,保证良好散热的同时提升了板卡容量。
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是本实用新型一种共形机箱结构实施例一的立体结构示意图。
图6是图5的正视示意图。
图7是本实用新型一种共形机箱结构实施例一中未安装板卡时的示意图。
图8是图7的正视示意图。
图9是本实用新型一种共形机箱结构实施例二的立体结构示意图。
图10是图9的正视示意图。
图11是一种共形机箱结构实施例二未安装板卡时的立体示意图。
图12是图11的正视示意图。
图13是本实用新型共形机箱结构实施例二中的板卡的装配分解示意图。
图14是本实用新型共形机箱结构实施例二中板卡与导轨的配合示意图。
图15是图14的正视示意图。
图16是本实用新型共形机箱结构实施例二中的板卡与导轨的爆炸示意图。
图17是本实用新型共形机箱结构实施例二中的导轨立体图。
图18是本实用新型共形机箱结构实施例二中的导轨正视图。
图19是本实用新型共形机箱结构实施例二中舱盖与舱段壳体的爆炸示意图。
图20是本实用新型一种共形机箱结构实施例三的立体结构示意图。
图21是图20的正视示意图。
图22是本实用新型一种共形机箱结构实施例三中未安装板卡时的立体示意图。
图23是图22的正视示意图。
图24是本实用新型一种共形机箱结构实施例三中板卡的装配示意图。
图25是本实用新型一种共形机箱结构实施例三中单个板卡与对应的下侧固定导轨及上侧固定导轨的装配示意图。
图26是图25的正视示意图。
图27是本实用新型一种共形机箱结构实施例三中单个板卡与导轨的爆炸示意图。
图28是本实用新型一种共形机箱结构实施例三中每个下侧固定导轨与相配套的两个上侧固定导轨的位置示意图。
图29是本实用新型一种共形机箱结构实施例三中舱盖与舱段壳体的爆炸示意图。
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29,一种共形机箱结构,包括舱段壳体1,舱段壳体1呈圆管状,所述舱段壳体1的内壁沿周向分布设置有若干个用于安装板卡3的导轨2,以使得若干板卡3在舱段壳体1内呈环形阵列分布。导轨2沿舱段壳体1的轴向方向延伸,以使板卡3的插拔方向为舱段壳体的轴向。由于直接在舱段壳体1的内壁铺设导轨,则板卡3安装在对应的导轨2上后,板卡发热时能够直接通过对应的导轨将热量传递至舱段壳体上,而无需使用现有机箱和支撑板结构,此时舱段壳体作为新的机箱壳体,可缩短热传递路径,能够有效降低板卡工作温度;并且,由于多个板卡沿圆周方向环形阵列于舱段壳体内,使得舱段壳体内能布置更多数量的板卡,提高散热能力的同时提升板卡容量。
本实用新型提出以下三种导轨的分布设置形式,并分别结合以下共形机箱结构的三个实施例进行详述:
一种共形机箱结构的实施例一:第一种导轨的分布形式结合图5至图8所示,周向分布的两个导轨2用于固定装配一个板卡,每个导轨2上设有一个导轨槽21,用于固定一个板卡的两个导轨上的导轨槽21为相对分布,此时在舱段壳体内的导轨2数量与板卡3数量之比为2比1。相邻两个板卡沿圆周方向上间隔一定距离,每个板卡都有独立的两个导轨进行支撑、导热,使得周向相邻的板卡进行散热时几乎不会相互影响、干涉。公知的,板卡的前端面和后端面为尺寸较大的一面,定义板卡的前端面/后端面为宽面,而板卡的其余四周面(即板卡的厚度面)为窄面,宽面较窄面的尺寸明显更大,则本实施例中,板卡安装入导轨后的姿态为:板卡的宽面面向舱段壳体的内壁,或板卡的宽面面向舱段壳体的中心轴线。此时板卡的宽面与舱段壳体的内壁之间具有较小的间隙30,即板卡的冷板31(板卡的散热面)面向舱段壳体的内壁,二者之间通过空气导热也具备一定的热传导能力。
假设每个板卡热耗为25W,若采用现有技术中的机箱结构,则可以安装4块板卡,机箱总热耗为100W,当支撑板安装3个机箱时,支撑板承担的散热热耗是原来的3倍,并且机箱之间距离过近,机箱的散热会互相影响。而采用第一种导轨的分布设置实施例中,舱段壳体作为新的机箱载体,起到了机箱壳体的作用,通过合理优化后可以在舱段壳体的一端安装相当于三个机箱内的板卡数量,若在舱段壳体的另一端加工同样的导轨,相当于容纳原来6个机箱的板卡容量,还直接通过导轨与舱段壳体实现了短路径接触,提高了散热的可靠性。结合图6,还可以在舱段壳体内设置呈环状结构的背板4,在各个板卡插装到位后,各板卡的接口与该背板4插接配合实现接触导通,能实现周向分布的多个板卡之间的电性互连互通。
作为拓展,本实施例仅示出两个导轨之间设置一个板卡,但是在其它实施例中,两个导轨之间可以设置两个以上的板卡,当相邻两导轨之间插装有两个以上的板卡时,则设于相邻两导轨之间的板卡应沿舱段壳体的径向层叠设置,即板卡沿板卡厚度方向层叠设置,对应的,导轨一侧设置的导轨槽在板卡厚度方向上间隔设置,以适应多层板卡的插装定位。例如,当两导轨之间插装有上下两层板卡时,则导轨的数量与板卡的数量之比为:1比1。
一种共形机箱结构的实施例二:第二种导轨的分布设置形式的实施例结合图9至图18所示,导轨2沿周向均布固定装配在舱段壳体的内壁上,周向相邻的两个导轨2之间安装有一个板卡3,此时每个导轨的两侧分别设有一个导轨槽21,每个导轨上的两个导轨槽21分别用于安装定位不同的板卡,导轨的数量与板卡的数量之比为:1比1。由于两个板卡共用一个导轨,则在周向上相较于上述实施例一而言能设置更多数量的板卡,使得板卡的周向分布形式更为紧凑,且从整体上而言导轨的数量较实施例一少,导轨采用周向均布的形式即可,也便于导轨安装固定。本实施例中,板卡的宽面同样面向舱段壳体的内壁面(即板卡的宽面面向舱段壳体的中心轴线),也利于板卡的散热面与舱段壳体内壁通过空气进行热量传导。此外,舱段壳体内也设置有呈环状的背板,背板用于实现板卡之间的互连互通。
假设每个板卡热耗为25W,若采用现有技术中的机箱结构,则可以安装4块板卡,机箱总热耗为100W,当支撑板安装3个机箱时,支撑板承担的散热热耗是原来的3倍,并且机箱之间距离过近,机箱的散热会互相影响。而在本实施例中舱段壳体作为新的机箱载体,起到了机箱壳体的作用,不仅可以容纳12块同尺寸的板卡,还直接通过导轨与舱段壳体实现了短路径接触,提高了散热的可靠性,有效降低板卡之间散热时的相互影响,有助于板卡高效降温。
作为拓展,本实施例仅示出周向相邻两个导轨之间设置一个板卡,但是在其它实施例中,相邻导轨之间可以设置两个以上的板卡,当相邻两导轨之间插装有两个以上的板卡时,则设于相邻两导轨之间的板卡应沿舱段壳体的径向层叠设置,即板卡沿板卡厚度方向层叠设置,对应的,导轨两侧设置的导轨槽均应在板卡厚度方向上间隔设置,以适应多层板卡的插装定位。例如,当两导轨之间插装有上下两层板卡时,则导轨的数量与板卡的数量之比为1比2。
如图19所示,在共形机箱结构的实施例一、实施例二中,用于密封舱段壳体两端的舱盖8均呈圆形,舱盖盖合在舱段壳体的两端开口后实现对内部板卡的保护。
一种共形机箱结构的实施例三:如图20至图28,本实施例中,导轨包括下侧固定导轨22,共形机箱结构还包括呈圆管状的内舱壳体5,内舱壳体5同轴套置在舱段壳体1内。下侧固定导轨22的下端222固定在舱段壳体的内壁上,下侧固定导轨22的上端221与内舱壳体5的外壁固接。内舱壳体的外壁设有周向分布的若干上侧固定导轨23,且每个下侧固定导轨22的上端两侧均间隔设有一个所述上侧固定导轨23,上侧固定导轨沿舱段壳体的轴向延伸,每个下侧固定导轨22的下端222设有两个第一导轨槽24,第一导轨槽24的开口方向朝向舱段壳体的中心轴线,每个下侧固定导轨的上端221与对应侧的上侧固定导轨23之间形成一个第二导轨槽25,位于下侧固定导轨的周向上同侧的第一导轨槽和第二导轨槽配合固定一个板卡,板卡的窄面(板卡的厚度面)朝向舱段壳体的中心轴线。本实施例中,一个下侧固定导轨和配套的两个上侧固定导轨配合以实现两个板卡的固定。所述内舱壳体5通过与多个下侧固定导轨的上端固接以实现其同轴固定在舱段壳体1内。
本实施例中板卡安装后的姿态与上述实施例一/二中的板卡为相互垂直,板卡的宽度延伸方向与舱段壳体的周向延伸方向垂直,此种板卡设置方式更加充分利用了舱段壳体的内部空间(靠近中心轴线的空间),从而能在舱段壳体内布置更多数量的板卡。并且,由于设置了内舱壳体,内舱壳体5的内壁也为和外界环境接触的冷却面51,板卡的热量还可以通过下侧固定导轨的上端221以及上侧固定导轨23传递至内舱壳体5,并由内舱壳体与外界环境实现热量交换。如图29所示,本实施例中的舱盖呈环状,环状舱盖与同心设置的舱段壳体和内舱壳体相互适配,该舱盖能罩盖住舱段壳体和内舱壳体之间形成的用于容纳所有板卡的环状空间,在保护内部板卡的情况下不影响舱段壳体和内舱壳体的散热。此外,舱段壳体内也设置有呈环状的背板,背板用于实现板卡之间的电性互连互通。
在共形机箱结构的实施例三中,由于是板卡的厚度面占用舱段壳体内的周向延伸空间,则在舱段壳体内壁的周向上可以布置更多数量的板卡,如16块板卡,此种方式虽然在相同的空间中容纳了更多数量的板卡,可能导致总热耗增加,但由于增加了内舱壳体的内壁作为额外的冷却面,相当于增加了本实用新型接触外界低温环境的散热面积,此实施例在实际使用中依然具备了良好的散热能力,且更充分、更高效地利用了舱段壳体内部空间。
本实用新型中,板卡上设置有锁紧条6和助拔器7,锁紧条用于在板卡插装到位后与对应导轨槽的内壁过盈配合,实现板卡的插装定位,本实施例中每个板卡上设置两个锁紧条;助拔器用于在需要抽出板卡时提供施力点,利于拆卸板卡;由于锁紧条和助拔器的结构和工作原理均为现有技术,不再赘述。
综上,本实用新型将舱段壳体代替现有机箱壳体,省去了支撑板和机箱壳体的相关结构,直接在舱段壳体内铺设用于安装板卡的导轨,缩短了热传递路径,提高了散热效率和散热效果,提升了板卡的散热可靠性及寿命,且能在舱段壳体中容纳更多数量的板卡,提升了设备容量。
以上各个共形机箱结构的实施例中,均是以舱段壳体呈圆管状为优选实施例进行说明,但是在其它实施例中,舱段壳体可以呈正多边形的管状结构件,例如为正六边形或正十二边形等,或者舱段壳体为非标准多边形管状件,例如呈梯形管状或L形管状等多棱柱管件。总之,舱段壳体既可以直接作为设备外层壳体,也可以作为设备内层壳体;当作为设备内层壳体时,舱段壳体的形状与设备外侧壳体的形状相对应,舱段壳体设于设备外层壳体内,即舱段壳体的形状尺寸为设备外侧壳体的形状尺寸进行比例缩放而得到。
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 (11)

1.一种共形机箱结构,包括舱段壳体,其特征在于:所述舱段壳体的内壁沿周向分布设置有若干个用于插装板卡的导轨,所述导轨沿舱段壳体的轴向延伸;舱段壳体呈圆管状,若干个板卡在舱段壳体内呈环形阵列分布。
2.根据权利要求1所述的一种共形机箱结构,其特征在于:周向相邻分布的两个导轨用于固定一个板卡,导轨的一侧设有用于引导板卡插拔的导轨槽,用于固定同一个板卡的两个导轨上的导轨槽为相对分布。
3.根据权利要求1所述的一种共形机箱结构,其特征在于:导轨沿周向均布设置在舱段壳体的内壁上,且周向相邻的两个导轨之间安装有至少一个板卡,导轨的两侧均设有用于引导板卡插拔的导轨槽,且位于导轨不同侧的导轨槽分别用于安装固定不同的板卡。
4.根据权利要求3所述的一种共形机箱结构,其特征在于:当周向相邻两导轨之间设置的板卡数量为两个以上时,则设于相邻两导轨之间的板卡沿舱段壳体的径向层叠设置。
5.根据权利要求2或3所述的一种共形机箱结构,其特征在于:板卡的宽面面向舱段壳体的内壁,板卡的宽面与舱段壳体的内壁之间具有间隙。
6.根据权利要求2或3所述的一种共形机箱结构,其特征在于:还包括舱盖,舱盖呈圆形,舱盖用于盖合于舱段壳体的两端开口。
7.根据权利要求1所述的一种共形机箱结构,其特征在于:还包括内舱壳体,导轨包括下侧固定导轨,下侧固定导轨的下端固定在舱段壳体的内壁上,下侧固定导轨的上端与内舱壳体的外壁固接;内舱壳体的外壁沿周向分布设置有若干个上侧固定导轨,且每个下侧固定导轨的上端两侧均间隔设有一个上侧固定导轨,上侧固定导轨沿舱段壳体的轴向延伸;每个下侧固定导轨的下端设有两个第一导轨槽,第一导轨槽的开口方向朝向舱段壳体的中心轴线;下侧固定导轨的上端与对应侧的上侧固定导轨之间形成一个第二导轨槽,位于下侧固定导轨周向上同侧的第一导轨槽和第二导轨槽相对分布并用于固定一个板卡;内舱壳体通过所述下侧固定导轨同轴套置在舱段壳体内。
8.根据权利要求7所述的一种共形机箱结构,其特征在于:板卡的窄面面向内舱壳体的外壁。
9.根据权利要求7所述的一种共形机箱结构,其特征在于:还包括舱盖,舱盖呈环状,舱盖用于盖合于舱段壳体的两端开口,舱盖能罩盖住舱段壳体和内舱壳体之间形成的用于容纳所有板卡的环状空间。
10.根据权利要求1所述的一种共形机箱结构,其特征在于:舱段壳体内还设有呈环状的背板,背板用于与若干个板卡插接配合以实现板卡之间的互连。
11.根据权利要求2或3或7中所述的一种共形机箱结构,其特征在于:板卡的两侧设有锁紧条,锁紧条用于与导轨上开设的对应导轨槽锁紧配合以实现板卡插装到位后的固定;板卡上还设有利于从导轨中拔出板卡的助拔器。
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