一种改进的循环散热结构的制作方法

1.本发明涉及机箱散热技术领域，具体是一种改进的循环散热结构。


背景技术：

2.用在高空或者水中的设备舱，舱段外的温度比较低，能够使舱段壳体长期保持在较低的温度，舱段壳体可被认为是恒温壁面或低温壁面，因而舱段壳体具有良好的散热能力，广泛应用于设备的散热。
3.图1所示设备舱的舱段结构主要包含强迫风冷机箱、支撑板、舱段壳体等部件。机箱安装在支撑板上，通过支撑板将机箱设备固定在舱段壳体上。
4.机箱结构包含板卡模块、机箱壳体、助拔器、锁紧条、面板等部件等。设备工作时板卡模块内部的pcb器件发热，热量传导至板卡模块的冷板壳体和机箱壳体，由散热风扇将热量吹到周围空气中，热空气将热量最终传导至舱段壳体低温壁面上，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3所示。
5.现有的舱段设备，机箱散热时传热路径长，效率非常低，全靠热空气与较低温度的舱段壳体自然接触散热，导致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。


技术实现要素：

6.为提高舱段结构内机箱散热效率，提升机箱内pcb器件的使用寿命和可靠性，本发明提出了一种改进的循环散热结构，在舱段壳体内壁设置c型风道，并将支撑板进行改进，机箱板卡内pcb器件工作产生的热量通过散热风扇直接送入与舱段壳体低温壁面相连的c型风道进行冷却。本发明结构简单，设计巧妙，对机箱散热效果好，提升了机箱内板卡的使用寿命和稳定性。
7.本发明具体是通过以下技术方案来实现的，依据本发明提出的一种改进的循环散热结构，包括设备舱、支撑板和机箱，所述的机箱安装在支撑板上，支撑板安装在设备舱内；所述的设备舱包括舱段壳体，舱段壳体内壁设置有c型风道；c型风道一端为进风口，另一端为出风口；支撑板一侧垂直连接有进风窗口，进风窗口与c型风道进风口对应；所述的机箱一端设置有面板，面板上还设置有进风口，机箱另一端设置有散热风扇；机箱面板与c型风道出风口对应，散热风扇与支撑板的进风窗口对应；机箱工作产生的热量通过散热风扇排出，经进风窗口排入c型风道内进行换热冷却，冷却后的冷风从c型风道出风口排出并通过机箱面板上的进风口再次进入机箱进行循环散热。本发明通过以上方案使机箱板卡内pcb器件产生的热量直接进入与舱段壳体连接的c型风道中，提高了散热效果，提升了机箱板卡内pcb器件的使用寿命和可靠性。
8.前述的循环散热结构，所述进风窗口的左、右两侧还均设置有挡板，挡板最外侧的一条边为弧形边，支撑板装配在舱段壳体内之后，该两条弧形边与舱段壳体内壁紧密贴合，进风窗口及其两侧的挡板与舱段壳体的壳体壁之间形成进风腔体。
9.进一步地，所述c型风道设置在支撑板下方，定义为下侧c型风道，该下侧c型风道进风口位于进风腔体下方并与进风腔体连通；支撑板上还设置有出风窗口，该出风窗口的位置与进风窗口位置对应，下侧c型风道出风口与所述出风窗口对应并位于出风窗口下方。
10.更进一步地，所述舱段壳体内壁还设置有上侧c型风道，该上侧c型风道设置在舱段壳体内壁的上侧并位于机箱上方，上侧c型风道进风口位于进风腔体上方并与进风腔体连通，其出风口与机箱面板进风口对应。
11.进一步地，所述c型风道设置在舱段壳体内壁的上侧并位于机箱上方，定义为上侧c型风道，该上侧c型风道进风口位于进风腔体上方并与进风腔体连通，其出风口与机箱面板进风口对应。
12.进一步地，所述舱段壳体内壁至少设置有两组安装耳，第一组安装耳靠近舱段壳体前端设置，第二组安装耳靠近舱段壳体后端设置，每组安装耳均包括左侧安装耳和右侧安装耳；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，支撑板固定在安装耳上。
13.更进一步地，所述下侧c型风道设置在两组安装耳之间，且下侧c型风道的进风口和出风口与安装耳顶面齐平。
14.进一步地，所述c型风道的宽度等于或大于机箱宽度。
15.前述的循环散热结构，所述c型风道中还间隔设置有多个c型齿片，c型风道及其内部的多个c型齿片的较大圆弧面均与舱段壳体连接。
16.进一步地，多个c型齿片等间距设置。
17.更进一步地，还可以是所述c型风道沿舱段壳体内壁螺旋延伸形成螺旋型风道，通过螺旋型风道可以增加风道循环路径，进一步降低风道出风口的温度，加强换热效果。可以认为所述的螺旋型风道是由多个c型风道进行一定的角度偏转并相互连通形成的，所述的螺旋型风道设有一个进风口和一个出风口，其进风口与所述进风腔体连通，出风口位于舱段壳体内壁并靠近机箱面板。
18.为了适应螺旋型风道的安装，支撑板需进行一定的改进，具体为：支撑板左侧和右侧宽度变小，形成避让空间用以避让螺旋型风道。
19.本发明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，本发明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：
20.原有结构中机箱吹出的热风向四周发散，发散的热空气与舱段壳体低温壁面进行热量交换，效率低，无法充分利用舱段壳体低温壁面的优势。本发明通过在舱段壳体内壁设置c型风道，并将支撑板进行改进，使支撑板上的进风窗口与c型风道进风口对应，支撑板出风窗口与c型风道出风口对应，机箱安装在支撑板上之后，其散热风扇与进风窗口对应，其设置有进风口的面板与c型风道出风口对应，使得机箱pcb板卡工作产生的热量通过散热风扇直接送入c型风道进行冷却。由于舱段壳体温度较低，且c型风道与舱段壳体壁面直接相连，可以对机箱进行高效散热，冷却后的冷风从c型风道出风口排出并通过机箱面板进入机箱，对机箱进行循环散热。本发明结构简单，设计巧妙，对机箱散热效果好，提升了机箱内pcb板卡的使用寿命和稳定性。
21.同时本技术还提供了另外一种风道结构的舱段壳体，将c型风道进行一定角度的偏转之后沿舱段壳体内壁螺旋延伸形成螺旋型风道，螺旋型风道设有一个进风口和一个出
风口，其进风口与所述的进风腔体连通，出风口位于舱段壳体内壁并靠近机箱面板。机箱pcb板卡工作产生的热量通过散热风扇送入螺旋型风道进行冷却，冷风从螺旋型风道出风口排出并通过机箱面板进入机箱，进行循环散热。螺旋型风道是在c型风道基础上进一步延伸所形成的，其通过在舱段壳体内壁螺旋延伸增加了风道长度，因而增加了换热面积，可以进一步降低风道出风口的温度，加强换热效果。
附图说明
22.图1是现有技术舱段结构总装图；
23.图2是图1的前视图；
24.图3是现有技术舱段结构内板卡pcb的散热流程图；
25.图4是改进的舱段壳体的结构示意图；
26.图5是改进的支撑板的结构示意图；
27.图6是支撑板安装在舱段壳体内的示意图；
28.图7是图6的前视图；
29.图8是机箱安装在支撑板上的示意图；
30.图9是机箱的结构示意图。
31.图10是本发明改进的循环散热结构的示意图；
32.图11是螺旋型风道的透视图；
33.图12是舱段壳体内设置螺旋型风道的示意图；
34.图13是图12的左视图；
35.图14是与螺旋型风道适配的支撑板的示意图；
36.图15是机箱、支撑板及螺旋型风道在舱段壳体内设置的示意图。【元件及符号说明】：
37.1-支撑板；
38.2-机箱；
39.3-舱段壳体；
40.4-左侧安装耳；
41.5-右侧安装耳；
42.6-下侧c型风道；
43.7-风道进风口；
44.8-风道出风口；
45.9-c型齿片；
46.10-上侧c型风道；
47.11-进风窗口；
48.12-出风窗口；
49.13-挡板；
50.14-进风腔体；
51.15-机箱壳体；
52.16-上盖板；
53.17-左侧板；
54.18-机箱固定螺纹孔；
55.19-支撑板固定螺纹孔；
56.20-面板；
57.21-散热风扇；
58.22-风扇安装板；
59.23-板卡；
60.24-助拔器；
61.25-锁紧条；
62.26-面板进风口；
63.27-螺旋型风道；
64.28-避让空间。
具体实施方式
65.为使本发明实施例的目的、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，对本发明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发明一部分实施例，而不是全部实施例。基于本发明的实施例，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，都属于本发明保护的范围。
66.需要说明，本发明所描述的“上”、“下”、“左”、“右”、“内”、“外”、“前”、“后”等方位用语仅是基于附图所示的方位，不代表对本发明的限制。
67.本发明提供一种改进的循环散热结构，其包括设备舱、支撑板1和机箱2，所述的机箱安装在支撑板上，支撑板固定在设备舱内。
68.所述的设备舱包括舱段壳体3，如图4所示的实施例，舱段壳体内壁至少设置有两组安装耳，第一组安装耳靠近舱段壳体前端设置，第二组安装耳靠近舱段壳体后端设置，每组安装耳均包括左侧安装耳4和右侧安装耳5，支撑板通过螺栓固定在安装耳上。所述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。
69.进一步地，舱段壳体内的左侧安装耳和右侧安装耳可以对称设置，也可以不对称设置，但两者在舱段壳体内设置的高度相等。舱段壳体内左侧安装耳、右侧安装耳的数量均至少为两个，且左侧安装耳数量与右侧安装耳数量可以相等也可以不相等。
70.如图4所示，舱段壳体内壁还设置有c型风道(即下侧c型风道6)，所述的c型风道设置在两组安装耳之间，c型风道一端为风道进风口7，另一端为风道出风口8。该c型风道的宽度等于或大于机箱宽度，c型风道出风口尽量靠近机箱面板进风口。
71.在一种实施例中，c型风道的进风口位于两个左侧安装耳之间，出风口位于两个右侧安装耳之间，且出风口所在平面与两个右侧安装耳顶面齐平，进风口所在平面与两个左侧安装耳顶面齐平，进风口与出风口之间为风道。
72.为了增加散热面积，c型风道中间隔设置有多个c型齿片9。c型风道及其内部的多个c型齿片的较大圆弧面均与舱段壳体连接。通过以上方案，由于舱段壳体壁面温度较低，c型风道及其内部的多个c型齿片的根部(即较大圆弧面)均与舱段壳体低温壁面直接相连，
能够提高对机箱的换热冷却效果。
73.较佳地，多个c型齿片等间距设置，能够对机箱进行均匀散热。
74.如图5所示，所述的支撑板一侧垂直连接有进风窗口11，支撑板另一侧设置有出风窗口12，出风窗口的位置与进风窗口位置对应。进风窗口的开口面与支撑板所在平面垂直，出风窗口的开口面位于支撑板上。
75.所述进风窗口的左、右两侧还均设置有挡板13，挡板最外侧的一条边为弧形边，该弧形边所在圆的半径与舱段壳体横截面圆的内径相等。
76.在一种实施方式中，支撑板通过螺栓固定在舱段壳体内的两组安装耳上，进风窗口两侧挡板的两条弧形边与舱段壳体内壁紧密贴合，如图6所示，支撑板装配在舱段壳体内之后，进风窗口恰好位于c型风道进风口上方并与c型风道进风口连通，出风窗口恰好位于c型风道出风口上方并与c型风道出风口连通。所述的进风窗口及其两侧的挡板与舱段壳体的壳体壁之间形成进风腔体14。
77.机箱安装在支撑板上的示意图如图8所示，机箱的散热风扇与进风窗口对应，进风窗口与c型风道进风口对应，机箱面板与c型风道出风口对应。
78.机箱结构如图9所示，该机箱包括机箱壳体15，机箱壳体上安装有上盖板16、左侧板17、右侧板、底板等，机箱壳体一端安装有面板20，另一端安装有散热风扇21，散热风扇通过风扇安装板22安装在机箱上，机箱壳体内装配有板卡23，图9所示的实施例中，板卡采用竖插方式安装在机箱壳体内，但本发明并不限于此。
79.在一种实施例中，板卡上还安装有助拔器24，板卡安装到位后还通过锁紧条25与机箱壳体之间锁紧。
80.在一种实施例中，机箱底板通过螺栓固定在支撑板上，机箱壳体通过螺栓固定在底板上，板卡装配在机箱壳体内，上盖板、左侧板、右侧板、面板均装配在机箱壳体外，散热风扇通过风扇安装板安装在机箱壳体后端。机箱在支撑板上安装好之后，其散热风扇恰好与支撑板上的进风窗口对应，面板与支撑板上的出风窗口对应，所述的进风窗口还与c型风道进风口连通，出风窗口还与c型风道出风口连通。机箱面板上还设置有进风口26。
81.如图10所示，机箱及支撑板安装在舱段壳体内，机箱后端的散热风扇与进风腔体连通，机箱前端的面板与c型风道出风口对应。板卡工作产生热量，经过散热风扇排出的热风依次经过支撑板进风窗口、c型风道进风口进入c型风道，c型风道及其内部的多个c型齿片的根部(即c型齿片的较大圆弧面)与温度较低的舱段壳体直接相连，热风在c型风道进行换热冷却，降温后的冷风从c型风道出风口排出并通过机箱面板的进风口进入机箱，通过以上方式对机箱进行循环散热冷却。
82.前述的c型风道位于支撑板下方，安装在两组安装耳之间，定义为下侧c型风道，在其他实施例中，也可以在舱段壳体内壁的上侧设置c型风道，定义为上侧c型风道10，上侧c型风道10位于机箱上方，且上侧c型风道进风口位于进风腔体14上方并与进风腔体14连通，其出风口与机箱面板进风口对应，尽量靠近机箱面板处。
83.在另一种实施例中，为了进一步提高机箱散热效果，舱段壳体内设置有两组c型风道，分别为所述的下侧c型风道6和上侧c型风道10，下侧c型风道设置在支撑板下方，位于两组安装耳之间，下侧c型风道进风口与支撑板的进风窗口对应，下侧c型风道出风口与支撑板出风窗口对应，其结构以及与机箱之间的循环散热方式如前所述，不再赘述。上侧c型风
道设置在舱段壳体内壁上侧位于机箱上方，如图10所示。上侧c型风道的进风口与所述的进风腔体14连通，其出风口与机箱面板对应，机箱风扇吹出的热风进入进风腔体后，一部分进入下侧c型风道换热，一部分进入上侧c型风道换热，换热后的冷风从上侧c型风道出风口和下侧c型风道出风口排出并从机箱面板的进风口进入机箱对机箱进行循环散热冷却。
84.较佳地，上侧c型风道10与下侧c型风道6对称设置，但该描述不视为对本发明的限制。
85.进一步地，在更多的实施例中，也可以只在舱段壳体内设置所述的上侧c型风道，上侧c型风道位于舱段壳体内壁的上侧并位于机箱上方，其进风口位于进风腔体上方并与进风腔体14连通，其出风口与机箱面板进风口对应。
86.进一步地，图4-图10所示的实施例中，舱段壳体为圆筒状，但本发明不限于此，舱段壳体的横截面也可以是多边形或不规则形状，只要是舱段壳体内安装有支撑板和机箱，机箱的进风口、出风口分别与c型风道的出风口和进风口连通，且c型风道根部直接与舱段壳体壁面相连，都可以通过c型风道对机箱起到高效的散热效果。
87.机箱风扇排出的热风在c型风道中的循环路径越长，则出风口的温度越低。在结构允许的情况下，本发明还可以将c型风道沿着舱段壳体内壁螺旋延伸形成螺旋型风道，该方案可以增加风道循环路径，可以进一步降低风道出风口的温度，加强换热效果，其结构如图11所示，可以认为所述的螺旋型风道是由多个c型风道进行一定的角度偏转并相互连通形成的。螺旋型风道设有一个进风口和一个出风口，其进风口与所述的进风腔体连通，出风口位于舱段壳体内壁并靠近机箱面板。为了适应螺旋型风道的设置安装，支撑板需进行一定的改进，如图14所示，支撑板左侧设置有进风腔体，其左侧和右侧宽度变小以形成避让空间用以避让螺旋型风道。
88.螺旋型风道内部也间隔设置有多个螺旋型齿片，多个螺旋型齿片等间距设置。为了清楚地展示图11内的螺旋型风道，去掉齿片后的螺旋型风道如图12所示。
89.图11-图13以及图15所示的螺旋型风道是从舱段壳体顶部(机箱上方)开始螺旋，在其他实施例中，也可以从舱段壳体底部(即支撑板下方)开始螺旋，但最终风道出风口与机箱面板同侧。
90.本发明改进的循环散热结构采用c型风道或螺旋型风道，风道与温度较低的舱段壳体连接，能够有效发挥舱段壳体的冷却作用，提高对机箱的换热效率。机箱的散热风扇与风道进风口连通，机箱板卡产生的热风经过散热风扇、进风窗口进入风道，在风道内换热，经过换热后的冷风从风道出风口排出并进入机箱内进行循环散热。c型风道或螺旋型风道内的齿片根部与舱段壳体壁面直接连接，舱段壳体外的温度比较低，具有良好的散热能力，因而，相比原有单纯的空气散热，本发明的散热结构极大地提高了散热效率和散热效果。
91.以上所述仅是本发明的实施例，并非对本发明作任何形式上的限制，本发明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，在不脱离本发明技术方案范围内，依据本发明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，均仍属于本发明技术方案的范围内。

技术特征：
1.一种改进的循环散热结构，其特征在于包括设备舱、支撑板(1)和机箱(2)，所述的机箱安装在支撑板上，支撑板安装在设备舱内；所述的设备舱包括舱段壳体(3)，舱段壳体内壁设置有c型风道(6)，c型风道一端为进风口(7)，另一端为出风口(8)；所述的支撑板一侧垂直连接有进风窗口(11)，进风窗口与c型风道进风口对应；所述的机箱一端设置有面板(20)，面板上还设置有进风口，机箱另一端设置有散热风扇(21)，散热风扇与支撑板的进风窗口(11)对应，机箱面板与c型风道出风口(8)对应，机箱工作产生的热量通过散热风扇排出，经进风窗口排入c型风道内进行换热冷却，冷却后的冷风从c型风道出风口排出并通过机箱面板上的进风口再次进入机箱进行循环散热。2.如权利要求1所述的循环散热结构，其特征在于进风窗口的左、右两侧还均设置有挡板(13)，挡板最外侧的一条边为弧形边，支撑板装配在舱段壳体内之后，该两条弧形边与舱段壳体内壁紧密贴合，进风窗口及其两侧的挡板与舱段壳体的壳体壁之间形成进风腔体(14)。3.如权利要求2所述的循环散热结构，其特征在于c型风道设置在支撑板下方，定义为下侧c型风道，该下侧c型风道进风口位于进风腔体(14)下方并与进风腔体(14)连通；支撑板上还设置有出风窗口(12)，下侧c型风道出风口与所述出风窗口(12)对应并位于出风窗口(12)下方。4.如权利要求2所述的循环散热结构，其特征在于c型风道设置在舱段壳体内壁的上侧并位于机箱上方，定义为上侧c型风道(10)，该上侧c型风道进风口位于进风腔体(14)上方并与进风腔体(14)连通，其出风口与机箱面板进风口对应。5.如权利要求3所述的循环散热结构，其特征在于舱段壳体内壁还设置有上侧c型风道(10)，该上侧c型风道设置在舱段壳体内壁的上侧并位于机箱上方，上侧c型风道进风口位于进风腔体(14)上方并与进风腔体(14)连通，其出风口与机箱面板进风口对应。6.如权利要求3-5任一所述的循环散热结构，其特征在于舱段壳体内壁至少设置有两组安装耳，第一组安装耳靠近舱段壳体前端设置，第二组安装耳靠近舱段壳体后端设置，每组安装耳均包括左侧安装耳(4)和右侧安装耳(5)；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，支撑板固定在安装耳上。7.如权利要求1所述的循环散热结构，其特征在于c型风道中间隔设置有多个c型齿片(9)，c型风道及其内部的多个c型齿片的较大圆弧面均与舱段壳体连接。8.如权利要求7所述的循环散热结构，其特征在于多个c型齿片等间距设置。9.如权利要求2所述的循环散热结构，其特征在于c型风道沿舱段壳体内壁螺旋延伸形成螺旋型风道，螺旋型风道设有一个进风口和一个出风口，其进风口与所述进风腔体(14)连通，出风口位于舱段壳体内壁并靠近机箱面板。10.如权利要求9所述的循环散热结构，其特征在于支撑板左侧和右侧宽度变小，形成避让空间用以避让螺旋型风道。

技术总结
本发明涉及一种改进的循环散热结构，包括设备舱、支撑板和机箱，机箱安装在支撑板上，支撑板安装在设备舱内；设备舱包括舱段壳体，舱段壳体内壁设置有C型风道，该C型风道为夹层结构；支撑板一侧垂直连接有与C型风道连通的进风窗口，支撑板另一侧设置有出风窗口；机箱一端设置有面板，另一端设置有散热风扇，机箱工作产生的热量经散热风扇排入C型风道，并与C型齿片换热冷却，冷风从C型风道出风口排出并通过机箱面板再次进入机箱进行循环散热。本发明结构简单，设计巧妙，机箱产生的热量直接进入与舱段壳体低温壁面相连的C型风道中换热，提高了换热效果，提升了机箱板卡PCB器件的使用寿命和可靠性。寿命和可靠性。寿命和可靠性。


技术研发人员：吕克歌 刘玉杰 李伟翔
受保护的技术使用者：中航光电科技股份有限公司
技术研发日：2023.06.20
技术公布日：2023/9/14