CN109407781A - 基于两级相变一级液冷散热技术的加固机箱 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种基于两级相变一级液冷散热技术的加固机箱，设置有液体流道的箱体组件+均温导轨板的散热设计，经过优化设计的液冷流道和均温板提高了装置的散热性能，这种两级相变一级液冷散热技术的加固机箱的优点是不仅抗电磁干扰、抗振动、噪声值大幅低于传统加固机箱，其散热性能卓越，满足大功率主板/显卡及高热功率密度机箱的散热需求，该机箱可用于航海、电厂、化工等诸多领域。

Description

基于两级相变一级液冷散热技术的加固机箱

技术领域

本发明属于机柜技术领域，涉及加固机箱技术，尤其是一种基于两级相变一级液冷散热技术的加固机箱。

背景技术

在一些高温度、高湿度、强振动的恶劣环境中，加固型计算机已经广泛应用并发挥了重要的作用。而随着软、硬件技术的发展，越来越多板卡具有更高的热功率密度，导致整机热功耗大幅提升，同时用户对安装设备的安全性、隐蔽性等方面需求不断提高，仅侧重于抗振动、耐高温、耐湿热环境的传统风冷散热技术的加固机已经不能满足散热与低噪的要求。由此，应用于恶劣环境中的相变散热与液冷散热技术的加固机箱应运而生。

传统的风冷加固计算机虽然参数指标、抗振性能、电磁兼容性能可以满足用户使用要求，但是散热效果受风扇性能、数量和结构设计的影响较大，不满大功率板卡的使用需求，且噪声值比较大，基本为50dB以上。已有液冷机箱在整机散热效率要高于风冷散热机箱，但其内部板卡为常规通用板卡，其整体热传递效率依然受限于芯片-冷板、冷板-锁紧条、锁紧条-机箱等多级传导的限制，散热效率依然不能达到最佳效果，这也限制了这种机箱的实际应用。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足之处，提供一种不仅抗电磁干扰、抗振动、且噪声值大幅低于传统加固机箱、散热性能卓越、满足大功率主板/显卡及高热功率密度机箱的散热需求的可用于航海、电厂、化工等诸多领域的基于两级相变一级液冷散热技术的加固机箱。

本发明解决其技术问题是采取以下技术方案实现的：

一种基于两级相变一级液冷散热技术的加固机箱，包括箱体组件、面板组件及连接器板组件，上述各组件组成空腔箱体结构，在空腔箱体结构的内部对应设置有相变均温上导轨板及相变均温下导轨板，在该相变均温上导轨板及相变均温下导轨板之间设置有电源槽位和板卡槽位，电源槽位内可拆卸插装有相变均温板电源，板卡槽位内可拆卸插装有相变均温板模块，在所述箱体组件内设置有液冷流道，在所述连接器板组件上设置有航天插座、入水口及出水口，若干个航天插座均布设置在连接器板组件上，所述的入水口及出水口对应设置且与所述的液冷流道相连接。

而且，所述的相变均温上导轨板及相变均温下导轨板通过紧固螺钉固定在空腔箱体结构的内壁上，接触面粗糙度为Ra1.6，平面度0.05，在所述连接器板组件上还设置有定位销。

而且，所述的箱体组件是由搅拌摩擦焊焊接成型的铝材箱体外壳，液体流道的流道弯折处采用大圆角处理。

本发明的优点和积极效果是：

1、本机箱的箱体组件是由搅拌摩擦焊焊接成型的铝材箱体外壳，该焊接方式保证流道内无焊剂残留而导致堵塞，焊接成型的箱体可经受1.5Mpa压强。内设置有液体流道，流道弯折处采用大圆角处理，降低流道流阻。

2、本机箱的相变均温上导轨板和相变均温下导轨板均采用整体相变结构，导轨散热翅片采用长翅片设计，增大板卡与导轨板接触面积，提高导热效率。相变均温上导轨板及相变均温下导轨板通过紧固螺钉固定在空腔箱体结构的内壁上，接触面粗糙度为Ra1.6，平面度0.05，保证配合接触面最大可能的贴合。

3、本机箱的连接器板组件上设置的航空插座/碰插连接器可以满足不同场合、不同连接器的使用需求。由于未采用风冷风机，后面板用于安装航空插座的空间比风冷机箱更富余，可适配更多连接器以满足使用需求，可适配矩形、圆形、碰插式等各种类型航空插座连接器。

4、本发明设计科学合理、结构简单，设置有液体流道的箱体组件+均温导轨板的散热设计，经过优化设计的液冷流道和均温板提高了装置的散热性能，可满足整机450W热功率的散热需求，同时兼具强度高、稳定性好、低噪声的优点，且耐挤压、耐腐蚀、抗灰尘，并具有抗电磁干扰的性能，可于高温环境中使用。

附图说明

图1为本发明的结构示意图；

图2为图1的局部剖视图(去掉面板组件)；

图3为图2的主视图(使用状态)；

图4为图2的后视图(即连接器板组件结构示意图)。

具体实施方式

下面结合附图并通过具体实施例对本发明作进一步详述，以下实施例只是描述性的，不是限定性的，不能以此限定本发明的保护范围。

一种基于两级相变一级液冷散热技术的加固机箱，如图1，包括箱体组件2、面板组件3及连接器板组件1，上述各组件组成空腔箱体结构，如图2、图3，在空腔箱体结构的内部对应设置有相变均温上导轨板5及相变均温下导轨板7，该相变均温上导轨板及相变均温下导轨板通过紧固螺钉6固定在空腔箱体结构的内壁上，在相变均温上导轨板及相变均温下导轨板之间设置有电源槽位9和板卡槽位8，电源槽位内可拆卸插装有相变均温板电源12，板卡槽位内可拆卸插装有相变均温板模块13。在所述箱体组件内设置有液冷流道4。

如图4，在所述连接器板组件上设置有航天插座14、入水口11及出水口10，若干个航天插座均布设置在连接器板组件上，所述的入水口及出水口对应设置且与所述的液冷流道相连接，在所述连接器板组件上还设置有定位销15。

箱体组件是由搅拌摩擦焊焊接成型的铝材箱体外壳，该焊接方式保证流道内无焊剂残留而导致堵塞，焊接成型的箱体可经受1.5Mpa压强。内设置有液体流道，流道弯折处采用大圆角处理，降低流道流阻。

相变均温上导轨板和相变均温下导轨板均采用整体相变结构，导轨散热翅片采用长翅片设计，增大板卡与导轨板接触面积，提高导热效率。相变均温上导轨板及相变均温下导轨板通过紧固螺钉固定在空腔箱体结构的内壁上，接触面粗糙度为Ra1.6，平面度0.05，保证配合接触面最大可能的贴合。

相变均温上导轨板、相变均温下导轨板及电源槽位和板卡槽位满足CPCI、CPEX和VPX均温板卡(即相变均温板模块)的使用要求，同时兼容标准6U电源和标准CPCI/CPEX模块的安装和使用。

面板组件由前面板、双把手、不脱出螺钉组成，便于机箱的安装和移动，同时保证了机箱内部的密封性。

连接器板组件由后面板、定位销、航空插座组成。组件由16个紧固螺钉与箱体组件相连接，保证整机内部的密封性。连接器板组件上设置的航空插座/碰插连接器可以满足不同场合、不同连接器的使用需求。由于未采用风冷风机，后面板用于安装航空插座的空间比风冷机箱更富余，可适配更多连接器以满足使用需求，可适配矩形、圆形、碰插式等各种类型航空插座连接器。

本发明的工作原理：

机器正常工作时，安装时相变均温模块与相变均温导轨板紧密贴合，板卡芯片的热量传递至相变均温模块的冷板，又由冷板经模块与导轨板的接触面传递至相变均温导轨板；由于导轨板与箱体属大面积接触，可以迅速地将热量传递给液冷箱体。冷却液(去离子水、甲醇、乙二醇等)由入水口进入，流经箱体组件上壁面与侧壁面中的液冷流道，由出水口流出，最终带走箱体上热量。相变均温冷板与相变均温导轨板的应用，大幅度提高了芯片-冷板间、模块-导轨板间的散热效率，使机器可以满足更高热功率设备的散热要求。

整机尺寸为482.6×320×264.9(宽×深×高，单位mm)，符合6U上架加固计算机的通用化设计规范中的尺寸，可实现本装置在标准机柜和台体上的应用和对旧型号机器的替换和兼容。

整机散热方式采用均温板卡+均温导轨板+液冷箱体构成，由芯片-均温板板卡一级相变、均温板板卡-均温板导轨板二级相变、箱体一级液冷散热方式组成，降低了接触热阻，大幅提高了散热效率的同时降低了机箱噪声值，该部分为两级相变一级液冷散热的6U加固机箱的技术核心。

整机结构尺寸采用标准的6U上架加固计算机尺寸，以实现在标准柜体和台体上的应用。该加固计算机适用于强电磁干扰、强震动等条件非常恶劣的环境及工程要求高、噪声指标要求低的环境中，尤其是高温环境中的性能最为明显。

尽管为说明目的公开了本发明的实施例和附图，但是本领域的技术人员可以理解：在不脱离本发明及所附权利要求的精神和范围内，各种替换、变化和修改都是可能的，因此，本发明的范围不局限于实施例和附图所公开的内容。

Claims (3)

1.一种基于两级相变一级液冷散热技术的加固机箱，其特征在于：包括箱体组件、面板组件及连接器板组件，上述各组件组成空腔箱体结构，在空腔箱体结构的内部对应设置有相变均温上导轨板及相变均温下导轨板，在该相变均温上导轨板及相变均温下导轨板之间设置有电源槽位和板卡槽位，电源槽位内可拆卸插装有相变均温板电源，板卡槽位内可拆卸插装有相变均温板模块，在所述箱体组件内设置有液冷流道，在所述连接器板组件上设置有航天插座、入水口及出水口，若干个航天插座均布设置在连接器板组件上，所述的入水口及出水口对应设置且与所述的液冷流道相连接。

2.根据权利要求1所述的一种基于两级相变一级液冷散热技术的加固机箱，其特征在于：所述的相变均温上导轨板及相变均温下导轨板通过紧固螺钉固定在空腔箱体结构的内壁上，接触面粗糙度为Ra1.6，平面度0.05，在所述连接器板组件上还设置有定位销。

3.根据权利要求1所述的一种基于两级相变一级液冷散热技术的加固机箱，其特征在于：所述的箱体组件是由搅拌摩擦焊焊接成型的铝材箱体外壳，液体流道的流道弯折处采用大圆角处理。