自然对流散热的机架式设备的制作方法

1.本发明一个或者多个实施例涉及机架式产品领域，尤其是自然对流散热的机架式设备。


背景技术：

2.机架式计算机和机架式服务器有着强大的计算性能，而且机架式计算机和机架式服务器在上柜安装使用时，能够更方便的实现多台设备的连续堆叠，便于使用和维护，因此在工控、电力行业以及特种设备领域应用非常广泛。
3.机架式产品的散热形式主要分为风冷型和液冷型两种。风冷型又可分为强迫风冷和自然对流冷却。液冷型可分为直接液冷型和间接液冷型。其中，自然对流散热在日常生活中应用非常广泛，平时生活中随处可见的手机、平板、绝大多数的智能穿戴设备等，都是采用的自然对流散热设计。然而，自然对流散热完全依赖于自然对流和散热器表面的热辐射，其散热效率往往较低。因此针对高功耗的电子设备，且要求必须使用自然对流散热的场合，如何有效提高自然对流散热能力成为亟需解决的问题。


技术实现要素：

4.为了解决上述技术问题或者至少部分地解决上述技术问题，本发明提供了一种自然对流散热的机架式设备。
5.本发明实施例提供一种自然对流散热的机架式设备，包括金属机箱以及设置在所述金属机箱内部的至少一个功能模块；其中：
6.所述金属机箱为由散热底板、散热顶板、第一散热侧板、第二散热侧板、第一面板和第二面板形成的箱体结构；所述第一散热侧板和所述第二散热侧板为相对设置的侧板，所述第一面板和所述第二面板为相对设置的侧板；
7.所述散热底板和所述散热顶板上均布设有至少两个第一散热翅片，每一个所述第一散热翅片沿着水平方向设置；所述第一散热侧板和所述第二散热侧板上均布设有至少两个第二散热翅片，每一个第二散热翅片沿高度方向设置。
8.可选的，所述第一散热侧板的外侧围设有第一挡板，所述第一挡板的高度和所述第一散热侧板的高度一致，所述第二散热侧板的外侧围设有第二挡板，所述第二挡板的高度和所述第二散热侧板的高度一致，所述第一散热侧板、所述第一挡板、所述第二散热侧板和所述第二挡板形成烟囱结构。
9.可选的，所述至少一个功能模块包括至少一个第一功能模块和至少一个第二功能模块：其中：
10.每一个功能模块的两侧设置有锁紧条，所述金属机箱内部设置有插装每一个功能模块的插槽以及容置每一个功能模块两侧的锁紧条的凹槽；将每一个功能模块插入对应的插槽内后该功能模块两侧的锁紧条进入所述凹槽内；
11.在每一个所述第一功能模块两侧的锁紧条均处于向下锁紧状态时使该第一功能
模块和所述金属机箱的散热底板零间隙贴合，且所述第一功能模块上与所述散热底板的贴合面为金属导热板，以使所述第一功能模块产生的热量传导至所述散热底板上；
12.在每一个所述第二功能模块两侧的锁紧条处于向上锁紧状态时使该第二功能模块和所述金属机箱的散热顶板零间隙贴合，且所述第二功能模块上与所述散热顶板的贴合面为金属导热板，以使所述第二功能模块产生的热量传递至所述散热顶板上。
13.可选的，每一个锁紧条包括一端具有螺纹的轴体、串接在所述轴体上的至少三个楔形块以及与所述轴体螺纹连接的螺母；
14.针对所述第一功能模块两侧的每一个锁紧条，在旋进所述螺母时，所述至少三个楔形快之间发生错位，以使所述轴体带动所述第一功能模块向下移动；
15.针对所述第二功能模块两侧的每一个锁紧条，在旋进所述螺母时，所述至少三个楔形快之间发生错位，以使所述轴体带动所述第二功能模块向上移动。
16.可选的，所述散热底板和所述第一散热侧板之间为焊接连接方式，且所述散热底板和所述第二散热侧板之间为焊接连接方式，以使所述散热底板上的热量扩散至所述第一散热侧板和所述第二散热侧板上。
17.可选的，所述第一面板包括第一功能区和第二功能区，所述第一功能区上设置有至少一个指示灯以及设备开关，所述至少一个指示灯用于指示所述至少一个功能模块的运行状态，所述第二功能区为门体结构，所述门体结构被打开时能够对所述至少一个功能模块进行插拔操作。
18.可选的，所述第二面板上设置有设备电源输入接口以及至少一个数据传输接口，所述至少一个功能模块在插入对应的插槽后与所述电源插入接口和对应的所述数据传输接口连接。
19.可选的，每一个功能模块还包括：功能单元、第一散热器、第二散热器和第一热管组；其中：所述第一散热器与所述功能单元贴合设置，所述第二散热器与所述金属导热板贴合设置，所述第一热管组分别与所述第一散热器和所述第二散热器贴合设置。
20.可选的，所述第二散热器与所述金属导热板之间还设置有导热填隙材料。
21.可选的，每一个功能模块还包括：设置在所述第一散热器和所述第二散热器之间的支撑铜柱、用于连接所述第一散热器和所述连接铜柱的紧固件以及用于连接所述第二散热器和所述连接铜柱的紧固件。
22.本发明实施例提供的自然对流散热的机架式设备，通过散热底板、散热顶板、两个散热侧板进行散热，可以大大提高散热面积。而且由于第一散热侧面和第二散热侧面是相对设置的，可以提高自然对流换热的强度。同时散热底板中的热量可以传到至两个散热侧板上，进一步提高散热的效果。由于散热顶板的散热翅片水平设置且沿深度方向延伸，而散热侧板上的散热翅片沿高度方向竖直排布，可以从分利用热空气上升的原理，提高自然对流的效率。本发明实施例充分利用两个相对设置的散热侧板，极大的提高了自然对流散热的强度和效率。
附图说明
23.为了更清楚地说明本说明书实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本说
明书的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
24.图1为本发明一个实施例提供的自然对流散热的机架式设备的整体示意图；
25.图2为本发明一个实施例提供的机架式设备的热量传递方向示意图；
26.图3为本发明一个实施例提供的机架式设备中第一功能区的示意图；
27.图4为本发明一个实施例提供的机架式设备的内部示意图；
28.图5为本发明一个实施例提供的机架式设备中锁紧条的结构示意图；
29.图6为本发明一个实施例提供的机架式设备中的锁紧条在未锁紧状态时的示意图；
30.图7为本发明一个实施例提供的机架式设备中锁紧条在锁紧状态时的示意图。
31.附图标记：1-散热底板；2-散热顶板；3-第一散热侧板；4-第二散热侧板；5-第一面板；6-第二面板；7-一个第一功能模块；8-一个第二功能模块；9-另一个第二功能模块；10-指示灯；11-设备开关；12-楔形块；13-螺母。
具体实施方式
32.下面结合附图，对本说明书提供的方案进行描述。
33.本发明实施例提供一种自然对流散热的机架式设备，参见图1和2，包括金属机箱以及设置在所述金属机箱内部的至少一个功能模块；其中：
34.所述金属机箱为由散热底板1、散热顶板2、第一散热侧板3、第二散热侧板4、第一面板5和第二面板6形成的箱体结构；所述第一散热侧板3和所述第二散热侧板4为相对设置的侧板，所述第一面板5和所述第二面板6为相对设置的侧板；
35.所述散热底板1和所述散热顶板2上均布设有至少两个第一散热翅片，每一个所述第一散热翅片沿着水平方向设置；所述第一散热侧板3和所述第二散热侧板4上均布设有至少两个第二散热翅片，每一个第二散热翅片沿高度方向设置。
36.可理解的是，散热底板1、散热顶板2、两个散热侧板和两个面板均为金属材质，且形成了一个金属的密闭箱体，金属材质的箱体便于散热。第一面板5和第二面板6为箱体的前侧板和后侧板。第一散热侧板3和第二散热侧板4为箱体的左侧板和右侧板。
37.由于在散热底板1和散热顶板2上均设置有散热翅片，可以进一步提高散热效果。参见图1，而且由于散热底板1和散热顶板2上的散热翅片为水平设置且沿深度方向延伸，两个散热侧板上的散热翅片沿高度方向竖直排布，这充分利用了热空气上升的原理，可以提高自然对流效率。
38.在具体实施时，所述第一散热侧板3的外侧可以围设有第一挡板，所述第一挡板的高度和所述第一散热侧板3的高度一致，所述第二散热侧板4的外侧可以围设有第二挡板，所述第二挡板的高度和所述第二散热侧板4的高度一致，所述第一散热侧板3、所述第一挡板、所述第二散热侧板4和所述第二挡板形成烟囱结构。
39.可理解的是，由于在两个散热侧板的外侧均围设有挡板，形成了烟囱结构，这样可以增强自然对流换热的强度，可以使得在有限的空间内热量上升的效应更强。
40.在具体实施时，在机箱内部的至少一个功能模块可以实现至少一个功能。可以根据实际需要在机箱内设置具有不同功能的模块。不论设置多少个功能模块，这些功能模块
都需要贴合底板或顶板设置，便于散热。为了进行区分，可以将设置在下方与底板贴合的模块称之为第一功能模块7，将设置在上方与顶板贴合的模块称之为第二功能模块，也就是说，所述至少一个功能模块包括至少一个第一功能模块7和至少一个第二功能模块，例如，图4中标号为8和9的模块。
41.进一步的，为了保证模块能够和底板、顶板零间隙贴合，避免间隙中的空气影响导热效果，本发明实施例中可以在每一个功能模块的两侧各设置一个锁紧条，所述金属机箱内部设置有插装每一个功能模块的插槽以及容置每一个功能模块两侧的锁紧条的凹槽；将每一个功能模块插入对应的插槽内后该功能模块两侧的锁紧条进入所述凹槽内。
42.也就是说，当将一个功能模块插入对应的插槽后，该功能模块两侧的锁紧条也进入了对应的凹槽内。即，在箱体的内部需要针对每一个功能模块设置一个插槽和两个凹槽。其中：
43.在每一个所述第一功能模块7两侧的锁紧条均处于向下锁紧状态时使该第一功能模块7和所述金属机箱的散热底板1零间隙贴合，且所述第一功能模块7上与所述散热底板1的贴合面为金属导热板，以使所述第一功能模块7产生的热量传导至所述散热底板1上；
44.在每一个所述第二功能模块两侧的锁紧条处于向上锁紧状态时使该第二功能模块和所述金属机箱的散热顶板2零间隙贴合，且所述第二功能模块上与所述散热顶板2的贴合面为金属导热板，以使所述第二功能模块产生的热量传递至所述散热顶板2上。
45.也就是说，将每一个第一功能模块7两侧的锁紧条向下锁紧，这样能够使得第一功能模块7在插槽内向下移动，进而可以和底板实现零间隙贴合，而且，第一功能模块7上与散热底板1贴合的面为金属材质，这样便于将第一功能模块7中的热量通过金属导热板快速传递到散热底板1上。将每一个第二功能模块两侧的锁紧条向上锁紧，这样能够使得第二功能模块在插槽内向上移动，进而可以和顶板实现零间隙贴合，而且第二功能模块上与散热顶板2贴合的面为金属材质，这样可以将第二功能模块产生的热量快速传递到散热顶板2上。
46.进一步的，锁紧条可以采用多种结构形式实现，下面提供一种：每一个锁紧条包括一端具有螺纹的轴体、串接在所述轴体上的至少三个楔形块12以及与所述轴体螺纹连接的螺母13；其中：
47.针对所述第一功能模块7两侧的每一个锁紧条，在旋进所述螺母13时，所述至少三个楔形快之间发生错位，以使所述轴体带动所述第一功能模块7向下移动；针对所述第二功能模块两侧的每一个锁紧条，在旋进所述螺母13时，所述至少三个楔形快之间发生错位，以使所述轴体带动所述第二功能模块向上移动。
48.例如，参见图5～7，一个锁紧条上设置有5个楔形块12，这5个楔形块12的形状相适配，且串接在轴体上，轴体的一端设置有螺纹，这样在轴体上旋进螺母13时，这5个楔形块12之间发生错位。两端的楔形块12和轴体是一起的，有的中间楔形块12和两端的楔形块12发生错位，这样这些中间的楔形块12和轴体之间产生错位。当楔形块12发生错位之后，由于锁紧条的高度会增大，此时轴体会相较于原来的位置向上或者向下移动。而由于凹槽的高度是有限的，轴体的上移距离或下移距离是有一定的限度的，不过在一定限度的移动距离已经足以将功能模块带动至与底板或顶板零间隙贴合的位置。
49.其中，第一功能模块7两侧的锁紧条需要向下锁紧，这样轴体向下移动；第二功能模块的锁紧条需要向上锁紧，这样轴体向上移动。向上锁紧和向下锁紧并不是由螺母13的
旋进方向决定的，而是由锁紧条的设置方向决定的。例如，针对第一功能模块7两侧的锁紧条，在旋进螺母13时，有的中间楔形块12向上移动，而两端的楔形块12和轴体会向下移动，实现向下锁紧。再例如，针对第二功能模块两侧的锁紧条，在旋进螺母13时，有的中间楔形块12会向下移动，两端的楔形块12和轴体会向上移动，实现向上锁紧。可见，针对第一功能模块7和第二功能模块的锁紧条的设置方向是相反的。
50.在具体实施时，散热底板1和第一散热侧板3、第二散热侧板4之间可以为一体设置，这样散热底板1和第一散热侧板3、第二散热侧板4的连接位置没有空气，不会影响到热量的传导。而如果散热底板1和第一散热侧板3、第二散热侧板4之间不是一体设置的，此时可以将散热底板1和第一散热侧板3进行焊接，将散热底板1和第二散热侧板4之间焊接，也就是说，所述散热底板1和所述第一散热侧板3之间为焊接连接方式，且所述散热底板1和所述第二散热侧板4之间为焊接连接方式，以使所述散热底板1上的热量扩散至所述第一散热侧板3和所述第二散热侧板4上。
51.可理解的是，通过焊接的方式，可以使得连接处的内部没有空气，这样可以将连接处的传导热阻降到最低，从而可以使得散热底板1上的热量可以快速的传递到第一散热侧板3和第二散热侧板4上。
52.在具体实施时，述第一面板5可以包括第一功能区和第二功能区，参见图3，所述第一功能区上设置有至少一个指示灯10以及设备开关11，所述至少一个指示灯10用于指示所述至少一个功能模块的运行状态，所述第二功能区为门体结构，所述门体结构被打开时能够对所述至少一个功能模块进行插拔操作。
53.可理解的是，用户在插装功能模块时，可以打开第二功能区的门体结构，以便对各个功能模块进行插装。而且，通过第一功能区内的设备开关11可以开启或者关闭设备的开启或者关闭。通过第一功能区中的指示灯10可以了解到内部的功能模块的运行状态，例如，通过颜色可以区分对应的功能模块是否正在运行、停止运行还是遇到故障等。
54.在具体实施时，所述第二面板6上可以设置有设备电源输入接口以及至少一个数据传输接口，所述至少一个功能模块在插入对应的插槽后与所述电源插入接口和对应的所述数据传输接口连接。
55.也就是说，通过第二面板6上的设备电源输入接口可以为整个机箱接入电源，以便使内部的各个模块可以进行工作。通过数据传输接口可以向对应的模块发送数据或指令，功能模块也能够通过数据传输接口传出数据。
56.其中，第一功能模块7和第二功能模块的数量可以根据需要设置，例如，第一功能模块7设置为1个，第二功能模块设置为2个，例如图4中的第二功能模块8和9。
57.本发明实施例中，通过散热底板、散热顶板、两个散热侧板进行散热，可以大大提高散热面积。而且由于第一散热侧面和第二散热侧面是相对设置的，可以提高自然对流换热的强度。同时散热底板中的热量可以传到至两个散热侧板上，进一步提高散热的效果。由于散热顶板的散热翅片水平设置且沿深度方向延伸，而散热侧板上的散热翅片沿高度方向竖直排布，可以从分利用热空气上升的原理，提高自然对流的效率。本发明实施例充分利用两个相对设置的散热侧板，极大的提高了自然对流散热的强度和效率。
58.进一步的，由于散热底板和两个散热侧板之间可以通过焊接方式实现无缝连接，这样可以将热阻降到最低，达到充分利用机箱外侧散热面积的作用。可见通过本发明实施
例可以将机箱内部的多个功能模块产生的热量经由散热底板、两个散热侧板和散热顶板，通过自然对流的散热形式使热量消散在空气中，从而降低设备的温度，提高设备的可靠性。
59.可理解的是，本发明实施例的原理、结构简单易实现，具有广泛的应用前景。
60.进一步的，由于在两个散热侧板的外侧均增加了挡板，这样可以形成烟囱效应，提高自然对流的散热强度，在有限的空间内热量上升的效应更强。
61.可理解的是，相较于强迫风冷散热，自然对流散热的稳定性高、不会引入风扇噪音以及不会因为风扇的转动而吸入环境灰尘等杂物进入设备等，但是因为自然对流的散热方式完全依赖于自然对流和散热器表面的热辐射，所以如果想要提高自然对流能力就可以有效提高机箱的散热能力。而本发明实施例中，可以克服自然对流散热的瓶颈，提高机箱的自然对流能力，进而提高了机箱的散热能力，进而能够充分发挥自然对流散热的优势。
62.在具体实施时，为了进一步增加散热效果，本发明实施例中，每一个功能模块还可以包括：功能单元、第一散热器、第二散热器和第一热管组；其中：所述第一散热器与所述功能单元贴合设置，所述第二散热器与所述金属导热板贴合设置，所述第一热管组分别与所述第一散热器和所述第二散热器贴合设置。
63.其中，功能单位为实现实际功能的部分。第一散热器和功能单元贴合在一起，这样可以吸收功能单元产生的热量，由于第一散热器和第一热管组贴合设置，因此第一热管组会吸收第一散热器上的热量，而第一热管组还与第二散热器贴合设置，这样第一热管组会把热量传递给第二散热器，进而第二散热器将热量传递给金属导热板，实现散热。
64.其中，第一热管组可以设置为u形，这样一边与第一散热器贴合设置，另一边与第二散热器贴合设置。
65.进一步的，为了增加散热效果，可以在第二散热器和金属导热板之间设置一层导热填隙材料，例如，导热膏、导热垫等，进一步增强散热效果。也就是说，所述第二散热器与所述金属导热板之间还可以设置有导热填隙材料。
66.进一步的，为了防止第一散热器和第二散热器之间变形而挤压第一热管组，每一个功能模块还可以包括：设置在所述第一散热器和所述第二散热器之间的支撑铜柱、用于连接所述第一散热器和所述连接铜柱的紧固件以及用于连接所述第二散热器和所述连接铜柱的紧固件。
67.也就是说，在第一散热器和第二散热器之间设置至少一个支撑铜柱，具体通过紧固件将第一散热器和支撑铜柱固定连接，以及通过紧固件将第二散热器和支撑铜柱固定连接，这样通过支撑可以防止第一散热器和第二散热器之间的第一热管组受到挤压而造成损伤。
68.本说明书中的各个实施例均采用递进的方式描述，各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处。尤其，对于装置实施例而言，由于其基本相似于方法实施例，所以描述的比较简单，相关之处参见方法实施例的部分说明即可。
69.本领域技术人员应该可以意识到，在上述一个或多个示例中，本发明所描述的功能可以用硬件、软件、挂件或它们的任意组合来实现。当使用软件实现时，可以将这些功能存储在计算机可读介质中或者作为计算机可读介质上的一个或多个指令或代码进行传输。
70.以上所述的具体实施方式，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步
详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施方式而已，并不用于限定本发明的保护范围，凡在本发明的技术方案的基础之上，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包括在本发明的保护范围之内。