用於惡劣環境的可配置的冷卻系統的製作方法
2023-10-07 19:04:14
用於惡劣環境的可配置的冷卻系統的製作方法
【專利摘要】本發明提供了一種可配置的電氣櫃冷卻系統，其包括櫃，櫃具有包括至少一個通用櫃壁的多個壁。通用櫃壁具有平坦的向外表面和多個孔。傳熱器件可鬆開地連接到通用櫃壁。傳熱器件從傳導冷卻元件或對流冷卻元件中選擇，傳導冷卻元件或對流冷卻元件的每一個都適於使用延伸穿過相同的孔的緊固件被可互換地和可鬆開地連接到通用櫃壁。傳導冷卻元件和對流冷卻元件的每一個都包括平坦表面，該平坦表面適於直接接觸通用櫃壁的向外表面。
【專利說明】用於惡劣環境的可配置的冷卻系統
【技術領域】
[0001]本公開涉及用於電力器件櫃和機箱的冷卻系統。
【背景技術】
[0002]本部分提供與不必是現有技術的本公開相關的背景信息。
[0003]可攜式及現場操作的電力器件櫃和機箱，如卡籠和無線電設備，通常要求它們的內部器件被從大氣汙染物、溼氣、灰塵等中密封以用在惡劣環境中，例如用於暴露於多種不同環境的軍事設備。這限制或阻止了流體經過通風設備消除設備產生的熱的用途。已知的解決方案包括外部冷卻器件的使用，該外部冷卻器件經過櫃或機箱的密封壁傳導地或對流地耗散內部器件產生的熱量。
[0004]當傳導冷卻可用/需要時，通常已知的器件櫃和機箱的設計提供冷卻板，該冷卻板被獨特地設計以適應內部所安裝的器件的布置。當對流冷卻被需要或更有效時，其他已知的器件櫃和機箱通常提供獨特的熱交換裝置，如散熱片等，以適應內部安裝的器件的布置。已知的櫃或機箱適用於獨特的內部器件構造和熱負荷，因此已知的冷卻系統，如對流和傳導式冷卻系統，在同一個櫃或機箱內是不能互換的。
【發明內容】
[0005]本部分提供了公開內容的總的概括，並且不是其全部範圍或所有特徵的全面的公開。
[0006]根據多個方面，一種可配置的電氣櫃冷卻系統，包括櫃，所述櫃包括具有平坦的向外表面和多個孔的至少一個通用櫃壁。傳導冷卻元件或對流冷卻元件中的一個使用相同的孔可互換地連接到的所述通用櫃壁。所述傳導冷卻元件和所述對流冷卻元件的每一個都包括平坦表面。所述平坦表面適於直接接觸所述通用櫃壁的向外表面。
[0007]根據另一方面，一種可配置的電氣櫃冷卻系統，包括櫃，所述櫃具有包括至少一個通用櫃壁的多個壁。所述通用櫃壁具有平坦的向外表面和多個孔。傳熱器件可鬆開地連接到所述通用櫃壁。所述傳熱器件從傳導冷卻元件或對流冷卻元件中選擇，所述傳導冷卻元件或對流冷卻元件的每一個都適於使用延伸穿過相同的孔的緊固件被可互換地和可鬆開地連接到所述通用櫃壁。所述傳導冷卻元件和對流冷卻元件的每一個都包括平坦表面，所述平坦表面適於直接接觸所述通用櫃壁的向外表面。
[0008]根據其他方面，一種可配置的電氣櫃冷卻系統，包括櫃，所述櫃具有多個壁和冷卻系統。所述冷卻系統包括通用櫃壁，所述通用櫃壁限定所述多個壁中的一個。所述通用櫃壁具有平坦的向外表面和關於所述向外表面相反面向的多個器件間隔元件。傳熱器件可鬆開地連接到所述通用櫃壁的向外表面。所述傳熱器件從傳導冷卻元件或對流冷卻元件中選擇，所述傳導冷卻元件或對流冷卻元件的每一個都適於可互換地和可鬆開地連接到所述通用櫃壁。
[0009]進一步應用的領域將從這裡提供的描述變得顯而易見。在此概括中的描述和具體 實施方式僅僅是為了說明的目的，且不是為了限制本公開的範圍。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0010]這裡描述的附圖僅僅出於說明所選擇的實施方式的目的，而不是所有可能的實施例，且不是為了限制本公開的範圍。
[0011]圖1為本公開的通用櫃壁的分解的前左視立體圖，該通用櫃壁設置用於傳導冷卻系統的可移去地/可代替地使用；
[0012]圖2為組裝的櫃的前左視立體圖，該櫃具有處於組裝狀態的圖1的通用櫃壁和傳導冷卻系統；
[0013]圖3為圖1的通用櫃壁的分解的前左視立體圖，該通用櫃壁設置用於對流冷卻系統的可移去地/可代替地使用；
[0014]圖4為組裝的櫃的前左視立體圖，該櫃具有處於組裝狀態的圖1的通用櫃壁和圖3的對流冷卻系統。
[0015]貫穿附圖的多幅視圖，相應的附圖標記表示相應的部件。
【具體實施方式】
[0016]現將參考附圖更加全面地描述示例性實施方式。
[0017]參見圖1，可配置的冷卻系統10包括可鬆開地連接的傳熱器件11。根據多個方面，該傳熱器件11為可鬆開地連接到一起限定冷卻組件15的櫃板(如通用櫃壁14)的傳導冷卻元件12。通用櫃壁14包括具有面向外的平坦表面18的熱傳導構件附接側16，該平坦表面18直接朝向外部或環境側以影響冷卻。通用櫃壁14進一步包括至少一個並且根據多個實施方式的多重器件間隔元件20，該器件間隔元件20與平坦表面18面向相反。多個孔22被構建穿過通用櫃壁14，以允許傳導冷卻元件12的可鬆開地附接。
[0018]傳導冷卻元件12包括連接集管24，經過該連接集管24，冷卻劑如空氣或水可以被循環。多個傳導冷卻通道被整體連接到連接集管24，並且與連接集管24內部地連通。在示出的實施方式中，傳導冷卻元件12包括相對於連接集管24大致橫向延伸的第一、第二、第三和第四傳導冷卻通道26、28、30、32。每個傳導冷卻通道在其與連接集管24的連接處包括通道基部34，以及包括遠離連接集管24間隔的通道終端36。每個傳導冷卻通道26、28、30,32具有全部彼此對齊共面的通道平坦表面38，以便每個通道平坦表面38將同時接觸通用櫃壁14的平坦表面18以最大化熱傳導。傳導冷卻元件12可以通過使用多個單獨延伸穿過孔22的緊固件39被可鬆開地連接到通用櫃壁14。例如，緊固件39可以為螺栓，該螺栓具有定位在通用櫃壁14的電氣器件附接側40的螺栓頭，螺紋杆朝向傳導冷卻元件12延伸，該螺紋杆被螺紋地接收在傳導冷卻元件12中。
[0019]第一、第二、第三和第四傳導冷卻通道26、28、30、32中的每一個具有共同的通道寬度「A」、接近連接集管24的共同的通道基部深度「B」、以及在通道終端36處的共同的通道端部深度「C」。根據示出的一個實施方式，第一、第二、第三和第四傳導冷卻通道26、28、30,32從由通道基部深度「B」限定的最大寬度到由通道端部深度「C」限定的最小寬度逐漸變細；然而，傳導冷卻通道的幾何形狀可以不同於基於要求將安裝的器件的熱負荷傳送到通用櫃壁14的尺寸而示出的幾何形狀。另外，第一、第二、第三和第四傳導冷卻通道26、28、30,32中的每一個可以在通道平坦表面38處開啟，在此處通道平坦表面38接觸平坦表面18，或者傳導冷卻通道具有限定通道平坦表面38的閉合的壁。明顯地，少於四個或多於四個傳導冷卻通道可以設置給傳導冷卻元件12而不會不同於本公開的範圍。
[0020]參見圖2，並且再次參見圖1，例如在示出的相對關係中，通過獨立傳導冷卻元件
12、12』連接到通用櫃壁14、14』的單獨一個，通用櫃壁14、14』限定了示出為組裝狀態下的傳導冷卻器件機箱或櫃41的外部界限。在示出的實施方式中，第一和第二傳導冷卻元件
12、12』被相反地定向，以便第一傳導冷卻元件12被連接到傳導製冷器件櫃41的第一櫃邊緣42。頂板或櫃頂44分開第一和第二傳導冷卻元件12、12』。改進的具有櫃頂44的幾何形狀的通用櫃壁14可以取代櫃頂44，以便改進的傳導冷卻元件或改進的對流冷卻元件(參考圖3描述的對流冷卻元件15的改進)可以被附接到櫃頂板。第二傳導冷卻元件12』在第二櫃邊緣46處被連接,根據多個實施方式，該第二櫃邊緣46被定向為關於第一櫃邊緣42平行。
[0021]附加的櫃板，如備用櫃板48，被設置為構建傳導製冷器件櫃41的前櫃壁和後櫃壁。後櫃板(在該視圖中不可見)可以在第三櫃邊緣50處被連接。從通用櫃壁14改進以提供必要幾何形狀的通用櫃壁可以替代櫃頂44、備用櫃板48或後櫃板中的任何一個，以允許本公開的傳導冷卻元件或對流冷卻元件的安裝。相似於通用櫃壁14的通用櫃壁也可以被用於本公開的所有的限定柜子的櫃壁。任何櫃板，包括通用櫃壁164、164』以及備用櫃板48，可以被移除以在傳導製冷器件櫃41內訪問電氣器件。
[0022]參見圖3，並且再次參見圖1-2，根據另外的方面，傳熱器件11是對流冷卻元件52。此處，具有連接到其上的一個傳導冷卻元件12的與前述相同的通用櫃壁14，也適於可選地接收一個對流冷卻元件52。每個對流冷卻元件52如同傳導冷卻元件12 —樣，被以與相同的方式使用相同的孔22連接。每個對流冷卻元件52均包括支撐板54，從該支撐板54整體地延伸多個散熱片56，散熱片56均勻地隔開，以最大化對流熱傳導經過支撐板54耗散的熱負荷。對流冷卻元件52被定位為與通用櫃壁14的平坦表面18直接接觸。根據多個方面，單個散熱片56彼此大致相同。根據其他方面，單個散熱片56除了第一和第二端散熱片58、60外均彼此大致相同，第一和第二端散熱片58、60更厚以提供額外的保護免受環境危害。
[0023]支撐板54的平坦表面62相對於散熱片56被相反地定向，並且具有與平坦表面18的表面區域大致相等的表面區域，並且適於被定位為與平坦表面18直接接觸，以最大化經過平坦表面18的對流熱傳導。請注意，任何通用櫃壁14可以具有可鬆開地連接到其上的傳導冷卻元件12或對流冷卻元件52。這提供了根據柜子熱負荷和/或環境情況的用於相同柜子的對流或傳導傳熱元件的互換的能力。這還提供了使用一個或多個通用櫃壁14預組裝多個柜子的能力，以及需要時，通過將傳導冷卻元件12或者對流冷卻元件52隨後安裝在通用櫃壁14上而調整柜子的能力。
[0024]參見圖4，並且再次參見圖1-3，根據多個實施方式，完全組裝的對流製冷器件櫃64包括彼此相反定向的第一和第二對流冷卻元件52、52』。請注意，對流冷卻元件52，類似於傳導冷卻元件12，也可以被安裝到不同的表面並且以不同於此處示出的構造。例如，傳導冷卻元件12或對流冷卻元件52也可以可鬆開地連接到定位在示出的備用櫃板48的位置的通用櫃壁14，以為傳導製冷器件櫃41或對流製冷器件櫃64提供額外的傳熱能力。本公開的冷卻元件也可以被構造為適應器件櫃的側表面、後表面、前表面、頂表面或底表面，以便大致上器件櫃的任何表面均可以設置有冷卻元件。再者，正如先前提到的，相對於傳導製冷器件櫃41，當需要進行維護器件櫃的任何內部器件時，任何用於對流製冷器件櫃64的對流冷卻元件52也可以被移除。
[0025]本公開的可配置的電氣櫃冷卻系統10因此包括具有多個櫃板或壁14、44、48的柜子41、64，該多個櫃板或壁包括至少一個通用櫃壁14。通用櫃壁14具有平坦的向外平面18和多個孔22。傳熱器件11被可鬆開地連接到通用櫃壁14。傳熱器件11是從傳導冷卻元件12或對流冷卻元件52中選擇的，傳導冷卻元件12或對流冷卻元件52適於互換，並且使用延伸穿過孔22中的一個的緊固件39可鬆開地連接到通用櫃壁14。傳導冷卻元件12以及對流冷卻元件52中的每一個包括平坦表面38、62，該平坦表面38、62適於直接接觸通用櫃壁14的向外表面18。
[0026]此處限定的適於接收傳導冷卻元件12或對流冷卻元件52的通用櫃壁14提供了多個優點。用對流冷卻元件替換傳導冷卻元件以及相反替換的能力提供了在冷卻本公開的單個器件櫃中的適應性。具有一個或多個通用櫃壁14的共同的器件櫃的設計因此通過僅僅互換冷卻元件可以被用在多個位置，從而提供用於本公開的器件櫃的共同的空間外殼。
[0027]示例性實施方式被提供以便向本領域技術人員充分地、並且全面地表達本公開的範圍。許多具體的細節被詳盡地闡述，如具體的器件、設備和方法，以提供對本公開的實施方式的充分地理解。很明顯，對於本領域技術人員來說不需要採用具體的細節，該示例性實施方式可以以許多不同的形式體現，而不應當被解釋為限定本公開的範圍。在某些示例性實施方式中，已知的過程、已知的設備結構、以及已知的技術沒有詳細地描述。
[0028]這裡使用的術語僅僅是為了描述特定示例性實施方式的目的，並且不是為了限制。如這裡使用的，單數形式「一」、「一個」和「所述」也可以包括複數形式，除非上下文有清楚的其他表示。術語「包 含」、「包括」、「構成」以及「具有」為包含並且因此指定陳述的特徵、整合、步驟、操作、元件和/或器件的存在，而不是排除一個或多個其它的特徵、整合、步驟、操作、元件、器件和/或它們的組合的存在或附加。這裡描述的方法步驟、過程、以及操作不被解釋為必須要求它們以討論的或說明的特定的順序執行，除非特別指定為執行順序。也可以理解為附加的或可選的步驟可以被採用。
[0029]當元件和層被提及為「在…上」、「接合到」、「連接到」、或「結合到」另一個元件或層時，其可以直接地在…上、接合到、連接到、或結合到另一元件或層，或者介入其間的元件或層可以存在。相反，當元件和層被提及為「直接在…上」、「直接接合到」、「直接連接到」、或「直接結合到」另一個元件或層時，可能不存在介入其間的元件或層。其他用於描述元件之間關係的詞應當以相似的方式解釋(如，「在…之間」對「直接地在…之間」，「鄰接」對「直接鄰接」等)。如這裡使用的，術語「和/或」包括相關列出項目的一個或多個任意和所有組合。
[0030]儘管術語第一、第二、第三等可以在這裡使用以描述不同的元件、器件、區域、層和/或部分，但是這些元件、器件、區域、層和/或部分不應當被這些術語所限定。這些術語可以僅僅用以與其他的區域、層或部分區別一個元件、器件、區域、層或部分。術語如「第一」、「第二」、以及其他數值術語當在這裡使用時，不暗指次序或順序，除非被上下文清楚地指出。因而，以下討論的第一元件、器件、區域、層或部分可以被稱為第二元件、器件、區域、層或部分，在不脫離示例性實施方式的教導的情況下。
[0031]空間相關術語，如「內部」、「外部」 「在…下方」、「在…以下」、「下部」、「上方」、「上部」等，為了便於描述可以被在這裡使用，以描述一個元件或特徵與如附圖中示出的另外的元件或特徵的關係。空間相關術語可以旨在包括在使用或操作中的設備的不同方向，除了附圖中描繪出的方向。例如，如果附圖中的設備被顛倒，則描述為「在其他元件或特徵以下」或「在其他元件或特徵下方」的元件將被接著指向為「在其他元件或特徵上方」。因而，示例性術語「在…以下」可以包括上方和下方兩個方向。設備可以為其他方向(旋轉90度或其他方向)並且這裡使用的空間相關描述被相應地理解。
[0032]前面描述的實施方式被提供用於解釋和說明的目的。不是為了窮盡和限制本公開。特定實施方式的單個的元件或特徵通常不限於該特定的實施方式，而是在可用之處是可互換的，並且能被用於選定的實施方式，甚至如果沒有被具體的示出或描述。其也可用以多種方式變換。這些變體不被認為脫離了本公開，並且所有的這些變體被期望包括在本公開的範 圍內。
【權利要求】
1.一種可配置的電氣櫃冷卻系統，包括: 櫃，所述櫃包括具有平坦的向外表面和多個孔的至少一個通用櫃壁；以及 傳導冷卻元件或對流冷卻元件中的一個，所述傳導冷卻元件和所述對流冷卻元件使用相同的孔可互換地連接到的所述通用櫃壁，所述傳導冷卻元件和所述對流冷卻元件中的每一個都包括平坦表面，所述平坦表面適於直接接觸所述通用櫃壁的向外表面。
2.根據權利要求1所述的可配置的電氣櫃冷卻系統，其中所述傳導冷卻元件包括多個傳導冷卻通道，所述傳導冷卻通道在被連接到所述通用櫃壁時提供所述櫃的傳導冷卻。
3.根據權利要求2所述的可配置的電氣櫃冷卻系統，其中所述傳導冷卻元件包括與全部傳導冷卻通道流體連通的連接集管。
4.根據權利要求2所述的可配置的電氣櫃冷卻系統，其中每個傳導元件的傳導冷卻通道具有共同的通道寬度、共同的通道基部深度和共同的通道端部深度。
5.根據權利要求4所述的可配置的電氣櫃冷卻系統，其中所述通道端部深度小於所述通道基部深度。
6.根據權利要求2所述的可配置的電氣櫃冷卻系統，其中每個傳導元件的傳導冷卻通道從通道基部向通道終端逐漸變細。
7.根據權利要求1所述的可配置的電氣櫃冷卻系統，其中所述傳導冷卻元件包括第一、第二、第三和第四傳導冷卻通道，它們限定彼此對齊共面的單獨的多個平坦表面。
8.根據權利要求7所述的可配置的電氣櫃冷卻系統，其中每個第一、第二、第三和第四傳導元件的傳導冷卻通道具有共同的通道寬度，共同的通道基部深度和共同的通道端部深度。`
9.根據權利要求1所述的可配置的電氣櫃冷卻系統，其中所述對流冷卻元件包括從支撐板延伸的多個散熱片，所述散熱片提供櫃的對流冷卻。
10.根據權利要求1所述的可配置的電氣櫃冷卻系統，其中所述對流冷卻元件的所述平坦表面相對於散熱片被相反地定向。
11.根據權利要求1所述的可配置的電氣櫃冷卻系統，其中所述至少一個通用櫃壁包括相對面向的第一和第二通用櫃壁，每個通用櫃壁具有可鬆開地連接到其的所述傳導冷卻元件或所述對流冷卻元件中的一個。
12.根據權利要求1所述的可配置的電氣櫃冷卻系統，其中所述傳導冷卻元件和所述對流冷卻元件的每一個均適於可鬆開地連接到所述通用櫃壁。
13.一種可配置的電氣櫃冷卻系統，包括: 櫃，所述櫃具有包括至少一個通用櫃壁的多個壁，所述通用櫃壁具有平坦的向外表面和多個孔；以及 傳熱器件，所述傳熱器件可鬆開地連接到所述通用櫃壁，所述傳熱器件從傳導冷卻元件或對流冷卻元件中選擇，所述傳導冷卻元件或對流冷卻元件的每一個都適於使用延伸穿過相同的孔的緊固件被可互換地和可鬆開地連接到所述通用櫃壁，所述傳導冷卻元件和對流冷卻元件的每一個都包括平坦表面，所述平坦表面適於直接接觸所述通用櫃壁的向外表面。
14.根據權利要求13所述的可配置的電氣櫃冷卻系統，其中所述對流冷卻元件包括具有平坦表面的支撐板，所述平坦表面相對於多個散熱片相反地定向。
15.根據權利要求14所述的可配置的電氣櫃冷卻系統，其中所述散熱片彼此大致相同。
16.根據權利要求13所述的可配置的電氣櫃冷卻系統，其中所述通用櫃壁還包括與平坦表面相反面向的多個器件間隔元件。
17.根據權利要求13所述的可配置的電氣櫃冷卻系統，其中所述對流冷卻元件包括具有平坦表面的支撐板，所述平坦表面面向所述櫃，所述支撐板的平坦表面具有大致等於所述通用櫃壁的向外表面的表面面積的表面面積。
18.根據權利要求13所述的可配置的電氣櫃冷卻系統，其中所述傳導冷卻元件包括多個傳導冷卻通道，每個所述傳導冷卻通道具有彼此都對齊共面的通道平坦面，以便每個通道平坦面同時接觸所述通用櫃壁的平坦表面。
19.一種可配置的電氣櫃冷卻系統，包括: 櫃，所述櫃具有多個壁；以及 冷卻組件，包括: 通用櫃壁，所述通用櫃壁限定所述多個壁中的一個，所述通用櫃壁具有平坦的向外表面和關於所述向外表面相反面向的多個器件間隔元件；以及 傳熱器件，所述傳熱器件可鬆開地連接到所述通用櫃壁的向外表面，所述傳熱器件從傳導冷卻元件或對流冷卻元件中選擇，所述傳導冷卻元件或對流冷卻元件的每一個都適於可互換地和可鬆開地連接到所述通用櫃壁。
20.根據權利要求19所述的可配置的電氣櫃冷卻系統，其中所述傳導冷卻元件包括多個傳導冷卻通道，所述傳導冷卻通道在連接到金屬板時提供所述櫃的傳導冷卻。
21.根據權利要求19所述的可配置的電氣櫃冷卻系統，其中所述傳導冷卻元件包括多個傳導冷卻通道，每個傳導冷卻通道具有平坦面，所有的傳導冷卻通道的平坦面彼此共面對齊，以便共面的面全部直接接觸所述通用櫃壁的向外表面。
22.根據權利要求19所述的可配置的電氣櫃冷卻系統，其中所述對流冷卻元件包括多個散熱片。
23.根據權利要求22所述的可配置的電氣櫃冷卻系統，其中所述散熱片被連接到具有平坦表面的支撐板，所述平坦表面關於所述散熱片相反地定向，對齊的所述支撐板的平坦表面與所述通用櫃壁的向外表面直接接觸。
【文檔編號】H05K7/20GK103889191SQ201310717554
【公開日】2014年6月25日 申請日期:2013年12月23日 優先權日:2012年12月21日
【發明者】蘇珊娜·瑪麗·翁, 馬丁·彼得·約翰·康恩斯, 羅伯特·查理斯·託福德 申請人:艾默生網絡能源-嵌入式計算有限公司