机载LRU液冷源的制作方法

本发明涉及一种液冷源，特别是一种机载现场可更换设备(LRU)液冷源。

背景技术：

随着电子技术的发展.封装密度的不断提高，使得电子设备的热控制显得越来越重要。这主要是由于功率密度的增加，高热应力会造成高故障率、较低的使用周期和较高的维修费用。热应力已成为引起电子设备失效的一种主要原因，今后对热应力的控制将成为航空电子设备的突出问题。在电子设备甚至在许多关键任务的设备中，大量使用货架产品COTS(Components off the Shelves，COTS)，为了降低成本，世界各大公司均开始采取货架产品的思路进行产品研发，使用大量工业级甚至更低等级的产品。相关文献资料显示，对这类设备或器件进行热管理的目的是将其中的工业级元件的壳体温度控制在85℃以下，对于COTS器件，其壳体温度应该控制在70℃以下，一般在给出器件的最大节温为150℃的前提下，在实际飞行包线的90％～95％的时间内应将节温控制在90℃以下，同时要求模块均温性良好，以减少热应力。为了达到此目的，国内外采用不同的手段，有继续改进风冷系统的，有采用高效散热措施的，当然最多的是采用液冷。而液冷系统也是其中比较成熟的选择。为了适应不同装机条件，国外厂商在液冷的实用化方面以及在提高装机的适应性和冷却性能上做了大量工作，涌现出了一些产品。国内也一直在机载液冷源领域进行不断的探索。

机载平台因为其特殊环境条件，对上机设备有非常严格的尺寸及环境适应性要求，环境适应性要求主要体现在热、振、电磁兼容、三防性能等方面。现阶段部分机载平台因为其冷却体制及载机环境原因，无法为该类热耗较高的航空电子设备提供液体进行冷却，需要设备自带液冷源。市面上成熟的液冷源设备一般为工业级液冷源：散热能力强则体积庞大，体积小其散热能力又不够；且此类液冷源为工业级产品环境适应性较差无法满足机载环境要求。目前现有的成品液冷源对外接口只有一路，如果需要同时满足多路负载散热需求时需要另外在外部增加转接头及分流管路，以至于外部管路复杂，体积大，不利于管理及使用。未来综合化航空电子设备将实现多功能结构(MFS)的高度集成，机载小型液冷源由于正是解决其热设计的必要设备，在未来高热流密度热管理系统中处于十分重要的位置。

电子设备机箱是把设备内部各种电子元器件、组件、模块和机械零部件合理组装成为有机整体，使其免受各种复杂环境影响和干扰，确保电性能实现的基本结构。美国航空无线电公司在1956年制定了ARINC404规范，规定航空电子设备机箱外形尺寸代号为ATR；1977年美国航空无线电公司又发布了新的ARINC600规范，将设备外形尺寸系列代号改称为可更换标准设备单元MCU；1985年美国军方发行的采用国际单位制的DOD-STD-1788“航空电子设备接口设计标准”，规定了电子设备外形尺寸系列代号为现场可更换设备LRU(Line Replaceable Unit)。我国航空电子设备机箱标准起草于80年代末，主要有GJB441-88《机载电子设备机箱和安装架的安装形式和基本尺寸》和HB7390-96《民用飞机电子设备接口要求》，前者接近于DOD-STD-1788的系列标准，后者基本等同于ARINC600规范。在上述所有机箱设计的标准中都只规定了机箱的外形尺寸、接口要求等，不规定机箱如何构形的问题，即无论如何拼装，只要满足外形尺寸及机械电气接口要求即可。

技术实现要素：

为了解决热耗较高的航空电子设备需要液冷进行散热冷却，而载机平台又无法提供冷却液的问题，本发明提供一种具有良好的环境适应性，满足机载平台严酷的环境条件要求，可同时满足多路负载散热需要的机载LRU液冷源。

本发明的上述目的可以通过以下措施来达到：一种机载LRU液冷源，包括：对多路冷却液进行分流、汇流的分汇流组件、对冷却液进行过滤的过滤器、对液路中的冷却液进行换热的散热组件、为冷却液的流动提供动力的泵组、连接固定上述分汇流组件、过滤器、散热组件和泵组的机箱结构骨架9及盖板10，其特征在于：分汇流组件分为汇流腔和分流腔两个不同的腔，且在汇流腔上部设有供空气膨胀用的空气腔，空气腔底部设有能为飞机各种飞行姿态下泵组提供冷却液的漏斗；冷却液经过分汇流组件流入汇流腔汇流，汇流冷却液通过管路组件进入过滤器进行过滤，再通过散热组件进行散热，再进入泵组，流向上述分流腔进行分流，将冷却后的冷却液输出，完成一次冷却液的换热过程。

进一步的优选方案：所述的汇流腔将膨胀箱功能集成在一起。空气腔体积＝液体体积X(12％～20％)。

进一步的优选方案：所述的汇流腔内设有加热棒或是汇流腔侧面增加加热膜，用于对液冷源内部冷却液体进行加热。

进一步的优选方案：所述的分汇流组件可采用铣加工后焊接成型，也可铸造成型。

进一步的优选方案：所述的散热组件由换热器和风机组成，风机螺钉安装处带有小型隔振器对风机进行局部减震。风机不进行局部减震，液冷源下部安装有带隔振器的安装架。

进一步的优选方案：所述的风机不进行局部减震，液冷源下部安装有带隔振器的安装架。

进一步的优选方案：所述的泵组包括泵组电机带动的小型齿轮泵和抱死泵组电机外圆周的卡箍，卡箍圆周母线上制有散热齿，卡箍与泵组电机之间垫有导热衬垫。

进一步的优选方案：所述的泵组中卡箍与泵组电机之间垫有铟铂或涂导热硅脂。

进一步的优选方案：所述的管路组件材料选用不锈钢管。

进一步的优选方案：机箱结构骨架9、分汇流组件按照《GJB441-88机载电子设备机箱、安装架的安装形式和基本尺寸》进行设计。

本发明相比于现有技术具有如下有益效果。

具有良好的环境适应性、满足机载平台严酷的环境条件要求。本发明将分汇流组件分为汇流腔和分流腔两个不同的腔，且在汇流腔上部设有供空气膨胀用的空气腔，空气腔底部设有能为飞机各种飞行姿态下泵组提供冷却液的漏斗，可保证飞机在做偏转、侧飞、横滚、倒飞等机动动作时，汇流腔均能为泵组提供冷却液。散热组件中风机带有小型隔振器局部减震。泵组电机外部卡箍带有散热齿。使得液冷源具有良好的环境适应性，满足机载平台严酷的环境条件要求。

可同时满足多路负载散热需要。本发明采用冷却液经过分汇流组件流入汇流腔汇流，汇流冷却液通过管路组件进入过滤器进行过滤，再通过散热组件进行散热，再进入泵组，流向上述分流腔进行分流，对多路冷却液进行分流、汇流，将冷却后的冷却液输出，完成一次冷却液的换热过程，无需额外的装机空间即可同时满足多路负载的散热需要。可以满足一组、两组、三组、四组等多路负载的散热需要。即可同时满足多路负载散热需要。

紧凑。本发明机箱结构骨架9、分汇流组件按照《GJB441-88机载电子设备机箱、安装架的安装形式和基本尺寸》进行设计，尺寸小、重量轻、散热能力佳、拆装维护方便。

附图说明

图1是本发明机载LRU液冷源的分解示意图。

图2是图1冷却液循环路径原理示意图。

图3是图1分汇流组件的正向结构示意图。

图4是图3的后向结构示意图。

图5是图1管路密封结构示意图。

图6是图1散热组件结构示意图。

图7是图1泵组结构示意图。

图8是图1机箱结构骨架结构示意图。

图中：1分汇流组件，2管路组件，3过滤器，4管路组件，5散热组件，6管路组件，7泵组，8管路组件，9机箱结构骨架，10-盖板。101-自密封接头，102-液位指示灯，103-开关，104-把手，105-插座，106-加注口，107-泄压阀，108-液位传感器，109锥接头，110分流腔，111汇流腔。201外套螺母，202-管路。501风机，502换热器，503小型隔振器，504锥接头。701小型齿轮泵，702卡箍，703导热衬垫，704锥接头。901-顶框，902后框，903底框。

具体实施方式

本发明可以参照以下实施例予以实现。

参阅图1-图4。一种小型机载LRU液冷源由分汇流组件1、过滤器3、散热组件5、泵组7、管路组件2/4/6/8、机箱结构骨架9及盖板10组成。分汇流组件1分为分流腔110和汇流腔111两个不同的腔，分汇流组件1负责对整个液路进行分汇流操作。过滤器3主要对冷却液进行过滤。在分汇流组件1中，前面板两侧对称分布有连接分流腔110和汇流腔111自密封接头101、液位指示灯102、开关103、把手104和插座105；分汇流组件1顶部设置有连通汇流腔111的加注口106、连通汇流腔111的泄压阀107，后部装有连接汇流腔111的液位传感器108、连接分流腔110和汇流腔111的锥接头109，对外接口锥面斜度为60°-80°。泵组中卡箍与泵组电机之间垫有铟铂或涂导热硅脂，泵组外部卡箍自带散热齿对泵组电机进行散热。

参阅图5。管路组件2是连接分汇流组件1和过滤器3的管路。管路组件2由外套螺母201和管路202组成。管路202对外两端带有60°-80°锥面的内扩口，用于与锥接头109的60°-80°外锥面配合，两个斜度为60°-80°的锥面贴合后，利用外套螺母201的内螺纹与锥接头109的外螺纹进行拧紧，完成管路组件2与锥接头109的密封。外套螺母201采用HB件，牌号为HB4-126，管路202为特氟龙软管。其余管路组件4/6/8与锥接头504/704的连接与密封同上述原理。

参阅图6。散热组件5由换热器502和对应固联在换热器502箱体下方面板的风机501组成，对液路中的冷却液进行换热。散热组件5中对风机501进行了局部减震，至少两个风机501通过螺钉连接的隔振器503固联在换热器502箱体下方的面板上。换热器502箱体下方面板上的进出口端设有锥度为60°-80°的锥接头504。

参阅图7。为冷却液流动提供动力的泵组7，包括：泵组电机带动的小型齿轮泵701和抱死泵组电机外圆周的卡箍702，卡箍702圆周母线上制有散热齿，卡箍702与泵组电机之间垫有导热衬垫703。齿轮泵701径向进出口端设有60°-80°锥度的锥接头704。

参阅图8。机箱结构骨架9结合分汇流组件设计为独立LRU设备，可通过标准设备安装架安装，机箱外形及对外机械接口满足《GJB441-88机载电子设备机箱、安装架的安装形式和基本尺寸》。机箱结构骨架9主要用于连接固定分汇流组件1、过滤器3、散热组件5、泵组7，分为顶框901、后框902和底框903组成，各主要结构件相互独立铣制而成。机箱结构骨架9底部和盖板10带有通风孔。机箱结构骨架9主要采用强迫风冷散热方式，强迫风冷散热时按下部、左右侧面及后部进风、上部出风方式对换热器502进行散热。为增强机箱的通用性，整个机箱为开放式结构，通过铣制结构件组合螺装而成，拆装方便，同时便于特殊情况下的改进及适应设计。

使用时，冷却液经过分汇流组件1中自密封接头101流入汇流腔111汇流，经管路组件2进入过滤器3进行过滤，再经管路组件4进入散热组件5进行散热，再由管路组件6进入泵组7，再经管路组件8流向分汇流组件1中分流腔110进行分流，由自密封接头101将冷却后的冷却液输出，完成一次冷却液的换热过程。