CN109302356B - 一种单向风道智能散热型核心交换机 - Google Patents

Abstract

本发明涉及通信设备技术领域，且公开了一种单向风道智能散热型核心交换机，包括背板、业务线卡、交换网板和壳体，所述背板的一侧与业务线卡通过正交架构连接，所述背板的另一侧通过正交架构与交换网板的一侧连接，所述背板、业务线卡和交换网板均设于壳体的内部，所述壳体的一侧开设有通风口，所述壳体另一侧的顶部固定安装有散热风机，所述背板的底端固定连接有下导风管。本发明通过设置下导风管和上导风管，取消原有出风侧的进风口，取而代之的是导流板对下导风管处的冷进风导流以对交换网板散热，从而实现壳体内左右散热的风道流向为单向，符合数据中心机房的散热构造，有效保证柜体长期稳定运行的散热性能。

Description

一种单向风道智能散热型核心交换机

技术领域

本发明涉及通信设备技术领域，具体为一种单向风道智能散热型核心交换机。

背景技术

交换机是一种电(光)信号转发的网络设备，以太网交换机主要分为盒式交换机和框式交换机，其主要组成部件相同，只是在形状和性能上有差别，框式交换机多用于数据中心核心交换机，其具备千兆或万兆多接口性能。

为了满足千兆或万兆数据传输效率，目前，对于业务线卡与背板(又叫交换矩阵)的连接、交换网板与背板的连接均采用如图1所示的正交架构进行连接，其目的在于大大缩短业务线卡与背板之间的高速信号传输距离，为交换机的高速信号稳定传输提供硬件架构基础。

然而，数据中心机房建设要求是采用机柜“面对面、背对背”式隔离布置，用以形成隔离的冷风通道和热风通道，在此基础上，传统的核心交换机都是以左右横向风道作为整机散热通道，热风与冷风在机柜中回流，热风回流至冷风口会导致进风口的温度至少升高15℃，长期运行会影响单板的散热性能，无法支持大功率、高密度的10GE/40GE单板。而改进后的“前后进风、后出风”的散热通道，在柜体的后面依然存在热风回流的问题，如图2中所示，图2中L表示冷风，H表示热风，虚线箭头表示风道流向。进一步改进的直通风风道是以正交高速连接器取代背板，而正交高速连接器目前不能满足40GE/100GE的传输需求。

为此，提出一种单风道智能散热机构，以满足核心交换机高速传输效率所需的散热性能要求。

发明内容

针对背景技术中提出的现有核心交换机散热通道设计存在的不足，本发明提供了一种单向风道智能散热型核心交换机，具备冷热风道隔离、综合散热性能稳定的优点，解决了上述背景技术中提出的因散热风道设计不合理而产生热风道回流导致散热性能无法满足高速传输设备散热需求的问题。

本发明提供如下技术方案：一种单向风道智能散热型核心交换机，包括背板、业务线卡、交换网板和壳体，所述背板的一侧与业务线卡通过正交架构连接，所述背板的另一侧通过正交架构与交换网板的一侧连接，所述背板、业务线卡和交换网板均设于壳体的内部，所述壳体的一侧开设有通风口，所述壳体另一侧的顶部固定安装有散热风机，所述背板的底端固定连接有下导风管，所述下导风管的底端与壳体的内底固定连接，所述下导风管的一侧且位于背板与散热风机之间设有导流板，所述导流板的顶端设有与交换网板的底端恰好卡接的凹槽，所述交换网板的正面固定安装有温检与调压装置，所述温检与调压装置包括储气筒，所述储气筒的背面与交换网板的正面固定连接，所述储气筒的内部为中空，所述储气筒的顶端密封粘接有球形囊，所述球形囊的顶端粘接有永磁块，所述永磁块的正上方设有电磁铁，所述电磁铁的背面与交换网板的正面固定连接，所述电磁铁的底端与永磁块的顶端均固定安装有导电片，所述背板的顶端固定连接有上导风管，所述上导风管的顶端与壳体内腔的顶端固定连接，所述上导风管垂直弯管的一侧固定安装有能够向上导风管内外侧凹陷的调截面薄膜。

优选的，所述上导风管位于调截面薄膜处的垂直段管道截面为方形，且调截面薄膜布满方形截面的一条边，所述下导风管的截面积与上导风管的截面积相同。

优选的，所述散热风机所在的电路串联接入分压电阻与电源，所述电磁铁所在电路串联接入时间继电器的静触点，所述电磁铁与时间继电器的动触点并联接在分压电阻的两端，所述时间继电器的两个控制触点分别电连接两个导电片。

优选的，所述导流板的折弯段为圆弧型，且导流板的垂直段位于交换网板一侧的边缘处。

优选的，所述通风口的顶部所在高度低于调截面薄膜的底端所在高度。

优选的，所述永磁块处的导电片与电磁铁处的导电片接触点，恰好为球形囊完全伸展开时所在高度，所述储气筒内气体的体积设为40℃条件下球形囊完全伸展开的总体积。

本发明具备以下有益效果：

1、本发明通过设置下导风管和上导风管，取消原有出风侧的进风口，取而代之的是导流板对下导风管处的冷进风导流以对交换网板散热，从而实现壳体内左右散热的风道流向为单向，符合数据中心机房的散热构造，有效保证柜体长期稳定运行的散热性能。

2、本发明通过设置温检与调压装置，由储气筒内气体热胀冷缩性能对交换网板处稳定实时检测，进而交换网板处温度较高时，散热风机转速变高，气体排量加大，配合调截面薄膜，依据伯努利流体力学原理，当散热风机加快转速后，上导风管内气体流速相较于调截面薄膜的外侧气体流速高，会使得调截面薄膜受吸向上导风管内凹，上导风管的截面积变小，由此，上导风管内气体流速快，但单位时间内的气体总流量基本保持不变，而散热风机的排量加大，故而提高了交换网板处来源于下导风管的气体流量，从而加快交换网板的散热效率，进而，在使得设备符合数据中心机房散热建设要求的同时，保障了背板一侧的交换网板散热性能，使得设备的综合散热性能达标。

附图说明

图1为传统业务线卡、交换网板与背板连接立体示意图；

图2为传统核心交换机散热风道示意图；

图3为本发明壳体内部侧视图；

图4为本发明图3中A-A剖面图；

图5为本发明温检与调压装置结构示意图；

图6为本发明调压电路连接图。

图中：1、背板；2、业务线卡；3、交换网板；4、壳体；5、通风口；6、散热风机；7、下导风管；8、导流板；9、温检与调压装置；91、储气筒；92、球形囊；93、永磁块；94、电磁铁；95、导电片；10、上导风管；11、调截面薄膜；12、分压电阻；13、电源；14、时间继电器。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做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。

请参阅图1-6，一种单向风道智能散热型核心交换机，包括背板1、业务线卡2、交换网板3和壳体4，背板1的一侧与业务线卡2通过正交架构连接，背板1的另一侧通过正交架构与交换网板3的一侧连接，背板1、业务线卡2和交换网板3均设于壳体4的内部，壳体4的一侧开设有通风口5，壳体4另一侧的顶部固定安装有散热风机6，背板1的底端固定连接有下导风管7，下导风管7的底端与壳体4的内底固定连接，下导风管7的一侧且位于背板1与散热风机6之间设有导流板8，导流板8的顶端设有与交换网板3的底端恰好卡接的凹槽，交换网板3的正面固定安装有温检与调压装置9，温检与调压装置9包括储气筒91，储气筒91的背面与交换网板3的正面固定连接，储气筒91的内部为中空，储气筒91由导热良导体轻质材料制成，储气筒91的顶端密封粘接有球形囊92，球形囊92的顶端粘接有永磁块93，永磁块93的正上方设有电磁铁94，永磁块93的磁极与电磁铁94通电产生的磁极相反，且产生的互斥力大于球形囊92受储气筒91内气体膨胀产生的向上推力，电磁铁94的背面与交换网板3的正面固定连接，电磁铁94的底端与永磁块93的顶端均固定安装有导电片95，背板1的顶端固定连接有上导风管10，上导风管10的顶端与壳体4内腔的顶端固定连接，上导风管10垂直弯管的一侧固定安装有能够向上导风管10内外侧凹陷的调截面薄膜11，调截面薄膜11为柔性的薄膜材料制成，如氯丁橡胶、聚氯乙烯等。

其中，上导风管10位于调截面薄膜11处的垂直段管道截面为方形，且调截面薄膜11布满方形截面的一条边，下导风管7的截面积与上导风管10的截面积相同，上导风管10采用方形截面设置，并将调截面薄膜11布满上导风管10的一侧单边，使得上导风管10内流速加快时，调截面薄膜11能够因受吸向内凹，从而由调截面薄膜11对上导风管10内的截面积作整体变小，以此适应因流体压强变化而保持流体流量总体不变，该理论可由气体流量方程Q＝VS确定，其中Q为单位时间内的气体流量，V为气体流速，S为管道截面积。

其中，散热风机6所在的电路串联接入分压电阻12与电源13，电磁铁94所在电路串联接入时间继电器14的静触点，电磁铁94与时间继电器14的动触点并联接在分压电阻12的两端，时间继电器14的两个控制触点分别电连接两个导电片95，电磁铁94由绕线与铁芯组成，电磁铁94的绕线两端直接串联接入电路，由电磁铁94所在电路将分压电阻12局部短路，从而提高散热风机6两端的分压，由分压调速电机改变提高转速。

其中，导流板8的折弯段为圆弧型，且导流板8的垂直段位于交换网板3一侧的边缘处，保证来自于下导风管7的冷风能够由导流板8导流至交换网板3的正面上，且风阻小。

其中，通风口5的顶部所在高度低于调截面薄膜11的底端所在高度，防止由通风口5直进的冷风直接作用调截面薄膜11的一侧，保证调截面薄膜11一侧的气体流速远远低于上导风管10内气体的流速，从而保证调截面薄膜11能够正常内凹。

其中，永磁块93处的导电片95与电磁铁94处的导电片95接触点，恰好为球形囊92完全伸展开时所在高度，储气筒91内气体的体积设为40℃条件下球形囊92完全伸展开的总体积，以储气筒91内的气体受热膨胀，达到40℃时，恰好能够克服永磁块93和导电片95的自重而使得球形囊92完全伸展开，同时恰好使得两个导电片95接触。

本发明的工作原理如下：

正常运转时，散热风机6转动，冷风从通风口5进入壳体4内，分别由下导风管7和上导风管10进入背板1的另一侧再由散热风机6排出壳体4外，冷风分别对业务线卡2、背板1和交换网板3完成热交换，但由于经过交换网板3的冷风量较小，随着交换网板3处的热量增多，温度升高至预设温度，即储气筒91内气体受热膨胀致使球形囊92将永磁块93顶升，使得两个导电片95接触，触发时间继电器14导通并延时断电，并由时间继电器14导通电磁铁94，一方面，导通的电磁铁94使得分压电阻12局部短路，散热风机6中电压变高，电流变大，转速变快，排量随之提高，上导风管10内的空气流速变快，依据伯努利流体力学原理，调截面薄膜11向上导风管10的内侧内凹，缩小上导风管10的截面积，使得上导风管10内流量总体变化不大，而散热风机6增加的排量大部分由下导风管7处的气体提供，故而提高流经交换网板3处的冷风量，加快交换网板3的冷却，另一方面，导通的电磁铁94产生电磁场，与永磁块93产生互斥力，推动永磁块93，将两个导电片95分离。当时间继电器14延时动作结束后，电磁铁94通电断开，电磁铁94产生的电磁场消失，分压电阻12重新接入散热风机6所在电路中，若交换网板3处温度达到预设温度之下，散热风机6回归正常运转，若交换网板3处温度仍处于预设温度之上，则继续上述动作，直到交换网板3处温度达到预设温度之下方止。

需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims (5)

1.一种单向风道智能散热型核心交换机，包括背板(1)、业务线卡(2)、交换网板(3)和壳体(4)，所述背板(1)的一侧与业务线卡(2)通过正交架构连接，所述背板(1)的另一侧通过正交架构与交换网板(3)的一侧连接，所述背板(1)、业务线卡(2)和交换网板(3)均设于壳体(4)的内部，其特征在于：所述壳体(4)的一侧开设有通风口(5)，所述壳体(4)另一侧的顶部固定安装有散热风机(6)，所述背板(1)的底端固定连接有下导风管(7)，所述下导风管(7)的底端与壳体(4)的内底固定连接，所述下导风管(7)的一侧且位于背板(1)与散热风机(6)之间设有导流板(8)，所述导流板(8)的顶端设有与交换网板(3)的底端恰好卡接的凹槽，所述交换网板(3)的正面固定安装有温检与调压装置(9)，所述温检与调压装置(9)包括储气筒(91)，所述储气筒(91)的背面与交换网板(3)的正面固定连接，所述储气筒(91)的内部为中空，所述储气筒(91)的顶端密封粘接有球形囊(92)，所述球形囊(92)的顶端粘接有永磁块(93)，所述永磁块(93)的正上方设有电磁铁(94)，所述电磁铁(94)的背面与交换网板(3)的正面固定连接，所述电磁铁(94)的底端与永磁块(93)的顶端均固定安装有导电片(95)，所述背板(1)的顶端固定连接有上导风管(10)，所述上导风管(10)的顶端与壳体(4)内腔的顶端固定连接，所述上导风管(10)垂直弯管的一侧固定安装有能够向上导风管(10)内外侧凹陷的调截面薄膜(11)；

所述散热风机(6)所在的电路串联接入分压电阻(12)与电源(13)，所述电磁铁(94)所在电路串联接入时间继电器(14)的静触点，所述电磁铁(94)与时间继电器(14)的动触点并联接在分压电阻(12)的两端，所述时间继电器(14)的两个控制触点分别电连接两个导电片(95)。

2.根据权利要求1所述的一种单向风道智能散热型核心交换机，其特征在于：所述上导风管(10)位于调截面薄膜(11)处的垂直段管道截面为方形，且调截面薄膜(11)布满方形截面的一条边，所述下导风管(7)的截面积与上导风管(10)的截面积相同。

3.根据权利要求1所述的一种单向风道智能散热型核心交换机，其特征在于：所述导流板(8)的折弯段为圆弧型，且导流板(8)的垂直段位于交换网板(3)一侧的边缘处。

4.根据权利要求1所述的一种单向风道智能散热型核心交换机，其特征在于：所述通风口(5)的顶部所在高度低于调截面薄膜(11)的底端所在高度。

5.根据权利要求1所述的一种单向风道智能散热型核心交换机，其特征在于：所述永磁块(93)处的导电片(95)与电磁铁(94)处的导电片(95)接触点，恰好为球形囊(92)完全伸展开时所在高度，所述储气筒(91)内气体的体积设为40℃条件下球形囊(92)完全伸展开的总体积。

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