CN114071964A - 一种矿用防爆兼本安的5g无线基站散热装置 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及数字煤矿5G智能化技术领域，公开了一种矿用防爆兼本安的5G无线基站散热装置，包括散热箱体以及连接在散热箱体一侧的散热盖板，所述FPGA发热芯片的一端设置有第一导热硅脂层，所述第一导热硅脂层的一端设置有第一超薄VC均热板，所述功放模块的一端设置有第二导热硅脂层，所述第二导热硅脂层的一端设置有第二超薄VC均热板，所述第一超薄VC均热板和第二超薄VC均热板的后侧共同设置有镂刻凸台。本发明有利于防爆设备内部热量迅速传递到外部环境，从而避免了防爆设备热量的累积，防止印刷电路板表面温度超过额定范围，从而降低无线基站设备中的温度，提高设备的可靠性、稳定性及使用寿命，减少工作故障发生概率。
Description
技术领域
本发明涉及数字煤矿5G智能化技术领域，具体是一种矿用防爆兼本安的5G无线基站散热装置。
背景技术
煤矿矿井空气中含有瓦斯和煤尘，瓦斯和煤尘含量达到一定数量，在点火源或高温热源的作用下，容易引发危险的燃烧***，从而造成人员和财产的重大损失；而电气设备在运行中产生电火花是煤矿矿井发生燃烧***的主要原因之一，因此《煤矿安全规程》规定矿井使用的电气设备都必须为防爆型；通过数字煤矿5G智能化有利于生产的安全监测与管理，从综合信息服务，生产调度，安全管理的需求出发，利用5G技术实现综合信息，矿井巷道的数据监测，通过对井下人员定位、安全设施、机电设备及作业信息的及时采集、管理、发布及查询，实现预警、报警功能，实现生产计划、作业状况、指令发布、救灾预案等重要信息的管理，以达到煤矿的提效和减人目标；
随着数字煤矿5G时代的到来，5G智能化电子设备设计朝着集成化、轻薄化、智能化和多功能化方向发展，而电子设备传输数据信息越多，传输速度越快，发热量也就越大，而设备温度过高易引起短路甚至自燃现象，所以相应的设备散热性能也越发重要；电子设备的散热性能将直接影响其可靠性、稳定性、安全性、使用寿命及用户体验；可靠性和稳定性、安全性越高，使用寿命及无故障工作的时间就越长，有助于提升产品的竞争力及用户体验；防爆型5G智能化电子设备的体积不断缩小，而功率密度却快速增加，其散热问题日益凸显；矿下防爆兼本安型5G无线基站也存在此类的散热困难，已经成为亟需解决的问题。
中国专利公开了一种矿用隔爆兼本安型5G基站的保护装置(授权公告号CN211880536U)，该专利技术提高了易用性和实用性，避免了在长期使用下，接口处可能会发生老化松动，导致线材掉落，影响了基站的正常工作的问题，但是其散热效果不佳，在高温环境下，容易造成内部结构过热损坏。
发明内容
本发明的目的在于提供一种矿用防爆兼本安的5G无线基站散热装置，以解决上述背景技术中提出的问题。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：
一种矿用防爆兼本安的5G无线基站散热装置，包括散热箱体以及连接在散热箱体一侧的散热盖板，所述散热箱体和散热盖板形成一个整体封闭的散热防爆箱结构，所述散热盖板的上端固定连接有拉手，所述散热箱体的内部安装有印刷电路板，所述印刷电路板的一端的上下侧分别设置有一块FPGA发热芯片和两块功放模块，且印刷电路板的另一端的上下侧分别设置有第一相变模块和第二相变模块，所述FPGA发热芯片的一端设置有第一导热硅脂层，所述第一导热硅脂层的一端设置有第一超薄VC均热板，所述功放模块的一端设置有第二导热硅脂层，所述第二导热硅脂层的一端设置有第二超薄VC均热板，所述第一超薄VC均热板和第二超薄VC均热板的后侧共同设置有镂刻凸台，所述功放模块的后侧设置有散热齿，所述散热齿的后侧设置有隔离板，所述散热箱体的前侧开设有观察孔，所述观察孔的内侧安装有温度显示器。
作为本发明进一步的方案：所述散热盖板和散热箱体的交接处的底端安装有合页，且散热盖板和散热箱体通过合页转动连接，所述散热箱体的一端的外侧边缘位置固定连接有法兰片，所述散热盖板和散热箱体通过螺栓依次贯穿散热盖板的外侧边缘位置和法兰片固定连接，所述法兰片的内侧嵌入设置有防水防尘压条。
作为本发明再进一步的方案：所述散热盖板的外部为上宽下窄并向内倾斜的平面结构，且散热盖板的上下倾角为8～10°，所述散热盖板的内侧开设有与镂刻凸台相契合的盖板凹槽，所述盖板凹槽的内侧填充有导热膏，所述镂刻凸台和盖板凹槽通过导热膏相连接，所述散热盖板的一侧靠近盖板凹槽的外部开设有盖板边缘沟槽，所述盖板边缘沟槽与防水防尘压条相对应。
作为本发明再进一步的方案：所述镂刻凸台的一端为平面结构，并嵌入在盖板凹槽的内侧，所述镂刻凸台的另一端的从上相依分别设置有一个第一镂刻凹槽和两个第二镂刻凹槽，所述第一超薄VC均热板和第二超薄VC均热板分别嵌入在相对应的第一镂刻凹槽和第二镂刻凹槽的内侧，所述镂刻凸台的材质可以采用传热效果良好的铜或铝。
作为本发明再进一步的方案：所述第一超薄VC均热板的面积大于FPGA发热芯片的面积，所述第二超薄VC均热板的面积大于相对应的功放模块的面积。
作为本发明再进一步的方案：所述第一导热硅脂层和第二导热硅脂层采用高导热率的纳米导热介质。
作为本发明再进一步的方案：所述FPGA发热芯片与第一相变模块相对应，所述功放模块与第二相变模块相对应，所述第一相变模块和第二相变模块的外表面均包裹有复合相变材料的紫铜壳，所述紫铜壳与电印刷电路板之间填充有高导热率的柔性导热凝胶。
作为本发明再进一步的方案：所述隔离板可以采用铝或铜材质，所述散热齿和隔离板为一体化结构。
与现有技术相比，本发明的有益效果：
本发明通过第一导热硅脂层和第二导热硅脂层分别将FPGA发热芯片和功放模块产生的热量传到面积较芯片大的第一超薄VC均热板和第二超薄VC均热板，热量再依次通过镂刻凸台、导热膏和外侧的散热盖板后，散发到外部的矿井环境中，通过第一超薄VC均热板和第二超薄VC均热板增大热量分布面积，有效地降低了局部高温热点的出现概率；并采用高热导率的纳米导热介质，切实有效地降低了传热过程中的热阻，有利于防爆设备内部热量迅速传递到外部环境，从而避免了防爆设备热量的累积；当环境温度过高时，通过第一相变模块和第二相变模块可吸收FPGA发热芯片和功放模块的部分产热量，降低印刷电路板的温度，防止印刷电路板表面温度超过额定范围，从而降低无线基站设备中的温度，提高设备的可靠性、稳定性及使用寿命，减少工作故障发生概率。
附图说明
图1为一种矿用防爆兼本安的5G无线基站散热装置的结构示意图；
图2为一种矿用防爆兼本安的5G无线基站散热装置中散热盖板的剖面示意图；
图3为一种矿用防爆兼本安的5G无线基站散热装置中散热盖板的右视示意图；
图4为一种矿用防爆兼本安的5G无线基站散热装置中镂刻凸台的右视示意图；
图5为一种矿用防爆兼本安的5G无线基站散热装置中隔离板的主视示意图；
图6为一种矿用防爆兼本安的5G无线基站散热装置中散热箱体的结构示意图。
图中：1、散热盖板；2、散热箱体；3、拉手；4、印刷电路板；5、FPGA发热芯片；6、功放模块；7、第一导热硅脂层；8、第一超薄VC均热板；9、镂刻凸台；10、导热膏；11、第二导热硅脂层；12、第二超薄VC均热板；13、散热齿；14、隔离板；15、第一相变模块；16、第二相变模块；17、第一镂刻凹槽；18、第二镂刻凹槽；19、温度显示器；20、防水防尘压条；21、盖板凹槽；22、盖板边缘沟槽；23、法兰片。
具体实施方式
请参阅图1～6，本发明实施例中，一种矿用防爆兼本安的5G无线基站散热装置，包括散热箱体2以及连接在散热箱体2一侧的散热盖板1，散热箱体2和散热盖板1形成一个整体封闭的散热防爆箱结构，散热箱体2和散热盖板1可以采用Q235钢材质，从而适合矿下应用的防尘防水防爆封闭空间，散热盖板1的上端固定连接有拉手3，散热箱体2的内部安装有印刷电路板4，印刷电路板4的一端的上下侧分别设置有一块FPGA发热芯片5和两块功放模块6，且印刷电路板4的另一端的上下侧分别设置有第一相变模块15和第二相变模块16，在内部温度高于50°时，第一相变模块15和第二相变模块16由固态变为液态，通过相变潜热过程吸收热量，FPGA发热芯片5的一端设置有第一导热硅脂层7，第一导热硅脂层7的一端设置有第一超薄VC均热板8，功放模块6的一端设置有第二导热硅脂层11，第二导热硅脂层11的一端设置有第二超薄VC均热板12，第一超薄VC均热板8和第二超薄VC均热板12的后侧共同设置有镂刻凸台9，功放模块6的后侧设置有散热齿13，散热齿13的后侧设置有隔离板14，隔离板14起到分隔射频信号的作用，其上的散热齿13增加了散热面积，也有助于提升散热效果，散热箱体2的前侧开设有观察孔，观察孔的内侧安装有温度显示器19，通过观察孔可以观看到散热箱体2内温度显示器19显示的空气温度。
在图1和图6中：散热盖板1和散热箱体2的交接处的底端安装有合页，且散热盖板1和散热箱体2通过合页转动连接，打开后的散热盖板1和散热箱体2之间可以形成180°的展开面，散热箱体2的一端的外侧边缘位置固定连接有法兰片23，散热盖板1和散热箱体2通过螺栓依次贯穿散热盖板1的外侧边缘位置和法兰片23固定连接，法兰片23的内侧嵌入设置有防水防尘压条20。
在图1和图2中：散热盖板1的外部为上宽下窄并向内倾斜的平面结构，且散热盖板1的上下倾角为8～10°，从而使得导热性差的煤尘不易附着在散热盖板1的外侧平面上，保持外平面的光洁度，进而保证散热效果，散热盖板1的内侧开设有与镂刻凸台9相契合的盖板凹槽21，盖板凹槽21的内侧填充有导热膏10，镂刻凸台9和盖板凹槽21通过导热膏10相连接，散热盖板1的一侧靠近盖板凹槽21的外部开设有盖板边缘沟槽22，盖板边缘沟槽22与防水防尘压条20相对应。
在图1和图4中：镂刻凸台9的一端为平面结构，并嵌入在盖板凹槽21的内侧，镂刻凸台9的另一端的从上相依分别设置有一个第一镂刻凹槽17和两个第二镂刻凹槽18，第一超薄VC均热板8和第二超薄VC均热板12分别嵌入在相对应的第一镂刻凹槽17和第二镂刻凹槽18的内侧，镂刻凸台9的材质可以采用传热效果良好的铜或铝。
在图1中：第一超薄VC均热板8的面积大于FPGA发热芯片5的面积，第二超薄VC均热板12的面积大于相对应的功放模块6的面积。
在图1中：第一导热硅脂层7和第二导热硅脂层11采用高导热率的纳米导热介质，从而可以快速散去功放模块6的产生的大量热量。
在图1中：FPGA发热芯片5与第一相变模块15相对应，功放模块6与第二相变模块16相对应，第一相变模块15和第二相变模块16的外表面均包裹有复合相变材料的紫铜壳，在环境温度过高的极端条件下，第一相变模块15和第二相变模块16表面包裹的导热性良好的复合相变材料可吸收部分产热量，从而维持无线基站的FPGA发热芯片5和功放模块6的温度在规定时间内不超过额定范围，紫铜壳与电印刷电路板4之间填充有高导热率的柔性导热凝胶。
在图5中：隔离板14可以采用铝或铜材质，散热齿13和隔离板14为一体化结构。
本发明的工作原理：通过在FPGA发热芯片5和第一超薄VC均热板8之间设置第一导热硅脂层7，在功放模块6和第二超薄VC均热板12之间设置第二导热硅脂层11，面积较小的FPGA发热芯片5将热量传给面积较大的第一超薄VC均热板8，由于此过程中导热面积变大，导致相同热流量下的热流密度减小，从而有效降低了FPGA发热芯片5附近位置高温热点出现的概率；同理，功放模块6将发热量传给比其面积更大的第二超薄VC均热板12，也能有效减少其导致的高温热点，FPGA发热芯片5和功放模块6都将热量传给高热导率材质的铜或铝制镂刻凸台9，再通过整块大面积的散热盖板1将热量迅速高效的传输到矿下环境，减少热量在无线基站装置中的累积；此外，在印刷电路板4远离FPGA发热芯片5和两块功放模块6的一侧分别设置有导热性良好的第一相变模块15和第二相变模块16，在环境温度过高时，可分别吸收FPGA发热芯片5和两块功放模块6产生的部分产热量，维持无线基站的印刷电路板4的温度不超过额定范围。
以上所述的，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。
Claims (8)
1.一种矿用防爆兼本安的5G无线基站散热装置，包括散热箱体(2)以及连接在散热箱体(2)一侧的散热盖板(1)，所述散热箱体(2)和散热盖板(1)形成一个整体封闭的散热防爆箱结构，所述散热盖板(1)的上端固定连接有拉手(3)，其特征在于，所述散热箱体(2)的内部安装有印刷电路板(4)，所述印刷电路板(4)的一端的上下侧分别设置有一块FPGA发热芯片(5)和两块功放模块(6)，且印刷电路板(4)的另一端的上下侧分别设置有第一相变模块(15)和第二相变模块(16)，所述FPGA发热芯片(5)的一端设置有第一导热硅脂层(7)，所述第一导热硅脂层(7)的一端设置有第一超薄VC均热板(8)，所述功放模块(6)的一端设置有第二导热硅脂层(11)，所述第二导热硅脂层(11)的一端设置有第二超薄VC均热板(12)，所述第一超薄VC均热板(8)和第二超薄VC均热板(12)的后侧共同设置有镂刻凸台(9)，所述功放模块(6)的后侧设置有散热齿(13)，所述散热齿(13)的后侧设置有隔离板(14)，所述散热箱体(2)的前侧开设有观察孔，所述观察孔的内侧安装有温度显示器(19)。
2.根据权利要求1所述的一种矿用防爆兼本安的5G无线基站散热装置，其特征在于，所述散热盖板(1)和散热箱体(2)的交接处的底端安装有合页，且散热盖板(1)和散热箱体(2)通过合页转动连接，所述散热箱体(2)的一端的外侧边缘位置固定连接有法兰片(23)，所述散热盖板(1)和散热箱体(2)通过螺栓依次贯穿散热盖板(1)的外侧边缘位置和法兰片(23)固定连接，所述法兰片(23)的内侧嵌入设置有防水防尘压条(20)。
3.根据权利要求1所述的一种矿用防爆兼本安的5G无线基站散热装置，其特征在于，所述散热盖板(1)的外部为上宽下窄并向内倾斜的平面结构，且散热盖板(1)的上下倾角为8～10°，所述散热盖板(1)的内侧开设有与镂刻凸台(9)相契合的盖板凹槽(21)，所述盖板凹槽(21)的内侧填充有导热膏(10)，所述镂刻凸台(9)和盖板凹槽(21)通过导热膏(10)相连接，所述散热盖板(1)的一侧靠近盖板凹槽(21)的外部开设有盖板边缘沟槽(22)，所述盖板边缘沟槽(22)与防水防尘压条(20)相对应。
4.根据权利要求1所述的一种矿用防爆兼本安的5G无线基站散热装置，其特征在于，所述镂刻凸台(9)的一端为平面结构，并嵌入在盖板凹槽(21)的内侧，所述镂刻凸台(9)的另一端的从上相依分别设置有一个第一镂刻凹槽(17)和两个第二镂刻凹槽(18)，所述第一超薄VC均热板(8)和第二超薄VC均热板(12)分别嵌入在相对应的第一镂刻凹槽(17)和第二镂刻凹槽(18)的内侧，所述镂刻凸台(9)的材质可以采用传热效果良好的铜或铝。
5.根据权利要求1所述的一种矿用防爆兼本安的5G无线基站散热装置，其特征在于，所述第一超薄VC均热板(8)的面积大于FPGA发热芯片(5)的面积，所述第二超薄VC均热板(12)的面积大于相对应的功放模块(6)的面积。
6.根据权利要求1所述的一种矿用防爆兼本安的5G无线基站散热装置，其特征在于，所述第一导热硅脂层(7)和第二导热硅脂层(11)采用高导热率的纳米导热介质。
7.根据权利要求1所述的一种矿用防爆兼本安的5G无线基站散热装置，其特征在于，所述FPGA发热芯片(5)与第一相变模块(15)相对应，所述功放模块(6)与第二相变模块(16)相对应，所述第一相变模块(15)和第二相变模块(16)的外表面均包裹有复合相变材料的紫铜壳，所述紫铜壳与电印刷电路板(4)之间填充有高导热率的柔性导热凝胶。
8.根据权利要求1所述的一种矿用防爆兼本安的5G无线基站散热装置，其特征在于，所述隔离板(14)可以采用铝或铜材质，所述散热齿(13)和隔离板(14)为一体化结构。
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