CN101710250A - 一种特种计算机 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种特种计算机，包括机箱，设置在机箱内的主板、硬盘以及电源，所述主板、硬盘以及电源均通过一接触传导装置与所述机箱进行连接，并在所述主板、硬盘的相应位置上设有一减震装置。通过采用本发明技术方案，具有良好密封防尘、散热与抗震性能，系统运行稳定可靠，可以满足野外污染大、电磁干扰严重的恶劣环境使用，可广泛应用在铁路、电力、环保等特殊行业。

Description

一种特种计算机

技术领域

本发明涉及计算机结构，特别涉及一种低功耗无风扇嵌入式特种计算机。

背景技术

随着计算机技术的不断发展与普及，工业用性能优异、能满足恶劣外部工作环境的计算机已广泛应用于工业生产和人民生活的各个领域。

现有的无风扇特种计算机基本上都采用单板、非19寸标准上架式结构，由于这种结构和板卡的限制，在特种计算机上可扩展性能大大减少，基本不能扩展其他的板卡。

而工控行业19寸标准上架式特种计算机虽然采用了全长卡加底板的形式，可满足客户扩展其他板卡的需求，但散热系统设计普遍采用通风孔和风扇进行散热，不能做到全密封，对劳动密集型、工作环境恶劣、棉纤维尘埃多的纺织行业，自控设备的防尘效果不好很容易导致主板上灰垢很多，造成主板散热能力下降，而导致电子元器件快速老化，或者直接造成电路板短路，从而减少了系统的使用寿命，增加生产成本；灰尘积累还会导致风扇速度减慢，严重时会使风扇停转，直接导致CPU温度升高，系统死机。此外，对铁路、电力等使用环境较恶劣、野外污染较大的行业，也存在着很大的故障隐患。

发明内容

本发明的目的在于针对现有技术的缺陷，提供一种低功耗无风扇嵌入式特种计算机，可以起到防尘、耐高温以及抗震、散热良好等效果。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种特种计算机，包括机箱，设置在机箱内的主板、硬盘以及电源，所述主板、硬盘以及电源均通过一接触传导装置与所述机箱进行连接，并在所述主板、硬盘的相应位置上设有一减震装置。

本发明中，用于主板的接触传导装置主要包括热管、第一CPU散热块、第二CPU散热块以及温度压板；

主板上的CPU通过第一CPU散热块、第二CPU散热块以及温度压板配合用螺钉固定，在温度压板和第一CPU散热块之间嵌入一热管，并在第一CPU散热块与第二CPU散热块之间嵌入另一热管，热管与机箱的顶部紧密配合连接。

在机箱的顶部设置有导热上压板和导热下压板，导热上压板和导热下压板均铣有用于配合嵌入热管的凹槽，导热上压板和导热下压板分别通过螺钉固定在机箱上。

本发明中，用于硬盘的所述接触传导装置主要包括铜箔、散热块、铜箔压板以及导热材料；

硬盘的一端通过硬盘架和硬盘架压板紧密贴合并用螺钉固定，铜箔位于硬盘和硬盘架压板之间，铜箔与硬盘的接触面贴附导热材料，铜箔的延伸端与设置在机箱侧板的散热块贴合，贴合后并通过铜箔压板进行压紧固定，固定后外露于机箱的外部；其中，铜箔与硬盘的接触面贴附导热材料。

本发明中，用于电源的所述接触传导装置主要包括电源导热架、电源架以及导热材料；

电源的电源芯片通过电源导热架与电源架贴合，电源架用于将电源进行固定，固定后与机箱的底部贴合；其中，电源芯片与电源导热架的接触面贴附导热材料，电源架与机箱的底部的接触面贴附导热材料。

本发明中，用于主板的所述减震装置主要包括压条和橡胶弹压垫；

通过设置在机箱上的压条将主板进行固定，主板与压条的接触面设有橡胶弹压垫。

本发明中，用于硬盘的所述减震装置主要包括橡胶减震垫，硬盘架通过橡胶减震垫与驱动架固定在机箱内。

用于硬盘的所述减震装置还包括铜箔，铜箔的厚度为0.1mm。

本发明中，所述机箱为密封机箱。

本发明中，第一CPU散热块、第二CPU散热块以及温度压板为铝合金材料。

通过采用本发明技术方案，与现有的技术相比，本发明具有如下优点：

本发明所述的一种特种计算机是无风扇全密封计算机，具有良好密封防尘性能，并且采用全长卡具有较好的扩展性能，能更好地满足用户的需要，再者还由于在机箱的导热上、下压板之间多铣了4个用于配合嵌入热管的凹槽，使得该机箱可兼容13槽、14槽的底板，另外本发明还具有良好的散热与抗震性能，系统运行稳定可靠，可以满足灰尘多、野外污染大、电磁干扰严重的恶劣环境使用，可广泛应用在纺织、铁路、电力、环保等特殊行业。

附图说明

图1是本发明所述特种计算机的立体图；

图2是本发明所述特种计算机的分体图；

图3是本发明所述特种计算机的主板散热的结构图；

图4是本发明所述特种计算机的主板散热的热管结构图；

图5是本发明所述特种计算机的主板抗震的结构图；

图6是本发明所述特种计算机的硬盘散热抗震的结构图；

图7是本发明所述特种计算机的电源散热的结构图。

具体实施方式

针对现有技术，本发明主要解决了以下4个技术问题：

1.防尘，防护等级为IP50(全封闭工业壳体)，解决了环境恶劣，野外污染大等带来的隐患。

2.工作温度：-10℃～+65℃，解决了铁路、电力等外部工作环境温度变化大带来的问题。

3.抗震，整机抗震动：5-19Hzs周期/1.2mm振幅；19-200Hz/1.2g加速度；抗冲击：加速度15g，周期11ms；内部主要对硬盘进行减震设计和主板抗震设计。

4.热设计，通过接触传导解决机箱内部散热设计，保证系统运行稳定。

如图1、图2所示，本发明提供的一种标准上架的低功耗无风扇嵌入式特种计算机，可针对性地解决特种计算机应用在铁路、电力、环保等特殊行业的恶劣环境下所产生的故障隐患。整机采用无风扇设计，箱体没有通风散热孔，可满足防护等级IP50(全封闭工业壳体)的要求，具有很好的防尘效果。并且，整机采用了接触传导的方式进行整机散热，充分利用了箱体结构体进行导热，具有很好的散热和抗震效果。

其中，如图2所示，整机的前面设置有温度显示模块100，用于显示外部工作环境的温度，USB接口200，整机工作指示灯300，软驱400，以及复位按钮500和开关按钮600。

下面根据附图和具体实施例对本发明作进一步阐述。本发明的实施技术方案如下：

如图3至图7所示，一种特种计算机，包括机箱1，设置在机箱1内的主板2、硬盘3以及电源4，主板2、硬盘3以及电源4均通过一接触传导装置与机箱1进行连接，该接触传导装置用于进行整机散热，并在所述主板2、硬盘3的相应位置上设有一减震装置。

本发明一个优选实施例中，机箱面板采用铝合金铸造结构型材，这种结构型材具有良好密封防尘、散热与抗震性能；主板选用全长IPC-1712CLNA主板，CPU分别采用CM 1.0G和Intel低功耗PM 1.4G处理器；底板选用带14槽或13槽PICMG 1.0PCI/ISA底板；外形尺寸为19寸上架标准4U整机，该优选实施例为采用了全长CPU卡的一款低功耗无风扇嵌入式特种计算机，散热性能良好，工作可靠，防护性能与抗干扰性能优异；可以满足野外污染大、电磁干扰严重的恶劣环境下使用，可广泛应用在铁路、电力、环保等特殊行业。

如图3、图4、图5所示，为本发明所述特种计算机的主板散热及抗震设计的结构图。由于主板芯片散热问题是影响特种计算机系统运行稳定的关键部件，在本优选实施例中，主板选用全长IPC-1712CLNA主板，CPU分别采用CM 1.0G和Intel低功耗PM 1.4G处理器，并采用了热管和铝合金进行传导散热。

具体的，如图3所示，其中，用于主板的接触传导装置主要包括热管7、第一CPU散热块5、第二CPU散热块6以及温度压板27。

主板2上的CPU通过第一CPU散热块5、第二CPU散热块6以及温度压板27配合用螺钉固定，在温度压板27和第一CPU散热块5之间嵌入一热管7，并在第一CPU散热块5与第二CPU散热块6之间嵌入另一热管7，热管7与机箱1的顶部紧密配合连接。第一CPU散热块5、第二CPU散热块6以及温度压板27为铝合金材料，因热管热传导性能优于铝合金，而铝合金的优势在于散热性能，再加上结构限制，采用热管是将热量传导至机箱1顶部的较佳方案。

机箱1的顶部设置有导热上压板8和导热下压板9，导热上压板8和导热下压板9均铣有用于配合嵌入热管7的凹槽10，导热上压板8和导热下压板9分别通过螺钉固定在机箱1上。由于导热上压板8和导热下压板9还设置了4个小孔，这4个小孔是由导热上压板8、导热下压板9的两个半圆形的凹槽10相配合组成的(如图4所示)，因此可兼容不同的底板，例如可兼容13槽或14槽等规格的底板，其中凹槽10可以根据实际需要设置成多个。

再如图4所示，其中导热上压板8的上表面铣出的造型槽101，一方面可美化外观，另一方面则为加大散热面积，以满足主板热量的散出，保证特种计算机系统稳定。

如图5所示，用于主板的减震装置主要包括压条18和橡胶弹压垫19，通过设置在机箱1上的压条18将主板2进行固定，主板2与压条18的接触面设有橡胶弹压垫19，这样可防止在冲击振动时主板变形。其中，底板23选用带14槽或13槽PICMG 1.0PCI/ISA底板，机箱1的后面还设有电源开关24和电源输入25，主板2是插装在主板导轨条22上。

如图6所示，为本发明所述特种计算机的硬盘散热及抗震设计的结构图。虽然硬盘3的发热量相对于主板2的发热量来说要少很多，但如果不进行散热的话，会导致硬盘老化速度加快，影响硬盘的寿命。

本优选实施例中，用于硬盘的接触传导装置主要包括铜箔11、散热块12、铜箔压板15以及导热材料(图中未标示)。

硬盘热量主要是通过铜箔11传导到机箱1侧板的散热块12进行散热，该散热块12可采用铝合金散热块，这样散热效果较好。

硬盘3的一端通过硬盘架13和硬盘架压板14紧密贴合并用螺钉固定，铜箔11位于硬盘3和硬盘架压板14之间，铜箔11的延伸端与设置在机箱1侧板的散热块12贴合，贴合后并通过铜箔压板15进行压紧固定。其中，铜箔11与硬盘3的接触面贴附导热材料(图中未标示)，以保证热传导面接触良好。

用于硬盘的减震装置主要包括铜箔11和橡胶减震垫21。但硬盘3采用铜箔11进行导热的另一方面体现在减震设计上。

硬盘减震设计的第一种方式，可以将硬盘架13扣在硬盘3上，硬盘架13再通过四个橡胶减震垫21与硬盘盒固定，硬盘盒再放置于驱动架13内。由于这种方式散热和减震效果不太理想，本发明的优选实施方式是采用以下这种：

硬盘减震设计的第二种方式，是将硬盘架13倒置，硬盘3放于硬盘架13内，在硬盘3上放置铜箔11，铜箔11上再放置硬盘架压板15，使硬盘架压板15和硬盘架13紧密贴合，通过螺钉将硬盘架13和硬盘架压板15固定从而达到固定硬盘3的效果。

铜箔11被压于硬盘3和硬盘架压板15之间，因为铜箔11本身厚度只有0.1mm，弯曲回弹性好，在震动时可随硬盘3起伏而变形，不产生硬碰撞。而硬盘架13通过橡胶减震垫21与驱动架20固定在机箱1内，在整机震动冲击中起到减震的作用。

如图7所示，为本发明所述特种计算机的电源散热的结构图。电源4的散热设计中主要将发热较大的芯片进行散热，用于电源的接触传导装置主要包括电源导热架16、电源架17以及导热材料26，电源4的电源芯片通过电源导热架16与电源架17贴合，电源架17用于将电源4进行固定，固定后与机箱1的底部贴合以进行散热；其中，电源导热架16为铝板，电源芯片与电源导热架16的接触面贴附导热材料26，电源架17与机箱1的底部的接触面贴附导热材料26，以保证热传导面接触充分。

综上所述，通过采用本发明技术方案，具有良好密封防尘、散热与抗震性能，系统运行稳定可靠，可以满足野外污染大、电磁干扰严重的恶劣环境使用，可广泛应用在铁路、电力、环保等特殊行业。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的权利要求范围之内。

Claims (10)

1.一种特种计算机，包括机箱(1)，设置在机箱(1)内的主板(2)、硬盘(3)以及电源(4)，其特征在于，所述主板(2)、硬盘(3)以及电源(4)均通过一接触传导装置与所述机箱(1)进行连接，并在所述主板(2)、硬盘(3)的相应位置上设有一减震装置。

2.根据权利要求1所述的一种特种计算机，其特征在于，所述接触传导装置主要包括热管(7)、第一CPU散热块(5)、第二CPU散热块(6)以及温度压板(27)；

主板(2)上的CPU通过第一CPU散热块(5)、第二CPU散热块(6)以及温度压板(27)配合用螺钉固定，在温度压板(27)和第一CPU散热块(5)之间嵌入一热管(7)，并在第一CPU散热块(5)与第二CPU散热块(6)之间嵌入另一热管(7)，热管(7)与机箱(1)的顶部紧密配合连接。

3.根据权利要求1所述的一种特种计算机，其特征在于，在机箱(1)的顶部设置有导热上压板(8)和导热下压板(9)，导热上压板(8)和导热下压板(9)均铣有用于配合嵌入热管(7)的凹槽(10)，导热上压板(8)和导热下压板(9)分别通过螺钉固定在机箱(1)上。

4.根据权利要求1所述的一种特种计算机，其特征在于，所述接触传导装置主要包括铜箔(11)、散热块(12)、铜箔压板(15)以及导热材料(26)；

硬盘(3)的一端通过硬盘架(13)和硬盘架压板(14)紧密贴合并用螺钉固定；铜箔(11)位于硬盘(3)和硬盘架压板(14)之间，铜箔(11)与硬盘(3)的接触面贴附导热材料(26)，铜箔(11)的延伸端与设置在机箱(1)侧板的散热块(12)贴合，贴合后并通过铜箔压板(15)进行压紧固定。

5.根据权利要求1所述的一种特种计算机，其特征在于，所述接触传导装置主要包括电源导热架(16)、电源架(17)以及导热材料(26)；

电源(4)的电源芯片通过电源导热架(16)与电源架(17)贴合，电源架(17)用于将电源(4)进行固定，固定后与机箱(1)的底部贴合；其中，电源芯片与电源导热架(16)的接触面贴附导热材料(26)，电源架(17)与机箱(1)的底部的接触面贴附导热材料(26)。

6.根据权利要求1-3任一所述的一种特种计算机，其特征在于，所述减震装置主要包括压条(18)和橡胶弹压垫(19)；

通过设置在机箱(1)上的压条(18)将主板(2)进行固定，主板(2)与压条(18)的接触面设有橡胶弹压垫(19)。

7.根据权利要求4所述的一种特种计算机，其特征在于，所述减震装置主要包括橡胶减震垫(21)，硬盘架(13)通过橡胶减震垫(21)与驱动架(20)固定在机箱(1)内。

8.根据权利要求4所述的一种特种计算机，其特征在于，所述减震装置还包括铜箔(11)，铜箔(11)的厚度为0.1mm。

9.根据权利要求1所述的一种特种计算机，其特征在于，机箱(1)为密封机箱。

10.根据权利要求2所述的一种特种计算机，其特征在于，第一CPU散热块(5)、第二CPU散热块(6)以及温度压板(27)为铝合金材料。

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