CN111050514B - 一种耐高温型工业以太网交换机 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种耐高温型工业以太网交换机，包括金属外壳，所述金属外壳的上端面上固定安装有金属亮片，所述金属亮片上固定安装有玻璃面板，所述金属外壳内固定安装有电路基板，所述电路基板上贴附安装有散热管，所述散热管上贴附安装有柔性电路板，所述柔性电路板上安装有温差发电机构，所述金属外壳的侧面对称嵌入安装有两个金属防尘网，所述金属外壳的内侧壁上安装有风冷散热机构。本发明通过玻璃面板和金属亮片降低辐射热传导，增加装置的耐热能力，通过风冷散热机构和温差发电机构达到根据温度情况自动调整散热速度的目的，无需独立电源供电，降低能源损耗，且柔性电路板能够更好的贴附在散热管上进行散热，增加装置的散热能力。

Description

一种耐高温型工业以太网交换机

技术领域

本发明涉及工业交换机领域，尤其涉及一种耐高温型工业以太网交换机。

背景技术

工业以太网交换机，即应用于工业控制领域的以太网交换机设备，由于采用的网络标准其开放性好、应用广泛，大部分工业以太网交换机应用在温度较高的露天场合或中转控制房内，然而这些区域由于面积较小，使用不频繁，因此一般不会安装空调等设备降温，因此，工业以太网交换机要具有较高的耐高温能力，保证在温度较高的夏天在阳光照射下急剧升温后依然能够稳定的工作。

目前对于工业以太网交换机提高耐热性能的较好方案为散热方案，将工业以太网交换机温度降低以达到耐高温的目的，目前普遍的做法就是给工业以太网交换机罩上隔热罩，再通过风机将隔热罩内部的高温气体抽到外界，但此方法降温效率低且因为风机不停的转动而导致能源浪费，又如已授权的授权公告号为CN208317225U的实用新型专利中所述的“一种耐高温型工业以太网交换机”，利用水泵给外壳降温，循环水泵将交换机的表面热量接触交换，且水泵和循环水泵的水来源于水箱上的自来水管，即在水泵进行喷洒蒸发散热时，虽然解决了耐高温问题，但带来了很大的水资源浪费，且工业以太网交换机处于靠近水源的潮湿地带易使内部电子元器件受潮损坏，方案可行性较低；又如申请号为201910034823.9的发明专利中所述的“一种工业交换机液冷散热装置”，通过液体冷却剂和循环制冷管道的组合，在外壳的内壁上贴附安装循环制冷管道，使得交换机的热量能够通过制冷剂的吸热和放热来实现循环降温散热，但此方案只能针对于交换机在运行时对自身所产生的热量进行降温，却无法对因外界温度或阳光照射导致整个机体温度升高的情况进行有效的散热，因为整体处于高温中时，液体冷却剂容器也处于高温环境，液体冷却剂在容器中即开始吸热，导致整体散热效果下降，伴随着长时间的高温，液体冷却剂无法进行散热循环，部分冷却剂吸热汽化膨胀，会导致管道压力增大，加以高温环境可能会发生管道破裂等危险情况。

综上所述，现有的工业以太网交换机耐高温结构或散热装置虽一定程度上解决了散热问题，但存在以下问题：

1、风机型对流式散热结构在散热过程中需要持续不断的运转，造成不必要的电能浪费；

2、水流对金属外壳进行蒸发降温散热时，浪费大量的水资源，且长时间用水降温易使金属外壳发生锈蚀并使得内部电子元器件受潮损坏；

3、仅使用液体冷却器循环降温，不适用于工业以太网交换机所处的整体高温恶劣环境下降温。

发明内容

本发明的目的是为了解决现有技术中存在的缺点，而提出的一种耐高温型工业以太网交换机。

为了实现上述目的，本发明采用了如下技术方案：

一种耐高温型工业以太网交换机，包括金属外壳，所述金属外壳的上端面上固定安装有金属亮片，所述金属亮片上固定安装有玻璃面板，金属亮片反射光线能够有效的防止热辐射带来的温度升高，所述金属外壳内固定安装有电路基板，所述电路基板上贴附安装有散热管，所述散热管上贴附安装有柔性电路板，且散热管与柔性电路板之间涂有绝缘导热硅脂，散热管用于将柔性电路板上产生的热量传导到散热管管壁上，所述柔性电路板上安装有温差发电机构，所述金属外壳的侧面对称嵌入安装有两个金属防尘网，所述金属外壳的内侧壁上安装有风冷散热机构，且风冷散热机构与散热管相连接，且风冷散热机构与温差发电机构电性连接。

优选地，所述温差发电机构包括多个温差发电片，所述柔性电路板上焊接安装有多个处理芯片，且多个温差发电片分别贴附在多个处理芯片上，且温差发电片与处理芯片之间涂有绝缘导热硅脂，所述温差发电片包括冷端和热端，且冷端与热端通过半导体连接，所述温差发电片上分别焊接有正极连接线和负极连接线，多个所述温差发电片的正极连接线通过导线电性连接，多个所述温差发电片的负极连接线通过导线电性连接。

优选地，所述风冷散热机构包括固定在金属外壳内侧壁上的风箱和风罩，所述风箱固定在其中一个金属防尘网处，所述风箱内固定安装有通风机架，所述通风机架上安装有直流散热电机，所述直流散热电机的输出轴上固定安装有散热风扇，所述风箱远离金属防尘网的一侧固定插设有第一连接软管，所述风罩固定在风箱相对的一侧的金属防尘网处，所述风罩上固定插设有第二连接软管，所述第一连接软管和第二连接软管分别与散热管的两个的管口固定密封连接，即直流散热电机启动时带动散热风扇转动，使得风箱内的气体被散热风扇吹出形成负压，从而使得气流沿风罩处的金属防尘网进入风罩，然后从第二连接软管进入散热管，再通过第一连接软管进入风箱，最后被散热风扇从金属防尘网处吹出，使得散热管将柔性电路板上传导的热量吹出工业以太网交换机；

多个温差发电片的正极连接线通过导线连接后与直流散热电机的正极相连接，多个温差发电片的负极连接线通过导线连接后与直流散热电机的负极相连接，当多个处理芯片由于环境温度过高或自身发热严重导致表面温度升高后，使得温差发电片的冷端和热端的温差增大，从而使得正极连接线和负极连接线产生电流，驱动直流散热电机带动散热风扇转动，通过散热管降低柔性电路板上的多个处理芯片以及各个电子元器件的温度，当温度降到一定程度，使得温差发电片的冷端和热端的温差变小，无法提供直流散热电机的驱动电流时，直流散热电机停止转动散热，依此状态循环工作，即温度达到一定值时直流散热电机工作散热，温度下降到此数值以下，即停止散热，无需外接散热电源，节约能源。

本发明具有以下有益效果：

1、通过在金属外壳的上表面安装金属亮片和玻璃面板，使得工业以太网交换机在受到阳光直射时能够将大部分光线反射，减少辐射传导至工业以太网交换机的热量，增加工业以太网交换机的耐热程度。

2、采用柔性电路板焊接处理芯片和其余电子元器件，柔性电路板由于超薄可弯曲的特性，能够较快的将热量传递出去，同时柔性电路板能够提供较好的抗震能力，适用于工业以太网交换机所处的恶劣环境。

3、通过风冷散热机构和温差发电机构的配合达到自动控制直流散热电机启动散热的效果，在多个处理芯片温度升高时，温差发电片的冷端和热端温差增大使得发电电流增大，驱动直流散热电机启动，通过散热风扇使得气流从外界环境到风罩到散热管再到风箱最后被吹出，使得散热管对柔性电路板和其上的处理芯片及其余电子元器件进行散热，温度降低后，温差发电电流不足以驱动直流散热电机，停止散热，循环往复使得各个电子元器件温度保持恒定状态，使得工业以太网交换机的耐热程度增加，且多个温差发电片并联，提高发电电流。

综上所述，本发明通过玻璃面板和金属亮片降低辐射热传导，增加装置的耐热能力，通过风冷散热机构和温差发电机构达到根据温度情况自动调整散热速度的目的，无需独立电源供电，降低能源损耗，且柔性电路板能够更好的贴附在散热管上进行散热，增加装置的散热能力。

附图说明

图1为本发明提出的一种耐高温型工业以太网交换机的结构示意图；

图2为本发明提出的一种耐高温型工业以太网交换机的柔性电路板部分放大图；

图3为本发明提出的一种耐高温型工业以太网交换机的温差发电片部分放大图；

图4为本发明提出的一种耐高温型工业以太网交换机的风冷散热机构部分放大图；

图5为本发明提出的一种耐高温型工业以太网交换机的散热管部分放大图；

图6为图5中A处放大图。

图中：1金属外壳、2金属亮片、3玻璃面板、4金属防尘网、5电路基板、6散热管、7柔性电路板、8处理芯片、9温差发电片、10风箱、11通风机架、12第一连接软管、13直流散热电机、14散热风扇、15风罩、16第二连接软管、901热端、902冷端、903正极连接线、904负极连接线。

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。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

参照图1-6，一种耐高温型工业以太网交换机，包括金属外壳1，金属外壳1的上端面上固定安装有金属亮片2，金属亮片2上固定安装有玻璃面板3，金属亮片2反射光线能够有效的防止热辐射带来的温度升高，金属外壳1内固定安装有电路基板5，电路基板5上贴附安装有散热管6，散热管6上贴附安装有柔性电路板7，且散热管6与柔性电路板7之间涂有绝缘导热硅脂，散热管6用于将柔性电路板7上产生的热量传导到散热管6管壁上，柔性电路板7上安装有温差发电机构，金属外壳1的侧面对称嵌入安装有两个金属防尘网4，金属外壳1的内侧壁上安装有风冷散热机构，且风冷散热机构与散热管6相连接，且风冷散热机构与温差发电机构电性连接。

温差发电机构包括多个温差发电片9，柔性电路板7上焊接安装有多个处理芯片8，且多个温差发电片9分别贴附在多个处理芯片8上，且温差发电片9与处理芯片8之间涂有绝缘导热硅脂，温差发电片9包括冷端902和热端901，且冷端902与热端901通过半导体连接，温差发电片9上分别焊接有正极连接线903和负极连接线904，多个温差发电片9的正极连接线903通过导线电性连接，多个温差发电片9的负极连接线904通过导线电性连接。

风冷散热机构包括固定在金属外壳1内侧壁上的风箱10和风罩15，风箱10固定在其中一个金属防尘网4处，风箱10内固定安装有通风机架11，通风机架11上安装有直流散热电机13，直流散热电机13的输出轴上固定安装有散热风扇14，风箱10远离金属防尘网4的一侧固定插设有第一连接软管12，风罩15固定在风箱10相对的一侧的金属防尘网4处，风罩15上固定插设有第二连接软管16，第一连接软管12和第二连接软管16分别与散热管6的两个的管口固定密封连接，即直流散热电机13启动时带动散热风扇14转动，使得风箱10内的气体被散热风扇14吹出形成负压，从而使得气流沿风罩15处的金属防尘网4进入风罩15，然后从第二连接软管16进入散热管6，再通过第一连接软管12进入风箱10，最后被散热风扇14从金属防尘网4处吹出，使得散热管6将柔性电路板7上传导的热量吹出工业以太网交换机；

多个温差发电片9的正极连接线903通过导线连接后与直流散热电机13的正极相连接，多个温差发电片9的负极连接线904通过导线连接后与直流散热电机13的负极相连接，当多个处理芯片8由于环境温度过高或自身发热严重导致表面温度升高后，使得温差发电片9的冷端902和热端901的温差增大，从而使得正极连接线903和负极连接线904产生电流，驱动直流散热电机13带动散热风扇14转动，通过散热管6降低柔性电路板7上的多个处理芯片8以及各个电子元器件的温度，当温度降到一定程度，使得温差发电片9的冷端902和热端901的温差变小，无法提供直流散热电机13的驱动电流时，直流散热电机13停止转动散热，依此状态循环工作，即温度达到一定值时直流散热电机13工作散热，温度下降到此数值以下，即停止散热，无需外接散热电源，节约能源。

本发明在使用时，将工业以太网交换机的电源、网络线等连接好，启动使用，在使用过程中，多个处理芯片8会逐渐升温，使得多个温差发电片9的热端901和冷端902的温度逐渐增大，开始产生电流，当多个处理芯片8由于外界环境温度升高导致运行环境温度较高时，多个处理芯片8运行温度会快速升温，此时温差发电片9的热端901和冷端902的温差较大，产生较大电流，又因为多个温差发电片9并联给直流散热电机13提供驱动电流，则并联后电流增加，总的驱动电流增大，使得直流散热电机13转动，带动散热风扇14转动，从而使得外界气流从风罩15一侧的金属防尘网4进入风罩15内，然后通过第二连接软管16进入散热管6内，再通过第一连接软管12进入风箱10内，最后被散热风扇14从金属防尘网4处吹出，则柔性电路板7上电子元器件产生的热量传递到散热管6上被持续流动的气流带出工业以太网交换机外侧，达到散热降温的效果，且风冷散热机构由多个处理芯片8产生的热能经温差发电机构转换成电能来提供驱动电能，因此本工业以太网交换机仅需消耗自身热能来驱动风冷散热机构对内部电路散热达到降温耐高温的效果，节省能源，且自动运转，无需控制和外接散热驱动电源。

以上所述，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 (1)

1.一种耐高温型工业以太网交换机，包括金属外壳(1)，其特征在于，所述金属外壳(1)的上端面上固定安装有金属亮片(2)，所述金属亮片(2)上固定安装有玻璃面板(3)，所述金属外壳(1)内固定安装有电路基板(5)，所述电路基板(5)上贴附安装有散热管(6)，所述散热管(6)上贴附安装有柔性电路板(7)，所述柔性电路板(7)上安装有温差发电机构，所述金属外壳(1)的侧面对称嵌入安装有两个金属防尘网(4)，所述金属外壳(1)的内侧壁上安装有风冷散热机构，且风冷散热机构与散热管(6)相连接，且风冷散热机构与温差发电机构电性连接；

所述温差发电机构包括多个温差发电片(9)，所述柔性电路板(7)上焊接安装有多个处理芯片(8)，且多个温差发电片(9)分别贴附在多个处理芯片(8)上；且温差发电片与处理芯片之间涂有绝缘导热硅脂，所述温差发电片包括冷端和热端，且冷端与热端通过半导体连接，所述温差发电片上分别焊接有正极连接线和负极连接线，多个所述温差发电片的正极连接线通过导线电性连接，多个所述温差发电片的负极连接线通过导线电性连接；

所述风冷散热机构包括固定在金属外壳(1)内侧壁上的风箱(10)和风罩(15)；所述风箱固定在其中一个金属防尘网处，所述风箱内固定安装有通风机架，所述通风机架上安装有直流散热电机，所述直流散热电机的输出轴上固定安装有散热风扇，所述风箱远离金属防尘网的一侧固定插设有第一连接软管，所述风罩固定在风箱相对的一侧的金属防尘网处，所述风罩上固定插设有第二连接软管，所述第一连接软管和第二连接软管分别与散热管的两个的管口固定密封连接，即直流散热电机启动时带动散热风扇转动，使得风箱内的气体被散热风扇吹出形成负压，从而使得气流沿风罩处的金属防尘网进入风罩，然后从第二连接软管进入散热管，再通过第一连接软管进入风箱，最后被散热风扇从金属防尘网处吹出，使得散热管将柔性电路板上传导的热量吹出工业以太网交换机；

多个温差发电片的正极连接线通过导线连接后与直流散热电机的正极相连接，多个温差发电片的负极连接线通过导线连接后与直流散热电机的负极相连接，当多个处理芯片由于环境温度过高或自身发热严重导致表面温度升高后，使得温差发电片的冷端和热端的温差增大，从而使得正极连接线和负极连接线产生电流，驱动直流散热电机带动散热风扇转动，通过散热管降低柔性电路板上的多个处理芯片以及各个电子元器件的温度，当温度降到一定程度，使得温差发电片的冷端和热端的温差变小，无法提供直流散热电机的驱动电流时，直流散热电机停止转动散热，依此状态循环工作，即温度达到一定值时直流散热电机工作散热，温度下降到此数值以下，即停止散热。

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