CN112839496A - 带风扇的嵌入式密闭工控机 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种带风扇的嵌入式密闭工控机，包括密闭壳体、除尘挡板和驱动组件，所述密闭壳体的内部安装有散热管，所述密闭壳体的外部安装有风扇装置，所述散热管用于将密闭壳体内部的热量传导至所述密闭壳体；所述风扇装置包括风扇导风盖、防尘网和涡轮风扇，所述风扇导风盖具有风扇进风口和风扇出风口，所述防尘网和所述涡轮风扇依次设置于所述风扇进风口的下方，且涡轮风扇位于风扇导风和密闭壳体之间。除尘挡板滑动连接于风扇导风盖的外表面，所述驱动组件与密闭壳体固定连接且驱动组件的输出端与除尘挡板连接。本发明缩小了整体尺寸，保证散热效率，同时实现自动清灰的功能。

Description

带风扇的嵌入式密闭工控机

技术领域

本发明涉及工控机设备领域，具体涉及一种带风扇的嵌入式密闭工控机。

背景技术

嵌入式工控机也叫做盒式电脑或者无风扇工控机，通常会进行加固、防尘、防潮、防腐蚀、防辐射等特殊设计。嵌入式工控机是一种专门为工业现场而设计的紧凑，加固增强型工业计算机。它可以作为一个工业控制器在工业环境中可靠运行。嵌入式工控机可以灵活的应用在对温度及使用空间等苛刻的环境中，包括AI、车载、零售、监控、电子广告牌、工厂控制等有低功耗系统需求的应用市场。在不断发展的物联网中也起着关键作用，它使机器、人、地方、事物和云之间的连接成为可能。

现有的嵌入式工控机，遇到高功耗需求时的解决方案通常为：第一，散热设计达到要求，但整机尺寸偏大；第二，尺寸小巧，但是整机带风扇，不密闭。这两种解决方案不能同时满足尺寸小巧、散热速度快、整机密闭的需求。

另外带风扇的嵌入式工控机散热的主要部件是风扇，而风能的散热方式必然存在灰尘堆积问题。嵌入式工控机长期的运行后，风扇的进风口和排风口处是灰尘堆积的主要地方，特别是进风口。灰尘堆积导致散热效率打折扣，如果采用人工手动除尘，会使维护保养次数增加，相应地维护成本增多。

发明内容

针对现有技术中的缺陷，以缩小整体尺寸，保证散热效率，同时实现自动清灰。本发明提供一种带风扇的嵌入式密闭工控机，包括密闭壳体，所述密闭壳体的内部安装有散热管，所述密闭壳体的外部安装有风扇装置，所述散热管用于将密闭壳体内部的热量传导至所述密闭壳体；所述风扇装置包括风扇导风盖、防尘网和涡轮风扇，所述风扇导风盖具有风扇进风口和风扇出风口，所述防尘网和所述涡轮风扇依次设置于所述风扇进风口的下方，且涡轮风扇位于风扇导风和密闭壳体之间；通过涡轮风扇转动并使冷空气从所述风扇进风口流入以及热空气从风扇出风口流出，进而加快密闭壳体的散热；

还包括除尘挡板和驱动组件；所述除尘挡板滑动连接于风扇导风盖的外表面，所述驱动组件与密闭壳体固定连接且驱动组件的输出端与除尘挡板连接，通过驱动组件带动除尘挡板滑动以遮挡风扇进风口和风扇出风口，或者带动除尘挡板滑动以打开风扇进风口和风扇出风口。

优选地，所述密闭壳体包括上盖、底盖、左侧板、右侧板、前盖板和后盖板，所述上盖、所述底盖、所述左侧板、所述右侧板、所述前盖板和所述后盖板形成一个密闭的空间，所述左侧板和所述右侧板分别位于所述上盖的左右两侧，并与所述底盖连接。

优选地，所述上盖、所述左侧板和所述右侧板的外侧面均匀分布有多个散热翅片，所述上盖、所述左侧板、所述右侧板和多个所述散热翅片采用铝挤型材的一体挤压成型结构。

优选地，所述风扇装置设于所述上盖的上表面，且涡轮风扇安装于上盖上表面的沉槽，进而使涡轮风扇与所述散热翅片的高度一致，以及散热翅片环设于所述涡轮风扇的四周。

优选地，所述风扇出风口包括多个呈圆形排列的第一出风孔，所述第一出风孔设于所述散热翅片的间隙之间。

优选地，所述前盖板和所述后盖板的中部分别具有向上凸起的第一凸缘和第二凸缘，所述第一凸缘具有侧面出风口，所述风扇导风盖的两端分别通过松不脱螺钉连接至所述第一凸缘和所述第二凸缘，所述第一凸缘连接至所述风扇导风盖的所述风扇出风口侧。

优选地，所述侧面出风口包括多个第二出风孔，多个所述第二出风孔均匀分布于所述第一凸缘上，并与所述散热翅片的间隙一一对应设置。

优选地，所述风扇进风口和所有的第一出风孔均位于风扇导风盖的正面；

所述除尘挡板包括与风扇导风盖接触的矩形顶板和圆形顶板；所述矩形顶板的左边和右边分别设有与上盖接触的左翼板和右翼板，进而使矩形顶板的横断面形状为“几”字型；所述圆形顶板和矩形顶板之间通过固定杆固定连接，且圆形顶板和矩形顶板之间的间距不小于多个第一出风孔形成的圆的直径；

所述矩形顶板的部分下表面、左翼板的下表面以及右翼板的下表面均设有插入散热翅片的间隙的导向条，通过驱动组件带动除尘挡板沿着散热翅片的间隙方向滑动。

优选地，所述矩形顶板的部分下表面以及圆形顶板的下表面均设有刷毛，且刷毛的长度与上盖的厚度相同；所述驱动组件包括贯通式直线电机，所述贯通式直线电机设有两个，两个贯通式直线电机分别位于矩形顶板的左边和右边，且位于左边的贯通式直线电机的伸缩轴与左翼板可拆分连接，以及右边的贯通式直线电机的伸缩轴与右翼板可拆分连接。

优选地，所述右翼板的上表面和左翼板的上表面均设有用于连接伸缩轴的轴套，且轴套设有与伸缩轴垂直的定位销，通过定位销顶紧伸缩轴进而使伸缩轴与轴套固定连接。

本发明的有益效果体现在：

密闭壳体使整机密闭，可以防止灰尘进入机箱，有效地保护壳体内部的电子设备和元器件，以延长电子设备和元器件的使用寿命。设于所述密闭壳体内部的所述散热管和外部的所述风扇装置，使所述嵌入式密闭工控机的内部和外部两方面结合，共同解决密闭整机的散热问题。密闭壳体内部设备产生的热量，首先由所述散热管传导至所述密闭壳体，再由所述风扇装置促使所述密闭壳体外部的空气快速流动，达到散热的目的。针对高功耗的嵌入式密闭工控机，内部散热和外部散热两种方式结合，能够在满足所述嵌入式密闭工控机的尺寸小巧、密闭防尘的前提下，达到散热的需求，确保所述嵌入式密闭工控机安全稳定运行。

另外，驱动组件可带动除尘挡板移动，除尘挡板的作用有两个。其中一个作用是防尘，工控机停止工作后驱动组件带动除尘挡板以将风扇进风口和风扇出风口遮挡，避免空气中的灰尘进入；反之，工控机开始工作后，驱动组件带动除尘挡板以将风扇进风口和风扇出风口打开，正常散热。另外一个作用是除尘，除尘挡板沿着风扇导风盖的外表面往复滑动，可将风扇导风盖外表面的灰尘擦除。再利用涡轮风扇正反转，使风向反复改变，有利于将风扇导风盖内部的灰尘排出。

附图说明

为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍。在所有附图中，类似的元件或部分一般由类似的附图标记标识。附图中，各元件或部分并不一定按照实际的比例绘制。

图1是本实施例的结构示意图。

图2是图1中风扇装置拆分后的结构示意图。

图3是本实施例中密闭壳体内部的结构示意图。

图4是图1的爆炸图。

图5是图1中增加除尘挡板和驱动组件后的结构示意图。

图6是图5中A处的放大图。

图7是图5中B处的放大图。

图8是本实施例中除尘挡板的结构示意图。

图9是图8的俯视图。

图10是图9的后视图。

附图中：嵌入式密闭工控机100、密闭壳体10、上盖11、底盖12、左侧板13、右侧板14、前盖板15、后盖板16、第一凸缘151、第二出风孔1511、第二凸缘161、散热翅片20、风扇装置30、风扇导风盖31、防尘网32、轮风扇33、风扇进风口311、风扇出风口312、第一出风孔3121、松不脱螺钉40、散热管50、CPU控制芯片60、设备接口70、外置天线80、除尘挡板90、驱动组件901、矩形顶板902、圆形顶板903、左翼板904、右翼板905、固定杆906、导向条907、刷毛908、直线电机909、轴套910、定位销911、伸缩轴912。

具体实施方式

下面将结合附图对本发明技术方案的实施例进行详细的描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本发明的技术方案，因此只作为示例，而不能以此来限制本发明的保护范围。

需要注意的是，除非另有说明，本申请使用的技术术语或者科学术语应当为本发明所属领域技术人员所理解的通常意义。

如图1、图2、图3和图4所示，本实施例提供了一种带风扇的嵌入式密闭工控机100，用于嵌入式密闭工控机100的散热，所述嵌入式密闭工控机100 具有密闭壳体10，所述密闭壳体10的内部安装有散热管50，所述密闭壳体 10的外部安装有风扇装置30，所述散热管50用于将所述嵌入式密闭工控机 100内部的热量传导至所述密闭壳体10，所述风扇装置30包括风扇导风盖31、防尘网32和涡轮风扇33，所述风扇导风盖31具有风扇进风口311和风扇出风口312，所述防尘网32和所述涡轮风扇33依次设置于所述风扇进风口311 的下方，当所述嵌入式密闭工控机100工作时，所述涡轮风扇33使冷空气从所述风扇进风口311流入，热空气从所述风扇出风口312流出，实现对所述嵌入式密闭工控机100的散热。

进一步地，所述密闭壳体10包括上盖11、底盖12、左侧板13、右侧板 14、前盖板15和后盖板16，所述上盖11、所述底盖12、所述左侧板13、所述右侧板14、所述前盖板15和所述后盖板16形成一个密闭的空间，所述左侧板13和所述右侧板14分别位于所述上盖11的左右两侧，并与所述底盖12 连接。所述上盖11、所述左侧板13和所述右侧板14的外侧面均匀分布有多个散热翅片20，所述上盖11、所述左侧板13、所述右侧板14和多个所述散热翅片20采用铝挤型材的一体挤压成型结构。

具体地，所述密闭壳体10内部形成一个密闭的空间，防止灰尘进入壳体内部，以确保壳体内的电子设备和元器件的正常运行，以延长电子设备和元器件的使用寿命。

具体地，所述嵌入式密闭工控机100的散热方式包括：第一，内部散热，所述散热管50将壳体内部的电子设备和元器件运行时散发的热量迅速传导至所述密闭壳体10；第二，外部散热，所述密闭壳体10的外部具有多个均匀排列的所述散热翅片20，所述散热翅片20加快了所述密闭壳体10的热量散发，同时，所述密闭壳体10外部的所述风扇装置30加快了所述密码壳体外部的空气流动速度，达到所述密闭壳体10快速散热的目的。

进一步地，所述风扇装置30设于所述上盖11的上表面，所述涡轮风扇 33与所述散热翅片20的高度一致，所述散热翅片20环设于所述涡轮风扇33 的四周。所述风扇出风口312包括多个呈圆形排列的第一出风孔3121，所述第一出风孔3121设于所述散热翅片20的间隙之间。所述前盖板15和所述后盖板16的中部分别具有向上凸起的第一凸缘151和第二凸缘161，所述第一凸缘151具有侧面出风口，所述风扇导风盖31的两端分别通过松不脱螺钉40 连接至所述第一凸缘151和所述第二凸缘161，所述第一凸缘151连接至所述风扇导风盖31的所述风扇出风口312侧。所述侧面出风口包括多个第二出风孔1511，多个所述第二出风孔1511均匀分布于所述第一凸缘151上，并与所述散热翅片20的间隙一一对应设置。

具体地，所述风扇导风盖31覆盖于所述散热翅片20上方，所述散热翅片 20的间隙处具有多个所述第一出风孔3121和多个所述第二出风孔1511，所述涡轮风扇33转动时，使冷空气由所述风扇进风口311流入，经由多个所述第一出风孔3121和所述第二出风孔1511流出，空气以具有固定的方向流动，提高了散热效率。

具体地，松不脱螺钉40采用手拧松不脱螺钉40。所述风扇导风盖31的四角通过四个所述松不脱螺钉40安装至所述第一凸缘151和所述第二凸缘 161，手动拧开所述松不脱螺钉40，可以方便地取下所述风扇导风盖31和所述防尘网32进行清洗，所述松不脱螺钉40既可以方便拆卸所述风扇导风盖 31和所述防尘网32，也防止固定螺母丢失。

进一步地，所述嵌入式密闭工控机100内设有CPU控制芯片60，所述散热管50设于所述CPU控制芯片60上方，并敷设于所述上盖11内侧。所述散热管50呈S型，所述散热管50的中部接触于所述CPU控制芯片60，并将所述CPU控制芯片60产生的热量传导至所述上盖11。

具体地，S型散热管50扩大了所述散热管50与所述上盖11的接触面积，可以快速将所述密闭壳体10内部的电子设备和元器件产生的热量传导至所述上盖11，提高了散热效率。

进一步地，所述前盖板15和所述后盖板16上具有多个设备接口70和控制按钮。

具体地，所述嵌入式密闭工控机100内设有输入输出扩展板卡，所述输入输出扩展板卡提供多种所述设备接口70，使所述嵌入式密闭工控机100能够与不同的设备接口70对接。

具体地，所述后盖板16还具有天线接口，所述天线接口连接有内置天线和/或外置天线80，以实现所述嵌入式密闭工控机100的无线通信功能。

上述带风扇的嵌入式密闭工控机100中，所述嵌入式密闭工控机100的密闭壳体10使整机密闭，可以防止灰尘进入机箱，有效地保护壳体内部的电子设备和元器件，以延长电子设备和元器件的使用寿命。设于所述密闭壳体10 内部的所述散热管50和外部的所述风扇装置30，使所述嵌入式密闭工控机100 的内部和外部两方面结合，共同解决密闭整机的散热问题，所述嵌入式密闭工控机100内部设备产生的热量，首先由所述散热管50传导至所述密闭壳体10，再由所述风扇装置30促使所述密闭壳体10外部的空气快速流动，达到散热的目的。针对高功耗的嵌入式密闭工控机100，内部散热和外部散热两种方式结合，能够在满足所述嵌入式密闭工控机100的尺寸小巧、密闭防尘的前提下，达到散热的需求，确保所述嵌入式密闭工控机100安全稳定运行。本发明的产品结构简单，易于生产，成本低廉，便于推广。

本实施例中的上盖11和风扇导风盖31是散热的主要部位，为了解决灰尘在上盖11和风扇导风盖31处不断堆积，影响散热效率的问题，如图5至图 10所示，本实施例还包括除尘挡板90和驱动组件901；所述除尘挡板90滑动连接于风扇导风盖31的外表面，所述驱动组件901与密闭壳体10固定连接且驱动组件901的输出端与除尘挡板90连接，通过驱动组件901带动除尘挡板 90滑动以遮挡风扇进风口311和风扇出风口312，或者带动除尘挡板90滑动以打开风扇进风口311和风扇出风口312。这里的风扇出风口312是指第一出风孔3121，风扇进风口311和所有的第一出风孔3121均位于风扇导风盖31 的正面。

除尘挡板90的具体结构如下：

除尘挡板90包括与风扇导风盖31接触的矩形顶板902和圆形顶板903；所述矩形顶板902的左边和右边分别设有与上盖11接触的左翼板904和右翼板905，进而使矩形顶板902的横断面形状为“几”字型；所述圆形顶板903 和矩形顶板902之间通过固定杆906固定连接，且圆形顶板903和矩形顶板 902之间的间距不小于多个第一出风孔3121形成的圆的直径。所述矩形顶板 902的部分下表面、左翼板904的下表面以及右翼板905的下表面均设有插入散热翅片20的间隙的导向条907，通过驱动组件901带动除尘挡板90沿着散热翅片20的间隙方向滑动。其中矩形顶板902下表面的导向条907靠近后盖板16，另外，矩形顶板902的部分下表面以及圆形顶板903的下表面均设有刷毛908，且刷毛908的长度与上盖11的厚度相同。矩形顶板902下表面的刷毛908靠近前盖板15，即矩形顶板902下表面的一半是导向条907，另外一半是刷毛908。除尘挡板90的作用有两个。其中一个作用是防尘，嵌入式密闭工控机100停止工作后驱动组件901带动除尘挡板90以将风扇进风口311 和风扇出风口312遮挡，避免空气中的灰尘进入；反之，嵌入式密闭工控机 100开始工作后，驱动组件901带动除尘挡板90以将风扇进风口311和风扇出风口312打开，正常散热。另外一个作用是除尘，除尘挡板90沿着风扇导风盖31的外表面往复滑动，导向条907起到导向作用的同时又能将散热翅片 20的间隙中的灰尘刮除，然后刷毛908再扫除。往复刮除和扫除，清灰效果明显。而刷毛908的长度足够伸入风扇进风口311和第一出风孔3121中，能附着在风扇进风口311中的灰尘和第一出风孔3121中的灰尘扫除，再利用涡轮风扇33正反转，使风向反复改变，有利于将风扇导风盖31内部的灰尘排出。

本实施例中的驱动组件901包括贯通式直线电机909，所述贯通式直线电机909设有两个，两个贯通式直线电机909分别位于矩形顶板902的左边和右边，且位于左边的贯通式直线电机909的伸缩轴912与左翼板904可拆分连接，以及右边的贯通式直线电机909的伸缩轴912与右翼板905可拆分连接。具体地，所述右翼板905的上表面和左翼板904的上表面均设有用于连接伸缩轴 912的轴套910，且轴套910设有与伸缩轴912垂直的定位销911，通过定位销911顶紧伸缩轴912进而使伸缩轴912与轴套910固定连接。通过松开定位销911，可将伸缩轴912取下，然后便能依次拆卸除尘挡板90、风扇导风盖 31等。本实施例中的贯通式直线电机909与嵌入式密闭工控机100的电路电连接，由嵌入式密闭工控机100供电以及控制除尘动作。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围，其均应涵盖在本发明的权利要求和说明书的范围当中。

Claims (10)

1.一种带风扇的嵌入式密闭工控机，其特征在于，包括密闭壳体，所述密闭壳体的内部安装有散热管，所述密闭壳体的外部安装有风扇装置，所述散热管用于将密闭壳体内部的热量传导至所述密闭壳体；所述风扇装置包括风扇导风盖、防尘网和涡轮风扇，所述风扇导风盖具有风扇进风口和风扇出风口，所述防尘网和所述涡轮风扇依次设置于所述风扇进风口的下方，且涡轮风扇位于风扇导风和密闭壳体之间；通过涡轮风扇转动并使冷空气从所述风扇进风口流入以及热空气从风扇出风口流出，进而加快密闭壳体的散热；

还包括除尘挡板和驱动组件；所述除尘挡板滑动连接于风扇导风盖的外表面，所述驱动组件与密闭壳体固定连接且驱动组件的输出端与除尘挡板连接，通过驱动组件带动除尘挡板滑动以遮挡风扇进风口和风扇出风口，或者带动除尘挡板滑动以打开风扇进风口和风扇出风口。

2.如权利要求1所述的带风扇的嵌入式密闭工控机，其特征在于，所述密闭壳体包括上盖、底盖、左侧板、右侧板、前盖板和后盖板，所述上盖、所述底盖、所述左侧板、所述右侧板、所述前盖板和所述后盖板形成一个密闭的空间，所述左侧板和所述右侧板分别位于所述上盖的左右两侧，并与所述底盖连接。

3.如权利要求2所述的带风扇的嵌入式密闭工控机，其特征在于，所述上盖、所述左侧板和所述右侧板的外侧面均匀分布有多个散热翅片，所述上盖、所述左侧板、所述右侧板和多个所述散热翅片采用铝挤型材的一体挤压成型结构。

4.如权利要求3所述的带风扇的嵌入式密闭工控机，其特征在于，所述风扇装置设于所述上盖的上表面，且涡轮风扇安装于上盖上表面的沉槽，进而使涡轮风扇与所述散热翅片的高度一致，以及散热翅片环设于所述涡轮风扇的四周。

5.如权利要求3所述的带风扇的嵌入式密闭工控机，其特征在于，所述风扇出风口包括多个呈圆形排列的第一出风孔，所述第一出风孔设于所述散热翅片的间隙之间。

6.如权利要求3所述的带风扇的嵌入式密闭工控机，其特征在于，所述前盖板和所述后盖板的中部分别具有向上凸起的第一凸缘和第二凸缘，所述第一凸缘具有侧面出风口，所述风扇导风盖的两端分别通过松不脱螺钉连接至所述第一凸缘和所述第二凸缘，所述第一凸缘连接至所述风扇导风盖的所述风扇出风口侧。

7.如权利要求6所述的带风扇的嵌入式密闭工控机，其特征在于，所述侧面出风口包括多个第二出风孔，多个所述第二出风孔均匀分布于所述第一凸缘上，并与所述散热翅片的间隙一一对应设置。

8.如权利要求5所述的带风扇的嵌入式密闭工控机，其特征在于，所述风扇进风口和所有的第一出风孔均位于风扇导风盖的正面；

所述除尘挡板包括与风扇导风盖接触的矩形顶板和圆形顶板；所述矩形顶板的左边和右边分别设有与上盖接触的左翼板和右翼板，进而使矩形顶板的横断面形状为“几”字型；所述圆形顶板和矩形顶板之间通过固定杆固定连接，且圆形顶板和矩形顶板之间的间距不小于多个第一出风孔形成的圆的直径；

所述矩形顶板的部分下表面、左翼板的下表面以及右翼板的下表面均设有插入散热翅片的间隙的导向条，通过驱动组件带动除尘挡板沿着散热翅片的间隙方向滑动。

9.如权利要求8所述的带风扇的嵌入式密闭工控机，其特征在于，所述

所述矩形顶板的部分下表面以及圆形顶板的下表面均设有刷毛，且刷毛的长度与上盖的厚度相同；所述驱动组件包括贯通式直线电机，所述贯通式直线电机设有两个，两个贯通式直线电机分别位于矩形顶板的左边和右边，且位于左边的贯通式直线电机的伸缩轴与左翼板可拆分连接，以及右边的贯通式直线电机的伸缩轴与右翼板可拆分连接。

10.如权利要求9所述的带风扇的嵌入式密闭工控机，其特征在于，所述右翼板的上表面和左翼板的上表面均设有用于连接伸缩轴的轴套，且轴套设有与伸缩轴垂直的定位销，通过定位销顶紧伸缩轴进而使伸缩轴与轴套固定连接。

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