CN115047942A - 一种风冷密封式加固计算机 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种风冷密封式加固计算机，抽风式风机安装在出风截止波导窗上，出风截止波导窗、进风截止波导窗分别安装在外箱体的后侧和前侧的上部；前插件导轨板和后插件导轨板均具有相对的相同间距的矩形通风窗口，相对的矩形通风窗口形成的各通道上均设置由插件模块加装的插件模块冷板散热翅片，形成多个风道中段；所述矩形通风窗口处均安装气密橡胶圈，所述插件模块与后插件导轨板、前插件导轨板、气密橡胶圈接触并限位接插在所述底部背板模块上；插件模块结合外箱体组合紧固后将所述风冷密封式加固计算机的内部腔体上下分为通风冷凝腔体和密闭的电气腔体。本发明的风冷密封式加固计算机能适用于军用恶劣环境的同时，能有效提高散热效率。

Description

一种风冷密封式加固计算机

技术领域

本发明涉及加固计算机技术领域，尤其涉及一种风冷密封式加固计算机。

背景技术

军用环境要求加固计算机能在高湿度、高温50℃环境满载持续正常工作，而现有的基于VITA 46总线电气协议的加固计算机，散热效率较低，常规体积下的风冷密闭式加固计算机的散热功率上限均在700W以下，大多数都在200W到300W的区间内；现有的开放非密封式的风冷加固计算机的散热上限会相对更高一些但无法满足军用的湿热、盐雾、霉菌等恶劣环境，其中长时间湿热尤为困难；如若使用液冷和相变等其他冷却方式其在使用成本、使用条件、技术复杂度都会跨越式的增高，同时维修维护也会更困难。

现有的风冷密闭式加固计算机，常规的插件模块到机箱的散热通道仅依靠从左右两侧导槽导热，使得插件模块热传导接触面积小，同时机箱两侧配合插件模块导槽的导轨构件往往需要起到机箱框架的支撑作用，迫使该构件的厚度较厚，导致热传导效率降低；另一方面热量需由导槽先传导到机箱配合导槽的导轨构件，所述导轨构件的背面位于机箱风腔中其设置有散热翅片，通过强迫风冷气流途经散热翅片，从而带走上其散发的热量，该过程缺点是热传导路径较长和接触热阻产生的热传导损耗较高；导致现有风冷加固机箱的导热能力不足，进而导致了其插件模块内部电子器件结温升高，严重影响了加固计算机的功能及寿命。

发明内容

(一)要解决的技术问题

基于上述问题，本发明提供一种风冷密封式加固计算机，在适用于军用恶劣环境和常规体积的条件下，解决风冷密封式加固计算机散热效率低的问题，通过增大插件模块与冷源的接触面积，缩短插件模块到强迫风冷气流的传导路径长度，减小热传递过程中由接触热阻产生的热传导损耗，并且提高从插件模块到机箱外部的换热效率，提高散热效率，提高加固计算的的功能及寿命。

(二)技术方案

基于上述的技术问题，本发明提供一种风冷密封式加固计算机，包括外箱体、抽风式风机、出风截止波导窗、后插件导轨板、前插件导轨板、进风截止波导窗、底部背板模块、插件模块和气密橡胶圈；所述抽风式风机安装在出风截止波导窗上，所述出风截止波导窗、进风截止波导窗分别安装在外箱体的后侧和前侧的上部；所述进风截止波导窗、前插件导轨板、后插件导轨板和出风截止波导窗依次平行安装，所述前插件导轨板和后插件导轨板均具有相对的相同间距的矩形通风窗口，相对的矩形通风窗口形成的各通道上均设置由插件模块加装的插件模块冷板散热翅片，形成风道中段，与所述外箱体、抽风式风机、出风截止波导窗、进风截止波导窗形成多个“一字型”直通风道；所述矩形通风窗口处均安装气密橡胶圈，所述插件模块与后插件导轨板、前插件导轨板、气密橡胶圈接触并限位接插在所述底部背板模块上；所述插件模块结合外箱体组合紧固后将所述风冷密封式加固计算机的内部腔体上下分为通风冷凝腔体和密闭的电气腔体。

进一步的，所述插件模块包括依次排列的插件模块防护下盖板、插件模块PCBA板、插件模块散热结构、插件模块冷板和插件模块风道上盖板，以及插件模块附件；所述插件模块防护下盖板用于保护所述插件模块PCBA板上安装的电子元器件；所述插件模块冷板包括插件模块自身冷板热沉主体和插件模块冷板散热翅片，所述插件模块自身冷板热沉主体与所述插件模块散热结构相贴，所述插件模块自身冷板热沉主体和插件模块风道上盖板分别位于插件模块冷板散热翅片的左右两侧，封闭风道中段的插件模块冷板散热翅片的两侧。

进一步的，所述气密橡胶圈的硅橡胶的邵氏硬度值为-，具有双层的橡胶波峰，所述气密橡胶圈的内部四周环绕嵌入内嵌加固钢板，所述气密橡胶圈上下端设置有气密橡胶圈紧固用沉头孔，所述气密橡胶圈的宽度尺寸能根据所述插件模块的厚度尺寸进行灵活变动。

进一步的，所述插件模块附件包括插件模块助拔器、插件模块锁紧条、VPX连接器、插件模块导销套、导槽面和滑动面，所述插件模块锁紧条用于与所述橡胶波峰滑动挤压，紧固插件模块，所述导槽面用于与所述后插件导轨板和前插件导轨板接触配合，所述滑动面用于与所述橡胶波峰配合，所述插件模块锁紧条。

进一步的，所述外箱体的前、后、左、右、上、下的六个面分别是前面板模块、出风盖板和航空连接器盖板模块、左侧盖板、右侧盖板、上盖板、下盖板，所述出风盖板位于航空连接器盖板模块的上方，所述前面板模块、出风盖板、左侧盖板、右侧盖板、上盖板和插件模块之间形成通风冷凝腔体，前面板模块、航空连接器盖板模块、左侧盖板、右侧盖板、下盖板和插件模块之间形成密闭的电气腔体；所述出风盖板比航空连接器盖板模块凸出，所述航空连接器盖板模块上设置有航空连接器。

进一步的，所述风冷密封式加固计算机还包括第一横梁、第二横梁、第三横梁、第四横梁和第五横梁，所述第一横梁安装在出风截止波导窗和抽风式风机的上方，使得后插件导轨板、左侧盖板、右侧盖板和出风盖板之间形成封闭；所述第四横梁和第三横梁分别安装在进风截止波导窗的上方和下方，使得前插件导轨板、左侧盖板、右侧盖板和前面板模块之间形成封闭；所述第二横梁安装在最靠近下盖板的上方，使得前面板模块、左侧盖板、右侧盖板、航空连接器盖板模块均和下盖板之间形成封闭；所述第五横梁安装在航空连接器盖板模块上方、抽风式风机下方，使得后插件导轨板、左侧盖板、右侧盖板和出风盖板之间形成封闭。

进一步的，所述加固计算机的左侧盖板、右侧盖板、第三横梁、第二横梁和前面板模块的拼接面，前插件导轨板和第四横梁的拼接面，后插件导轨板、前插件导轨板、左侧盖板、右侧盖板和上盖板的拼接面，后插件导轨板和第一横梁的拼接面，第一横梁、左侧盖板、右侧盖板、第五横梁和出风盖板的拼接面，第二横梁、第五横梁和航空连接器盖板模块的拼接面，第二横梁、左侧盖板、右侧盖板和下盖板的拼接面上均设置有EMC导电橡胶条安装凹槽，各EMC导电橡胶条安装凹槽均安装有导电橡胶条。

进一步的，所述前插件导轨板、后插件导轨板、底部背板模块、第一横梁、第二横梁、第三横梁、第四横梁、上盖板和下盖板通过左右两侧固定在右侧盖板和左侧盖板上安装，所述出风盖板、航空连接器盖板模块、前面板模块都分别与右侧盖板和左侧盖板连接。

进一步的，所述进风截止波导窗与前面板模块的开窗面积相匹配，所述出风截止波导窗与出风盖板的开窗面积相匹配，所述出风截止波导窗、进风截止波导窗为蜂窝状具有屏蔽性能的定制金属通风窗。

进一步的，每一块所述出风截止波导窗上安装有2个抽风式风机，所述抽风式风机上安装风机叶片防护框。

(三)有益效果

本发明的上述技术方案具有如下优点：

(1)本发明采用多个“一字型”直通风道，整个气流流通为最优的直线形路径，最大限度的利用了抽风气流，且流通过程中气流风阻极低；风道内的强迫风冷气流与插件模块的冷板散热翅片区域直接接触，热量快速的由插件模块上的高效散热翅片导入到冷气流中，再由抽风式风机快速导出机箱，热交换接触面积大，加固计算机主热量在与冷空气进行热交换前接触热阻产生的热传导损耗极低，且热交换过程前后的传导路径都极短；从而提高加固计算机的散热效率，使得加固计算机有效的适应长时间的军用高温环境，延长加固计算机内电子元器件的使用寿命，提高加固计算机的可靠性指标；

(2)本发明的风冷密闭式加固计算机采用上部风道，下部密闭电气腔体的分区布局，并通过气密橡胶圈、后插件导轨板、前插件导轨板、插件模块、第三横梁和第五横梁使得电气腔体内的电气元件与风道空气隔离开，保证电气腔体的气密性；其中，气密橡胶圈的硅橡胶的邵氏硬度值设定为30-50，密封圈设置为双层橡胶波峰，强化气密密封效果，并内嵌了内嵌加固钢板使得硬度值适中，既不阻止气密橡胶圈对插件模块做相对往复运动，增强气密橡胶圈的耐用性和提升螺钉紧固气密橡胶圈的装配性，也增强了密封圈的气密可靠性使得加固计算机有效的适应长时间的军用高湿环境；本发明的风道方案也使得风机的风压对空气气流的作用率更高，风机用于散热的风量达到最大化，进一步提高散热效果；

(3)本发明虽然采用了非导电的气密橡胶圈，但是通过出风截止波导窗和进风截止波导窗，并结合加固计算机的拼接金属件和拼接面的EMC导电橡胶条安装凹槽安装的导电橡胶条，一起构成加固计算机的电磁屏蔽体系，从而使得加固计算机有效的适应长时间的军用电磁干扰恶劣环境；

(4)本发明的插件模块位于设备上部，电气腔体位于设备下部，抽风式风机与出风截止波导窗、风机叶片防护框组成的可拆卸模组的设计，分别打开上盖板、下盖板、出风盖板即可进行插件模块、除抽风式风机的电气件、抽风式风机的分区维修，使得加固计算机实现了可维修性分区布局；

(5)本发明采用符合VITA 46标准的加装散热冷板后的插件模块和PCB板卡，并采用通用的紧固方式，具有极高的通用性和可维修性，插件模块的厚度尺寸可在VITA 46标准尺寸框架下做调整，可以在一定范围内调整插件模块的数量，适配更多加固计算机应用环境；

(6)本发明的加固计算机的上部出风口凸出高于下部的航空连接器盖板模块，能有效的节省出了航空连接器盖板模块中航空连接器连接外部线缆时的安装空间，有利于控制整体体积。

附图说明

通过参考附图会更加清楚的理解本发明的特征和优点，附图是示意性的而不应理解为对本发明进行任何限制，在附图中：

图1为本发明实施例提供的风冷密闭式加固计算机的爆炸结构图示意图；

图2为本发明实施例提供的风冷加固计算机的整体原理示意图；

图3为本发明实施例提供的风冷密闭式加固计算机的立体示意图；

图4为本发明实施例提供的风冷密闭式加固计算机的正面示意图；

图5为本发明实施例提供的风冷密闭式加固计算机的侧面示意图；

图6为本发明实施例提供的风冷密闭式加固计算机的背面示意图；

图7为本发明实施例提供的插件模块的正面和侧面示意图；

图8为本发明实施例提供的描述气密橡胶圈、前后插件导轨板与插件模块配合构成中部风道的局部放大示意图；

图9为本发明实施例提供的插件模块的散热结构示意图；

图10为本发明实施例提供的气密橡胶圈的结构示意图；

图11为本发明实施例提供的风冷密闭式加固计算机的风道组成爆炸结构图示意图；

图12为本发明实施例提供的风冷密闭式加固计算机的气流流向示意图；

图13为本发明实施例提供的热传导流向示意图；

图14为本发明实施例提供的风冷密闭式加固计算机的底部电气腔体布局示意图；

图15为本发明实施例提供的风冷密闭式加固计算机的插件模块插拔维修的立体示意图；

图16为本发明实施例提供的风冷密闭式加固计算机的抽风风机维修的立体示意图；

图中：出风盖板：1；第一横梁：2；抽风式风机：3；出风截止波导窗：4；后插件导轨板：5；航空连接器盖板模块：6；气密橡胶圈：7；右侧盖板：8；底部背板模块：9；下盖板：10；前插件导轨板：11；第二横梁：12；第三横梁：13；进风截止波导窗：14；前面板模块：15；左侧盖板：16；第四横梁：17；插件模块：18；上盖板：19；第五横梁：20；风机叶片防护框：21；橡胶波峰：22；内嵌加固钢板：23；气密橡胶圈紧固用沉头孔：24；插件模块助拔器：25；插件模块风道上盖板紧固用沉头孔：26；插件模块风道上盖板：27；VPX连接器：28；插件模块风锁紧条紧固用沉头孔：29；插件模块PCB板卡：30；插件模块导销套：31；插件模块与机箱导轨配合的导槽面：32；插件模块锁紧条：33；插件模块冷板散热翅片：34；插件模块与气密橡胶圈橡胶波峰配合的滑动面：35；插件模块防护下盖板：36；插件模块小均温板：37；插件模块热管：38；插件模块自身冷板热沉主体：39；开关：40；第一EMC导电橡胶条安装凹槽：41；第二EMC导电橡胶条安装凹槽：42；第三EMC导电橡胶条安装凹槽：43；第四EMC导电橡胶条安装凹槽：44；第五EMC导电橡胶条安装凹槽：45；航空连接器：46；第六EMC导电橡胶条安装凹槽：47；第七EMC导电橡胶条安装凹槽：48；上盖板紧固用沉头孔：49；第一绑线架：50；第一其他功能板卡：51；第二绑线架：52；第一背板安装板：53；第二其他功能板卡：54；背板PCB板卡：55；第三其他功能板卡：56；第二背板安装板：57；第四其他功能板卡：58。

具体实施方式

下面结合附图和实施例，对本发明的具体实施方式作进一步详细描述。以下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。

本发明实施例为一种风冷密闭式加固计算机，如图1-图6所示，包括外箱体、抽风式风机(3)、出风截止波导窗(4)、后插件导轨板(5)、前插件导轨板(11)、进风截止波导窗(14)、底部背板模块(9)、插件模块(18)、气密橡胶圈(7)、第一横梁(2)、第二横梁(12)、第三横梁(13)、第四横梁(17)和第五横梁(20)，所述外箱体的前、后、左、右、上、下的六个面分别是前面板模块15、出风盖板1和航空连接器盖板模块6、左侧盖板16、右侧盖板8、上盖板19、下盖板10，出风盖板1位于航空连接器盖板模块6的上方且凸出；所述抽风式风机3安装在出风截止波导窗4上，出风截止波导窗4安装在外箱体后侧上部即出风盖板1上，进风截止波导窗14安装在外箱体前侧上部即前面板模块15的上部，出风截止波导窗4和进风截止波导窗14平行相对，所述进风截止波导窗14、前插件导轨板11、后插件导轨板5、出风截止波导窗4依次平行安装，所述前插件导轨板11和后插件导轨板5均具有相对的相同间距的矩形通风窗口，矩形通风窗口处均安装气密橡胶圈7，所述插件模块18与后插件导轨板5、前插件导轨板11、气密橡胶圈7接触并限位接插在所述底部背板模块9上，所述插件模块18加装插件模块冷板，所述插件模块冷板包括插件模块自身冷板热沉主体39和插件模块冷板散热翅片34，所述插件模块18还包括插件模块风道上盖板27，插件模块自身冷板热沉主体39和插件模块风道上盖板27分别位于插件模块冷板散热翅片34的左右两侧，半封闭插件模块冷板散热翅片34；所述插件模块冷板在所述后插件导轨板5和前插件导轨板11的相对的矩形通风窗口形成的通道上，形成风道中段，与所述前面板模块15、进风截止波导窗14、出风截止波导窗4、抽风式风机3、出风盖板1形成多个“一字型”直通风道；使得风依次穿过前插件导轨板11的矩形通风窗口、插件模块冷板散热翅片34、后插件导轨板5的矩形通风窗口；因此，所述插件模块18将风冷加固计算机内部腔体上下分为通风冷凝腔体和密闭的电气腔体，如图2所示，即前面板模块15、出风盖板1、左侧盖板16、右侧盖板8、上盖板19和插件模块18之间形成通风冷凝腔体，前面板模块15、航空连接器盖板模块6、左侧盖板16、右侧盖板8、下盖板10和插件模块18之间形成密闭的电气腔体；所述电气腔体在所述插件模块18接插在所述底部背板模块9上时密闭。

第一横梁2安装在出风截止波导窗4和抽风式风机3的上方，使得后插件导轨板5、左侧盖板16、右侧盖板8和出风盖板1之间形成封闭，第四横梁17和第三横梁13分别安装在进风截止波导窗14的上方和下方，使得前插件导轨板11、左侧盖板16、右侧盖板8和前面板模块15之间形成封闭，第二横梁12安装在最靠近下盖板10的上方，使得前面板模块15、左侧盖板16、右侧盖板8、航空连接器盖板模块6均和下盖板10之间形成封闭，第五横梁20安装在航空连接器盖板模块6上方、抽风式风机3下方，使得后插件导轨板5、左侧盖板16、右侧盖板8和出风盖板1之间形成封闭；所述第一横梁2、后插件导轨板5、底部背板模块9、下盖板10、前插件导轨板11、第二横梁12、第三横梁13、第四横梁17、上盖板19通过左右两侧固定在右侧盖板8和左侧盖板16上安装，出风盖板1、航空连接器盖板模块6、前面板模块15都分别与右侧盖板8和左侧盖板16连接；

具体地，所述插件模块18如图7-图9所示，包括依次排列的插件模块防护下盖板36、插件模块PCBA板、插件模块散热结构、插件模块冷板和插件模块风道上盖板27，以及插件模块附件；所述插件模块PCBA板包括插件模块PCB板卡30，所述插件模块PCBA板上安装有电子元器件，产生热源；所述插件模块防护下盖板36用于保护所述插件模块PCBA板上安装的电子元器件；所述插件模块散热结构包括插件模块小均温板37和插件模块热管38，用于传导热量；所述插件模块冷板包括插件模块自身冷板热沉主体39和插件模块冷板散热翅片34，插件模块自身冷板热沉主体39与所述插件模块散热结构相贴，插件模块自身冷板热沉主体39和插件模块风道上盖板27分别位于插件模块冷板散热翅片34的左右两侧，半封闭风道中段的插件模块冷板散热翅片34，并通过气密橡胶圈7全封闭风道中段，使得空气不会流通到电气腔体；所述插件模块附件包括插件模块助拔器25、插件模块锁紧条33、VPX连接器28、插件模块导销套31、插件模块与插件导轨板配合的导槽面32、插件模块与气密橡胶圈橡胶波峰配合的滑动面35、插件模块风道上盖板紧固用沉头孔26和插件模块风锁紧条紧固用沉头孔29，所述插件模块锁紧条33用于紧固插件模块18。

所述气密橡胶圈7为硅橡胶材质环境适应性较好，所述气密橡胶圈7的硅橡胶的邵氏硬度值为30-50，所述气密橡胶圈7如图10所示，设置为双层橡胶波峰22形态气密性能较高，所述气密橡胶圈7采用开模工艺加工而成，内部四周环绕嵌入有增加力学强度的内嵌加固钢板23，包括环绕的矩形框和气密橡胶圈紧固用沉头孔24所在的上下两端，所述气密橡胶圈7上下端设置有气密橡胶圈紧固用沉头孔24，所述气密橡胶圈7的宽度尺寸可根据所述插件模块18的厚度尺寸进行灵活变动。密封圈这里硅橡胶材质本身环境适应性好是一个方面，重要的关键点在于选用的硅橡胶的邵氏硬度值设定为30-50和密封圈设置为双层橡胶波峰22以及密封圈内部选择嵌入了内嵌加固钢板23。硬度值过大会导致气密橡胶圈7对插件模块18施加的摩擦力过大阻止其做相对往复滑动，即使插件模块18失去可维修性，而硬度值过小又导致气密橡胶圈7与插件模块18贴紧配合时密封圈状态不一致影响气密的密封效果；密封圈设置为双层橡胶波峰22则是因为双层波峰的形态有助于强化气密密封效果的同时不增加过多的插件模块18下插初始的摩擦阻力；插件模块18在计算机出厂前的调试阶段有高频次插拔更换的需求，同时与插件模块18压缩配合的主要是密封圈的波峰位置，波峰不可能独立固定存在只有与整个密封圈的橡胶保持为一个整体，内部选择嵌入了内嵌加固钢板23则是可以增强气密橡胶圈7的耐用性和方便用螺钉紧固气密橡胶圈7，亦增强了密封圈的可靠性。

所述插件模块18与加固计算机机箱之间采用气密橡胶圈7来进行密闭外部空气，并插件模块18通过插件模块锁紧条33的滑动挤压产生压力与后插件导轨板5、前插件导轨板11紧固；当机箱内未插入所述插件模块18时气密橡胶圈7的橡胶波峰22为松弛状态，当机箱内插入所述插件模块18时，气密橡胶圈7的橡胶波峰22与插件模块18配合的滑动面35配合贴紧，所述橡胶波峰22为压缩状态，所述气密橡胶圈7的橡胶波峰22为压缩状态时弹性变形回复产生的作用力使中部风道具有良好的气密性，保障后续通风冷凝腔体中的空气不会突破进入到电气腔体，弹性变形回复产生的作用力在插拔制插件模块18过程中会产生一定的摩擦力，该摩擦力远小于插件模块18的起拔力不会干涉插件模块18与气密橡胶圈7做相对往复运动。所述插件模块18选配满足VITA 46标准规范要求和尺寸限定的标准6U或3U模块，满足VPX标准规范插件结构和电气要求，所述插件模块18的插件模块助拔器25受到起拔力作用时能较快的顺利拔出插件模块18进行拆卸维修作业，所述插件模块18与机箱限位采用插件模块锁紧条33常规通用紧固方式，所述加固计算机需更换插件模块18仅需拆掉上盖板紧固用沉头孔49的沉头螺钉打开上盖板19拧松插件模块锁紧条33，该作业过程可在30分钟内完成具较高可拆卸性和可维修性。

因此，如图11-图12所示，所述通风冷凝腔体的风道由计算机内的零部件：出风盖板1、第一横梁2、抽风式风机3、出风截止波导窗4、后插件导轨板5、气密橡胶圈7、前插件导轨板11、第三横梁13、第四横梁17、进风截止波导窗14、前面板模块15、第五横梁20、左侧盖板16、右侧盖板8以及插件模块18中的插件模块风道上盖板27、插件模块冷板散热翅片34和自身冷板热沉主体39组合紧固后共同组成；所述风道形成的气流依次经过前面板模块15、进风截止波导窗14、前插件导轨板11的矩形通风窗口、气密橡胶圈7、插件模块18的插件模块冷板散热翅片34、气密橡胶圈7、后插件导轨板5的矩形通风窗口、出风截止波导窗4、抽风式风机3、出风盖板1，前进风后出风设置能适应两侧封闭的机柜环境，所述风道为中间部分由插件模块加装的插件模块风道上盖板27、插件模块冷板散热翅片34自身冷板热沉主体39与机箱的后插件导轨板5、前插件导轨板11组合而成的，覆盖后插件导轨板5、前插件导轨板11上相对的矩形通风窗口通道，整体成“一字型”直通风道形式，整个气流流通为最优的直线形路径，最大限度的利用了抽风气流，且流通过程中气流风阻极低；如图13所示，插件模块18中插件模块PCBA板上安装的热源电子元器件的热量传递给插件模块小均温板37，通过插件模块小均温板37直接传递给插件模块自身冷板热沉主体39，相当于插件模块中高热流密度的电子元器间直接贴在了围成风道的金属壁上，或通过插件模块小均温板37经插件模块热管38加速传递给插件模块自身冷板热沉主体39，再通过插件模块冷板散热翅片34和插件模块18两侧导槽与外部进行热交换散热；然后，一方面，所述插件模块18中的热源电子元器件热量传递至插件模块冷板散热翅片34区域后，通过与强迫风冷风道中部冷凝气流进行热交换，气流流通到风道出口，再由抽风式风机3快速导出散热到机箱结构外部；另一方面，所述插件模块18中的热源电子元器件热量传递至插件模块18两侧导槽后，经插件模块18两侧的前插件导轨板11和后插件导轨板5，再直接经机箱外壳金属件，或经机箱其它非外壳金属件传递至机箱外壳金属件后，散热到机箱结构外部；该散热过程中，所述插件模块18中的热源电子元器件热量传递至插件模块冷板散热翅片34区域即可与外部流进加固计算机的冷空气气流进行热交换，加固计算机主热量在与冷空气进行热交换前接触热阻产生的热传导损耗极低；同时进风入口到主要热源插件模块冷板散热翅片34区域和主要热源插件模块冷板散热翅片34区域到出风出口的距离都极短，即热交换过程前后的传导路径都极短。因此，本散热方案选用了一种最优风冷散热设计思路或原理。

所述风冷密闭式加固计算机的电气腔体如图14所示，包括第一其他功能板卡51、第二其他功能板卡54、第三其他功能板卡56、第四其他功能板卡58、第一绑线架50、第二绑线架52、第一背板安装板53、第二背板安装板57和背板PCB板卡55；根据具体的电气需求而定，均通过电气件连接对应的功能板卡、底部背板模块9的方式连接，本实施例中，与所述插件模块18电气连接所述第一其他功能板卡51安装在右侧盖板8上，所述第三其他功能板卡56安装在左侧盖板16上，所述第二其他功能板卡54和第四其他功能板卡58安装在底部背板模块9上,所述第一绑线架50、第二绑线架52和背板PCB板卡55安装在第一安装板53和第二安装板57上，所述第一安装板53和第二安装板57位于底部背板模块9下方，位于第一绑线架50、第二绑线架52上方。上述连接除插件模块18外，通过拼装后螺钉紧固方式实现。

由于该风道中段由机箱金属件后插件导轨板5、前插件导轨板11与开模定制的气密橡胶圈7和符合VITA 46标准的插件模块18中的自身冷板热沉主体39、插件模块冷板散热翅片34、插件模块风道上盖板27共同组合构成，即所述后插件导轨板5、气密橡胶圈7、前插件导轨板11、第三横梁13、插件模块18和第五横梁20将风道中的空气与底部背板模块9、VPX连接器28、插件模块PCB板卡30、开关40、航空连接器46、第二其他功能板卡54、第三其他功能板卡56等电气相关的器件与风道内的空气隔离开，形成密闭环境，使加固计算机有效的适应长时间的军用高湿环境；且空气在直线形封闭风道中强制集中流动，风机的风压对空气气流的作用率更高，风机的用于散热的风量达到最大化，散热效果进一步提高；

所述加固计算机的进风口设置有一块进风截止波导窗14，进风截止波导窗14与前面板模块15的开窗相匹配，前面板模块15设置有两个较大的长方形窗口，所述加固计算机的出风口设置有四块出风截止波导窗4，出风截止波导窗4与出风盖板1的开窗相匹配，出风盖板1设置有四个类长方形窗口，所述出风截止波导窗4、进风截止波导窗14为蜂窝状具有高屏蔽性能的定制金属通风窗。

所述加固计算机采用拼接式装配工艺，如图2所示，所述加固计算机在其拼接面设置有第一EMC导电橡胶条安装凹槽41、第二EMC导电橡胶条安装凹槽42、第三EMC导电橡胶条安装凹槽43、第四EMC导电橡胶条安装凹槽44、第五EMC导电橡胶条安装凹槽45、第六EMC导电橡胶条安装凹槽47、第七EMC导电橡胶条安装凹槽48，第一EMC导电橡胶条安装凹槽41位于前面板模块15，第一EMC导电橡胶条安装凹槽对应左侧盖板16、右侧盖板8、第三横梁13、第二横梁12和前面板模块15的拼接面，第二EMC导电橡胶条安装凹槽42位于第四横梁17，第二EMC导电橡胶条安装凹槽对应前插件导轨板11和第四横梁17的拼接面，第三EMC导电橡胶条安装凹槽43位于上盖板19，第三EMC导电橡胶条安装凹槽对应后插件导轨板5、前插件导轨板11、左侧盖板16、右侧盖板8和上盖板19的拼接面，第四EMC导电橡胶条安装凹槽44位于第一横梁2，第四EMC导电橡胶条安装凹槽对应后插件导轨板5和第一横梁2的拼接面，第五EMC导电橡胶条安装凹槽45位于出风盖板1，第五EMC导电橡胶条安装凹槽对应第一横梁2、左侧盖板16、右侧盖板8、第五横梁20和出风盖板1的拼接面，第六EMC导电橡胶条安装凹槽47位于航空连接器盖板模块6，第六EMC导电橡胶条安装凹槽对应第二横梁12、第五横梁20和航空连接器盖板模块6的拼接面，第七EMC导电橡胶条安装凹槽48位于下盖板10，第七EMC导电橡胶条安装凹槽对应第二横梁12、左侧盖板16、右侧盖板8和下盖板10的拼接面，上述EMC导电橡胶条安装凹槽均安装有导电橡胶条，它们与出风截止波导窗4、进风截止波导窗14以及所述加固计算机的拼接金属件一起构成加固计算机的电磁屏蔽体系。

一般弹性较好能配合金属面做往复运动的橡胶密封圈都不具备导电性，虽然能做到隔绝空气的水汽做到风道气密，但是电磁波可以从这种非导电的密封圈中大量泄漏，无法使加固计算机做到电磁意义上的密封即无法满足军用电磁干扰恶劣环境的应用要求。而若选择导电性的导电橡胶条的话，在与插件模块的往复运动中会使导电橡胶条表面的导电介质脱落，如若导电介质脱落到背板PCB等机箱内的电路板上和电路板上的电流流通处接触极易导致加固计算机的自然爆炸等安全事故，故导电橡胶条仅能用在固定后相对禁止的位置。本实施例中加固计算机为保持插件模块能与橡胶密封圈做往复运动顺利更换虽然选用了非导电的硅橡胶密封圈，但在在风道必须与外部交互的进风口和出风口都设置了进风截止波导窗14和出风截止波导窗4，在金属件相对禁止贴合面设置了导电橡胶条从而闭环了电磁兼容问题，满足了军用电磁干扰恶劣环境的要求。

所述前面板模块15采用模块化设计，面板下部可设置开关40等外部交互功能器件，所示航空连接器盖板模块6采用模块化设计可设置航空连接器46等背后连接器件，所述加固计算机的上部出风口凸出高于下部的航空连接器盖板模块6，能有效的节省出了航空连接器盖板模块6中航空连接器46连接外部线缆时的安装空间，还能腾出抽风式风机3、出风截止波导窗4的必须的安装空间，从而控制缩短所述加固计算机的总深度尺寸使其能适配更严苛的安装空间要求。

每一块出风截止波导窗4上安装有2个抽风式风机3，即所述加固计算机的出风口设置有8个抽风式风机3，每个所述抽风式风机3上安装有一个风机叶片防护框21用于保护风机运转时叶片意外打到出风截止波导窗4上导致抽风式风机3损坏，所述出风盖板1、抽风式风机3、出风截止波导窗4风机叶片防护框21组成一个可拆卸模组与机箱分离方便抽风式风机3维修，进一步提高了加固计算机可维修性。

现有的高性能计算机为了满足高集成化高性能化的需求大多会选用符合VITA 46标准的PCB板卡和插件模块，使得VITA 46标准下的PCB板卡和插件模块18具有极高通用性，而VITA 46标准对PCB板卡的尺寸和PCB板卡加装散热冷板后的插件模块18的尺寸都有一套既定的标准要求以及通用的紧固方法，实施例中应用的插件模块满足VITA 46标准的对应要求无异形改动，插拔使用上仅需要常规锁紧条紧固限位未新增更多繁琐的紧固措施，即保留了其通用性后续仍可应用到其他多种产品，具有极高的通用性和可维修性；且气密橡胶圈的宽度尺寸可根据插件模块的厚度尺寸灵活调整，插件模块的厚度尺寸可在VITA 46标准尺寸框架下做调整，即可做到加固计算机宽度尺寸不变动的情况下，适当灵活的根据技术需求在一定范围内调整插件模块的数量，适配更多加固计算机应用环境。

由于插件模块有很高的快速更换需求，加固计算机本身也需要保持较高的可维修性。本实施例中的这种组成方式不干涉插件模块18的维修性，并且兼容了VITA 46标准插件模块的常规紧固方式，在更换插件模块18时操作简单推广性强无需另做说明指导。本实施例中，将风道设置位于设备上部，所述加固计算机除抽风式风机3以外的电气互联件均位于设备下部的密封电气腔体区域，所述插件模块18通过VITA 46电气协议与底部背板模块9中的背板PCB板卡55实现电气互联。因此，作为加固计算机维修性需求最高的插件模块18仅需打上盖板19即可进行维修，如图15所示；维修性需求其次的抽风式风机3，由于抽风式风机3、出风截止波导窗4、风机叶片防护框21组成的可拆卸模组的设计也很方便从背部拆卸进行维修，如图16所示；同时常规电气腔体的内电气件也只需打开下盖板10即可进行维修，在保障本散热方案的基础下加固计算机做到了完美的可维修性分区布局。

所述加固计算机的上部出风口凸出高于下部的航空连接器盖板模块6，能有效的节省出了航空连接器盖板模块6中航空连接器46连接外部线缆时的安装空间，还能腾出抽风式风机3、出风截止波导窗4的必须的安装空间，从而控制缩短所述加固计算机的总深度尺寸使其能适配更严苛的安装空间要求。

本发明已经过实物验证测试，从验证情况看，本发明验证的高性能风冷加固计算机的散热功率为1600W散热情况良好，计算机的性能满足使用要求，并且通过了各项军用环境试验，可在高湿度、空气高温50℃环境下满载稳定工作。由于验证用的计算机风机其风量和风压指标还有大幅度提升空间(验证量产的计算机性能只需要满足1600W从噪音等综合因素出风未选用太高风量、风压指标的风机)，经过仿真软件核对分析，仅需将本发明方案中的计算机中的风机替换为更高性能的风机前提下保守预计可使本发明方案的风冷密闭式加固计算机的实物产品散热上限提升至2000W，跨越式的提高了常规体积下军用风冷加固计算机的散热上限值。

最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；虽然结合附图描述了本发明的实施方式，但是本领域技术人员可以在不脱离本发明的精神和范围的情况下做出各种修改和变型，这样的修改和变型均落入由所附权利要求所限定的范围之内。

Claims (10)

1.一种风冷密封式加固计算机，其特征在于，包括外箱体、抽风式风机(3)、出风截止波导窗(4)、后插件导轨板(5)、前插件导轨板(11)、进风截止波导窗(14)、底部背板模块(9)、插件模块(18)和气密橡胶圈(7)；所述抽风式风机(3)安装在出风截止波导窗(4)上，所述出风截止波导窗(4)、进风截止波导窗(14)分别安装在外箱体的后侧和前侧的上部；所述进风截止波导窗(14)、前插件导轨板(11)、后插件导轨板(5)和出风截止波导窗(4)依次平行安装，所述前插件导轨板(11)和后插件导轨板(5)均具有相对的相同间距的矩形通风窗口，相对的矩形通风窗口形成的各通道上均设置由插件模块(18)加装的插件模块冷板散热翅片(34)，形成风道中段，与所述外箱体、抽风式风机(3)、出风截止波导窗(4)、进风截止波导窗(14)形成多个“一字型”直通风道；所述矩形通风窗口处均安装气密橡胶圈(7)，所述插件模块(18)与后插件导轨板(5)、前插件导轨板(11)、气密橡胶圈(7)接触并限位接插在所述底部背板模块(9)上；所述插件模块(18)结合外箱体组合紧固后将所述风冷密封式加固计算机的内部腔体上下分为通风冷凝腔体和密闭的电气腔体。

2.根据权利要求1所述的风冷密封式加固计算机，其特征在于，所述插件模块(18)包括依次排列的插件模块防护下盖板(36)、插件模块PCBA板、插件模块散热结构、插件模块冷板和插件模块风道上盖板(27)，以及插件模块附件；所述插件模块防护下盖板(36)用于保护所述插件模块PCBA板上安装的电子元器件；所述插件模块冷板包括插件模块自身冷板热沉主体(39)和插件模块冷板散热翅片(34)，所述插件模块自身冷板热沉主体(39)与所述插件模块散热结构相贴，所述插件模块自身冷板热沉主体(39)和插件模块风道上盖板(27)分别位于插件模块冷板散热翅片(34)的左右两侧，封闭风道中段的插件模块冷板散热翅片(34)的两侧。

3.根据权利要求2所述的风冷密封式加固计算机，其特征在于，所述气密橡胶圈(7)的硅橡胶的邵氏硬度值为30-50，具有双层的橡胶波峰(22)，所述气密橡胶圈(7)的内部四周环绕嵌入内嵌加固钢板(23)，所述气密橡胶圈(7)上下端设置有气密橡胶圈紧固用沉头孔(24)，所述气密橡胶圈(7)的宽度尺寸能根据所述插件模块(18)的厚度尺寸进行灵活变动。

4.根据权利要求3所述的风冷密封式加固计算机，其特征在于，所述插件模块附件包括插件模块助拔器(25)、插件模块锁紧条(33)、VPX连接器(28)、插件模块导销套(31)、导槽面(32)和滑动面(35)，所述插件模块锁紧条(33)用于与所述橡胶波峰(22)滑动挤压，紧固插件模块(18)，所述导槽面(32)用于与所述后插件导轨板(5)和前插件导轨板(11)接触配合，所述滑动面(35)用于与所述橡胶波峰(22)配合，所述插件模块锁紧条(33)。

5.根据权利要求1所述的风冷密封式加固计算机，其特征在于，所述外箱体的前、后、左、右、上、下的六个面分别是前面板模块(15)、出风盖板(1)和航空连接器盖板模块(6)、左侧盖板(16)、右侧盖板(8)、上盖板(19)、下盖板(10)，所述出风盖板(1)位于航空连接器盖板模块(6)的上方，所述前面板模块(15)、出风盖板(1)、左侧盖板(16)、右侧盖板(8)、上盖板(19)和插件模块(18)之间形成通风冷凝腔体，前面板模块(15)、航空连接器盖板模块(6)、左侧盖板(16)、右侧盖板(8)、下盖板(10)和插件模块(18)之间形成密闭的电气腔体；所述出风盖板(1)比航空连接器盖板模块(6)凸出，所述航空连接器盖板模块(6)上设置有航空连接器(46)。

6.根据权利要求5所述的风冷密封式加固计算机，其特征在于，所述风冷密封式加固计算机还包括第一横梁(2)、第二横梁(12)、第三横梁(13)、第四横梁(17)和第五横梁(20)，所述第一横梁(2)安装在出风截止波导窗(4)和抽风式风机(3)的上方，使得后插件导轨板(5)、左侧盖板(16)、右侧盖板(8)和出风盖板(1)之间形成封闭；所述第四横梁(17)和第三横梁(13)分别安装在进风截止波导窗(14)的上方和下方，使得前插件导轨板(11)、左侧盖板(16)、右侧盖板(8)和前面板模块(15)之间形成封闭；所述第二横梁(12)安装在最靠近下盖板(10)的上方，使得前面板模块(15)、左侧盖板(16)、右侧盖板(8)、航空连接器盖板模块(6)均和下盖板(10)之间形成封闭；所述第五横梁(20)安装在航空连接器盖板模块(6)上方、抽风式风机(3)下方，使得后插件导轨板(5)、左侧盖板(16)、右侧盖板(8)和出风盖板(1)之间形成封闭。

7.根据权利要求6所述的风冷密封式加固计算机，其特征在于，所述加固计算机的左侧盖板(16)、右侧盖板(8)、第三横梁(13)、第二横梁(12)和前面板模块(15)的拼接面，前插件导轨板(11)和第四横梁(17)的拼接面，后插件导轨板(5)、前插件导轨板(11)、左侧盖板(16)、右侧盖板(8)和上盖板(19)的拼接面，后插件导轨板(5)和第一横梁(2)的拼接面，第一横梁(2)、左侧盖板(16)、右侧盖板(8)、第五横梁(20)和出风盖板(1)的拼接面，第二横梁(12)、第五横梁(20)和航空连接器盖板模块(6)的拼接面，第二横梁(12)、左侧盖板(16)、右侧盖板(8)和下盖板(10)的拼接面上均设置有EMC导电橡胶条安装凹槽，各EMC导电橡胶条安装凹槽均安装有导电橡胶条。

8.根据权利要求7所述的风冷密封式加固计算机，其特征在于，所述前插件导轨板(11)、后插件导轨板(5)、底部背板模块(9)、第一横梁(2)、第二横梁(12)、第三横梁(13)、第四横梁(17)、上盖板(19)和下盖板(10)通过左右两侧固定在右侧盖板(8)和左侧盖板(16)上安装，所述出风盖板(1)、航空连接器盖板模块(6)、前面板模块(15)都分别与右侧盖板(8)和左侧盖板(16)连接。

9.根据权利要求8所述的风冷密封式加固计算机，其特征在于，所述进风截止波导窗(14)与前面板模块(15)的开窗面积相匹配，所述出风截止波导窗(4)与出风盖板(1)的开窗面积相匹配，所述出风截止波导窗(4)、进风截止波导窗(14)为蜂窝状具有屏蔽性能的定制金属通风窗。

10.根据权利要求9所述的风冷密封式加固计算机，其特征在于，每一块所述出风截止波导窗(4)上安装有2个抽风式风机(3)，所述抽风式风机(3)上安装风机叶片防护框(21)。

Images