CN201255853Y - 堆栈式防水特种计算机 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开一种堆栈式防水特种计算机，包括机箱，机箱由至少两个可上下叠放的框体以及上、下框体封板组成，各框体之间、框体与上、下框体封板之间通过一体结构的密封件密封连接，每层框体内都固定连接有PC/104模块，相邻层的PC/104模块之间通过连接器电气连接，框体还连接有与PC/104模块贴合的导热板，PC/104模块产生的热量通过导热板导出到框体上散热，所有上下叠放的框体通过一个固定装置可拆卸地固定在一起。本实用新型提供一种拆装方便、稳定性高、抗震性好、结构简单、成本低、防水性能强、体积小的堆栈式防水特种计算机。

Description

堆栈式防水特种计算机

技术领域

本实用新型涉及一种特种计算机，尤其涉及一种堆栈式防水特种计算机。

背景技术

特种计算机是工业用和军用计算机的合称，其使用环境一般极为恶劣，其整机尺寸、三防(防水、防尘、防震)、宽温、扩展性能、稳定性都有高要求。其发展趋势是小型化、低功耗、高可靠等，一些特殊的情况下，特种计算机要长期工作于水下，此时还要求特种计算机能完全密封。

PC/104是一种专门为嵌入式控制而定义的工业控制总线，凭借其紧凑的外形(90mm×96mm)，开放的高可靠性的工业规范、堆栈式连接(有效减小整个系统所占的空间)、丰富的软件资源(与PC系统兼容)、极低的功耗等优势成为了嵌入式领域的主流。在它之后又相继出现了PC/104+总线和PCI-104总线。

现有的基于PC/104模块的堆栈式特种计算机，其一般结构是：各相邻PC/104模块之间通过螺柱连接，各相邻框体之间通过螺钉连接，除最上、最下的两层PC/104模块分别与上下框体封板固定连接外，其它各层PC/104模块与框体没有直接连接，这种连接方式不够稳固，在震动大的场合使用，易造成连接松动，接触不良，并且整机的连接方式是PC/104模块之间连接在一起、框体之间连接在一起，如果对某层的框体和PC/104模块进行拆卸就要分别对它们进行拆卸，很不方便。另外，其散热主要是采用风扇或热管散热。采用风扇散热的方式，机体内必须为空气对流预留一定的空间，且机箱上必须要开窗使空气流出，这样不能密封，即无法用于水下工作；采用热管散热的方式，热管的两端需焊接于导热铝块或机箱上，结构复杂且成本高。

现有的防水计算机的机箱，多采用上、下底板与前、后、左、右侧板多块板组合而成，各板采用了在接合处设置密封槽外加密封垫的防水措施，但因机箱的接合处较多，且接合处形状复杂，所以实际防水效果不佳，且各接合处形状都不一致，各密封垫不通用，导致成本高。

实用新型内容

本实用新型要解决的技术问题提供一种拆装方便、稳定性高、抗震性好、结构简单、成本低、防水性能强、体积小的堆栈式防水特种计算机。

本实用新型通过以下技术方案来解决上述技术问题：一种堆栈式防水特种计算机，包括机箱，机箱由至少两个可上下叠放的框体以及上、下框体封板组成，各框体之间、框体与上、下框体封板之间通过一体结构的密封件密封连接，每层框体内都固定连接有PC/104模块，相邻层的PC/104模块之间通过连接器电气连接，框体还连接有与PC/104模块贴合的导热板，PC/104模块产生的热量通过导热板导出到框体上散热，所有上下叠放的框体通过一个固定装置可拆卸地固定在一起。

各框体之间、框体与上、下框体封板之间的连接处都开有密封槽，密封件设置在密封槽中，所述的密封件为导电的无缝的整体密封圈。

所述框体为包括前、后、左、右框板的一体结构的矩形框体，前、后框板上开有安装孔，安装孔周围设有密封连接槽，密封连接槽内设有密封垫，分别设置在不同安装孔内的航空插座、密封电源开关、密封指示灯密封固定在前、后框板上，左、右框板外侧壁设有散热鳍片。

每个框体上设有至少一个垂直通孔，不同框体上的通孔对应连通，螺栓穿装在通孔中通过螺母紧固，将所有上下叠放的框体固定在一起。

左、右框板外侧壁中部设有竖直的肋片。

框体内侧壁设置两个相对的台阶，台阶下面设有与其固定连接的PC/104模块，台阶上面固定连接有导热板，导热板通过导热材料与PC/104模块上的主要发热芯片贴合接触。

PC/104模块的上面、下面都对应设有叠装总线连接器，其他PC/104模块的连接，PC/104模块四角与台阶上对应设有螺孔，螺钉穿过螺孔将PC/104模块固定在台阶下面。

导热板在与叠装总线连接器对应的位置上开有穿装孔，叠装总线连接器穿装在穿装孔中。

框体内的PC/104模块上还直接插接有扩展的PC/104模块。

PC/104模块与导热板之间增设热管，并在台阶上开连接槽，热管一端固定在连接槽内，另一端通过导热铝块连接在导热板上。

本实用新型采用所有上下叠放的框体通过一个固定装置可拆卸地固定在一起，而各层PC/104模块分别与对应层的框体之间固定连接，各PC/104模块之间只需连接器进行电气连接，不再需要通过螺柱固定，这种连接方式更稳固，抗振性更好，且拆装也很方便，拆掉固定装置就可以将所有框体拆开，由于各层PC/104模块之间是通过连接器连接的，拆卸框体时就可以将PC/104模块拆卸下来，组装拆卸方便快捷，PC/104模块的散热采用导热板导热，机箱散热，满足散热需求。相比于使用风扇散热，可以节省机体内风扇产生对流所需要的空间，同时无需散热窗密封防水性更好，可靠性宽温性更好，节省了原有风扇的电能，而且完全消除了噪音；相比热管散热，免除了热管两端的焊接这一步，且铜板结构更简单，成本更低。

各框体之间、各框体与上下框体封板之间的连接处通过一体结构的密封件密封，密封件为无缝无间隙的密封圈，所以，密封性能大为提高，使机箱的防水等级达到了防水最高等级—IP68，密封圈材质选择导电橡胶，可将各框体及上下框体封板连成一个内部封闭的整体的导电体，有效提高了抗电磁干扰能力。

因机箱采用的是前、后、左、右四面一体的框板所组合而成，相比一般的采用多块板组合而成的防水机箱，具有以下优点：1、连接处更少，漏水的可能性更小；2、连接处更规则，密封垫所起的效果将更佳；3、各层框体之间、框体与框体封板接合处的形状相同，所以各处密封垫形状也相同，密封垫相互通用，加工起来成本更低。

框体上设有航空插座、密封电源开关、密封指示灯，这三种器件经过防水处理或本身具有防水功能，它们在安装时，是通过在安装孔的密封连接槽内设置密封垫的方式，将它们密封固定在机箱上，防止水从安装孔内进入到机箱内。

所有上下叠放的框体上对应的相同位置设置有竖直通孔，形成一个从上至下贯通的孔，作为固定装置的螺栓插装在通孔内，通过螺母将所有框体紧固在一起，这种固定方式拆卸组装方便快捷，便于添加或减少框体形成新的产品。

框体内侧设置的台阶是用于固定PC/104模块和导热板的，螺钉与螺孔配合，方便二者的组装与拆卸，并且导热板通过台阶与框体连接在一起，台阶与框体的接触面积大，从而起到了快速传导热量的作用。当台阶设置在左、右框板内侧，导热板可直接通过台阶将热量导出到鳍片上，导热板加台阶的导热方式结构简单，体积更小，成本更低，散热效果更好。另外，对于功耗比较大的PC/104模块，还可以在PC/104模块与导热板之间再增加热管，在台阶上开连接槽，将热管的一端焊接于此槽上，另一端通过导热铝块，连接与导热铜板上，来增强散热能力，但相对于单纯使用热管的方式还是节省了成本。

在左右框板外侧壁中部分别设有垂直的肋片，其通过增加框板中部的厚度，加强了长度较长的左右框板的机械强度，使之不易扭曲，抗冲击能力更强，并且框体垂直方向上增加了厚度，从台阶上传入的热量在框板垂直方向上更能迅速传导，从而充分利用整个框体来散热。

附图说明

下面将结合附图及实施例对本实用新型作进一步说明，附图中：

图1是本实用新型实施例的装配示意图；

图2是本实用新型实施例的一层框体的装配示意图；

图3是本实用新型实施例的一层框体内主板模块的示意图；

图4是本实用新型实施例的正面外观示意图；

图5是本实用新型实施例的背面外观示意图。

具体实施方式

如图1、2所示，一种堆栈式防水特种计算机，包括机箱，机箱由两个上下叠放的框体1、1｀以及上、下框体封板2、3组成，框体1、1｀内分别设有PC/104模块，PC/104模块主要有主板模块、扩展板模块两种，其中上层框体1｀内固定连接有扩展模块4｀，下层框体1内固定连接有主板模块4，扩展模块4｀主板模块4通过叠装总线连接器连接，框体1四角各设有一个垂直通孔62，框体1｀四角各设有一个垂直通孔62｀，上、下框体封板2、3四角也设有通孔65、64，两个框体1、1｀以及上、下框体封板2、3的每个角相对应的通孔62、62｀、65、64对应连通，固定装置螺栓60穿装在通孔62、62｀、65、64中通过螺母将两个框体1、1｀以及上下框体封板2、3紧固在一起。框体1、1｀之间、框体1、1｀与下框体封板3四周分别开有一圈密封槽16b、16b｀、16c｀，在密封槽16b、16b｀、16c｀中分别设有无缝的一体成型的整体密封圈16a、16a｀、16c，整体密封圈16a、16a｀、16c由导电橡胶制成。

如图2所示，一层框体1为包括前、后、左、右框板14、15、12、17的一体结构的矩形框体，前、后框板14、15上开有安装孔11c，安装孔11c周围设有密封连接槽11d，密封连接槽11d内设有密封垫11b，分别设置在不同安装孔11c内的航空插座11a、密封电源开关11e、密封指示灯11f通过螺钉密封固定在前、后框板14、15上，左、右框板12、17外侧壁设有散热鳍片18，框体1外侧壁中部还设有竖直的肋片19，用于增强框板1强度。

如图2、3所示，左右框板12、17内侧壁设置两个相对的台阶13，台阶13下面设有主板模块4，台阶13上面固定连接有导热板5，主板模块4的四角、导热板5的四角与台阶13上分别对应设有螺孔61、63、66，螺钉51穿过螺孔61、63、66中与螺母52配合分别将导热板5、主板模块4固定在台阶13上、下面，导热板5通过导热胶与主板模块4上的主要发热芯片贴合接触，主板模块4产生的热量通过导热板5导出到框体1的鳍片18上散热，优选在左、右框板12、17内壁上设置台阶13，有利于主板模块4产生的热量通过台阶13直接导到散热鳍片18上，叠装总线连接器包括叠装总线插座、叠装总线插针，主板模块4的上面设有叠装总线插座41用于与扩展模块4｀连接，导热板5在与叠装总线插座41对应的位置上开有穿装孔53，叠装总线插座41穿装在穿装孔53中。主板模块4的下面还设有叠装总线插针42，用于和其他扩展的PC/104模块连接。

如图1所示，框体1｀为由一体结构的前、后、左、右框板14｀、15｀、12｀、17｀组成的矩形框体，左右框板12｀、17｀外侧壁设有竖直的散热鳍片18｀，左右框板12｀、17｀外侧壁中部设有竖直的肋片19｀，用于增强框板1｀强度。框体1｀内侧壁设置两个相对的台阶13｀，台阶13｀下面设有扩展板模块4｀，扩展板模块4｀通过螺钉固定在台阶13｀下面，扩展板模块4｀的下面设有叠装总线插针(图中未示出)用于与主板模块4连接。

根据需要在框体1内的主板模块4上面和/或下面还可以直接堆栈扩展的PC/104模块。

当采用的PC/104模块功耗较大时，可在PC/104模块与导热板之间设有热管，台阶上开有连接槽，热管一端固定在连接槽内，另一端通过导热铝块连接在导热板上。

根据实际需要，扩展模块可以设置多个，多个扩展模块分别在主机模块4的上下面进行多层堆栈，同样，固定扩展模块的框体也上下多层叠放，往下堆栈扩展模块时必须先在主机模块4下堆一块104转接板，再进行扩展模块的堆栈。

如图4、5所示，为装配好的堆栈式防水特种计算机的正面外观示意图和背面外观示意图，堆栈后的一层框体的体积不大于170mm x 155mm x 50mm，整机外观造型美观、新颖，防水性能强，接口丰富，使用方便，体积小巧。

本实施例的安装步骤如下：

1、将紧固螺栓60旋下，取出上下框体封板2、3。

2、把扩展模块4｀通过其上的叠装总线插针对应插入主机模块4的叠装总线插座41中，框体1｀与框体1对好。

3、扩展模块4｀堆栈完毕，盖好上下框体封板2、3，再使用相应堆栈层数高度的紧固螺栓锁紧。

Claims (10)

1、一种堆栈式防水特种计算机，包括机箱，其特征在于，机箱由至少两个可上下叠放的框体以及上、下框体封板组成，各框体之间、框体与上、下框体封板之间通过一体结构的密封件密封连接，每层框体内都固定连接有PC/104模块，相邻层的PC/104模块之间通过连接器电气连接，框体还连接有与PC/104模块贴合的导热板，PC/104模块产生的热量通过导热板导出到框体上散热，所有上下叠放的框体通过一个固定装置可拆卸地固定在一起。

2、根据权利要求1所述的堆栈式防水特种计算机，其特征在于，各框体之间、框体与上、下框体封板之间的连接处都开有密封槽，密封件设置在密封槽中，所述的密封件为导电的无缝的整体密封圈。

3、根据权利要求1所述的堆栈式防水特种计算机，其特征在于，所述框体为包括前、后、左、右框板的一体结构的矩形框体，前、后框板上开有安装孔，安装孔周围设有密封连接槽，密封连接槽内设有密封垫，分别设置在不同安装孔内的航空插座、密封电源开关、密封指示灯密封固定在前、后框板上，左、右框板外侧壁设有散热鳍片。

4、根据权利要求3所述的堆栈式防水特种计算机，其特征在于，每个框体上设有至少一个垂直通孔，不同框体上的通孔对应连通，螺栓穿装在通孔中通过螺母紧固，将所有上下叠放的框体固定在一起。

5、根据权利要求4所述的堆栈式防水特种计算机，其特征在于，左、右框板外侧壁中部设有竖直的肋片。

6、根据权利要求1～5任意一项所述的堆栈式防水特种计算机，其特征在于，框体内侧壁设置两个相对的台阶，台阶下面设有与其固定连接的PC/104模块，台阶上面固定连接有导热板，导热板通过导热材料与PC/104模块上的主要发热芯片贴合接触。

7、根据权利要求6所述的堆栈式防水特种计算机，其特征在于，PC/104模块的上面、下面都对应设有叠装总线连接器与其他PC/104模块的连接，PC/104模块四角与台阶上对应设有螺孔，螺钉穿过螺孔将PC/104模块固定在台阶下面。

8、根据权利要求7所述的堆栈式防水特种计算机，其特征在于，导热板在与叠装总线连接器对应的位置上开有穿装孔，叠装总线连接器穿装在穿装孔中。

9、根据权利要求8所述的堆栈式防水特种计算机，其特征在于，框体内的PC/104模块上还直接插接有扩展的PC/104模块。

10、根据权利要求9所述的堆栈式防水特种计算机，其特征在于，PC/104模块与导热板之间增设热管，并在台阶上开连接槽，热管一端固定在连接槽内，另一端通过导热铝块连接在导热板上。

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