Герметичный корпус для радиоэлектронных блоков

 

Изобретение относится к радиоэлектронике , в частности к конструированию корпусов аппаратуры, работающей в условиях механических и климатических воздействий . Цель изобретения - повышение надежности и упрощение конструкции достигается путем снабжения герметичного корпуса, содержащего основание 1 и крышку 2, узел фиксации, узел стягивания основания относительно крышки, выполненный в виде стержня 4 с выступом 7 на одном его конце, жестко закрепленного другим концом , и узел фиксации, соединенный с концом стержня, на котором выполнен выступ, постоянным магнитом 12 кольцевой формы, а в одной из частей корпуса выполнена полость 8, внутри которой расположен узел фиксации с образованием свободного объема , а с внешней стороны установлен магнит 12 с возможностью схватывания узла фиксации, причем узел фиксации выполнен в виде пружинного зажима 9, а свободный объем полости 8 заполнен затвердевающей в магнитном поле постоянного магнита ферромагнитной жидкостью. 1 з.п, ф-лы, 7 ил. Ј

COIO3 COBETCKVIX

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (ял Н 05 К 5/06

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

9д Г 1 5 631 Г г . : 1Г31И ., ;;.".. 1,"ТЕКА

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4716849/21 (22) 07.07.89 (46) 15,11,91, Бюл. ¹ 42 (72) А.В.Ворошко (53) 621.396.67.7(088,8) (56) Яшин А.А. Конструирование микроблоков с общей герметизацией, — М.: Радио и связь, 1985, с.72, рис.5.7, Авторское свидетельство СССР

¹ 1262751, кл, Н 05 К 5/06, 1985, (54) ГЕРМЕТИЧНЫЙ КОРПУС ДЛЯ РАДИОЭЛЕКТРОННЫХ БЛОКОВ (57) Изобретение относится к радиоэлектронике, в частности к конструированию корпусов аппаратуры, работающей в условиях механических и климатических воздействий. Цель изобретения — повышение надежности и упрощение конструкции

Изобретение относится к радиоэлектронике, в частности к конструированию корпусов аппаратуры, работающей в условиях механических и климатических воздействий.

Цель изобретения — повышение надежности и упрощение конструкции.

На фиг.1 изображен общий вид герметичного корпуса; на фиг.2 — узел !фиксации на фиг.1; на фиг.3 — вариант конструкции узла фиксации; на фиг.4 — то же; на фиг.5— конструкция утопленного узла фиксации; на фиг.б — расчетная схема узла фиксации в процссе сборки; на фиг.7 — то же, в процессе демонтажа.

Герметичный радиоэлектронный корпус (фиг.1) состоит иэ основания 1 и крышки

2, герметично соединенных между собой

„„50 ÄÄ 1691980 А1 достигается путем снабжения герметичного корпуса, содержащего основание 1 и крышку 2, узел фиксации, узел стягивания основания относительнс крышки, выполненный в виде стержня 4 с выступом 7 на одном его конце, жестко закрепленного другим концом, и узел фиксации, соединенный с концом стержня, на котором выполнен выступ, постоянным магнитом 12 кольцевой формы, а в одной из частей корпуса выполнена полость 8, внутри которой расположен узел фиксации с образованием свободного объема, а с внешней стороны установлен магнит 12 с возможностью охватывания узла фиксации, причем узел фиксации выполнен в виде пружинного зажима 9, а свободный объем полости 8 заполнен затвердевающей в магнитном поле постоянного магнита ферромагнитной жидкостью. 1 з.п. ф-лы, 7 ил. пайкой мягким припоем 3 (на ример, ПОС—

61) по периметру. Во внутреннем объеме корпуса установлен ферромагнитный стержень 4, закрепленный одним концом 5 в дне б,основания, На втором конце стержня, обращенном к крышке, имеется выступ 7, Крышка снабжена полостью 8, в которой закреплен пружинный зажим 9, взаимодействующий с выступом 7 стержня захватами

10. Полость 8 заполнена твердеющей ферромагнитной жидкостью 11. На корпус установлен постоянный магнит 12 кольцевой формы, Поверхности взаимодействия выступа 7 с пружинным зажимом 9 могут быть конусными (фиг.2), в виде шара 13 (фиг.3) или цилиндрическими 14 (фиг.4) с фиксирующей насечкой 15. Для обеспечения предварительной регулировки длины стержня и

1691980. 4

20

30

35 магнит 12

55 его фиксации он может быть снабжен резьбой 16 и контргайкой 17. Полость 8 может выполняться утопленной эаподлицо с поверхностью крышки 2 (фиг.5) и закрывается накладкой 18 из эластичного материала с целью устранения разбрызгивания ферромагнитной жидкости в процессе сборки и очистки or нее выступа 7 при демонтаже корпуса. Выступ 7 концентрирует магнитный поток 19 в зоне полости 8 с ферромагнитной жидкостью 1 1 „обеспечивая ее отверждение. Технологический шунт

20 (фиг,5) используется при демонтаже корпуса.

Основания и крышки радиоэлектронной аппаратуры, как правило, изготавливаются из алюминиевых сплавов, которые не обладают магнитными свойствами. Из алю линиевых или других не магнитных. сплавов изготавливается и полость 8, Она может изготавливаться одновременно с крышкой или устанавливаться в э,арэнее подгoTOB ленное место иа крышке, в отверстие или гнездо и т.п., с закреплением сваркой или пайкой твердым припоем для обеспечения прочности и герметичности, Стержень 4 изготавливается из обычной конструкционной стали, обладающей ферромагнитными свойствами. Форма вы:тупа 7 на стержне; в виде конуса, шара или цилиндра — определяется конструкторскогехнологическими особен ностями изготовления корпуса. Форма выступа 7 в ниде

Конуса или шара используется при жестких допусках на размер основания 1 и крышки

2 по высоте в комплекте с резьбой 16 и контргайкой 1 1 для точной выставки положения выступа 7 относительно зажима 9, точнее, относительно захватов 10 пружинного зажима 9. Фоома цилиндра 14 с фиксирующей насечкой 15 для исполнения выступа 7 применяется в случае использования в конструкции корпуса основания и крышки с большими допусками на размеры по высоте, например, 1,5 мм и более. При этом стержень 4 может устанавливаться в дно основания жестко и не иметь резьбы 16 и контргайки 17, Вопрос выбора варианта исполнения формы выступа 7 в целом связан с габаритами (объемом) корпуса, площадью крышки и перепадом давления между внутренним объемом корпуса и окружающей средс й.

Стержень 4 изготавливается иэ ферромагнитного материала с целью обеспечения. концентрации магнитного потока 19 постоянного магнита 12 в зоне узла фиксации.

Роль концентратора выполняет выступ 7, который является в этом случае ферромагнитным сердечником. Схема магнитного потока в таком узле фиксации приведена на фиг.2. Г1ри использовании постоянного магнита 12 тороидальной формы в сочетании с ферромагнитным выступом 7 практически отсутстнует рассеяние магнитного потока в окружающее пространство. Это необходимо для нормального функционирования размещенного н корпусе радиоэлектроиного устройства.

Пружинный зажим 9 имеет захваты 10, взаимодействующие с поверхностью выступа 7 на стержне, Его конструкция может быть разнообразной. Он может иметь одну пару захватов при изготовлении гибким из листового материала, может изготавливаться в виде многолепестковой цанги иэ прутка механообработкой. Его конструкция эависит от усилий, которые должен выдерживать узел фиксации. Одной из важных характеристик зажима является площадь его боковой поверхности Яг, которой он взаимодействует с отвердевшей ферромагнитной жидкостью. Чем больше площадь боковой поверхности пружинного зажима, тем меньшее давление она оказывает иа отвердевшую ферромагнитную жидкость, Это, в свою очередь, снижает требования к физико-механическим характеристикам отвердевшей ферромагнитной жидкости и к магнитным свойствам постоянного магнита. Чем больше площадь боковой поверхности пружины, тем менее твердой может быть ферромагнитная жидкость и тем меньшей намагниченностью может обладать постоянный

Пружинный зажим 9 изготавливается из немагнитного металла и закрепляется к дну стакана твердым припоем, т,е., конструкционной пайкой, выдерживающей механические нагрузки на растяжение и обеспечивающей герметичность крышки, Феррома r нитная жидкость 11 и редcTBB/IAeT собой коллоидную суспеиэию из частиц магнитомягкого материала с размерами порядка 100А и менее в несущей жидкости. Для исключения слипания частиц под действием силы тяжести и магнитного поля в состав несущей жидкости вводят поверхностно-активные вещества (ПАВ), асорбирующиеся на поверхности частиц. В качестве несущих жидкостей используют керосин. воду, эфиры, фторуглероды, диэфир, трансформаторное масло, углеводороды, кремнийорганические жидкости и др., в качестве

ПА — спирты, жирные кислоты и др., в качестве магнитного материала — железо, кобальт и их окислы. Ферромагнитная жидкость, как правило, не проводит электрический ток (является хорошим изолятором) и в зависимости от наполнения

16919В0 несущей жидкости может находиться в жидК0М или отвержденном состоянии в магнитном поле, Она обладает способностью сосредотачиваться под воздействием линий магнитного поля в зоне его максимальной напряженности, которая будет наблюдаться в зоне расположения выступа 7 между полюсами М и S постоянного магнита 12.

Попав в магнитное поле и находясь в нем в твердом coci оянии, ферромагнитная жидкость надежно фиксирует лепестки цанговой пружины зажима 9 от раскрытия, обеспечивая этим работоспособность узла фиксации, При оценке качества ферромагнитной жидкости важным фактором является испаряемость несущей жидкости, так как от этого зависит срок службы (работоспособности) устройства, Чем ниже

15 давление паров несущей жидкости, тем она 20 долговечнее и оказывает меньшее влияние на бескорпусные электрорадиоизделия. Например, давление паров полифенилэфира при ноомальной температуре составляет

1,33-10 Па, Он наиболее пригоден для п ри- 25 готовления твердеющей ферромагнитной жидкости для предлагаемого узла фиксации, так как будет оказывать минимальное влияние на бескорпусные электрорадиоизделля., заключенные в корпус и обеспечит 30 необходимый срок эксплуатации корпуса, Постоянный магнит 12 изготавливается из порошка магнитотвердого материала и зластлчной связки (каучука или эластичного полимера). Для магнитоэластов в качестве 35 магнитотвердого материала применяют молотые сплавы типа альни, ферриты и железокобальтовые сплавы, Однако практическое применение нашел только феррит бария, Он хрупок и легко дробится в 40 мелклй порошок, дешев и не содержит дефицитных компонентов, Феррит бария имеет коэрцитивную силу 119400 — 199000 А/м (i500 — 2508 3) 1-. :обладает высоким сопротивлением размагничивающему деЙствию 45 магнитных полей, Ценным свойством феррита бария является возможность ориентации его частиц в магнитном поле, что позволяет получать анизотропный магнитоэласт, и этим своим свойством он обеспечи- 50 вает возможность получения направленных магнитных полей с высокой магнитодвижущей силой (МДС), высокими значениями максимальной магнитной энергии (9кН) мах, остаточной индукции В, коэрцитивной 55 силой по индукции Н и намагниченности

Нси.

Реализация конструкции замка в узле фиксации обеспечивается известными физическими законами клина, который предс1авлен в конструкции выступом 7 на стержне 4, взаимодействующим с захватами 10 зажлма 9 и физическими свойствами отвердевшей ферромагнитной жидкости 11. Узел их взаимодействия изображеч нз фиг.2, а расчетные схемы в процессе сборки и демонтажа приведены на фиг,б и фиг.7 соответственно.

На схеме (фиг.б) показано разложение сил на поверхности прямого конуса (клина)

21, наблюдающееся в процессе сборки корпуса. B процессе сборки ферромагнитная жидкость 11 находится в неотвержденном состоянии и не препятствует процессу сочленения конусного выступа 7 с пружинным зажимом 9, Усилие сборки Рсб, направленное вдоль оси стержня 4, должно превышать

УСИЛИЕ РаСКРЫтИЯ ПРУЖИНЫ Граскр. сб — раскр ñ где Граскр = 2Рпр 31п cL/2.

Из приведенной схемы разложения сил на поверхности клина находим усилие раскрытия пружины, о разующееся от взаимоДЕйетВИЯ Гсб С Г;РУжИНОй На ПОВЕРХНОСти клина

Рсб 2Рпр B! l й/2, Угол а, как правило, выбирается менее 30 и усилие сборки Есб при этом составляет незначительну о величину от ус.,ли; раскрытия п . ужины Р",;ð. . зпример,,0 ля величины

L а =- 20 это соотношение будет иметь веллчину

Гсб = 2Рпр Sire 10 = -"Рпр 0,17 = 0,34 Рпр.

То есть, усилие сборк.1 будет составлять около трети усил,-:я. развиваемого упругостью пружины.

После сочленения выступа 7 с зажимом

9 он будет взаимодействовать с ним в зоне обратного конуса 22 торцами тех же захватов 10(фиг.7). Из приведенной схемы разложения сил на поверхносги кг, чнз, исходя из выше поиведенных соотношений, íBõîäèì

УСИЛИЕ РаэбОРКИ Ерааб, КотороЕ НЕОбХОДИМО создать для освобождения выступа 7 при вскрытии корпуса. При этом, дополнительно к усилию раскрытия пружины Рпр необходимо учесть прочность о1вердевшей ферромагнитной жидкости 11 на сжатие Рсж, находящейся между наружной поверхностью пружинь. и стенкой полости

Рсж = Бпр и ; где ) — прочность ферромагнитной жидкости HB сжатие;

Япр — боковал площадь лепестка пружины; и — количестBo пар лепестков поужлны;

К вЂ” коэффициент уче га рабочей по ерхности пружины.

1691980

1О ны;

Коэффициент К учитывает то, что не вся боковая поверхность пружины Snp по высоте h участвует в деформации ферромагнитной жидкости, Также необходимо учесть прочность на растяжение Рр„ст той части ферромагнитной жидкости, которая находится внутри, между лепестками пружины

Рраст = )/ Snp и К где у — прочность ферромагнитной жидкости на растяжение;

Snp — боковая площадь лепестка пружии — количество пар лепестков пружины;

К вЂ” коэффициент учета рабочей поверхности пружины.

Учитывая вышеизложенное, будет иметь место выражение для расчета прочности уз/ а фиксации (замка)

Fpaаб + Рраскр + Гсж + Рраст

Подставим соответствующие значения величин, полученные из схемы разложения

Сил на поверхности клина и прочностных характеристик ферромагнитной жидкости

Гроко 2р„р. гт siaf3/2 2- — « - с — "- - а р/2 со5Я/2

Гро а,Г 2 пр. и а в П!2+ 2 (ф3/2 (л К пр 6 и К Syph) ГлазБ 2р р п sing/2+2о К Sap 1pp/2($+p), Угол для обратного конуса 22 выбирается, как правило, более 90О, Назначим, например/3-= 120 и примем следующие значения для конструктивных элементов замка: д -- 20 кг/см у == 5 кг/см

n =- 2 — четырехлепестковая пружина

Рлр =- 3 кг

Snp = 1,2 см (12x10 мм — размер лепест2 ка пружины)

К = 0,7.

Подставив принятые значения, получим

Fðaçá 2 3 2 0,86 кг + 2 2 0,7 1,2 1,73 (2,0+ 5) кг

Грааб 10,3 кг + 136 кг, Действительное значение усилия разрыва будет больше расчетного, так как отвердевшая ферромагнитная жидкость при превышении предела ее прочности на сжатие и растяжение разрушается (перемещается) не в свободном пространстве, а в замкнутом объеме, в полости 8, т,е.. она должна перетекать, а это значит, необходимы дополнительные усилия на ее перемещение. А так как свободно перемещаться (перетекать) в сторону входного отверстия при раскрытии лепестков пружины она не может (должна совершить перемещение внутрь стакана, а затем поступательное движение в выходное

55 отверстие), то растет так называемое гидравлическое сопротивление и, следовательно, возрастает значение усилия разрыва, которое должно преодолеть и это дополнительное гидравлическое сопротивление, Математический анализ выражения (1) и приведенный практический расчет показывают, что произведением 2Рпр п.sin P /2 можно пренебречь, так как его величина составляет менее 10;ь полученной расчетной величины. Для инженерных расчетов можно принять следующее выражение для силы разрушения Грааб замкнутого узла фиксации;

Fpaw = 2n К Snp.19/3 /2 (д + у) (2)

Усилие разрыва узла фиксации предложенной конструкции зависит от площади лепестков пружины, их количества и прочностных характеристик отвердевшей ферромагнитной жидкости. В случае равенства прочностных характеристик ферромагнитной жидкости на сжатие и разрыв. т.е, при д =y выражение примет вид:

Fpaa< 4 и К Snp д tgP /2 (3)

Необходимо отметить, что составляющее усилие, определяемое в формуле (2) прочностью ферромагнитной жидкости на разрыв

2 и К$пр т9/ /2 у может быть принято во внимание в расчетах только в том случае, если удельное значение усилия адгезии ферромагнитной жидкости

11 к поверхности материала (пружины) зажима 9 будет выше (больше) значения предела прочности ферромагнитной жидкости на растяжение у В случае, если это не соблюдается, то выражение (3) для инженерных расчетов использовать нельзя, а в выражении (2) взамен значения должна использоваться величина удельного значения адгеэии "а", Из приведенных выражений и примеров расчета следует еще один немаловажный вывод; величины углов прямого 21 и обратного 22 конусов выступа 7 не играют существенной роли в конструкции узла фиксации, вернее, в era прочностных характеристиках на разрыв, следовательно, не играют роли и формы выступов: в виде конуса, шара или цилиндра (фиг. 2-4). То есть, определяющими прочность узла фиксации являются; площадь поверхности лепестков пружины и удельная прочность отвердевшей ферромагнитной жидкости на сжатие и разрыв.

Разделив Граале на Гсб, можно получить коэффициент усиления узла фиксации Ку. который характеризует конкретную ин;кенерную конструкцию

1691980

10 Faq6

Ky =, откуда Рразб = Ку Fc6 сб

Технико-зкономические преимущества изобретения по сравнению с прототипом заключаются в следующем: повышается надежность герметизации корпуса, так как в крышке отсутствуют дополнительные герметичные узлы выступов 7 и фиксация крышки (заневоливание) осуществляется жестко без возможности ее перемещений, под воздействием перепада давлений между внутренним объемом и окружающей средой, в пределах люфтов узла фиксации. Это способствует снижению знакопеременных напряжений в шве герметизации крышки и корпуса и, следовательно, устраняет его разрушение; повышается надежность эксплуатации корпуса в условиях механических воздействий, так как они не оказывают влияния на магнитные характеристики элементов конструкции узла фиксации. корпуса; корпус прост по конструкции, так как содержит меньшую по сравнению с прототипом номенклатуру и количество деталей в узле фиксации, сами детали более просты и технологичны в произовдстве; на 3-57, увеличивается коэффициент использования внутреннего объема корпуса и снижается его масса; замковый узел фиксации может быть использован в других областях техники, там, где необходимо управлять замком извне, без проникновения внутрь закрытого устройства, агрегата.

Формула изобретения

1. Герметичный корпус для радиоэлектронных блоков, содержащий герметично со5 единенные части в виде основания и крышки, узел фиксации, жестко закрепленный на одной из укаэанных выше частей, узел стягивания основания относительнс крышки, расположенный с внутренней сто10 роны основания и крышки и выполненный в виде стержня с выступом на одном его конце, жестко закреплен ного другим концом на одной из указанных выше частей, и узел фиксации, соединенный с концом стержня, 15 на котором выполнен выступ, о т л и v а ю щи и с я тем, что, с целью повышения надежности и упрощения конструкции, он снабжен постоянным магнитом кольцевой формы, на одной из указанных выше частей

20 корпуса выполнена полость, внутри которой расположен узел фиксации с образованием свободного объема, а с внешней стороны установлен указанный выше постоянный магнит кольцевой формы с возможностью

25 охватывания узла фиксации, прием узел фиксации выполнен в виде пружинного зажима, а свободный объем полости заполнен затвердевгющей в магнитном поле постоянного магнита ферромагнитной жидко30 стью.

2. Корпус по п.1, о т л и . a ю шийся тем. что постоянный магнит выполнен из магнитоэласта, 16919ЯО

--9

Г

Л. " ф

Я

9uz ? г

g

С ) > (,+ и

ff3u a f у 19

)-— б

f(

/

2Рпр с 1 Д

Составитель В. Садов

Редактор А. Калениченко Техред М.Моргентал

Корректор Э. Лончакова

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина. 101

Заказ 3936 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., 4/5