Герметичный корпус для радиоэлектронных блоков

(57) Изонике, всов апмеханивий, Цености оэлектроию корпуусловиях воэдейстшение надежповы трук общ ии вид гермезел фиксации т конструкции же; на фиг.5 - а фиксации; на а фиксации в же, в процессе г.2 -ариан 4 - то ого узл ма узл .7 - то иоэлектронный корснования 1 и крышки енных между собой ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯПРИ ГКНТ СССР К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ(56) Яшин А.А. Конструирков с общей герметизацисвязь, 1985, с.72, рис.5.7,Авторское свидетельМ 1262751, кл, Н 05 К 5/О МЕТИЧНЫИ КОРП ДИОРОННЫХ БЛОКОВбретение относится к радиоэлектрочастности к конструированию корпупаратуры, работающей в условиях ческих и климатических воздейстль изобретения - повышение надежи упрощение конструкции Изобретение относится к ра нике, в частности к конструиров сов аппаратуры, работающей механических и климатически вий,Цель изобретения ности и упрощение ко На фиг.1 изображ тичного корпуса; на фи на фиг,1; на фиг,З -узла фиксации; на фиг конструкция утопленн фиг.б - расчетная схе процссе сборки; на фи демонтажа,Герметичный рад пус (фиг.1) состоит иэ о 2, герметично соединЯ.:.,. ":;,ИИ 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 обьем 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.З) или цилиндрическими 14 (фиг.4) с фиксирующей насечкой 15. Для обеспечения предварительной регулировки длины стержня и10 20 25 30 35 магнит 12 40 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 от нее выступа 7 при демонтаже корпуса. Выступ 7 концентрирует магнитный поток 19 в зоне полости 8 с ферромагнитной жидкостью 11 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 алюминиевых или других не магнитных сплавов изготавливается и полость 8, Она может изготавливаться одновременно с крышкой или устанавливаться в э,аранее подготовленное 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 выступа 7 на стержне; в виде конуса, шара или цилиндра - определяется конструкторскогехнологическими особен ностями изготовления корпуса. Форма выступа 7 в виде Конуса или шара используется при жестких допусках на размер основания 1 и крышки 2 по высоте в комплекте с резьбой 16 и контргайкой 17 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 средой,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. Г 1 ри использовании постоянного магнита 12 тороидальной формы в сочетании с ферромагнитным выступом 7 практически отсутствует рассеяние магнитного потока в окружающее пространство. Это необходимо для нормального функционированияразмещенного в корпусе радиоэлектронного 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 Яб, 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,Фер ром а г нитная жидкость 11 и редставляет собой коллоидную суспеиэию из частиц магнитомягкого материала с размерами порядка 1 ООА 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 ПАВ - 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 наполнениянесущей жидкости может находиться в жидком или атвержденном состоянии в магнитном поле, Она обладает способностьюсосредотачиваться под воздействием линий магнитного поля в зоне его максимальной напряженности, которая будет наблюдаться в зоне расположения выступа 7 междуполюсами М и Я постоянного магнита 12. Попав в магнитное поле и находясь в нем втвердом сос 1 оянии, ферромагнитная жидкость надежно фиксирует лепестки цанговой пружины зажима 9 от раскрытия, обеспечивая этим работоспособность узла фиксации,При оценке качества ферромагнитнойжидкости важным фактором является испаряемость несущей жидкости, так как от этого зависит срок службы (работоспособности) устройства, Чем ниже 10 15 давление паров несущей жидкости, тем она 20 долговечнее и оказывает меньшее влияние на бескорпусные электрорадиоизделия. Например, давление паров полифенилэфира при ноумальной температуре составляет 1,33 10 Па, Он наиболее пригоден для при готовления твердеющей ферромагнитной жидкости для предлагаемого узла фиксации, так как будет оказывать минимальное влияние на бескорпусные электроаадиоизделия., заключенные в корпус и обеспечит 30 необходимый срок эксплуатации корпуса,Постоянный магнит 12 изготавливается из порошка магнитатвердого материала и зластлчнай 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 мелкий порошок, дешев и не содержит дефицитных кэмпонентов, Феррит бария имеет коэрцитивную силу 119400 - 199000 А/м (1500 - 250 О 3) и обладает высоким сопротивлением размагничивающему действиа 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 вает вазможность получения направленных магнитных палей с высокой магнитодвижущей силой (МДС), высокими значениями максимальной магнитной энергии (КН) мах, остаточной индукции В, коэрцитивной 55 силой по индукции Нса и намагниченности Нси.Реализация конструкции замка в узде фиксации обеспечивается известными физическими законами клина, который предсаэелен в конструкции выступом 7 на стержне 4, взаимодействующим с захватами 10зажлма 9 и физическими свойствами отвердевшей ферромагнитной жидкости 11. Узелих взаимодействия изображеч на фиг,2, арасчетные схемы в процессе сборки и де.монтажа приведены на фиг,б и фиг,7 соответственно,На схеме (фиг.б) показано разложениесил на поверхности прямого конуса (клина)21, наблюдающееся в процессе сборки корпуса. В процессе сборки ферромагнитнаяжидкость 11 находится в неотвержденномсостоянии и не препятствует процессу сочленения конусного выступа 7 с пружиннымзажимом 9, Усилие сборки Рсб, направленное вдоль оси стержня 4, должно превышатьУСИЛИЕ РаСКРЫтИЯ ПРУЖИНЫ Граскр.1-сб -раскр,сгде Граскр = 2 Рпр 3 и СХ/2,Из приведенной схемы разложения силна поверхностл клина находим усилие раскрытия пружинь 1, образующееся от взаимоДЕйетВИЯ Гсб С Г;РУжИНай На ПОВЕОХНОСтИклинасб2 Рпрвп т/2,Угол г, как правило, выбирается менее 30и Усилие сбоРки Гсб пРи этом составлретНЕЗНаЧИтЕЛЬНУ О ВЕЛИЧИНУ От УСсЛЛИЯ РаСКРЫтия пржины Рпр, ,апримеро 1 я величиыа =- 20 это соотношение будет иметь веллчинуГсб = 2 Рпр зп0 = 2 Рпр 0,17 = 0,34 Рпр.То есть, усилие сборки будет составлятьоколо трети усил:-я развиваемого упруостью пружины.После сочленения выступа 7 с зажимам9 он будет взадодействовать с ним в зонеобратного конуса 22 торцами тех же захватов 10(фиг,7). Из приведенной схемы разложения сил на поверхности кг, лнэ, исходяизвыше паиведенных соотношений, находимУСИЛИЕ РаэбаРКИ Ерааб, КОТОРОЕ НЕОбХОДИМОсоздать для освобождения выступа 7 привскрытии корпуса, При этом, дополнительнок усилию раскрытия пружины Рпр необходиМа УЧЕСТЬ ПРОчиаетЬ О 1 ВЕРДЕВШЕй фЕРРОманитной жидкости 11 на сжатие Р,ж,находящейся между наружной поверхностью пружины и стенкой полостиРсх = ЯпрйКгде д - прочность ферромагнитной жидкости на сжатле;Япр - боковал площадь лепестка пружины;и - количество пар лепестков паужлны;К - коэффициент уче га рабочей поверхности пружины.О ны; 15 Коэффициент К учитывает то, что не вся боковая поверхность пружины Япр по высоте й участвует в деформации ферромагнитной жидкости,Также необходимо учесть прочность на растяжение Рраст той части ферромагнитной жидкости, которая находится внутри, между лепестками пружиныРраст = у Япр и Кгде у - прочность ферромагнитной жидкости на растяжение;Япр - боковая площадь лепестка пружии - количество пар лепестков пружины; К - коэффициент учета рабочей поверхности пружины.Учитывая вышеизложенное, будет иметь место выражение для расчета прочности узла фиксации (замка)ГраабГраскр + Гсж + Граст,Подставим соответствующие значения величин, полученные из схемы разложения Сил на поверхности клина и прочностных характеристик ферромагнитной жидкости Гра2 рр п 5 а/3/г25-Ю Е ",рп а/асрам/яГроаХ 2 ррр и 5 пЯ/2 ф 21(3/2(п К 5 р 6 фп К пр/),ГразБ 2 Рр и Мп/3/2+2 п К Впр 1 ф 2 О+ ) Угол для обратного конуса 22 выбирается,как правило, более 90 О, Назначим, например/3-= 120 и примем следующие значениядля конструктивных элементов замка:д:= 20 кг/сму 5 кг/сми =. 2 - четырехлепестковая пружинаРпр = 3 кгЯпр = 1,2 см (12 х 10 мл - размер лепест 2ка пружины)К = 0,7.Подставив принятые значения, получимГрааб2 3 2 0,86 кг+ 2 2 0,7 1,2 1,73(2,0+ 5) кгГрааб10,3 кг+ 136 к.г,Действительное значение усилия разрывабудет больше расчетного, так как отвердевшая ферромагнитная жидкость при превышении предела ее прочности на сжатие ирастяжение разрушается (перемещается) нев свободном пространстве, а в замкнутомобъеме, в полости 8, т,е она должна перетекать, а это значит, необходимы дополнительные усилия на ее перемещение. А таккак свободно перемещаться (перетекать) всторону входного отверстия при раскрытиилепестков пружины она не может (должнасовершить перемещение внутрь стакана, азатем поступательное движение в выходное 20 25 30 35 40 45 50 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 2 Рпр и з 1 и / /2 можно пренебречь, так как его величина составляет менее 10 об полученной расчетной величины, Для инженерных расчетов можно принять следующее выражение для силы РаЗРУШЕНИЯ Грааб ЗаМКНУтОГО УЗЛа фИКСации;Гра б2 и КЯпр 19 Р /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 =у выражение примет вид:Ерааб 4 и К Япр д 19/3/2 (3) Необходимо отметить, что составляющее усилие, определяемое в формуле (2) прочностью ферромагнитной жидкости на разрыв2 и К Зпр т 9 3 /2 уможет быть принято во внимание в расчетах только в том случае, если удельное значение усилия адгеэии 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 его 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 Ррааб на Гсб, можно полУчить коэффициент усиления узла фиксации Ку. который характеризует конкретную ин;кенерную конструкциюЕэазбКу - , Откуда Рразб = Ку ГсбсбТехнико-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 3-5 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, беэ проникновения внутрь закрытого устройства, агрегата. Формула изобретения 1, Герметичный корпус для радиоэлектронных блоков, содержащий герметично со 5 единенные части в виде основания икрышки, узел фиксации, жестко закрепленный на одной из указанных выше частей,узел стягивания основания относительнскрышки, расположенный с внутренней сто 10 роны основания и крышки и выполненный ввиде стержня с выступом на одном его конце, жестко закреплен ного другим концом наодной из указанных выше частей, и узелфиксации, соединенный с концом стержня,15 на котором выполнен выступ, о т л и ч а ю щи й с я тем, что, с целью повышения надежности и упрощения конструкции, он снабжен постоянным магнитом кольцевойформы, на одной из указанных выше частей20 корпуса выполнена полость, внутри которойрасположен узел фиксации с образованиемсвободного объема, а с внешней стороныустановлен указанный выше постоянныймагнит кольцевой формы с возможностью25 охватывания узла фиксации, прием узелфиксации выполнен в виде пружинного зажима, а свободный объем полости заполненэатвердевающей в магнитном поле постоянного магнита ферромагнитной жидко 30 стью.2, Корпус по п.1, о т л иа ю щ и й с ятем, что постоянный магнит выполнен измагнитозласта,. Калениченко Техред М.Моргентал Корректор Э, Лончакова Редакт Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина. 101 каз 3936 Тираж Подписное ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР 113035, Москва, Ж, Раушская наб., 4/5