CN1006675B - 安装电子仪器的安装架装置 - Google Patents

Abstract

一种安装电子仪器的安装架装置，该装置也能散热且对环境因素有防范作用。安装架的侧面有侧槽口用以使自然对流的空气流得以通过组件机壳顶面和底面上的许多窗孔，组件机壳用此装置固牢于控制面板上，侧槽口也能防止液体、颗粒沾污物探入物直接进入与组件机壳内装的电子仪器接触。

Description

本发明涉及的是安装电子仪器或部件的装置，具体地，涉及的是安装有组件的机壳（其内装着电子仪器或部件）、能散热且对环境因素有防范作用的一种新颖安装架装置。

尽管电子学的进展已使许多工业用的器件缩小了尺寸并降低了所需功耗，但是，由这些器件组成的任意给定的系统，其搁放、排布和安装仍是需要的。排置简单、初次安装和随后因修理或更换而拆卸容易，经济上和机械方面两者的设计有效，尤其是还要安全，这些方面均是现场安装设计者最关心的问题。由于许多电子部件已组件化，现场安装的注意力往往就集中在把装有电子装置的各种装有电子仪器的组件机壳-搁放到控制面板或控制台上的各个窗孔里。然后再于控制面板的后部把电子组件本身在电气上互连以构成系统。组件机壳本身由钢板料或铝板料制成。为了促进标准化设计的利用，对某些尺寸的组件机壳、间隙和面板的窗孔都已定有各种工程标准。这种标准化部件系统有助于硬件的互换，并使所需的配置的总数减至最少。

假如组件机壳装着电子仪器或部件（后文称作电子设备），在任何安装场合，主要关心的是保证要有相当的散热能力以免电子设备损伤或破坏。热源即电子设备本身。尽管在小型化和降低所需功耗方面已有上面提到的进展，但因为小型化化工艺本身就使电路和结构的排列比以往见到的要密集得多，所以散热仍是要关心的问题。在工作期间并非所有电子设备都产生同样的热量。因此处理散热问题所用的方法将依存在的热负载而变，较低的热负载水平时，只要让装电子设备的组件机壳的实心壁把热辐射掉和靠自然对流就可满意地解决散热问题。稳态条件下，电子设备产生的热等于向周围逸散的热，结果电子设备及组件机壳本身就建立起某个稳态温度。此稳态温度是所用的材料及机壳组件散热能力的函数。假如电子设备的稳态温度比设计极限值高，就须采取其他措施，上述热传递过程本质上是“消极的”方法，也即，除组件机壳结构本身外，没有用附加的措施来改进散热能力。当然，某个量级的生成热量，只藉空气或其他介质来强迫冷却就可应付。这类辅助散热法就具有“极积型”设计的特色。虽然本发明可在有强迫冷却的环境下（用空气或其他气体介质）应用，但这种供给强制冷却的设备的设计不属本发明范围。

另一种众所周知的增加组件机壳散热能力的消极办法是在组件机壳的顶面和底面开许多孔，从而，自然对流的空气流就可穿过（以及遍沿机壳组件的各侧面）组件机壳，这有助于散热。在组件机壳顶部和底面上的许多孔增加了散热能力是很明显的，与此同时，采用这种设计带来的某些缺点也是显而易见的。首先，由于顶部开了孔，内部的电子设备容易受到滴进的导电性和（或）腐蚀性液体，或灰尘，金属粒屑或别的沾污物的影响，这些东西可能掉进孔内并损伤在组件机壳内的电子设备。其次，同样重要的，由于工具或别的导电的探入物掉进组件机壳的某个孔并与其内的电子设备接触上，工作于组件机壳附近的人就增加了电击的可能性。另外，已经用多种类型的安装装置来把具有上述两种组件机壳设计方案中的任一种组件机壳固牢于控制面板上，这在一定程度上放弃了上指的工程标准规定的标准化努力。因此想研究一种能搁放（装着电子设备的）组件机壳的安装装置，它能使电子设备产生的热量散去，与此同时还能消除现有技术中沾污和电击可能的问题。

本发明提供一种新型安装架装置，此安装架装置也能提供散热和对环境因素的防范。由于遮住了组件机壳顶部和（或）底面的许多孔，灰尘，金属粒屑或液体沾污物在可能落到机壳内装的电子设备之前，要经过曲折的入口通道。然而，在安装架装置上的许多侧缝还能使自然对流的空气流自由地穿过组件机壳，使其中装的电子设备冷却。进而，因为安装架装置直接与自然对流的空气流接触，安装架装置也热起来，由此就提供了附加表面积，有助于通过辐射和/或对流来散热。最后，本安装架装置对电击危险在一定程度上增加了防范作用，因为工具或别的探入物穿过安装架装置的侧孔进入组件机壳本身的开孔中是极困难的。变体方案可以装上放在安装架装置顶部的延伸出来的表面翼片，此翼片将加强本发明的辐射和/或对流的热耗散量。所以，这样的设计或许有利于通过挤压成形来实现对本发明的制造，因为，一步工序就会无困难地挤出这些翼片。

因此，本发明的一个方面是提供一种安装架装置，以把装有电子设备的机壳组件固牢在控制面板 上，组件机壳很易搁放于一给定装置的控制面板上或从控制板处拆除下来。

本发明的另一个方面是提供一种安装架装置，以把装有电子设备的组件机壳固牢在控制面板上，安装架装置对于组件机壳和对于控制面板（组件机壳附于其上）都是自对准的，安装架装置也自压紧在组件机壳本身上。

本发明还具有的另一个方面是提供一种安装架装置，以把装有电子设备的组件机壳固牢在控制面板上，组件机壳也提供散热。

本发明再有的另一个方面是提供一种安装架装置，以把装有电子设备的组件机壳固牢在控制面板上，组件机壳也提供对环境因素的防范。

为了更好地理想本发明及其运用优点，更好地理解用了本发明能达到的特有目的，可参考附图和所描述的内容，（其中列举了本发明的一个较佳实施方案）。

图1是本发明的等角投影图。

图2是图1的端面视图。

图3是图1的侧视图。

图4是本发明的安装架的俯视图。

图5是图4的侧视图。

图6是沿图5的6-6线取下的端视图。

图7是图5的斜切端的特写侧视图。

图8是本发明的滑动螺母的侧视图。

图9是图8的俯视图。

图10是本发明的贯穿螺栓的视图。

图11是本发明的另一种实施方案。

参看附图，特别是图一、二、三、四和五。图中，相同数字代表遍及几个图里的本发明的相同元件。图中体现的本发明包括一个安装架装置5，它用于将内装电子设备（未画出）的组件机壳90固牢到一个控制面板110上。安装架装置实际上由四个部件组成：一个安装架10;一个引导件30;一个滑动螺母50和一个贯穿螺栓70。

安装架10用钢制成，但只要能用冲压成形或挤压成形的其他材料（例如铝或其他材料）均可用。用冲压成形时，为产生所希形状的安装架10，冲压件须进行再成形加工。安装架10有一宽端11;窄端12。当用冲压成形加工安装架10时，由于制造上的需要，要在安装架10的窄端12处设置一个凹槽19，一旦安装架10的大致形状冲压出来，侧面13和14必须向里弯折，使这两个侧面基本上与面15垂直。再把面16向里弯折，使窄端的边13b和14b（分别是侧面13和14的窄端边）靠在侧面16的后背面16b处。凹槽19可防止在上述两个“折叠线”的交点处材料“打皱”或局部变形。当然，在用挤压成形法来做安装架10时就不需要这种凹槽19，因为挤压成形中可以一步就产生挤压成形的连续部件。

参见图4，宽端11和窄端12所选的尺寸分别为W₁＝2-3/8英寸和W₂＝1英寸，用于适配安装仪器的标准面板控制。显然，只要基本保持同样差不多的比例，这些尺寸是可以改变以适合其他的组件机壳。由图4的顶视图所见。加上侧面13和14（它们是相同的），安装架10为梯形形状，宽端11的面和窄端12的面基本上是相互平行的。如图五所见：安装架10有四个面13、14、15和16。四个面造成局部封闭，高度为H₁的梯形的楔形体。侧面13和14和16基本上和侧面15垂直，各面有相同的均匀厚度t（在一般加工公差范围内）。厚度t的较佳尺寸为0.060英寸，但若需要，可改此尺寸以适应特殊应用场合。从顶面15a到底边13a、14a和16a组成的平面测出的安装架10的较佳高度H₁为5/8英寸。可增加此高度以适应安装架10的总长，注意勿使安装架10过分细长。

参见图5可看到侧面13和侧面14有许多个相隔一定间距的宽度为W₃和高度为H₂的矩形侧槽18。这些侧槽18用以让自然对流的气流进入和流出组件机壳90，将在后文更详细地描述。W₃和H₂较佳尺寸分别为1-7/8英寸和0.25英寸，尽管这些尺寸不是临界的。在较佳实施方案中，这样的第一个侧槽18设置在侧面13和侧面14上，离安装架10的宽端大约1英寸的地方（因为宽端是一斜切面，是从顶面15的宽边引的垂线标起）。追加上去的侧槽18相距约1-3/8英寸间隔，延续此种设置沿着侧面13和侧面14直到靠近窄端12。安装架10上的侧槽18的数量和范围依赖于组件机壳90的总长度，组件机壳是由安装架固牢于控制面板110上，这在后文更详细地描述。

参见图6，可看到侧面16上有一中心配位孔17。螺栓70的螺纹部分72要穿过此孔。孔17的直径设计得足够大以允许螺栓70的螺纹部分72 在孔中穿过，而又不致因孔17的内周面约束螺纹部分72。然而应注意螺栓70的带槽拧头71要有足够的直径，既不会穿进孔17，也不要超过H₁（这样在带槽拧头71和组件机壳90间不会有相互影响）。

引导件30如图4、5和6所示。用焊接法和别的适当方法把L形引导件30的一条腿求久性地固定在面15的背面15b处。还可看到引导件30的另一条腿上有一个中心配位孔31。孔31的直径也设计得足够大，以允许螺栓70的螺纹部分72穿过，又不致使螺栓70的螺纹72因孔31的内周面受到约束。引导件30放在面15的背面就可使孔31的纵轴处在和侧面16上的孔17的纵轴同一轴线上，而且此共同纵轴与顶面15平行。纵轴上的每点离侧面13和离侧面14都是等距离的。引导件30要放在离侧面16有某一距离的地方，这样，当螺栓全部穿过孔17，再穿过孔31时，螺栓70的一端73要能伸过引导件30的腿，此时安装架装置5正好安装就位准备固牢住组件机壳90。

现在转向图7，可以看出，安装架10的宽端11专门设计成具有一个斜切端20。这样由13c、14c和15c三边所确定的平面就不垂直于由表面15a所在的平面。换言之：分别由13a边与13c边和14a边与14c边相交所成的角21和22的位置在：从一条与表面15a（并面朝窄端口）垂直的线段量起的距离b处，（表面15a是座落于边15c处）。距离b的所选尺寸是0.018英寸。正如后文将详细描述的那样。正是由于有了这个斜切端20，当螺栓被拧紧时，允许安装架装置5朝组件机壳90“弯曲”，从而使安装架装置5自动压紧在组件机壳90上。

滑动螺母50如图8和图9所示，可以看出滑动螺母50有三个圆柱形部分，且三者具有同一公共纵向对称轴。这些部分是：上部段52，颈部段53和边部段54。平的平行平面52a、52b、54a和54b都垂直于上述的公共纵向对称轴并且限定出了上部段52、颈部段53和边部段54。因此滑动螺母可以容易地用一根棒料机加工而成。上部段52，颈部段53和54的高度分别以H₃、H₄和H₅表示，而这些段的直径分别用D₃、D₄和D₅表示。D₃、D₄和D₅的较佳尺寸分别为0.75英寸、0.25英寸和0.36英寸。H₃、H₄和H₅的较佳尺寸分别为0.56英寸、0.14英寸和0.06英寸。

滑动螺母50的上部段52含有一贯穿螺孔51。其直径和螺纹形状要适合于与螺栓70的螺纹72作可拧动的啮合。螺栓70如图10所示。螺孔51的纵向对称轴要与限定出52、53和54三部分的上述公共纵向对称轴垂直并相交、约处在面52a和面52b的中间。螺孔51的精确位置是这样来选择的：当滑动螺母50的52a面贴紧在机座架10的内侧表面15b滑动时，螺孔51的纵轴跟引导件30上的孔31，安装架10上的孔17两者的公共纵向轴要吻合。与此相类似，滑动螺母50的H₃尺寸是这样来选择的：当52a面和内侧表面15b贴紧着滑动时（如上所述），滑动螺母50和52b面不许超出由安装架10的13a边，14a边和16a边所确定的平面。

下面讨论安装架装置5的装配方法。首先为方便起见，安装架可放在这样的一个平面上，使其内侧表面15b朝上，再将滑动螺母50放在安装架上，要处在引导件30（已经相附于安装架上）和侧面16之间，将滑动螺母50的52a面与内侧面15b滑动地接触上，将螺孔51的纵轴与孔31和孔17的纵轴保持在一条线上。然后将螺栓70的73端穿过孔17啮合拧进螺孔51内，再穿过孔31。

滑动螺母50的颈部段53和边部段54是这样的一种装置，即通过它，安装架装置5可拆卸地相附于组件机壳90上。图1、2和3表示装在组件机壳90上的安装架装置5的各种视图;图3表示被安装架装置5固定到控制面板110上的组件机壳90。

参照图1和图2，组件机壳有一个前端，（称为91）和一个尾端（称为92）。可以看到组件机壳90的顶面93和底面94上穿许多洞95。这些洞95允许自然对流的空气流穿过组件机壳，把装在里面的电子设备产生的热散逸走。在组件机壳90的顶面93和底面94上都有一个孔97，位于组件机壳90的两个侧面的中间，并靠近组件机壳90尾端92的地方，正是此孔97，才可拆卸地和滑动螺母的颈部段53和边部段54约束在一起，从而将安装架装置5附着于组件机壳90上。孔97的直径是这样的，以便边部段54的直径D₅正好能穿过此孔，以使滑动螺母50的颈部段53正好落在孔97内。另外，颈部段的高度H₄选择得正好 比组件机壳90所用材板的厚度稍大些。边部段54的直径D₅和颈部段53的直径D₄（D₅＞D₄）之差是这样选的，以使组件机壳90不易从滑动螺母50中卸脱。颈部段53的直径D₄也是选择得使当螺栓适当拧紧加上负荷时不致于出故障。类似地，边部段54的高度选择得使组件机壳90和它包含的电子仪器的重量不会使颈部段54变形。

参见图3，组件机壳90设计成可拆卸地固牢在控制面板110上。在控制面板上开有许多窗孔111，组件机壳紧紧地放进窗孔111内。组件机壳90在其前端91有一个外翻边98，此翻边98基本上沿着由组件机壳的侧面93、94和96规定和整个周边延伸出来。为将组件机壳90安装到控制面板110上，首先将尾端92插入窗孔111，直到翻边98的背面98a碰到控制面板110的前表面110a上，这样可防止组件机壳90完全嵌进窗孔111。

此时，放上安装架装置5使之与组件机壳90接触上，这样安装架10的宽端11就和控制面板110的后背面110b接触上了。同时将滑动螺母50的边部段54和颈部段53套入组件机壳90的孔97内。应当注意带孔31的引导件30的腿的相对位置是相对于安装架10的侧面16以下列方式来设置的，即要使孔97的确实位置的变动可容易地通过调节滑动螺母50的位置来实现。一旦安装架装置5相附于组件机壳90上，用带槽拧头71将螺栓70拧紧。当螺栓70被拧紧时，假如带槽拧头71的后背碰着安装架10的16c面时，则滑动螺母50开始朝着安装架10的窄端12推进。因为后背面16b正顶着窄端边13b和14b，侧面16不会朝安装架10的面15弯曲。可是，因为滑动螺母50的颈部段53一直靠着孔97的孔缘，滑动螺母就不会向后方移动：相反地，安装架10将向前推进，因而将宽端11压在控制面板110的后背面110b上，还把组件机壳90的翻边98压在控制面板110的前表面110a上，因而把安装架5和组件机壳90牢牢地固牢在控制面板110上。

现在讨论斜切端20的工作情况。当拧紧螺栓70时，机座架10和控制面板110的后背面110b间的最初接触只是发生在安装架10的15c边处。螺栓70再拧紧就试图“弯曲”安装架10了，但是因为安装架10是靠着组件机壳90放置的，再加上由于滑动螺母50和螺栓70的联合作用使安装架固定在应有的位置不再向外弯曲了，这就抑制了安装架的过度运动，这就使引导件30和安装架10可拆卸地固牢在组件机壳90上。因螺栓70的纵轴处在安装架10的15c边与组件机壳90之间，以及依靠斜切端20的定向，安装架的任何弯曲将是朝着组件机壳90而不是离开组件机壳。由此将看出安装架装置5是对组件机壳90自压紧的。

因为在安装架10上的许多接触点包含一条线（在控制面板110的后背面110b处）和一个点，此点基本上处于上述线的两头的中间（在安装架10的窄端的孔17处），因为载荷是对中且均匀分配的安装架装置5对于组件机壳90和对于控制面板110两者都是自对准的。

本发明的一个特别方案已详细表示和描述以说明本发明的应用原理。同时应懂得本发明并不仅限于此，而本发明的实施都不偏离这个原理。

Claims (9)

1、一种安装架装置，它可沿组件机壳的一侧面安置，机壳具有多个窗孔，通过这些窗孔散热，机壳可安装的控制面板上的开口中，控制面板具有前部面和后部面，其特征在于：

安装架具有：

(a)一个第一梯形面，它有一条窄边，一条宽边和二条等长边；

(b)大体为矩形的第二侧面和第三侧面，在所述的第二侧面和第三侧面各自的一条边处每个侧面都连接于所述第一梯形面的所述二条等长边的一条，并且每个侧面都基本上与第一侧面垂直，第二侧面和第三侧面各自设置有许多相隔有规则间距的矩形侧槽，此边是在与所述第一梯形面相连接的边的对面，所述第二侧面和第三侧面各自在靠近第一侧面的宽边处设置有一条斜切边；

一个第四矩形面，它的一边连接于所述第一梯形面的所述窄边，且此面基本上与此窄面垂直，有一个中心配位孔穿过此面，第四矩形面靠着所述大体为矩形的所述第二侧面和第三侧面的每个侧面的一条边供支撑之用，

安装架具有斜切前部，用于与控制面板的后部面啮合，并使安装架在斜口切前部压向控制面板后部面时弯向机壳侧面，

用于把所述安装架安装到所述组件机壳去的装置，当斜切前部压向控制面板的后部面时使机壳的外凸缘压向控制面板的前部面。

2、根据权利要求1的装置，其特征在于把所述安装架安装到组件机壳去的装置包括有：

一个滑动螺母，它有一贯穿第一直径上部段的螺孔;

一个L形引导件，其第一脚固牢于所述安装架的内侧面，其第二脚上打有一个第二中心配位孔;所述第二中心配位孔的对称轴与所述第一中心配位孔的对称轴相符，所述第一中心配位孔是开在所述安装架的第四矩形面上的;以及

一个穿过所述第一中心配位孔的螺栓，拧进所述滑动螺母的所述螺孔，该螺栓还穿过处于所述L形引导件上的所述第二中心配位孔。

3、权利要求2的装置，其特征在于，所述滑动螺母还包括：

有着第二直径的颈部段，该直径比所述滑动螺母的所述上部段的所述第一直径要小，颈部段连接于所述上部段的一端;以及

有着第三直径的边部段，该直径比所述滑动螺母的所述颈部段的所述第二直径要大，为可拆卸地套进所述组件机壳上的第三孔，组件机壳有一个第四直径，该直径大于所述第三直径以能把所述安装架装到所述组件机壳上。

4、一种把组件机壳装于控制面板上使控制面板对安装架装置和组件机壳提供一个增大了的热传递面积的安装架装置，其特征在于，它包括：

一个有顶面的安装架装置，它可沿组件机壳的一侧定位;以及

沿所述安装架装置的顶面延伸出来的一系列翼片。

5、权利要求4的装置，其特征在于，所述安装架装置是楔形的。它有一组完全沿着所述一系列的翼片。

6、权利要求5的安装架装置，其特征在于所述的安装架装置有延伸出的侧面部分，它垂直于所述安装架装置的顶面。

7、权利要求6的安装架装置，其特征在于，所述两侧面部分有一系列沿着所述侧面部分的长度方向延出去的系列槽口。

8、一种把一个组件机壳装到控制面板上的一个安装架装置，它在防止直接接近组件机壳时能允许自然对流的空气流通过组件机壳，其特征在于，该安装架装置包括：

一个组件机壳，它至少有一个窗孔，通过它来散热;

一个安装架装置，它有一个顶面，顶面被一对侧面部架起来，远离所述机壳，所述安装架装置处于所述的组件机壳上，这样，就可用所述的安装架装置的顶面就相隔一定间距地盖住所述组件机壳的窗孔;

当阻止直接接近所述机壳上的窗孔时，为了让热能通过窗孔散走在所述安装架装置的侧面部分形成的通风装置。

9、权利要求8的装置，其特征在于，所述通风装置包括：处在离所述组件机壳最近距离的所述侧面部分的边上设置一系列矩形的槽口。

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