CN113410699A - 一种电子单元模块电液同步盲插技术 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种电子单元模块电液同步盲插技术,采用隔离防护技术将电连接器与盲插水接头分区布局、漏液密封技术将泄漏的液体限制在密封圈内,避免泄液漏危害电子设备,三级导向技术引导不同精度的盲插、防错插技术设计不同直径和不同位置的导向销和销孔,插拔定位准确,浮动安装技术吸收零部件加工与装配造成的误差,使模块插拔机箱方便,插拔力分配技术平衡各插拔力对中心的正反力矩,背板受力均匀,通电顺序逻辑控制技术依据插入行程的长短确定不同电连接器的通电顺序,满足通电顺序不同的要求,简单可靠,成本低,性能稳定,可靠性高,不受电磁干扰,适用于军用、民用电子行业的电液同步盲插领域,具有较高的实用价值和市场推广前景。
Description
技术领域
本发明属于机械结构技术领域,具体涉及一种盲插技术。
背景技术
目前在电子行业研究盲插技术的应用场景大多为盲插电连接器,因其体积小、使用方便、有利于电子单元模块的快速更换,被大量采用,现有技术对其安装及使用过程中遇到的各类问题进行了积极探讨。
随着电子单元模块发热量逐渐提高,传统的风冷散热方式难以满足散热要求,液冷散热模块逐渐增多。传统液冷管路水接头通常采用手动对接形式,因需要手动操作,无法在盲插模块中使用。
为了适应模块快速插拔需求,近些年出现了盲插形式的液冷水接头。液冷盲插水接头的结构特点是密封性依赖接头内部橡胶密封圈,对安装精度要求较高,稍有不慎极易造成水接头漏液。漏液容易引发电子单元带电部位短路,严重时会使电子单元模块无法正常工作。某些电子单元模块安装了较多个盲插电连接器,在这些模块上安装液冷盲插水接头,经常出现插拔困难现象,限制了电液同步盲插技术的推广使用。
现有技术中的电液一体化盲插技术及实现方法,介绍了电气、液冷盲插连接器一体化安装方法。电气盲插连接器简称电连接器,液冷盲插水接头简称盲插水接头,采用分层安装结构,不同电连接器和盲插水接头安装在不同平面上。该方法根据连接器及盲插水接头的安装尺寸要求进行安装,没有提及漏液防护等影响电液同步盲插应用的技术方案。该设计按最大极限偏差分配各组成零部件的定位尺寸公差,采取专用工装的方法控制精度,实现连接器的对接。这种方法对于连接器数量较多的场合,往往难以保证加工精度,存在一定的局限性。
目前采用电液同步盲插技术,需解决的问题包括:漏液对电气安全性的影响、多个电连接器和液冷水接头同步插拔困难、连接可靠性低。
发明内容
本发明为了解决现有技术中电液同步盲插存在的插拔困难、接触不良、水接头漏液、不同品种电子单元模块混装时容易插错的问题,提出了一种电子单元模块电液同步盲插技术,为了实现上述目的,本发明集合了隔离防护技术、漏液密封技术、三级导向技术、浮动安装技术、防错插技术、插拔力分配技术、通电顺序逻辑控制技术,采用了以下技术方案。
隔离防护技术:电连接器与盲插水接头分区布局在同一平面和不同平面,将电连接器布置在一个区域、盲插水接头布置在另一个区域,若盲插水接头发生泄漏,可以分区隔离。
进一步的,水平布局将电连接器安装在一侧、盲插水接头安装在另一侧;垂直布局将电连接器安装在上方、盲插水接头安装在下方;多层布局将底部电连接器安装结构防护罩,防止上层泄漏的液体滴落到带电部位。
漏液密封技术:盲插水接头周边设计防泄漏密封圈,安装于电子单元模块或背板,将泄漏的液体限制在密封圈内,防止流到带电部位。
进一步的,盲插水接头与防泄漏密封圈之间设计漏液收集流道,将泄漏的液体集中导流到指定的位置。
进一步的,流道采用开放式结构,与大气相通,利用重力导流。
进一步的,流道设置传感器,实时检测流道状况,漏液进入流道,触发传感器触点,采集传感器触点的闭合、断开、阻值的变化信息并上传数据。
三级导向技术:电子单元模块与机架之间设置标准商用或机加工形式的导轨,作为低级精度导向,对电子单元模块起基础支撑与初步导向作用,对导向精度无过高要求;电子单元模块后部设置导向销,机架背板设置导向销孔,导向销与销孔配合,作为次级精度导向;电连接器自带导向销或壳体,作为高级精度导向。
进一步的,导向销采用两段台阶式,前细后粗,头部加工尖角对准销孔,尾部设计小公差间隙配合销孔。
进一步的,导向销的有效长度大于任意一对电连接器和盲插水接头沿插入方向的长度之和,使导向销插入销孔的深度大于电连接器和盲插水接头的插入深度。
浮动安装技术:电连接器的一端采用浮动安装设计,吸收零部件加工与装配造成的误差,电连接器在浮动端自由浮动。
进一步的,电连接器的法兰安装浮动衬套,安装孔与衬套之间在径向与轴向有间隙,衬套在安装孔内沿径向与轴向自由浮动,安装螺钉穿过浮动衬套固定电连接器,电连接器在间隙内浮动。
进一步的,普通螺钉将电连接器固定于浮动安装板,台阶螺钉将浮动安装板与电连接器的壳体固定于结构安装件,台阶螺钉的主体部分直径小于浮动安装板的固定孔直径,台阶螺钉的长度略大于浮动安装板的厚度,电连接器在台阶螺钉的主体部分与浮动板的安装孔之间的间隙内浮动。
防错插技术:不同的电子单元模块与插座背板设计不同直径和不同位置的导向销和销孔。
插拔力分配技术:测量电连接器与盲插水接头的插拔力,计算插拔力对电子单元模块中心的力矩,平衡各插拔力对中心的正反力矩,使电子单元模块承受均匀的插拔力,避免力矩的矢量和偏心。
通电顺序逻辑控制技术:依据插入行程的长短确定不同电连接器的通电顺序,插入行程长的先通电,插入行程短的后通电。
进一步的,单个多芯导电体电连接器,选择导电体长度长的先通电、导电体长度短的后通电。
本发明的有益效果:采用隔离防护技术将电连接器与盲插水接头分区布局、漏液密封技术将泄漏的液体限制在密封圈内,避免泄液漏危害电子设备,三级导向技术引导不同精度的盲插、防错插技术设计不同直径和不同位置的导向销和销孔,插拔定位准确,浮动安装技术吸收零部件加工与装配造成的误差,使模块插拔机箱方便,插拔力分配技术平衡各插拔力对中心的正反力矩,背板受力均匀,通电顺序逻辑控制技术依据插入行程的长短确定不同电连接器的通电顺序,满足通电顺序不同的要求,简单可靠,成本低,性能稳定,可靠性高,不受电磁干扰,适用于军用、民用电子行业的电液同步盲插领域,具有较高的实用价值和市场推广前景。
附图说明
图1是盲插布局示意图,图2是漏液检测带结构示意图,图3是台阶式导向销孔结构示意图,图4是浮动衬套结构示意图,图5是浮动安装板结构示意图。
附图标记:O-盲插电子单元模块中心,1-盲插电子单元模块,2、15-导轨条,3、6-盲插水接头,4-密封圈,5、14-导向销,7-漏液收集流道,8、12-导轨槽,9-漏液收集孔,10、11-盲插电连接器,13-盲插背板,16-绝缘体,17-导电金属丝,安装法兰18,衬套19,固定螺钉20,台阶螺钉21,浮动安装板22,电连接器壳体23,普通螺钉24,Φd1、Φd2-导向销后端直径,ΦD1、ΦD2-销孔直径,C1、C2-导向销有效长度,A1+B1、A2+B2、A3+B3-盲插电连接器和盲插水接头插入长度之和,L6、L7-导向销定位尺寸,F1-盲插水接头插拔力,F2、F3、F4-盲插电连接器插拔力,L1、L2、L3、L4、L5-力矩。
具体实施方式
以下结合附图对本发明的技术方案做具体的说明。
电连接器与水接头隔离防护如图1所示,盲插电子单元模块1后板安装2只盲插水接头3在左侧,盲插电连接器10和11各1只在右侧。从深度方向看,两只盲插水接头3安装在后部,两只电连接器10和11安装在前部。将液冷水接头和电连接器分区布局,进行物理隔离防护,避免冷却液泄漏对电连接器的影响。
两只盲插水接头3的周边使用密封圈4包围,当盲插电子单元模块1推入机箱后,密封圈4与盲插背板13接触并被压缩,起到密封作用。如果水接头漏液,被限制在密封圈内,从漏液收集孔9流入漏液收集流道7,引流至指定部位,防止冷却液流到带电部位引起严重后果。
水接头漏液监测如图2所示,漏液检测带包括两根导电金属丝17,使用绝缘体16定位,放入图1盲插背板13的漏液收集流道7内。一旦冷却液流经漏液检测带,两根导电金属丝之间的电阻值将发生变化,开路状态变为导通,即可通过检测电路进行检测并上报,完成漏液监测。
分级导向经过以上三级导向,导向精度逐级提高。盲插电子单元模块1左右两侧各加工一个导轨条2和15,装入机箱时,导轨条2和15分别插入机箱上的导轨槽8和12,导轨条和导轨槽配合,完成第一级导向,如图1所示。
盲插电子单元模块1后板两侧安装如图3所示台阶式导向销5,导向销5前端细后端粗,顶端为尖角,这种结构形式在导向销插入销孔初始阶段可以允许较大的误差,如图1所示。导向销后端较粗部位Φd1和Φd2与盲插背板13销孔直径ΦD1和ΦD2间隙小于盲插水接头径向浮动量和任意一对盲插电连接器径向浮动量,导向销有效长度C1和C2大于任意一对电连接器和盲插水接头的插头和插座沿插入深度方向长度之和A1+B1或A2+B2或A3+B3,完成中精度等级导向。
盲插电连接器的插头和插座一般自带导向销和导向孔,壳体周边加工出导向倾角帮助导向,利用电连接器自带导向销和孔作为第三级精确导向。
对于单个盲插电子单元模块安装多个电连接器,或者电连接器径向安装精度很高,使用多级导向技术也难以满足盲插电子单元模块盲插导向定位精度要求时,采用电连接器浮动安装。
浮动衬套结构如图4所示,电连接器安装法兰18的安装孔内安装一组衬套19,衬套外径小于安装孔直径,长度略大于法兰厚度,衬套在法兰上自由浮动。固定螺钉20穿过衬套固定电连接器,使电连接器在径向自由浮动。
台阶螺钉与浮动安装板结合如图5所示,台阶螺钉21主体部分直径小于浮动安装板22固定孔直径,长度略大于浮动安装板厚度。先用普通螺钉24将电连接器壳体23固定在浮动安装板上,再使用台阶螺钉将浮动安装板和电连接器固定到结构安装件上,实现电连接器的自由浮动,浮动间隙由台阶螺钉的主体部分直径与浮动安装板安装孔直径之间的间隙决定。
不同品种盲插电子单元模块防错插如图1所示,盲插电子单元模块1安装两个导向销,直径分别为Φd1和Φd2。对于不同品种的盲插电子单元模块,左右两侧导向销的直径取值分别与Φd1和Φd2不同,且左右两侧的两个导向销直径不同时小于其余任一个盲插电子单元模块相同位置导向销直径。每个盲插电子单元模块对应的插座背板上设计与其导向销直径相对应的销孔,使每种盲插电子单元模块在机箱中仅能插入与其相同类型的槽位。
不同品种盲插电子单元模块两个导向销的定位尺寸L6和L7取不同的数值,盲插背板上相应导向销孔位置与其一一对应。
尺寸和位置的防错插方法根据具体结构布局选用,可以单独选用其中一种,也可以两种方法结合,同时采用。
插拔力分配如图1所示,根据器件资料查询盲插电子单元模块后部安装的盲插水接头插拔力为F1,盲插电连接器插拔力分别为F2、F3、F4。计算各插拔力对盲插电子单元模块中心O点的力矩,取逆时针为正值,顺时针为负值,正负力矩值代数和趋于零F1×L1+F1×L2+F2×L3-F3×L4-F4×L5≈0。
布局电连接器和盲插水接头位置时,调整各尺寸L1~L5,计算各插拔力对模块中心的力矩,使得各种插拔力对模块中心正反力矩趋于平衡,模块后部及插座背板承受均匀的插拔力,避免出现插拔力偏心。
电连接器型号不同,其插头和对应插座插入啮合的行程长度不尽相同。以盲插电子单元模块插入到位后为基准,接插件插入行程长的接插件导电体先开始接触;反之,接插件插入行程短的接插件导电体后接触。
电连接器通电顺序逻辑控制如图1所示,电连接器10啮合行程大于电连接器11,对于盲插电子单元模块电连接器有先后通电顺序要求的场合,根据通电顺序要求,先通电的选择电连接器10,后通电则选择插入行程短的电连接器11,依据接插件导电体插入行程的长短确定各电连接器通电顺序,实现通电顺序逻辑控制功能。
上述作为本发明的实施例,并不限制本发明,凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等,均包含在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种电子单元模块电液同步盲插技术,其特征在于,包括:
隔离防护技术:电连接器与盲插水接头分区布局在同一平面和不同平面,将电连接器布置在一个区域、盲插水接头布置在另一个区域;
漏液密封技术:盲插水接头周边设计防泄漏密封圈,安装于电子单元模块或背板,将泄漏的液体限制在密封圈内;
三级导向技术:电子单元模块与机架之间设置标准商用或机加工形式的导轨作为低级精度导向,电子单元模块后部设置导向销、机架背板设置导向销孔、导向销与销孔配合作为次级精度导向,电连接器自带导向销或壳体作为高级精度导向;
浮动安装技术:电连接器的一端采用浮动安装设计,电连接器在浮动端自由浮动,吸收零部件加工与装配造成的误差;
防错插技术:不同的电子单元模块与插座背板设计不同直径和不同位置的导向销和销孔;插拔力分配技术:测量电连接器与盲插水接头的插拔力,计算插拔力对电子单元模块中心的力矩,平衡各插拔力对中心的正反力矩,使电子单元模块承受均匀的插拔力;
通电顺序逻辑控制技术:依据插入行程的长短确定不同电连接器的通电顺序,插入行程长的先通电,插入行程短的后通电。
2.根据权利要求1所述的电子单元模块电液同步盲插技术,其特征在于,所述隔离防护技术,包括:水平布局将电连接器安装在一侧、盲插水接头安装在另一侧,垂直布局将电连接器安装在上方、盲插水接头安装在下方,多层布局将底部电连接器安装结构防护罩。
3.根据权利要求1所述的电子单元模块电液同步盲插技术,其特征在于,所述漏液密封技术,包括:盲插水接头与防泄漏密封圈之间设计漏液收集流道,将泄漏的液体集中导流到指定的位置。
4.根据权利要求3所述的电子单元模块电液同步盲插技术,其特征在于,所述流道,包括:
采用开放式结构,与大气相通,利用重力导流。
5.根据权利要求3或4所述的电子单元模块电液同步盲插技术,其特征在于,所述流道,包括:设置传感器,实时检测流道状况,漏液进入流道,触发传感器触点,采集传感器触点的闭合、断开、阻值的变化信息并上传数据。
6.根据权利要求1所述的电子单元模块电液同步盲插技术,其特征在于,所述导向销,包括:采用两段台阶式,前细后粗,头部加工尖角对准销孔,尾部设计小公差间隙配合销孔。
7.根据权利要求1或6所述的电子单元模块电液同步盲插技术,其特征在于,所述导向销,包括:有效长度大于任意一对电连接器和盲插水接头沿插入方向的长度之和,使导向销插入销孔的深度大于电连接器和盲插水接头的插入深度。
8.根据权利要求1所述的电子单元模块电液同步盲插技术,其特征在于,所述浮动安装技术,包括:电连接器的法兰安装浮动衬套,安装孔与衬套之间在径向与轴向有间隙,衬套在安装孔内沿径向与轴向自由浮动,安装螺钉穿过浮动衬套固定电连接器,电连接器在间隙内浮动。
9.根据权利要求1所述的电子单元模块电液同步盲插技术,其特征在于,所述浮动安装技术,包括:普通螺钉将电连接器固定于浮动安装板,台阶螺钉将浮动安装板与电连接器的壳体固定于结构安装件,台阶螺钉的主体部分直径小于浮动安装板的固定孔直径,台阶螺钉的长度略大于浮动安装板的厚度,电连接器在台阶螺钉的主体部分与浮动板的安装孔之间的间隙内浮动。
10.根据权利要求1所述的电子单元模块电液同步盲插技术,其特征在于,所述通电顺序逻辑控制技术,包括:单个多芯导电体电连接器,选择导电体长度长的先通电、导电体长度短的后通电。
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
PB01 | Publication | ||
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SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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GR01 | Patent grant | ||
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