CN209072821U - 一种用于真空容器的电路热防护结构 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种用于真空容器的电路热防护结构，包括翅片筒体；翅片筒体内设有电路结构，翅片筒体顶部安装有总线法兰，总线法兰与电路结构相接触，总线法兰上安装有接线端护壳，总线法兰与该电路结构相连接，电路结构与总线电缆的一端相连，总线电缆的另一端依次穿过总线法兰和接线端护壳，伸出接线端护壳外。该电路热防护结构解决了标准化工业模块所存在的问题；该电路热防护支撑结构可专门用于真空仓内的温度测量、处理、传输，也可测量其他各种能输出标准电流、电压信号的传感器的物理量。能够实现真空及高低温环境情况下，仓内的多路温度测量，以及测量控制、数据传输及智能管理功能。

Description

一种用于真空容器的电路热防护结构

技术领域

本实用新型属于空间环境模拟设备技术领域，涉及一种电路热防护结构，具体涉及一种用于真空容器的电路热防护结构。

背景技术

空间环境模拟设备是为了在地面模拟太空的冷黑、高真空、外热流、离子体等环境而建造的一种多功能综合实验设备，是宇航员、航天器及分系统、载荷等在地面进行各种性能检测、可靠性、寿命考核等模拟实验的关键设备。而对于温度模拟则是空间环境模拟设备的一项重要内容，极端环境温度的创造、稳定、监测与控制是这类设备的关键技术。其中，设备内高低温的多点空间分布测量与实验载荷关键部位温度的精密测量是影响模拟设备性能的重要因素。目前，空间环境模拟设备在温度测量技术方面，通常采用传感器内置、信号测量电路外置、大量传感器引线穿仓连接的方式。测温电路基本采用八个测温点的标准工业PLC模块，通过数量堆积和总线连接解决动辄上百个测温点的需求。这种方式存在：1）超长、超多的传感器引线带来的材料耗费问题；2）较大的引线穿仓截面带来的真空密封工艺问题；3）众多的模块堆积带来的电源消耗和空间占有问题；4）超长的传感器引线带来的弱信号抗干扰和精度降低问题。

发明内容

本实用新型的目的是提供一种用于真空容器的电路热防护结构，能够有效避免舱内高温对电路的影响。

为实现上述目的，本实用新型所采用的技术方案是：一种用于真空容器的电路热防护结构，包括翅片筒体；翅片筒体内设有电路结构，翅片筒体顶部安装有总线法兰，总线法兰与电路结构相接触，总线法兰上安装有接线端护壳，电路结构与总线电缆的一端相连，总线电缆的另一端依次穿过总线法兰和接线端护壳，伸出接线端护壳外；

所述的电路结构包括从上往下依次设置的封端环、母板、至少一块电路板、第一反热板、第二反热板和第三反热板；封端环和母板之间、母板和与母板相邻的电路板之间、相邻的电路板之间以及与第一反热板相邻的电路板和第一反热板之间均通过六角连接栓相连接；母板上安装有导热结构，导热结构的顶部穿过环形的封端环与总线法兰相接触，第一发热板、第二反热板和第三反热板通过连接螺栓相连接。

本实用新型电路热防护结构通过将测量电路嵌入到空间环境模拟设备内部，再将各种用于导热的结构、便捷走线结构、支撑电路板的结构运用到设计当中，解决了标准化工业模块所存在的问题。该电路热防护支撑结构可专门用于真空仓内的温度测量、处理、传输，也可测量其他各种能输出标准电流、电压信号的传感器的物理量。能够实现真空及高低温环境情况下，仓内的多路温度测量，以及测量控制、数据传输及智能管理功能。

附图说明

图1是本实用新型电路热防护结构的示意图。

图2是本实用新型电路热防护结构中母板的示意图。

图3是本实用新型电路热防护结构中导热片的示意图。

图4是本实用新型电路热防护结构中六角连接栓的示意图。

图5是本实用新型电路热防护结构中导热结构的示意图。

图6是本实用新型电路热防护结构中弹性导热片的示意图。

图7是本实用新型电路热防护结构中第一反热板的示意图。

图8是本实用新型电路热防护结构中第二反热板的示意图。

图9是本实用新型电路热防护结构中三块反热板的安装示意图。

图中：1.翅片筒体，2.总线法兰，3.总线电缆，4.接线端护壳，5.封端环，6.导热结构，7.母板，8.六角连接栓，9.电路板A，10.电路板B，11.第一反热板，12.第二反热板，13.第三反热板，14.连接螺杆，15.紧固螺母，16.导热片，17.母板本体，18.导热片本体，19.安装孔，20.支撑腿，21.螺杆，22.螺孔，23.导热底座，24.弹性导热片，25.导热块，26.连接架，27.电源模块，28.第一翅片，29.第二翅片，30.第三翅片，31.第一上支座，32.第二上支座，33.连接座，34.第一反热板本体，35.中心孔，36.第一通孔，37.第一过线孔，38.豁口，39.第二反热板本体，40.第二过线孔，41.第二通孔。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本实用新型做进一步详述。

如图1所示，本实用新型电路热防护结构，包括翅片筒体1，翅片筒体1采用翅片筒体结构设计，具体大小参数可根据实际需要进行设计；翅片筒体1内设有电路结构，翅片筒体1顶部安装有总线法兰2，总线法兰2与电路结构相接触，总线法兰2上安装有接线端护壳4，电路结构与总线电缆3的一端相连，总线电缆3的另一端依次穿过总线法兰2和接线端护壳4，伸出接线端护壳4外。

电路结构包括从上往下依次设置的封端环5、母板7、电路板A9、电路板B10、第一反热板11、第二反热板12和第三反热板13；封端环5与母板7之间、母板7与电路板A9之间、电路板A9与电路板B10之间、电路板B10与第一反热板11之间均通过六角连接栓8相连接；母板7上安装有导热结构6，导热结构6的顶部穿过环形的封端环5与总线法兰2相接触。第一发热板11通过螺栓与位于第一反热板11上面的六角连接栓8连接，第一反热板11上设有连接螺杆14，连接螺杆14依次穿过第一反热板11、第二反热板12和第三反热板13，并从第三反热板13下方伸出，连接螺杆14上套装有多个紧固螺母15，通过该多个紧固螺母15将第一反热板11、第二反热板12和第三反热板13与连接螺杆14固接。

电路板A9的数量和电路板B10数量可根据实际需要增加，翅片筒体1的高度可根据电路板A9的数量和电路板B10数量相应增加。

如图2所示，本实用新型电路热防护结构中的母板7，包括母板本体17，母板本体17上设有多个连接孔，每个连接孔处均设有图3所示的导热片16，导热片16包括铜箔制成的片状体，该片状体的两端分别加工有安装孔19，将该片状体对折后，形成导热片本体18，此时，导热片本体18上的两个安装孔19相对设置，导热片16卡在母板7上的连接孔处，母板7的连接孔位于导热片本体18之间，且母板7的连接孔与导热片本体18上的两个安装孔19均相对设置。

电路板A9与六角连接栓8的连接处和电路板B10与六角连接栓8的连接处均设有导热片16。

如图4所示，本实用新型电路热防护结构中的六角连接栓8，包括六方体形的支撑腿20，支撑腿20的一端固接有螺杆21，支撑腿20的另一端设有螺孔22，螺杆20与螺孔22相适配。

封端环5上加工有与螺杆20尺寸相适配的螺纹孔。

如图5所示，本实用新型电路热防护结构中的导热结构6，包括导热底座23，导热底座23通过连接架26安装于母板7上，导热底座23位于安装于母板7上的电源模块27的上方，且导热底座23不与电源模块27相接触，导热底座23顶部安装有弹性导热片24，弹性导热片24顶部安装有导热块25，导热块25与总线法兰2抵压接触。

如图6所示，本实用新型电路热防护结构中的弹性导热片24，包括从里到外依次设置的纵截面为跑道形的第一翅片28、第二翅片29和第三翅片30，第一翅片28中的一个直线段、第二翅片29中的一个直线段和中第三翅片30的一个直线段重叠构成连接座33，第一翅片28中的另一个直线段、第二翅片29中的另一个直线段和第三翅片30中的另一个直线段重叠构成支座，该支座中间有缺口，使得该支座形成第一上支座31和第二上支座32，第一翅片28的弯曲部与第二翅片29的弯曲部之间有间隙，第二翅片29的弯曲部与第三翅片30的弯曲部之间有间隙，这样三个翅片的弯曲部分形成两个翅型结构；连接座33与导热底座23固接，第一上支座31和第二上支座32均与导热块25固接。

第一翅片28、第二翅片29和第三翅片30均采用铜箔制成。

如图7所示，本实用新型电路热防护结构中的第一反热板11，包括第一反热板本体34，第一反热板本体34上加工有中心孔35、第一过线孔37、豁口38和四个通孔36，豁口38的一端与第一过线孔37连通，豁口38的另一端贯穿第一反热板本体34的侧壁。四个通孔36内均穿入螺栓，螺栓与位于第一反热板11上面的六角连接栓8相连接。

第二反热板12和第三反热板13的结构完全相同，以第二反热板12为例进行说明。如图8所示，本实用新型电路热防护结构中的第二反热板12，包括第二反热板本体39，第二反热板本体39中间设有第二通孔41，第二发热板本体39上对称设有两个第二过线孔40，第二过线孔40贯穿第二发热板本体39的侧壁。

第一反热板11、第二反热板12和第三反热板13均为铝银粉板，目的在于很好的反热性，能最大程度的将环模设备产生的热量朝着原方向反射回去，避免更多的热量向电路板所在位置汇集，造成电路板因为过热而损坏。

第一反热板11上的中心孔35内设有连接螺杆14，连接螺杆14依次穿过中心孔35、第二反热板12上的第二通孔41和第三反热板13上的第二通孔41。

第二反热板12上的过线孔40不与第三反热板13上的过线孔40相通，即第二反热板12上两个过线孔40的中心连线与第三反热板13上两个过线孔40的中心连线之间有夹角，该夹角为90°；第一反热板11上的第一过线孔37不与第二反热板12上的过线孔40相通，如图9所示。

取需要数量的电路板和三块反热板，通过六角连接栓8将所有的电路板、母板7、封端环5和第一反热板11相连接，即在相邻的两个电路板之间设置六角连接栓8，该六角连接栓8中的螺杆21穿入位于上面的电路板的连接孔中，并从该连接孔中伸出，该六角连接栓8中的螺孔22与从位于下面的电路板的连接孔中穿出的另一根六角连接栓8上的螺杆21螺纹连接，位于母板7上的六角连接栓8上的螺杆21与封顶板5上的螺纹孔螺纹连接，第二反热板12和第三反热板13通过连接螺栓14相连接，形成电路结构。

封端环5采用具备硬度较好的钢铁材料制成，能在电路板的封端起到很好的保护支撑作用，同时钢铁材质具有很好的导热性能，这样一来，安装后，封端环5和筒体结构接触，就能很好的将来自环境模拟设备产生的热以及电路板自身产生的热尽快传导散发，保护电路结构不受损坏。

导热块25的上端平整，安装时需要与总线法兰2抵压接触，而导热片16和导热结构6便于散热，最大限度的将电路板及安装在电路板上的电源模块所产生的热量最快的散失掉，起到保护电路的目的。

数据流通过总线电缆3实时将环模设备内部的各路传感器及其它模块的数据传达至筒体结构外的PC端，电流线也在总线电缆3中；总线电缆3上套装有软质橡胶制成的连接护套，实现对总线电缆3的保护作用；接线端护壳4主要起衔接护壳和总线法兰2的作用。

过线孔的设置是为了电路板上的信号线和电源线能够更加便利的通过反热板连接环境模拟设备。三块发热板上的过线孔依次错开，不仅能大大方便翅片筒体1内部的走线，而且能够有效避免筒体低端的热量在翅片筒体1内部回流，并反射部分热量，不让其流入翅片筒体1上端的芯体部分，起到隔热和保护电路板的作用。

将实际需求的母板7、电路板和反热板组合安装好之后，封端环5安装在母板7上端，与翅片筒体1内部底面接触，导热块25、弹性导热片24和导热底底23三个部分呈现上中下的排列顺序安装在母板5上电源模块的上端，在安装弹性导热片24时需要施加一定压力，使得弹性导热片24的翅型结构充分展开；最后，在安装总线法兰2时，需要给总线法兰2施加一个压力，保证总线法兰2的下端平面与导热块25的上端平面接触的同时，利用弹性导热片24中翅型结构的弹性，将总线法兰2与导热块25牢牢挤压在一起。将该热防护及支撑结构安装在真空环境模拟设备上，第三反热板13最靠近真空环境模拟设备。工作中，电源模块27产生的热量沿着导热结构6传导至总线法兰2，再由总线法兰2将热量传导至大气环境，实现热传导，起到保护芯体结构中电路的作用；其次是翅片筒体1的散热翅片外观结构设计，也是从方便散热的角度出发而设计的，实现最终对于电路板的支撑和保护作用；再次，

本实用新型热防护结构采用向舱外凸起且法兰封端的管状壳体结构。法兰封端上安装多个（9个）芯密封航空插头，实现了仓内和仓外总线形式的供电与通信连接。嵌入式采集仪的电路芯体整体呈圆柱结构，采用可插拔式活动结构由仓外向内插入该管状壳体结构中。法兰接驳口有利于与现有真空罐接口结合，容易实现密封并有助于屏蔽电磁辐射。法兰接口直接初步按翅型筒体实际需要设计，深度依据电路板容量确定。

电路芯体由多片圆形倒边电路板、固定支架、芯体封端及芯体尾端环构成，形成一个直径小于壳体内径的柱状体。芯体封端由金属材料制成，安装有焊接线段，外侧涂黑，可起到屏蔽电磁信号与降低热辐射对电路的影响作用。芯体尾端环用于固定芯体支架，通过支架与芯体封端连接，使三者形成一个坚固的刚体结构。芯体封端通过标准件安装于法兰封端，其外侧设计有弧形手柄，通过手柄可推入罩壳。

Claims (6)

1.一种用于真空容器的电路热防护结构，其特征在于，包括翅片筒体（1）；翅片筒体（1）内设有电路结构，翅片筒体（1）顶部安装有总线法兰（2），总线法兰（2）与电路结构相接触，总线法兰（2）上安装有接线端护壳（4），电路结构与总线电缆（3）的一端相连，总线电缆（3）的另一端依次穿过总线法兰（2）和接线端护壳（4），伸出接线端护壳（4）外；

所述的电路结构包括从上往下依次设置的封端环（5）、母板（7）、至少一块电路板、第一反热板（11）、第二反热板（12）和第三反热板（13）；封端环（5）和母板（7）之间、母板（7）和与母板（7）相邻的电路板之间、相邻的电路板之间以及与第一反热板（11）相邻的电路板和第一反热板（11）之间均通过六角连接栓（8）相连接；母板（7）上安装有导热结构（6），导热结构（6）的顶部穿过环形的封端环（5）与总线法兰（2）相接触，第一反热板（11）、第二反热板（12）和第三反热板（13）通过第一螺杆（14）相连接。

2.根据权利要求1所述的用于真空容器的电路热防护结构，其特征在于，所述的导热结构（6）包括导热底座（23），导热底座（23）通过连接架（26）安装于母板（7）上，导热底座（23）位于安装于母板（7）上的电源模块（27）的上方，且导热底座（23）不与电源模块（27）相接触，导热底座（23）顶部安装有弹性导热片（24），弹性导热片（24）顶部安装有导热块（25），导热块（25）与总线法兰（2）抵压接触。

3.根据权利要求2所述的用于真空容器的电路热防护结构，其特征在于，所述的弹性导热片（24）包括从里到外依次设置的纵截面为跑道形的第一翅片（28）、第二翅片（29）和第三翅片（30），第一翅片（28）中的一个直线段、第二翅片（29）中的一个直线段和第三翅片（30）中的一个直线段重叠构成连接座（33），第一翅片（28）中的另一个直线段、第二翅片（29）中的另一个直线段和第三翅片（30）中的另一个直线段重叠构成支座，该支座中间有缺口，使得该支座形成第一上支座（31）和第二上支座（32），第一翅片（28）的弯曲部与第二翅片（29）的弯曲部之间有间隙，第二翅片（29）的弯曲部与第三翅片（30）的弯曲部之间有间隙，三个翅片的弯曲部分形成两个翅型结构；连接座（33）与导热底座（23）固接，第一上支座（31）和第二上支座（32）均与导热块（25）固接。

4.根据权利要求1、2或3所述的用于真空容器的电路热防护结构，其特征在于，所述的母板（7）包括母板本体（17），母板本体（17）上设有多个连接孔，每个连接孔处均设有导热片（16），导热片（16）包括铜箔制成的片状体，该片状体的两端分别加工有安装孔（19），将该片状体对折后，形成导热片本体（18），导热片本体（18）上的两个安装孔（19）相对设置，导热片（16）卡在母板（7）上的连接孔处，母板（7）的连接孔位于导热片本体（18）之间，且母板（7）的连接孔与导热片本体（18）上的两个安装孔（19）均相对设置。

5.根据权利要求1所述的用于真空容器的电路热防护结构，其特征在于，所述的六角连接栓（8）包括六方体形的支撑腿（20），支撑腿（20）的一端固接有第二螺杆（21），支撑腿（20）的另一端设有螺孔（22），第二螺杆（21）与螺孔（22）相适配。

6.根据权利要求1所述的用于真空容器的电路热防护结构，其特征在于，所述的第一反热板（11）为铝银粉板，包括第一反热板本体（34），第一反热板本体（34）上加工有中心孔（35）、第一过线孔（37）、豁口（38）和四个第一通孔（36），豁口（38）的一端与第一过线孔（37）连通，豁口（38）的另一端贯穿第一反热板本体（34）的侧壁；四个通孔（36）内均穿入螺栓，螺栓与位于第一反热板（11）上面的六角连接栓（8）相连接；

所述的第二反热板（12）和第三反热板（13）均包括第二反热板本体（39），第二反热板本体（39）中间设有第二通孔（41），第二反热板本体（39）上对称设有两个第二过线孔（40），第二过线孔（40）贯穿第二反热板本体（39）；

第一反热板（11）上的中心孔（35）内设有第一螺杆（14），第一螺杆（14）依次穿过中心孔（35）、第二反热板（12）上的第二通孔（41）和第三反热板（13）上的第二通孔（41），第一螺杆（14）上套装有多个紧固螺母（15），第一过线孔（37）不与第二反热板（12）上的第二过线孔（40）相通，第二反热板（12）上的第二过线孔（40）不与第三反热板（13）上的第二过线孔（40）相通。