RU2548124C1

RU2548124C1 - Sealed electronic unit

Info

Publication number: RU2548124C1
Application number: RU2014151932/93A
Authority: RU
Inventors: Николай Александрович Греков; Юрий Васильевич Комягин
Original assignee: Морской гидрофизический институт
Priority date: 2014-12-18
Filing date: 2014-12-18
Publication date: 2015-04-10

Abstract

FIELD: instrumentation.

SUBSTANCE: sealed electronic unit comprises cup-shape case 1, cover 2 tightly jointed therewith, chassis 4 arranged inside said case and bolted 3 to said cover 2. This unit includes suspension 8 and sealed lead-in 5 secured by nut 7 in the case cup bottom, on its outside. Said sealed lead-in 5 is rigidly fastened with chassis 4. Nut 7 is arranged in sleeve 9 rigidly secured to case 1. Said sleeve 9 is provided with limiting elements to prevent nut 7 translation over thread of sealed lead-in 5. For ease of nut 7 rotation, it is rigidly coupled with suspension 8, for example, welded thereto.

EFFECT: enhanced performances, simplified design.

2 cl, 2 dwg

Description

Изобретение относится к области измерительной техники, а также к приборам, работающим при высоких давлениях и в агрессивных средах, и предназначено для использования в технике освоения Мирового океана.The invention relates to the field of measuring technology, as well as to devices operating at high pressures and in aggressive environments, and is intended for use in the technique of developing the oceans.

К герметичным электронным блокам с измерительной и радиоэлектронной аппаратурой, предназначенной для исследования морской среды и обеспечения функционирования подводных аппаратов, предъявляются специфические требования. Так, герметичные электронные блоки должны быть:Sealed electronic units with measuring and electronic equipment designed to study the marine environment and ensure the functioning of underwater vehicles are subject to specific requirements. So, sealed electronic components should be:

- максимально надежными против затекания морской воды;- the most reliable against leakage of sea water;

- минимальных габаритов и веса при максимуме прочности и жесткости формы;- minimum dimensions and weight with maximum strength and form rigidity;

- удобооптекаемыми, т.е. иметь минимальное гидродинамическое сопротивление при продольном и поперечном обтеканиях;- streamlined, i.e. have a minimum hydrodynamic resistance with longitudinal and transverse flow;

- простыми конструктивно и технологически;- simple structurally and technologically;

- легко и надежно стыкуемыми с датчиками и герметичными вводами;- easily and reliably joined with sensors and hermetic inputs;

- кроме того, конструкция герметичных электронных блоков должна обеспечивать возможность крепления на кабель - тросе или на несущей раме глубоководного •аппарата.- in addition, the design of sealed electronic units must provide the possibility of mounting on a cable - cable or on the supporting frame of a deep-sea • apparatus.

Требования к конструкциям герметичных электронных блоков зачастую взаимно противоречивы, что не позволяет их одновременно реализовать в одном конкретном исполнении блока.The requirements for the design of sealed electronic units are often mutually contradictory, which does not allow them to be simultaneously implemented in one specific unit design.

Наиболее близким к изобретению по совокупности признаков является герметичный электронный блок излучателя системы слежения, модель 2480, фирмы Helle Engineering, США (проспект - каталог фирмы, 1988 г.). Прототип содержит прочный цилиндрический корпус, две крышки, собственно излучатель, гермоввод, соединительные и герметизирующие элементы. Внутри корпуса размещены блок питания и печатные платы. Блок питания состоит из нескольких никель-кадмиевых аккумуляторов, расположенных "в два этажа" и соединенных с помощью специальной рамы, имеющей продольные и поперечные силовые элементы. Силовая рама блока питания в своей верхней части имеет узел крепления к шасси плат. Шасси плат также имеет продольные силовые элементы и крепится нижней частью к раме блока питания, а верхней - к крышке корпуса. Рама блока питания нижней частью не крепится, а просто упирается в поверхность второй, крышки корпуса. Корпус и крышки соединены с помощью обычных винтов и герметизируются резиновыми кольцами круглого сечения. В цилиндрической стенке корпуса имеется отверстие, в котором с помощью гайки закреплен гермоввод.The closest to the invention in terms of features is a sealed electronic unit emitter tracking system, model 2480, the company Helle Engineering, USA (prospectus - catalog of the company, 1988). The prototype contains a robust cylindrical body, two covers, the actual emitter, pressure seal, connecting and sealing elements. Inside the case there is a power supply and printed circuit boards. The power supply consists of several nickel-cadmium batteries located "two floors" and connected using a special frame with longitudinal and transverse power elements. The power frame of the power supply in its upper part has a mount to the chassis of the boards. The chassis of the boards also has longitudinal power elements and is attached with the bottom to the frame of the power supply, and the top to the cover of the case. The power supply frame does not fasten the bottom part, but simply rests on the surface of the second, housing cover. The housing and covers are connected using conventional screws and are sealed with rubber o-rings. In the cylindrical wall of the housing there is an opening in which a pressure seal is fixed with a nut.

Прототип содержит следующие признаки, совпадающие с существенными признаками заявленного изобретения: герметично соединенные корпус и крышка, расположенное внутри корпуса шасси, которое жестко соединено с крышкой, подвеска и гермоввод, закрепленный гайкой в установочном отверстии корпуса.The prototype contains the following features, which coincide with the essential features of the claimed invention: hermetically connected housing and a cover located inside the chassis of the chassis, which is rigidly connected to the cover, a suspension and a pressure seal fixed with a nut in the mounting hole of the housing.

Недостатком прототипа является:The disadvantage of the prototype is:

- низкие гидродинамические свойства из-за асимметричности, обусловленной местом установки и конструкцией гермоввода, что не позволяет использовать такой блок для измерителей направления и скорости потока. Искажение картины обтекания корпуса прибора и собственно датчика скорости в этом случае уменьшает достоверность измерений направления и скорости потока. Упомянутая асимметричность особенно ухудшает гидродинамические характеристики при установке такого блока на буксируемом аппарате;- low hydrodynamic properties due to asymmetry due to the installation location and the design of the pressure seal, which does not allow the use of such a unit for measuring direction and flow rate. In this case, the distortion of the flow around the instrument body and the speed sensor itself reduces the reliability of the measurements of the direction and flow rate. The mentioned asymmetry especially worsens the hydrodynamic characteristics when installing such a unit on a towed vehicle;

- использование для соединения основных деталей блока (корпуса, крышек, шасси, блока питания) многочисленных винтов, что усложняет технологию изготовления и сборки, ослабляет стенки корпуса, следовательно, уменьшает глубину погружения излучателя;- the use of numerous screws to connect the main parts of the unit (housing, covers, chassis, power supply), which complicates the manufacturing and assembly technology, weakens the housing walls, therefore, reduces the immersion depth of the emitter;

- ослабление стенки прочного корпуса отверстием большого диаметра под гермоввод;- weakening the wall of the solid housing with a large diameter hole for the pressure seal;

- сложность установки и обслуживания гермоввода, обусловленные местом установки (цилиндрическая поверхность), конструкцией и способом его крепления изнутри;- the complexity of installation and maintenance of the pressure seal, due to the installation location (cylindrical surface), the design and the method of fixing it from the inside;

- низкий коэффициент заполнения внутреннего объема блока радиоэлектронной аппаратурой, поскольку часть этого объема занимает установка и крепление гермоввода;- low fill factor of the internal volume of the unit with electronic equipment, since the installation and fastening of the pressure seal takes part of this volume;

- сложность обслуживания внутреннего оборудования, обусловленная способом крепления крышек к корпусу, шасси к блоку питания и т.п. Так, для проверки состояния блока питания необходимо снять нижнюю крышку, а для проверки плат или собственно акустического излучателя - верхнюю крышку.- the complexity of servicing internal equipment due to the method of attaching covers to the housing, chassis to the power supply, etc. So, to check the status of the power supply, it is necessary to remove the bottom cover, and to check the boards or the actual acoustic emitter, the top cover.

В основу изобретения поставлена задача создания герметичного электронного блока, в котором за счет отличий, связанных с установкой в корпусе и взаимным закреплением гермоввода, шасси, гайки, а также за счет вновь введенных признаков, обеспечивается новое свойство - возможность соединить всю конструкцию блока единой связкой: крышка - силовые элементы шасси - внутренний конец герметичного ввода - дно стакана корпуса - гайка. Это новое свойство проявляется в том, что сборка (разборка) электронного блока с его надежной герметизацией осуществляется путем только вращения гайки. Это определяет достижение технического результата изобретения - упрощение технологии сборки (разборки) герметичного электронного блока. Указанный технический результат обеспечивает улучшение эксплуатационных свойств герметичного электронного блока при упрощении его конструкции.The basis of the invention is the task of creating a sealed electronic unit, in which due to the differences associated with the installation in the housing and mutual fastening of the pressure seal, chassis, nut, as well as due to newly introduced features, a new property is provided - the ability to connect the entire structure of the unit with a single bundle: cover - power elements of the chassis - the inner end of the sealed input - the bottom of the glass of the body - nut. This new property is manifested in the fact that the assembly (disassembly) of the electronic unit with its reliable sealing is carried out by only rotating the nut. This determines the achievement of the technical result of the invention is the simplification of the technology of assembly (disassembly) of a sealed electronic unit. The specified technical result provides improved operational properties of a sealed electronic unit while simplifying its design.

Поставленная задача решается тем, что в герметичном электронном блоке, содержащем корпус, герметично соединенную с ним крышку, расположенное внутри корпуса шасси, жестко соединенное с крыйшой, подвеску и гермоввод, закрепленный гайкой в установочном отверстии корпуса, особенность заключается в том, что корпус выполнен в виде стакана, установочное отверстие выполнено в дне стакана корпуса, гермоввод закреплен в установочном отверстии с внешней стороны дна стакана корпуса и жестко соединен с шасси, гайка размещена во втулке, жестко соединенной с корпусом, при этом втулка снабжена ограничительными элементами, устраняющими поступательное движение гайки.The problem is solved in that in a sealed electronic unit containing a housing, a hermetically connected cover located inside the chassis of the chassis, rigidly connected to the wing, a suspension and a pressure seal fixed with a nut in the mounting hole of the housing, the feature is that the housing is made in in the form of a glass, the mounting hole is made in the bottom of the glass of the housing, the pressure seal is fixed in the mounting hole on the outside of the bottom of the glass of the housing and is rigidly connected to the chassis, the nut is placed in the sleeve, rigidly connected connected with the housing, while the sleeve is equipped with restrictive elements that eliminate the translational movement of the nut.

Изобретение обеспечивает дополнительный технический результат - удобство вращения гайки за счет того, что гайка с подвеской жестко связаны друг с другом, т.е. выполнены как единое целое. Указанный дополнительный технический результат обеспечивает улучшение эксплуатационных свойств герметичного электронного блока.The invention provides an additional technical result - ease of rotation of the nut due to the fact that the nut with the suspension is rigidly connected to each other, i.e. made as a whole. The specified additional technical result provides improved operational properties of a sealed electronic unit.

На фиг. 1 представлен общий вид герметичного электронного блока. В данном случае - используемого в виде зонда с грузонесущим кабелем при работе в море или скважине. При использовании в самодвижущихся глубоководных аппаратах герметичный электронный блок крепится к несущей раме аппарата, например, хомутами.In FIG. 1 shows a general view of a sealed electronic unit. In this case - used in the form of a probe with a load-carrying cable when working in the sea or well. When used in self-propelled deep-sea vehicles, a sealed electronic unit is attached to the supporting frame of the device, for example, with clamps.

Герметичный электронный блок содержит прочный корпус 1 в виде стакана, съемную крышку 2, к которой болтами 3 закреплено шасси 4. Шасси выполнено в виде пакета пластин для крепления радиоэлементов, изоляционных проставок и содержит два основания. Одним основанием шасси соединено со съемной крышкой 2, а другим основанием - с внутренним концом гермоввода 5 посредством крепежа 6 (гайкой). Гермоввод закреплен в установочном отверстии дна стакана корпуса с внешней его стороны посредством гайки 7. Гайка жестко соединена (приварена) с подвеской 8, которая выполнена, например, в виде стоек. Гайка 7 размещена во втулке 9, которая приварена к корпусу 1. Для облегчения вращения гайки с подвеской установлена шайба 10. Для герметизации ввода 5 установлено кольцо 11, а для герметизации крышки 2 - кольцо 12. Внешний конец гермоввода может быть закрыт заглушкой 13. Втулка 9 выполнена с ограничительными элементами в виде заплечиков, с которыми взаимодействует гайка. В качестве ограничительных элементов могут быть использованы болты 14, ввинченные в стенку втулки, и выступающие в наружную проточку гайки, что представлено на фиг. 2.The sealed electronic unit contains a durable case 1 in the form of a glass, a removable cover 2, to which the chassis 4 is fixed with bolts 3. The chassis is made in the form of a package of plates for attaching radio elements, insulating spacers and contains two bases. One base of the chassis is connected to a removable cover 2, and the other base is connected to the inner end of the pressure seal 5 by means of fasteners 6 (nut). The Germanovod is fixed in the installation hole of the bottom of the housing glass from the outside by means of a nut 7. The nut is rigidly connected (welded) to the suspension 8, which is made, for example, in the form of struts. A nut 7 is placed in the sleeve 9, which is welded to the housing 1. To facilitate rotation of the nut with the suspension, a washer 10 is installed. To seal the input 5, a ring 11 is installed, and to seal the cover 2, a ring 12. The outer end of the pressure seal can be closed by a plug 13. The sleeve 9 is made with restrictive elements in the form of shoulders with which the nut interacts. As restrictive elements, bolts 14 screwed into the wall of the sleeve and protruding into the outer groove of the nut, as shown in FIG. 2.

Герметичный электронный блок собирают следующим образом.A sealed electronic unit is assembled as follows.

К одному из оснований шасси 4 болтами 3 жестко крепится крышка 2 с уплот-нительным резиновым кольцом 12. К другому основанию шасси 4 посредством крепежа 6 (гайки) жестко присоединяют гермоввод 5 без заглушки 13. Проводники с гермоввода 5 распаиваются на первую же печатную плату шасси 4. Гермоввод 5 устанавливают в отверстие дна стакана -корпуса^ · при этом резьбовая-часть гермоввода выходит наружу и на нее навинчивается гайка 7 с подвеской 8. Гайка размещена во втулке 9, выполненной с ограничительными элементами, например, заплечиками, которые не позволяют гайке при вращении совершать поступательное движение по резьбе. Таким образом вращением гайки 7 по часовой стрелке производится втягивание внутрь прочного корпуса 1 жесткой конструкции: гермоввод 5 - шасси 4 - крышка 2, и одновременно с этим осуществляется герметизация блока с помощью колец 11 и 12.A cover 2 with a sealing rubber ring 12 is rigidly attached to one of the chassis bases with 4 bolts 3. A pressure seal 5 is fixed to the other chassis base 4 using fasteners 6 (nuts) without a plug 13. The conductors from the pressure seal 5 are soldered to the first chassis PCB 4. The Germanovod 5 is installed in the hole of the bottom of the glass-housing ^ · while the threaded part of the hermetic actuator comes out and the nut 7 with the suspension is screwed onto it 8. The nut is placed in the sleeve 9, made with restrictive elements, for example, shoulders that are not They allow the nut to rotate in a thread during rotation. Thus, by rotating the nut 7 in a clockwise direction, a rigid structure 1 is pulled in with a rigid structure: a pressure seal 5 - chassis 4 - cover 2, and at the same time, the block is sealed using rings 11 and 12.

Разбирается герметичный электронный блок вращением гайки 7 против часовой, стрелки. При этом гайка 7 упирается в заплечики втулки 9 и выталкивает из корпуса жесткую связку: гермоввод - шасси - крышка.The sealed electronic unit is disassembled by rotating the nut 7 counterclockwise, arrows. In this case, the nut 7 abuts against the shoulders of the sleeve 9 and pushes a rigid bundle out of the housing: a pressure seal - a chassis - a cover.

Если ограничительные элементы выполнены в виде болтов 14, то при вращении гайка 7 опирается на эти болты верхней или нижней поверхностями своей проточки, при разборке и сборке соответственно.If the restrictive elements are made in the form of bolts 14, then during rotation the nut 7 rests on these bolts with the upper or lower surfaces of its groove, during disassembly and assembly, respectively.

При необходимости шасси может содержать специальные датчики, например, компас, кренодифферентометр, акселерометр или блок питания с аккумуляторами на сухих батареях. Эти элементы шасси также набираются в пакет вместе с печатными платами и изоляционными проставками. Все платы соединяются между собой проводами, собранными в единый жгут, протянутый вдоль шасси.If necessary, the chassis may contain special sensors, for example, a compass, krenodifferentnometr, an accelerometer or the power supply unit with accumulators on dry batteries. These chassis elements are also packaged along with printed circuit boards and insulation spacers. All boards are interconnected by wires assembled in a single bundle, stretched along the chassis.

Устройство работает следующим образом.The device operates as follows.

На герметичный электронный блок в рабочем режиме, зондировании или буксировки, воздействует высокое наружное давление, а также знакопеременные нагрузки (рывки, толчки, тряска). При этом шасси электронного блока нагружается растягивающей силой, что при вибрациях, испытываемых прибором в рабочем состоянии, уменьшает амплитуду его колебаний и, следовательно, шасси и установленные на платах радиоэлементы работают в лучших условиях по сравнению с известными герметичными электронными блоками. Внешнее гидростатическое давление, воспринимаемое гермовводом 5, через его резьбовое соединение гайкой 7 передается на днище герметичного корпуса - крышку 2.A sealed electronic unit in the operating mode, sensing or towing, is affected by high external pressure, as well as alternating loads (jerks, shocks, shaking). In this case, the chassis of the electronic unit is loaded with tensile force, which, with the vibrations experienced by the device in working condition, reduces the amplitude of its vibrations and, therefore, the chassis and the radio elements installed on the boards work in better conditions compared to the well-known sealed electronic units. External hydrostatic pressure, perceived by the pressure inlet 5, through its threaded connection by the nut 7 is transmitted to the bottom of the sealed housing - cover 2.

Герметизация электронного блока осуществляется одной гайкой 7, а шасси, закрепленное с обеих сторон, может воспринимать большие вибрационные нагрузки по сравнению с известными устройствами, что повышает надежность блока.The sealing of the electronic unit is carried out by one nut 7, and the chassis, mounted on both sides, can absorb large vibration loads in comparison with known devices, which increases the reliability of the unit.

Герметичный электронный блок прост по конструкции, обладает улучшенными гидродинамическими характеристиками.The sealed electronic unit is simple in design, has improved hydrodynamic characteristics.

Для удобства вращения гайки с ней жестко соединяют подвеску, например, сваркой. Выполнение гайки 7 и подвески 8 как единого целого повышает эксплуатационные характеристики устройства.For ease of rotation of the nut, the suspension is rigidly connected to it, for example, by welding. The execution of the nut 7 and the suspension 8 as a whole increases the operational characteristics of the device.

Герметичный электронный блок может быть использован в качестве буксируемого или телеуправляемого аппарата, а также выполнять функции обтекаемого измерителя скорости и направления течения или свободно падающего зонда для изучения микроструктуры океана.A sealed electronic unit can be used as a towed or telecontrolled device, and also act as a streamlined speed and direction meter for flow or a freely falling probe for studying the ocean microstructure.

Claims

1. A sealed electronic unit comprising a housing, a hermetically connected cover, located inside the chassis housing, rigidly connected to the cover, a suspension and a pressure seal fixed with a nut in the mounting hole of the housing, characterized in that the housing is made in the form of a glass, the mounting hole is made in the bottom of the housing cup, the pressure seal is fixed in the installation hole on the outside of the bottom of the housing cup and is rigidly connected to the chassis, the nut is placed in the sleeve rigidly connected to the housing, while the sleeve is equipped to limit solid elements that eliminate the forward movement of the nut.

2. The block according to claim 1, characterized in that the nut is rigidly connected to the suspension.