СЕКЦИЯ ШКАФА РАДИОЭЛЕКТРОННОЙ АППАРАТУРЫ Российский патент 1997 года по МПК H05K5/00 H05K7/00 H05K7/20 

Изобретение относится к конструктивам, применяемым в радиоэлектронике, в частности к судовым системам управления.

Известен радиоэлектронный блок [1] содержащий корпус, в направляющих которого установлены платы печатного монтажа с вилками электрических соединителей, входящими в сочленение с розетками их ответных частей, установленными на задней стенке, и узлы крепления плат, каждый из которых выполнен в виде втулки с резьбовым отверстием и резьбовым участком на ее наружной поверхности. Втулка установлена в резьбовом отверстии корпуса и закрепляется с помощью винта, размещенного в ее отверстии, направление резьбы которого противоположно направлению резьбы на ее наружной поверхности.

К недостаткам блока можно отнести недостаточную прочность платы печатного монтажа, слабую экранировку радиоэлектронных элементов соседних плат, недостаточную эффективность теплоотдачи.

Известен также радиоэлектронный блок [2] содержащий корпус, на противоположных параллельных сторонах которого попарно установлены направляющие с пазами, платы для монтажа, размещенные в направляющих корпуса, и устройства крепления плат.

К недостаткам блока можно отнести недостаточную вибропрочность монтажных плат и их недостаточную экранировку, недостаточную эффективность теплоотдачи.

Наиболее близким по технической сущности является принятый за прототип радиоэлектронный блок [3] содержащий корпус с оребренными стенками, в которых выполнены попарно расположенные П-образные пазы, в каждой паре которых установлен субблок в виде закрепленной на Г-образной теплоотводящей шине печатной платы, и узлы фиксации субблока, каждый из которых выполнен в виде жестко закрепленного в соответствующем П-образном пазу неподвижного элемента с наклонными выступами, подвижной планки, установленной с возможностью взаимодействия наклонных пазов на одной ее стороне с наклонными выступами неподвижного элемента, и упругих элементов на другой ее стороне с теплоотводящей шиной соответствующего субблока, и крепежного элемента в виде винта, образующего винтовую пару с резьбовым отверстием, резьбовые отверстия под крепежные элементы узлов фиксации выполнены в корпусе, а винт каждого узла фиксации установлен в соответствующем резьбовом отверстии корпуса с возможностью взаимодействия его конца с обращенным к нему торцом подвижной планки того же узла фиксации и перемещения ее в направлении движения субблока в процессе установки последнего.

К недостаткам прототипа следует отнести недостаточную надежность, недостаточную эффективность теплоотдачи.

Задачей предполагаемого технического решения является создание приборного конструктива простого и надежного, прочного, с экранировкой, с устройством, облегчающим замену субблока и его фиксации, с повышенной эффективностью охлаждения.

Для решения указанной задачи в секции шкафа радиоэлектронной аппаратуры, содержащую корпус с двумя противолежащими теплообменными основаниями, в которых выполнены направляющие пазы и соосные между собой расточки и резьбовые отверстия для невыпадающих винтов, с соединенными с основаниями боковыми и задней стенками и с передней стенкой и субблоком, которые выполнены в виде закрепленных с обеспечением теплового контакта с ними на несущих металлических пластинах, соединенных с перпендикулярно ориентированными относительно них панелями с отверстиями, печатных плат с электрорадиоэлементами, установлены своими металлическими пластинами в направляющих пазах оснований корпуса с возможностью возвратно-поступательного перемещения и обеспечения теплового контакта с основаниями и закреплены своими панелями на основаниях посредством невыпадающих винтов, на головках которых выполнены насечки, размещенных в соосно расположенных между собой отверстиях панелей и соосных расточках и резьбовых отверстиях оснований корпуса с возможностью прижима панелей к ним с обеспечением теплового контакта между ними, корпус снабжен несущими элементами в виде профильных прокатов с полками, ориентированными по высоте корпуса и соединенными одними своими полками с боковыми стенками корпуса с образованием каркаса с внешней стороны корпуса и обращенными своими другими полками во внешнюю сторону корпуса, и обшивками в виде листов, закрепленных на полках несущих элементов каркаса напротив боковых и задней стенок корпуса соответственно с образованием между ними соответственно и между полками несущих элементов по высоте корпуса, отделенных одна от другой полостей, открытых со стороны оснований корпуса для создания общих вентиляционных каналов естественного воздушного охлаждения по высоте шкафа с его соответствующих сторон при поэтажной установке корпусов один на другой при формировании шкафа; направляющие пазы выполнены в виде прорезей; печатные платы субблоков закреплены посредством втулок, расположенных на периферии и в центре несущих металлических пластин субблоков, причем зазоры между печатными платами и несущими металлическими пластинами заполнены теплопроводным компаундом; в качестве теплопроводного компаунда использован теплопроводный клей; профилированный прокат выполнен в виде швеллера; часть каждого невыпадающего винта между его головкой и его резьбовой частью выполнена цилиндрической формы с буртиком, причем каждый невыпадающий винт размещен своей частью цилиндрической формы с буртиком в соответствующей расточке оснований, причем длина резьбовой части каждого невыпадающего винта больше расстояний между поверхностью его буртика, обращенной к его головке, и внутренней поверхностью панели соответствующего субблока, обращенной к основаниям, на 1,5 2,0 шага резьбы резьбовой части указанного невыпадающего винта.

На фиг. 1 представлен вид спереди корпуса секции (часть субблоков изъята); на фиг 2 то же, вид сверху ("с вырывами"); на фиг. 3 то же, вид сбоку на субблок; на фиг. 4 узел I на фиг. 1, винт стыковки-расстыковки электрических соединителей.

Основой каркаса шкафа приборного являются расположенные вертикально на его наружных гранях швеллеры 1.4, полки каждого из которых 5, 6 развернуты наружу шкафа. К швеллерам крепятся боковые стенки 7, 8 к которым прикреплены противолежащие верхнее 9 и нижнее 10 теплообменые основания, в которых выполнены направляющие пазы в виде прорезей 11, расположенных попарно одна над другой. На основаниях 9, 10 закреплена задняя стенка 12. В направляющих 11 устанавливается несущая пластина 13, являющаяся основным несущим элементом субблока радиоэлектронных элементов. На пластине 13 в стойках 14 установлена и закреплена винтами 15 плата печатного монтажа 16 с микросхемами 17 и электрическими соединителями 18, ответные части которых 19 закреплены на задней стенке 12. Пространство между пластиной 13 и платой печатного монтажа 15 заполнено теплопроводящим компаундом. В варианте исполнения с применением плат печатного монтажа 15 с радиоэлектроэлементами с планарными выводами последняя может быть приклеена к пластине 13 с помощью специального теплопроводящего клея. В этом случае стойки 14 и крепление винтами могут использоваться как технологические элементы для выдерживания допусков, обеспечивающих стыковку электрических соединителей.

Лицевая часть субблока представляет собой уголок 20, скрепленный с пластиной 13 с помощью, например, точечной сварки. Фронтальные части уголков 20 формируют лицевую часть секции в целом, хотя они и располагаются друг от друга с небольшим зазором. Полка уголка 20, расположенная перпендикулярно лицевой части субблока, в зоне контакта с основаниями 9, 10 прерывается, а верхний и нижний плоские концы другой полки уголка 20 скрепляются винтами 21 с основаниями 9, 10 соответственно. С винтом 21 скреплена штифтом 22 головка с насечкой 23, что делает винт невыпадающим. В теле оснований 9, 10 по оси расположения винтов 21 выполнены расточки 24 с перпендикулярными торцами 25. Винт 21 имеет буртик 26 с передним торцом 27. Соотношения длин "а" и "в" ("а" расстояние от наружного торца 27 буртика 26 до лицевой части уголка 20, "в" длина нарезной части винта 21, или длина свинчиваемости винта 21 и основания 9, 10) регламентированы, а именно: в=а + (1,5 2) витка резьбы винтового соединения. Швеллерный каркас может быть обшит боковыми 28, 29 и задней 30 листами обшивки, а также может иметь лицевую крышку 31. Между боковой стенкой 7 (8) и листом обшивки 28 (29) образуется вертикальный вентиляционный канал по всей высоте приборного шкафа. При этом образуются вертикальные вентиляционные полости по всей высоте шкафа как внутри швеллеров, так и между полкой швеллера 6, боковой стенкой 7 и листом 28 наружной обшивки каркаса. Эти полости сообщаются с помещением с помощью отверстий 32, выполненных в верхней и нижней частях шкафа.

Постановка субблока в секцию производится следующим образом. Несущая пластина 13 вдвигается в секцию по направляющим пазам 11. В конце хода вдвижения начинается стыковка основной 18 и ответной 19 частей электрических соединителей. В этот момент начинается свинчивание хвостовика винта 21 с резьбовым отверстием в основании 9 (10), что обеспечивает необходимое усилие стыковки. Вращение винта 21 прекращается после упора торца головки 23 в лицевую часть уголка 20 и касания последней плоскости основания 9 (10), что соответствует полной стыковке частей электрических соединителей 18, 19.

Для выема субблока из секции вращают винт 21 в обратном направлении до касания торцом 27 буртика 26 внутренней поверхности лицевой части уголка 20. При дальнейшем повороте винта 21 буртик 26 будет передавать усилие на лицевую часть уголка 20 в направлении на выдвижение субблока и, соответственно, на расстыковку частей 18, 19 электрических соединителей. После полного выдвижения винта 21 из резьбового отверстия, расположенного в расточке основания 9 (10), дальнейшее выдвижение несущей пластины 13 из направляющих 11 производится оператором вручную. Во избежание перекосов пластины 13 в направляющих 11 необходимо попеременное вращение нижнего и верхнего винта 21, принадлежащих данному модулю. Охлаждение радиоэлектроэлеметов 17 происходит следующим образом. Тепло, выделяемое этими элементами, передается на плату печатного монтажа 13, откуда через слой теплопроводящего компаунда (клея) поступает на несущую пластину 13 и далее через направляющие 11 на верхнее 9 и нижнее 10 основания, затем на боковые стенки 7, 8 и далее на швеллеры 1.4, расположенные полками 5, 6 наружу корпуса, что облегчает теплоотвод, т.к. они играют роль дополнительного оребрения.

Устройство обеспечивает достижение следующих технических эффектов: простоту конструкции и, соответственно, ее повышенную надежность, т.к. отсутствуют сложные механизмы крепления и фиксации модуля в секции, системы теплопередачи и т. п. конструктивная прочность за счет применения металлической несущей пластины; хорошая экранировка радиоэлементов и их коммуникаций также за счет применения несущей пластины из металла; удобство вставления и выема модуля за счет применения винтового узла; повышенную эффективность теплоотдачи за счет применения несущей пластины субблока из металла, теплопроводящего компаунда и надежного контакта лицевой панели субблока с основанием.

Заявленное техническое решение, по мнению авторов, не является очевидным, а изобретательский уровень достаточно высок.

Возможность промышленного применения изобретения не вызывает сомнений, т.к. устройство предназначено для использования в конкретной отрасли народного хозяйства, а именно в приборостроении; возможность реализации устройства подтверждается с помощью описанных в материалах заявки технических средств; устройство способно обеспечить достижение заявленного технического эффекта; возможность реализации устройства не вызывает сомнений, т.к. в нем применены узлы и детали, технологичность изготовления которых апробирована.

Использование изобретения: изобретение относится к электронике и может быть использовано в конструкциях секций и шкафов радиоэлектронной аппаратуры. Сущность изобретения заключается в том, что стойки каркаса шкафа выполнены в виде швеллеров 1 - 4, полки 5, 6 которых развернуты наружу корпуса, и к ним крепятся боковые стенки 7, 8, к которым прикреплены нижнее и верхнее основания 10, 9 в виде пластин с направляющими в виде прямоугольных прорезей 11, выполненных с определенным шагом, по которым вдвигается модуль с радиоэлектронными элементами. Модуль выполнен на базе несущей металлической сплошной пластины 13 из тонколистового материала, вдвигаемой по направляющим. Параллельно пластине 13 на некотором расстоянии от нее на стойках 14 в виде втулок, расположенных как на периферии, так и в центе пластины 13, закреплена плата печатного монтажа 16 с радиоэлектронными элементами. Промежуток между пластиной 13 и платой 16 заполнен теплопроводящим компаундом. На задней оконечности платы 16 установлены основные части электрических соединителей 18, а на задней стенке 12 секции - их ответные части 19. Стыковка и расстыковка соединителей 18 осуществляется с помощью невыпадающего винта 2, имеющего головку 23 с насечкой. 1 с. и 6 з.п. ф-лы, 4 ил.

1. Секция шкафа радиоэлектронной аппаратуры, содержащая корпус с двумя противолежащими теплообменными основаниями, в которых выполнены направляющие пазы и соосные между собой расточки и резьбовые отверстия для невыпадающих винтов, с соединенными с основаниями боковыми и задней стенками и с передней стенкой и субблоки, которые выполнены в виде закрепленных с обеспечением теплового контакта с ними на несущих металлических пластинах, соединенных с перпендикулярно ориентированными относительно них панелями с отверстиями, печатных плат с электрорадиоэлементами, установлены своими металлическими пластинами в направляющих пазах оснований корпуса с возможностью возвратно-поступательного перемещения и обеспечения теплового контакта с основаниями и закреплены своими панелями на основаниях посредством невыпадающих винтов, в головках которых выполнены насечки, размещенных в соосно расположенных между собой отверстиях панелей и соосных расточках и резьбовых отверстиях оснований корпуса с возможностью прижима панелей к ним с обеспечением теплового контакта между ними, отличающаяся тем, что корпус снабжен несущими элементами в виде профильных прокатов с полками, ориентированными по высоте корпуса и соединенными одними своими полками с боковыми стенками корпуса с образованием каркаса с внешней стороны корпуса и обращенными своими другими полками во внешнюю сторону корпуса, и обшивками в виде листов, закрепленных на полках несущих элементов каркаса напротив боковых, задней стенок корпуса соответственно с образованием между ними соответственно и между полками несущих элементов по высоте корпуса отделенных одна от другой полостей, открытых со стороны оснований корпуса для создания общих вентиляционных каналов естественного воздушного охлаждения по высоте шкафа с его соответствующих сторон при поэтажной установке корпусов один на другой при формировании шкафа. 2. Секция по п. 1, отличающаяся тем, что направляющие пазы выполнены в виде прорезей. 3. Секция по п. 1, отличающаяся тем, что печатные платы субблоков закреплены посредством втулок, расположенных на периферии и в центре несущих металлических пластин субблоков, причем зазоры между печатными платами и несущими металлическими пластинами заполнены теплопроводным компаундом. 4. Секция по п. 1, отличающаяся тем, что в качестве теплопроводного компаунда использован теплопроводный клей. 5. Секция по п. 1, отличающаяся тем, что профилированный прокат выполнен в виде швеллера. 6. Секция по п. 1, отличающаяся тем, что передняя панель корпуса соединена с его обшивками с образованием по его высоте с его передней стороны полости, открытой со стороны его оснований, для создания общего вентиляционного канала шкафа. 7. Секция по п. 1, отличающаяся тем, что часть каждого невыпадающего винта между его головкой и его резьбовой частью выполнена цилиндрической формы с буртиком, причем каждый невыпадающий винт размещен своей частью цилиндрической формы с буртиком в соответствующей расточке оснований, а длина резьбовой части каждого невыпадающего винта больше расстояния между поверхностью его буртика, обращенной к его головке, и внутренней поверхностью панели соответствующего субблока, обращенной к основаниям, на 1,5 2,0 шага резьбы резьбовой части указанного невыпадающего винта.