一种耐海洋环境用设备安装装置的制作方法

1.本发明属于航空航天电气设备技术领域，特别涉及一种耐海洋环境用设备安装装置。


背景技术：

2.随着海军装备的不断发展需求，国内舰载飞机的研制得到了快速发展，机载电子设备随飞机在舰载平台范围内低空飞行时，会受到飞溅海水、海洋大气的侵蚀，海洋大气中含有大量的盐分、微生物以及其他污染物，海水自身是具有天然性的电解质，海水含有多种盐分，海水中的电阻也很小，当其与异种金属接触后，极易造成非常严重的腐蚀性的效应，同时机载电子设备主要应用于舰载飞机上，航母上机库容量是有限，不能容纳所有舰载机。大部分舰载机将直接停放于飞行甲板上，而飞行甲板上飞机/航母排放的尾气(含so2)在潮湿空气中会形成腐蚀性极强的h2so4，在潮湿环境作用下，周围会形成酸性大气，渗入机体及机载设备中加速腐蚀的产生。
3.随着武器装备的不断升级换代，各种电子设备的功能也随之逐渐增多，并朝着模块化、综合化的方向发展，而电子设备的功率与热耗也随之增大，传统的自然散热冷却形式已不满足其散热需求，需要通过强迫通风冷却的形式进行散热冷却，电子设备上下通风为其散热设计形式之一，为避免通风过程中，海洋大气对电子设备的通风系统产生腐蚀，往往需要对电子设备通风系统与外界进行密封，入风口通过安装空气过滤器对环控风进行除湿除盐，如何实现电子设备通风系统的密封设计，将对电子设备的安全、可靠使用产生重要影响，而现有通风系统中的密封结构功能单一、密封性及维修性差，难以满足现有需求。


技术实现要素：

4.为解决现有技术存在的问题，本发明提出一种耐海洋环境用设备安装装置，实现电子设备与顶/底部通风系统之间的上下双向密封效果，并有效减小电子设备装卸时插拔力。
5.本发明的目的及解决其技术问题是采用以下技术方案来实现。依据本发明提出的一种耐海洋环境用设备安装装置，包括顶部通风系统、顶部密封装置、风冷安装架以及底部通风系统，顶部密封装置设于顶部通风系统与电子设备之间，风冷安装架设于底部通风系统上并用于安装电子设备；所述顶部密封装置包括支架、顶部密封件及压板，支架安装在顶部通风系统底端，压板与支架相连，以将顶部密封件压设于压板和支架之间；顶部密封件为呈环状中空腔体结构的密封胶圈，用于和电子设备的顶部弹性接触以实现顶部通风系统与电子设备之间的密封；
6.所述风冷安装架包括安装托架、设于安装托架底部的通风调节板以及设于通风调节板与安装托架之间的底部密封件，底部密封件呈环形，底部密封件的内边缘设有倾斜向上延伸的凸起部，凸起部位于安装架的底板上开设的通风接口中，且凸起部凸出于底板上端面，凸起部与底板厚度方向上的截面围成压缩空隙，压缩空隙用于在底部密封件受到电
子设备压力时完全容纳凸起部，凸起部与电子设备的底部弹性接触以实现底部通风系统与电子设备之间的密封。
7.进一步的，顶部密封件的截面呈p型。
8.进一步的，顶部密封件外包覆有用于提高电子设备与顶部密封件之间耐磨性的织物。
9.进一步的，支架上设有供顶部密封件嵌设的安装槽，安装槽的槽壁能在顶部密封件过度压缩时与电子设备抵接，以避免顶部密封件过度压缩。
10.进一步的，支架面向顶部通风系统的端面上安装有若干自锁螺母，压板通过螺钉与对应的自锁螺母锁紧配合实现与支架的连接。其有益效果是：在电子设备从风冷安装架上卸下后，直接拆卸螺钉即可实现顶部密封装置的单侧拆卸维修，非常方便。
11.进一步的，顶部密封件上设有泄压孔，泄压孔与顶部密封件的中空腔体结构相连通，利于顶部密封件的压缩。
12.进一步的，通风调节板通过紧固件安装于底板上的通风接口下方，紧固件包括安装螺钉和螺母，安装螺钉穿过安装架的底板、通风调节板后与螺母锁紧配合。
13.进一步的，支架上设有若干个减轻孔。
14.进一步的，顶部通风系统和底部通风系统上下平行设置，且二者之间沿左右方向提供至少两个并排设置的电子设备安装位。
15.进一步的，所述织物为纤维增强层。
16.借由上述技术方案，与现有技术相比，本发明的有益效果是：
17.1、本发明实现了电子设备与顶/底部通风系统的上下双向密封，由于顶部密封件和底部密封件均采用了不同形式的弹性变形接触，创新的密封件结构设计使得其压缩性能好、弹性变形大、密封面的有效接触面积大，有利于提高密封性能。
18.2、本发明中的顶部密封件采用中空腔体结构，弹性变形范围大，当密封间隙发生变化时，密封胶圈具有一定的自动补偿作用，可用于密封间隙小范围变化的情况(密封气压较低时)。
19.3、本发明中，无论是顶部密封装置，还是风冷安装架上的底部密封件，均具备结构简单，拆装方便，维修性好的优势。
20.4、本发明中的顶部密封件能够减小电子设备安装时的插拔力，电子设备的机箱插入过程中，机箱顶部与顶部密封件的呈圆弧表面呈渐变锐角的中空腔体结构配合，能减小顶部密封件沿插拔方向的偏曲变形，相比顶部为方形的密封圈，此种弧形设计能够减小插拔力。
21.5、本发明中的底部密封件不仅实现密封件和机箱底部保持良好的接触达到密封效果，还避免了抬高电子设备的机箱及电子设备插拔摩擦力变大，保证了设备中连接器的对插及信号互换，提高了信号传输稳定性。
22.上述说明仅是本发明技术方案的概述，为了能更清楚了解本发明的技术手段，而可依照说明书的内容予以实施，并且为让本发明的上述和其他目的、特征和优点能够更明显易懂，以下特举较佳实施例，并配合附图，详细说明如下。
附图说明
23.图1是本发明一种耐海洋环境用设备安装装置与电子设备的安装配合示意图。
24.图2是图1的分解图。
25.图3是本发明一种耐海洋环境用设备安装装置的双向密封环控通风原理。
26.图4是本发明中顶部密封件与电子设备的配合示意图。
27.图5是本发明中顶部密封装置的结构示意图。
28.图6是本发明中顶部密封装置的分解示意图。
29.图7a是本发明中顶部密封装置的剖面装配图。
30.图7b是图7a中的i部分放大图。
31.图8a至图8b是顶部密封件的外观结构图。
32.图9a至图9b是顶部密封件截面示意图。
33.图10是顶部密封件压缩状态下的示意图。
34.图11是本发明中电子设备安装在风冷安装架上的安装示意图。
35.图12是本发明中风冷安装架的立体图。
36.图13是本发明中风冷安装架的分解图。
37.图14是本发明中底部密封件的外形图。
38.图15是本发明中底部密封件的截面图。
39.图16是底部密封件的使用配合关系图。
40.图17a至图17b分别是底部密封件压缩前后的形状示意图。
41.图18是本发明具体实施例中影响底部密封件截面的四个因素的示意图。
具体实施方式
42.以下结合附图及较佳实施例对本发明的技术方案作进一步的详细说明。
43.请参阅图1至图18，一种耐海洋环境用设备安装装置，包括顶部通风系统5、顶部密封装置4、风冷安装架2以及底部通风系统1，其中顶部通风系统包括承重边框及风道板，承重边框具有两条且平行设置，风道板大致呈u形板状结构，承重边框与风道板围成的顶部风道51，且顶部风道51仅下侧敞开；类似的，底部通风系统1也包括相应的承重边框及风道板，并构成仅上侧敞开的底部风道6；顶部通风系统的一端设有与顶部风道连通的入风口52，底部通风系统的一端设有底部风道连通的出风口101。为保证海洋环境下的环控通风控制质量和电子设备通风散热需求，多个电子设备采用集成共用风道，既可以充分利用飞机空间，又能减轻飞机重量；入风口用于连接飞机环控管路，飞机环控管路末端设置空气过滤器，出风口经飞机管路连接至风机进行排风。本实施例中，顶部通风系统和底部通风系统上下平行设置且二者之间沿左右方向提供两个并排设置的电子设备3安装位，当然，在其它实施例中，电子设备安装位设置数量为一个以上均可。
44.顶部密封装置4设置在顶部通风系统底端与电子设备3顶部之间，用于实现电子设备机箱顶部与顶部通风系统间的密封。风冷安装架2设置在底部通风系统上，电子设备3以前后插拔形式安装在风冷安装架2上。结合图5、图6，顶部密封装置4包括支架8、顶部密封件9、压板10、自锁螺母7和螺钉11，其中支架主要用于固定顶部密封件，通过支架将顶部密封装置整体固定在顶部通风系统的承重边框上，支架中间开设的通风孔81外形应满足电子设
备通风区域要求，支架上可增开减轻孔82用于实现轻量化设计。顶部密封件9为呈矩形环状中空腔体结构的密封胶圈，其具有的中空腔体结构91用于实现电子设备顶部压缩密封，支架上设有供顶部密封件嵌入的安装槽83，安装后顶部密封件的中空结构凸出于支架面向电子设备的端面；压板主要用于实现顶部密封件与支架压紧与固定，压板呈矩形环状结构，压板通过螺钉11与支架8连接，从而将顶部密封件压紧固定在压板与支架之间，螺钉优选沉头螺钉，自锁螺母采用自锁托板螺母，自锁托板螺母安装在支架上，可保证装配后单侧维修、连接与防松，压板通过沉头螺钉与自锁托板螺母进行固定。
45.如图9a至图9b，顶部密封件9的截面为p型截面，顶部密封件上设置有多个安装孔92，通过压板、自锁螺母和螺钉实现与支架连接，顶部密封件的中空腔体结构91能增大可压缩空间和压缩量；顶部密封件包括橡胶基体93和橡胶基体93外覆织物94，通过中空腔体结构实现密封压缩，通过织物94为纤维增强层，来保证顶部密封件与电子设备安装过程的耐磨性，提高抗撕裂性能和减小其永久变形，顶部密封件的上端面设置有与中空结构连通的泄压孔95，保证设备安装过程中具有可压缩性，实现顶部密封。此外安装槽83的槽壁能在顶部密封件过度压缩时也能对密封件起到一定支撑限位作用，避免顶部密封件过度压缩导致的损伤。顶部密封件的高度通过仿真分析确定，适当的高度既可以满足密封要求，又可以降低电子设备安装摩擦力，助于电子设备安装与拆卸，当电子设备机箱插入风冷安装架中时，与顶部密封件相接触并逐步挤压顶部密封件，使顶部密封件与电子设备的机箱顶面紧密接触，中空腔体结构压缩实现良好接触密封作用，顶部密封件压缩后的状态如图10所示，此种截面呈三角形的稳定状态不仅增大了密封接触面，又具备较强的密封结构强度。
46.风冷安装架2包括安装托架13、底部密封件14、紧固件以及通风调节板15，安装托架13包括底板131、立设于底板两侧的侧板132以及立设于底板后端的安装板133，两侧的侧板和底板围成一个供电子设备沿前后方向导向滑动插拔的导轨部，电子设备安装到位后，通过底板前端设置的锁紧装置134与电子设备配合，实现电子设备的固定，锁紧装置为现有技术，不再赘述。安装板上设有安装接口，安装接口用于安装连接器，电子设备的后端安装有与该连接器在电子设备安装到位后相插合的适配连接器，以实现电气传输功能。底板上设有通风接口1311，通风接口的设置位置及尺寸与电子设备的设备底部通风孔相适配，用于实现电子设备的通风冷却。
47.通风调节板15通过所述紧固件安装于底板的通风接口下方，通风调节板为孔板，需要调节风量时，仅需通过封堵塞封堵通风调节板上相应数量的孔即可；本实施例中紧固件包括安装螺钉12和螺母16，安装螺钉穿过安装架的底板、通风调节板上的相应安装孔后与螺母锁紧配合，对通风调节板进行固定。通风调节板与底板21之间设有所述底部密封件14，设置底部密封件能防止通风调节板与安装托架之间的位置处漏风；底部密封件为环形橡胶材料制成的密封胶圈，材料可以为hk6140塑压或其他材料塑压成型，其环形大小与电子设备的机箱底部通风孔面积适配，密封胶圈具有可压缩密封作用，通过合理结构设计，使其既能实现电子设备的通风口与设备安装装置的密封，又能实现电子设备插拔减阻效果。
48.底部密封件14上设有与安装螺钉配合的孔位，以对密封件进行加固安装；底部密封件的内边缘设有倾斜向上延伸的凸起部141，且凸起部的倾斜方向相对于通风接口而言为向外倾斜；底部密封件安装后其凸起部位于通风接口中，且凸起部在高度方向上凸出于底板上端面，凸起部与底板厚度方向上的截面围成压缩空隙142，压缩空隙用于在密封件受
到电子设备压力时完全容纳凸起部，凸起部高出于底板的凸出部分的截面积设为s1，压缩空隙的截面积设为s2，则有s2＞s1，则使用状态下该凸起部不会将电子设备垫高，底板依然为电子设备的主要承载面。
49.电子设备与风冷安装架对插过程中，通过电子设备的机箱底部压缩底部密封件顶部，使凸起部被完全压缩到预留的压缩空隙内，同时在凸起部的弹性复位力作用下，凸起部将和电子设备的机箱底部保持良好的弹性接触力，以达到良好的弹性接触密封效果。如果凸起部尺寸较大或者预留的压缩空隙较小，则压缩后凸起部无法完全进入预留的压缩空隙，底部密封件将会抬高电子设备，不仅使得电子设备的插拔摩擦力变大，且影响设备对插和信号互换；如使连接器与适配连接器在高度方向上的位置错开，不利于电子设备与设备安装装置上的连接器对插，即使强行完成对插也会给信号传输稳定性带来隐患。
50.本实施例中，为实现电子设备正常插合且有效密封，需要满足以下条件：
51.1、压缩空隙的截面积s2＞底部密封件凸出于底板的截面积s1，通过利用有限元软件对现有模型进行接触分析，对底部密封件压缩后的空间填充状态进行评估、判定，具体可参考图17a、图17b所示的密封胶圈压缩前后形状示意图。
52.2、底部密封件凸出安装架底板的高度h＜连接器与适配连接器的对应壳体的最大允许偏差h，最大允许偏差h由连接器与适配连接器的装配公差和加工公差确定。
53.3、如图18，在保证条件1、条件2的情况下，应控制摩擦力，以保证密封性和安装插拔力，主要是通过控制影响底部密封件截面的四个主要因素：凸出安装架底板的高度h、凸起部的厚度d、凸起部的倾角z、以及凸起部和底部密封件基座交界处的倒圆角r。本实施例中选取以上四个因素的具体方法是：
54.1)获取电子设备与底板之间的摩擦力ff计算公式：ff＝n
×
μ，其中：n为电子设备与安装架之间的正压力，μ为摩擦系数；
55.2)凸出安装架底板的高度h通过条件2的方法选取；
56.3)倒圆角r的选取通过按照压缩高度为h条件下的接触面的接触正压力有限元分析趋势进行确定，分析获取倒圆角r的大小与正压力大小近似呈线性变化，即倒圆角的大小与摩擦力也呈线性变化，因此倒圆角越小越好；
57.4)倾角z的选取通过按照压缩高度h条件下的接触面的接触正压力有限元分析趋势进行确定，获取正压力随倾角变大而变小，在某一拐点角度值之前，正压力随凸起部倾角减小变化得块，超过某一拐点角度后，正压力随凸起部倾角的减小变化缓慢，拐点角度值即为设计值。本实施例中，倾角z可在锐角范围内适应性选取。
58.5)凸起部的厚度d选取通过对不同厚度的底部密封件进行有限元接触分析，通过按照压缩高度h条件下的接触面的接触正压力有限元分析趋势进行确定，可获取凸起部分超越某一拐点数值厚度以上，正压力呈指数上升，即摩擦力也呈指数上升，拐点数值可作为设计值。
59.以上各参数的具体数值应结合各零部件的尺寸经过分析计算后确定，因此在不脱离本发明技术方案范围内，对各参数的选取可以在一定范围内选取，本发明对参数的具体数值不作限制。
60.本发明的工作原理如下所述：
61.结合图3，电子设备向前插入风冷安装架中，顶部密封件与电子设备的机箱顶部接
触，底部密封件与电子设备的机箱底部接触，此时顶/底部密封件处于压缩状态实现上下密封。经过空气过滤器的冷却风从入风口进入，冷却风经过顶部风道后，向下通过设备顶部通风孔31从而进入电子设备内部，对电子设备进行通风散热；然后冷却风流经电子设备的设备底部通风口32，并通过底部风冷系统中的底部风道汇集，最后经出风口与飞机管路连接至风机进行排风。为实现同层不同电子设备之间通风量分配，通过通风调节板加装合适数量的封堵塞封堵板孔实现调节；还可在出风口处加装限流环102，对不同层次单元底部通风系统进行通风调节。
62.以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，任何熟悉本专业的技术人员，在不脱离本发明技术方案范围内，依据本发明的技术实质对以上实施例所做的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本发明技术方案的范围内。