КОНСТРУКЦИЯ НЕРАЗЪЕМНОГО ГЕРМЕТИЧНОГО СОЕДИНЕНИЯ КРЫШКИ И КОРПУСА

Полезная модель относится к радиоэлектронике, в частности к герметически закрытым корпусам для радиоэлектронной аппаратуры (РЭА), и может быть использована при конструировании герметичных корпусов для защиты РЭА, в том числе бортовой, от негативного воздействия окружающей среды.
Известна конструкция неразъемного герметичного соединения крышки и корпуса [патент RU №2072124], представляющая собой соединенные паяным швом торцевую поверхность крышки и внутреннюю поверхность стенок корпуса. Стенки корпуса в верхней своей части имеют форму ступени, на нижнюю горизонтальную поверхности которой опирается крышка, образую своей торцевой поверхностью с вертикальной поверхностью ступени зазор прямоугольного сечения, который герметизирован пайкой. В зазоре дополнительно размещены резиновый уплотнитель и проволока для осуществления разгерметизации.
Однако в случае неплотного прилегания резинового уплотнителя к поверхностям зазора происходит затекание припоя под крышку, что приводит к упрочнению соединения крышки с корпусом и значительно затрудняет последующую разгерметизацию.
Известна также конструкция неразъемного герметичного соединения крышки и корпуса, описанная в патенте RU №2155462. Согласно данной конструкции верхняя часть боковых стенок выполнена двухступенчатой. Нижняя ступень предназначена для размещения крышки, другая образует с торцевой поверхностью крышки зазор, который герметизирован пайкой. Такая двухступенчатая конструкция корпуса в отличие от предыдущего решения облегчает центровку крышки и снижает риск затекания припоя под крышку.
Однако данное техническое решение, как и предыдущее, имеет недостаток, обусловленный использованием пайки для герметизации стыка крышки и основания, требующей прогрева корпуса до температуры плавления припоя, что может привести к распаиванию электронных компонентов, помещенных в корпус. Кроме того, операцию герметизации-разгерметизации корпусов такой конструкции можно осуществлять не более 5 раз.
Наиболее близким аналогом к заявляемой полезной модели является конструкция неразъемного соединения крышки и корпуса [Приложение: Гелль П.П., Иванов-Есипович Н.К., Конструирование радиоэлектронной аппаратуры. Л., Энергия, 1972, с.138], в которой зазор между стенками корпуса и торцевой поверхностью крышки заполнен компаундом. Использование компаунда облегчает разгерметизацию корпуса и не накладывает ограничения на количество возможных циклов герметизации-разгерметизации.
Однако в данной конструкции не обеспечивается центровка крышки, что приводит к неодинаковой толщине шва герметизации и, соответственно, снижению надежности герметизации. Кроме того, для корпусов с подобной конструкцией соединения крышки и корпуса характерно затекание компаунда под крышку, что затрудняет последующую разгерметизацию.
Задачей заявляемой полезной модели является повышение надежности герметичности корпуса для РЭА при сохранении высокой ремонтопригодности.
Сущность заявляемой полезной модели заключается в том, что в конструкции неразъемного герметичного соединения крышки и корпуса, реализованной на основе заполненного герметизирующим составом зазора между крышкой и стенками корпуса, верхняя часть которых выполнена в виде ступени, при этом на нижнюю горизонтальную поверхность ступени опирается крышка; крышка по периметру верхней поверхности имеет фаску и торцевой поверхностью до поверхности фаски прилегает к вертикальной поверхности ступени с образованием зазора между поверхностью фаски и вертикальной поверхностью ступени.
Кроме того, заявляется конструкция неразъемного герметичного соединения крышки и корпуса, в которой наряду с вышеназванными признаками ее элементы выполнены в соответствии со следующими соотношениями:
;
;
;
где h - высота торцевой поверхности крышки до поверхности фаски; Н - толщина крышки; d - поперечный размер нижней горизонтальной поверхности ступени; D - толщина стенки корпуса.
Кроме того, заявляется также конструкция неразъемного герметичного соединения крышки и корпуса, в которой наряду с вышеназванными признаками толщина стенки корпуса составляет 4-8 мм.
Кроме того, заявляется также конструкция неразъемного герметичного соединения крышки и корпуса, в которой наряду с вышеназванными признаками герметизирующий состав является двухслойным: первый слой представляет собой отвержденный эпоксидный клей, второй - полимеризованный кремнийорганический герметик.
Техническим результатом заявляемой полезной модели является решение поставленной задачи за счет использования крышки с фаской по периметру верхней стороны крышки и обеспечения прилегания торцевой поверхности крышки до поверхности фаски к внутренней поверхности вертикального выступа стенки корпуса. Такая конструкция обеспечивает центровку крышки без дополнительных манипуляций и одинаковый размер зазора по всему периметру корпуса. Следовательно, получаемый герметичный шов имеет также одинаковый размер по всему периметру крышки, благодаря чему отсутствуют области излишнего или недостаточного скопления герметизирующего состава, в которых и происходит нарушение герметичности в первую очередь. Прилегание торцевой поверхности крышки до поверхности фаски предотвращает затекание клеевой композиции под крышку, что облегчает последующую разгерметизацию модуля и значительно повышает его ремонтопригодность.
Дополнительным техническим результатом является повышение надежности герметизации за счет использования двухслойного шва герметизации. Первым является слой эпоксидного клея, который обладает высокими адгезией к стенкам металлического корпуса и прочностью после отверждения. Слой кремнийорганического герметика, расположенный поверх слоя эпоксидного клея, благодаря своей эластичной структуре растягивается и сжимается вслед за микродеформациями корпуса при перепадах температуры, обеспечивая изоляцию слоя эпоксидного клея от воздействия влаги и пыли и предохраняя его от крошения.
Заявляемая полезная модель поясняется с помощью Фиг., на которой изображен разрез заявляемой конструкции неразъемного герметичного соединения крышки и корпуса:
На Фиг. позициями 1-7 обозначены:
1 - крышка;
2 - фаска;
3 - стенка;
4 - горизонтальная поверхность;
5 - вертикальная поверхность;
6 - эпоксидный клей;
7 - кремнийорганический герметик.
В заявляемой конструкции крышка 1 по всему периметру верхней поверхности имеет фаску 2, верхняя часть стенок 3 корпуса имеет форму ступени. Крышка 1 опирается на нижнюю горизонтальную поверхность 4 ступени и прилегает до уровня фаски 2 торцевой поверхностью к вертикальной поверхности ступени 5. Поверхность фаски 2 и верхняя часть вертикальной поверхности 5 ступени образуют зазор, который заполнен герметизирующим составом. Герметизирующий состав в частном случае является двухслойным. Первый слой представляет собой отвержденный эпоксидный клей 6, второй слой - полимеризованный кремнийорганический герметик 7.
Размеры крышки 1 и стенок 3 корпуса выполнены в соответствии с соотношениями:
;
;
;
где h - высота торцевой поверхности крышки 1 до уровня фаски 2; Н - толщина крышки 1; d - поперечный размер горизонтальной поверхности 4; D - толщина стенки 3 корпуса, которую выбирают равной 4-8 мм.
Указанные соотношения являются оптимальными и позволяют получить зазор необходимых размеров. Количество герметизирующего состава, размещенного в зазоре, ограничено его размерами и достаточно для обеспечения надежной герметизации.
Конструкцию неразъемного герметичного соединения крышки и корпуса используют следующим образом.
После установки и регулировки сборочных узлов в корпусе на горизонтальной поверхности 4 размещают крышку 1, которую затем винтовой стяжкой привинчивают к стенкам 3. При этом участки торцевой поверхности крышки 1 до поверхности фаски 2 прилегают к вертикальной поверхности 5. Допускается технологический зазор между торцевой поверхностью крышки 1 и вертикальной поверхностью 5 не более 0,1 мм. Поверхность фаски 2 и верхняя часть вертикальной поверхности 5 образуют зазор, который в частном случае заполняют двухслойным герметизирующим составом. Сначала в зазор закладывают эпоксидный клей 6 до верхнего уровня боковых стенок 3, который совпадает с верхней плоскостью крышки 1. Благодаря вязкой структуре и хорошей адгезии к металлу эпоксидный клей 6 заполняет все щели и компенсирует неровности поверхности. После нанесения эпоксидный клей 6 отверждают. Режим отверждения выбирают в зависимости от используемой марки клея. В процессе отверждения происходит его усадка, и в отвержденном состоянии слой эпоксидного клея 6 занимает 2/3 высоты зазора.
В образованную в результате отверждения эпоксидного клея 6 выемку закладывают герметик 7. В качестве герметика 7 может быть использован кремнийорганический герметик марки ВГО-1 (ТУ 38.303-04-04-90), который представляет собой пастообразное вещество белого цвета. Излишки герметика 7 снимают скальпелем до уровня плоскости крышки 1. После нанесения герметика 7 корпус выдерживают 3 часа на воздухе и 3,5 часа в электрошкафу при температуре +75±5°C. Возможен также вариант сушки на воздухе в течение 24 часов.
В случае ремонта или замены электронных компонентов РЭА проводят разгерметизацию корпуса. Для этого слой герметика 7 снимают скальпелем. Затем корпус помещают в электрошкаф, разогретый до 80°C, и выдерживают 15-20 мин. Размягченный эпоксидный клей 6 снимают скальпелем.
Заявляемая конструкция неразъемного герметичного соединения крышки и корпуса пригодна для использования в корпусах, обеспечивающих защиту РЭА, в том числе бортовую, от дестабилизирующего воздействия окружающей среды. Работоспособность РЭА с использованием корпуса с заявляемой конструкцией соединения сохраняется в течение 15 лет при хранении в нормальных условиях и 5 лет в неблагоприятных, т.е. при повышенной влажности и температуре.