一种防水电子设备结构的制作方法
【专利摘要】本发明提供一种防水电子设备结构，该结构包括下盖板、上盖板，上盖板和下盖板固定连接形成密封腔体，电子设备置于密封腔体内；上盖板上设置有防水透气阀；防水透气阀阀孔面积应至少满足：透气性指标*阀孔面积＞密封腔体体积，透气性指标应满足机箱内外压差变化要求。本发明提供的防水电子设备结构即满足了抗恶劣环境要求，又避免了因密封导致的机箱内部出现潮气和积水，提高设备的可靠性。
【专利说明】-种防水电子设备结构
【技术领域】
[0001] 本发明设及一种防水电子设备结构，主要用于机载电子设备的防水。
【背景技术】
[0002] 机载电子设备要求体积小、重量轻、成本低，而且可能经受诸如淋雨、流体污染、砂 尘等恶劣环境影响。
[0003] 由于体积、重量W及成本等要求，机箱的壁厚被设计到加工的极限尺寸，同时，由 于机载电子设备可能在淋雨、流体污染、砂尘等恶劣环境下工作，因此要求承载电子设备的 机箱需要采用密封结构，进而对湿气敏感的塑封器件也得到了大量的应用。
[0004] 现有机载电子设备的机箱虽然能够满足上述恶劣条件的要求，但其密封结构会因 呼吸效应和凝露现象导致机箱内部出现潮气和积水，而潮气和积水对塑封元器件的可靠性 有较大的影响，从而可能导致电子设备故障的发生。
【发明内容】
[0005] 为了解决【背景技术】中存在的问题，本发明提供一种防水电子设备结构，在满足抗 恶劣环境需求的情况下，解决机箱内部的积水和潮气问题，提高设备的可靠性。
[0006] 本发明的具体技术解决方案如下：
[0007] 该防水电子设备结构包括下盖板、上盖板，所述上盖板和下盖板固定连接形成密 封腔体，电子设备置于密封腔体内；所述上盖板上设置有防水透气阀；所述防水透气阀阀 孔面积应至少满足；透气性指标*阀孔面积> 密封腔体体积，透气性指标应满足机箱内外 压差变化要求。
[000引上述防水透气阀包括螺钉头和螺杆，螺钉头和螺杆内均设置有空腔，螺钉头内空 腔直径大于螺杆内空腔直径；所述螺钉头内的空腔中设置有弹黃、压块组件、屏蔽网和防水 透气膜，压块组件开口端朝向螺钉头空腔和螺杆空腔形成的台阶，压块组件开口端与台阶 之间设置有防水透气膜，压块组件内设置有屏蔽网，屏蔽网与防水透气膜平行或接近平行， 压块组件另一端和螺钉头空腔顶壁之间设置有弹黃，螺钉头空腔上还设置有通气孔，通气 孔位置应不超过弹黃所在的轴向长度；所述压块组件与弹黃连接的端部设置有通孔，通孔 内径与螺杆空腔内径相同；所述压块组件外壁与螺钉头空腔内部侧壁贴合。
[0009] 上述上盖板与下盖板之间设置有密封垫。
[0010] 上述上盖板和下盖板之间的固定连接采用压馴工艺通过螺杆完成。
[0011] 上述上盖板用于电子设备的连接器安装口处通过密封圈密封。
[0012] 上述防水透气膜为经膨化制成的具有=维立体网状结构的、带有数亿个微孔的膨 体聚四氣己締薄膜。
[0013] 本发明的优点在于：
[0014] 本发明提供的防水电子设备结构即满足了抗恶劣环境要求，又避免了因密封导致 的机箱内部出现潮气和积水，提高设备的可靠性。
【专利附图】
【附图说明】
[0015] 图1是本发明的结构示意图；
[0016] 图2是防水透气阀结构示意图；
[0017] 图3是本发明热仿真图。
[001引 附图标记说明；1-上盖板，2-防水透气阀，3-螺杆，4-下盖板，5-密封垫，6-电路 板，7-密封圈，8-屏蔽网，9-防水透气膜，10-密封圈，11-安装螺纹，12-压块组件。
【具体实施方式】
[0019] 机载电子设备要求重量轻、成本低，为减轻重量，机箱壁厚可设计为加工的极限， 为控制成本而采用大量的塑封器件。
[0020] W下结合具体实施例对本发明进行详述：
[0021] 由于安装位置关系，该防水电子设备结构需承受诸如温度、振动、淋雨、流涕污染、 砂尘等恶劣环境影响，同时需实现良好的电磁屏蔽，为满足W上恶劣环境要求，机箱需采用 密封（水密）的结构形式，其具体结构如下：
[0022] 该防水电子设备结构包括下盖板、上盖板，上盖板和下盖板固定连接形成密封腔 体，电子设备置于密封腔体内；上盖板上设置有防水透气阀；所述防水透气阀阀孔面积应 至少满足；透气性指标*阀孔面积>密封腔体体积，透气性指标应满足机箱内外压差变化 要求。
[0023] 为实现防水要求，在不同位置采用不同的密封方式，如密封圈和密封板。而机箱零 件之间的配合表面根据结构特点，可W选用不同的导电密封圈/板等。合适的0型密封圈可 W有很高的接合面压力，可满足防水和气密要求。平板橡胶能满足防水和空气气密要求，但 不能满足水蒸气气密的要求。为确保密封，该防水电子设备结构不应有穿过外部结构壁板 进入机箱内部的螺栓或其他紧固件；如果要求螺栓穿过外壁，则建议采用压馴的结构形式， 或在机箱内壁板采用合适的垫片密封，例如，为防止水进入机箱，上盖板固定螺杆采用压馴 工艺，保证上盖板面所有间隙均有良好的密封措施。
[0024] 可选择在上盖板与下盖板之间设置有密封垫；在上盖板和下盖板之间的固定连接 采用压馴工艺通过螺杆完成；在上盖板用于电子设备的连接器安装口处通过密封圈密封。
[0025] 当机箱成为一个密封腔体后，密封结构会因呼吸效应和凝露现象导致机箱内部出 现潮气和积水，而潮气对塑封元器件的可靠性有较大的影响；同时，对于壁厚只有0. 7mm的 盖板，热胀冷缩会导致不可逆的变形，或密封装置加速失效，为防止在密封的电子设备内部 形成积水及将内部的积水排出，在腔体上安装防水透气阀来解决。
[0026] 在安装防水透气阀后，空气和水蒸气可自由出入。当温度降低时，腔体内水蒸气的 相对湿度增加，将促使其向腔体外移动，从而防止凝露现象的发生。同时，腔体内部和外部 的气压基本平衡，可解决内外压力变化可能导致的结构件变形、密封圈老化、失效等问题。 由于电子设备在工作状态下是一个发热体，内部一旦形成积水，可通过发热促使其形成水 蒸气，并通过防水透气阀排出腔体。
[0027] 上述所有密封均采用导电材质，包括防水透气阀内设计有金属屏蔽网，W实现整 机的电磁密封性。
[002引防水透气阀结构形式如图2所示：
[0029] 防水透气阀包括螺钉头和螺杆，螺钉头和螺杆内均设置有空腔，螺钉头内空腔直 径大于螺杆内空腔直径；螺钉头内的空腔中设置有弹黃、压块组件、屏蔽网和防水透气膜， 防水透气阀的核屯、器件是防水透气膜，该薄膜可W选择经膨化制成的具有=维立体网状结 构的，带有数亿个微孔的膨体聚四氣己締薄膜（e-PTFE)，也可W选择其他具有相同功能的 膜该种微观网状结构，使空气很容易穿透薄膜，同时也能捕捉到小到0. 1 ym的微粒，阻止 细小的盐结晶或灰尘进入密封腔体内。利用聚四氣己締本身特有的疏水性（拒水性）和不 粘性，具有防水、防油、防尘等功效。
[0030] 压块组件开口端朝向螺钉头空腔和螺杆空腔形成的台阶，压块组件开口端与台阶 之间设置有防水透气膜，压块组件内设置有屏蔽网，屏蔽网与防水透气膜平行或接近平行， 压块组件另一端和螺钉头空腔顶壁之间设置有弹黃，螺钉头空腔上还设置有通气孔，通气 孔位置应不超过弹黃所在的轴向长度；所述压块组件与弹黃连接的端部设置有通孔，通孔 内径与螺杆空腔内径相同；所述压块组件外壁与螺钉头空腔内部侧壁贴合。
[0031] 防水透气阀能够起到平衡密封腔体内外压力的作用，具有防水、防油、防尘和防盐 雾等功效。
[0032] 在安装防水透气阀后，空气和水蒸气可自由出入。当温度降低时，腔体内水蒸气的 相对湿度增加，将促使其向腔体外移动，从而防止凝露现象的发生。同时，腔体内部和外部 的气压基本平衡，可解决内外压力变化可能导致的结构件变形、密封圈老化、失效等问题。 由于电子设备在工作状态下是一个发热体，内部一旦形成积水，可通过发热促使其形成水 蒸气，并通过防水透气阀排出腔体。
[0033] W下结合具体数据对本发明提供的方案进行验证：
[0034] ^机箱内部空间约为〇.3111*0.2111*0.03111 = 0.00181113,50%的相对湿度为例，空气中 的含水量如公式（1)所示：
[0035] f=(pFv (1)
[0036] 式中；9为相对湿度，单位为％，F为饱和水汽密度，单位为g/m3;v为空气体积，单 位为m 3。
[0037] 25°C时 F1 = 22. 9g/m3，fl=q)lFlv=0.5x22.9x0.02=0.02g:;
[003引一40°C时巧=0. 17g/m3，f2=私F2v=lx0.17x0.0018=0.0003g:;
[0039] A f = f 1 - f2 = 0. 02 - 0. 0003 = 0. 0197g。
[0040] 即在常温下、50%的相对湿度下整机装配后，在-40°C条件下会冷凝出0. 02g水。
[0041] 由理想气体状态方程可知；机箱密封腔体内气体体积V约为1800cm3,环境温度为 25°C，工作一段时间后温度上升到100°C，计算得AP = 0. 16MPa。而为减轻盒体重量，下盖 板最薄壁厚只有0. 7mm。压力差将造成盖板鼓起，长时间使用将造成密封失效。
[0042] 电子设备在10分钟时间内，内外压差约为95000化=0. 09MPa，防水透气阀的透气 性指标为1125mVm2 ?虹@0. OlMPa，满足内外压差>透气指标，选择有效透气面积为〇3畑1， 在10分钟内可透过气体体积约为0. 0002m3,满足透气指标*透气面积>腔体体积。机箱内 部腔体的体积约为0. 0018m3,因此该防水透气阀满足整机所需的透气性指标要求。
【权利要求】
1. 一种防水电子设备结构，其特征在于：包括下盖板、上盖板，所述上盖板和下盖板固 定连接形成密封腔体，电子设备置于密封腔体内；所述上盖板上设置有防水透气阀；所述 防水透气阀阀孔面积应至少满足：透气性指标*阀孔面积> 密封腔体体积，透气性指标应 满足机箱内外压差变化要求。
2. 根据权利要求1所述的防水电子设备结构，其特征在于：所述防水透气阀包括螺钉 头和螺杆，螺钉头和螺杆内均设置有空腔，螺钉头内空腔直径大于螺杆内空腔直径；所述螺 钉头内的空腔中设置有弹簧、压块组件、屏蔽网和防水透气膜，压块组件开口端朝向螺钉头 空腔和螺杆空腔形成的台阶，压块组件开口端与台阶之间设置有防水透气膜，压块组件内 设置有屏蔽网，屏蔽网与防水透气膜平行或接近平行，压块组件另一端和螺钉头空腔顶壁 之间设置有弹簧，螺钉头空腔上还设置有通气孔，通气孔位置应不超过弹簧所在的轴向长 度；所述压块组件与弹簧连接的端部设置有通孔，通孔内径与螺杆空腔内径相同；所述压 块组件外壁与螺钉头空腔内部侧壁贴合。
3. 根据权利要求1或2所述的防水电子设备结构，其特征在于：所述上盖板与下盖板 之间设置有密封垫。
4. 根据权利要求3所述的防水电子设备结构，其特征在于：所述上盖板和下盖板之间 的固定连接采用压铆工艺通过螺杆完成。
5. 根据权利要求4所述的防水电子设备结构，其特征在于：所述上盖板用于电子设备 的连接器安装口处通过密封圈密封。
6. 根据权利要求5所述的防水电子设备结构，其特征在于：所述防水透气膜为经膨化 制成的具有三维立体网状结构的、带有数亿个微孔的膨体聚四氟乙烯薄膜。
【文档编号】H05K5/02GK104486921SQ201410747355
【公开日】2015年4月1日 申请日期:2014年12月8日 优先权日:2014年12月8日
【发明者】杨龙, 苗力, 董伟, 刘治虎 申请人:中国航空工业集团公司第六三一研究所