一種水冷散熱式耐壓電子艙的制作方法

本發(fā)明涉及一種水冷散熱式耐壓電子艙，屬于水下工程領(lǐng)域。

背景技術(shù)：

深水潛器中的電氣設(shè)備通常需要在無(wú)水條件下工作，因此必須放置于隔水的密閉艙體內(nèi)，且艙體需具有足夠的抗壓能力，方可在外界水壓作用下保持不變形，從而保護(hù)內(nèi)部設(shè)備。為保證抗壓強(qiáng)度，水下耐壓藏殼一般采用圓柱形或球形設(shè)計(jì)，但是相比于方形艙體，其內(nèi)部曲面形狀導(dǎo)致電氣原件不便安裝和調(diào)試，且空間利用率會(huì)大幅降低。除此之外，部分電氣原件工作時(shí)的發(fā)熱量很高，密閉的耐壓藏殼和不平整的內(nèi)部曲面給散熱也帶來(lái)了困難。

現(xiàn)有的大部分水下耐壓電子艙專利和產(chǎn)品中，電氣設(shè)備都直接采用不可拆卸的方式固定于艙體內(nèi)部，為后期維護(hù)帶來(lái)了很大的麻煩。少數(shù)專利設(shè)計(jì)出了可拆卸的電子設(shè)備支架，但是其結(jié)構(gòu)形式過(guò)于復(fù)雜，裝卸過(guò)程也相對(duì)繁瑣。中國(guó)專利號(hào)ZL200610134453.9中發(fā)明的電子耐壓艙中具有活動(dòng)式的電子對(duì)接架，但有效安裝面積較小，能夠搭載的設(shè)備數(shù)量有限，且未考慮到電氣元件的散熱。上述問(wèn)題一直未得到有效解決。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

發(fā)明目的：為了克服現(xiàn)有技術(shù)中存在的不足，本發(fā)明提供一種水冷散熱式耐壓電子艙，耐壓艙殼與內(nèi)部電氣設(shè)備分別為兩個(gè)獨(dú)立的系統(tǒng)，兩者之間可以完全分離，提升了裝配和調(diào)試的便利性，電氣設(shè)備安裝于獨(dú)立的散熱支架上，散熱支架可以將電氣元件的熱量傳導(dǎo)至耐壓艙壁和艙外的水中，解決了電氣設(shè)備在艙體內(nèi)的散熱問(wèn)題。此外散熱支架對(duì)艙壁的支撐作用增強(qiáng)了耐壓艙殼的抗壓能力，提高了整個(gè)系統(tǒng)的可靠性。

技術(shù)方案：為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的水冷散熱式耐壓電子艙，包括主艙體，主艙體的兩端分別設(shè)有前端蓋和后端蓋，主艙體通過(guò)前端蓋和后端蓋密封成一個(gè)腔體，在腔體內(nèi)安裝有散熱裝置，所述散熱裝置包含四個(gè)散熱片，四個(gè)散熱片通過(guò)兩端的十字伸縮支架支撐，通過(guò)十字伸縮支架安裝在腔體的內(nèi)壁上，電氣元件安裝于散熱片上。

作為優(yōu)選，所述十字伸縮支架包含四通連接器、長(zhǎng)螺母和螺紋桿，所述四通連接器分別連接有四根連接桿，相鄰連接桿的夾角為90°，所述連接桿上設(shè)有螺紋，連接桿上的螺紋與螺紋桿上的螺紋方向相反，所述長(zhǎng)螺母的兩端分別設(shè)有與連接桿和螺紋桿配合的螺紋，在連接桿上套有鎖緊長(zhǎng)螺母的防松彈簧。

作為優(yōu)選，所述腔體的內(nèi)壁上設(shè)有若干個(gè)限位卡，在散熱片的兩端設(shè)有限位槽，限位槽卡入限位卡中。

作為優(yōu)選，所述前端蓋和后端蓋上均設(shè)有若干圈環(huán)形密封槽，在環(huán)形密封槽中安裝有O性密封圈，通過(guò)O型密封圈將前端蓋和后端蓋與主艙體的內(nèi)壁密封。

作為優(yōu)選，所述散熱片一面為平面，用于安裝電氣元件，另一面為圓弧面，圓弧面的半徑與腔體內(nèi)壁的半徑相同。

作為優(yōu)選，所述主艙體的兩端均設(shè)有拆卸槽。

有益效果：與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的具有以下優(yōu)點(diǎn)：

1.便于安裝電氣設(shè)備，將耐壓艙內(nèi)電氣設(shè)備集成在獨(dú)立的支架上，支架與耐壓艙殼可完全分離，大大提高了設(shè)備的裝卸和后期維護(hù)便利性。

2.解決了密閉艙室內(nèi)電氣設(shè)備的散熱問(wèn)題，將電氣設(shè)備安裝于可緊密貼合耐壓艙殼內(nèi)壁的散熱片上，把電氣元件工作時(shí)產(chǎn)生的熱量直接導(dǎo)入艙外冷水中，實(shí)現(xiàn)了無(wú)限制的水冷散熱，解決了非平面密閉艙室內(nèi)電氣設(shè)備難以散熱的問(wèn)題，延長(zhǎng)了艙內(nèi)設(shè)備的可持續(xù)工作時(shí)間，提高了系統(tǒng)的可靠性。

3.進(jìn)一步提高散熱效率，散熱支架的伸縮功能可以在一定范圍內(nèi)調(diào)整散熱片之間的距離，改變散熱支架的整體直徑，增強(qiáng)了電氣設(shè)備和耐壓艙體之間裝卸時(shí)的靈活性，并可通過(guò)預(yù)緊力使散熱片緊密貼合于艙壁，提高散熱效率，并實(shí)現(xiàn)了支架系統(tǒng)的徑向定位。

4.艙體內(nèi)部預(yù)留的限位卡配合散熱支架的伸縮功能可以便捷地實(shí)現(xiàn)獨(dú)立支架系統(tǒng)在艙體內(nèi)部的軸向和切向定位，避免了使用螺栓等繁瑣的固定方式。

5.提高空間利用率，在原本難以利用的弧形空間內(nèi)填充了散熱片，大幅提高了耐壓艙內(nèi)的空間利用率。

6.增強(qiáng)了耐壓艙體結(jié)構(gòu)強(qiáng)度，內(nèi)部散熱支架對(duì)耐壓艙殼提供了一定的支撐作用，降低艙殼在深水高壓下的變形率，增強(qiáng)了耐壓艙殼的抗壓能力，提高了整個(gè)系統(tǒng)的安全性。

7.防松性能好，每套十字伸縮支架中安裝的四枚防松彈簧可以增強(qiáng)螺紋自鎖能力，防止耐壓艙體在水下運(yùn)動(dòng)過(guò)程中造成的螺紋連接松動(dòng)而導(dǎo)致電氣元件受損，進(jìn)一步提高了可靠性。

8.密封性能可靠，主艙體和每枚端蓋間采用兩道O型圈作為密封材料，進(jìn)一步保證了其在水下的密封性能。

9.便于裝卸，主艙體兩端面分別留有兩道拆卸槽，方便插入撬桿，改善了徑向密封結(jié)構(gòu)件難以拆卸的問(wèn)題。

附圖說(shuō)明

圖1是本發(fā)明中耐壓電子艙的外部三維視圖。

圖2是本發(fā)明中前端蓋的三維視圖。

圖3是耐壓電子艙的內(nèi)部剖視圖。

圖4是圖3中Ⅰ部分的局部放大圖。

圖5是散熱片的三維視圖。

圖6是散熱支架系統(tǒng)的三維視圖。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明作更進(jìn)一步的說(shuō)明。

如圖1至圖6所示，本發(fā)明中的耐壓艙殼包括一只圓筒型的主艙體1，一枚圓柱形前端蓋5和一枚圓柱形后端蓋9。所述主艙體1兩端留有法蘭，法蘭端面上開(kāi)有八個(gè)關(guān)于軸線中心對(duì)稱的螺紋孔3，法蘭端面上另外開(kāi)有兩道關(guān)于軸線中心對(duì)稱的拆卸槽4。

如圖2所示，所述前端蓋5為二階圓柱結(jié)構(gòu)，外圓柱端面開(kāi)有八個(gè)和主艙體1上對(duì)應(yīng)的圓形定位孔8，內(nèi)圓柱端面開(kāi)有若干用于安裝水密電纜接插件的接插孔7，內(nèi)圓柱側(cè)面開(kāi)有兩道環(huán)形密封槽6，用于安裝O型密封圈10。

下面說(shuō)明主艙體1與前端蓋5和后端蓋9的裝配方式。分別將四枚O型密封圈10從前端蓋5和后端蓋9的內(nèi)圓柱側(cè)面裝入密封槽6；將前端蓋5和后端蓋9的內(nèi)圓柱面對(duì)準(zhǔn)主艙體1的內(nèi)部，確保兩端的八個(gè)螺紋孔位置一一對(duì)應(yīng)，即可將前端蓋5和后端蓋9向內(nèi)推入；參照?qǐng)D4，確保所有O型密封圈10被推入主艙體1內(nèi)部后，將八枚螺絲沿主艙體1的軸線方向擰入每端的定位孔8和螺紋孔3內(nèi)，即可把主艙體1與前端蓋5和后端蓋9安裝在一起。該安裝方式可以確保主艙體1和端蓋之間沒(méi)有軸向或切向滑動(dòng)。安裝完畢后O型密封圈在主艙體1內(nèi)壁面的擠壓作用下產(chǎn)生彈性變形，即可防止外部液體進(jìn)入，實(shí)現(xiàn)水密功能。該設(shè)計(jì)的優(yōu)點(diǎn)是在水壓作用下主艙體1與前端蓋5和后端蓋9的結(jié)合會(huì)更緊密，理論上水深越大，O型圈的密封性能越好。

如圖3、圖5和圖6所示，耐壓艙內(nèi)部的散熱支架系統(tǒng)包含兩套十字伸縮支架連接的四枚散熱片11，所述散熱片11的一面為平面，可用于固定電氣元件19，所述平面兩端分別開(kāi)有左旋螺紋孔12，散熱片11的另一面為圓弧面，該弧面的半徑與所述主艙體1的內(nèi)壁面半徑相同，可以保證二者緊密貼合；散熱片11兩端開(kāi)有限位槽13，用于配合主艙體1內(nèi)壁的限位卡2，可實(shí)現(xiàn)散熱支架系統(tǒng)在艙體內(nèi)的切向和軸向固定。所述十字伸縮支架包括一枚四通連接器14、四枚防松彈簧16、四枚連接桿、四枚正反螺紋長(zhǎng)螺母17和四枚左旋螺紋桿18，連接桿為右旋螺紋桿15。四通連接器14的四個(gè)通道都具有右旋內(nèi)螺紋，用于連接四枚右旋螺紋桿15；正反螺紋長(zhǎng)螺母17內(nèi)一半為左旋內(nèi)螺紋，另一半為右旋內(nèi)螺紋，上述螺紋可以與右旋螺紋桿15和左螺紋桿17相互配合。

下面說(shuō)明所述散熱支架系統(tǒng)的裝配方式。在所述四通連接器14內(nèi)注入螺紋膠后旋入所述右旋螺紋桿15，將其完全固定。并將右旋螺紋桿15套上防松彈簧16。在所述左旋螺紋孔12內(nèi)注入螺紋膠后旋入左旋螺紋桿18，將二者完全固定。在所述散熱片11上將所有電氣元件19安裝完畢后，將所述正反螺紋長(zhǎng)螺母17置于右旋螺紋桿15和左旋螺紋桿18的自由端之間，同時(shí)逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)兩端正反螺紋長(zhǎng)螺母17，即可令右旋螺紋桿15和左旋螺紋桿18同時(shí)進(jìn)入；若同時(shí)順時(shí)針旋轉(zhuǎn)兩端正反螺紋長(zhǎng)螺母17，即可令右旋螺紋桿15和左旋螺紋桿18同時(shí)退出，實(shí)現(xiàn)了四塊散熱片11的徑向伸縮功能。

下面說(shuō)明所述散熱支架系統(tǒng)和主艙體1的裝配方式。所述散熱支架系統(tǒng)與電氣元件19裝配完畢后，逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)所有正反螺紋長(zhǎng)螺母17，令四塊散熱片11收縮，至散熱支架系統(tǒng)的直徑達(dá)到最?。粚⒄咨嶂Ъ芟到y(tǒng)置入所述主艙體1中，保證散熱片11兩端的限位槽13與主艙體1內(nèi)壁面上的限位卡2處于配合位置，順時(shí)針旋轉(zhuǎn)所有正反螺紋長(zhǎng)螺母17，令四塊散熱片11伸張，至所有散熱片11的圓弧面與主艙體1的內(nèi)壁面緊密貼合，同時(shí)所有限位卡2都在限位槽13內(nèi)，實(shí)現(xiàn)對(duì)整套散熱系統(tǒng)的軸向和切向固定。同時(shí)防松彈簧16可以使正反螺紋長(zhǎng)螺母17與右旋螺紋桿15和左旋螺紋桿18之間始終達(dá)到自鎖條件，避免因耐壓艙體的劇烈運(yùn)動(dòng)導(dǎo)致螺紋連接松動(dòng)，保證了徑向固定效果。因?yàn)榉浪蓮椈?6頂住長(zhǎng)螺母17，可以將長(zhǎng)螺母17自鎖。散熱支架系統(tǒng)和主艙體1裝配完畢后，需要對(duì)電氣設(shè)備和安裝于端蓋上的水密接插件進(jìn)行接線，隨后即可按上文所述對(duì)主艙體1與前端蓋5和后端蓋9進(jìn)行裝配。

下面說(shuō)明本發(fā)明耐壓電子艙的拆卸方式。將所述前端蓋5和后端蓋9端面上的16枚固定螺絲卸下，使耐壓艙體垂直放置于平面上，用兩枚撬板插入主艙體1端面的拆卸槽4中，同時(shí)向外撬動(dòng)，即可將端蓋從主艙體1中取出，另一枚端蓋同理。將電氣設(shè)備和水密接插件之間的接線頭斷開(kāi)，逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)所有正反螺紋長(zhǎng)螺母17，令四塊散熱片11收縮，至散熱支架系統(tǒng)的直徑達(dá)到最小，限位卡2與限位槽13即可自動(dòng)分離，將散熱支架系統(tǒng)從主艙體1中抽出即可。

本發(fā)明中所述電氣元件19與散熱片11的平面可以緊密貼合，散熱片11的弧面與主艙體1的內(nèi)壁面也可緊密貼合，實(shí)現(xiàn)了熱量從電氣元件19-散熱片11-主艙體1-外部冷水的傳導(dǎo)過(guò)程。該水冷散熱方式效率極高，可以有效避免電氣原件因高溫?fù)p壞，使耐壓電子艙能夠在深水環(huán)境中長(zhǎng)時(shí)間穩(wěn)定工作。特別是在主艙體內(nèi)，在主艙體空間有限的條件下，可以很方便你的拆卸電氣元件17，而且散熱片11的散熱面積大。

以上所述僅是本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式，應(yīng)當(dāng)指出：對(duì)于本技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來(lái)說(shuō)，在不脫離本發(fā)明原理的前提下，還可以做出若干改進(jìn)和潤(rùn)飾，這些改進(jìn)和潤(rùn)飾也應(yīng)視為本發(fā)明的保護(hù)范圍。