矿用传感器壳体及加工方法与流程

1.本发明属于传感器壳体技术领域，具体涉及一种矿用传感器壳体及加工方法。


背景技术：

2.矿用传感器作为煤矿安全监控系统的组成部分，承担着对煤矿灾害监测和预警的重要任务。煤矿井下环境恶劣(潮湿、粉尘)、强电设备电磁干扰、作业人员使用方式粗暴等，对矿用传感器的长期稳定正常工作形成诸多挑战。
3.目前国内矿用传感器的外壳设计主要分为：不锈钢拉伸壳体、玻璃纤维增强塑料壳体和不锈钢-abs塑料双层壳体。
4.不锈钢拉伸壳体结构简单，壳体内部需焊接螺柱，工序复杂。装配时依靠橡胶件进行密封，传感器长期使用时内部容易进水。
5.玻璃纤维增强塑料壳体的密封防护好，但塑料材质存在电磁屏蔽防护性能差，结构强度低的缺陷。
6.不锈钢-abs塑料双层壳体在不锈钢壳体内通过模内注塑工艺一体成型注塑腔体，既有不锈钢的外观又有塑料的防护性能。由于不锈钢和塑料材质的收缩率相差大，实际的注塑胶量大，脱模后金属与塑料易分离。生产时需在不锈钢壳体内涂抹粘结剂、焊接防脱钩等方式补强结合度。因此存在工艺复杂、成品率低、成本高的缺陷。此外，不锈钢-abs塑料双层壳体的体积大且沉重，不便于矿工携带。
7.因此，随着监管部门对煤矿安全监控系统稳定性的要求越加严格，急需一种适用于井下环境的矿用电子设备外壳。


技术实现要素：

8.本发明旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。
9.为此，本发明提出一种矿用传感器壳体，该矿用传感器壳体具有高强度、抗电磁干扰和轻量化的优点。
10.根据本发明实施例的矿用传感器壳体，包括：主壳体，所述主壳体内限定有具有侧开口的容纳腔；主背板，所述主背板与所述主壳体上的侧开口相连，以打开或者关闭所述容纳腔；所述主壳体和所述主背板均为双层结构，所述双层结构包括外部的金属层和内部的塑料层。
11.本发明的有益效果是，本发明结构简单，将主壳体和主背板设计为双层结构，外部的金属层提高了表面强度，从而对传感器进行有效防护，同时金属层能够进行电磁屏蔽保护，避免内部元件收到电磁干扰；内部的塑料层具有与金属层结合牢固，密封性能好，轻量化，便于携带的优点。
12.根据本发明一个实施例，矿用传感器壳体还包括：把手，所述把手可拆卸的设于所述主壳体的上方。
13.根据本发明一个实施例，所述主壳体包括：外壳体，所述外壳体由金属制成，所述
外壳体为盒形件，所述外壳体的底面开设有方孔和出声孔，所述方孔用于安装透明窗，所述出声孔用于供蜂鸣器发声。
14.根据本发明一个实施例，所述外壳体的侧面开设有多个安装孔，多个所述安装孔用于安装报警灯罩、传感器接头和接电口。
15.根据本发明一个实施例，所述主壳体还包括：内壳体，所述内壳体与所述外壳体的内壁贴合，所述内壳体由塑料一体成型制成，所述内壳体的四个角上各具有一个连接柱，所述连接柱用于连接所述主背板。
16.根据本发明一个实施例，所述内壳体在所述方孔的边缘部分设有多个卡槽，所述卡槽用于与所述透明窗卡合，所述内壳体上与所述出声孔对应的位置设有安装结构，所述安装结构用于安装所述蜂鸣器，所述内壳体的底部设有多个安装柱，所述安装柱用于安装线路板和显示板。
17.根据本发明一个实施例，所述主背板包括：外背板，所述外背板可拆卸的盖设在所述外壳体上，所述外背板由金属制成，所述外背板的四个角上各开设有一个螺钉孔；内背板，所述内背板与所述外背板的内壁贴合，所述内背板由塑料制成，所述内背板的四个角上各设有一个连接块，所述连接块的一侧与所述螺钉孔相对应，所述连接块的另一侧与所述连接柱相对应。
18.根据本发明一个实施例，所述外壳体与所述外背板的内底面和内侧面均焊接有多个连接片，所述连接片上具有两个凸起结构，所述连接片形成为m形，所述内壳体和所述内背板的至少一部分进入所述凸起结构中。
19.根据本发明一个实施例，所述内壳体的上沿形成为第一环形凸起，所述第一环形凸起凸出于所述侧开口，所述内背板上设有第二环形凸起，所述第二环形凸起与所述外背板的边缘形成环形凹槽，所述第一环形凸起设于所述环形凹槽内。
20.根据本发明一个实施例，一种根据上述的矿用传感器壳体的加工方法，包括以下步骤，s1：碱洗外壳体和外背板，去除表面的油脂；s2：水洗外壳体和外背板，去除表面的碱液；s3：酸洗外壳体和外背板的内表面，刻蚀出尺寸较大的纳米孔；s4：使用t处理药水处理外壳体和外背板的内表面，刻蚀出蜂窝状纳米孔，将多个连接片焊接在外壳体和外背板的内底面和内侧面上；s5：将外壳体和外背板进行烘干加热处理，使温度达到200℃以上；s6：通过纳米注塑在外壳体的内壁上一体注塑出内壳体后，形成主壳体，在外背板的内壁上一体注塑出内背板后，形成主背板；s7：在纳米注塑后，先将主壳体和主背板在150-170℃的温度下保温1-3小时，然后将主壳体和主背板放置在钢制平台上，使外壳体和外背板的地面贴合钢制平台并进行冷却。
21.根据本发明一个实施例，纳米注塑所用塑料为玻纤增强pbt或pps体系改性工程塑料；碱洗使用的溶液为99％纯度的碳酸钠；水洗使用的溶液为纯水；酸洗使用的溶液为盐酸和双氧水，比例为1：1；t处理药水为醋酸钠,磷酸钠,磷酸氢二钠，乙二胺四乙酸和水；所述醋酸钠的含量为20～40g/l,所述磷酸钠的含量为5～30g/l,所述磷酸氢二钠的含量为10～30g/l,所述乙二胺四乙酸的含量为1～20g/l，其他为水。
22.本发明的其他特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本发明而了解。本发明的目的和其他优点在说明书、权利要求书以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。
23.为使本发明的上述目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举较佳实施例，并配合所附附图，作详细说明如下。
附图说明
24.本发明的上述和/或附加的方面和优点从下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：
25.图1是根据本发明的矿用传感器壳体的结构示意图；
26.图2是根据本发明的矿用传感器壳体中外壳体的结构示意图；
27.图3是根据本发明的矿用传感器壳体中主壳体的结构示意图；
28.图4是根据本发明的矿用传感器壳体中外背板的结构示意图；
29.图5是根据本发明的矿用传感器壳体中主背板的结构示意图；
30.附图标记：
31.主壳体1、主背板2、把手3、报警灯罩4、透明窗5、出声孔6、传感器接头7、接电口8、连接片9、外壳体11、方孔111、安装孔112、内壳体12、第一环形凸起121、连接柱122、卡槽123、安装柱124、安装结构125、外背板21、内背板22、螺钉孔211、连接块221、第二环形凸起222、环形凹槽223。
具体实施方式
32.下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。
33.在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。
34.在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
35.下面参考附图具体描述本发明实施例的矿用传感器壳体及加工方法。
36.如图1-图5所示，根据本发明实施例的矿用传感器壳体，包括：主壳体1和主背板2，主壳体1内限定有具有侧开口的容纳腔；主背板2与主壳体1上的侧开口相连，以打开或者关闭容纳腔；主壳体1和主背板2均为双层结构，双层结构包括外部的金属层和内部的塑料层。也就是说，主壳体1和主背板2的外表面为金属，优选为不锈钢，内表面为塑料，在提高外部强度的同时，减轻了重量，实现了轻量化。金属层壁厚1～1.5mm，塑料层的壁厚在2～3mm。注
塑量小，塑料与金属材料之间无需涂抹粘结剂，工艺简单。整体重量小，便于矿工携带。
37.本发明结构简单，将主壳体1和主背板2设计为双层结构，外部的金属层提高了表面强度，从而对传感器进行有效防护，同时金属层能够进行电磁屏蔽保护，避免内部元件收到电磁干扰；内部的塑料层具有与金属层结合牢固，密封性能好，轻量化，便于携带的优点。
38.根据本发明一个实施例，矿用传感器壳体还包括：把手3，把手3可拆卸的设于主壳体1的上方。设置把手3可以方便抓取携带或挂在矿井内。
39.如图2所示，主壳体1包括：外壳体11，外壳体11由金属制成，外壳体11为盒形件，外壳体11的底面开设有方孔111和出声孔6，方孔111用于安装透明窗5，出声孔6用于供蜂鸣器发声。进一步地，外壳体11的侧面开设有多个安装孔112，多个安装孔112用于安装报警灯罩4、传感器接头7和接电口8。也就是说，通过在外壳体11上开设有孔洞来放置接头、安装透明窗5或用于传递声音，开孔过程简单，加工效率高。
40.根据本发明一个实施例，主壳体1还包括：内壳体12，内壳体12与外壳体11的内壁贴合，内壳体12由塑料一体成型制成，内壳体12的四个角上各具有一个连接柱122，连接柱122用于连接主背板2。
41.进一步地，内壳体12在方孔111的边缘部分设有多个卡槽123，卡槽123用于与透明窗5卡合，内壳体12上与出声孔6对应的位置设有安装结构125，安装结构125用于安装蜂鸣器，内壳体12的底部设有多个安装柱124，安装柱124用于安装线路板和显示板。也就是说，相较于传统金属之间的连接工艺，内壳体12通过一体注塑形成，加工效率高，能够同时成型出连接柱122、安装柱124、卡槽123和安装结构125等复杂结构。
42.如图4和图5所示，主背板2包括：外背板21和内背板22，外背板21可拆卸的盖设在外壳体11上，外背板21由金属制成，外背板21的四个角上各开设有一个螺钉孔211；内背板22与外背板21的内壁贴合，内背板22由塑料制成，内背板22的四个角上各设有一个连接块221，连接块221的一侧与螺钉孔211相对应，连接块221的另一侧与连接柱122相对应。也就是说，螺钉孔211、连接块221和连接柱122处于同一轴线上，且能够供螺钉穿过，以实现紧固连接。
43.根据本发明一个实施例，外壳体11与外背板21的内底面和内侧面均焊接有多个连接片9，连接片9上具有两个凸起结构，连接片9形成为m形，内壳体12和内背板22的至少一部分进入凸起结构中。换言之，连接片9通过焊接的方式固定在外壳体11和外背板21的内表面，内壳体12和内背板22在注塑过程中会进入连接片9的凸起结构中，从而使得连接片9的一部分固定在内壳体12或内背板22中，连接件9使得外壳体11与内壳体12之间、外背板21与内背板22连接更加牢固。
44.根据本发明一个实施例，内壳体12的上沿形成为第一环形凸起121，第一环形凸起121凸出于侧开口，内背板22上设有第二环形凸起222，第二环形凸起222与外背板21的边缘形成环形凹槽223，第一环形凸起121设于环形凹槽223内。也就是说，由于第一环形凸起121凸出于侧开口，在主壳体1和主背板2合在一起后，第一环形凸起121会卡设在环形凹槽223内，从而形成密封防水结构，有效保护内部的电子元件。
45.本发明还公开了一种根据上述的矿用传感器壳体的加工方法，包括以下步骤，s1：碱洗外壳体11和外背板21，去除表面的油脂；s2：水洗外壳体11和外背板21，去除表面的碱液；s3：酸洗外壳体11和外背板21的内表面，刻蚀出尺寸较大的纳米孔；s4：使用t处理药水
处理外壳体11和外背板21的内表面，刻蚀出蜂窝状纳米孔，将多个连接片9焊接在外壳体11和外背板21的内底面和内侧面上；s5：将外壳体11和外背板21进行烘干加热处理，使温度达到200℃以上；s6：通过纳米注塑在外壳体11的内壁上一体注塑出内壳体12后，形成主壳体1，在外背板21的内壁上一体注塑出内背板22后，形成主背板2；s7：在纳米注塑后，先将主壳体1和主背板2在150-170℃的温度下保温1-3小时，进行烘烤保温一段时间，可以消除金属与塑料之间不同材料的局部应力，避免收缩时出现开裂等情况，然后将主壳体1和主背板2放置在钢制平台上，使外壳体11和外背板21的地面贴合钢制平台并进行冷却。
46.进一步地，纳米注塑所用塑料为玻纤增强pbt或pps体系改性工程塑料；碱洗使用的溶液为99％纯度的碳酸钠；水洗使用的溶液为纯水；酸洗使用的溶液为盐酸和双氧水，比例为1：1；t处理药水为醋酸钠,磷酸钠,磷酸氢二钠，乙二胺四乙酸和水；醋酸钠的含量为20～40g/l,磷酸钠的含量为5～30g/l,磷酸氢二钠的含量为10～30g/l,乙二胺四乙酸的含量为1～20g/l，其他为水。玻纤增强后的塑料可以降低膨胀收缩速率，使塑料与金属的收缩率接近。酸洗后进行t处理，可以在尺寸较大的纳米孔的表面形成尺寸更小的珊瑚礁孔洞结构，便于注塑时塑料进入，提高了金属与塑料的结合强度。
47.在纳米注塑前进行烘干加热处理，使外壳体11和外背板21处于膨胀状态，进一步增大纳米孔的大小，在注塑后进行自然冷却的同时，通过钢制平台的导热效果，提升了下表面的降温速度，使得外壳体11和外背板21相较于内部的塑料层降温更快，使得外壳体11和外背板21能够将塑料层紧紧包裹住，纳米孔也会对塑料收缩和包裹，进一步提升了金属与塑料的连接强度。
48.在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示意性实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。
49.尽管已经示出和描述了本发明的实施例，本领域的普通技术人员可以理解：在不脱离本发明的原理和宗旨的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由权利要求及其等同物限定。

技术特征：
1.一种矿用传感器壳体，其特征在于，包括：主壳体(1)，所述主壳体(1)内限定有具有侧开口的容纳腔；主背板(2)，所述主背板(2)与所述主壳体(1)上的侧开口相连，以打开或者关闭所述容纳腔；所述主壳体(1)和所述主背板(2)均为双层结构，所述双层结构包括外部的金属层和内部的塑料层。2.根据权利要求1所述的矿用传感器壳体，其特征在于，所述主壳体(1)包括：外壳体(11)，所述外壳体(11)由金属制成，所述外壳体(11)为盒形件，所述外壳体(11)的底面开设有方孔(111)和出声孔(6)，所述方孔(111)用于安装透明窗(5)，所述出声孔(6)用于供蜂鸣器发声。3.根据权利要求2所述的矿用传感器壳体，其特征在于，所述外壳体(11)的侧面开设有多个安装孔(112)，多个所述安装孔(112)用于安装报警灯罩(4)、传感器接头(7)和接电口(8)。4.根据权利要求2所述的矿用传感器壳体，其特征在于，所述主壳体(1)还包括：内壳体(12)，所述内壳体(12)与所述外壳体(11)的内壁贴合，所述内壳体(12)由塑料一体成型制成，所述内壳体(12)的四个角上各具有一个连接柱(122)，所述连接柱(122)用于连接所述主背板(2)。5.根据权利要求4所述的矿用传感器壳体，其特征在于，所述内壳体(12)在所述方孔(111)的边缘部分设有多个卡槽(123)，所述卡槽(123)用于与所述透明窗(5)卡合，所述内壳体(12)上与所述出声孔(6)对应的位置设有安装结构(125)，所述安装结构(125)用于安装所述蜂鸣器，所述内壳体(12)的底部设有多个安装柱(124)，所述安装柱(124)用于安装线路板和显示板。6.根据权利要求5所述的矿用传感器壳体，其特征在于，所述主背板(2)包括：外背板(21)，所述外背板(21)可拆卸的盖设在所述外壳体(11)上，所述外背板(21)由金属制成，所述外背板(21)的四个角上各开设有一个螺钉孔(211)；内背板(22)，所述内背板(22)与所述外背板(21)的内壁贴合，所述内背板(22)由塑料制成，所述内背板(22)的四个角上各设有一个连接块(221)，所述连接块(221)的一侧与所述螺钉孔(211)相对应，所述连接块(221)的另一侧与所述连接柱(122)相对应。7.根据权利要求6所述的矿用传感器壳体，其特征在于，所述外壳体(11)与所述外背板(21)的内底面和内侧面均焊接有多个连接片(9)，所述连接片(9)上具有两个凸起结构，所述连接片(9)形成为m形，所述内壳体(12)和所述内背板(22)的至少一部分进入所述凸起结构中。8.根据权利要求6所述的矿用传感器壳体，其特征在于，所述内壳体(12)的上沿形成为第一环形凸起(121)，所述第一环形凸起(121)凸出于所述侧开口，所述内背板(22)上设有第二环形凸起(222)，所述第二环形凸起(222)与所述外背板(21)的边缘形成环形凹槽(223)，所述第一环形凸起(121)设于所述环形凹槽(223)内。9.一种根据权利要求1-8中任一所述的矿用传感器壳体的加工方法，其特征在于，包括以下步骤，s1：碱洗外壳体(11)和外背板(21)，去除表面的油脂；
s2：水洗外壳体(11)和外背板(21)，去除表面的碱液；s3：酸洗外壳体(11)和外背板(21)的内表面，刻蚀出尺寸较大的纳米孔；s4：使用t处理药水处理外壳体(11)和外背板(21)的内表面，刻蚀出蜂窝状纳米孔，将多个连接片(9)焊接在外壳体(11)和外背板(21)的内底面和内侧面上；s5：将外壳体(11)和外背板(21)进行烘干加热处理，使温度达到200℃以上；s6：通过纳米注塑在外壳体(11)的内壁上一体注塑出内壳体(12)后，形成主壳体(1)，在外背板(21)的内壁上一体注塑出内背板(22)后，形成主背板(2)；s7：在纳米注塑后，先将主壳体(1)和主背板(2)在150-170℃的温度下保温1-3小时，然后将主壳体(1)和主背板(2)放置在钢制平台上，使外壳体(11)和外背板(21)的地面贴合钢制平台并进行冷却。10.根据权利要求9所述的加工方法，其特征在于，纳米注塑所用塑料为玻纤增强pbt或pps体系改性工程塑料；碱洗使用的溶液为99％纯度的碳酸钠；水洗使用的溶液为纯水；酸洗使用的溶液为盐酸和双氧水，比例为1：1；t处理药水为醋酸钠,磷酸钠,磷酸氢二钠，乙二胺四乙酸和水；所述醋酸钠的含量为20～40g/l,所述磷酸钠的含量为5～30g/l,所述磷酸氢二钠的含量为10～30g/l,所述乙二胺四乙酸的含量为1～20g/l，其他为水。

技术总结
本发明公开了一种矿用传感器壳体，包括：主壳体，主壳体内限定有具有侧开口的容纳腔；主背板，主背板与主壳体上的侧开口相连，以打开或者关闭容纳腔；主壳体和主背板均为双层结构，双层结构包括外部的金属层和内部的塑料层。本发明结构简单，将主壳体和主背板设计为双层结构，外部的金属层提高了表面强度，从而对传感器进行有效防护，同时金属层能够进行电磁屏蔽保护，避免内部元件收到电磁干扰；内部的塑料层具有与金属层结合牢固，密封性能好，轻量化，便于携带的优点。便于携带的优点。便于携带的优点。


技术研发人员：顾巧明 顾仁勇 蒋泽 郝叶军 王璐 武福生 高文平 纪亚强 姜振南 吴雪松 关万里 杨叶强 席宇轩 程一峰 吴浩然 吴文辉
受保护的技术使用者：中煤科工集团常州研究院有限公司
技术研发日：2022.01.07
技术公布日：2023/7/20