关于密封屏蔽盒的结构设计

关于密封屏蔽盒的结构设计

【摘要】对密封屏蔽盒的设计原则、设计流程进行了详细的介绍，阐述了密封的定义、分类方法和密封材料的选择，针对结构形式和结构设计提出了新的技术思路。

【关键词】密封密封垫结构设计

屏蔽盒是通信、测控类电子设备中常见的部件。我公司设备多工作于舰船或者野外环境，应用环境十分恶劣，因此“三防”问题（防潮湿、防霉菌、防盐雾）和防水问题，是我们结构设计的工作重点。

1 结构要求

现假设某屏蔽盒长期工作在野外环境下，因此为了保证内部器件正常工作，对其三防性能就提出了较高要求。首先根据屏蔽盒的工作环境，将其定义为防淋型机壳。

2 设计原则

针对上例屏蔽盒进行密封设计时，可遵循以下原则：a）尽量减少屏蔽盒需要密封的部位；b）密封结构应简单、可靠、重量轻等；c）屏蔽盒密封中尽量增加盒体与密封垫接触面积，合理地设置压紧点的数量、相互距离和压力大小。

3 设计方法

（1）密封的定义。密封的定义较广，凡是用一种装置或一种材料来填充一个缝隙或一处接触部位，使之不泄漏气体、液体等，都可称为密封。根据密封部位的运动特点，可分为静密封和动密封。本文讨论的屏蔽盒为静密封。

（2）静密封的方法。静密封的方法有很多，目前常用的大致有以下几种：①垫片密封。静密封采用的各种密封垫、密封胶、胶粘剂就属于这一类；②压力密封。利用液体或者气体的压力实现对器件的密封。③螺旋密封。利用螺纹线的结构特点进行密封。[1]本文选用第一种密封方式进行密封。

（3）密封材料的选用。对密封材料的要求一般是：材料致密性好，不易泄漏介质；压缩性和回弹性好，永久变形小等等。[2]

常用的密封材料有液体、纤维、橡胶、塑料、石墨、陶瓷、有色金属等。而其中，橡胶是最常用的密封材料。[4]本文选用橡胶进行密封。

除了密封效果外，屏蔽盒还需要考虑电磁兼容问题。根据实际需求和工程经验，本文选择一种铝镀银导电橡胶，它是一种由铝镀微粒填充的硅橡胶，其能达

到最高的导电性，提供高的屏蔽效果。其EMI屏蔽性能见表1。

（4）结构设计。

a）密封设备从结构形式上可分为不可拆式和可拆式。不可拆式结构常用于一次性使用的或不需要维修的设备。可采用焊接、胶粘等形式实现，上述方法有利于减少密封缝隙和部位，减小泄漏的隐患；可拆式结构通常用于整机拼接结构和便于维修和操作的部位，一般采用垫片密封，如橡胶垫、橡胶套、橡胶圈等高分子材料来实现密封。本文的屏蔽盒属于可拆式结构。[3]

目前常见的可拆式密封结构有以下几种，见图1。

a、b、e三种结构形式，其密封效果非常好，但其加工成本较高，常应用在汽密等密封要求较高的环境下。d类的结构形式，具有结构简单的特点，但其密封性能较差，常用在密封要求不高的环境。本文使用c类结构形式，其特点是加工成本相对较低，且满足使用要求。

b）下一步需要选择合适的密封垫形式。较常见的密封垫如图2。

推荐选择f型密封垫，其特点是制造成本相对较低，耐压性较好，在合适的压力下可产生适当的变形。

c）我们已经确定了密封的结构和密封垫的形式，下一步是密封槽的设计。密封槽设计的好坏，直接影响到密封的效果。

关于密封槽的理论计算，很多文章上都有充分阐述，本文不再累述。本文特别推荐一种简单、实用的设计计算方法，希望能帮助读者提高工作效率。具体方法如下：

通常O型密封垫的压缩量ε应控制在20%～25%；

设槽深为D，O型密封垫的直径为φ，那么：

D=φ×（1-ε）

设槽宽为W，O型密封垫的截面积为S，那么：

W=S/D×（110%～120%）

*需要注意的是，槽宽W的设计必须考虑适当的余量，以防止密封垫的“过容”，同时应考虑加工公差的配合。[5]

4 试验验证

依据相关国军标，对上述屏蔽盒进行淋雨试验，其顺利通过了试验。

5 结语

本文系统性地讨论了密封屏蔽盒的结构设计方法，同时提供了一种较为简便的设计方法，为传统的密封设计提出了新的思路。

参考文献：

[1]魏龙.密封技术[M].北京：化学工业出版社，2009.

[2]黄志坚.现代密封技术应用[M].北京：机械工业出版社，2008.

[3]生建友.军用电子设备的密封件设计[J].舰船电子工程，2005，（5）：134～137.

[4]张万俊.背负式电子设备的密封设计[J].舰船电子工程，2012，（8）：149～151.

[5]马骖.导电密封衬垫的设计以及环境适应性设计要求.2007.