O型密封圈防水设计要求

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O型密封圈防水设计要求

制定部门: 工程部变更履历

目的:

规范O型密封圈防水设计

适用范围:

本规范适用于华为射频定制件及附件的O型密封圈防水设计,本规范未规定的项目按国家规范执行。

关键词:

O型密封圈、防水、橡胶

术语和定义:

抗拉强度――又称拉伸强度或拉扯强度,是橡胶的最主要、最基本的性能指标,其值越大,表明橡胶

的性能越好,单位为MPa,橡胶的抗拉强度通常应大于5MPa(导电橡胶除外)。

邵氏硬度――将一定直径的刚性球体压入橡胶试样到一定深度,所需的载荷与其弹性模量的比值,即

为邵氏硬度。橡胶的邵氏硬度一般为30~80度,数值越低,说明橡胶越软。

邵氏硬度亦称为邵(A)硬度,是橡胶最直接的表征参数,在同类橡胶中,不同硬度的橡

胶,具有不同的特性。

压缩永久变形――橡胶密封圈(衬垫)在解除压缩后,并不恢复到其原始未压缩的高度,这种特性被

称为压缩永久变形。

压缩永久变形的计算方法:

图1 压缩永久变形的计算方法

压缩永久变形=Hi-Hf

Hi-Hd X 100%

其中:H i为橡胶件的初始高度;

H d为橡胶件受压缩时的高度(承受压缩载荷),正常使用时,H d为H i的20~25%;

H f为橡胶件的最终高度(去掉载荷后的高度)。

抗撕裂强度――指橡胶抵抗裂口处撕开的性能,以单位长度上的抗撕力表示,单位为KN/m。硅橡胶用于密封时,抗撕裂强度应≥25 KN/m。

伸长率(扯断伸长率)――指橡胶试样在被扯断时,伸长部分与原长度的百分比。用该指

标来表示橡胶的伸长应变能力。用%表示。

耐老化性――橡胶在加工、贮存和使用过程中,会发生老化,引起老化的因素有热、光、

臭氧、生物、高能辐射、屈挠疲劳等。

耐寒性――--通常用脆性温度(℃)表示,脆性温度越低,耐寒性越好。

1.O型密封圈材料的选取

1.1橡胶选型原则

结构件选用橡胶材料,必须综合考虑橡胶的性能(见本规范表1中的性能指标项)与成本,根据以下原则选用橡胶材料。

●硬度选择邵氏700

5

●优先选用硅橡胶;(连接器的防水O型圈必须选硅橡胶)

●无粘接要求的应用,可以选用三元乙丙橡胶,作为硅橡胶的低成本替代方案,但不能用

于连接器的防水O型圈;

1.2常用橡胶的性能及应用

硅橡胶、三元乙丙橡胶的性能如表1所示。

1.3设计要求

设计图纸上必须注明:材料、硬度、颜色、后处理工艺要求。图纸的技术要求必须注明:所有橡胶零件,都必须进行二段硫化。

一般模块的防护等级为IP65,某些特殊要求的设备要求IP66。

2密封

橡胶密封制品一般用于防止液体介质从被密封设备中泄漏出来,或防止外界水、汽、灰尘、泥沙及气体(空气或有害气体)进入被密封的设备内部。

通信产品中的密封属于静态密封,室外型微基站模块的防水密封、高频同轴电缆接头、机柜的防水胶条、O形圈、垫圈等。

2.1 密封橡胶具有的性能

密封所用衬垫的材料必须具备三防(防湿热、防霉菌、防盐雾腐蚀)特性,并根据环境剖面提出相适应的耐候性要求;如果要兼顾EMC对材料就又有新的要求。密封衬垫的形状选择也直接影响密封的效果。

密封衬垫材料要求:

●低的吸水率:所用衬垫和密封材料吸水率应低于0.5%。

●抗霉性:0~1级。

●使用温度:由环境剖面给出的极端温度(最高和最低)下,材料不龟

裂,发脆或降解变性(如返原,变稀)。

●稳定性:在使用温度范围内,没有有害气体释放。

●相容性:在装配中和其它材料相容性好。

●耐燃性:耐燃性和抗电弧性好。

●耐候性:室外(I型面)产品需耐紫外线。

2.2 密封橡胶

密封材料种类、性能特点、应用场合,如下表所示。

2.3兼顾EMC的防水密封

兼顾EMC的防水密封采用的是具有EMIS功能的导电衬垫,除对防水有要求外,对EMC有严格要求,通常防护等级应在IP55以上水平。

通常有两种防护方法:

●防水及EMIS分别防护:防水垫在外侧,EMIS衬垫在内侧。

●EMIS/水汽密封:用一复合衬垫能达到EMIS/水汽密封要求。

3. 槽的设计

(1)槽的设计原则

槽的尺寸、截面积必需和衬垫变形量相适应,设计原则是:槽的截面积 > 衬垫的截面积。此

设计有利于衬垫压缩后能完全容纳在槽内(平垫除外),使槽的沿和盖板紧密接触,其作用是:限位:防止衬垫过压,有利于衬垫使用寿命;

EMC:盖板与底座的紧密接触有利于EMC和EMP(电磁脉冲释放)。

(2)槽深

槽深的尺寸是由衬垫的外形和压缩量决定的。影响衬垫压缩量的因素主要由:

●衬垫的外形(截面形状)

●接合面不平度公差愈大,压缩量应增大;

●螺孔的间距愈大,压缩量应增大。

常用的O形、D型圈衬垫压缩量控制在18~25%,最大不超过30%(低温环境使用时压缩量尽量设计到30%,压缩量的设计要考虑槽及O型圈的公差问题。空心结构和泡沫衬垫压缩量通常在50%)。以O形圈为例:槽深H=衬垫直径(或高度)×(1-衬垫压缩率%)

简化成:H=O形圈直径×0.75

(3)槽宽

当槽深H确定后,槽宽W是H的函数,通常变化不会太大。由于槽宽将影响到模块外形尺寸,设计师对W尺寸会精打细算。

槽宽W=O形圈截面积/H(槽深)×(110%~120%)

系数110~120%是控制槽的裕量以保证衬垫能完全容纳在槽内。

(4)槽及螺栓孔的精度

法兰上槽的公差(槽深或槽宽)应控制在0.05毫米以内,以保证槽的截

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