O型密封圈防水设计要求

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，以保证槽的截面积相对于衬垫的截面积有≥10％的裕量。保证槽对衬垫压缩后的限位保护作用。

螺孔的位置公差，应保证在0.13毫米以内，对冲压或铸件孔可放宽到0.2毫米。

（5）控制槽、胶圈公差时，应遵循的原则

由于O型，D型圈在长度方向，极易变形，因此在控制槽及胶圈公差时，应遵循下述原则：

●胶圈长度取负公差

胶圈的长度≤槽的长度，通常胶圈的负公差控制在-0.5％～-1％（如圈的长度大于槽的长度将导致胶圈在槽内过容，弯曲甚至无法装配）。

当槽尺寸为A时（长度），胶圈的长度公差应标为

B0-C C=A×0.5％～1％

反之，如胶圈尺寸已确定，设计槽时，应取正公差

5．常用O型密封圈静态使用时之相对槽尺寸表（仅供参考）