室外产品密封设计

密封设计浅谈室外产品

目录密封设计的重要性123测试方法4CONTENTS管控标准密封设计分析一、密封设计的重要性潮湿对产品的危害盐雾对产品的危害霉菌对产品的危害水是电解质，能溶解大量的腐蚀性离子对金属产生腐蚀。潮湿会降低绝缘材料和电路板的绝缘性能，严重时会出现漏电甚至短路。潮湿会为霉菌的生长提供了有利条件。潮湿对产品的危害腐蚀许多金属和无机材料。提供一种活性电解质，使不同金属接触时产生电偶腐蚀，并促进具有不同电极电位的电解作用盐雾对产品的危害绝缘材料的绝缘电阻和抗电强度大幅度下降，霉菌可使线路间短路。天然橡胶制成的密封件被破坏，导致密封破坏。霉菌产生的分泌物对金属材料有电解作用，会对金属材料造成腐蚀破坏。霉菌对产品的危害漆膜会被穿透．损失了保护作用，造成点腐蚀。二、管控标准国际防护防尘设计防水测试IP是InternationalProtection（国际防护）的缩写；主要针对额定电压不超过72.5KV，借助外壳防护的电气设备。国际防护IP0X

无保护IP1X

直径50mm的物体不得完全进入壳内IP2X

直径12.5mm的物体不得完全进入壳内IP4X

直径1.0mm的物体不得完全进入壳内IP5X不能完全防止尘埃进入，但进入的灰尘量不得影响设备的正常运行，不得影响安全IP6X

无灰尘进入防尘测试IP3X

直径2.5mm的物体不得完全进入壳内垂直滴水试验

滴水试验装置

按试样正常工作位置摆放在以1r/min的旋转样品台上，样品顶部至滴水口的距离不大于200mm

滴水量为10.5mm/min

10min方法名称

试验设备

试样放置

试验条件

持续时间

防水测试方法（IPX1）倾斜15°滴水试验

滴水试验装置

使试样的一个面与垂线成15°角，样品顶部至滴水口的距离不大于200mm。每试验完一个面后，换另一个面，共四次。滴水量为30.5mm/min

4×2.5min（共10min）

方法名称

试验设备

试样放置

试验条件

持续时间

防水测试方法（IPX2）摆管式淋水试验

摆管式淋水溅水试验装置

选择适当半径的摆管，使样品台面高度处于摆管直径位置上，将试样放在样台上，使其顶部到样品喷水口的距离不大于200mm，样品台不旋转。水流量按摆管的喷水孔数计算，每孔为0.07L/min，淋水时，摆管中点两边各60°弧段内的喷水孔的喷水喷向样品。被试样品放在摆管半圆中心。摆管沿垂线两边各摆动60°，共120°。每次摆动(2×120°)约4s

连续淋水10min

方法名称

试验设备

试样放置

试验条件

持续时间

防水测试方法（IPX3）摆管式溅水试验摆管式淋水溅水试验装置

选择适当半径的摆管，使样品台面高度处于摆管直径位置上，将试样放在样台上，使其顶部到样品喷水口的距离不大于200mm，样品台不旋转。

喷水面积为摆管中点两边各90°弧段内喷水孔的喷水喷向样品。样品放在摆管半圆中心。摆管沿垂线两边各摆动180°,共约360°。每次摆动(2×360°)约12s

10min

方法名称

试验设备

试样放置

试验条件

持续时间

防水测试方法（IPX4）喷水试验

嘴的喷水口内径为6.3mm使试验顶部到手持喷头喷水口的平行距离在300mm至500mm之间

使试验样品至喷水口相距为2.5m~3m，水流量为12.5L/min±5％(750L/h)按被检样品外壳表面积计算，每平方米为1min(不包括安装面积)，最少3min方法名称

试验设备

试样放置

试验条件

持续时间

防水测试方法（IPX5）强烈喷水试验

喷嘴的喷水口内径为12.5mm使试验样品至喷水口相距为2.5m~3m

使试验样品至喷水口相距为2.5m~3m，水流量为12.5L/min±5％(750L/h)按被检样品外壳表面积计算，每平方米为1min（不包括安装面积），最少3min

方法名称

试验设备

试样放置

试验条件

持续时间

防水测试方法（IPX6）短时浸水试验浸水箱放进浸水箱样品底部到水面的距离至少为1m。试样顶部到水面距离至少为0.15m30min方法名称

试验设备

试样放置

试验条件

持续时间

防水测试方法（IPX7）持续潜水试验

浸水箱试验条件和试验时间:由供需（买卖）双方商定，其严酷程度应比IPX7高

试验条件和试验时间:由供需（买卖）双方商定，其严酷程度应比IPX7高

试验条件和试验时间:由供需（买卖）双方商定，其严酷程度应比IPX7高方法名称

试验设备

试样放置

试验条件

持续时间

防水测试方法（IPX8）三、密封设计实例分析设计详析-----O型圈透气膜的应用实例产品上的密封结构分类主要密封件静密封非金属静密封O形橡胶密封圈橡胶垫片聚四氟乙烯生料带橡胶-金属复合静密封组合密封垫圈金属静密封金属垫圈O形密封圈液态密封密封胶

密封的分类O型密封圈

O型密封圈是一种截面为圆形的橡胶圈，因其截面为O型，故称其为O型密封圈。O型密封圈是具有圆形截面的环行橡胶密封圈.主要用于机械部件在静态条件下防止液体和气体介质的泄露.常见的失效原因主要有4种：设计错误、选材错误、密封件质量问题和使用不当。

密封圈选材常用的橡胶密封材料有三元乙丙橡胶（EPDM）、丁腈橡胶（NBR）、硅橡胶（VMQ）、氟橡胶（FKM或者FPM）和氯丁橡胶（CR）等。橡胶的特性各不相同，应用也不同。选材应从使用温度、材料是否耐受介质、材料的硬度、压缩永久变形和耐磨性等各种因素综合考虑。

1、耐化学性能比较2、耐温性能比较3、物性比较O形密封圈设计1、确认是否需与挡圈配合挡圈的材料一般为聚四氟乙烯树脂，或尼龙1010和尼龙6等。材料硬度压力MPa

O形圈截面直径W

1.78

2.62

3.53

5.33

7.00邵氏硬度A70≤3.50

0.08

0.09

0.10

0.13

0.15≤7.00

0.05

0.07

0.08

0.09

0.10≤10.50

0.03

0.04

0.05

0.07

0.08邵氏硬度A80≤3.50

0.10

0.13

0.15

0.18

0.20≤7.00

0.08

0.09

0.10

0.13

0.15≤10.50

0.05

0.07

0.08

0.09

0.10≤14.00

0.03

0.04

0.05

0.07

0.08≤17.50

0.02

0.02

0.03

0.03

0.04邵氏硬度A90≤3.50

0.13

0.15

0.20

0.23

0.25≤7.00

0.10

0.13

0.15

0.18

0.20≤10.50

0.07

0.09

0.10

0.13

0.15≤14.00

0.05

0.07

0.08

0.09

0.10≤17.50

0.04

0.05

0.07

0.08

0.09≤21.00

0.03

0.04

0.05

0.07

0.08≤35.00

0.02

0.03

0.03

0.04

0.042、最大允许挤出间隙工作压力越高，最大允许挤出间隙取值越小。硬度越高越高，最大允许挤出间隙取值越大。压力超过5MPa时，建议使用挡圈。如果间隙g超过允许范围，就会导致O形圈挤出甚至损坏3、压力方向确认O形圈在轴向上发生变形，在压力作用下，会产生径向蠕动。a、当压力来自内侧，O形圈外径应与凹槽外径接触b、当压力来自外侧，O形圈内径应与凹槽内径接触

α=(d+d0)/(d1+d0)

式中d-----轴径（mm）；d1----O形圈内径（mm）。拉伸过大会造成

a、导致O型圈安装困难。

b、会因截面直径d0发生变化而使压缩率降低，以致引起泄漏。最大允许拉伸3%；最大允许压缩1%。4、拉伸率计算5、压缩率计算压缩率W通常用下式表示：

W=（d0-h）/d0×100%

式中d0-----O型圈在自由状态下的截面直径(mm);

h-----O型圈槽底与被密封表面的距离（沟槽深度），即O型圈压缩后的截面高度(mm)在选取O形圈的压缩率时,应考虑：

1．要有足够的密封接触面积；

2．尽量避免永久变形。

圆柱静密封：10%-15%，平面静密封：15%-30%。bBo

O形圈变形后的宽度Bo（mm）与O形圈的压缩率W

和截面直径do有关，可用下式计算Bo=（1/(1-W)-0.6W）doO形圈与密封面的接触面宽度b（mm）也取决于W和do：

b=(4W^2+0.34W+0.31)doBo应≤槽宽6、接触宽度计算a、沟槽的作用限位；防止密封圈过压。

b、槽深

槽深H＝衬垫直径（或高度）×（1-衬垫压缩率％）c、槽宽

槽宽约为Bo±0.27、沟槽的设计d、槽口圆角

槽口圆角：防止O型圈装配时出现割伤和刮伤。R=0.1～0.2mm8、粗糙度压力作用下，O形密封圈会紧贴密封件表面。密封件表面不得有划痕、凹坑、明显的加工痕迹。密封圈的质量1、影响胶圈使用寿命的主要因素氧化、热老化、臭氧老化、光效应老化、化学腐蚀、以及霉菌的侵蚀等几大类。

2、胶圈简易检测方法定量测算胶圈使用寿命是一个非常复杂的过程且周期长、专用测试设备多，对于非专业的组织很难做到，经长期的实践，以下三种方法能对比胶圈的品质。a、曲绕：将胶圈对折弯曲成180℃置于阳光下照射一段时间，看其表面有无龟裂现象，龟裂同时间成正比；龟裂少的，品质越好。b、水煮：将胶圈切成片壮放在水中煮几个小时，看其水的色度、浑蚀度，色度越低、浑蚀度越小，说明胶圈满足卫生要求的可靠性越大。此方法能直观的反应胶圈符合卫生标准的程度。c、压缩：用两块板夹住胶圈使其压缩25~30%，在23℃压缩状态下停放3天后松开看其变形量，变形越小，说明品质越好。防水透气阀

（呼吸器）

室外电子产品的机壳经常遭受温度变化、风雨侵蚀和太阳辐射。长期运行或温度骤变时，壳内外会产生压差。透气膜具有极高的透气量，能平衡机壳内外压力，大大降低罩壳密封条所承受的应力，从而最大程度地减少故障发生几率

1、应用透气膜的意义2、透气膜原理对应IPX6的防水要求，注意其X6是强烈喷水，喷水时具有比较强的作用力，可能会导致粘贴式防水透气膜产