水密封連接器尾部接電纜的優化設計

遲瑋 崔璇 唐超

摘 要：本文介紹了水密封連接器尾部接電纜的優化設計，其中對O型密封圈和密封槽進行了重點的分析，并對O型密封圈和密封槽的設計進行了實例說明，為射頻連接器的尾部防水設計提供了參考。

關鍵詞：水密封連接器、密封，壓縮率，拉伸量

1 引言

射頻電纜組件被廣泛應用在民用、軍用及航空航天領域中，對電纜組件的技術要求也越來越高，其中受環境條件的影響，有些組件必須具備有防水防潮的功能，首先就要對連接器尾部進行防水、防潮結構設計。早期的設計結構，主要通過連接器內部的橡膠平墊圈和O型密封圈起防水、防潮作用，但這種結構的連接器，由于內部零件較多，累計公差數值較大，若使密封圈壓縮量過小，就會引起泄漏；壓縮量過大則會導致橡膠密封圈應力松弛而引起泄漏。同時螺釘尾部的O型密封圈如果變形量過大會擠壓電纜，尤其是配接低損耗電纜，對電性能指標影響較大。

本文通過對連接器尾部結構優化，既起到防水、防潮作用，又不影響電性能指標。

2 水密封連接器尾部接電纜的結構設計

2.1 射頻連接器尾部結構方案確定

優化結構見圖1，此結構分別通過O型密封圈1和O型密封圈2起到內、外部的防潮、防水作用。

2.2 橡膠O型密封圈和密封圈槽的設計

O型密封圈是典型的擠壓型密封，O型密封圈截面直徑的壓縮率和拉伸是密封設計的主要內容，對密封性能和使用壽命有重要意義。O型密封圈一般安裝在密封槽內起密封作用。O型密封圈良好的密封效果很大程度取決于O型密封圈尺寸與密封槽尺寸的正確匹配，形成合理的密封圈壓縮量與拉伸量。

圖2所示的密封裝置均屬于靜密封，靜密封可分為軸向密封（又稱平面靜密封）與徑

向密封（又稱圓柱靜密封），其中O型密封圈1屬于軸向靜密封，O型密封圈2屬于徑向密封， 密封槽采用矩形溝槽，密封圈選用硅橡膠材料。

通常平面密封裝置壓縮率W取15%～30%，圓柱靜密封裝置壓縮率W一般取10%～15%。

壓縮率W通常用下式表示：

W=（ do-h ）/do %（1.1）

式中 do—O型圈在自由狀態下的截面直徑；

h—O型圈槽底與被密封表面的距離，即O型圈壓縮后的截面高度。

矩形溝槽的體積比O型圈的體積大，這是因為O型圈裝入溝槽后，承受10～15%（圓柱靜密封）或15%～30%（平面靜密封）的壓縮，槽寬必須大于O型圈壓縮變形后的最大直徑，在許多場合下，密封槽槽寬通常用下式表示：

密封槽槽寬B=O型圈截面積÷H（槽深）×（110%～120%）（1.2）

O型圈在裝入密封溝槽后，一般都有一定的拉伸量。與壓縮率一樣，拉伸量的大小對O型圈的密封性能和和使用壽命也有很大的影響。拉伸量大不但會導致O型圈安裝困難，同時也會因截面直徑do發生變化而使壓縮率降低，以致引起泄漏。拉伸量的取值范圍為1.01%～1.05%。拉伸量a可用下式表示：

a=（d+do）/（d1+do） （1.3）

式中d—軸徑；

d1—O型圈的內徑 ；

do—O型圈在自由狀態下的截面直徑。

2.2.1 O型密封圈和密封槽的設計實例

2.2.1.1 O型密封圈1和密封槽的設計

密封圈1屬于平面靜密封，壓縮率W取25%，拉伸量α取1.02，取O型圈截面直徑doΦ1.2mm，螺釘退刀槽d尺寸Φ7.2mm。

設計密封槽槽深H1：

根據公式（1.1），壓縮率W=（ do-H1 ）/do %

推出：密封槽槽深H1=O型圈截面直徑do×（1-壓縮率W ）

H1=1.2×0.75

H1=0.9（mm）

設計密封槽槽寬B1：

根據公式（1.2），密封槽槽寬B1=O型圈截面積÷H1（槽深）×（110%～120%）

B1=π×0.6 ÷0.9×120%

B1≈1.5（mm）

設計O型圈內徑d1：

根據拉伸量公式（1.3），α=（d+do）/（d1+do）

1.02=（7.2+1.2）/（ d1+1.2）

d1≈7（mm）

2.2.1.2 O型密封圈2和密封槽的設計

密封圈2屬于圓柱靜密封，壓縮率W取15%，拉伸量α取1.01，取O型圈截面直徑doΦ1.8 mm，電纜外徑Φ4.8 mm。

設計密封槽槽深H2：

根據公式（1.1），壓縮率W=（ do-H2）/do%

推出：密封槽槽深H2=O型圈截面直徑do×（1-壓縮率W ）

H2=1.8×0.85

H2=1.53（mm）

設計密封槽槽寬B2：

根據公式（1.2），槽寬B2=O型圈截面積÷H2（槽深）×（110%～120%）

B2=π×0.9 ÷1.53×120%

B2≈2.0（mm）

根據拉伸量，設計O型圈內徑d2：

根據拉伸量公式（1.3），α=（d+do）/（d2+do）

1.01=（4.8+1.8）/（ d2+1.8）

d2=4.73（mm）

由于O型密封圈極易變形，因此在設計O型密封圈還應考慮加工的公差配合情況。

3 試驗結果

按GJB681A-2002《射頻同軸連接器通用規范》中3.9漏泄規定的試驗條件，對產品進行水密封檢查，2分鐘，0.1MPa，無氣泡產生。

4 結論

本文分析介紹了水密封連接器尾部接電纜的優化結構，并通過實例說明O型密封圈的設計過程。從試驗結果來看，這種結構合理、可靠，具有防水、防潮功能，具有很高的參考價值。

參考文獻：

[1] GJB681A-2002 射頻同軸連接器通用規范[S].北京：中國標準出版社.2002

[2] 陳愛平，周忠亞 O型密封圈和密封圈槽的選配及應用[J].石油機械2000，第28卷第5期

作者簡介：

遲瑋：女，1969年生，大學。主要研究方向：射頻連接器與電纜組件設計。

崔璇：女，1987年生，大學。主要研究方向：射頻連接器與電纜組件設計。

唐超：男，1985年生，大學。主要研究方向：射頻連接器與電纜組件設計。