水密封连接器尾部接电缆的优化设计

迟玮 崔璇 唐超

摘 要：本文介绍了水密封连接器尾部接电缆的优化设计，其中对O型密封圈和密封槽进行了重点的分析，并对O型密封圈和密封槽的设计进行了实例说明，为射频连接器的尾部防水设计提供了参考。

关键词：水密封连接器、密封，压缩率，拉伸量

1 引言

射频电缆组件被广泛应用在民用、军用及航空航天领域中，对电缆组件的技术要求也越来越高，其中受环境条件的影响，有些组件必须具备有防水防潮的功能，首先就要对连接器尾部进行防水、防潮结构设计。早期的设计结构，主要通过连接器内部的橡胶平垫圈和O型密封圈起防水、防潮作用，但这种结构的连接器，由于内部零件较多，累计公差数值较大，若使密封圈压缩量过小，就会引起泄漏；压缩量过大则会导致橡胶密封圈应力松弛而引起泄漏。同时螺钉尾部的O型密封圈如果变形量过大会挤压电缆，尤其是配接低损耗电缆，对电性能指标影响较大。

本文通过对连接器尾部结构优化，既起到防水、防潮作用，又不影响电性能指标。

2 水密封连接器尾部接电缆的结构设计

2.1 射频连接器尾部结构方案确定

优化结构见图1，此结构分别通过O型密封圈1和O型密封圈2起到内、外部的防潮、防水作用。

2.2 橡胶O型密封圈和密封圈槽的设计

O型密封圈是典型的挤压型密封，O型密封圈截面直径的压缩率和拉伸是密封设计的主要内容，对密封性能和使用寿命有重要意义。O型密封圈一般安装在密封槽内起密封作用。O型密封圈良好的密封效果很大程度取决于O型密封圈尺寸与密封槽尺寸的正确匹配，形成合理的密封圈压缩量与拉伸量。

图2所示的密封装置均属于静密封，静密封可分为轴向密封（又称平面静密封）与径

向密封（又称圆柱静密封），其中O型密封圈1属于轴向静密封，O型密封圈2属于径向密封， 密封槽采用矩形沟槽，密封圈选用硅橡胶材料。

通常平面密封装置压缩率W取15%～30%，圆柱静密封装置压缩率W一般取10%～15%。

压缩率W通常用下式表示：

W=（ do-h ）/do %（1.1）

式中 do—O型圈在自由状态下的截面直径；

h—O型圈槽底与被密封表面的距离，即O型圈压缩后的截面高度。

矩形沟槽的体积比O型圈的体积大，这是因为O型圈装入沟槽后，承受10～15%（圆柱静密封）或15%～30%（平面静密封）的压缩，槽宽必须大于O型圈压缩变形后的最大直径，在许多场合下，密封槽槽宽通常用下式表示：

密封槽槽宽B=O型圈截面积÷H（槽深）×（110%～120%）（1.2）

O型圈在装入密封沟槽后，一般都有一定的拉伸量。与压缩率一样，拉伸量的大小对O型圈的密封性能和和使用寿命也有很大的影响。拉伸量大不但会导致O型圈安装困难，同时也会因截面直径do发生变化而使压缩率降低，以致引起泄漏。拉伸量的取值范围为1.01%～1.05%。拉伸量a可用下式表示：

a=（d+do）/（d1+do） （1.3）

式中d—轴径；

d1—O型圈的内径 ；

do—O型圈在自由状态下的截面直径。

2.2.1 O型密封圈和密封槽的设计实例

2.2.1.1 O型密封圈1和密封槽的设计

密封圈1属于平面静密封，压缩率W取25%，拉伸量α取1.02，取O型圈截面直径doΦ1.2mm，螺钉退刀槽d尺寸Φ7.2mm。

设计密封槽槽深H1：

根据公式（1.1），压缩率W=（ do-H1 ）/do %

推出：密封槽槽深H1=O型圈截面直径do×（1-压缩率W ）

H1=1.2×0.75

H1=0.9（mm）

设计密封槽槽宽B1：

根据公式（1.2），密封槽槽宽B1=O型圈截面积÷H1（槽深）×（110%～120%）

B1=π×0.6 ÷0.9×120%

B1≈1.5（mm）

设计O型圈内径d1：

根据拉伸量公式（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和密封槽的设计

密封圈2属于圆柱静密封，压缩率W取15%，拉伸量α取1.01，取O型圈截面直径doΦ1.8 mm，电缆外径Φ4.8 mm。

设计密封槽槽深H2：

根据公式（1.1），压缩率W=（ do-H2）/do%

推出：密封槽槽深H2=O型圈截面直径do×（1-压缩率W ）

H2=1.8×0.85

H2=1.53（mm）

设计密封槽槽宽B2：

根据公式（1.2），槽宽B2=O型圈截面积÷H2（槽深）×（110%～120%）

B2=π×0.9 ÷1.53×120%

B2≈2.0（mm）

根據拉伸量，设计O型圈内径d2：

根据拉伸量公式（1.3），α=（d+do）/（d2+do）

1.01=（4.8+1.8）/（ d2+1.8）

d2=4.73（mm）

由于O型密封圈极易变形，因此在设计O型密封圈还应考虑加工的公差配合情况。

3 试验结果

按GJB681A-2002《射频同轴连接器通用规范》中3.9漏泄规定的试验条件，对产品进行水密封检查，2分钟，0.1MPa，无气泡产生。

4 结论

本文分析介绍了水密封连接器尾部接电缆的优化结构，并通过实例说明O型密封圈的设计过程。从试验结果来看，这种结构合理、可靠，具有防水、防潮功能，具有很高的参考价值。

参考文献：

[1] GJB681A-2002 射频同轴连接器通用规范[S].北京：中国标准出版社.2002

[2] 陈爱平，周忠亚 O型密封圈和密封圈槽的选配及应用[J].石油机械2000，第28卷第5期

作者简介：

迟玮：女，1969年生，大学。主要研究方向：射频连接器与电缆组件设计。

崔璇：女，1987年生，大学。主要研究方向：射频连接器与电缆组件设计。

唐超：男，1985年生，大学。主要研究方向：射频连接器与电缆组件设计。