户外电子设备防水密封结构设计

户外电子设备防水密封结构设计

窦凤存,杨睿

陕西凌云电器集团有限公司， 陕西 西安 721000

摘要：户外电子设备一般需要在极端环境下工作，比如：低温、高温、高盐雾等环境，同时，在户外环境下电子设备受到的影响因素更多，其防水密封结构设计和性能要求就更高。文章以户外电子设备为研究对象，对其防水密封结构设计进行了介绍。

关键词：户外电子设备；防水密封；结构设计

1 引言

电子设备是一种应用非常广泛的电子产品，目前在各行各业都得到了广泛应用，但是电子设备在户外工作的过程中，不可避免的要受到各种恶劣环境的影响，比如：高低温、高湿度、强辐射、高盐雾等，这些恶劣环境会使电子设备工作性能降低甚至失效。目前对于户外电子设备的防水密封设计研究主要集中在密封材料和密封结构上，目前常用的密封材料主要有硅胶、氟橡胶和硅橡胶等，硅胶由于其性能优异而被广泛应用于户外电子设备中。但是硅胶也有其自身的缺点，比如：尺寸稳定性差、导热系数低、低温下容易变硬、耐压性能差等，为了弥补这些不足，近年来国内外研究人员致力于开发新的密封材料，比如：有机硅、聚四氟乙烯、氟橡胶和有机硅改性聚四氟乙烯等。以下将对户外电子设备防水密封结构设计展开分析。

2 户外电子设备机箱结构设计

2.1 机箱结构

（1）机箱通常是由钢板冲压而成，面板上有各种孔和螺钉。在设计时要考虑其安装和维护方便性，要考虑到电子设备安装位置的特殊要求，要考虑到散热问题等。为了提高机箱的抗腐蚀性和抗潮湿性能，通常在机箱面板上设计有各种防腐、防霉、防锈等结构，如防腐蚀、防锈处理等。

（2）机箱的设计目的是为电子设备提供足够的防护和散热空间，避免户外电子设备在恶劣环境中出现过热、过冷现象，从而影响电子设备的使用寿命。

（3）为提高机箱的机械强度，通常在箱体上加盖或加强筋。在箱体上设计加强筋，使箱体的结构更加合理，避免箱体的变形。同时，加强筋可以提高电子设备的抗冲击性能。如采用铝加强筋或复合材料加强筋，既能提高机箱的机械强度又能保证机箱的外观美观。

（4）为使机箱具有较好的密封性，在箱体上加装密封结构。密封结构的设计主要考虑其密封性和易维护性，主要是通过增加密封条的数量来达到密封的效果，同时还能防止外界空气进入机箱内部。另外，为了避免电子设备在长期运行后，产生热膨胀和振动现象，可以在机箱上设计通风孔。

（5）为了解决电子设备的防尘、防水问题，通常在机箱上增加防尘、防水结构，如密封罩、密封条等。

（6）为防止户外电子设备受到雷击等外部强电影响而造成电子设备损坏，通常在箱体上设计防雷网。

（7）为了保证电子设备内部的信息不被泄露，通常在机箱上设计信息舱盖。信息舱盖可以起到保护电子设备内部信息不被泄露的作用，同时还能防止外界灰尘进入机箱内部，影响电子设备的使用寿命。另外，由于电子设备在使用过程中，难免会接触到灰尘等物质，因此在机箱上设计有防止灰尘进入的结构。

（8）为满足电子设备在恶劣环境下的使用要求，机箱上设计有各种防护装置，如防尘、防水、防油污等结构。这些装置主要是防止外部物质进入机箱内部，避免电子设备在恶劣环境中出现问题。

（9）为提高机箱的散热性能，在机箱上设计散热孔。

2.2 铆接件的处理

在电子设备上，铆钉件的主要作用是固定在机体上，以达到一定的强度要求。由于铆钉件多为金属材料，容易氧化和生锈，因此在户外使用的电子设备，铆接件应进行防锈处理。

在机箱的外壳和箱体上的各个缝隙之间，一般采用橡胶密封。为两个腔体之间的缝隙，在两个腔体之间需要填充硅胶来实现密封。但是，当机箱内部存在水时，空气中的水蒸气会通过缝隙进入机箱内部，进而导致设备内器件生锈或腐蚀。因此，对于机箱的密封性要求非常严格。

在户外使用的电子设备中，电子设备的体积相对较小，并且其外部使用环境较为复杂。因此，在设计电子设备的结构时，应对机箱进行防水密封处理。由于户外电子设备对密封性和防水性能要求较高，因此在进行结构设计时，要采用防水性能较好的材料，如用橡胶来代替橡胶。其具体做法是：

（1）对金属箱体进行防锈处理，例如对钣金件表面进行喷塑处理，使其具有较好的耐腐蚀性。

（2）对钣金件表面进行喷塑处理，并在其表面涂上一层橡胶。由于钣金件是裸露在外的，因此喷上橡胶后，能更好地与外部环境隔绝。

2.3 粘接件的处理

对于粘接件的处理，主要有两种情况，一是在户外使用环境中，需要长时间浸泡在海水中或大气中，这时就必须考虑粘接件的防水问题；二是在户外使用环境中，如遇到长时间的日晒、雨淋、受潮等环境时，为了防止粘接件的材料失效或被腐蚀，这时就需要考虑对粘接件进行防护处理。由于户外电子设备机箱结构设计需要满足以下几个方面的要求：

（1）对粘接件的防水密封性能有较高要求；

（2）机箱结构设计要方便维护和更换；

（3）尽量不破坏原有粘接件的机械性能。

2.4 密封圈的选用

在使用密封圈进行防水的时候，需要注意以下几点：

（1）密封圈的尺寸不能太大，如果密封圈的尺寸过大，则在使用过程中可能会导致密封圈变形，进而导致漏水；

（2）密封圈需要有足够的弹性，过低则会降低密封性；

（3）密封圈的材质要有一定的耐腐蚀性，特别是要保证金属材质能够耐腐蚀；

（4）密封圈在安装使用过程中，需要保证良好的接触状态，保证与外界环境接触良好；

（5）在进行设计时，需要对所选材料进行一定的耐热性试验，选择具有良好耐高温性能的材料；

（6）在进行设计时，需要考虑到户外电子设备长期暴露在自然环境下而发生腐蚀现象。

3 结束语

总而言之，在进行户外电子设备的防水密封设计时，首先要对设备的内部结构进行分析，尤其是针对电子元器件和电路的设计要十分重视，保证电子元器件不会受到腐蚀、氧化等影响。同时，在进行户外电子设备的密封设计时要充分考虑到外界环境，保证防水、防尘、防雨等性能。最后，在进行户外电子设备的防水密封结构设计时要根据实际情况对防水等级进行评定，这样才能确保户外电子设备在恶劣环境下能够正常运行。本文介绍了户外电子设备防水密封结构设计的主要内容，对户外电子设备防水密封结构设计的主要思路和方法进行了分析和阐述。

参考文献

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