Uszczelnienia ElectroSeal™
Uszczelnienia te dostępne są w następujących wykonaniach:
- Arkusze lub płaskie podkładki
- Odlewy o różnych przekrojach, jak O-ringi itp.
- Wyciskane profile lub taśmy
- Wulkanizowane na metalowe pokrywy lub kołnierze
- Odlewane razem z metalowym wzmocnieniem
- Nakładane w wersji płynnej
Zastosowania uszczelnień ElectroSeal™
Uszczelnienia te nadają się do zastosowań militarnych i cywilnych, zarówno jako uszczelnienia EMI, jak i klimatyczne. Dostarczane mogą być w arkuszach, jako odlewane lub wytłaczane profile, lub wycinane na zamówienie klientów.
Zastosowania militarne i kosmiczne
Materiały militarne określa norma MIL-DTL-83528. Mają one doskonałe właściwości uszczelniające dla cieczy i gazów, oraz niską zawartość gazów resztkowych istotną przy zastosowaniach kosmicznych.
Zastosowania cywilne i przemysłowe
Zastosowania specjalne
Materiały wypełnione srebrzonym aluminium są bardziej odporne na korozję niż wypełniane srebrem lub srebrzoną miedzią. Materiały z niklowanym grafitem są tanie i stosowane w urządzeniach nie narażonych na korozję. Materiały na bazie EPDM są zalecane przy braku narażeń na zerwania i małych wpływach biologicznych lub chemicznych. Materiały na bazie fluorowęglowodoru mają dużą odporność na oleje, płyny hydrauliczne i paliwa, i dlatego zalecane są w przemyśle samochodowym.
Dobór uszczelnień
Przy wyborze uszczelnienia należy brać pod uwagę geometrię uszczelnianych powierzchni, kształty i wymiary rowków, które mają być przez nie wypełnione oraz wymagania EMI. Należy, więc uwzględniać następujące cztery czynniki: efektywność ekranowania, siłę docisku, wypełnienie rowków i elastyczność uszczelnienia.
Efektywność ekranowania
Uszczelnienia ElectroSeal bardzo dobrze ekranują elektromagnetycznie. Ich efektywność ekranowania (dla różnych częstotliwości) zależy od ich składu.
Siła docisku
Twarde elastomery typu ElectroSeal dobrze znoszą, silny docisk pokrywy, oraz jej wielokrotne otwieranie i zamykanie. W przeciwieństwie do elastomerów spienionych, pod wpływem nacisku zmieniają one raczej swój kształt a nie objętość. Jest to istotna różnica, którą należy brać pod uwagę przy projektowaniu rowka pod uszczelkę. Musi on uwzględniać też możliwość zmiany objętości uszczelki pod wpływem ciepła lub nacisku. Im wyższe są wymagania co do szczelności, tym większa musi być siła docisku. Jeśli siła ta nie może być duża, zaleca się stosowanie uszczelnień profilowanych lub pustych w środku (typu „O” lub „D”).
Wypełnienie rowków
Projektując rowek pod uszczelkę typu O-ring należy brać pod uwagę to, w jakim stopniu będzie ona go wypełniała. Należy unikać rozciągania elastomeru w rowku większego niż 5%. Jeśli przewidujemy, że uszczelnienie będzie ściskane lub rozciągane bardziej niż jeden do dwóch procent, należy też uwzględniać tolerancje wykonania zarówno uszczelki jak i rowka. Należy wtedy porównywać największy przekrój uszczelki z najmniejszym przekrojem rowka. Nie wolno dopuścić żeby uszczelka przepełniła rowek. Najlepiej jest, gdy uszczelka wypełnia rowek od 85% do 95%. Wypełnienie rowka w granicach 85% - 95% zapewnia optymalną efektywność ekranowania, jednakże w krytycznych przypadkach należy dążyć do wypełnienia 95%. W razie wątpliwości prosimy o kontakt.
Elastyczność uszczelnienia
Dane o elastyczności (nacisk/odkształcenie) stwarzają konstruktorowi możliwość przewidywania stopnia odkształcenia uszczelnień z różnych materiałów i o różnych profilach. Odkształcenie oznacza tu zmianę wysokości uszczelnienia pod wpływem nacisku i jest zależne od profilu przekroju poprzecznego i twardości materiału. Zalecane wartości odkształceń dla różnych profili pokazuje tabela 1. W innych przypadkach odkształcenie powinno być mniejsze niż 10%. Należy pamiętać o tym, że uszczelka powinna też skompensować wszystkie nierówności rowka, oraz że największy wpływ na odkształcenie uszczelki wydrążonej ma grubość jej ścianek.
Żywotność uszczelek
Główny wpływ na żywotność uszczelek mają następujące cztery czynniki:
- Obecność szkodliwych chemikaliów.
- Zbyt wysoka lub zbyt niska temperatura.
- Ilość otwarć i zamknięć.
- Możliwość uszkodzenia przy montażu lub konserwacji.
Warunki środowiskowe
Właściwy dobór materiału uszczelnienia EMI musi uwzględniać wpływ warunków otoczenia, w jakich uszczelniane urządzenie ma pracować. Należy przy tym uwzględniać następujące jego parametry:
- Temperatura
- Przewidywana żywotność
- Ciśnienie/Próżnia
- Odporność na płyny i gazy
- Kompatybilność elektrochemiczna
Temperatura
Niska temperatura powoduje zmiany fizycznych właściwości elastomerów. Gdy spadnie ona poniżej dopuszczalnej wartości elastomer zaczyna być twardy i kruchy. Nie ma znaczenia czas przebywania w niskiej temperaturze i elastomer odzyskuje swoje właściwości, gdy temperatura ponownie wzrośnie.
Wysoka temperatura również wpływa na właściwości elastomerów. Ze wzrostem temperatury elastomery miękną, tracą sprężystość i wydłużają się. Zmiany te są odwracalne, jeżeli działanie wysokiej temperatury trwa krótko. W przeciwnym wypadku zachodzą w nich zmiany chemiczne, które są już nieodwracalne. Tabela 2 pokazuje temperatury graniczne dla różnych elastomerów ElectroSeal.
Żywotność
Kolejnym ważnym parametrem decydującym o wyborze elastomeru jest jego żywotność, czyli czas, przez jaki utrzymuje własności uszczelniające. Czas ten może się wahać od kilku sekund dla specjalistycznych rakiet badawczych o napędzie stałym, do 10 lub 20 lat przy statkach kosmicznych dalekiego zasięgu. Pogarszanie się z czasem parametrów elastomerów zależy od ich typów i warunków składowania i jest bardzo zróżnicowane. Militarna norma 695 (MIL-HDBK-695) dzieli syntetyczne elastomery ze względu na starzenie się na grupy pokazane w tabeli 3.
Ciśnienie/Próżnia
Rzadko używa się przewodzących elastomerów jednocześnie jako uszczelnień wysokociśnieniowych i elektromagnetycznych. Ciśnienie ma wpływ na dobór materiału i jego twardości. Miękkich materiałów używa się w zastosowaniach niskociśnieniowych, natomiast wysokie ciśnienia wymagają użycia twardych materiałów oraz specjalnych rozwiązań konstrukcyjnych. Uwalnianie się lub sublimacja gazów z uszczelki w urządzeniach próżniowych może prowadzić do utraty próżni. Odpowiednio dobrany i zainstalowany O-ring, lub uszczelka zawulkanizowana na pokrywie, może zapewnić zarówno szczelność EMI jak i próżniową do poziomu 1 x 10-6 tora.
Odporność na płyny i gazy
Podstawową funkcją uszczelek EMI jest zapewnienie dobrego kontaktu elektrycznego pomiędzy obudową i pokrywą, ale też mogą one zapewnić pewien stopień szczelności klimatycznej. Należy brać tu pod uwagę wpływ, jaki mogą wywierać na uszczelnienia różne płyny lub gazy, z któ- rymi mogą się one przez dłuższy czas stykać. Tabela 4 pokazuje wpływ najczęściej spotykanych szkodliwych płynów i gazów na najpopularniejsze elastomery używane w uszczelkach ElectroSeal. W szczególnych przypadkach zaleca się wypróbowanie konkretnej uszczelki w konkretnym środowisku przed jej wdrożeniem do produkcji, ponieważ różne elastomery zmieszane z różnymi proszkami przewodzącymi mogą różnie reagować na płyny lub gazy.
Kompatybilność elektrochemiczna
Kompatybilność elektrochemiczna pomiędzy uszczelką a powierzchnią uszczelnianą jest kolejnym czynnikiem decydującym o jej doborze. Duża różnica potencjałów elektrochemicznych pomiędzy uszczelką a powierzchnią uszczelnianą przy obecności takich czynników jak wilgoć czy słona woda bardzo przyspiesza korozję. W suchym otoczeniu (jak pomieszczenia biurowe) problem ten jest mniej ważny. Prawdopodobieństwo korozji wzrasta wraz ze wzrostem różnicy potencjałów elektrochemicznych stykających się materiałów.
Montaż uszczelnień EMI
Umieszczenie w rowku
Jest to polecany sposób, jeśli wykonanie odpowiedniego rowka nie jest zbyt kosztowne. Montaż ten niesie takie korzyści jak: a. metalowa pokrywa styka się bezpośrednio z metalową obudową ograniczając zgniot uszczelki i zapobiegając jej uszkodzeniu, b. montaż jest łatwy i mało czasochłonny, c. bezpośredni styk pokrywy z obudową poprawia szczelność EMI i chroni uszczelkę przed szkodliwym wpływem warunków otoczenia. Aby zapewnić wodoszczelność, uszczelka powinna wypełniać rowek tak dokładnie jak to możliwe, unikając jednak jego nadmiernego wypełnienia.
Klejenie
Uszczelki EMI mogą mieć na jednej ze stron nałożony przewodzący lub nieprzewodzący klej. Bardziej zalecany jest klej przewodzący.
Mocowanie śrubami
Jest to popularny sposób mocowania uszczelek EMI.
Mocowanie na wcisk
Jest to zalecany sposób przy złączach czołowych, lub tam gdzie uszczelka w czasie montażu musi tkwić pewnie. Typowe przykłady takiego mocowania pokazuje rysunek 4.
Wulkanizacja
W tym przypadku uszczelka jest wulkanizowana w wysokiej temperaturze i pod ciśnieniem bezpośrednio na metalowej kryzie lub obudowie. Powstaje w ten sposób jednorodna uszczelka o doskonałym kontakcie do metalu. Dostarczane są uszczelki EMI wulkanizowane w rowkach lub na obrzeżach, zarówno na pokrywach, jak i na obudowach. Rysunek 5 pokazuje wulkanizację na obrzeżu ramki.
Ścieranie, odrywanie i odporność na uderzenia
W przypadku narażenia uszczelki na ścieranie, odrywanie lub uderzenia należy zastosować specjalne metody jej montażu. Powinna ona być tak umieszczona, aby nie mogła się przesuwać podczas jej dociskania. Rysunek 6 pokazuje przykłady montażu uszczelek na drzwiach. Przewodzące elastomery należy chronić przed nadmiernym zginaniem, rozciąganiem, oraz kontaktem z tłuszczami i smarami.