CN101518172B - 提供环境密封和/或电磁干扰屏蔽的密封垫 - Google Patents

提供环境密封和/或电磁干扰屏蔽的密封垫 Download PDF

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Abstract

一种密封垫(100)，该密封垫大体上包括具有内表面和外表面的底部件(124)以及具有内表面和外表面的顶部件(120)。该密封垫还具有相对布置的第一和第二侧部件(128，132)，它们相对于彼此大致向内弯曲并使底部件和顶部件相连，使得底部件的内表面与顶部件的内表面隔开一定间隔距离。第一和第二侧部件、底部件和顶部件共同限定大致梯形的轮廓，该轮廓在第一和第二侧部件与底部件和顶部件的相交处附近具有四个大致修圆的角部。

Description

提供环境密封和/或电磁干扰屏蔽的密封垫
技术领域
本公开总体上涉及用于提供环境密封和/或电磁干扰(EMI)屏蔽的密封垫。
背景技术
这部分的陈述仅提供与本公开相关的背景信息，有可能并不构成现有技术。
导电弹性体密封件和密封垫产品有时构造成提供电磁干扰(EMI)屏蔽并提供环境密封。例如，有可能需要密封件或密封垫来阻挡灰尘和水分之类的污染物。其它时候可能需要密封件或密封垫来抑制压差，水下相机就是如此。
密封垫和密封件还研制成用在间隙中和门周围，以在允许关门和访问面板操作和装配连接器的同时提供一定程度的EMI屏蔽。为了有效屏蔽EMI，密封垫应当能够吸收或反射EMI并跨过布置该密封垫的间隙形成连续的导电路径。这些密封垫还可以用于保持跨过结构件的电连续性，并用于将水分和灰尘之类的污染物排除在设备内部之外。安装后，密封垫基本上闭合或密封任何界面间隙，并通过在所施加的压力作用下与表面之间的凹凸不平一致而跨过界面间隙建立连续的导电性。因此，用于EMI屏蔽应用的密封垫和密封件被指定为具有这样的构造，该构造不仅即使在被压缩时也能提供表面导电性，而且具有允许密封件与间隙尺寸一致的弹性。
用在本文中时，术语“EMI”应当视为大致包括并指EMI发射和RFI发射，并且术语“电磁”应当视为大致包括并指来自外部源和内部源的电磁和无线电频率。因此，术语屏蔽(用在本文中时)大致包括并指EMI屏蔽和RFI屏蔽，例如用于防止(或者至少减少)EMI和RFI相对于布置电子设备的壳体或其它外壳出入。
发明内容
根据各种方面，提供密封垫的示例性实施方式。在一个示例性实施方式中，密封垫大体上包括具有内表面和外表面的底部件、以及具有内表面和外表面的顶部件。该密封垫还具有相对布置的第一和第二侧部件，该第一和第二侧部件相对于彼此大致向内弯曲，并使所述底部件和所述顶部件相连，使得所述底部件的内表面与所述顶部件的内表面隔开一定间隔距离。所述第一和第二侧部件、底部件和顶部件共同限定大致梯形的轮廓，该轮廓在所述第一和第二侧部件与所述底部件和所述顶部件的相交处附近具有四个大致修圆的角部。
另一示例性实施方式包括能够在第一和第二表面之间挠曲成塌缩状态的密封垫。该密封垫大体上包括长度不定的弹性导电管状主体。该管状主体具有大致连续的内表面和外表面，在该内表面和外表面之间限定壁厚。该密封垫还包括底部件、顶部件以及第一和第二侧部件。该顶部件的宽度比该底部件的宽度窄。所述第一和第二侧部件相对于彼此略向内弯曲，并使所述底部件与所述顶部件相连，使得所述密封垫具有由所述第一和第二侧部件、底部件和顶部件共同限定的大致梯形的轮廓。在该具体实施方式中，所述密封垫构造成在所述底部件利用粘合剂固定至所述第二表面，所述第一表面与所述顶部件接合并将该密封垫压缩至约0.295英寸至约0.185英寸之间的间隙时，对EMI和至少约6.4磅每平方英寸的空气压差进行密封。该具体实施方式还构造成在所述底部件利用粘合剂固定至所述第二表面，所述第一表面与所述顶部件接合并将该密封垫压缩至约0.185英寸至约0.134英寸之间的间隙时，对EMI和至少约8.6磅每平方英寸的空气压差进行密封。
再一示例性实施方式包括用于插设在第一表面和第二表面之间的密封垫。该密封垫包括长度不定的弹性管状主体。该管状主体具有大致连续的内表面和外表面，在该内表面和外表面之间限定壁厚。该密封垫还包括底部件，该底部件具有形成所述主体的内表面的第一部分的内表面、以及形成所述主体的外表面的第一部分以与所述第二表面接触的外表面。此外，该密封垫还包括宽度比所述底部件窄的顶部件。该顶部件具有形成所述主体的内表面的第二部分的内表面、以及形成所述主体的外表面的第二部分以与所述第一表面接触的外表面。该密封垫还包括相对布置的第一和第二侧部件，该第一和第二侧部件使所述底部件和所述顶部件相连，使得所述底部件的内表面和所述顶部件的内表面隔开一定间隔距离并使得所述底部件的外表面与所述第二表面一致，所述顶部件的外表面与所述第一表面大致平行。所述第一和第二侧部件从所述顶部件的对应边缘部分延伸而与所述底部件的对应边缘部分相交，使得所述第一和第二侧部件、所述底部件和所述顶部件共同限定大致梯形的轮廓，该轮廓在所述第一和第二侧部件与所述底部件和所述顶部件的相交处附近具有四个大致修圆的角部。所述第一和第二侧部件具有大致凸曲率，并且随着所述第一和第二侧部件从所述顶部件延伸而与所述底部件相交而相对于彼此向内弯。所述第一侧部件具有形成所述主体的外表面的第三部分的外表面、以及形成所述主体的内表面的第三部分的内表面，并且与所述底部件的内表面限定第一角，与所述顶部件的内表面限定第二角。所述第二侧部件具有形成所述主体的外表面的第四部分的外表面、以及形成所述主体的内表面的第四部分的内表面，并且与所述底部件的内表面限定第三角，与所述顶部件的内表面限定第四角。
从以下提供的详细说明将会清楚本公开的其它方面和特征。此外，本公开的任一方面或多个方面可以单独实施或者与本公开其它方面中的任一方面或多个方面以任何组合实施。应当理解，这些详细说明和具体实施例虽然表明本公开的具体实施方式，但是仅用于说明之目的，而不旨在限制本公开的范围。
附图说明
这里所描述的附图仅用于说明之目的，而不旨在以任何方式限制本公开的范围。
图1是根据示例性实施方式的EMI屏蔽和/或环境密封密封垫的一个示例性实施方式的立体端视图；
图2是图1所示的密封垫的端部正视图；
图3是图2所示的密封垫轮廓的另一端部正视图，该图带有表示各种尺寸参数的附图标记，以下公开的这些尺寸参数仅用于根据示例性实施方式进行说明；
图4A至图4D是有限元模型的图形表示，其以截面形式示出图1所示的密封垫被压缩在大致平行的相对基板表面之间的各个阶段的预计应变分布；
图5是根据示例性实施方式的具有图2所示的轮廓的密封垫的75度弯曲长度的立体图；
图6是根据示例性实施方式的具有图2所示的轮廓的密封垫的110度弯曲长度的立体图；
图7A和图7B是力对挠曲特性的示例线图，示出对于图1所示的相对平直的密封垫长度以及图5和图6所示的弯曲密封垫长度来说，在不同间隙尺寸下每英寸密封垫长度的密封力；
图8是示例线图，其绘出了从压力测试获取的数据，该数据表明在不同间隙尺寸下图1所示的密封垫对压差进行密封的性能；
图9是根据示例性实施方式的EMI屏蔽和/或环境密封密封垫的另一个示例性实施方式的立体端视图；
图10是图9所示密封垫的端部正视图；
图11是图2所示密封垫轮廓的另一端部正视图，该图带有表明各种尺寸参数的附图标记，以下公开的这些尺寸参数仅用于根据示例性实施方式进行说明；以及
图12是根据示例性实施方式的EMI屏蔽和/或环境密封的密封垫的实施方式的立体端视图。
具体实施方式
以下描述在本质上仅仅是示例性的，而绝不意图限制本公开、应用或使用。应当理解在全部附图中，相应的附图标记表示相同或相应的部件和特征。
根据各个方面，提供了密封垫的示例性实施方式。在一个示例性实施方式中，该密封垫大体上包括具有内表面和外表面的底部件以及具有内表面和外表面的顶部件。该密封垫还具有相对布置的第一和第二侧部件，它们相对于彼此大致向内弯曲并使底部件和顶部件相连，使得底部件的内表面和顶部件的内表面隔开一间隔距离。第一和第二侧部件、底部件和顶部件共同限定大致梯形的轮廓，该轮廓在第一和第二侧部件与底部件和顶部件的相交处附近具有四个大致修圆的角部。
另一示例性实施方式包括能够在第一和第二表面之间挠曲成塌缩状态的密封垫。该密封垫大体上包括长度不定的弹性导电管状主体。该管状主体具有大致连续的内表面和外表面，在该内表面和外表面之间限定壁厚。该密封垫还包括底部件、顶部件以及第一和第二侧部件。顶部件与底部件相比具有较窄宽度。第一和第二侧部件相对于彼此略向内弯曲并使底部件和顶部件相连，使得密封垫具有由第一和第二侧部件、底部件和顶部件共同限定的大致梯形轮廓。在该具体实施方式中，密封垫构造成在底部件利用粘合剂固定至第二表面，第一表面与顶部件接合并将该密封垫压缩至约0.295英寸至约0.185英寸之间的间隙时，对EMI和至少约6.4磅每平方英寸的空气压差进行密封。密封垫的该具体实施方式还构造成在底部件利用粘合剂固定至第二表面，第一表面与顶部件接合并将该密封垫压缩至约0.185英寸至约0.134英寸之间的间隙时，对EMI和至少约8.6磅每平方英寸的空气压差进行密封，并且不会超过每英寸密封垫长度约32磅的密封力。
再一示例性实施方式包括用于插设在第一和第二表面之间的密封垫。该密封垫包括长度不定的弹性管状主体。该管状主体具有大致连续的内表面和外表面，在内表面和外表面之间限定壁厚。该密封垫还包括底部件，该底部件具有形成主体的内表面的第一部分的内表面、以及形成主体的外表面的第一部分以与第二表面接触的外表面。此外，该密封垫还包括宽度比底部件窄的顶部件。该顶部件具有形成主体的内表面的第二部分的内表面、以及形成主体的外表面的第二部分以与第一表面接触的外表面。该密封垫还包括相对布置的第一和第二侧部件，它们使底部件和顶部件相连，使得底部件的内表面和顶部件的内表面隔开一间隔距离并使得底部件的外表面与第二表面一致，其中顶部件的外表面与第一表面大致平行。第一和第二侧部件从顶部件的相应边缘部分延伸而与底部件的相应边缘部分相交，使得第一和第二侧部件、底部件和顶部件共同限定大致梯形的轮廓，该轮廓在第一和第二侧部件与底部件和顶部件的相交处附近具有四个大致修圆的角部。第一和第二侧部件具有大致凸曲率，并且随着第一和第二侧部件从顶部件延伸而与底部件相交而相对于彼此向内弯。第一侧部件具有形成主体的外表面的第三部分的外表面、以及形成主体的内表面的第三部分的内表面，并且与底部件的内表面限定第一角，与顶部件的内表面限定第二角。第二侧部件具有形成主体的外表面的第四部分的外表面、以及形成主体的内表面的第四部分的内表面，并且与底部件的内表面限定第三角，与顶部件的内表面限定第四角。
因此，公开了能够提供电磁干扰(EMI)屏蔽、环境密封以及/或者抑制压差的密封垫的各种实施方式。有利的是，一些实施方式提供这样的密封垫，该密封垫能够提供电接触所必需的最小力(或者至少是相对较低的力)，并能够提供在整个压缩范围内进行环境密封的期望形式，该压缩范围包括百分比相对较小的压缩至百分比相对较大的压缩，但是在大百分比压缩时不超过最大容许密封力。这些实施方式中的其中一些(以及/或者可选实施方式)还可用于对压差进行密封。这里所公开的各种密封垫实施方式的任一个或多个可用于宽范围应用以提供EMI屏蔽、环境密封以及/或者对压差进行密封。作为示例，这里公开的密封垫可与水下装置(例如水下相机和水下车辆)以及用于保护设备不受暴雨、积液、沙尘的侵袭并且/或者免于压力变化等的其它壳体一起使用。
对于与结构相关的密封垫来说，制造可变性、热膨胀/收缩、组装应力以及振动综合起来通常要求密封垫设计能够在大范围的潜在间隙尺寸上起作用。然而这些要求通常与其它要求，例如成本、重量和尺寸限制不相适应。因此，能够满足所有这些要求的密封垫设计对于提供非常广泛的密封垫解决方案来说具有优异的实用性。
在本公开的一个方面中，发明人面临非常令人沮丧的任务来研究能够满足以下一组相当苛刻的要求的密封垫，即：
●底部件允许密封垫粘合安装(例如，利用压敏粘合剂等)至表面，例如大致平坦或平的表面、具有复合曲率的表面等；
●压缩在大致局部平行的相对表面(或者最初不平行的基板表面，例如正关闭的铰接门)之间，这可将密封垫接合成使得所述压缩可正交于零度剪切运动直至51度剪切角(例如，45度剪切意味着相等的运动压缩分量和运动侧向分量)；
●从0.295英寸的间隙直到0.134英寸的间隙沿着密封垫的路径具有基本连续的电接触；
●当密封垫被压缩而装配在大小从0.295英寸到0.185英寸的间隙范围内时，对EMI和至少6.4磅每平方英寸(横过密封垫横截面宽度)的空气压差进行基本连续的密封；
●当密封垫被压缩而装配在大小从0.185英寸到0.134英寸间隙的间隙范围内时，对EMI和至少8.6磅每平方英寸的空气压差进行基本连续的密封；
●在从0.295英寸到0.134英寸间隙的压缩范围内密封力不超过每英寸密封垫长度32磅；
●在整个压缩其间，密封垫的整个宽度或侧向膨胀最小化或显著减小；
●密封垫能够发挥作用至少数十个压缩循环；
●密封垫在沿最小中心线半径为0.825英寸的弯曲路径穿过时能够发挥作用；
●密封垫材料具有燃料耐受性，从而在存在喷射燃料和/或用于核生化冲刷的液体时密封垫不会劣化；以及
●密封垫能够在零下55摄氏度与160摄氏度的温度极限之间发挥作用。
为此，本发明人成功地研制了能够满足以上列出的标准的密封垫的各种实施方式。
下面将参照图1和图2给出能够满足上述相当苛刻的标准的密封垫100的示例性实施方式的描述。在该具体实施方式中，密封垫100包括管状或环状主体104。主体104具封闭的大致梯形横截面的几何形状108。主体104具有连续的内表面112和外表面116，内表面和外表面之间限定壁厚。
如以下参照图3所述，密封垫100的优选实施方式包括约0.062英寸的厚度T1(公差为约±0.005英寸)，约0.065英寸的厚度T2(公差为约±0.005英寸)，约0.065英寸的厚度T3(公差为约±0.005英寸)，约0.065英寸的厚度T4(公差为约±0.005英寸)。有利的是，一些实施方式提供壁厚大于底部件壁厚的顶部件，以通过延迟抵接接触(例如图4所示的附图标记164和168)而使小间隙尺寸(例如，0.134英寸的间隙)时的压缩力最小(或者至少减小)，从而扩大密封力保持相对恒定的挠曲范围。可选的是，可采用其它壁厚，并且一些实施方式可包括绕其四周完全具有基本均匀壁厚的密封垫以易于制造。
继续参照图2，密封垫100包括顶部件120、底部件124以及第一侧部件128和第二侧部件132。这四个部件120、124、128、132共同限定大致梯形的密封垫轮廓108。如图2所示，底部件124比顶部件120宽。第一侧部件128和第二侧部件132相对于彼此略向内成弓形、成弧形或弯曲。
密封垫100可构造成插设在第一表面和第二表面(例如，图4等中所示的表面136、140)之间。在一些优选实施方式中，底部件124构造成其外表面126与第二表面一致，而顶部件124的外表面160与上表面大致平行。在图1示出的实施方式中，顶部件120和底部件124大致相互平行。此外，底部件124的外表面126示出为大致平坦。同样，顶部件124的外表面160也示出为大致平坦。在其它实施方式中，这些外表面中的任一个或两个可例如根据具体应用而不同地构造。例如，一些实施方式可使密封垫的顶部件和/或底部件略向内成弓形、成弧形或弯曲。
侧部件128、132连接至顶部件120和底部件124，使得密封垫100包括四个大致修圆或弧形的角部或者相交处144。侧部件128、132从顶部件120延伸而与底部件124相交。侧部件128、132朝向彼此大致向内凸出地弯曲或成弓形。
在一些优选实施方式中，各侧部件128、132的内表面148、152与底部件124的内表面156之间大致限定锐角。然而，可选实施方式可包括在各侧部件128、132的内表面148、152与底部件124的内表面156之间大致限定的钝角或直角。此外，一些实施方式构造成使得在各侧部件128、132的内表面148、152与底部件124的内表面156之间大致限定的角具有不同大小。
在一些实施方式中，在各侧部件128、132的内表面148、152与顶部件120的内表面160之间大致限定钝角。然而，可选实施方式可包括在各侧部件128、132的内表面148、152与顶部件120的内表面160之间大致限定的钝角或直角。此外，一些实施方式构造成使得各侧部件128、132的内表面148、152与顶部件120的内表面160之间大致限定的角具有不同大小。
根据具体安装，密封垫的底部件124的外表面126可利用粘合剂(例如，压敏粘合剂、胶、双面胶带等)固定至支撑表面。可选的是，还可例如根据密封垫100要安装的具体位置或间隙而采用其它适当的安装方法。
举例来说，密封垫100可安装在两个大致平行并相对的基板表面(例如，图4等中所示的表面136和140)之间的间隙内。密封垫的底部件124的外表面126可粘接至两个基板表面中的一个，密封垫的顶部件120的外表面172可与另一基板表面接合以压缩密封垫100。
主体104优选包括弹性体材料制成的大致中空的挤压件。在各种实施方式中，密封垫100通过挤压导电弹性体材料而形成，这些导电弹性体材料例如为装载有银基填料和/或镍基填料而具有导电性的硅橡胶或氟硅酮橡胶。可选的是，垫片100还可使用各种其它材料，包括介电弹性材料。同样，也可采用除挤压之外的其它制造工艺，例如模制、模切等。就此而言，模切可能涉及由一张固化的导电弹性体形成密封垫，利用模具等将该导电弹性体切割或模压成期望构造。模制则可能涉及将未固化或热塑性的弹性体压缩、转印或注射成型为期望构造。这里所述的材料和制造工艺仅仅是例示性的，密封垫100也可由不同材料和/或不同制造工艺形成。
继续参照图1，主体104示出具有不定长度。然而，可为了符合定制而在特定部位将密封垫100切割、分段或以其它方式截断。换言之，密封垫100的长度可根据密封垫100的期望用途而异。密封垫100可具有相对笔直的密封垫长度(图1)，或者密封垫100可具有弯曲的密封垫长度(例如，图5和图6等)。例如，图5示出了具有75度弯曲密封垫长度的示例密封垫100’，该长度约4.74英寸长，其中平面图密封垫中心线曲率半径为0.825英寸。图6示出了具有110度弯曲密封垫长度的示例密封垫100”，该长度约为4.278英寸长，其中平面图密封垫中心线曲率半径为0.825英寸。可选实施方式包括例如根据密封垫所要安装的具体位置和间隙而具有不同长度、不同弯曲路径弯角、不同中心线曲率半径以及它们的组合等的密封垫。
以下参照图3，为一个具体示例性实施方式提供密封垫100未被压缩时的示例性尺寸。这些尺寸仅为了说明之目的而仅作为实施例提供(本文公开的所有尺寸都是如此)。在其它实施方式中，可根据使用密封垫的具体位置、空间考虑、压缩要求、EMI屏蔽要求、环境密封要求、压差密封要求及其组合等构造不同尺寸的密封垫。
继续图3所示的示例性实施方式，密封垫100可构造成具有以下尺寸：
约0.340英寸的高度H(公差为约±0.012英寸)；
约0.275英寸的宽度W1(公差为约±0.010英寸)；
约0.060英寸的宽度W2(公差为约±0.005英寸)；
约0.062英寸的厚度T1(公差为约±0.005英寸)；
约0.065英寸的厚度T2(公差为约±0.005英寸)；
约0.065英寸的厚度T3(公差为约±0.005英寸)；
约0.065英寸的厚度T4(公差为约±0.005英寸)；
约0.015英寸的曲率半径R1(公差为约±0.005英寸)；
约0.015英寸的曲率半径R2(公差为约±0.005英寸)；
约0.015英寸的曲率半径R3(公差为约±0.005英寸)；
约0.015英寸的曲率半径R4(公差为约±0.005英寸)；
约0.065英寸的曲率半径R5(公差为约±0.005英寸)；
约0.065英寸的曲率半径R6(公差为约±0.005英寸)；
约0.567英寸的曲率半径R7(公差为约±0.100英寸)；
约0.567英寸的曲率半径R8(公差为约±0.100英寸)；
约0.065英寸的曲率半径R9(公差为约±0.005英寸)；
约0.065英寸的曲率半径R10(公差为约±0.005英寸)；
约92.9度的角度A1(公差为约±3度)；
约92.9度的角度A2(公差为约±3度)；
约70.5度的角度A3(公差为约±3度)；
约70.5度的角度A4(公差为约±3度)；
约0.05447平方英寸的横截面积。
为了进一步说明本公开的各个方面及其可能具有的优点，为了说明之目的而给出以下非限制性模型和测试结果。提供这一模型特性和测试结果以有助于阐释这里公开的密封垫实施方式的各个方面。
图4A至图4D是有限元模型的图形表示，其以截面形式示出密封垫100被压缩在大致平行的相对基板表面136和140之间时各个阶段的预计应变分布。对于该具体模型实施例，密封垫的底部件124被粘接至下基板表面140，密封垫100被以零剪切运动与密封垫的顶部件120接合的上基板表面136压缩。
大体上，图4A示出处于未压缩自由直立状态的密封垫100。图4D示出处于塌缩状态的密封垫100，其在约0.134英寸的预定间隙处被压缩在基板表面136和140之间，产生每英寸密封垫长度约20磅的压缩力。图4B和图4C示出了密封垫的中间压缩阶段。
在这些图4A至图4D中，密封垫100被建模为具有将密封垫的底部件124的外表面126接合至下基板表面140的粘合剂，其中该粘合剂具有无限剥离强度和无穷小厚度。还假设上基板表面136和下基板表面140完全刚硬。进一步假设密封垫100在被反复压缩几次后被软化或者调节，但未获得自由高度永久降低的结果。其它假设包括在密封垫长度上不产生密封垫应变，从而分析时可不用考虑压缩期间密封垫长度增长的趋势以及通常在硫化斜角连接处或沿弯曲密封垫路径发生的复杂变形特性。所有表面之间的摩擦系数都假设为0.6。
最初看图4A，密封垫100在未被压缩且自由直立时具有大致梯形的轮廓108。该大致梯形的轮廓108由密封垫的顶部件120、底部件124和侧部件128、132共同限定。图4B和4C示出了当密封垫100被压缩在基板表面136与140之间时，侧部件128、132改变构造的方式。侧部件128、132最初具有相对于彼此大致凸出的曲率，如图4A所示。但是随着密封垫100的压缩，侧部件128、132的中部远离彼此向外运动。如图4B所示，侧部件128、132基本笔直，大致如柱一样作用而使密封力快速升至功能水平。但是随着密封垫100的继续压缩，侧部件128、132最终开始如图4C所示向外弓，从而通过迫使侧部件128、132以弯曲方式承载密封力更多而以轴向压缩方式承载更少而使密封力的增加最少(或至少减小)。
最终，密封垫100在被充分压缩后会变形成图4D中所示的塌缩状态。该塌缩状态的特征在于第一侧部件123的上下内表面部分处于相互抵接而传递力的关系(大致如附图标记164所示)，并且第二侧部件132的上下内表面部分处于相互抵接而传递力的关系(大致如附图标记168所示)。而且如图4D所示，相应侧部件128、132的外表面部分与上基板表面136接触。
图7A和图7B为对于图1所示的相对笔直的密封垫长度、图5所示的75度弯曲密封垫长度以及图6所示的110度弯曲密封垫长度，每英寸密封垫长度的密封力对间隙尺寸的示例曲线图。如在图7A和图7B中可见，密封力在相当大的挠曲范围内保持恒定。因此，在预定压缩范围内每英寸密封垫长度的密封力具有以三个倾斜区域为特征的总体形状，这三个区域包括从密封垫的自由高度开始相当快地上升至功能力，接着在大压缩范围(例如，密封垫自由高度的三分之一或者约0.280英寸间隙至约0.165英寸间隙)内为相对恒定的力，再接着随着密封垫开始自身抵接(例如，图4等中所示的区域164和168)力不可避免地相对较快地上升。在一些优选实施方式中，密封垫构造成这样，即对于从密封垫自由高度的约百分之八十二的间隙(例如，在一些实施方式中为0.280英寸的间隙等)减小至密封垫自由高度的约百分之四十九的间隙
(例如，在一些实施方式中为0.165英寸的间隙等)的压缩范围，每英寸长度的密封力的变化不超过百分之六十。另外，一些实施方式包括这样的密封垫，该密封垫构造成使得在0.165英寸间隙处展现的力比在0.280间隙处的力高百分之五十。
这些与大压缩范围内密封力的恒定性有关的方面和特征有助于允许密封垫100的各种实施方式能够在密封垫被压缩至约0.295英寸至约0.185英寸的间隙尺寸时，对至少约6.4磅每平方英寸的空气压差进行密封，并且还能够在密封垫被压缩至约0.185英寸至约0.134英寸的间隙尺寸时，对至少约8.6磅每平方英寸的空气压差进行密封而不会超过每英寸密封垫长度约32磅的密封力。在不要求或不必要进行压差密封的情况下，较大挠曲范围内的密封力的恒定性也可对暴雨、灰尘、积液、气体等之类的材料迁移提供可靠密封，特别是在不能精确控制密封垫间隙的情况下，并且不会使组装构件受力过大或者使门难以关闭等。
在图7A和图7B还示出，“增力器”曲线大致表明使密封垫100遵循弯曲路径(例如，75度弯曲密封垫长度(图5)，110度弯曲密封垫长度(图6))对于密封力仅具有很小影响。作为背景，“增力器”是弯曲密封垫部分每单位长度密封力减去笔直密封垫部分每单位长度密封力。换言之，将密封垫100胶粘或粘接到弯曲路径中，载荷对挠曲特性的变化很小或者不明显。在图5和图6所示的两条不同的弯曲路径上进行了这一测试。更具体地说，图5示出75度弯曲路径，其中密封垫总长度为4.74英寸，平面图密封垫中心线曲率半径为0.825英寸。图6示出110度弯曲路径，其中密封垫总长度4.278英寸，平面图密封垫中心线曲率半径为0.825英寸。如图7所示，使密封垫的路径弯曲不会明显改变密封垫整体性能。
图8是示例线图，其绘出了在将密封垫100压缩至0.137英寸高度六次且每次压缩后都完全释放之后，对密封垫100进行压力测试而获取的数据。该曲线大致示出了间隙尺寸范围在0.295英寸至0.311英寸之间在较大压缩范围内密封垫100对较大压差的密封性能。
如图8中的压力测试结果所示，密封垫100密封0.295英寸的间隙，其中以零泄漏抵抗约8.5psi的压差，以非常小的泄漏抵抗约10psi的压差。图8还示出了密封垫100密封0.311英寸的间隙，其中以零泄漏抵抗约8psi的压差，以非常小的泄漏抵抗约8.5psi的压差。
图8未示出间隙尺寸小于0.295英寸时密封垫100的压力测试结果。但是，当密封垫100被压缩在小于0.295英寸的间隙内时，密封垫100应当密封8.5psi或更高的压差。这是由于先前的测试(包括以下所述的密封垫200的测试)对于密封垫来说已表明这样的趋势，即：减小间隙尺寸引起的增大压缩会使得密封性能更高。因此，由于在较小间隙尺寸内的更大压缩而增大密封力会增大密封垫的密封性能。
图9和图10示出密封垫200的可选实施方式。与密封垫100进行对比，对于一些实施方式来说密封垫200的壁可以更薄。然而，以拓扑方式，密封垫100和200可具有基本相似的大致梯形轮廓。密封垫100和200具有基本类似的比例，但是它们的总体比例在尺度上可能有所不同。就此而言，各种实施方式可包括例如根据应用或客户的具体要求而按比例增大或减小尺寸的密封垫，但是总体保持针对密封垫100或200所公开的相同总体比例。
举例来说，密封垫200的所示实施方式包括顶部件220、底部件224以及第一侧部件228和第二侧部件232。这四个部件220、224、228、232共同限定大致梯形的密封垫轮廓208。如图10所示，底部件224比顶部件220宽。第一侧部件228和第二侧部件232相对于彼此略向内成弓形、成弧形或弯曲。
然而，根据具体应用，密封垫200的轮廓可提供其横截面积可比密封垫100的一些实施方式的横截面积小的优点，这又可使得以更少的材料制造密封垫。举例来说，密封垫200的一个具体实施方式构造成其横截面积为约0.05平方英寸，这与横截面积为约0.05447平方英寸的密封垫100的示例性实施方式形成对比。这些尺寸(这里的所有尺寸都是如此)仅为了说明之目的而提供。可选的是，密封垫100或密封垫200可采用其它横截面尺寸。
参照图11，为一个具体示例性实施方式提供密封垫200未被压缩或自由直立时的示例性尺寸。这些尺寸仅为了说明之目的而仅作为实施例提供(本文公开的所有尺寸都是如此)。在其它实施方式中，例如可根据使用密封垫的具体位置、空间考虑、压缩要求、EMI屏蔽要求、环境密封要求、压差密封要求及其组合等而构造不同尺寸的密封垫。
继续图11所示的示例性实施方式，密封垫200可具有以下尺寸：
约0.340英寸的高度H(公差为约±0.012英寸)；
约0.275英寸的宽度W1(公差为约±0.010英寸)；
约0.060英寸的宽度W2(公差为约±0.005英寸)；
约0.055英寸的厚度T1(公差为约±0.005英寸)；
约0.058英寸的厚度T2(公差为约±0.005英寸)；
约0.058英寸的厚度T3(公差为约±0.005英寸)；
约0.058英寸的厚度T4(公差为约±0.005英寸)；
约0.015英寸的曲率半径R1(公差为约±0.005英寸)；
约0.015英寸的曲率半径R2(公差为约±0.005英寸)；
约0.015英寸的曲率半径R3(公差为约±0.005英寸)；
约0.015英寸的曲率半径R4(公差为约±0.005英寸)；
约0.065英寸的曲率半径R5(公差为约±0.005英寸)；
约0.065英寸的曲率半径R6(公差为约±0.005英寸)；
约0.567英寸的曲率半径R7(公差为约±0.100英寸)；
约0.567英寸的曲率半径R8(公差为约±0.100英寸)；
约0.065英寸的曲率半径R9(公差为约±0.005英寸)；
约0.065英寸的曲率半径R10(公差为约±0.005英寸)；
约92.3度的角度A1(公差为约±3度)；
约92.3度的角度A2(公差为约±3度)；
约69.4度的角度A3(公差为约±3度)；
约69.4度的角度A4(公差为约±3度)；
约0.05平方英寸的截面积。
图12示出了密封垫300的可选实施方式。在该具体实施方式中，密封垫300包括凸出部或支承部件380。凸出部380大致从底部件324的内表面356开始朝顶部件320的内表面360延伸。有利的是，凸出部380可构造成在压缩的低端与顶部件320的内表面360接触，从而防止或至少抑制底部件的外表面326从基板表面向上拱起或从基板表面剥离。可选实施方式可包括从顶部件的内表面延伸的一个或多个凸出部来代替从底部件的内表面延伸的一个或多个凸出部，或者增设从顶部件的内表面延伸的一个或多个凸出部。
在一些实施方式中，顶部件和底部件的内表面中的一个或者二者可构造成具有限定凸出部或支承部件的壁厚增大的区域。该支承部件可至少沿着密封垫长度的一部分轴向延伸，并且从相应内表面向内延伸至远端，可布置成在密封垫的塌缩状态下与内表面中的另一表面成抵接而传递力的关系。
继续参照图12，为一个具体示例性实施方式提供密封垫300未被压缩或自由直立时的示例性尺寸。这些尺寸仅为了说明之目的而仅作为实施例提供(本文公开的所有尺寸都是如此)。在其它实施方式中，可根据使用密封垫的具体位置、空间考虑、压缩要求、EMI屏蔽要求、环境密封要求、压差密封要求及其组合等而构造不同尺寸的密封垫。
继续图12所示的示例性实施方式，密封垫300可构造有与密封垫100或200相同或相似的尺寸。可选的是，密封垫300可构造有不同尺寸。例如，密封垫300可拓扑地或基本类似地与密封垫100或200成比例，但是密封垫300在尺度上可更大或更小。
此外，密封垫300的一个具体实施方式具有以下尺寸：
约0.105英寸的厚度T5(公差为约±0.010英寸)；
约0.015英寸的曲率半径R11(公差为约±0.005英寸)；
约0.018英寸的曲率半径R12(公差为约±0.005英寸)；
约20.0度的角度A5(公差为约±3度)；
约87.0度的角度A6(公差为约±3度)；
约109.0度的角度A5(公差为约±3度)。
因此，这里公开的各种实施方式提供了这样的密封垫，其具有以相对恒定且充分的力响应于大压缩范围的性能。这样的密封垫还可最小化或至少减小尺寸，从而允许节省材料成本并适合组装。这里公开的密封垫实施方式轮廓的一些其它优点包括大而受控的挠曲以及与底部基板接触的均匀界面，从而更加确保电连续性和物理连续性，并且又使EMI屏蔽和环境密封有效性更可靠。各种实施方式提供了这样的密封垫，其具有大致梯形的管状挤压密封垫轮廓，该轮廓能够对EMI进行密封，并能够在被压缩至0.295英寸的间隙时对至少6.4磅每平方英寸的空气压差进行密封，在被压缩至0.185英寸间隙和0.134英寸间隙时对至少8.6磅每平方英寸的空气压差进行密封。在这样的实施方式中，即使在被压缩至0.134英寸间隙的间隙时，在压缩范围内密封垫也不会超过每英寸密封垫长度三十二磅的密封力。这样的密封垫还可构造成其底部件可利用粘合剂或其它合适连接手段安装至一表面。某些实施方式可实现本段阐述的优点，但不要求所有实施方式都如此。
本文所用的某些术语仅作为参考，因而并不旨在进行限制。例如，“上”、“下”、“上方”、“下方”之类的术语是指进行参照的图中的方向。“前”、“后”、“后方”、“底部”、“侧面”之类的术语描述部件的某些部分在参照文字以及描述所讨论的部件的相关附图而会清楚的一致但任意的参照系内的方位。这类术语可包括以上具体提到的词语及其派生以及具有类似含义的词语。类似地，除非上下文中清楚指出，否则术语“第一”、“第二”以及涉及结构的其它类似数字术语并不暗含顺序或次序。
当介绍元件或特征以及示例性实施方式时，冠词“一”、“一个”、“该”、“所述”用于指具有一个或多个此类元件或特征。术语“包含”、“包括”以及“具有”是指包含，并意味着除了具体指出的那些元件或特征以外还有可能具有其它元件或特征。还应理解，除非明确指出按次序执行，否则这里所述的方法步骤、过程和操作不应解释为必需要求其以所述或所示的具体次序执行。还应理解，也可采用附加或可选步骤。
本公开的描述在本质上仅为例示，因而不背离本公开精神的变型理应在本公开的范围内。这样的变型不应视为脱离本公开的精神和范围。

Claims (22)

1.一种密封垫，该密封垫能在第一和第二表面之间挠曲成塌缩状态，该密封垫包括长度不定的弹性导电管状主体，该管状主体具有连续的内表面和外表面，在该内表面和外表面之间限定壁厚，该管状主体包括：
底部件、顶部件以及第一和第二侧部件，该顶部件的宽度比该底部件的宽度窄，所述第一和第二侧部件相对于彼此略向内弯曲，并使所述底部件与所述顶部件相连，使得所述密封垫具有由所述第一和第二侧部件、底部件和顶部件共同限定的梯形的轮廓；
其中所述密封垫构造成在所述底部件用粘合剂固定至所述第二表面，所述第一表面与所述顶部件接合并将该密封垫压缩至0.295英寸至0.185英寸之间的间隙时，对EMI和至少6.4磅每平方英寸的空气压差进行密封；并且
其中所述密封垫构造成在所述底部件用粘合剂固定至所述第二表面，所述第一表面与所述顶部件接合并将该密封垫压缩至0.185英寸至0.134英寸之间的间隙时，对EMI和至少8.6磅每平方英寸的空气压差进行密封，并且不会超过每英寸密封垫长度三十二磅的密封力。
2.根据权利要求1所述的密封垫，其中所述底部件利用粘合剂固定至所述第二表面，并且其中所述第一表面与所述顶部件接合成使得所述密封垫被压缩至0.295英寸的间隙，并对EMI和至少6.4磅每平方英寸的空气压差进行密封。
3.根据权利要求1所述的密封垫，其中所述底部件利用粘合剂固定至所述第二表面，并且其中所述第一表面与所述顶部件接合成使得所述密封垫被压缩至0.134英寸的间隙，并对EMI和至少8.6磅每平方英寸的空气压差进行密封，而不会超过每英寸密封垫长度三十二磅的密封力。
4.一种用于插设在第一表面和第二表面之间的密封垫，该密封垫包括长度不定的弹性管状主体，该管状主体具有连续的内表面和外表面，在该内表面和外表面之间限定壁厚，所述管状主体包括：
底部件，该底部件具有形成所述主体的内表面的第一部分的内表面、 以及形成所述主体的外表面的第一部分以与所述第二表面接触的外表面；
宽度比所述底部件窄的顶部件，该顶部件具有形成所述主体的内表面的第二部分的内表面、以及形成所述主体的外表面的第二部分以与所述第一表面接触的外表面；
相对布置的第一和第二侧部件，该第一和第二侧部件使所述底部件和所述顶部件相连，使得所述底部件的内表面和所述顶部件的内表面隔开一定间隔距离并使得所述底部件的外表面与所述第二表面一致，所述顶部件的外表面与所述第一表面平行；
所述第一和第二侧部件从所述顶部件的对应边缘部分延伸而与所述底部件的对应边缘部分相交，使得所述第一和第二侧部件、所述底部件和所述顶部件共同限定梯形的轮廓，该轮廓在所述第一和第二侧部件与所述底部件和所述顶部件的相交处具有四个修圆的角部；
所述第一和第二侧部件随着所述第一和第二侧部件从所述顶部件延伸而与所述底部件相交而相对于彼此向内弯；
所述第一侧部件具有形成所述主体的外表面的第三部分的外表面、以及形成所述主体的内表面的第三部分的内表面，并且与所述底部件的内表面限定第一角，与所述顶部件的内表面限定第二角；
所述第二侧部件具有形成所述主体的外表面的第四部分的外表面、以及形成所述主体的内表面的第四部分的内表面，并且与所述底部件的内表面限定第三角，与所述顶部件的内表面限定第四角。
5.根据权利要求4所述的密封垫，其中所述第一角和所述第三角均为七十度，并且所述第二角和所述第四角均为九十三度。
6.根据权利要求4所述的密封垫，其中所述第一角和所述第三角相等且为锐角，所述第二角和所述第四角相等且为钝角。
7.根据权利要求4所述的密封垫，其中该密封垫构造成对于从密封垫自由高度的百分之八十二的间隙至密封垫自由高度的百分之四十九的间隙，每英寸长度的密封力的变化不超过百分之六十。
8.根据权利要求4所述的密封垫，其中所述密封垫构造成对于从密 封垫自由高度的百分之八十二的间隙至密封垫自由高度的百分之四十九的间隙的压缩范围，每英寸长度的密封力的变化不超过百分之六十。
9.根据权利要求4所述的密封垫，其中该密封垫能在第一表面和第二表面之间挠曲成塌缩状态，并且其中所述底部件的外表面构造成与所述第二表面一致，所述顶部件的外表面与所述第一表面平行。
10.根据权利要求4所述的密封垫，其中所述底部件的外表面平坦，并且其中所述顶部件的外表面平坦且与所述底部件的外表面平行。
11.根据权利要求4所述的密封垫，其中所述顶部件和所述底部件中的至少一个部件包括至少一个凸出部，所述凸出部从该至少一个部件的内表面向外朝向所述顶部件和所述底部件中的另一部件的内表面延伸，用于在该密封垫挠曲至塌缩状态时与该另一部件的内表面接触。
12.根据权利要求4所述的密封垫，其中该密封垫能够在第一表面和第二表面之间的预定间隙范围内挠曲成塌缩状态，该塌缩状态的特征在于在所述底部件的外表面与所述第二表面之间保持连续的接触。
13.根据权利要求4所述的密封垫，其中该密封垫能够在第一表面和第二表面之间的预定间隙范围内挠曲成塌缩状态，该塌缩状态的特征在于在所述底部件的外表面与所述第二表面之间保持连续的接触；
其中所述预定间隙范围为从0.134英寸至0.295英寸。
14.根据权利要求4所述的密封垫，其中该密封垫能够在第一表面和第二表面之间的从0.134英寸至0.295英寸的预定范围内挠曲至塌缩状态，该塌缩状态的特征在于在所述密封垫转变至所述塌缩状态时，所述第一和第二侧部件从向内弯曲转变至彼此远离地向外弯。
15.根据权利要求4所述的密封垫，其中该密封垫具有均匀的壁厚。
16.根据权利要求4所述的密封垫，其中所述底部件的内表面和外表面之间限定的壁厚小于所述顶部件的内表面和外表面之间限定的壁厚。
17.根据权利要求4所述的密封垫，其中各所述第一和第二侧部件的内表面和外表面之间限定的壁厚与所述顶部件的内表面和外表面之间限定的壁厚不同。 
18.根据权利要求4所述的密封垫，其中该密封垫导电。
19.根据权利要求18所述的密封垫，其中该密封垫包括导电弹性体。
20.根据权利要求4所述的密封垫，其中各修圆角部的内曲率半径为壁厚的百分之二十三，并且其中在所述顶部件与所述第一和第二侧部件的相交处的修圆角部的外曲率半径在壁厚的百分之八十至百分之一百二十的范围内。
21.根据权利要求4所述的密封垫，其中：
该密封垫构造成在所述底部件利用粘合剂固定至第一表面，第二表面与所述顶部件接合并将所述密封垫压缩至0.295英寸至0.185英寸的间隙时，对EMI和至少6.4磅每平方英寸的空气压差进行密封；并且
该密封垫构造成在所述底部件利用粘合剂固定至所述第二表面，所述第一表面与所述顶部件接合并将所述密封垫压缩至0.185英寸至0.134英寸的间隙时，对EMI和至少8.6磅每平方英寸的空气压差进行密封，而不会超过每英寸密封垫长度三十二磅的密封力。
22.根据权利要求4所述的密封垫，其中该密封垫构造成，对于从0.295英寸的间隙至0.134英寸的间隙的压缩范围，每英寸密封垫长度的密封力不超过三十二英镑。 
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