一種旋轉(zhuǎn)組合密封圈的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種密封圈，尤其是涉及一種旋轉(zhuǎn)組合密封圈，屬于動(dòng)密封技術(shù)領(lǐng)域?！颈尘凹夹g(shù)】
[0002] 旋轉(zhuǎn)組合密封圈被廣泛用于旋轉(zhuǎn)或擺動(dòng)運(yùn)動(dòng)的桿、軸、銷、旋轉(zhuǎn)接頭等處，涉及工 程機(jī)械、建筑機(jī)械以及汽車設(shè)備等多個(gè)工業(yè)領(lǐng)域。對(duì)于旋轉(zhuǎn)密封來(lái)說(shuō)，密封件的潤(rùn)滑對(duì)于其 密封性能與壽命均起決定性作用。為了保證旋轉(zhuǎn)密封良好的運(yùn)動(dòng)特性和一定的使用壽命， 密封件應(yīng)該設(shè)計(jì)成在充分潤(rùn)滑條件下工作。
[0003] 傳統(tǒng)的旋轉(zhuǎn)密封圈通過(guò)在旋轉(zhuǎn)工作面開(kāi)設(shè)儲(chǔ)油槽來(lái)解決潤(rùn)滑問(wèn)題。儲(chǔ)油槽一般為 在工作表面的環(huán)形凹槽，易于通過(guò)車削加工的方式得到。但是該類型的旋轉(zhuǎn)密封圈在工作 時(shí)，必須依靠油緩慢滲入至摩擦界面的間隙中來(lái)形成潤(rùn)滑油膜，而且長(zhǎng)時(shí)間連續(xù)工作不易 形成有效的油膜。因此，旋轉(zhuǎn)密封圈的材質(zhì)一般只能采用具有自潤(rùn)滑性能的改性聚四氟乙 烯材料（絕大部分情況下采用的是填充40 %銅粉的聚四氟乙烯復(fù)合材料），但改性聚四氟 乙烯易磨損、材質(zhì)偏軟，無(wú)法承受高載荷。若一旦旋轉(zhuǎn)軸發(fā)生偏心現(xiàn)象，就有可能導(dǎo)致密封 圈承受較大壓力，嚴(yán)重時(shí)密封圈將被擠入溝槽間隙，直接到導(dǎo)致使用壽命下降或者直接損 壞。另外，由于改性聚四氟乙烯材質(zhì)本身特性的原因，還存在著成型工藝局限性大（通常為 模壓成型），成型周期長(zhǎng)等缺點(diǎn)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 本發(fā)明的目的就是為了解決傳統(tǒng)旋轉(zhuǎn)密封圈潤(rùn)滑油膜形成困難、密封圈壽命短、 易磨損、密封效果不穩(wěn)定的問(wèn)題以及加工成型工藝局限性大、成型周期長(zhǎng)等缺點(diǎn)，提出一種 具有新型結(jié)構(gòu)的改性高分子材料旋轉(zhuǎn)組合密封圈。
[0005] 本發(fā)明的目的可以通過(guò)以下技術(shù)方案來(lái)實(shí)現(xiàn)：
[0006] -種旋轉(zhuǎn)組合密封圈，包括一圓環(huán)形基體及設(shè)在該圓環(huán)形基體內(nèi)的彈性元件，所 述的圓環(huán)形基體材料為改性聚酮材料。
[0007] 所述的改性聚酮材料按重量百分比包括下列組分：聚酮80%~99. 9%、加工助劑 0· 01~2 %、固體潤(rùn)滑劑0~19. 9 %。
[0008] 所述的加工助劑包括穩(wěn)定劑與抗氧劑中的一種或兩種。
[0009] 所述的穩(wěn)定劑與抗氧劑均采用常規(guī)選擇。
[0010] 所述的固體潤(rùn)滑劑包括二硫化鉬、石墨或聚四氟乙烯。
[0011] 所述的圓環(huán)形基體的工作面上設(shè)有儲(chǔ)油區(qū)，儲(chǔ)油區(qū)的最大寬度大于工作面軸向?qū)?度的1/2。
[0012] 所述的彈性元件材質(zhì)為橡膠或金屬。
[0013] 所述的彈性元件的截面形狀為符合具有徑向補(bǔ)償力的所有形狀。
[0014] 根據(jù)組合密封圈的密封機(jī)理可知：彈性體密封的自緊密封機(jī)理依賴于彈性體材料 的彈性和不可壓縮性以及初始過(guò)盈或預(yù)壓縮的存在。以格萊圈為例，如圖4、圖5所示：在 自由狀態(tài)下，格萊圈在裝配時(shí)從初始厚度d被壓縮△d，△d即為裝配到深度T的凹槽所需 的過(guò)盈量。因此，裝配后和加壓前，密封接觸表面形成預(yù)載荷應(yīng)力σ。。在運(yùn)行中，流體壓力 Ρ=σχ作用于格萊圈的一側(cè)面并促使格萊圈的密封接觸壓力增加到較高的應(yīng)力值σρ。因 為彈性材料幾乎是不可壓縮的，所以〇。、 〇p、P三者存在如下的關(guān)系：〇p= 〇。+1)，這就意 味著密封接觸壓力σρ總是比流體壓力ρ高出預(yù)壓縮應(yīng)力的量〇。，故不會(huì)形成泄漏。由于 傳統(tǒng)的改性聚四氟乙烯材質(zhì)雖然自潤(rùn)滑性能好，但卻易磨損，彈性模量低，需預(yù)留較大的補(bǔ) 償量，其形成的預(yù)載荷應(yīng)力會(huì)隨著其本身的磨損而不斷下降，最終導(dǎo)致σρ<Ρ，發(fā)生泄 漏。而改性聚酮材料與聚四氟乙烯相比最大的優(yōu)點(diǎn)在于其擁有更好的耐磨性，且彈性模量 高，初始形成的預(yù)載荷應(yīng)力σ。可在較長(zhǎng)時(shí)間內(nèi)保持穩(wěn)定不發(fā)生泄漏，g卩σρ>Ρ，組合密封 圈的使用壽命大大提高。另外，聚酮材料還具有優(yōu)良的韌性、抗蠕變性，耐溫最高可達(dá)200°C 以上，擁有較高的硬度，抗擠出能力強(qiáng)，不吸水尺寸穩(wěn)定性好；成型方式多樣化，可采用注塑 成型、擠出成型等，成型周期短，成本低等優(yōu)點(diǎn)。
[0015] 綜上所述，相對(duì)于傳統(tǒng)的旋轉(zhuǎn)組合密封圈材質(zhì)（改性聚四氟乙烯），本發(fā)明采用的 改性聚酮材質(zhì)擁有更好的耐磨性、抗蠕變性、硬度、抗擠出能力，從而增加了密封圈的壽命； 另外，聚酮材質(zhì)不吸水尺寸穩(wěn)定性好，成型方式多樣化（可采用注塑成型、擠出成型等），成 型周期短，成本低。
【附圖說(shuō)明】
[0016] 圖1為旋轉(zhuǎn)組合密封圈主視結(jié)構(gòu)示意圖；
[0017] 圖2為旋轉(zhuǎn)組合密封圈側(cè)視結(jié)構(gòu)示意圖；
[0018] 圖3為旋轉(zhuǎn)組合密封圈剖視結(jié)構(gòu)示意圖；
[0019]圖4為格萊圈的初始線性過(guò)盈Δd和接觸應(yīng)力〇。；
[0020] 圖5為流體壓力ρ下格萊圈的密封接觸應(yīng)力〇 p。
[0021] 圖中標(biāo)號(hào)：1為圓環(huán)形基體，2為彈性元件，3為對(duì)摩體，4為儲(chǔ)油區(qū)，5為摩擦面?！揪唧w實(shí)施方式】
[0022] 下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)說(shuō)明。
[0023] 實(shí)施例1
[0024] -種旋轉(zhuǎn)組合密封圈，如圖1~圖3所示，包括一圓環(huán)形基體1及設(shè)在該圓環(huán)形基 體1內(nèi)的彈性元件2,圓環(huán)形基體1材料為改性聚酮材料。圓環(huán)形基體1的工作面上設(shè)有儲(chǔ) 油區(qū)4,儲(chǔ)油區(qū)4的最大寬度大于工作面軸向?qū)挾鹊?/2,儲(chǔ)油區(qū)4旁為摩擦面5。彈性元 件2材質(zhì)為橡膠或金屬。彈性元件2的截面形狀為符合具有徑向補(bǔ)償力的所有形狀。使用 時(shí)，圓環(huán)形基體1與對(duì)摩體3配合使用。
[0025] 本實(shí)施例中，改性聚酮材料按重量百分比包括下列組分：聚酮800g，穩(wěn)定劑 (2, 6-二特丁基-4-甲酚）lg，二硫化鉬190g。
[0026] 圓環(huán)形基體通過(guò)注塑一次成型而成。
[0027] 具體物理性能，詳見(jiàn)表1(表1中附上了與改性聚四氟乙烯（填充40%銅粉）性能 對(duì)比）：
[0028] 表1聚酮物理性能
[0029]
[0030] 通過(guò)表1中改性聚酮與改性聚四氟乙烯的物理性能對(duì)比可知，改性聚酮的抗擠出 性能（硬度越高，材料的抗擠出性能越好）、耐磨性、抗拉強(qiáng)度、彈性模量等較改性聚四氟乙 烯都有了較大的提升。
[0031] 實(shí)施例2
[0032] 與實(shí)施例1不同之處在于，改性聚酮材料按重量百分比包括下列組分：聚酮800g， 穩(wěn)定劑（β(3, 5-二特丁基-4羥基苯基）丙酸十八醇酯）2g，二硫化鉬180g。
[0033] 圓環(huán)形基體成型方法：環(huán)形基體首先通過(guò)擠出成型加工成管料，然后通過(guò)車床二 次加工成成品。
[0034] 本實(shí)施例制得的改性聚酮材料具體物理性能詳見(jiàn)表2:
[0035] 表2改性聚酮物理性能
[0036]
[0037] 實(shí)施例3
[0038] 與實(shí)施例1不同之處在于，改性聚酮材料按重量百分比包括下列組分：聚酮999g， 抗氧劑（四[β-3, 5-二特丁基-4-羥基苯基丙酸]季戊四醇酯）lg。
[0039] 本實(shí)施例制得的改性聚酮材料具體物理性能詳見(jiàn)表3 :
[0040] 表3改性聚酮物理性能 [0041 ]
[0042] 實(shí)施例4
[0043] 與實(shí)施例1不同之處在于，改性聚酮材料按重量百分比包括下列組分：聚酮880g， 抗氧劑（四[β-3,5-二特丁基-4-羥基苯基丙酸]季戊四醇酯）20g，固體潤(rùn)滑劑（石 墨）100g〇
[0044] 本實(shí)施例制得的改性聚酮材料具體物理性能詳見(jiàn)表4 :
[0045] 表4改性聚酮物理性能
[0046]
[0047] 通過(guò)以上實(shí)施例中的改性聚酮的物理性能結(jié)果，可以看出本發(fā)明采用的改性聚酮 材質(zhì)擁有更好的耐磨性（用磨損量表征）、韌性（用沖擊強(qiáng)度表征）、抗蠕變性、硬度、抗擠 出能力，從而增加了密封圈的壽命；另外，聚酮材質(zhì)不吸水尺寸穩(wěn)定性好，成型方式多樣化 (可采用注塑成型、擠出成型等），成型周期短，成本低。
[0048] 上述的對(duì)實(shí)施例的描述是為便于該技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員能理解和使用發(fā)明。 熟悉本領(lǐng)域技術(shù)的人員顯然可以容易地對(duì)這些實(shí)施例做出各種修改，并把在此說(shuō)明的一般 原理應(yīng)用到其他實(shí)施例中而不必經(jīng)過(guò)創(chuàng)造性的勞動(dòng)。因此，本發(fā)明不限于上述實(shí)施例，本領(lǐng) 域技術(shù)人員根據(jù)本發(fā)明的揭示，不脫離本發(fā)明范疇所做出的改進(jìn)和修改都應(yīng)該在本發(fā)明的 保護(hù)范圍之內(nèi)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種旋轉(zhuǎn)組合密封圈，包括一圓環(huán)形基體及設(shè)在該圓環(huán)形基體內(nèi)的彈性元件，其特 征在于，所述的圓環(huán)形基體材料為改性聚酮材料。2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種旋轉(zhuǎn)組合密封圈，其特征在于，所述的改性聚酮材料按 重量百分比包括下列組分：聚酮80 %~99. 9 %、加工助劑0.Ol~2 %、固體潤(rùn)滑劑O~ 19. 9%〇3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種旋轉(zhuǎn)組合密封圈，其特征在于，所述的加工助劑包括穩(wěn) 定劑與抗氧劑中的一種或組合。4. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種旋轉(zhuǎn)組合密封圈，其特征在于，所述的固體潤(rùn)滑劑包括 二硫化鉬、石墨或聚四氟乙烯的一種或者組合。5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種旋轉(zhuǎn)組合密封圈，其特征在于，所述的圓環(huán)形基體的工 作面上設(shè)有儲(chǔ)油區(qū)，儲(chǔ)油區(qū)的最大寬度大于或等于工作面軸向?qū)挾鹊?/2。6. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種旋轉(zhuǎn)組合密封圈，其特征在于，所述的彈性元件材質(zhì)為 橡膠或金屬?gòu)椈伞?. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種旋轉(zhuǎn)組合密封圈，其特征在于，所述的彈性元件的截面 形狀為符合具有徑向補(bǔ)償力的所有形狀。
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種旋轉(zhuǎn)組合密封圈，包括一圓環(huán)形基體及設(shè)在該圓環(huán)形基體內(nèi)的彈性元件，所述的圓環(huán)形基體材料為改性聚酮材料，所述的改性聚酮材料按重量百分比包括下列組分：聚酮80％～99.9％、加工助劑0.01～2％、固體潤(rùn)滑劑0～19.9％。相對(duì)于傳統(tǒng)的旋轉(zhuǎn)組合密封圈材質(zhì)(聚四氟乙烯)，本發(fā)明采用的改性聚酮材質(zhì)擁有更好的耐磨性、抗蠕變性、硬度、抗擠出能力，從而增加了密封圈的壽命；另外，聚酮材質(zhì)不吸水尺寸穩(wěn)定性好，成型方式多樣化(可采用注塑成型、擠出成型等)，成型周期短，成本低。
【IPC分類】F16J15/00
【公開(kāi)號(hào)】CN105221745
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201510615976
【發(fā)明人】李小慧, 單旸, 金石磊, 王維德, 馬超
【申請(qǐng)人】上海材料研究所
【公開(kāi)日】2016年1月6日
【申請(qǐng)日】2015年9月24日