CN102418788A

CN102418788A - 弹性结构聚四氟乙烯油封

Info

Publication number: CN102418788A
Application number: CN2010102945869A
Authority: CN
Inventors: 丁攀攀; 白骏烈
Original assignee: Beijing Research and Design Institute of Rubber Industry
Current assignee: Beijing Research and Design Institute of Rubber Industry
Priority date: 2010-09-28
Filing date: 2010-09-28
Publication date: 2012-04-18

Abstract

本发明公开了一种聚四氟乙烯复合材料弹性结构油封，它由金属外骨架(1)、金属内骨架压圈(2)、弹簧片(3)和聚四氟乙烯复合材料制成的密封环(4)组成。其主要特征为，主密封唇的背后有弹簧片(3)提供径向力，密封环(4)是使用聚四氟乙烯复合材料通过机加工工艺而制成。本发明工况稳定，密封性能可靠，使用寿命长，安装方便，通用性、互换性好，可以适应高温、高速、干磨等苛刻的工况，特别适用于发动机、旋转分离器等对密封要求较高的情况。

Description

弹性结构聚四氟乙烯油封

技术领域

本发明涉及了一种密封件，可以适应高温(300℃)、高速、干磨等苛刻的使用工况，特别适用于发动机、旋转分离器等对密封要求较高的情况。

背景技术

在生产过程中人们发现聚四氟乙烯材料具有“记忆功能”。目前，聚四氟乙烯油封是依靠这个原理起到密封作用的。但是这种油封的静密封情况不佳，这是由于当旋转轴停止转动后，油封唇口的温度降低，材料的“记忆功能”变弱，这样油封的径向力就会降低到不足以密封的程度。另外，由于聚四氟乙烯材料蠕变大，造成油封的尺寸随时间的推移会产生变形。此外，聚四氟乙烯材料弹性差，也造成了很多亟待解决的密封问题。

汪建的实用新型ZL00220382.0公开了一种解决此问题的油封结构，它由金属骨架、压圈、橡胶外壳和聚四氟乙烯内圈等组成，其主要特征为聚四氟乙烯内圈上设有凸筋，主密封唇背部设有弹簧圈。由于聚四氟乙烯材料蠕变大，若使用弹簧来减小聚四氟乙烯材料的蠕变，由于使用弹簧时，油封唇口的受力面积小，会导致唇口应力集中，造成唇口局部磨损，使油封早期密封失效。

发明内容

技术方案：

为了解决上述问题，本发明采取一种新的设计方案。本发明的目的是针对现有技术存在的不足，采用从材料和部件结构两方面的措施，克服聚四氟乙烯材料的蠕变和弹性差的问题。通过提出一种聚四氟乙烯复合材料制成的弹性结构的组合式油封来解决现有聚四氟乙烯油封的静态密封性能不佳的问题。

密封环(4)是由聚四氟乙烯复合材料制成。此种聚四氟乙烯复合材料是由聚四氟乙烯粉末和补强填料烧结而成的。这里要注重材料的选择。聚四氟乙烯复合材料的优点有化学稳定性好、热稳定性好、摩擦系数小、自润滑性好，这些都是聚四氟乙烯材料作为油封的得天独厚的优点。该材料的缺点是蠕变、和弹性差。所以选择聚四氟乙烯复合材料的基本要求是蠕变小、耐介质、高耐磨，当然也要根据油封实际的工作工况来确定聚四氟乙烯复合材料的类型。一般情况下可以选用玻璃纤维、碳纤维、铜粉、石墨、二硫化钼、芳纶酯、聚苯酯中的一种或几种作为填料来改善聚四氟乙烯材料的这些性能。本发明采用的一个聚四氟乙烯复合材料配合实例如下：

聚四氟乙烯粉末(质量)80％，玻璃纤维(质量)20％

以上材料在一定温度、压力下烧结成聚四氟乙烯复合材料型材。

密封环(4)采用上述型材通过机械加工方式制成。与模压工艺相比，这种工艺提高了密封环(4)的尺寸精度，提高了油封唇口和旋转轴的同心度，进而提高了油封的密封性能。

弹簧片(3)是由弹簧不锈钢带或其它有良好弹性的钢片以普通五金工艺和热处理方法制成。

弹簧片(3)利用金属材料应力-应变没有滞后的特性弥补由于高分子材料滞后性产生的“形变积累”效应，并使密封环(4)的弹性恢复力得到增加，进而提供稳定的油封径向力。由于弹簧片(3)和密封环(4)接触面积大，可给予密封圈(4)较均匀的压力，这样就可以避免应力集中的情况出现。油封的径向力是决定油封密封性能的重要参数之一。

本发明中涉及的油封在装配时，金属外骨架(1)、密封环(4)、弹簧片(3)和金属内骨架压圈(2)依次配合，然后对金属外骨架(1)实施机械滚压，金属外骨架(1)产生的向内翻口为密封环(4)、弹簧片(3)和金属内骨架压圈(2)提供装配压力，以使各部件紧密配合，无需进行粘合。

另外，当本发明涉及的油封应用于高速工况时，可在密封环(4)的密封部位上加工回油线以提高其动态密封性能。

以下结合附图对本发明做进一步的说明。

附图说明

图1：聚四氟乙烯复合材料弹性结构油封

图2：带副唇的聚四氟乙烯复合材料弹性结构油封

其中：

图1中：1.金属外骨架，2.金属内骨架压圈，3.弹簧片，4.聚四氟乙烯复合材料制成的密封环。

图2中：1.金属外骨架，2.金属内骨架压圈，3.弹簧片，4.聚四氟乙烯复合材料制成的密封环，5.密封副唇。

具体实施方式

实施例：

油封骨架(1，2)的设计参考标准GB/T9877.3-1988(《旋转轴唇形密封圈结构尺寸系列第三部分：装配式旋转轴唇形密封圈》)。

油封骨架(1，2)的加工工艺：

切屑钢板得到环形件→将环形件滚压成型→机加工→外骨架(1)；

切屑钢板得到环形件→将环形件滚压成型→内骨架(2)

弹簧片(3)加工工艺：打孔工装→线切割预成型→冲压成型。当然也可以采用冲切成型等其他常用的五金件加工工艺加工。另外，也可以采用其它类似的弹簧片结构来起到类似的效果来为油封提供径向力。

密封环(4)的加工工艺：聚四氟乙烯粉、填料→烧结→聚四氟乙烯复合材料的筒材或棒材→机加工→油封密封环(4)。

油封(图1)的加工工艺：

内外骨架(1，2)、弹簧片(3)、油封密封环(4)→组装成油封半成品→机加工使油封外径尺寸达到设计要求→油封成品。

密封副唇(5)使用普通的橡胶制品模压生产工艺生产，其加工工艺如下：橡胶混炼→硫化→修边→密封副唇(5)。

油封(图2)的加工工艺：

内外骨架(1，2)、弹簧片(3)、油封密封环(4)、密封副唇(5)→组装成油封半成品→机加工油封外径使油封外径尺寸达到设计要求→油封成品。

本发明提高了油封的密封性能，延长了油封的使用寿命，降低了更换油封的频率，提高了设备使用效率，降低了生产成本。当然，上述说明并非是对本发明的限制，本发明也并不限于上述举例，本技术领域的普通技术人员，在本发明的实质范围内，做出的变化、改型、添加或替换，都应属于本发明的保护范围。

Claims

1.一种聚四氟乙烯复合材料制成的弹性结构油封，其特征在于包括金属外骨架(1)、金属内骨架压圈(2)、弹簧片(3)和聚四氟乙烯复合材料制成的密封环(4)。

2.根据权利要求1所述的油封，其特征在于密封环(4)由聚四氟乙烯复合材料制成。此种聚四氟乙烯复合材料是由聚四氟乙烯粉末和补强填料烧结而成，然后通过机械加工的方式制成密封环(4)。

3.根据权利要求1所述的油封，其特征在于弹簧片(3)是由弹簧不锈钢带或其它有良好弹性的钢片以普通五金工艺和热处理方法制成。

4.根据权利要求1所述的油封，其特征在金属外骨架(1)、密封环(4)、弹簧片(3)和金属内骨架压圈(2)依次配合，然后对金属外骨架(1)实施机械滚压，金属外骨架(1)产生的向内翻口为密封环(4)、弹簧片(3)和金属内骨架压圈(2)提供装配压力，以使各部件紧密配合，无需进行粘合。

5.根据权利要求1所述的油封，其特征在于可在密封环(4)上加工回油线，以适应本发明应用于高速工况时，提高其动态密封性能。