CN103406739A - 一种新型刷式密封制造方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种新型刷式密封制造方法，属于密封技术领域。本发明将金属丝制备成刷丝束，再采用焊接、胶结方式将刷丝束分段固定，便于人工或自动分割成刷丝簇，接着将刷丝簇采用超声波焊接方式制备成刷封体，最后将刷封体与密封体组装在一起成为刷式密封，修整刷式密封以达到装配要求。本发明大幅节约了刷丝材料，节省了大量工时，避免了材料污染，提高了安装精度，节省了后续的修整及打磨工序，减小了刷式密封的应力变形，增强了密封效果及使用安全性，增加了加工精度，减少了人工修整环节，便于采用自动化方式加工生产。

Description

一种新型刷式密封制造方法

技术领域

本发明属于密封技术领域，特别是涉及一种刷式密封件的制造方法。

背景技术

众所周知，传统相对运动部件之间的密封多为硬齿密封。若其安装间隙过小，容易造成动静部件之间碰磨，损坏设备。若其安装间隙过大则泄漏增加，达不到密封要求，同时硬齿容易磨损，使得设备运行一段时间后，泄露量逐渐加大。而刷式密封可以用具有弹性的毛刷代替硬齿，安装间隙可以很小，从而减小泄漏。

目前刷式密封的制造工艺中采用熔焊法（电子束焊，激光焊，等离子焊，氩弧焊），也有采用挤压夹紧法将刷丝夹紧的刷式密封。就挤压夹紧法而言，由于各部分刷丝受力不均匀，物理性能要差于熔焊式刷式密封。而就熔焊法而言，由于刷丝之间有间隙，无法做到100%均匀排列，造成焊接过程中能量不均，很难保证刷丝100%焊牢。同时，熔焊法温度较高，会影响金属丝的物理性能，因此运行中经常出现掉丝现象，脱落的刷丝会对设备产生研磨、损坏，不利于设备的稳定运行。另一方面，熔焊产生的高温焊接变形及焊接应力较大，对后续装配精度带来较大影响，从而影响了密封效果。

超声波金属焊接是利用高频振动波传递到两个需焊接的金属表面，在加压的情况下，使两个金属表面相互摩擦而形成分子层之间的固合。金属在进行超声波焊接时，既不向工件输送电流，也不向工件施以高温热源，接头间的冶金结合是母材不发生熔化的情况下实现的一种固态焊接（焊区的温度不超过被焊金属绝对熔化温度的50%）。其优点在于快速、节能、强度高、无火花、接近冷态加工。

发明内容

针对上述现有技术的不足，本发明要解决的技术问题是提供一种焊接均匀、牢固、变形小，对刷丝性能影响尽可能小的新型刷式密封制造方法。

具体地说，本发明是采取以下的技术方案来实现的，包括以下步骤：

1）采用单根金属丝卷绕或者采用多根金属丝合并在一起拉制的方式，将金属丝制备成为由金属丝合并组成的刷丝束；

2）采用焊接或者胶结方式将刷丝束分段固定成多段刷丝段，然后再将各段刷丝段切割下来成为刷丝簇；

3）采用超声波焊接方式将刷丝簇固接为刷封体； 

4）将刷封体与密封体组装在一起成为刷式密封；

5）修整刷式密封以达到装配要求。

上述技术方案的进一步特征在于：在步骤2）中，用焊接方式或胶结方式将刷丝束沿横截面方向按宽度和间距固定，从而将刷丝束分成多段刷丝段，然后再切割成刷丝簇。

上述技术方案的进一步特征在于：在步骤3）中，所述刷封体由刷丝簇单独固接而成，或者由刷丝簇和前挡板固接而成，或者由刷丝簇和后挡板固接而成。

上述技术方案的进一步特征在于：在步骤3）中，所述刷封体由前挡板、后挡板和刷丝簇共同固接而成，固接时先将刷丝簇夹在前挡板与后挡板之间，再采用超声波焊接方式将前挡板、后挡板和刷丝簇固接为刷封体。

上述技术方案的进一步特征在于：在步骤3）中，所述刷封体由刷丝簇、金属片共同固接而成，固接时先在刷丝簇中间、一侧或两侧增加金属片，再采用超声波焊接方式将刷丝簇与金属片固接为刷封体。

上述技术方案的进一步特征在于：在步骤3）中，所述刷封体由刷丝簇、金属片、与前挡板和/或后挡板共同固接而成，固接时先在刷丝簇中间、一侧或两侧增加金属片，再采用超声波焊接方式将刷丝簇与金属片、与前挡板和/或后挡板固接为刷封体。

上述技术方案的进一步特征在于：所述前挡板与后挡板，为圆环形或弧形或长方形部件。

上述技术方案的进一步特征在于：在步骤4）中，所述密封体为类似汽轮机汽封圈或空预器直条密封片的部件。

上述技术方案的进一步特征在于：在步骤4）中，所述组装的方式为铆接、插接、焊接和/或螺纹连接。

上述技术方案的进一步特征在于：在步骤5）中，所述修整的方式为磨削和/或线切割。

本发明的有益效果如下：本发明的新型刷式密封制造方法采用焊接或胶结方式将刷丝束分段固定，然后再切割，避免了现有工艺分段不均，掉丝及污染丝，周转储存不方便的缺点，便于自动化生产，同时大幅节约了刷丝材料，使得现有刷封关键生产工序及设备线切割变得可有可无，节省了大量工时，避免了材料污染，省去了清洗工序，提高了后续焊接质量，另外采用超声波焊接方式将刷丝簇或刷丝簇与前挡板和/或后挡板固接为刷封体，消除了刷丝之间间隙以及刷丝簇排列不均匀带来的焊接缺陷，减小了焊接温度对刷丝造成的损害，同时有效减小了熔焊产生的高温焊接变形及焊接应力，提高了安装精度，节省了后续的修整及打磨工序，减小了刷式密封使用过程中的应力变形，增强了密封效果及使用安全性，另外，由于增加了加工精度，减少了人工修整环节，便于采用自动化方式加工生产。

附图说明

图1为刷式密封结构示意图。

图2为刷封体的典型结构示意图。

图3为刷封体超声波焊接示意图。

以上图中，1为密封体，2为刷封体，3为刷丝簇，4为前挡板，5为后挡板，6为焊接区，7为焊接头，8为焊座。

具体实施方式

下面结合附图，对本发明进行详细描述。

如图1所示，刷式密封由密封体1和刷封体2组装而成，其中密封体1为类似汽轮机汽封圈或空预器直条密封片的部件。

图2给出了刷封体2的典型结构。如图2所示，通常情况下，刷封体2由刷丝簇3、前挡板4、后挡板5组成，刷丝簇3与前挡板4和后挡板5通过焊接区6相固接；必要时，在刷丝簇2中间、一侧或两侧还可以增加薄金属片，薄金属片与刷丝簇2、或者薄金属片与刷丝簇2和前挡板4和/或后挡板5一并固接。除上述通常情况外，刷封体2也可以由刷丝簇3单独固接而成，或者由刷丝簇3与前挡板4和后挡板5中的其中一个固接而成。前挡板4与后挡板5的形状并不特定，可以为圆环形或弧形或长方形部件。

具体而言，本发明的新型刷式密封制造方法，包括如下步骤：

首先，根据设计要求确定刷丝束的根数，采用手动或自动绕（拉）丝机将单根金属丝制备成为具有一定数量的金属丝合并组成的刷丝束，或者采用多根丝同时合并在一起拉制形成刷丝束。刷丝束制成后，将刷丝束整齐排列并装夹紧备用。刷丝材料视不同应用环境可选择高温合金丝、不锈钢丝、塑料丝、尼龙丝等。

然后，采用焊接方式（如超声波焊接）或胶结方式（如快干胶）将刷丝束沿横截面方向以宽度及间距固定，从而将刷丝束按顺序和尺寸分成多段的刷丝段，，然后采用机械或人工方式将每一小段切割下来成为刷丝簇。

接着，采用超声波焊接方式制备刷封体。图3给出了刷封体超声波焊接情况，将刷封体放置在焊接头7和焊座8之间进行超声波焊接。通常情况下，将前挡板、后挡板与刷丝簇固接为刷封体。在此过程中，要将刷丝簇装夹在前挡板与后挡板之间，并保证前挡板、后挡板与刷丝簇装夹牢固，不松动，夹具设计应当保证焊接过程中始终保持一定的紧力，同时允许刷丝簇在焊接振动过程中趋于均匀化。焊接宜采用自动焊接方式，以保证焊接质量。焊接可采用工件运动，焊接头不动的方式，也可采用焊接头运动，工件不动的方式。此外，也可以将刷丝簇单独固接为刷封体，或者将刷丝簇与前挡板和后挡板中的其中一个固接为刷封体，或者在刷丝簇中间、一侧或两侧增加金属片，用超声波焊接方式将其与刷丝簇、或者其与刷丝簇以及前挡板和/或后挡板固接为刷封体。

最后，通过铆接、插接、焊接、压接、螺纹连接等方式将刷封体与密封体组装在一起成为刷式密封成品，然后通过磨削或线切割修整刷式密封配合尺寸达到装配要求，从而完成加工过程。

虽然本发明已以较佳实施例公开如上，但实施例并不是用来限定本发明的。在不脱离本发明之精神和范围内，所做的任何等效变化或润饰，同样属于本发明之保护范围。因此本发明的保护范围应当以本申请的权利要求所界定的内容为标准。

Claims (10)

1.一种新型刷式密封制造方法，其特征在于，包括如下步骤：

1）采用单根金属丝卷绕或者采用多根金属丝合并在一起拉制的方式，将金属丝制备成为由金属丝合并组成的刷丝束；

2）采用焊接或者胶结方式将刷丝束分段固定成多段刷丝段，然后再将各段刷丝段切割下来成为刷丝簇；

3）采用超声波焊接方式将刷丝簇固接为刷封体； 

4）将刷封体与密封体组装在一起成为刷式密封；

5）修整刷式密封以达到装配要求。

2.根据权利要求1所述的新型刷式密封制造工艺，其特征在于：在步骤2）中，用焊接方式或胶结方式将刷丝束沿横截面方向按宽度和间距固定，从而将刷丝束分成多段刷丝段，然后再切割成刷丝簇。

3.根据权利要求1所述的新型刷式密封制造方法，其特征在于：在步骤3）中，所述刷封体由刷丝簇单独固接而成，或者由刷丝簇和前挡板固接而成，或者由刷丝簇和后挡板固接而成。

4.根据权利要求1所述的新型刷式密封制造方法，其特征在于：在步骤3）中，所述刷封体由前挡板、后挡板和刷丝簇共同固接而成，固接时先将刷丝簇夹在前挡板与后挡板之间，再采用超声波焊接方式将前挡板、后挡板和刷丝簇固接为刷封体。

5.根据权利要求1所述的新型刷式密封制造方法，其特征在于：在步骤3）中，所述刷封体由刷丝簇、金属片共同固接而成，固接时先在刷丝簇中间、一侧或两侧增加金属片，再采用超声波焊接方式将刷丝簇与金属片固接为刷封体。

6.根据权利要求1所述的新型刷式密封制造方法，其特征在于：在步骤3）中，所述刷封体由刷丝簇、金属片、与前挡板和/或后挡板共同固接而成，固接时先在刷丝簇中间、一侧或两侧增加金属片，再采用超声波焊接方式将刷丝簇与金属片、与前挡板和/或后挡板固接为刷封体。

7.根据权利要求3-6任一所述的新型刷式密封制造方法，其特征在于：所述前挡板与后挡板，为圆环形或弧形或长方形部件。

8.据权利要求1所述的新型刷式密封制造方法，其特征在于：在步骤4）中，所述密封体为类似汽轮机汽封圈或空预器直条密封片的部件。

9.据权利要求1所述的新型刷式密封制造方法，其特征在于：在步骤4）中，所述组装的方式为铆接、插接、焊接和/或螺纹连接。

10.据权利要求1所述的新型刷式密封制造方法，其特征在于：在步骤5）中，所述修整的方式为磨削和/或线切割。

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