CN103557328A - 一种聚醚醚酮树脂类材料组合式蜂窝密封及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明目的是针对现有技术的不足，提供一种聚醚醚酮树脂类非金属蜂窝密封带与金属基底组合式蜂窝密封，其特征在于：所述蜂窝密封是由蜂窝密封带和金属基底通过机械方法镶嵌装配得到的组合式蜂窝密封，其中蜂窝密封带是由聚醚醚酮树脂类非金属材料通过注塑成型方法制成的，且蜂窝密封带上的蜂窝密封孔为正六边形的通孔或盲孔，形状规整，对边距4～10mm，壁厚0.5～3mm，深度1.6～8mm。与金属蜂窝密封比较，采用该种技术可以减小蜂窝密封的密封间隙，提高其密封性能，提升运转稳定性，降低噪音，并使蜂窝密封能够在易爆易腐蚀等较苛刻条件下使用；同时因采用了注塑成型及组合式结构设计，使生产效率得到提高，并且能够节约能源，降低成本。

Description

一种聚醚醚酮树脂类材料组合式蜂窝密封及其制备方法

技术领域

本发明涉及一种蜂窝密封，特别是一种采用聚醚醚酮（PEEK）树脂类非金属材料蜂窝密封带与金属基底通过机械连接得到的组合式蜂窝密封。

背景技术

蜂窝密封技术是一项成熟的技术，已广泛应用于航天飞机、大功率火箭、军用及民用飞机、多种航船的发动机以及电力、石化行业的汽轮机、燃气轮机、压缩机中，寿命是普通梳齿密封的两倍以上，具有减少泄漏、提高转子稳定性、提高效率等多重优越性能。蜂窝密封作为当今世界最先进的一种密封方式，在减少径向间隙值时，可借助于优化密封蜂窝室几何参数的关系显著提高机械的经济性。蜂窝密封一般由焊为一体的基体环和蜂窝带组成。蜂窝网格多数为正六边形，具有较高刚度，并提供了较大的阻尼，能抑制转子的振动。蜂窝密封作为一种高效的非接触式密封，不但具有防泄漏去湿等功能，还能有效抑制密封气流激振，提高机组的稳定性。

然而使用金属材料制造的蜂窝密封存在以下问题：

1、传统钢蜂窝密封与转子碰磨时容易产生火花，不能应用在处理易燃易爆介质的机器中。

2、新型铝蜂窝密封材质较软，与转子碰磨时能量主要消耗在金属形变上,且很少有微粒脱落,能够有效避免火花问题。但在设计间隙小，摩擦系数较高时容易发生研轴，因此，金属制成的蜂窝密封与轴之间的间隙至少需200μm以上，在一些介质泄漏量要求严格的场合无法达到使用要求。

3、金属蜂窝密封容易遭受腐蚀性介质的腐蚀作用，导致密封效果和寿命的降低。

目前，有一种使用聚醚醚酮（PEEK）非金属制作蜂窝密封的技术（CN102537364 A），一定程度上弥补了金属蜂窝密封的不足，其主要采用聚醚醚酮（PEEK）树脂模压成环状后进行机械加工的方法得到蜂窝密封。该技术工艺较复杂，材料使用率低，成本高，生产效率低。

发明内容

本发明是针对上述技术中存在的不足，提供一种聚醚醚酮（PEEK）树脂类非金属材料注塑成型蜂窝带并与金属基底镶嵌组成组合式结构的蜂窝密封制造技术。与金属蜂窝密封比较，采用该种技术可以减小蜂窝密封的密封间隙，提高其密封性能，提升运转稳定性，降低噪音，并使蜂窝密封能够在易爆易腐蚀等较苛刻条件下使用；同时因采用了注塑成型及组合式结构设计，使生产效率得到提高，并且能够节约能源，降低成本。

本发明具体提供了一种聚醚醚酮树脂类非金属蜂窝密封带与金属基底组合式蜂窝密封，其特征在于：所述蜂窝密封是由蜂窝密封带2和金属基底3通过机械方法镶嵌装配得到的组合式蜂窝密封1，其中蜂窝密封带2是由聚醚醚酮树脂类非金属材料制成的，且蜂窝密封带2上的蜂窝密封孔为正六边形的通孔或盲孔，形状规整，对边距4～10mm，壁厚0.5～3mm，深度1.6～8mm。蜂窝密封带2是利用聚醚醚酮树脂类非金属材料采用注塑成型的方法制成的，所述聚醚醚酮树脂类非金属材料为聚醚醚酮树脂及其复合材料。

本发明还提供了所述蜂窝密封的制备方法，其特征在于，所述蜂窝密封带2是利用聚醚醚酮树脂类非金属材料采用注塑成型的方法制成的，其制备工艺为：根据蜂窝密封带2尺寸设计相应的注塑模具，然后将聚醚醚酮树脂类非金属材料放入注塑机的料筒内，经过加热、压缩、剪切、混合和输送，使其融化均匀；借助柱塞或螺杆向熔体施加压力，使高温熔体通过料筒前面的喷嘴和模具的流道系统注射入闭合好的模腔中，经冷却定型，开启模具，顶出，得到蜂窝密封带2；

金属基底3是通过机械加工得到的，其尺寸是根据密封体的尺寸和技术条件要求而设计的；蜂窝密封带2与金属基底3通过机械连接的方法组合装配得到蜂窝密封1（连接方法优选插槽嵌入法或螺钉固定法）。

聚醚醚酮作为一种特种工程塑料，其注塑成型加工温度要求较高，需对一般注塑设备进行改造以满足要求。之前并没有聚醚醚酮类非金属材料蜂窝密封带注塑成型的成熟技术，需要解决注塑模具设计和制造中遇到的浇口和流道设计以及顶出脱模等问题。还需通过试验摸索，克服注塑成型过程中出现的塑化不良，材料收缩等各种问题。本发明最终总结出注塑成型制造聚醚醚酮树脂类非金属材料蜂窝密封带2的工艺方法：

a.根据密封体的尺寸和技术条件要求，设计蜂窝密封带2的尺寸；

b.根据蜂窝密封带2的尺寸设计相应的注塑模具；

c.将聚醚醚酮树脂类非金属材料的粒料或粉料通过烘箱干燥，然后放入注塑机的料斗内，经螺杆转动输运到料筒内，料筒温度设定为344℃～420℃，经加热使树脂融化均匀；借助柱塞或螺杆向熔体施加40MPa～140MPa压力，使高温熔体通过料筒前面的喷嘴和模具的浇道系统注射入闭合好的模腔中，模具加热温度设定为160℃～200℃，经冷却定型，开启模具，顶出，得到蜂窝密封带2；

d.经后续处理（热处理，退火）得到形状尺寸稳定的聚醚醚酮（PEEK）树脂类非金属蜂窝密封带2。

本发明的有益效果：

所选聚醚醚酮（PEEK）树脂类非金属材料具有耐高温、高强度、耐腐蚀、耐磨损等性能，加工性能良好，密封适配性突出，使用寿命长。使用此类材料制作蜂窝带与金属基底组合得到的蜂窝密封可以比传统的金属蜂窝密封间隙减小一半，密封性能更好，提升了机组运转稳定性，降低了噪音，同时能够在易爆易腐蚀等较苛刻条件下使用。

采用注塑成型的方法制得一定规格的聚醚醚酮（PEEK）树脂类非金属材料蜂窝密封带，然后与金属基底组合得到蜂窝密封。此法能够加工外形复杂、尺寸精确的制品。同模压成型PEEK环再通过机械加工得到蜂窝密封的工艺相比，本发明所述工艺生产效率高，产品质量稳定，能够有效的节约能源，降低成本。

采用聚醚醚酮（PEEK）类非金属蜂窝密封带与金属基底组合式结构，可以节约材料成本，提高加工效率。并且可通过不同规格的密封带和金属基底的设计得到各种规格的产品，以满足不同装配要求。

附图说明

图1组合式蜂窝密封结构示意图；其中1为组合式蜂窝密封；2为蜂窝密封带；3为金属基底。

具体实施方式

实施例1

如图1所示，本实施例1制备的组合式蜂窝密封1是由聚醚醚酮树脂非金属材料蜂窝密封带2和金属基底3通过装配得到的，其尺寸为外径200mm，内径100mm，高30mm。

蜂窝密封带2是利用聚醚醚酮树脂类非金属材料采用注塑成型的方法制成的，其具体制备工艺为：

a.根据密封体的尺寸和技术条件要求，设计蜂窝密封带2的尺寸为外径104mm，内径100mm，高30mm。且蜂窝密封带2上的蜂窝密封孔为正六边形的通孔，形状规整，对边距4mm，壁厚1mm，深度2mm。

b.根据蜂窝密封带2的尺寸设计相应的注塑模具；

c.将聚醚醚酮树脂类非金属材料的粒料通过烘箱干燥，然后放入注塑机的料斗内，经螺杆转动输运到料筒内，料筒温度由料斗到喷嘴依次设定为350℃，375℃，385℃，385℃，390℃，经加热使树脂融化均匀；借助柱塞或螺杆向熔体施加60MPa压力，使高温熔体通过料筒前面的喷嘴和模具的浇道系统注射入闭合好的模腔中，模具加热温度设定为180℃，经冷却定型，开启模具，顶出，得到蜂窝密封带2；

d.经230℃X2h热处理退火，获得形状尺寸稳定的聚醚醚酮（PEEK）树脂类非金属蜂窝密封带2。

根据密封体的尺寸和技术条件要求，设计金属基底3的尺寸为外径200mm，内径104mm，高30mm；根据金属基底3的设计尺寸通过机械加工得到金属基底3。

将所得的聚醚醚酮树脂类非金属蜂窝密封带2与金属基底3通过插槽嵌入方法组合装配得到聚醚醚酮树脂类非金属蜂窝密封带与金属基底组合式结构的蜂窝密封产品。

实施例2

如图1所示，本实施例2制备的组合式蜂窝密封1是由聚醚醚酮树脂非金属材料蜂窝密封带2和金属基底3通过装配得到的，其尺寸为外径400mm，内径200mm，高170mm。

蜂窝密封带2是利用聚醚醚酮树脂类非金属材料采用注塑成型的方法制成的，其具体制备工艺为：

a.根据密封体的尺寸和技术条件要求，设计蜂窝密封带2的尺寸为外径212mm，内径200mm,高170mm。且蜂窝密封带2上的蜂窝密封孔为正六边形的盲孔，形状规整，对边距10mm，壁厚2mm，深度5mm。

b.根据蜂窝密封带2的尺寸设计相应的注塑模具；

c.将聚醚醚酮树脂类非金属材料的粒料通过烘箱干燥，然后放入注塑机的料斗内，经螺杆转动输运到料筒内，料筒温度由料斗到喷嘴依次设定为360℃，390℃，395℃，395℃，410℃，经加热使树脂融化均匀；借助柱塞或螺杆向熔体施加100MPa压力，使高温熔体通过料筒前面的喷嘴和模具的浇道系统注射入闭合好的模腔中，模具加热温度设定为200℃，经冷却定型，开启模具，顶出，得到蜂窝密封带2；

d.经与实施例1相同的后续处理得到形状尺寸稳定的聚醚醚酮（PEEK）树脂类非金属蜂窝密封带2。

根据密封体的尺寸和技术条件要求，设计金属基底3的尺寸为外径400mm，内径212mm，高170mm。根据金属基底3的设计尺寸通过机械加工得到金属基底3。

将所得的聚醚醚酮树脂类非金属蜂窝密封带2与金属基底3通过螺钉固定的方法组合装配得到聚醚醚酮树脂类非金属蜂窝密封带与金属基底组合式结构的蜂窝密封产品。

实施例3

与实施例1的不同之处在于：蜂窝密封带2上的蜂窝密封孔为正六边形的通孔，形状规整，对边距6mm，壁厚0.5mm，深度1.6mm。模具加热温度设定为160℃。

上述实施例只为说明本发明的技术构思及特点，其目的在于让熟悉此项技术的人士能够了解本发明的内容并据以实施，并不能以此限制本发明的保护范围。凡根据本发明精神实质所做的等效变化或修饰，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种聚醚醚酮树脂类非金属蜂窝密封带与金属基底组合式蜂窝密封，其特征在于：所述蜂窝密封是由蜂窝密封带（2）和金属基底（3）通过机械方法镶嵌装配得到的组合式蜂窝密封（1），其中蜂窝密封带（2）是由聚醚醚酮树脂类非金属材料制成的。

2.按照权利要求1所述聚醚醚酮树脂类非金属蜂窝密封带与金属基底组合式蜂窝密封，其特征在于：所述蜂窝密封带（2）上的蜂窝密封孔为正六边形的通孔或盲孔，对边距4～10mm，壁厚0.5～3mm，深度1.6～8mm。

3.按照权利要求1所述聚醚醚酮树脂类非金属蜂窝密封带与金属基底组合式蜂窝密封，其特征在于：所述蜂窝密封带（2）是利用聚醚醚酮树脂类非金属材料采用注塑成型的方法制成的。

4.按照权利要求1或3所述聚醚醚酮树脂类非金属蜂窝密封带与金属基底组合式蜂窝密封，其特征在于：所述聚醚醚酮树脂类非金属材料为聚醚醚酮树脂及其复合材料。

5.一种如权利要求1所述蜂窝密封的制备方法，其特征在于：

蜂窝密封带（2）是利用聚醚醚酮树脂类非金属材料采用注塑成型的方法制成的，其制备工艺为：根据蜂窝密封带（2）尺寸设计相应的注塑模具，然后将聚醚醚酮树脂类非金属材料放入注塑机的料筒内，经过加热、压缩、剪切、混合和输送，使其融化均匀；借助柱塞或螺杆向熔体施加压力，使高温熔体通过料筒前面的喷嘴和模具的流道系统注射入闭合好的模腔中，经冷却定型，开启模具，顶出，得到蜂窝密封带（2）；

金属基底（3）是通过机械加工得到的，其尺寸是根据密封体的尺寸和技术条件要求而设计的；蜂窝密封带（2）与金属基底（3）通过机械连接方法组合装配得到蜂窝密封（1）。

6.按照权利要求5所述蜂窝密封的制备方法，其特征在于，蜂窝密封带（2）具体制备工艺为：

a.根据密封体的尺寸和技术条件要求，设计蜂窝密封带（2）的尺寸；

b.根据蜂窝密封带（2）的尺寸设计相应的注塑模具；

c.将聚醚醚酮树脂类非金属材料的粒料或粉料通过烘箱干燥，然后放入注塑机的料斗内，经螺杆转动输运到料筒内，料筒温度设定为344℃～420℃，经加热使树脂融化均匀；借助柱塞或螺杆向熔体施加40MPa～140MPa压力，使高温熔体通过料筒前面的喷嘴和模具的浇道系统注射入闭合好的模腔中，模具加热温度设定为160℃～200℃，经冷却定型，开启模具，顶出，得到蜂窝密封带（2）；

d.经后续处理得到形状尺寸稳定的聚醚醚酮（PEEK）树脂类非金属蜂窝密封带（2）。

7.按照权利要求1所述聚醚醚酮树脂类非金属蜂窝密封带与金属基底组合式蜂窝密封，其特征在于：蜂窝密封带（2）与金属基底（3）的组合装配方法是插槽嵌入法或螺钉固定法。

8.按照权利要求5或6所述蜂窝密封的制备方法，其特征在于：蜂窝密封带（2）与金属基底（3）的组合装配方法是插槽嵌入法或螺钉固定法。

Images