CN105909788A - 耐高温式圆环形组件及其制作方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种耐高温式圆环形组件，包括聚四氟乙烯圆环，该聚四氟乙烯圆环的内圆中部区域设置有径向向内延伸的圆环凹槽和固定在该圆环凹槽内的金属圆环。本发明还提供了一种制作上述耐高温式圆环形组件的方法，包括加热、添加金属圆环、加工等步骤。该种耐高温式圆环形组件克服了聚四氟乙烯材料硬度低、易冷流等不足，极大限度的提升了其稳定性，使其在高温高压等环境下仍然具有良好的物理特性，非常适合运用在易燃易爆的工况中。
Description
技术领域
本发明涉及一种耐高温式圆环形组件，以及用于制作耐高温式圆环形组件的方法。
背景技术
聚四氟乙烯一般称作“不粘途层”或“易清洁物料”，这种材料抗酸、抗碱，而且几乎不溶于所有溶剂，而且具有耐高温、耐低温、耐腐蚀、耐气候、高润滑、无毒害、电绝缘等特性，在多种行业中起到了举足轻重的作用，尤其作为密封件已经得到越来越广泛的应用。传统的聚四氟乙烯密封件主要由单纯的聚四氟乙烯本体构成，但用其制作的密封件硬度相对较低，易冷流，且在负荷下发生形变，即使去负荷后不能恢复原形的变形现象；特别是在高温高压下，其密封性能较差，而且寿命较短，更易冷流变形，使其密封性能大幅度降低；即便是对聚四氟乙烯内加入填充材料来提高其耐温、耐压等物理特性，但在较高的压力下，仍然无法保证聚四氟乙烯制品的稳定性和密封性，所以，现有聚四氟乙烯密封件不能满足各类密封面的需求，还有待于进一步提升和完善。
中国专利
104121363A
号公开的名称为“一种聚四氟乙烯密封带”给出一种方案。该密封带包括带体，所述带体由外向内分别为由膨体聚四氟乙烯加工而成的表层，由橡胶复合构成的弹性层以及纤维层构成；所述纤维层为碳素纤维组成；所述纤维层中由至少
3
层碳素纤维紧密压合而成，所述纤维层和弹性层连接处填充分布有碳纤维颗粒，所述碳纤维颗粒的粒径为
55-95
微米；所述表层厚度
H1
、弹性层厚度
H2
与纤维层厚度
H3
之比为
4:5:3
；该发明利用聚四氟乙烯表层、弹性层、纤维层的逐层作用，可提高聚四氟乙烯密封带的柔韧性、缩回弹性、抗拉强度、抗压强度，进而提升聚四氟乙烯密封带的使用性能；该发明中采用的弹性层和纤维层虽然具有一定的抗拉、抗压强度，但在高温度、高压力等特殊工况中，其易产生变形，导致密封性能大打折扣，因此该聚四氟乙烯密封带不易达到理想的技术效果。
发明内容
本发明的目的是提供一种利用三面包裹金属圆环的方式解决抗压性差和高温及高压下易冷流变形等问题的耐高温式圆环形组件。
本发明的另一目的是提供一种用于制作聚四氟乙烯圆环内加入金属圆环的耐高温式圆环形组件的方法。
本发明所提出的一种耐高温式圆环形组件包括聚四氟乙烯圆环，该聚四氟乙烯圆环的内圆中部区域设置有径向向内延伸的圆环凹槽和固定在该圆形凹槽内的金属圆环。
所述金属圆环包括不锈钢圆环或铜圆环。
本发明所提出的用于制作耐高温式圆环形组件的方法包括加热和添加金属圆环，以及加工的步骤，其中，加热先将聚四氟乙烯圆环放入高温炉内，再将炉内温度提升至
330
℃
-360
℃，在该温度下保温
30-180
分钟后取出；添加金属圆环首先将取出的聚四氟乙烯圆环沿着直径的方向向外扩大，当聚四氟乙烯圆环变形后迅速将外径大于原聚四氟乙烯圆环内径的金属圆环放入内圆后，然后从聚四氟乙烯圆环的外径向内挤压，以使金属圆环固定在聚四氟乙烯圆环的圆形凹槽内进行包裹；加工包括将包裹金属圆环后的聚四氟乙烯圆环降温后对其外径和端面进行机械清理，以使聚四氟乙烯圆环具有物理性能。
所述添加金属圆环的步骤中，金属圆环的外径大于聚四氟乙烯圆环内径的
20%-35%
。
所述加工步骤中，先将包裹金属圆环后的聚四氟乙烯圆环再放入高温炉内，然后将高温炉内的温度缓慢降至
100
℃后将其取出，再进行加工。
本发明所提出的耐高温式圆环形组件中的聚四氟乙烯圆环内所安装的金属圆环使其三面进行包裹，而且金属圆环的外径大于聚四氟乙烯圆环的内径，所以，该种安装金属圆环的方式可以使圆环形组件解决抗压性差和高温及高压下易冷流变形等问题；另外，由于聚四氟乙烯材料高温下不熔融和无法注塑成型等特性，导致普通内衬方法制得的圆环易脱离、开裂，所以，本发明采用包含加热、添加金属圆环、加工等步骤的特殊工艺方法来克服聚四氟乙烯材料的特性，将金属圆环放入聚四氟乙烯圆环内部圆环凹槽中可保证其原有的特性不被破坏，使采用该方法制得的耐高温式圆环形组件具有尺寸稳定、不易冷流变形、抗压耐温能力强、密封性能良好等有益效果，特别适用于安装在易燃易爆等高温高压等环境，相同工况条件下可提高圆环形组件的使用寿命，节省材料费用和人工维修费用。
附图说明：
附图
1
为本发明所提出的耐高温式圆环形组件的一个实施例的外观结构示意图。
具体实施方式
:
参见图
1
，该图给出本发明所提出的耐高温式圆环形组件一个实施例的外观结构示意图。该耐高温式圆环形组件包括聚四氟乙烯圆环
1
，该聚四氟乙烯圆环
1
的内圆中部区域设置有径向向内延伸的圆环凹槽
3
和固定在该圆环凹槽内的金属圆环
2
，该金属圆环
2
可采用物理特性比较稳定的部件，如不锈钢圆环或铜圆环等，且金属圆环
2
的外径应该大于所述聚四氟乙烯圆环
1
的内径
20%-35%
，本实施例中，金属圆环
2
采用不锈钢圆环，而且不锈钢圆环的外径大于聚四氟乙烯圆环
1
的内径
25%
，该耐高温式圆环形组件克服了聚四氟乙烯圆环硬度低、高温高压环境下易冷流变形、密封性能较差等不足，具有非常理想的技术效果。
制作所述耐高温式圆环形组件的方法包括如下步骤：先将聚四氟乙烯圆环
1
放入高温炉内，再将炉内温度提升至
330
℃
-360
℃，在该温度下保温
30-180
分钟后取出，使得聚四氟乙烯圆环
1
硬度降低并增加弹性；然后迅速取出炉内的聚四氟乙烯圆环
1
，并将取出的聚四氟乙烯圆环
1
沿着直径的方向向外扩大，当聚四氟乙烯圆环
1
变形后迅速将外径大于原聚四氟乙烯圆环
1
的内径
20%-35%
的金属圆环
2
放入内圆后，然后从聚四氟乙烯圆环
1
的外径向内挤压，以使金属圆环
2
固定在聚四氟乙烯圆环
1
的圆形凹槽
3
内进行包裹，将包裹金属圆环
2
后的聚四氟乙烯圆环
1
再放入高温炉内，然后将高温炉内的温度从原有温度缓慢降至
100
℃后将其取出，再对其外径和端面进行机械清理，以使聚四氟乙烯圆环
1
具有物理性能；本方法采用特殊的工艺流程将外径大于聚四氟乙烯圆环
1
内径的金属圆环
2
装入其内作为内衬环，进而极大限度的提升了聚四氟乙烯圆环
1
的稳定性，使其在高温高压的工况中尺寸稳定、不易变形、不泄露，而且最高可承受
250
℃的高温及
60MPa
的高压，在比较特殊的环境下依然具有非常良好的密封性能；另外，由于聚四氟乙烯材料自身具有高温下不熔融的特性，特别是聚四氟乙烯与金属的热膨胀系数差距较大，若采用普通内衬方法易导致聚四氟乙烯开裂，且与金属之间不牢固且容易脱离，从而影响其稳定性及密封性，因此本发明所提出的耐高温式圆环形组件及制作该耐高温式圆环形组件的方法均具有非常理想的技术效果。
Claims (5)
1.耐高温式圆环形组件，其特征在于：该圆环形组件包括聚四氟乙烯圆环，该聚四氟乙烯圆环的内圆中部区域设置有径向向内延伸的圆环凹槽和固定在该圆环凹槽内的金属圆环。
2.根据权利要求1所述的圆环形组件，其特征在于：所述金属圆环包括不锈钢圆环或铜圆环。
3.用于制作权利要求1或2所述的耐高温式圆环形组件的方法，其特征在于包括以下步骤：
加热：先将聚四氟乙烯圆环放入高温炉内，再将炉内温度提升至330℃-360℃，在该温度下保温30-180分钟后取出；
添加金属圆环：首先将取出的聚四氟乙烯圆环沿着直径的方向向外扩大，当聚四氟乙烯圆环变形后迅速将外径大于原聚四氟乙烯圆环内径的金属圆环放入内圆后，然后从聚四氟乙烯圆环的外径向内挤压，以使金属圆环固定在聚四氟乙烯圆环的圆形凹槽内进行包裹；
加工：当包裹金属圆环后的聚四氟乙烯圆环降温后对其外径和端面进行机械清理，以使聚四氟乙烯圆环具有物理性能。
4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于：所述添加金属圆环的步骤中，金属圆环的外径大于聚四氟乙烯圆环内径的20%-35%。
5.根据权利要求3所述的方法，其特征在于：所述加工步骤中，先将包裹金属圆环后的聚四氟乙烯圆环再放入高温炉内，然后将高温炉内的温度缓慢降至100℃后将其取出，再进行加工。
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