CN111688257A - 一种石墨填料环的成型工艺及装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种石墨填料环的成型工艺及装置，将作为原料的石墨带卷绕成多圈的螺旋状之后，将石墨带的最外圈贴合于下模具的成型凹槽的外环面放置，再将石墨带最内圈的一端逆着石墨带的螺旋方向反向转动，使所述石墨带的相邻圈贴合紧密，并使石墨带最内圈的一端和最外圈的一端对应平齐。各圈贴合紧密的石墨带可以减少成品件的石墨填料环内部的气泡，石墨带最内圈的一端和最外圈的一端对应平齐可以使石墨填料环厚薄均一，贴合成型凹槽外环面放置的石墨带可以减少石墨填料环内部纤维的断裂，从而提高石墨填料环的成品件质量。本发明还设置有将石墨填料环顶出成型凹槽的顶出机构，在石墨填料环压制完成后可以快速取出，提高石墨填料环的生产效率。

Description

一种石墨填料环的成型工艺及装置

技术领域

本发明涉及石墨填料环技术领域，尤其涉及一种石墨填料环的成型工艺及装置。

背景技术

石墨填料环是一种用途广泛的密封件，广泛使用于石油、化工、冶金等领域，主要用作阀门、泵体和设备接口等需要密封部件。因石墨填料环本身具有良好的回弹性和稳定性，故适合使用于酸碱和溶剂等强腐蚀性介质且不污染介质，也应用于高压阀门、柱塞泵、搅拌器等介质不能被污染的场所。石墨填料环由石墨带压制而成，在石墨填料环成型后，容易出现石墨填料环内部存有气泡、石墨填料环内部纤维断裂、石墨填料环厚薄不均一等情况，影响石墨填料环成品件的质量。在石墨填料环压制完成后，如何快速地从模具中取出石墨填料环也是一大难点。

发明内容

发明目的：为了克服现有技术中存在的不足，本发明提供一种石墨填料环的成型工艺及装置，能够改善石墨填料环内部存有气泡、石墨填料环内部纤维断裂、石墨填料环厚薄不均一等质量问题，提高石墨填料环的成品件质量；且在石墨填料环压制完成后可以快速取出，提高石墨填料环的生产效率。

技术方案：为实现上述目的，本发明的一种石墨填料环的成型工艺，包括作为原料的石墨带，以及配合压制所述石墨带的上模具和下模具，所述下模具上设置有用于容纳所述石墨带的成型凹槽，所述成型凹槽为环形；所述石墨带卷绕成多圈的螺旋状，螺旋状的石墨带放置在所述成型凹槽内时，所述石墨带的最外圈贴合所述成型凹槽的外环面放置。

进一步地，螺旋状的所述石墨带最内圈的一端为首端，最外圈的一端为尾端；所述石墨带放置在所述成型凹槽内之后，将石墨带的首端逆着石墨带的螺旋方向反向转动，使所述石墨带的相邻圈贴合紧密。

进一步地，所述石墨带的首端停止转动后，所述石墨带的首端和尾端对应平齐。

进一步地，所述石墨带的首端和尾端均为斜向端面，且两者的形状对应互补。

进一步地，所述下模具上的成型凹槽由外成型圈、内成型圈和下压环组合而成，所述石墨带压制成石墨填料环后，所述下压环将石墨填料环从所述成型凹槽内顶出。

进一步地，所述下压环顶出石墨填料环的过程中，所述内成型圈随所述下压环一同向上运动。

进一步地，石墨填料环的成型工艺的包括如下步骤：

步骤1、将石墨带卷绕成多圈的螺旋状；

步骤2、将至少一个卷绕成型的石墨带放置在下模具的成型凹槽内；

步骤3、令石墨带最内圈的首端逆着石墨带的螺旋方向反向转动，使石墨带的相邻圈贴合紧密；

步骤4、上模具对应压进成型凹槽内，将石墨带压制成石墨填料环；

步骤5、上模具脱离成型凹槽，下压环向上运动并将石墨填料环顶出成型凹槽；

步骤6、取下石墨填料环。

一种石墨填料环的成型装置，包括外成型圈、内成型圈、上压环、下压环和顶出驱动装置；所述外成型圈与所述内成型圈同心间距设置；所述下压环贴合设置在所述外成型圈和所述内成型圈的间隙中，形成环形的成型凹槽；所述成型凹槽内设置有石墨带；所述上压环对应设置在所述下压环的上方，与所述下压环配合顶压所述石墨带，并由下压驱动装置驱动升降；所述顶出驱动装置和所述下压环传动连接，带动所述下压环竖向位移。

进一步地，包括工作台面，所述工作台面的上端面开设有顶出孔，所述顶出驱动装置对应设置在所述顶出孔内；所述外成型圈固定在所述工作台面上；所述下压环和所述内成型圈一体连接，所述内成型圈对应位于所述顶出孔上方，所述顶出驱动装置的输出端和所述内成型圈的下端面相连。

进一步地，所述顶出驱动装置驱动所述下压环向上运动到最高点时，所述下压环的上端面不低于所述外成型圈的上端面；所述外成型圈的内环面上端向外倾斜设置，使所述外成型圈的上端由下至上逐渐变薄；所述外成型圈的内环面和其上端面的交界处为弧形光滑过渡。

有益效果：本发明的一种石墨填料环的成型工艺及装置，其有益效果如下：

1、石墨带贴合成型凹槽外环面放置，因此在压制成型的过程中，石墨带的纤维是向内侧挤压，而非向外侧扩张的，避免出现纤维向外侧扩张后被拉伸断裂的情况；

2、石墨带放入成型凹槽之后，令石墨带最内圈的首端逆着石墨带的螺旋方向反向转动，可以使石墨带的相邻圈贴合紧密，进而减少成品件的石墨填料环内部的气泡；转动结束时令石墨带的首端和尾端对应平齐，可以使石墨填料环厚薄均一；首端和尾端的端面为互补的斜向端面，当首端和尾端未完全对齐时，斜向的端面可以改善石墨填料环局部密度过小或过大的问题；

3、下压环和内成型圈一体连接，使石墨填料环被顶出时向外侧膨胀而非向内外两侧膨胀，减少纤维断裂的可能性；

4、通过设置顶出驱动装置顶出成型的石墨填料环，方便取出石墨填料环，提高生产效率。

附图说明

附图1为本发明的整体示意图；

附图2为内成型圈和下压环被顶出的结构示意图；

附图3为内成型圈和下压环被顶出的细节示意图；

附图4为石墨带结构示意图；

附图5为外成型圈上端的截面示意图。

图中：1、外成型圈，2、内成型圈，3、上压环，4、下压环，5、成型凹槽，6、石墨带，7、首端，8、尾端，9、工作台面，11、顶出驱动装置，12、下压驱动装置。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作更进一步的说明。

如附图1至5所述的本发明的一种石墨填料环的成型工艺，包括作为原料的石墨带6，以及配合压制所述石墨带6的上模具和下模具。上模具由驱动装置驱动升降，与下模具配合顶压石墨带6。所述下模具上设置有用于容纳所述石墨带6的成型凹槽5，所述成型凹槽5为环形。上模具上设置有与成型凹槽对应的上压环3，上压环3对应压合进成型凹槽5内。所述石墨带6卷绕成多圈的螺旋状，螺旋状的石墨带6放置在所述成型凹槽5内时，所述石墨带6的最外圈贴合所述成型凹槽5的外环面放置。

为了方便将石墨带6放进成型凹槽5内，螺旋状的石墨带6的径向长度小于成型凹槽5的槽宽，因此在压合石墨带6的过程中，石墨带6被竖向压缩，石墨带6的径向长度也随之变化，最终成型的石墨填料环贴合成型凹槽5的内环面和外环面。在这个过程中，由于石墨带6的最外圈与成型凹槽5的外环面相贴合，因此石墨带6的纤维是向内侧挤压，而非向外侧扩张的，因此也就不会出现纤维向外侧扩张后被拉伸断裂的情况，进而减少石墨填料环内部纤维断裂，改善石墨填料环的成品件质量。

螺旋状的所述石墨带6最内圈的一端为首端7，最外圈的一端为尾端8；所述石墨带6放置在所述成型凹槽5内之后，将石墨带6的首端7逆着石墨带6的螺旋方向反向转动，使所述石墨带6的相邻圈贴合紧密。各圈贴合紧密的石墨带6可以排出相邻圈内留存的空气，降低成品件的石墨填料环内部产生气泡的可能性。

所述石墨带6的首端7停止转动后，所述石墨带6的首端7和尾端8对应平齐。可以使作为原料的石墨带6的周向均一，进而使成品件的石墨填料环厚薄均一。

所述石墨带6的首端7和尾端8均为斜向端面，且两者的形状对应互补。当首端7和尾端8未完全对齐时，首端7和尾端8会产生一个相互重叠或相互间隔的区域。在首端7和尾端8未对齐程度相同的前提下，若首端7和尾端8为竖向端面，则该区域为矩形，较为集中；而当首端7和尾端8的端面为互补的斜向端面时，该区域为斜向的平行四边形，较为分散。避免在一个较小的集中区域内的石墨带原料过多或过少。进而改善石墨填料环因首端7和尾端8未完全对齐，而导致的局部密度过小或过大的质量问题。

所述下模具上的成型凹槽5由外成型圈1、内成型圈2和下压环4组合而成，所述石墨带6压制成石墨填料环后，所述下压环4将石墨填料环从所述成型凹槽5内顶出。传统的制造石墨填料环的方式，是在石墨填料环成型之后将下模具上的外成型圈1和内成型圈2移开，然后再取出石墨填料环，效率极低，因而改用顶出石墨填料环的方式。石墨填料环由于是压制成型，因此当压制成型的石墨填料环被顶出成型凹槽5时，石墨填料环会产生些许膨胀，使得石墨填料环的下端面顶触在成型凹槽5的槽口，而不会再回落进成型凹槽5内。

所述下压环4顶出石墨填料环的过程中，所述内成型圈2随所述下压环4一同向上运动。若仅使下压环4被顶出，则石墨填料环会同时向内侧和外侧膨胀，存在着因拉伸而使石墨纤维断裂的可能性，因此使内成型圈2和下压环4被一同顶出，使得石墨填料环被顶出时向外侧膨胀，进而减少纤维断裂的可能性。

进一步地，石墨填料环的成型工艺的包括如下步骤：

步骤1、将石墨带6卷绕成多圈的螺旋状，石墨带的大小应与成型凹槽相适应；

步骤2、将至少一个卷绕成型的石墨带6放置在下模具的成型凹槽5内，工艺流程中可能会向成型凹槽5内放置两个或更多的石墨带6；

步骤3、令石墨带6最内圈的首端7逆着石墨带6的螺旋方向反向转动，使石墨带6的相邻圈贴合紧密，对放入成型凹槽5内的每个石墨带6都要进行步骤3；

步骤4、上模具在驱动装置的带动下下压，上压环3对应压进成型凹槽5内，将石墨带6压制成石墨填料环；

步骤5、上模具在驱动装置的带动下上移，并脱离成型凹槽5，下压环4向上运动并将石墨填料环顶出成型凹槽5；

步骤6、下压环4回移复位后，操作人员取下石墨填料环。

一种石墨填料环的顶出成型装置，包括外成型圈1、内成型圈2、上压环3、下压环4和顶出驱动装置11。所述外成型圈1与所述内成型圈2为间距设置，且两者的轴心相同。所述下压环4贴合设置在所述外成型圈1和所述内成型圈2的间隙中，形成环形的成型凹槽5。所述成型凹槽5内设置有石墨带6，石墨带6是石墨填料环的原料。所述上压环3对应设置在所述下压环4的上方，与所述下压环4配合顶压所述石墨带6，并由下压驱动装置12驱动升降，以完成向下顶压和向上脱离的动作。所述顶出驱动装置11和所述下压环4传动连接，带动所述下压环4竖向位移。

本发明还包括工作台面9，所述工作台面9的上端面开设有顶出孔，所述顶出驱动装置11对应设置在所述顶出孔内。所述外成型圈1固定在所述工作台面9上；所述下压环4和所述内成型圈2一体连接，所述内成型圈2对应位于所述顶出孔上方，所述顶出驱动装置11的输出端和所述内成型圈2的下端面相连。这里对顶出驱动装置11和下压环4的连接方式进行限定，并使下压环4和内成型圈2为一体连接。

当压制成型的石墨填料环被顶出时，石墨填料环会产生些许膨胀，若仅使下压环4被顶出，则石墨填料环会同时向内侧和外侧膨胀，存在着因拉伸而使石墨纤维断裂的可能性，因此使内成型圈2和下压环4被一同顶出，使得石墨填料环被顶出时向外侧膨胀，进而减少纤维断裂的可能性。而之所以使下压环4与内成型圈2而非外成型圈3一体连接，一是便于顶出驱动装置11的安设，二来外成型圈3升起时易遮挡操作人员的视线，不便于操作人员进行观察和操作。

所述顶出驱动装置11驱动所述下压环4向上运动到最高点时，所述下压环4的上端面不低于所述外成型圈1的上端面。使得石墨填料环从成型凹槽5内顶出并向外侧膨胀后，石墨填料环的下端面可以与外成型圈1的上端面相顶触，防止石墨填料环掉回成型凹槽5内，便于操作人员取下石墨填料环。

所述外成型圈1的内环面上端向外倾斜设置，使所述外成型圈1的上端由下至上逐渐变薄；所述外成型圈1的内环面和其上端面的交界处为弧形光滑过渡。若外成型圈1的内环面为一般的竖向环面，则在石墨填料环被顶出成型凹槽5的过程中，由于石墨填料环的膨胀作用，石墨填料环位于成型凹槽5外的部分和位于成型凹槽5内的部分会在外成型圈1的上端面出被割裂，导致石墨填料环的外环面的平整度不佳。因此将所述外成型圈1的内环面上端向外倾斜设置，使石墨填料环在被顶出成型凹槽的过程中其外环面为渐变膨胀，可以提升石墨填料环外环面的平整度。外成型圈1的内环面上端向外倾斜的角度不宜过大，以免石墨填料环膨胀后，其下端面无法与外成型圈1的上端面相顶触，致使石墨填料环被卡住而无法便捷取出。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出：对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种石墨填料环的成型工艺，其特征在于：包括作为原料的石墨带，以及配合压制所述石墨带的上模具和下模具，所述下模具上设置有用于容纳所述石墨带的成型凹槽，所述成型凹槽为环形；所述石墨带卷绕成多圈的螺旋状，螺旋状的石墨带放置在所述成型凹槽内时，所述石墨带的最外圈贴合所述成型凹槽的外环面放置。

2.根据权利要求1所述的一种石墨填料环的成型工艺，其特征在于：螺旋状的所述石墨带最内圈的一端为首端，最外圈的一端为尾端；所述石墨带放置在所述成型凹槽内之后，将石墨带的首端逆着石墨带的螺旋方向反向转动，使所述石墨带的相邻圈贴合紧密。

3.根据权利要求2所述的一种石墨填料环的成型工艺，其特征在于：所述石墨带的首端停止转动后，所述石墨带的首端和尾端对应平齐。

4.根据权利要求3所述的一种石墨填料环的成型工艺，其特征在于：所述石墨带的首端和尾端均为斜向端面，且两者的形状对应互补。

5.根据权利要求1所述的一种石墨填料环的成型工艺，其特征在于：所述下模具上的成型凹槽由外成型圈、内成型圈和下压环组合而成，所述石墨带压制成石墨填料环后，所述下压环将石墨填料环从所述成型凹槽内顶出。

6.根据权利要求5所述的一种石墨填料环的成型工艺，其特征在于：所述下压环顶出石墨填料环的过程中，所述内成型圈随所述下压环一同向上运动。

7.根据权利要求4和权利要求6所述的一种石墨填料环的成型工艺，其特征在于包括如下步骤：

步骤1、将石墨带卷绕成多圈的螺旋状；

步骤2、将至少一个卷绕成型的石墨带放置在下模具的成型凹槽内；

步骤3、令石墨带最内圈的首端逆着石墨带的螺旋方向反向转动，使石墨带的相邻圈贴合紧密；

步骤4、上模具对应压进成型凹槽内，将石墨带压制成石墨填料环；

步骤5、上模具脱离成型凹槽，下压环向上运动并将石墨填料环顶出成型凹槽；

步骤6、取下石墨填料环。

8.一种石墨填料环的成型装置，其特征在于：包括外成型圈、内成型圈、上压环、下压环和顶出驱动装置；所述外成型圈与所述内成型圈同心间距设置；所述下压环贴合设置在所述外成型圈和所述内成型圈的间隙中，形成环形的成型凹槽；所述成型凹槽内设置有石墨带；所述上压环对应设置在所述下压环的上方，与所述下压环配合顶压所述石墨带，并由下压驱动装置驱动升降；所述顶出驱动装置和所述下压环传动连接，带动所述下压环竖向位移。

9.根据权利要求8所述的一种石墨填料环的成型装置，其特征在于：包括工作台面，所述工作台面的上端面开设有顶出孔，所述顶出驱动装置对应设置在所述顶出孔内；所述外成型圈固定在所述工作台面上；所述下压环和所述内成型圈一体连接，所述内成型圈对应位于所述顶出孔上方，所述顶出驱动装置的输出端和所述内成型圈的下端面相连。

10.根据权利要求9所述的一种石墨填料环的成型装置，其特征在于：所述顶出驱动装置驱动所述下压环向上运动到最高点时，所述下压环的上端面不低于所述外成型圈的上端面；所述外成型圈的内环面上端向外倾斜设置，使所述外成型圈的上端由下至上逐渐变薄；所述外成型圈的内环面和其上端面的交界处为弧形光滑过渡。

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