CN115122695A - 带弹性元件的旋转轴唇形密封圈及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种带弹性元件的旋转轴唇形密封圈及其制备方法，包括：步骤一，通过与旋转轴唇形密封圈同材质的橡胶材料对弹性元件外圆进行预硫化处理，以得到形状稳定的弹性元件预制件；步骤二，将弹性元件预制件置于旋转轴唇形密封圈的加工模具中进行一体成型，得到成品。本发明提供一种带弹性元件的旋转轴唇形密封圈及其制备方法，通过对弹性元件进行预硫化处理，使得其利用预硫化的橡胶来稳定弹簧，减小弹簧变形量大的问题，有效保证了弹簧外形相对稳定，提高制备合格率。

Description

带弹性元件的旋转轴唇形密封圈及其制备方法

技术领域

本发明涉及一种密封产品加工领域。更具体地说，本发明涉及一种带弹性元件的旋转轴唇形密封圈及其制备方法。

背景技术

旋转轴唇形密封圈主要由橡胶、骨架、弹簧三部分组成，一般的旋转轴唇形密封圈骨架与橡胶硫化组合为整体，但其上设置相配合的弹簧安装槽，而弹簧作为单独零件制造，在使用时将弹簧装配在专用的弹簧槽安装槽内，达到提供合理密封力的作用。一般应用于旋转、往复摆动密封，其功用在于把油腔和外界隔离，从而起到封油和防尘作用，广泛应用于航空、航天、工程机械等各种需润滑、液体传动等机构中。

通用的旋转轴唇形密封圈由于弹簧是使用时装配，不是和旋转轴唇形密封圈作为一个整体制造，其加工难度较小。而本文介绍的旋转轴唇形密封圈由于其特殊的应用场景，通用的结构旋转轴唇形密封圈弹性元件暴露在外界，容易导致弹性元件锈蚀(盐雾等环境)，使用时弹性元件易受外界干扰，出现弹性元件脱落风险，给产品功能实现带来风险。

现有技术的客观缺点：因弹簧的截面较细，内径较大，形状不稳定，故在安装时因不能保持相对圆形，影响后期产品的密封效果，当然的，现有技术中也有将弹簧表面处理的加工方式，但其处理方式是直接在弹簧外包裹橡胶，通过模压成型，但由于弹簧的形状不稳定，变形较大，该加工方式易出现外露弹簧，制造合格率低，一般来说采用模压制造的合格率只能达到约50％。

发明内容

本发明的一个目的是解决至少上述问题和/或缺陷，并提供至少后面将说明的优点。

为了实现根据本发明的这些目的和其它优点，提供了一种带弹性元件的旋转轴唇形密封圈制备方法，包括：

步骤一，采用与旋转轴唇形密封圈同材质的橡胶材料，对弹性元件外圆进行预硫化处理，以得到形状稳定的弹性元件预制件；

步骤二，将弹性元件预制件置于旋转轴唇形密封圈的加工模具中进行一体成型，得到成品。

优选的是，在步骤一，所述弹性元件通过相配合的弹性元件预成形模具进行制备。

优选的是，所述弹性元件预成形模具被配置为包括相对设置的第一上模、第一下模；

其中，所述第一上模、第一下模的相对面上分别设置有配合的环形槽，以在第一上模、第一下模之间构建容纳弹性元件的第一型腔。

优选的是，在步骤一中，所述预硫化处理的过程被配置为包括：

S10，对弹性元件表面进行清洁处理并烘干；

S11，采用开炼机对橡胶进行返炼，以制备与弹性元件周长相适应的第一橡胶坯料；

S12，在烘干后的弹性元件表面喷涂一层脱模剂，并将第一橡胶坯料均匀地包裹于处理好的弹性元件表面，且包裹的外圆尺寸约大于预成型模具型腔尺寸10％；

S13，在模具预热后，将具有第一橡胶坯料的弹性元件放入预成型模具中，将预成型模具内的压力调整至产品硫化压力的60％，时间调整至产品硫化时间的30％，完成对弹性元件的预硫化处理。

优选的是，在步骤二中，所述加工模具被配置为包括：相对设置的第二上模、第二下模，以及设置在第二上模、第二下模之间用于对旋转轴唇形密封圈外围进行限定的中模；

其中，所述第二上模、第二下模的相对面上设置有相配合的型槽，以在中模安装后，在第二上模、第二下模之间构建与旋转轴唇形密封圈外部结构相配合的第二型腔。

优选的是，所述第二下模上分别设置有对旋转轴唇形密封圈内骨架、弹性元件位置进行支撑限定的第一定位块、第二定位块；

所述第二上模和/或第二下模上设置有对中模位置进行限定的止挡部。

优选的是，在步骤二中，所述一体成型的过程被配置为包括：

S21，采用开炼机返炼，以得到与唇形密封圈周长适应的第二橡胶坯料；

S22，在金属骨架的表面刷涂胶粘剂，并在金属骨架表面裹上一层预定厚度的橡胶层；

S23，将第二下模与中模进行固定，将第二橡胶坯料套设在上模的模芯上，并骨架设置在第二下模中；

S24，对第二型腔进行预压处理，并在预压处理后将上模打开，将预处理后的弹性元件装入至第二型腔中，进行硫化成型处理；

S25，将第二上模、中模进行分离，以使旋转轴唇形密封圈从第二下模所在型槽中取出。

优选的是，在S21之前还包括：

S20，骨架预处理，其过程被配置为包括：

S201，用清洗剂对金属制的骨架表面进行首次清洗，并晾干或烘干；

S202，对骨架表面进行吹砂或化学处理；

S203，用清洗剂对S202处理后的骨架表面进行二次清洗，并晾干或烘干完成对骨架的预处理。

一种采用旋转轴唇形密封圈制备方法制备的旋转轴唇形密封圈，包括唇形密封圈，其一端内部设置有截面L形的骨架，另一端内部设置有弹性元件。

本发明至少包括以下有益效果：其一，本发明的制备方法中，通过对弹性元件进行预硫化处理，使得其利用预硫化的橡胶来稳定弹簧，减小弹簧变形量大的问题，有效保证了弹簧外形相对稳定，虽然增加了硫化组合弹性元件的过程，加工制造难度增加，但其能有效地提高制备合格率。

其二，本发明为了保证弹性元件进行预硫化处理的工业加工速率和加工精度，设计了弹性元件的预成形模具，以使其能快速地在弹性元件的外圆半硫化一层和产品相同的橡胶材料，减少元件加工中的形变，同时保证其后期专利加工时，成品的同轴度，有效控制偏心率。

其三，采用本发明的制备方法得到的旋转轴唇形密封圈，弹性元件与橡胶、骨架硫化组合为整体，弹性元件与密封圈的同轴度一致性高，形变可控，且不会有弹簧外露的情况，产品的合格率可以得到有效的提升。

本发明的其它优点、目标和特征将部分通过下面的说明体现，部分还将通过对本发明的研究和实践而为本领域的技术人员所理解。

附图说明

图1为本发明的一个实施例中旋转轴唇形密封圈的纵截面结构示意图；

图2为本发明的另一个实施例中弹性元件预成形模具的纵截面结构示意图；

图3为本发明的另一个实施例中旋转轴唇形密封圈加工模具的纵截面结构示意图；

图4为图3中A部的放大结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明做进一步的详细说明，以令本领域技术人员参照说明书文字能够据以实施。

如图1所示，本发明的一种旋转轴唇形密封圈，包括唇形密封圈2，其一端内部设置有截面L形的骨架3，另一端内部设置有弹性元件1，在这种方案中，相对于传统的旋转轴唇形密封圈来说，其加工减少了弹性元件装配的环节，有效控制了弹性元件装配时的变形，故弹性元件的圆度，以及与唇形密封圈的偏心度等更具有可控性，产品的合格率更高，加工效率更快，因无须人工装配，故产品加工的稳定性更好。

进一步的，本发明的一种带弹性元件的旋转轴唇形密封圈制备方法实现形式，包括：

步骤一，通过与旋转轴唇形密封圈同材质的橡胶材料对弹性元件外圆进行预硫化处理，以得到形状稳定的弹性元件预制件，在这个步骤中，通过只对弹性元件的外圆进行硫化处理，且是在弹性元件外圆半硫化一层和产品相同的橡胶材料，利用预硫化的橡胶来稳定弹性元件，减小弹性元件变形量大的问题，有效保证了弹性元件外形相对稳定，提高制备合格率，故相对于不对弹性元件做处理，直接安装在密封圈的安装槽来说，其无需人工安装，产品成型后的一致度更好，其相对于现有技术中的在弹性元件外包裹橡胶，直接模压成型而言，其可以有效减少模压过程对弹性元件表面的形变，以及减少模压过程对弹性元件弹性力的影响，保证产品可靠性，更进一步，本发明涉及的弹性元件应为拉伸式弹性元件，预硫化处理能带来两个好处，一是减小弹性元件变形量，二是预硫化采用较低压力可以降低橡胶材料挤压弹性元件，最大限度保证弹性元件处于不受力状态；

步骤二，将弹性元件预制件置于旋转轴唇形密封圈的加工模具中进行一体成型，得到成品，在这个步骤中，通过将预处理后弹性元件预制件设置在加工模具中，与旋转轴唇形密封圈进行一体成形，使得其后期可以不用通过手工的方式进行弹性元件的安装，且这个过程中，弹性元件的位置在加工过程中将进行了限定，故成品的均一性较好，弹性元件形变具有要控性，在本发明的整个制造过程中，如预硫化处理的过程，橡胶附着在弹性元件上，减少橡胶与弹性元件的粘接问题，弹性元件外圆涂抹脱模剂，同时采取预硫化最大限度降低橡胶对弹性元件的影响。两种方法的保证下，加工制造完成后弹性元件和橡胶基本是脱开的，不影响弹性元件的拉伸能力。

在另一种实例中，在步骤一，所述环形弹性元件通过相配合的弹性元件预成形模具进行制备，在这个过程中，通过模具对弹性元件进行预处理，能保证弹性元件硫化的过程具有可控性，且同批次的产品均一度较好，产品质量稳定。

如图2所示，在另一种实例中，所述弹性元件预成形模具被配置为包括相对设置的第一上模4、第一下模5；

其中，所述第一上模、第一下模的相对面上分别设置有配合的环形槽，以在第一上模、第一下模之间构建容纳弹性元件的第一型腔6。在这种结构中，通过上下模的设置，保证其预处理后产品件的顺利取出，同时通过与弹性元件外部结构相配合的第一型腔，使得其在预硫化处理后的产品一致性较好，形变具有可控性，保证后期产品的质量。

在另一种实例中，弹性元件的预处理方法被配置为包括以下步骤：

1、清洗：用干净的洗涤汽油(清洗剂)清洗2遍弹性元件，以清除弹性元件表面的油污。

2、干燥：清洗后的弹性元件晾干不少于15min(使用清洗剂时间根据要求延长或烘干)。

3、橡胶制备：使用适量的橡胶在开炼机返炼，返炼是先将橡胶在较大辊距下通过数次，待橡胶变软后，锁紧辊距薄通3次，薄通辊距为1mm～2mm，使橡胶表面柔软光滑、无气泡，调节辊距至所需厚度(本品0.1mm～0.2mm)，在根据弹性元件的周长制备相适应的橡胶坯料备用。

4、在弹性元件表面喷涂一层脱模剂，一种介于模具和成品之间的功能性物质，其用于使压制成型时的弹性元件与橡胶之间具有定量的间隙，不影响弹性元件的伸缩性能，其弹性压缩能力不受外部包裹的橡胶影响。

5、将坯料均匀地包裹于处理好的弹性表面，包裹的外圆尺寸约大于预成型模具型腔尺寸10％，保证压力成型时的致密度，保证橡胶与弹性元件压制成型时的稳定性。

6、预硫化：

6.1模具预热：将模具预热至橡胶硫化所需温度。

6.2进行硫化处理。将包裹好橡胶的弹性元件坯料放入预成型模具中，压力调整至产品硫化压力约60％，时间调整至产品硫化时间约30％。(产品硫化温度和时间依据相应的橡胶确定，本产品硫化压力为6Mpa，时间为12min，温度为151℃±2℃)制得预处理好的弹性元件；通过上述方案的预处理操作，利用预硫化的橡胶来稳定弹簧，减小弹簧变形量大的问题，有效保证了弹簧外形相对稳定，虽然增加了硫化组合弹性元件的过程，加工制造难度增加，但其能有效的提高制备合格率。

如图3，在另一种实例中，在步骤二中，所述加工模具被配置为包括：相对设置的第二上模7、第二下模8，以及设置在第二上模、第二下模之间用于对旋转轴唇形密封圈外围进行限定的中模9，中模的作用在两个，第一是在空间上对密封圈的外圈进行限定，保证产品结构符合要求，同时分体式的结构设计，也便于后期产品的脱模；

其中，所述第二上模、第二下模的相对面上设置有相配合的型槽，以在中模安装后，在第二上模、第二下模之间构建与旋转轴唇形密封圈外部结构相配合的第二型腔10，在这种方案中，通过第二型腔的设计，使得其加工速率可以直接与产线生产的加工效率相配合，同时减少加工过程中的人为干预，产品的成品度更好。

如图4，在另一种实例中，所述第二下模上分别设置有对旋转轴唇形密封圈内骨架3、弹性元件(未示出)位置进行支撑限定的第一定位块11、第二定位块，在这种方案中，通过在第二下模上设置与骨架、弹性元件相配合的两个定位块，使得其空间位置具有可控性，同时加工可以一次成型，在实际应用中，也可以不设置定位块，而通过分段注液的模式进行加工，进而保证设备加工后表面不会有骨架、弹性元件外露的情况；

所述第二上模和/或第二下模上设置有对中模位置进行限定的止挡部，通过止挡部的设置，对中模的伸入位置进行限定，以使其每一次的工作位置都能得到有效控制，保证设备每一次加工的精度都能得到有效的控制。

在另一种实例中，在步骤二中，所述一体成型的过程被配置为包括：

1、骨架清洗：用干净的洗涤汽油(清洗剂)清洗2遍金属骨架，以清除金属骨架表面的油污。

2、干燥：清洗后的金属骨架晾干不少于15min(使用清洗剂时间根据要求延长或烘干)。

3、骨架处理：金属骨架表面进行吹砂或化学处理，吹砂选用60目～80目的石英砂，喷枪与金属骨架之间的距离控制在50mm～100mm左右，吹砂压力：0.4Mpa～0.8Mpa。吹砂后金属骨架无变形、无损伤，吹砂面无金属光泽，呈灰白色，砂痕均匀无漏喷。其用于金属骨架表面具有一定的粗糙度，以使后期与橡胶的压制时的配合度、稳定性更好。

4、骨架清洗：用干净的洗涤汽油(清洗剂)清洗2遍金属骨架。

5、干燥：清洗后的金属骨架晾干不少于15min(使用清洗剂时间根据要求延长或烘干)。

6、涂胶粘剂：根据橡胶选择适宜的胶粘剂，在金属骨架表面刷涂胶粘剂。涂胶层应均匀，不应有积胶和气泡。

7、橡胶制备：使用适量的橡胶在开炼机返炼，返炼是先将橡胶在较大辊距下通过数次，待橡胶变软后，锁紧辊距薄通3次，薄通辊距为1mm～2mm，使橡胶表面柔软光滑、无气泡。调节辊距至所需厚度(本品6mm，0.2mm～0.3mm)，根据唇形密封圈的周长制备相适应的第二橡胶坯料备用(长300mm，宽6mm)。

8、硫化：金属骨架上裹上一层薄橡胶(0.2mm～0.3mm)，将制备好的第二橡胶坯料(长300mm，宽6mm)装入成型模具上模，再将金属骨架装入下模，合上模具的上模，在硫化机上预压1S～5S，取下模具打开上模，取出余胶，将预成型的弹性元件装入模具合模预压1S，打开模具取下余胶，将余胶装入弹性元件上部，合模，并按产品规定的要求加压硫化，具体来说，加压硫化的温度和时间由橡胶决定，本产品为151℃±2℃，40min，压力：7Mpa～15Mpa(本产品为表压10Mpa)。在具体的实施中，硫化机的表压P由下计算公式得到：

P＝4bs/πd²

其中，b为模具单位面积上的橡胶规定承受的硫化压力，单位为兆帕，S为模具承压面的面积，单位为平方毫米(mm²)，d为硫化机液压柱塞的直径，单位为毫米(mm)。通过上述方法的实施，加工的旋转轴唇形密封圈合格率达到80％以上，远高于创新前约50％的合格率。在实际的应用中，第二橡胶坯料可以作为一个底托，将弹性元件、金属骨架进行整合构成一个整体，且压制成形后的外部结构实现与旋转轴唇形密封圈的成品结构实现匹配。

以上方案只是一种较佳实例的说明，但并不局限于此。在实施本发明时，可以根据使用者需求进行适当的替换和/或修改。

这里说明的设备数量和处理规模是用来简化本发明的说明的。对本发明的应用、修改和变化对本领域的技术人员来说是显而易见的。

尽管本发明的实施方案已公开如上，但其并不仅仅限于说明书和实施方式中所列运用。它完全可以被适用于各种适合本发明的领域。对于熟悉本领域的人员而言，可容易地实现另外的修改。因此在不背离权利要求及等同范围所限定的一般概念下，本发明并不限于特定的细节和这里示出与描述的图例。

Claims (9)

1.一种带弹性元件的旋转轴唇形密封圈制备方法，其特征在于，包括：

步骤一，采用与旋转轴唇形密封圈同材质的橡胶材料，对弹性元件外圆进行预硫化处理，以得到形状稳定的弹性元件预制件；

步骤二，将弹性元件预制件置于旋转轴唇形密封圈的加工模具中进行一体成型，得到成品。

2.如权利要求1所述的带弹性元件的旋转轴唇形密封圈制备方法，其特征在于，在步骤一，所述弹性元件通过相配合的弹性元件预成形模具进行制备。

3.如权利要求2所述的带弹性元件的旋转轴唇形密封圈制备方法，其特征在于，所述弹性元件预成形模具被配置为包括相对设置的第一上模、第一下模；

其中，所述第一上模、第一下模的相对面上分别设置有配合的环形槽，以在第一上模、第一下模之间构建容纳弹性元件的第一型腔。

4.如权利要求1所述的带弹性元件的旋转轴唇形密封圈制备方法，其特征在于，在步骤一中，所述预硫化处理的过程被配置为包括：

S10，对弹性元件表面进行清洁处理并烘干；

S11，采用开炼机对橡胶进行返炼，以制备与弹性元件周长相适应的第一橡胶坯料；

S12，在烘干后的弹性元件表面喷涂一层脱模剂，并将第一橡胶坯料均匀地包裹于处理好的弹性元件表面，且包裹的外圆尺寸约大于预成型模具型腔尺寸10％；

S13，在模具预热后，将具有第一橡胶坯料的弹性元件放入预成型模具中，将预成型模具内的压力调整至产品硫化压力的60％，时间调整至产品硫化时间的30％，完成对弹性元件的预硫化处理。

5.如权利要求1所述的带弹性元件的旋转轴唇形密封圈制备方法，其特征在于，在步骤二中，所述加工模具被配置为包括：相对设置的第二上模、第二下模，以及设置在第二上模、第二下模之间用于对旋转轴唇形密封圈外围进行限定的中模；

其中，所述第二上模、第二下模的相对面上设置有相配合的型槽，以在中模安装后，在第二上模、第二下模之间构建与旋转轴唇形密封圈外部结构相配合的第二型腔。

6.如权利要求5所述的带弹性元件的旋转轴唇形密封圈制备方法，其特征在于，所述第二下模上分别设置有对旋转轴唇形密封圈内骨架、弹性元件位置进行支撑限定的第一定位块、第二定位块；

所述第二上模和/或第二下模上设置有对中模位置进行限定的止挡部。

7.如权利要求1所述的带弹性元件的旋转轴唇形密封圈制备方法，其特征在于，在步骤二中，所述一体成型的过程被配置为包括：

S21，采用开炼机返炼，以得到与唇形密封圈周长适应的第二橡胶坯料；

S22，在金属骨架的表面刷涂胶粘剂，并在金属骨架表面裹上一层预定厚度的橡胶层；

S23，将第二下模与中模进行固定，将第二橡胶坯料套设在上模的模芯上，并骨架设置在第二下模中；

S24，对第二型腔进行预压处理，并在预压处理后将上模打开，将预处理后的弹性元件装入至第二型腔中，进行硫化成型处理；

S25，将第二上模、中模进行分离，以使旋转轴唇形密封圈从第二下模所在型槽中取出。

8.如权利要求7所述的带弹性元件的旋转轴唇形密封圈制备方法，其特征在于，在S21之前还包括：

S20，骨架预处理，其过程被配置为包括：

S201，用清洗剂对金属制的骨架表面进行首次清洗，并晾干或烘干；

S202，对骨架表面进行吹砂或化学处理；

S203，用清洗剂对S202处理后的骨架表面进行二次清洗，并晾干或烘干完成对骨架的预处理。

9.一种采用如权利要求1-6任一项所述旋转轴唇形密封圈制备方法制备的旋转轴唇形密封圈，其特征在于，包括唇形密封圈，其一端内部设置有截面L形的骨架，另一端内部设置有弹性元件。

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