CN210600180U - 矿物质骨架胶接耐磨体浮动密封副 - Google Patents

Abstract

本实用新型实施例公开了一种矿物质骨架胶接耐磨体浮动密封副包括：两个相对布置的密封组合件，密封组合件包括浮封座、橡胶密封圈、浮动密封环以及耐磨胶结体，浮封座包括一内锥面，橡胶密封圈外侧面与内锥面抵接，其内侧面与浮动密封环抵接，浮动密封环轴向截面呈马鞍形，耐磨胶结体连接浮动密封环，两个密封组合件通过耐磨胶结体相互抵接。本实用新型的矿物质骨架胶接耐磨体浮动密封副在现有的密封副结构上增加了耐磨胶结体结构，利用两个耐磨胶结体作为亮带基体起到密封的功能，只需要强化耐磨胶结体的结构强度以及耐磨性便能够起到延长密封副使用寿命的功效，相较于强化整个浮动密封环，耐磨胶结体结构更小，强化成本更低。

Description

矿物质骨架胶接耐磨体浮动密封副

技术领域

本实用新型涉及密封副技术领域，尤其涉及一种矿物质骨架胶接耐磨体浮动密封副。

背景技术

请参见图1，图1是现有的浮动密封副的结构示意图。根据中华人民共和国工业和信息化部在2014年5月6日发布，并于2014年10月1日实施的中华人民共和国浮动油封行业标准JB/T8293-2014所记载内容。浮动密封环轴向截面呈马鞍形，由铁合金材料制成的浮动式端面密封环。O形圈为轴向截面为圆形而截面直径较粗的橡胶环。它与浮动密封环配套使用，受轴向压缩后产生变形而储有弹性能量，促使两个浮动密封环的密封面产生压紧力。密封带(亮带)，两个浮动密封环相互紧贴的端面称为密封面，也称为亮带。浮封座，含有一个内锥面、起到拖住O形圈与浮动密封环并使两者在空间保持一定位置的座腔，分装在不同零件上，用轴向装配尺寸保证浮动密封环的密封面产生压紧力。浮动密封环需成对使用，一个随旋转件旋转，另一个相对静止。

浮动密封副需要亮带能保持密封、润滑油膜的稳定运行状态，系统才能不渗油且工作寿命长。但动密封结构使亮带的磨损不可避免,必须要采取强化手段提高其耐磨性。

整体铸造的浮动密封环毛坯，如果采取合金强化手段，由于能促进其耐磨、淬透性的合金原料都是贵金属而且用量大，所以材料成本高，毛坯收缩量大，易产生裂纹，成品率低，而且由于仅仅是亮带基体需要强化，还无法避免地浪费部分贵合金原料，相当于进一步增加材料成本。

整体锻造的浮动密封环毛坯，受目前技术条件的限制，尺寸误差大，材料利用率低，是造成毛坯材料成本、机加工成本高的原因。如果采取局部热处理强化(在亮带基体所在端面进行表面淬火、回火)手段，不仅会增加能耗，还由于毛坯变形量还会增加变形矫正成本。

实用新型内容

本实用新型的目的在于克服上述技术不足，提出一种矿物质骨架胶接耐磨体浮动密封副，解决现有技术中提高浮动密封环耐磨性会导致制造密封副的成本大幅上升的技术问题。

为了达到上述技术目的，本实用新型实施例提供了一种矿物质骨架胶接耐磨体浮动密封副，该矿物质骨架胶接耐磨体浮动密封副包括：两个相对布置的密封组合件，密封组合件包括浮封座、橡胶密封圈、浮动密封环以及耐磨胶结体，浮封座包括一内锥面，橡胶密封圈外侧面与内锥面抵接，其内侧面与浮动密封环抵接，浮动密封环轴向截面呈马鞍形，耐磨胶结体连接浮动密封环，两个密封组合件通过耐磨胶结体相互抵接。

与现有技术相比，本实用新型具有如下有益效果：本实用新型的矿物质骨架胶接耐磨体浮动密封副在现有的密封副结构上增加了耐磨胶结体结构，利用两个耐磨胶结体作为亮带基体起到密封的功能，只需要强化耐磨胶结体的结构强度以及耐磨性便能够起到延长密封副使用寿命的功效，相较于强化整个浮动密封环，耐磨胶结体结构更小，强化成本更低。

附图说明

图1是现有的浮动密封副的结构示意图；

图2是本实用新型提供的矿物质骨架胶接耐磨体浮动密封副第一实施例的结构示意图；

图3是本实用新型提供的矿物质骨架胶接耐磨体浮动密封副第二实施例的结构示意图。

具体实施方式

为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。

实施例1，请参见图2，图2是本实用新型提供的矿物质骨架胶接耐磨体浮动密封副第一实施例的结构示意图。

在本实施例中，矿物质骨架胶接耐磨体浮动密封副包括，两个相对布置的密封组合件。每个密封组合件包括浮封座1、橡胶密封圈2、浮动密封环3以及耐磨胶结体4。

浮封座1包括一内锥面，橡胶密封圈2的外侧面与内锥面抵接，其内侧面与浮动密封环3抵接。浮动密封环3的轴向截面呈马鞍形，在浮动密封环3端面开设有凹槽环，耐磨胶结体4设置于凹槽环内，并延伸至凹槽环外 0.25-0.35mm，两个相对布置的所述浮动密封环端面形成储油环间隙，填充润滑脂起密封作用。两个密封组合件通过耐磨胶结体4相互抵接。在本实施例中，两个耐磨胶结体4相互接触的面作为亮带，压紧在一起起到密封的作用。

通过图1与图2进行对比，可以很容易的得出，本实用新型提供的矿物质骨架胶接耐磨体浮动密封副是在现有的密封副结构的基础上增加了耐磨胶结体 4，并在浮动密封环3的端面上开设凹槽环，并将耐磨胶结体4设置于凹槽环内，利用两个耐磨胶结体4取代浮动密封环3的亮带起到密封的功能。并且凹槽环的截面形状不限，其可以为矩形、半圆形等。凹槽环的设置位置也不限，沿浮动密封环3的端面既可靠近公称内径，也可靠近公称外径。

本实用新型提供的矿物质骨架胶接耐磨体浮动密封副由于亮带位于耐磨胶结体4上，因此对于浮动密封环3的材料强度要求较低，可以采用普通灰铸铁，采取覆膜砂硬壳型叠浇铸造浮动密封环3毛坯，尺寸精度高,可实现一摸多腔、高效低费。凹槽环铸造成型,机加工工作量较少，产品适应性强，适合没有很大冲击振动的工况。也可以采用低熔点合金(铝合金、镁合金等)压铸、注铸浮动密封环3毛坯,尺寸精度高,可实现一摸多腔、高效低费。凹槽环压铸、注铸成型,整体尺寸精度高,实现毛坯尺寸近净成型，产品适合摩擦热较大需要尽快导热的工况。还可以采用普通碳钢型材冲压浮动密封环3毛坯,尺寸精度高,可实现高效率、高材料利用率、少、无屑加工。凹槽环冲压成型,整体尺寸精度高, 实现毛坯尺寸近净成型，产品适合没有腐蚀性介质、有冲击振动的工况。或者采用耐温工程塑料压塑、注塑浮动密封环3毛坯,尺寸精度高,可实现一摸多腔、高效低费。凹槽环压塑、注塑成型,实现毛坯尺寸近净成型，产品适合有冲击、有腐蚀性介质的工况。

本实用新型提供的矿物质骨架胶接耐磨体浮动密封副的制备方法包括如下步骤：

步骤S1按照下述质量配比准备原材料：骨架材料100份、浸润剂30-56份、固化剂46-61份、润滑剂4-6份以及增粘剂2份。

骨架材料需要满足的条件时莫氏硬度≥7，粒经≤1.18mm，且化学性质稳定。在实际运用过程中，为了降低成本，可以采用建筑用砂(石英颗粒为主,主要成分是二氧化硅SiO₂)；砂轮机、磨床磨削废料(刚玉Al₂O₃、金刚石c)；研磨机磨削废料(通常采用碳化硅SiC微粉)；磨具下脚料(生产磨削、研磨和抛光工具的不合格磨料,主要成分为刚玉、金刚石)。这些材料要么是来源广泛，要么是报废物料，不仅价格便宜，而且能够变废为宝，充分利用资源。

骨架材料的粒径大小不同，会导致制作出来的耐磨胶结体4的性质不同；粒径小,粉粒界面积大,需要的粘接剂更多,固化后胶结体质地细密、宏观收缩量大、硬度高，但粘接剂材料成本提高；粒径大,粉粒界面积小,需要的粘接剂减少,粘接剂材料成本降低；固化后胶结料宏观收缩量小、抗压强度高，但沉积在机加工表面(如果模塑质量不佳，亮带需要磨削加工)的大粒径骨架材料会引起磨削阻力突变,影响亮带平面的机加工质量。

在本实施例中，优选采用的骨架材料的各尺寸配比为：占比30％的大颗粒、占比30％的中颗粒以及占比40％的小颗粒，大颗粒粒径D1尺寸范围为1mm＜D1 ≤1.18mm，中颗粒粒径D2尺寸范围为63μm＜D2≤1mm，小颗粒粒径D3尺寸范围为D3≤63μm。

浸润剂的性能要求有：(1)具有耐温性，抵抗摩擦热产生的蠕变；(2)工艺性能好，粘接能力强，具备自润滑特性。在本实施例中，采用环氧树脂作为浸润剂。并且高环氧值、低粘度的液态环氧树脂，流动性好，对矿物质粉末的浸润能力强。分子链越小，单位体积内的内聚力越大，固化产品硬度越高。因此优选地，采用液态环氧树脂E-55与液态海因环氧树脂MHR-070按照1:1的比例混合而成。

固化剂采用固态酚醛树脂F-51A与固态新酚醛树脂SQXN-312按照3:1的比例复合而成。提高粘接性能和耐温性能，降低材料成本。其中，新酚醛树脂为高分子化合物，是由苯酚和芳烷基醚通过缩合反应而产生的。新酚醛树脂具有良好力学性能、耐热性能，广泛应用于金刚石制品、砂轮片制造等行业。新酚醛树脂粘结力强，化学稳定性好，耐热性高，硬化时收缩小，制品尺寸稳定。粘结强度比酚醛树脂提高20％以上，耐热性提高100℃以上。

增粘剂选用环氧树脂增粘剂，更详细地，选择硅烷偶联剂KH-560。

润滑剂为石墨微粉或二硫化钼微粉，两者可以单独使用也可以按照任意比例混合使用。其中石墨微粉具有高强耐酸性、抗腐蚀和耐高温3000℃以及耐低温-204℃，同时它的抗压强度大于78.4MPa，并且抗氧化，在450℃空气中失重 1％，回弹率为15-50％，并且价格较低。而二硫化钼微粉熔点1185℃，莫氏硬度1.0～1.5。价格相对较高，但润滑效果比石墨好。在使用时可以根据润滑需求和成本这两方面考虑石墨微粉与二硫化钼微粉之间的比例。

石墨微粉和二硫化钼微粉导热，能够提高耐磨胶结体4表面的抗热蠕变性能。同时提升耐磨胶结体4构建的亮带基体的自润滑功能，促进浮动密封副的润滑、密封油膜的稳定运行,延长使用寿命。

步骤S2混合原材料。首先将骨架材料加热至100℃混合20分钟，除去水分，便于粉末解聚。停止加热加入浸润剂和增粘剂混合5分钟，然后冷却至55℃再加入固化剂以及润滑剂混合5分钟，得到混合粉料。

步骤S3模塑成型。将端面开设有凹槽环的浮动密封环作为镶件置人模具型腔，将混合粉料投入到压塑模内压塑成型或将混合粉料投入到注塑机内注塑成型，使混合粉料与浮动密封环端面开设的凹槽环粘接固化，得到耐磨胶结体4 与浮动密封环3的结合体。

当采用压塑成型时，将粉料投入压塑模内，保持模温200-250℃，压力 10-30Mpa，施压时间为70-100s，得到耐磨胶结体4。

当采用注塑成型时，将粉料投入到大长径比螺杆注塑机的料斗内，并控制进料温度为55-75℃，料筒温度为95-110℃，喷嘴温度为130-145℃，模具温度为200-220℃，压力为100-170Mpa，保压时间为5-10s，硬化时间为70-100s，得到耐磨胶结体4。

在高温模塑过程中，高分子聚合物中的活性基会裂解形成孔隙(开环反应)，矿物质中的纳米级粉末粒子(研磨机通常采用微米级碳化硅SiC，磨削废料中纳米级粉粒自然存在)会进入孔隙内。因为，纳米级粉粒的比表面积大，与胶体接触面积大，增加胶体的粘接力，它的存在使得毛坯基体在受到热效应时可以承担更多的载荷，耐温性能提高。经液态环氧树脂和偶联剂浸润处理过的纳米粉粒与酚醛树脂产生较强的相互作用，起到了交连点的作用，使分子链的运动受到束缚，耐磨性能提高。

S4将浮封座、橡胶密封圈、浮动密封环以及耐磨胶结体装配在一起得到本矿物质骨架胶接耐磨体浮动密封副。在本步骤中，由于本实用新型的矿物质骨架胶接耐磨体浮动密封副与现有的密封副的区别仅为在浮动密封环3上开设凹槽环，并将耐磨胶结体4粘接固化于凹槽环内，其余部件的制造与安装与现有技术没有区别。

根据中华人民共和国浮动油封行业标准JB/T8293-2014，密封副的制造与安装方法均为本领域内的公知常识，并且在浮动密封环3上开设凹槽环，并将耐磨胶结体4安装于凹槽环内的方法也是本领域技术人员惯用的技术手段，故不在此赘述。

本实用新型提供的矿物质骨架胶接耐磨体浮动密封副的亮带基体由凹槽环中的本身具备耐磨性的矿物质骨架耐磨胶结体4构成，不需要另外增加强化手段，减少工艺成本。并选用莫氏硬度等于或大于7的矿物质颗粒作为骨架材料，保证胶结耐磨体的结构强度。硬质矿物质颗粒在摩擦副表面生产的犁沟胶结体，以及疲劳应力生产的块状胶结体，因分子链的强阻力牵制难以快速剥离，在密封压力和相对运动生产的推力作用下被原位嵌入，没有宏观上磨损失量，就相当于增加了浮动密封副的耐磨性；硬质矿物质颗粒切削硬质矿物质颗粒产生的磨粒进入摩擦副之间的缝隙，但在密封压力和相对运动生产的推力作用下快速被耐磨胶结体4嵌合(容纳)，对摩擦副表面的切削功能失效，没有宏观上磨损失量，就相当于增加了浮动密封副的耐磨性。

还选用具有热固性(增加结构强度)、自润滑性(减摩助滑)的复合耐温环氧树脂，在复合组份固态酚醛树脂固化剂作用下制备的矿物质颗粒骨架耐磨胶结体浮动密封副的摩擦介质，本身摩擦系数小，具备自润滑性，能促进浮动密封副的润滑、密封油膜的稳定运行，延长浮动密封副的使用寿命。并且添加具有自润滑性(减摩助滑)的石墨微粉、二硫化钼微粉，除能增加导热功能，提高耐磨胶结体4表面的抗热蠕变性能外，进一步减小摩擦系数、提高自润滑性，进一步促进浮动密封副的润滑、密封油膜的稳定运行，延长浮动油封的使用寿命。

实施例2，请参见图3，图3是本实用新型提供的矿物质骨架胶接耐磨体浮动密封副第二实施例的结构示意图。

在本实施例中，矿物质骨架胶接耐磨体浮动密封副包括，两个相对布置的密封组合件。每个密封组合件包括浮封座1＇、橡胶密封圈2＇以及浮动密封环3＇。

浮封座1＇包括一内锥面，橡胶密封圈2＇的外侧面与内锥面抵接，其内侧面与浮动密封环3＇抵接。浮动密封环3＇的轴向截面呈马鞍形，两个密封组合件通过浮动密封环3＇相互抵接，接触面作为亮带，压紧在一起起到密封的作用。在本实施例中，浮动密封环3＇直接采用耐磨胶结体制备而成，其制备方法与实施例1中耐磨胶结体4的制备方法类似，在步骤S3模塑成型阶段通过改变模具型腔形状尺寸来获得浮动密封环3＇的毛坯件。相较于现有技术中采用铁合金材料制造浮动密封环再进行强化。本实施例提供的技术方案能够大幅降低成本，同时利用环氧树脂、酚醛树脂、石墨微粉以及二硫化钼微粉的自润滑性，来延长密封副的使用寿命。

实施本实用新型实施例，具有如下有益效果：本实用新型的矿物质骨架胶接耐磨体浮动密封副在现有的密封副结构上增加了耐磨胶结体结构，利用两个耐磨胶结体作为亮带基体起到密封的功能，只需要强化耐磨胶结体的结构强度以及耐磨性便能够起到延长密封副使用寿命的功效，相较于强化整个浮动密封环，耐磨胶结体结构更小，强化成本更低。

以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (4)

1.一种矿物质骨架胶接耐磨体浮动密封副，其特征在于，其包括：两个相对布置的密封组合件，所述密封组合件包括浮封座、橡胶密封圈、浮动密封环以及耐磨胶结体，所述浮封座包括一内锥面，所述橡胶密封圈外侧面与所述内锥面抵接，其内侧面与所述浮动密封环抵接，所述浮动密封环轴向截面呈马鞍形，所述耐磨胶结体连接所述浮动密封环，两个所述密封组合件通过所述耐磨胶结体相互抵接。

2.根据权利要求1所述的矿物质骨架胶接耐磨体浮动密封副，其特征在于，所述浮动密封环端面开设有凹槽环，所述耐磨胶结体设置于所述凹槽环内，并延伸至所述凹槽环外0.25-0.35mm，两个相对布置的所述浮动密封环端面形成储油环间隙。

3.根据权利要求2所述的矿物质骨架胶接耐磨体浮动密封副，其特征在于，所述凹槽环截面为半圆形。

4.根据权利要求2所述的矿物质骨架胶接耐磨体浮动密封副，其特征在于，所述凹槽环截面为矩形。

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