[发明专利]弹性结构聚四氟乙烯油封

说明书

技术领域

本发明涉及了一种密封件，可以适应高温(300℃)、高速、干磨等苛刻的使用工况，特别适用于发动机、旋转分离器等对密封要求较高的情况。

背景技术

在生产过程中人们发现聚四氟乙烯材料具有“记忆功能”。目前，聚四氟乙烯油封是依靠这个原理起到密封作用的。但是这种油封的静密封情况不佳，这是由于当旋转轴停止转动后，油封唇口的温度降低，材料的“记忆功能”变弱，这样油封的径向力就会降低到不足以密封的程度。另外，由于聚四氟乙烯材料蠕变大，造成油封的尺寸随时间的推移会产生变形。此外，聚四氟乙烯材料弹性差，也造成了很多亟待解决的密封问题。

汪建的实用新型ZL00220382.0公开了一种解决此问题的油封结构，它由金属骨架、压圈、橡胶外壳和聚四氟乙烯内圈等组成，其主要特征为聚四氟乙烯内圈上设有凸筋，主密封唇背部设有弹簧圈。由于聚四氟乙烯材料蠕变大，若使用弹簧来减小聚四氟乙烯材料的蠕变，由于使用弹簧时，油封唇口的受力面积小，会导致唇口应力集中，造成唇口局部磨损，使油封早期密封失效。

发明内容

技术方案：

为了解决上述问题，本发明采取一种新的设计方案。本发明的目的是针对现有技术存在的不足，采用从材料和部件结构两方面的措施，克服聚四氟乙烯材料的蠕变和弹性差的问题。通过提出一种聚四氟乙烯复合材料制成的弹性结构的组合式油封来解决现有聚四氟乙烯油封的静态密封性能不佳的问题。

密封环(4)是由聚四氟乙烯复合材料制成。此种聚四氟乙烯复合材料是由聚四氟乙烯粉末和补强填料烧结而成的。这里要注重材料的选择。聚四氟乙烯复合材料的优点有化学稳定性好、热稳定性好、摩擦系数小、自润滑性好，这些都是聚四氟乙烯材料作为油封的得天独厚的优点。该材料的缺点是蠕变、和弹性差。所以选择聚四氟乙烯复合材料的基本要求是蠕变小、耐介质、高耐磨，当然也要根据油封实际的工作工况来确定聚四氟乙烯复合材料的类型。一般情况下可以选用玻璃纤维、碳纤维、铜粉、石墨、二硫化钼、芳纶酯、聚苯酯中的一种或几种作为填料来改善聚四氟乙烯材料的这些性能。本发明采用的一个聚四氟乙烯复合材料配合实例如下：

聚四氟乙烯粉末(质量)80％，玻璃纤维(质量)20％

以上材料在一定温度、压力下烧结成聚四氟乙烯复合材料型材。

密封环(4)采用上述型材通过机械加工方式制成。与模压工艺相比，这种工艺提高了密封环(4)的尺寸精度，提高了油封唇口和旋转轴的同心度，进而提高了油封的密封性能。

弹簧片(3)是由弹簧不锈钢带或其它有良好弹性的钢片以普通五金工艺和热处理方法制成。

弹簧片(3)利用金属材料应力-应变没有滞后的特性弥补由于高分子材料滞后性产生的“形变积累”效应，并使密封环(4)的弹性恢复力得到增加，进而提供稳定的油封径向力。由于弹簧片(3)和密封环(4)接触面积大，可给予密封圈(4)较均匀的压力，这样就可以避免应力集中的情况出现。油封的径向力是决定油封密封性能的重要参数之一。

本发明中涉及的油封在装配时，金属外骨架(1)、密封环(4)、弹簧片(3)和金属内骨架压圈(2)依次配合，然后对金属外骨架(1)实施机械滚压，金属外骨架(1)产生的向内翻口为密封环(4)、弹簧片(3)和金属内骨架压圈(2)提供装配压力，以使各部件紧密配合，无需进行粘合。

另外，当本发明涉及的油封应用于高速工况时，可在密封环(4)的密封部位上加工回油线以提高其动态密封性能。

以下结合附图对本发明做进一步的说明。

附图说明

图1：聚四氟乙烯复合材料弹性结构油封

图2：带副唇的聚四氟乙烯复合材料弹性结构油封

其中：

图1中：1.金属外骨架，2.金属内骨架压圈，3.弹簧片，4.聚四氟乙烯复合材料制成的密封环。

图2中：1.金属外骨架，2.金属内骨架压圈，3.弹簧片，4.聚四氟乙烯复合材料制成的密封环，5.密封副唇。

具体实施方式

实施例：

油封骨架(1，2)的设计参考标准GB/T9877.3-1988(《旋转轴唇形密封圈结构尺寸系列第三部分：装配式旋转轴唇形密封圈》)。

油封骨架(1，2)的加工工艺：

切屑钢板得到环形件→将环形件滚压成型→机加工→外骨架(1)；

切屑钢板得到环形件→将环形件滚压成型→内骨架(2)