一种自润滑、高耐磨的非金属密封滑块及其制作方法转让专利
申请号 : CN201911217457.7
文献号 : CN111038050B
文献日 : 2021-11-05
发明人 : 杨家义 , 钱蜜蜜
申请人 : 合肥一密科技有限公司
摘要 :
权利要求 :
1.一种自润滑、高耐磨的非金属密封滑块的制备方法,其特征在于,包括以下重量份的原料:
非金属无机纤维纱40~50份;
自润滑树脂40~55份;
无机陶瓷粉末3~5份;
该非金属密封滑块的制备方法包括以下步骤:S1、编织
称取40~50重量份的非金属无机纤维纱,根据工件尺寸的大小选取长度,在编织设备上进行编织,经纬搭接,织纹为平纹、斜纹、缎纹、罗纹或者席纹中的一种,织成非金属无机纤维织片,该非金属无机纤维织片的厚度0.05~0.15mm,孔隙大小为0.1~1mm;
S2、混合
称取3~5重量份的无机陶瓷粉末和一定重量份的自润滑树脂乳液,该自润滑树脂乳液中含30~38重量份的第一自润滑树脂;将称取的陶瓷粉末和自润滑树脂乳液计量投入到超声波搅拌均质器的混合腔中,开启设备,混合5~15min,得到无结团的混合乳液;
S3、浸渍、预烧结
将步骤S2得到的混合乳液计量投入浸胶热处理一体机的料池中,将步骤S1得到的非金属无机纤维织片投入到料池的指定位置,开始浸渍,浸渍1~5min后从料池取出,进入80~
120℃的干燥区,干燥5~10min,再进入300~340℃的烘干区,烘烤3~8min,最后进入360~
390℃的预烧结区,预烧结5~15min,然后再进入料池,循环以上浸渍、干燥、烘烤和预烧结步骤5~7次,最后冷却至室温,得到预成型纤维织片,厚度为0.1~0.3mm,静置待用;
S4、热压、脱模
将步骤S3得到的预成型纤维织片放入热压机的压制模具中,在该预成型纤维织片上铺一层相应尺寸的薄膜状的第二自润滑树脂,再铺一层预成型纤维织片,如此反复交替,直至能满足滑块的厚度尺寸要求,开启设备,按如下工序加压:1分钟内加压到5~10MPa,保持压力,开始加热,从室温加热至300℃,升温速率为70~80℃/小时,达到300℃后,保温0.5~1小时;保温结束后,在1分钟内加压到40~45MPa,保持压力,继续由300℃加热到330℃,升温速率为55~60℃/小时,330℃保温0.5~1小时;压力不变,继续由330℃加热到380℃,升温速率为55~60℃/小时,380℃保温1~1.5小时;压力不变,开始降温,由380℃降到300℃,降温速率为70~80℃/小时,在300℃保温0.5~1小时,继续降温,由300℃降到100℃,降温速率为70~80℃/小时,当温度降到100℃时停止加热,自然冷却至室温,卸去压力,脱模取出滑块毛胚,静置24小时后,机械加工成符合图纸要求的密封滑块;
其中,第一自润滑树脂和第二自润滑树脂分别为聚四氟乙烯树脂、聚全氟乙丙烯树脂、聚全氟烷氧基树脂中的一种或两种的混合物,两者重量份之和为40~55份;步骤S1、S2不分先后顺序。
2.根据权利要求1所述的一种自润滑、高耐磨的非金属密封滑块的制备方法,其特征在于,所述非金属无机纤维纱的纤维单丝直径为5~20μm,非金属无机纤维纱为无碱玻璃纤维纱、碳纤维纱、玄武岩纤维纱中的一种或两种及以上的混合物。
3.根据权利要求1所述的一种自润滑、高耐磨的非金属密封滑块的制备方法,其特征在于,所述自润滑树脂数均分子量范围为300~800万,为聚四氟乙烯树脂、聚全氟乙丙烯树脂、聚全氟烷氧基树脂中的两种或两种以上的混合物。
4.根据权利要求1所述的一种自润滑、高耐磨的非金属密封滑块的制备方法,其特征在于,所述无机陶瓷粉末的微观形态近似圆形,粒径为20~100nm,纯度大于97%,为氧化硅、氮化硅、氮氧化钛中的一种或两种及以上的混合物。
5.根据权利要求1所述的一种自润滑、高耐磨的非金属密封滑块的制备方法,其特征在于,步骤S2中超声波搅拌均质器的超声波频率为28~40KHz,转速为300~500rpm。
6.根据权利要求1所述的一种自润滑、高耐磨的非金属密封滑块的制备方法,其特征在于,步骤S4中热压机的温度控制精度为±5℃,热压腔有氮气保护。
7.根据权利要求1所述的一种自润滑、高耐磨的非金属密封滑块的制备方法,其特征在于,所述步骤S4中薄膜状的第二自润滑树脂薄膜的厚度为0.02~0.05mm。
8.一种由权利要求1~7任意一项所述的制备方法制备的自润滑、高耐磨的非金属密封滑块。
9.根据权利要求8所述的一种自润滑、高耐磨的非金属密封滑块,其特征在于,所述非金属密封滑块外形呈“T”形结构,沿滑块所在转轴径向的两端,一端所在侧面呈长直状,为密封面,另一端所在侧面呈中间高而两边低的凸起状,为承力面。
说明书 :
一种自润滑、高耐磨的非金属密封滑块及其制作方法
技术领域
背景技术
子旋转时,滑块受离心力的作用从槽中甩出,其端部紧贴在气缸内圆壁面上,月牙形的空间
被滑块分隔成若干扇形的小室——基元容积,滑块搭在气缸与转子之间起到密封作用,防
止气体在转子和气缸的空隙中串流,实现基元容积内的气体各自封闭。在转子旋转一周之
内,每一基元容积将由最小值逐渐变大,直到最大值,再由最大值逐渐变小,变到最小值。随
着转子的连续旋转,基元容积遵循上述规律周而复始变化。通过以上容积的变化,可以实现
抽真空或气体压缩。
偏心转子的转速可达5000rpm。在如此高的线速度下,滑块与气缸内壁之间的摩擦非常剧
烈,若没有冷却,气缸内壁会快速升温,2min内可达200℃以上,滑块或气缸内壁会快速磨
损,导致容积效率降低,进而滑块失去密封作用,导致压缩或抽真空失败。因此,气缸内都会
加入润滑油,一方面冷却气缸,另一方面在气缸内壁形成油膜,降低滑块与气缸之间的摩擦
力,延长滑块的使用寿命,滑块一般为铸铁、铜合金等金属材质。由于润滑油的存在,该气泵
压缩的气体或抽真空引出的介质都会被污染,虽然现在有很多除油措施,但依然无法从根
本上解决介质含油的问题。
材质韧性低,易脆断,不抗弯曲;填充四氟类材料硬度低,耐热性不足,易受热变形。热固性
树脂类材料自润滑性不足,磨耗量过大。所以,以上三种材料均无法在干运转气泵上获得深
入应用。
干运转要求的密封滑块,为本领域近年来所亟待解决的技术难题。
发明内容
质的洁净化,以及设备的长周期运转。
以上的混合物。
物。
物。
无机纤维织片,该非金属无机纤维织片的厚度0.05~0.15mm,孔隙大小为0.1~1mm;
入到超声波搅拌均质器的混合腔中,开启设备,混合5~15min,得到无结团的混合乳液;
80~120℃的干燥区,干燥5~10min,再进入300~340℃的烘干区,烘烤3~8min,最后进入
360~390℃的预烧结区,预烧结5~15min,然后再进入料池,循环以上浸渍、干燥、烘烤和预
烧结步骤5~7次,最后冷却至室温,得到预成型纤维织片,厚度为0.1~0.3mm,静置待用;
直至能满足滑块的厚度尺寸要求,开启设备,按如下工序加压:1分钟内加压到5~10MPa,保
持压力,开始加热,从室温加热至300℃,升温速率为70~80℃/小时,达到300℃后,保温0.5
~1小时;保温结束后,在1分钟内加压到40~45MPa,保持压力,继续由300℃加热到330℃,
升温速率为55~60℃/小时,330℃保温0.5~1小时;压力不变,继续由330℃加热到380℃,
升温速率为55~60℃/小时,380℃保温1~1.5小时;压力不变,开始降温,由380℃降到300
℃,降温速率为70~80℃/小时,在300℃保温0.5~1小时,继续降温,由300℃降到100℃,降
温速率为70~80℃/小时,当温度降到100℃时停止加热,自然冷却至室温,卸去压力,脱模
取出滑块毛胚,静置24小时后,机械加工成符合图纸要求的密封滑块;
先后顺序。
状一端所在侧面为承力面。
承力筋的牢固结合;树脂层在与气缸内壁的摩擦过程中,部分转移到内壁表面,形成一层自
润滑薄膜,保证持续的润滑和减磨效果。
境中软化变形和耐磨性能显著下降的缺陷,解决了石墨类材料易脆断等难题,可以实现高
效密封性能,达到管路快速抽真空效果。
效率。
止时,密封面与缸体不接触,承力面与转轴接触。当机器运行时,滑块在离心力作用下被甩
出,承力面与转轴不接触,密封面与缸体接触,实现密封,快速排出与主机腔体相连管路中
的空气,实现管路真空,达到快速抽取介质的目的,整个运转过程高效节能,不会对介质和
周边环境造成任何污染。
附图说明
具体实施方式
结团现象,如无即得到混合乳液;
进入320℃的烘干区,烘烤5min,最后进入360℃的预烧结区,预烧结15min,然后再进入料
池,循环以上步骤5次,最后冷却至室温,得到预成型玻璃纤维织片,厚度为0.2mm,静置待
用;
替50次,开启设备,按如下工序加压:1分钟内加压到10MPa,保持压力,开始加热,从室温升
温至300℃,升温速率为75℃/小时,达到300℃后,保温1小时;保温结束后,在1分钟内加压
到42MPa,保持压力,继续由300℃加热到330℃,升温速率为55℃/小时,330℃保温1小时;压
力不变,继续由330℃加热到380℃,升温速率为55℃/小时,380℃保温1.5小时;压力不变,
开始降温,由380℃降到300℃,降温速率为75℃/小时,在300℃保温1小时,继续降温,由300
℃降到100℃,降温速率为75℃/小时,当温度降到100℃时停止加热,自然冷却至室温,卸去
压力,脱模取出滑块毛胚,静置24小时后,机械加工成符合图纸要求的密封滑块。
结团现象,如无即得到混合乳液;
的烘干区,烘烤5min,最后进入375℃的预烧结区,预烧结12min,然后再进入料池,循环以上
步骤5次,最后冷却至室温,得到预成型碳纤维织片,厚度为0.2mm,静置待用;
如下工序加压:1分钟内加压到10MPa,保持压力,开始加热,从室温加热至300℃,升温速率
为75℃/小时,达到300℃后,保温0.8小时;保温结束后,在1分钟内加压到42MPa,保持压力,
继续由300℃加热到330℃,升温速率为55℃/小时,330℃保温1小时;压力不变,继续由330
℃加热到380℃,升温速率为55℃/小时,380℃保温1小时;压力不变,开始降温,由380℃降
到300℃,降温速率为75℃/小时,在300℃保温1小时,继续降温,由300℃降到100℃,降温速
率为75℃/小时,当温度降到100℃时停止加热,自然冷却至室温,卸去压力,脱模取出滑块
毛胚,静置24小时后,机械加工成符合图纸要求的密封滑块。
率为60℃/小时,380℃保温3小时,380℃降温至300℃,降温速率为70℃/小时,300℃保温
0.5小时,300℃降温至100℃,降温速率为80℃/小时,100℃后自然冷却至室温,再将材料毛
胚从烘箱中取出备用,静置24小时后,机械加工成符合图纸要求的密封滑块。
60℃/小时,380℃保温3小时,380℃降温至300℃,降温速率为70℃/小时,300℃保温0.5小
时,300℃降温至100℃,降温速率为80℃/小时,100℃后自然冷却至室温,再将材料毛胚从
烘箱中取出备用,静置24小时后,机械加工成符合图纸要求的密封滑块。
略窄,弯曲强度高2倍左右,轴向线膨胀系数低23%,可以看出本发明非金属滑块材料具有
自润滑、高耐磨、抗弯曲等优异的综合特性,非常适合用于干运转场合,可在气泵领域获得
广泛应用。
如图3所示,当偏心转子3开始转动时,密封滑块4在离心力的作用下朝气缸侧运动,密封面1
与气缸接触,每个槽中的密封滑块4的运动距离不同,在隔环5的作用下,始终保持一个圆形
轨迹,偏心转子3、密封滑块4和气缸三者之间形成一定的空间,该空间容积大小呈周期性变
化,从而实现抽真空和气体压缩的效果。
例所记载的技术方案进行修改,或者对其中部分技术特征进行等同替换。凡在本发明的精
神和原则之内,所作的任何修改、等同替换、改进等,均应包含在本发明的保护范围之内。