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自润滑材料专利2015-2 1、前言 密封是重要的机械基础零部件，在国民经济的各个领域应用广泛，在设备运行中起重要的作用。随着我国自动化设备、机械、化工、石油、动力、原子能等工业以及航空航天技术的发展，密封的作用日益重要。在现代化工业技术迅速发展进程中，各类设备工作压力日益提高、工作温度高范围宽、运行速度高，对密封的要求更加严格。当密封失效时，除普通的泄露外，可能造成爆炸、剧毒释放、核辐射等灾难性事故，这类密封类失效直接威胁着人类健康和生命，高可靠性密封是特种设备的极其重要的核心零部件，PTFE弹簧蓄能密封是重要的高可靠性密封之一。 PTFE弹簧蓄能密封是由材料密封和耐腐蚀的不锈钢金属弹簧组成。密封圈安装在沟槽内，弹簧受压，形成向外的张力，促使密封唇紧贴密封沟槽，由于弹簧永久给密封唇提供弹力，能弥补密封磨损和配合零件的偏心，由此形成从真空到压范围内的密封。另外压力，压力越大，密封唇与沟槽贴合的越充分，由此形成高压密封。密封是由PTFE、PEEK、PVDF、经机械加工制成，材料决定了弹簧蓄能密封圈适用于-26到+温度范围，密封几乎所有的液体、化学制品和气体。聚四氟乙烯（PTFE）聚四氟乙烯（PTFE）具有化学稳定性、性、摩擦系数低、等优,因而它在各行各业中得到了广应用。聚四氟乙烯具有许多优异的性能，但也有不足之处，因而需通过加入填充剂形成复合材料，性能得到改善，其耐磨性能大幅度提高，抵御塑性蠕变的能力提高2～3倍，由负荷作用引起的初始变形降低30～60％，刚性提高2～3倍，受热尺寸稳定性增加2倍，硬度增大10～15％。不同填充剂可以赋予复合材料不同的性能。聚四氟乙烯及其复合材料的性能见表1。根据工况选择合适的聚四氟乙烯复合材料，提高密封的机械性能。本文针弹簧蓄能密封 填充剂 纯PTFE 碳纤15 玻纤20 聚苯酯20 石墨5 MoS2 5 干摩擦系数 0.13 0.17 0.18 0.16 磨痕宽度mm 14.5 4.8 5.2 4.8 聚四氟乙烯复合材料经过机械加工制成各种形状，再与适当的金属弹簧组合形成PTFE弹簧蓄能密封弹簧蓄能金属弹簧有多种形式可供选择，有O型弹簧，V型弹簧，U型弹簧，满足不同运动形式的密封要求。在有些场合可由不同材质的O形圈替代金属弹簧做为弹性体使用。弹簧蓄能 配 方 编 号 材料性能 01 02 03 04 05 06 07 08 09 拉伸强度Mpa 28 20 14.5 22 14.7 15.6 17.2 16.6 17 伸长率 ％ 347 310 255 180 220 230 242 210 280 压缩强度Mpa 11.8 19.6 21.2 18.2 15 19.2 16.7 14.2 17.5 摩擦系数 0.13 0.16 0.16 0.17 0.18 0.22 0.21 0.16 0.16 磨痕宽度 mm 14.5 5.1 5.2 5.3 5.2 5.7 6.1 5.8 4.8 注：配方01 纯PTFE 2 PTFE+40%青铜粉＋5％MoS2 3 PTFE+60%青铜粉＋5％MoS2 4 PTFE+20%碳纤维 5 PTFE+20%玻璃纤维＋5％石墨 6 PTFE+25%玻璃纤维 7 PTFE+20%玻璃纤维 8 PTFE+15%石墨 9 PTFE+20%聚苯酯＋5％MoS2 3 、PTFE弹簧蓄能弹簧蓄能图1 往复运动PTFE弹簧蓄能弹簧蓄能图2 旋转运动PTFE弹簧蓄能弹簧蓄能图3 端面PTFE弹簧蓄能弹簧蓄能图4 特殊PTFE弹簧蓄能弹簧蓄能锡青铜 材料名称 聚酰亚胺 聚醚醚酮 聚醚醚酮+玻璃纤维 聚醚醚酮+碳纤维 锡青铜 铝青铜 铍青铜 压缩强度Mpa 150 120 215 240 屈服强度Mpa 170 400 1035 注：锡青铜、铝青铜、铍青铜牌号很多，屈服强度取较小的数值。 在具有一定间隙的模具中进行抗压强度测试时，聚酰亚胺和聚醚醚酮的抗压强度均可达到280MPa以上。 在高压系统中，合理控制间隙，采用铜合金材料作为承压环，弹簧蓄能密封的承压可以达到600MPa。 5 、PTFEE弹簧蓄能 介质 对偶件材料 聚四氟乙烯材料 弹簧