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碳/碳 复合材料密封环

阅读：765发布：2020-05-13

专利汇可以提供碳/碳复合材料密封环专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且本实用新型公开了一种实现无油润滑的密炼机用碳 /碳复合材料密封环，所述的密封环由碳/碳复合材料加工制成，密封环的表观密度为1.2g/cm3～2.0g/cm3，本实用新型制成的密封环自润滑性能好，耐磨损，其耐腐蚀性能优良，保证了密炼机转子的密封效果及设备的安全运行，此外，密封环的摩擦面与环体采用密度梯度设置，降低了碳/碳复合材料密封环的生产成本，提高了综合性能。，下面是碳/碳复合材料密封环专利的具体信息内容。

权利要求

1.一种碳/碳复合材料密封环，其特征是所述的密封环由碳/碳复合材料加工制成，密
3 3
封环的表观密度为1.2g/cm ～2.0g/cm。
2.根据权利要求1所述的碳/碳复合材料密封环，其特征是密封环包括摩擦面(1)、环体(2)，摩擦面(1)和环体(2)均由碳/碳复合材料加工制成，密封环摩擦面(1)的表观密
3 3 3 3
度为1.5g/cm ～2.0g/cm，环体(2)的表观密度为1.2g/cm ～1.8g/cm。
3.根据权利要求2所述的碳/碳复合材料密封环，其特征是在摩擦面(1)与环体(2)之间设有缓渗层(3)，所述的缓渗层(3)为膨胀石墨纸或硫酸纸，膨胀石墨纸或硫酸纸上设有孔。

说明书全文

碳/碳 复合材料密封环

技术领域：

[0001] 本实用新型涉及一种耐磨密封零件，具体地说是一种碳/碳复合材料密封环，特别是用于密炼机的碳/碳复合材料密封环。背景技术：

[0002] 密炼机是现代橡胶工业不可缺少的主要设备，主要用于橡胶的塑炼和混炼。密炼机有一对特定形状并相对回转的转子，在一定温度和压力的密闭状态下，间隙性地对橡胶等聚合物材料进行塑炼和混炼。该设备通常由密炼室、转子、转子密闭装置、润滑系统、传动装置、机座等组成。目前，其转子密闭装置一般采用机械或液压式密封结构，密封环采用金属材料加工，为了提高密封环的耐磨性，摩擦面上往往堆焊硬质耐磨合金，并在炼胶过程中，密封装置中的密封面之间必须注入高压润滑油，形成一层密封油膜，及在环形间隙中注入工艺油，使胶料和粉尘形成粘流态，防止粉尘逸出及漏胶。而注入的高压油经常进入到混炼室内部，影响炼胶质量，特别是医用橡胶以及一些不能加油胶种的混炼及终炼。碳/碳复合材料是一种将碳纤维制成的网胎和碳布根据所需要求，通过针刺使之叠层复合，制成预制体，再经过增密、炭化和石墨化处理而成，具有高比强度、高比模量、耐高温、耐烧蚀、热膨胀系数小、耐急冷急热而不变形不开裂等优良性能，特别适应于高温领域，现已成为或将逐步成为航空航天、冶金、新能源等领域的重要基础材料之一。发明内容：

[0003] 本实用新型的目的是提供一种实现无油润滑的密炼机用碳/碳复合材料密封环。

[0004] 本实用新型是采用如下技术方案实现其发明目的的，一种碳/碳复合材料密封3 3
环，所述的密封环由碳/碳复合材料加工制成，密封环的表观密度为1.2g/cm ～2.0g/cm。

[0005] 本实用新型为降低碳/碳复合材料密封环的生产成本，提高综合性能，密封环的摩擦面与环体采用密度梯度设置，所述碳/碳复合材料密封环包括摩擦面、环体，摩擦面和3 3
环体均由碳/碳复合材料加工制成，密封环摩擦面的表观密度为1.5g/cm ～2.0g/cm，环
3 3
体的表观密度为1.2g/cm ～1.8g/cm。

[0006] 本实用新型为有利于制作有密度梯度的预制体，在制坯时，摩擦面与环体之间设有缓渗层，所述的缓渗层为膨胀石墨纸或硫酸纸；为使摩擦面与环体之间结合紧密、牢固，保证坯体的强度，膨胀石墨纸或硫酸纸上设有孔。

[0007] 由于采用上述技术方案，本实用新型较好的实现了发明目的，由碳/碳复合材料制成的密封环自润滑性能好，耐磨损，其耐腐蚀性能优良，保证了密炼机转子的密封效果及设备的安全运行，此外，密封环的摩擦面与环体采用密度梯度设置，降低了碳/碳复合材料密封环的生产成本，提高了综合性能。附图说明：

[0008] 图1是本实用新型实施例1的结构示意图；

[0009] 图2是本实用新型实施例2的结构示意图。具体实施方式：

[0010] 下面结合附图及实施例对本实用新型作进一步说明。

[0011] 实施例1：

[0012] 由图1可知，一种碳/碳复合材料密封环，所述的密封环由碳/碳复合材料加工制3 3 3
成，密封环的表观密度为1.2g/cm ～2.0g/cm(本实施例为1.56g/cm)。

[0013] 上述碳/碳复合材料密封环它由碳纤维经制坯—增密—机加工制成，其步骤为：

[0014] (1)制坯：将由碳纤维制成的网胎和碳布根据所需密度要求，通过针刺使之叠层3
复合，制成板状或环状预制体(本实施例为环状)。所述预制体的表观密度0.3g/cm ～
3 3 2 2
0.7g/cm(本实施例为0.46g/cm)。叠层复合时，网胎的面密度为30g/m ～130g/m(本实施
2 2 2 2
例为65g/m)，碳布的面密度为180g/m ～480g/m(本实施例为280g/m)，针刺深度为6mm～
2 2 2
25mm(本实施例为9mm)；针刺密度3次/cm ～10次/cm(本实施例为7次/cm)；层密度为5层/cm～20层/cm(本实施例为12层/cm)。

[0015] (2)增密：将步骤(1)所得的预制体经化学气相沉积增密，使预制体表观密度达到3 3 3
1.2g/cm ～2.0g/cm(本实施例为1.56g/cm)后，经石墨化处理，制成坯体。在化学气相沉积增密中，增密1～4个周期(本实施例为3个周期)。每次增密后，根据坯体表层具体情况，将密封环坯体表层用机加工方式剥离，以保证后续增密的增密效果。

[0016] (3)机加工：将步骤(2)所得碳/碳复合材料坯体机加工成所需形状和尺寸的密封环成品。

[0017] 为缩短生产周期，降低成本，在步骤(2)中，可进行2个周期的化学气相沉积增密后，将坯体放入浸渍炉里浸没在热塑性树脂(本实施例为呋喃树脂)中进行浸渍固化增密。3
化学气相沉积增密后的坯体表观密度达到1.2g/cm，再将坯体放入浸渍炉浸渍固化增密，
3
使坯体表观密度达到1.56g/cm，经石墨化处理，制成坯体。

[0018] 本实施例采用2个浸渍固化增密周期，且在第1个周期后，将经第1次浸渍固化增密后的坯体进行炭化处理，并将其表层用机加工方式剥离，以保证第2次浸渍固化增密周期的增密效果。

[0019] 为便于装卸，密封环可采用剖分式结构；同时，为保证其密封性能，剖分后的动(静)密封环接触部位可设计成台阶式或公母榫等结构。

[0020] 实施例2：

[0021] 由图2可知，本实用新型为降低碳/碳复合材料密封环的生产成本，提高综合性能，密封环的摩擦面与环体采用密度梯度设置。

[0022] 一种碳/碳复合材料密封环，密封环包括摩擦面1、环体2，摩擦面1和环体2均由3 3
碳/碳复合材料加工制成，密封环摩擦面1的表观密度为1.5g/cm ～2.0g/cm(本实施例
3 3 3 3
为1.8g/cm)，环体2的表观密度为1.2g/cm ～1.8g/cm(本实施例为1.5g/cm)。

[0023] 上述碳/碳复合材料密封环它由碳纤维经制坯—增密—机加工制成，其步骤为：

[0024] (1)制坯：将由碳纤维制成的网胎和碳布根据所需密度要求，通过针刺使之叠层复合，制成板状或环状预制体(本实施例为环状)。先将网胎与碳布通过针刺使之叠层复合成毡，再将毡与碳布通过针刺使之叠层复合成预制体中的摩擦面1；然后在摩擦面1上将网胎与碳布通过针刺使之叠层复合成环体2。所述预制体中摩擦面1的表观密度0.5g/3 3 3 3 3
cm ～0.7g/cm(本实施例为0.6g/cm)，环体2的表观密度0.3g/cm ～0.5g/cm(本实施
3 2 2 2
例为0.4g/cm)。叠层复合时，网胎的面密度为30g/m ～130g/m(本实施例为75g/m)，碳
2 2 2
布的面密度为180g/m ～480g/m(本实施例为320g/m)，针刺深度为6mm～25mm(本实施
2 2 2
例为9mm)；针刺密度3次/cm ～10次/cm(本实施例为7次/cm)；摩擦面1的层密度为
5层/cm～20层/cm(本实施例为15层/cm)，环体2的层密度为5层/cm～20层/cm(本实施例为10层/cm)。

[0025] (2)增密：将步骤(1)所得的预制体经化学气相沉积增密，使预制体中摩擦面13 3 3 3
与环体2的表观密度分别达到1.5g/cm ～2.0g/cm(本实施例为1.8g/cm)、1.2g/cm ～
3 3
1.8g/cm(本实施例为1.5g/cm)后，经石墨化处理，制成坯体。

[0026] (3)机加工：将步骤(2)所得碳/碳复合材料坯体机加工成所需形状和尺寸的密封环成品。

[0027] 本实施例为缩短生产周期，降低成本，在步骤(2)中，在进行1个周期的化学气相沉积增密后，将坯体放入浸渍炉里浸没在热塑性树脂(本实施例为糠酮树脂)中进行浸渍3
固化增密。化学气相沉积增密后摩擦面1的表观密度达到1.2g/cm，环体2的表观密度达
3 3
到0.9g/cm，再将坯体放入浸渍炉浸渍固化增密，摩擦面1的表观密度达到1.8g/cm，环体
3
2的表观密度达到1.5g/cm，经石墨化处理，制成坯体。

[0028] 本实施例采用2个浸渍固化增密周期，且在第1个周期后，将经第1次浸渍固化增密后的坯体进行炭化处理，并将其表层用机加工方式剥离，以保证第2次浸渍固化增密周期的增密效果。

[0029] 为便于装卸，密封环可采用剖分式结构；同时，为保证其密封性能，剖分后的动(静)密封环接触部位可设计成台阶式或公母榫等结构。

[0030] 实施例3：

[0031] 本实施例为有利于制作有密度梯度的预制体，在步骤(1)中，摩擦面1与环体2之间设有缓渗层3，所述的缓渗层3为膨胀石墨纸或硫酸纸(本实施例为膨胀石墨纸)，使预制体在步骤(2)的化学气相沉积增密中形成密度梯度；为使摩擦面1与环体2在针刺复合时结合紧密、牢固，保证坯体的强度，膨胀石墨纸上设有孔。

[0032] 余同实施例2。

[0033] 实施例4：

[0034] 本实施例为制作有密度梯度的坯体，在步骤(2)中，当进行浸渍固化增密时，环体2表面设有缓渗层3，所述的缓渗层3为膨胀石墨纸或硫酸纸(本实施例为硫酸纸)，使坯体在步骤(2)的浸渍固化增密中有利于形成摩擦面1与环体2的密度梯度。

[0035] 余同实施例2。

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