專(zhuān)利名稱(chēng)：渦旋壓縮機(jī)密封條的制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本技術(shù)涉及渦旋壓縮機(jī)的密封條的制備方法。
背景技術(shù)：
渦旋壓縮機(jī)屬于現(xiàn)有技術(shù)，其包括運(yùn)動(dòng)渦旋盤(pán)(動(dòng)渦卷)，固定渦旋盤(pán)(靜渦卷)， 機(jī)體，防自轉(zhuǎn)環(huán)，偏心軸等零部件。動(dòng)渦卷和靜渦卷兩者外形完全相同，渦線呈漸開(kāi)線形狀， 安裝時(shí)兩者中心線距離一個(gè)回轉(zhuǎn)半徑，相位差180°。靜渦卷固定在機(jī)體上，渦旋線外側(cè)設(shè)有排氣孔。動(dòng)渦卷由偏心軸帶動(dòng)，使之繞靜渦卷的軸線擺動(dòng)。為了防止動(dòng)渦卷的自轉(zhuǎn)，結(jié)構(gòu)中設(shè)置了防自轉(zhuǎn)環(huán)。動(dòng)渦卷和靜渦卷互相插在一起，形成了數(shù)個(gè)月牙形的氣腔(壓縮腔)， 這些氣腔就相當(dāng)于活塞式壓縮機(jī)的氣缸，氣體就是在這里被壓縮的。月牙形的小氣缸逐漸變小并向靜渦卷中心移動(dòng)，氣體被壓縮并移動(dòng)至靜渦卷的中心。在這個(gè)中心位置處氣體完成了壓縮過(guò)程并與排氣孔相聯(lián)，最終全部排出渦卷。對(duì)于無(wú)油渦旋壓縮機(jī)來(lái)說(shuō)，參見(jiàn)圖1、2，動(dòng)渦卷I、靜渦卷2和密封條3構(gòu)成渦旋壓縮機(jī)的壓縮腔5。密封條3也是與渦卷相應(yīng)的漸開(kāi)線形狀。在動(dòng)渦卷端面11和靜渦卷端面 21上各開(kāi)有一個(gè)凹槽4，兩根密封條分別嵌入凹槽4內(nèi)。通過(guò)密封條側(cè)面31與凹槽側(cè)面的密封接觸(密封處)、密封條上端面32與動(dòng)渦卷的內(nèi)底面12 (或靜渦卷的內(nèi)底面22)的密封接觸(密封處)，把不同的月牙形的氣腔5分隔，防止氣體從靠近渦卷中心處的高壓氣腔 (例如氣腔51)向相鄰的(遠(yuǎn)離渦卷中心處的)的低壓氣腔(例如氣腔52)泄漏，換句話說(shuō)，就是防止氣體沿徑向從氣腔的一側(cè)漏向另一側(cè)?，F(xiàn)有的密封條在漸開(kāi)線的基圓軸線方向上的高度H沿著漸開(kāi)線由外向內(nèi)是相等的，在基圓徑向方向上的寬度B沿著漸開(kāi)線由外向內(nèi)也是相等的，也可以說(shuō)沿著漸開(kāi)線由外向內(nèi)密封條的各截面是一個(gè)大小相等的矩形。密封條在基圓軸線方向的上端面32和下端面33均是與基圓軸線相垂直的平面。這導(dǎo)致如下問(wèn)題1、由于高度H相等，沿著漸開(kāi)線由外向內(nèi)密封條上端面32與動(dòng)(靜)渦卷的內(nèi)底面之間的密封程度是相同的，但是由于越是靠近渦卷中心處氣腔內(nèi)壓力越大，所以靠近渦卷中心的密封處相對(duì)于遠(yuǎn)離渦卷中心的密封處的泄漏越大，渦卷壓縮機(jī)排出的氣體壓力難于提高。2、渦卷的中心位置處排出氣體時(shí)壓力較大，該壓力作用在密封條的內(nèi)端面34上，使得密封條沿著漸開(kāi)線被壓縮，造成密封條沿寬度方向膨脹使得其寬度變大，嚴(yán)重時(shí)，寬度變大的密封條會(huì)把凹槽的側(cè)壁41擠壞， 造成凹槽側(cè)壁崩裂。3、密封條在工作時(shí)，溫度一般在100-200°C作用，加上其承受的壓力較大(可以達(dá)到3MPa)，密封條會(huì)因擠壓而變形，加上密封條材料的物理性能會(huì)改變，耐磨性降低，磨損嚴(yán)重，導(dǎo)致密封失效。另外，由于密封條的工作環(huán)境的要求，制成密封條的材料要求耐高溫、耐磨、潤(rùn)滑性好、熱膨脹系數(shù)小。但是，現(xiàn)有密封條顯然不能滿(mǎn)足要求。渦旋壓縮機(jī)在壓縮過(guò)程中密封條磨合面在高溫的環(huán)境中逐漸受到磨損，密封處的間隙逐漸增大，出現(xiàn)泄漏，導(dǎo)致壓縮機(jī)工作效率變低甚至失效。目前，渦旋壓縮機(jī)的使用壽命僅能達(dá)到1000-1500小時(shí)，需要定期維修。特別是在潛艇或者一些不方便維修的地方需要提供使用壽命更長(zhǎng)的空氣壓縮機(jī)。

發(fā)明內(nèi)容
本技術(shù)的目的是提供一種渦旋壓縮機(jī)密封條的制備方法，以其制備的密封條，強(qiáng)度高、熱膨脹系數(shù)小、磨耗率小，使用壽命長(zhǎng)。本渦旋壓縮機(jī)密封條的制備方法，是把組分聚苯并咪唑、聚醚醚酮、炭纖維、二硫化鑰混合后，熱壓成型；混合時(shí)各組份的重量份為聚苯并咪唑20-30，聚醚醚酮40-50，炭纖維5-10，二硫化鑰3-5。本技術(shù)的有益效果聚苯并咪唑(PBI)最突出的優(yōu)點(diǎn)是瞬間耐高溫性，其長(zhǎng)期使用溫度300 370°C ； 另外，此外PBI耐焰和有自滅性、良好的機(jī)械和電絕緣性，熱收縮極小。聚醚醚酮(PEEK) 具有剛性和柔性，特別是對(duì)交變應(yīng)力下的抗疲勞性非常突出，可與合金材料相媲美；PEEK 具有優(yōu)良的滑動(dòng)特性，適合于嚴(yán)格要求低摩擦系數(shù)和耐磨耗用途的場(chǎng)合。本發(fā)明把PBI和 PEEK有機(jī)的結(jié)合起來(lái)，兩者相輔相成，組成了密封條的主要組份。使得密封條既有較好的熱收縮性，又有良好的剛度。二硫化鑰是重要的固體潤(rùn)滑劑，特別適用于高溫高壓下。加入二硫化鑰提高了材料的自潤(rùn)滑性。碳纖維是由有機(jī)纖維經(jīng)碳化及石墨化處理而得到的微晶石墨材料。碳纖維是一種力學(xué)性能優(yōu)異的材料，它的比重不到鋼的1/4，抗拉強(qiáng)度是鋼的7-9倍。因此碳纖維的比強(qiáng)度即材料的強(qiáng)度與其密度之比可達(dá)到2000Mpa/(g/cm3)以上，而A3鋼的比強(qiáng)度僅為 59Mpa/(g/cm3)左右，其比模量也比鋼高。材料的比強(qiáng)度愈高，則構(gòu)件自重愈小，比模量愈高，則構(gòu)件的剛度愈大。加入碳纖維，在基本不增加密封條重量的同時(shí)，顯著的提高了其強(qiáng)度。所述的制備方法，聚苯并咪唑和聚醚醚酮的粒徑均小于100微米；二硫化鑰粒徑在200-300目之間，炭纖維的長(zhǎng)徑比為5-10。所述的制備方法，熱壓時(shí)，把共混后的物料在成型磨具內(nèi)加熱到400-420°C，然后以O(shè). 8-1. 2MPa/min的速度加壓到5_7MPa，然后保壓8_12min ;接著自然冷卻至200_250°C 時(shí)卸壓，卸壓后自然冷卻至室溫。所述的制備方法，它還包括對(duì)熱壓成型后的密封條進(jìn)行機(jī)械加工的步驟。本技術(shù)制備的密封條，拉伸強(qiáng)度為130_140MPa，彎曲強(qiáng)度為230_250MPa，熱膨脹系數(shù)約10-14ppm/°C，磨耗率< 2. 12*10_4mm3/N ·Μ，長(zhǎng)期使用溫度范圍不超過(guò)330°C，在渦旋壓縮機(jī)上的工作壽命大約為3500-4500小時(shí)。為了使得密封條的內(nèi)端面能夠承受較大的壓力且變形小、不會(huì)把凹槽擠壞、且密封性更好，上述的制備方法，密封條呈漸開(kāi)線形狀，密封條在漸開(kāi)線的基圓軸線方向上的高度，沿著漸開(kāi)線由外向內(nèi)逐漸增大。由于密封條越靠近渦卷中心，高度越大，所以在密封條內(nèi)端面處的高度最大。因此，排出氣體的壓力作用在密封條的內(nèi)端面上的壓強(qiáng)較小，密封條沿著漸開(kāi)線被壓縮的程度減小，密封條沿寬度方向膨脹程度也較小，所以密封條不會(huì)把凹槽的側(cè)壁擠壞，造成凹槽側(cè)壁崩裂。另外，密封條高度由外向內(nèi)逐漸增大，所以越靠近渦卷中心的密封處(密封條上端面與動(dòng)、靜渦卷的內(nèi)底面之間的密封處)的密封性會(huì)更好，高壓氣體泄漏的可能性越小， 渦卷壓縮機(jī)排出的氣體壓力能夠提高。
上述的制備方法，密封條在基圓徑向方向上的寬度是相等的。上述的制備方法，密封條的截面呈矩形。密封條在基圓軸線方向的一個(gè)端面是與基圓軸線相垂直的平面。


圖I是現(xiàn)有的密封條示意圖。圖2是密封條在使用狀態(tài)的示意圖。圖3是本技術(shù)的密封條示意圖。圖4是本技術(shù)的密封條的展開(kāi)示意圖。圖5是圖4的A-A截面放大圖。
具體實(shí)施例方式如圖3、4所示的渦旋壓縮機(jī)的密封條3，是與動(dòng)渦卷相應(yīng)的漸開(kāi)線形狀。密封條3 在漸開(kāi)線的基圓軸線方向上的高度H，沿著漸開(kāi)線由外向內(nèi)逐漸增大。密封條在基圓徑向方向上的寬度B沿著漸開(kāi)線由外向內(nèi)是相等的。參見(jiàn)圖5，沿著漸開(kāi)線由外向內(nèi)密封條的各截面是高度逐漸增大的矩形。密封條在基圓軸線方向的上端面32是與基圓軸線相垂直的平面，下端面33是一個(gè)斜面。渦旋壓縮機(jī)密封條的制備方法，把組分聚苯并咪唑、聚醚醚酮、炭纖維、二硫化鑰按照表I中所示的重量份混合后得到不同的實(shí)施例。共混時(shí)，先將聚苯并咪唑與聚醚醚酮在常溫下高速混合10分鐘，加入碳纖維在常溫下高速混合25分鐘，再加入二硫化鑰繼續(xù)混合5分鐘。聚苯并咪唑和聚醚醚酮的粒徑均為60-90微米；二硫化鑰粒徑在200-300目之間，炭纖維的長(zhǎng)徑比為5-10。共混后進(jìn)行熱壓成型。熱壓時(shí)，把共混后的物料加入成型磨具內(nèi)，以感應(yīng)加熱方式對(duì)物料加熱到410°C，然后以IMPa/min的速度對(duì)物料加壓到6MPa，然后保壓lOmin。接著把物料自然冷卻至220-240°C時(shí)卸壓，卸壓后自然冷卻至室溫。對(duì)熱壓成型后的密封條以金剛石刀具進(jìn)行精加工得到密封條。各實(shí)施例的機(jī)械性能見(jiàn)表2，各實(shí)施例的長(zhǎng)期使用溫度范圍為-100-+330°C。各實(shí)施例中，PBI聚合物由3，3' -二氨基聯(lián)苯和間苯二甲酸二苯酯縮合而成，炭纖維是氣相生長(zhǎng)炭纖維。本技術(shù)采用高性能的PBI樹(shù)脂材料，填加碳纖維、二硫化鑰等填料，配制成耐高溫、耐磨、潤(rùn)滑性好、密封性好的新型密封條。從而使密封條的壽命提高3-5倍，延長(zhǎng)設(shè)備檢修周期，大大提高生產(chǎn)效率。表I
權(quán)利要求
1.渦旋壓縮機(jī)密封條的制備方法，其特征是把組分聚苯并咪唑、聚醚醚酮、炭纖維、二硫化鑰混合后，熱壓成型；混合時(shí)各組份的重量份為聚苯并咪唑20-30，聚醚醚酮 40-50，炭纖維5-10，二硫化鑰3-5。
2.如權(quán)利要求I所述的方法，其特征是聚苯并咪唑和聚醚醚酮的粒徑均小于100微米；二硫化鑰粒徑在200-300目之間，炭纖維的長(zhǎng)徑比為5-10。
3.如權(quán)利要求I所述的方法，其特征是熱壓時(shí)，把共混后的物料在成型磨具內(nèi)加熱到 400-420°C，然后以O(shè). 8-1. 2MPa/min的速度加壓到5_7MPa，然后保壓8_12min ;接著自然冷卻至200-250°C時(shí)卸壓，卸壓后自然冷卻至室溫。
4.如權(quán)利要求I所述的方法，其特征是它還包括對(duì)熱壓成型后的密封條進(jìn)行機(jī)械加工的步驟。
5.如權(quán)利要求I所述的方法，其特征是密封條呈漸開(kāi)線形狀，密封條在漸開(kāi)線的基圓軸線方向上的高度，沿著漸開(kāi)線由外向內(nèi)逐漸增大。
6.如權(quán)利要求5所述的方法，其特征是密封條在基圓徑向方向上的寬度是相等的。
7.如權(quán)利要求5所述的方法，其特征是密封條的截面呈矩形。
8.如權(quán)利要求7所述的方法，其特征是密封條在基圓軸線方向的一個(gè)端面是與基圓軸線相垂直的平面。
全文摘要
本技術(shù)提供一種渦旋壓縮機(jī)密封條的制備方法，以其制備的密封條，強(qiáng)度高、熱膨脹系數(shù)小、磨耗率小，使用壽命長(zhǎng)。該制備方法，是把組分聚苯并咪唑、聚醚醚酮、炭纖維、二硫化鉬混合后，熱壓成型；混合時(shí)各組份的重量份為聚苯并咪唑20-30，聚醚醚酮40-50，炭纖維5-10，二硫化鉬3-5。
文檔編號(hào)C08L79/04GK102585436SQ20121000761
公開(kāi)日2012年7月18日 申請(qǐng)日期2012年1月12日 優(yōu)先權(quán)日2012年1月12日
發(fā)明者孫克原, 孟楊, 楊文光, 陳佩民, 陳卓, 陳朝曦, 靳予 申請(qǐng)人:南京肯特復(fù)合材料有限公司