专利名称：制造ptfe密封元件及其轴封组件的方法
技术领域：
本发明涉及转轴密封，更具体地说，涉及制造PTFE (聚四氟乙烯)密封元件及带有 PTFE密封元件的转轴密封组件的方法。
背景技术：
已知，转轴密封组件包括PTFE密封元件，以相对转轴建立低摩擦力的密封。在这些密封组件制造中的一个已知挑战是，在PTFE密封元件和相邻的密封组件基底之间建立可靠的结合。光滑的PTFE的性能通常使它难于在它和相邻的基底之间形成可靠结合。在一种已知的制造PTFE密封组件的方法中，PTFE密封元件首先由PTFE坯锭进行机加工，然后在二次加工中PTFE密封元件被进一步处理，使用“湿法化学”工艺蚀刻和化学修整PTFE 密封元件的表面。然后，化学修整过的PTFE元件被成型到密封组件的基底上。尽管在PTFE 元件和相邻的密封组件基底之间形成结合方面，该工艺被证明是有效的，但由于采用湿法化学工艺以化学修整PTFE元件，因此可能是有害的。除了湿法化学工艺可能有害之外，由于很多供应商对此法不熟悉，因此有能力进行该工艺的潜在资源数量有限。如此，由于湿法化学工艺可能有害且由有限的供应商来提供，与该工艺相关的成本通常较高。于是，PTFE密封组件的总制造成本增加了。
发明内容
根据本发明的一个目前优选方面，提供一种制造转轴密封组件的PTFE密封元件的方法。该包括提供PTFE密封元件；提供具有多个电极的真空腔，并将PTFE密封元件的一个表面置于其中一个电极上。然后将真空腔内抽至真空压力并将所选的第一工艺气体引入真空腔。进一步，将高频信号应用于电极并持续一段预定时间，且由电极间的工艺气体产生放电等离子体，该放电等离子体蚀刻和化学修整与电极接触的PTFE密封元件的一个表面的至少一部分。然后，用所选的第二工艺气体对真空腔换气并将真空腔恢复至大气压力。 此后，在清洗液中清洗密封元件的一个表面并将助粘剂应用于洗净的表面。根据本发明的另一方面，提供一种制造转轴密封组件的方法。该方法包括提供刚性环状载体，具有相对的第一和第二表面的环状PTFE密封元件，以及具有多个电极的真空腔。下一步，将PTFE密封元件的第一表面置于其中一个电极上；将真空腔内抽至真空压力并将所选的第一工艺气体引入真空腔；进一步，将高频信号应用于电极并持续一段预定时间，且由电极间的工艺气体产生放电等离子体，该放电等离子体蚀刻和化学修整PTFE密封元件的第二表面的至少一部分，该第二表面和第一表面面向不同方向。然后，用所选的第二工艺气体对真空腔换气并将真空腔恢复至大气压力。此后，在清洗液中清洗密封元件的第二表面，且将助粘剂应用于洗净的表面。最后，通过在载体和洗净的表面之间成型弹性体， 将洗净的表面连接到载体。
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结合下列目前优选实施例和最佳实施方式的具体描述、所附权利要求以及附图进行考虑，本发明的上述及其他方面、特征和优点将会更加容易理解，其中图1是根据本发明一个目前优选方面构造的转轴密封组件的局部剖视图；图2是图1的密封组件的PTFE密封元件的俯视图；以及图3是根据本发明一个目前优选方面的工艺流程图。
具体实施例方式更详细地参阅附图，图1示出了根据本发明一个目前优选方面构造的转轴密封组件10。组件10具有刚性环状载体12，该载体12优选由金属例如钢材制成，用于与机器部件例如轴承套圈或外壳(未示出)连接。应当理解，载体12可以以任意适合的方式设置。 组件10进一步具有例如在成型工艺中或通过适合的粘合剂与其相连的环状弹性体14，以及与弹性体14相连的环状PTFE密封元件16。PTFE密封元件16从载体12径向向内延伸以提供密封唇18，该密封唇18用于与相对密封元件16旋转的转轴20动态密封接触。根据本发明的一个方面，且如图3所示，PTFE密封元件16通过从PTFE坯锭上，例如从具有所需直径的管状坯锭上，切割具有所需宽度的圆盘来构造。可以采用任意适合的切割机构进行该切割操作。这样，圆盘被切割后，优选呈现成型密封元件16的大致尺寸和形状。这样，对于密封元件16来说，圆盘通常是具有彼此面向不同方向的相对平面的环状对称圆盘。应当理解，圆盘可以具有任意所需的尺寸和形状。然后，PTFE圆盘被放入具有适合尺寸的真空腔中进一步加工。真空腔具有一对或多对彼此间隔开的电极，其中一个电极优选作为圆盘放置的支撑或载体。该支撑电极可以被构造为金属丝网，例如筛(screen)。该网的尺寸可以根据需要变化以便为电极提供性能。 如果对称，圆盘可以通过与支撑电极接触的任意表面被放置；如果不对称，圆盘可以通过与支撑电极接触的理想表面被放置。当PTFE圆盘被置于真空腔中的支撑电极后，该工艺继续进行，通过将真空腔内抽至真空压力。真空压力优选抽至大约lmbar。下一步，工艺继续进行，通过将所选的第一工艺气体引入真空腔，例如氢气、氧气、 氩气、氨气、氦气、氮气或水蒸气。当第一工艺气体被引入腔中后，工艺继续进行，将例如约 40kHz, 13，56MHz或2. 45GHz的高频信号应用到电极并持续一段预定时间，且由电极间的工艺气体产生放电等离子体。高频信号优选被应用约10到60分钟，但这个时间段可以根据 PTFE圆盘尺寸以及所需的表面蚀刻和化学修整而有所不同。放电等离子体通过蚀刻和化学修整暴露于等离子体中的PTFE圆盘的部分来改变PTFE圆盘表面，大致如图1和图2中 22所示。这样，PTFE圆盘与金属丝网接触的部分或者圆盘的第一面，没有被蚀刻到其相对的第二面所蚀刻的程度，但是这种蚀刻对于应用已足够。该工艺的下一步包括用所选的第二工艺气体例如氮气对真空腔换气，并将真空腔恢复到大气压力下。当真空腔被换气后，该工艺还包括清洗被蚀刻和化学修整过的圆盘表面。清洗可以在槽式或喷雾工艺中进行，清洗液是弱酸性溶液例如稀醋酸。清洗步骤后，该工艺优选包括将助粘剂应用到蚀刻和化学修整过的表面。助粘剂可以硅烷或酚醛树脂粘合剂形式提供。该助粘剂可被应用于喷雾工艺或任意其它适合工艺。最后，密封元件被连接到载体。优选地，密封元件的被蚀刻和化学修整过的表面面向载体被定向，然后弹性体被成型在载体和密封元件的蚀刻和化学修整过的表面之间。成型工艺包括用于成型弹性体的典型成型工艺，例如注射成型。于是，将密封元件连接到载体的连接工艺不需要使用腐蚀性化学品或其它可能有害的工艺。显然，根据上述教导，本发明的各种修改和变化都是可能的。因此，应当理解，在所附权利要求范围内，本发明也可通过除了具体描述以外的方式实现。
权利要求
1.一种制造转轴密封组件的PTFE密封元件的方法，包括 提供具有相对的第一和第二表面的PTFE密封元件； 提供具有多个电极的真空腔；将PTFE密封元件的第一表面置于其中一个电极上； 将真空腔内抽至真空压力； 将所选的第一工艺气体引入真空腔；将高频信号应用于电极并持续一段预定时间，且由电极间的工艺气体产生放电等离子体，该放电等离子体蚀刻和化学修整PTFE密封元件的第二表面；用所选的第二工艺气体对真空腔换气并将真空腔恢复至大气压力； 在清洗液中清洗第二表面；以及将助粘剂应用于第二表面。
2.如权利要求1所述的制造转轴密封组件的PTFE密封元件的方法，进一步包括，使用硅烷或酚醛树脂粘合剂作为助粘剂。
3.如权利要求1所述的制造转轴密封组件的PTFE密封元件的方法，进一步包括，使用酸溶液作为清洗剂。
4.如权利要求1所述的制造转轴密封组件的PTFE密封元件的方法，进一步包括，从氢气、氧气、氩气、氨气、氦气、氮气和水蒸气组成的组中提供所选的第一工艺气体。
5.如权利要求1所述的制造转轴密封组件的PTFE密封元件的方法，进一步包括，提供氮气作为所选的第二工艺气体。
6.如权利要求1所述的制造转轴密封组件的PTFE密封元件的方法，进一步包括，使用金属丝网盘作为所述的其中一个电极。
7.如权利要求1所述的制造转轴密封组件的PTFE密封元件的方法，进一步包括，将高频信号应用于电极并持续约10至60分钟。
8.—种制造转轴密封组件的方法，包括 提供刚性环状载体；提供具有相对的第一和第二表面的环状PTFE密封元件； 提供具有多个电极的真空腔； 将PTFE密封元件的第一表面置于其中一个电极上； 将真空腔内抽至真空压力； 将所选的第一工艺气体引入真空腔；将高频信号应用于电极并持续一段预定时间，且由电极间的工艺气体产生放电等离子体，该放电等离子体蚀刻和化学修整PTFE密封元件的第二表面的至少一部分； 用所选的第二工艺气体对真空腔换气并将真空腔恢复至大气压力； 清洗第二表面；将助粘剂应用于第二表面；以及通过在第二表面和载体之间成型弹性体，将第二表面连接到载体。
9.如权利要求8所述的制造转轴密封组件的方法，进一步包括，使用酸溶液作为清洗剂。
10.如权利要求9所述的制造转轴密封组件的方法，进一步包括，使用硅烷作为助粘剂。
11.如权利要求8所述的制造转轴密封组件的方法，进一步包括，从氢气、氧气、氩气、 氨气、氦气、氮气和水蒸气组成的组中提供所选的第一工艺气体。
12.如权利要求11所述的制造转轴密封组件的方法，进一步包括，提供氮气作为所选的第二工艺气体。
13.如权利要求8所述的制造转轴密封组件的方法，进一步包括，使用金属丝网盘作为所述的其中一个电极。
14.如权利要求8所述的制造转轴密封组件的方法，进一步包括，将高频信号应用于电极并持续约10至60分钟。
全文摘要
本发明提供一种制造PTFE密封元件及其转轴密封组件的方法。该方法包括提供PTFE密封元件以及其中具有多个电极的真空腔。下一步，将PTFE密封元件置于其中一个电极上，将腔内抽至真空压力，并将第一工艺气体引入腔内。进一步，将高频信号应用于电极上并产生放电等离子体，该放电等离子体蚀刻和化学修整PTFE密封元件的表面。然后，用第二工艺气体对真空腔换气并将真空腔恢复到大气压力。此后，清洗密封元件并将助粘剂应用于蚀刻和化学修整过的表面。最后，通过在密封元件和载体之间成型弹性体材料，将蚀刻和化学修整过的表面连接到载体。
文档编号F16J15/24GK102317663SQ201080006783
公开日2012年1月11日 申请日期2010年2月10日 优先权日2009年2月19日
发明者珀瓦尼·S·蒂鲁帕蒂, 理查德·E·德瓦尔德 申请人:费德罗-莫格尔公司