船舶艉轴动态密封用多级结构静环的制作方法

本发明属于船舶艉轴密封装置技术领域，具体涉及一种船舶艉轴动态密封用多级结构静环。

背景技术：

船舶艉轴密封装置的工作条件是十分恶劣的，在工作时，它除受到剧烈的磨损及摩擦高温的作用外，还受到江河含泥沙水的作用。特别是对吃水比较深的船舶，还要承受较高水压和滑油静压两者压力差的作用，另外螺旋桨在回转时，还会产生悬臂及不均匀载荷，致使艉轴在艉轴承中所产生的径向跳动及偏心运幅度较大。再者，主机常用正倒车工作情况，艉轴在运转时往往还会产生一定的横向和轴向振动，对艉轴密封装置也会造成不良的影响。这些工作特点，对艉轴的密封是很不利的。加之艉轴密封装置一旦出现故障，不仅使滑油泄漏或产生大量的机舱污水，对水域造成污染，而且换修往往需要船舶进坞或上排，影响船舶的正常营运。

现今高速船舶多采用水润滑型式的密封装置，其中“填料函式密封”使用比例最多。该密封方式成本低廉，但其固有的缺陷一直难以克服。比如对艉轴的磨损严重，必须定期抽轴更换防磨衬套，导致人力物力维护成本高等。目前国内也出现了动环/静环配合动态水润滑密封装置。但国内已有的静环材料仍存在诸多不足，比如轴功率损耗大，适应艉轴径向跳动的能力差；水泄漏量大，江水、海水对艉轴舱的污染、锈蚀严重；需要频繁对密封进行调整和定期对已磨损的密封件进行更换，增加了轮机人员的繁杂劳动等。

技术实现要素：

本发明提供一种船舶艉轴动态密封用多级结构静环，以解决现有技术中船舶艉轴动态密封用静环摩擦系数大、密封漏水严重、材料易磨损、使役稳定性差、难以维护的技术问题。

本发明提供的船舶艉轴动态密封用多级结构静环，包括基体结构和多个增强层；

所述基体结构为圆柱环，材料为分散有功能修饰填料的基体树脂，基体树脂为热固型树脂，功能修饰填料包括自润滑短切纤维和多孔吸水微粒；

每个增强层由多个纤维环组成，多个纤维环均为圆环状，直径不同，且按照直径从小至大从内至外同轴设置；纤维环的材料为多根加捻在一起的纤维束，每根纤维束含有高强纤维和亲水纤维；

多个增强层均嵌在基体结构内，在垂直于基体结构中心轴的方向层层平行设置，且每个增强层均与基体结构同轴。

进一步的，所述基体树脂为酚醛树脂。

进一步的，所述自润滑短切纤维为聚四氟乙烯短切纤维。

进一步的，所述多孔吸水微粒为白云石微粒，粒径为30～80μm。

进一步的，相邻两个增强层的轴向间距为1～5mm。

进一步的，每个增强层中，相邻的两个纤维环的径向间距为1～10mm。

进一步的，每个纤维环由三股纤维束加捻后首尾相接而成。

进一步的，每根纤维束中含有10～80根高强纤维和20～50根亲水纤维。

进一步的，所述高强纤维为芳纶纤维或者尼龙纤维。

进一步的，所述亲水纤维为植物纤维。

与现有技术相比，本发明的有益效果：

1、本发明提供的船舶艉轴动态密封用多级结构静环，基体结构为圆柱环，纤维环沿径向由内至外分散于基体树脂中，纤维束设置为螺旋线形式，从而使静环沿轴向和径向模量不同，其中轴向模量明显小于径向模量，从而使静环具备较好的船舶艉轴振动冲击能力。

2、本发明提供的船舶艉轴动态密封用多级结构静环，功能修饰填料组分均匀分散于基体树脂中，功能修饰填料由自润滑聚合物短切纤维和无机多孔吸水微粒组成，从而使基体结构具备良好的自润滑性能和吸水、保水能力。

3、本发明提供的船舶艉轴动态密封用多级结构静环，由亲水纤维和功能修饰填料在基体树脂内形成的连续导水通路，保证静环在动态密封工作状态下既能维持摩擦界面湿润的边界润滑状态以降低摩擦系数，又能维持吸水和水分蒸发的动态平衡过程，带走摩擦界面持续产生的热量，保证动态密封系统的稳定运行。

附图说明

图1为本发明提供的船舶艉轴动态密封用多级结构静环的结构示意图；

图2为本发明提供的船舶艉轴动态密封用多级结构静环的结构示意图；

图3为本发明提供的船舶艉轴动态密封用多级结构静环的骨架纤维圈结构示意图；

图中，1、基体结构，1-1、基体树脂，1-2、功能修饰填料，2、增强层，2-1、纤维环，2-2、纤维束。

具体实施方式

以下结合附图进一步说明本发明。

如图1-3所示，本发明的船舶艉轴动态密封用多级结构静环，包括基体结构1和多个增强层2；

其中，基体结构1为圆柱环，材料为分散有功能修饰填料1-2的基体树脂1-1。基体结构1的尺寸根据船舶艉轴密封系统的需要设计。基体树脂1-1为热固型树脂，优选酚醛树脂。功能修饰填料1-2由自润滑短切纤维和多孔吸水微粒组成，自润滑短切纤维优选为聚四氟乙烯短切纤维，多孔吸水微粒优选为白云石微粒，粒径为30～80μm。

每个增强层2由多个纤维环2-1组成，多个纤维环2-1均为圆环状，直径不同，且按照直径从小至大从内至外同轴设置；纤维环2-1的材料为多根绞合/加捻在一起的纤维束2-2，每根纤维束2-2含有高强纤维和亲水纤维。多个增强层2均嵌在基体结构1内，在垂直于基体结构1中心轴的方向层层平行设置，且每个增强层2均与基体结构1同轴。增强层2的数量、每层增强层2中纤维环2-1的数量和每个纤维环2-1中纤维束2-2的数量，根据实际需要进行设计。优选，相邻两层增强层2的轴向间距为1～5mm；每层增强层2中，相邻两个纤维环2-1的径向间距为1～10mm，每个纤维环2-1由三股纤维束2-2加捻/绞合后首尾相接而成。通常的，每根纤维束2-2中含有10～80根高强纤维和20～50根亲水纤维；高强纤维为芳纶纤维或者尼龙纤维，亲水纤维为植物纤维，如棉线。

技术特征：

技术总结
船舶艉轴动态密封用多级结构静环，属于船舶艉轴密封装置技术领域。解决了现有技术中静环摩擦系数大、密封漏水严重、材料易磨损、使役稳定性差、难以维护的技术问题。本发明的静环，包括基体结构和多个增强层；基体结构为圆柱环，材料为分散有功能修饰填料的基体树脂，基体树脂为热固型树脂，功能修饰填料包括自润滑短切纤维和多孔吸水微粒；每个增强层由多个从内至外同轴设置的纤维环组成；纤维环的材料为多根加捻在一起的纤维束，每根纤维束含有高强纤维和亲水纤维；多个增强层均嵌在基体结构内，在垂直于基体结构中心轴的方向层层平行设置，且每个增强层均与基体结构同轴。该静环摩擦系数小、密封性好、材料不易磨损、使役稳定性好、易于维护。

技术研发人员：杨小牛;叶峰;王杰;郇彦;王永霞
受保护的技术使用者：中国科学院长春应用化学研究所
技术研发日：2018.12.19
技术公布日：2019.02.26