聚四氟乙烯组合密封圈安装方法和阻尼器与流程

1.本发明属于机械部件安装领域，涉及一种聚四氟乙烯组合密封圈安装方法和阻尼器。


背景技术：

2.聚四氟乙烯(poly tetra fluoroethylene，简写为ptfe)，俗称“塑料王”，是一种以四氟乙烯作为单体聚合制得的高分子聚合物。白色蜡状、半透明、耐热、耐寒性优良，可在－180～2600℃长期使用，被大量用于制作各类密封圈，如cn207470776u一种多介质密封的聚四氟乙烯唇形密封圈、ep31356a1复合聚四氟乙烯和弹性体唇密封和制造相同的方法。
3.某聚四氟乙烯组合密封圈，其结构由：一个橡胶弹性体和一个低摩擦聚四氟乙烯阶梯环组成，应用在需高度密封的机械部件中，安装在活塞杆周围，具有韧性，耐磨，自润滑的同时起到密封作用。其中，所述聚四氟乙烯阶梯环的外径大于安装零件的内孔直径，其材料特性兼具韧性与弹性，且易于发生塑性变形，无法像橡胶密封圈一样折叠安装，安装不当极易产生塑性变形或造成刃口损伤，从而影响密封性能，并对阻尼器上锁力产生影响，降低可靠性。因此如何在安装中保证聚四氟乙烯阶梯环的完好，不使其发生变形和损伤，是安装过程关键技术之一。
4.现有技术对于该类特定结构的聚四氟乙烯组合密封圈缺乏有效可靠的安装方法，现有技术安装时，需要对聚四氟乙烯阶梯环进行加热，使其变形，再安装、保温，工序复杂且实施条件严苛，且有很大的报废率，成为难以突破而有极大影响密封效果的工艺难题。


技术实现要素：

5.本发明的目的是：提供一种能够在常温环境下、操作方便、可靠性合格率高的聚四氟乙烯组合密封圈的安装方法。
6.另外，还提供了一种采用由该安装方法安装的聚四氟乙烯组合密封圈的阻尼器。
7.本发明的技术方案是：一种聚四氟乙烯组合密封圈的安装方法，所述聚四氟乙烯组合密封圈由o型密封圈和设置在其内的聚四氟乙烯支撑环组成，其中，所述聚四氟乙烯组合密封圈内圈有环形刃口，其安装时，先将支撑环弯折成心形，放入活塞安装槽中之后压平突起，在活塞杆和引导工装上涂抹润滑油，先进行一次反向试装，将带有支撑环的活塞反向套到活塞杆上，再进行正式安装，将活塞正向安装到活塞杆上，完成聚四氟乙烯组合密封圈的装配。
8.所述支撑环通过支撑环弯折工装完成心形，所述弯折工装包括三根折弯杆，所述三根折弯杆使用前一前二后成品字形设置，两边两个折弯杆两端均通过铰链连接到中间折弯杆，且两边两个折弯杆端部设置有手柄。
9.所述折弯杆上下两组铰链结构和尺寸一致，使得能够精确控制折弯杆对支撑环的弯折控制。
10.待弯折的支撑环设置再三根折弯杆底部铰链外侧，两个折弯杆在支撑环内侧，中
间折弯杆在支撑环外侧，该支撑环按照工装通过手柄转动，带动三根折弯杆进行相对转动，可实现对支撑环的弯折成心形。
11.所述引导工装包括引导工装结构、锥形引导件以及压紧螺栓。其中，锥形引导件底部为槽口结构与引导工装结构端部台阶对接，锥形引导件顶部为圆锥体结构，顶部设置有螺栓孔，由压紧螺栓穿过并与引导工装连接为一体，组成杆体结构。
12.所述o型密封圈为丁腈橡胶，材料牌号为5171，所述聚四氟乙烯支撑环材料牌号为sfb－2。
13.所述支撑环的刃口上端面径向尺寸为31.5mm，且距支撑环顶面距离为1mm，距支撑环下端面距离为2.25mm，刃口倾斜角度为10
°
。
14.所述聚四氟乙烯组合密封圈两个串联套接使用。
15.反向试装时，将止动活塞反向套到活塞杆上，支撑环的刃口方向顺应引导工装的锥面，使支撑环在装入止动活塞过程中产生的突起均匀展平。
16.一种阻尼器，其活塞杆与止动活塞之间串联设置有两个上述方法所安装的聚四氟乙烯组合密封圈。
17.本发明的技术效果是：本发明快速安装聚四氟乙烯组合密封圈的方法操作简单易学，成本较低，无需加热设备及特殊介质，利用聚四氟乙烯阶梯环本身的结构特性和材料特性，设计特定的安装工艺，在常温环境下，既能够实现对对聚四氟乙烯组合密封圈的快速安装，有效解决现有技术安装方法低效、高成本、易造成元件损坏的不足的技术难题，并通过利用简易工具，快速实施安装，有效的保证了产品密封质量及合格率，节约了生产准备时间，对产品保质保量安装过程有积极的推动作用。
附图说明
18.图1为聚四氟乙烯组合密封圈结构图；
19.图2为图1的截面图；
20.图3为聚四氟乙烯支撑环结构图；
21.图4为安装工装安装前示意图；
22.图5为安装工装反向扭转示意图；
23.图6为支撑环扭转成心形的结构示意图；
24.图7支撑环装入密封安装槽示意图；
25.图8是支撑环压平示意图；
26.图9为引导工装的结构示意图；
27.图10为根据本发明实施例的聚四氟乙烯组合密封圈的安装方法的流程图；
28.图11反向安装示意图；
29.图12为安装有聚四氟乙烯组合密封圈的阻尼器密封示意图；
30.图13cf圈—原o型密封圈联合密封与原密封上锁力曲线对比图(温度：－40℃)；
31.图14cf圈—原o型密封圈联合密封与原密封上锁力曲线对比图(温度：20℃)；
32.图15cf圈—原o型密封圈联合密封与原密封上锁力曲线对比图(温度：50℃)。
33.其中，1－o型密封圈、2－支撑环、3－折弯柱、4－铰链、5－手柄、6－压紧螺栓、7－锥形引导件、8－引导工装结构、9－活塞杆、10－聚四氟乙烯组合密封圈。
具体实施方式
34.下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
35.请参阅图1和图2，本发明聚四氟乙烯组合密封圈采用组合密封设计，由一个聚四氟乙烯支撑环和一个丁腈橡胶o型密封圈组成。其中，所述丁腈橡胶o型密封圈材料为材料为试5171，为环形密封圈。所述聚四氟乙烯支撑环，材料为sfb－2，设置在o型密封圈内由o型密封圈给支撑环提供刚性支撑，二者材料硬度、弹性以及压缩率相互匹配，形成有效密封结构。
36.本实施例中，请参阅图3，所述聚四氟乙烯支撑环为梯形台阶结构，中间具有环形刃口，其中，该环形刃口上端面径向尺寸为，且距支撑环顶面距离为1mm，距支撑环下端面距离为2.25mm，刃口倾斜角度为10
°
，其尺寸设计，包括厚度以及刃口大小和倾斜角度设计，除了满足安装要求外，主要是使得支撑环具有合适的压缩率以及拉伸率，以满足密封性和可靠性要求。
37.如表1所示，下面给出三组密封圈和支撑环尺寸以及压缩率和拉伸率的设计，本实施例中，优选的是第1组的密封圈数据，该参数小，其尺寸和拉伸率和压缩率以及密封性可以达到较佳的工艺要求。
38.表1cf圈的o型密封圈的压缩率
[0039][0040]
本发明聚四氟乙烯组合密封圈安装时，由于支撑环具有韧性，无法像橡胶材质的密封圈一样，轻易使用手指弯曲，塞入密封槽。所以，必须设计一种适合支撑环材质的安装形式，在不破坏支撑环的前提下，确保安装成功。
[0041]
本发明专门设计了两个专门工装，分别为支撑环安装工装和引导工装。
[0042]
请参阅图4，所述支撑环安装工装包括三根折弯杆，所述三根折弯杆为硬金属杆，其中，三根折弯杆使用前一前二后成品字形设置，两边两个折弯杆两端均通过铰链连接到中间折弯杆，且两边两个折弯杆端部设置有手柄，三根折弯杆底部铰链外放置待弯折的支撑环，其中，两个折弯杆在支撑环内侧，中间折弯杆在支撑环外侧。该支撑环按照工装通过手柄转动，带动三根折弯杆进行相对转动，可实现对支撑环的弯折成心形，就可缩小支撑环外周直径，可以放入密封槽内，再展开，使其完整安装在密封槽内，而不易发生刃口折损。
[0043]
请参阅图9，所述引导工装包括引导工装结构、锥形引导件以及压紧螺栓。其中，锥形引导件底部为槽口结构与引导工装结构端部台阶对接，锥形引导件顶部为圆锥体结构，
顶部设置有螺栓孔，由压紧螺栓穿过并与引导工装连接为一体，组成杆体结构，安装时，涂抹有液压油。
[0044]
请参阅图10，下面给出了请其过程如下：
[0045]
步骤1：支撑环弯折
[0046]
支撑环弯折时，通过手柄带动两边的两个折弯杆反向扭转，向中间弯折，使得三根折弯杆成平排，初步对支撑环进行弯折，见图5。然后继续反方向扭转手柄，使得两边的两个折弯杆越过中间折弯杆，成反品字形。使得中间弯折杆支撑支撑环，两边的弯折柱由于弯折扭转支撑环，使其成为心形，见图6，从而可以有效减少支撑环尺寸，便于安装。本发明采用三根圆柱形折弯杆通过反向扭转，将支撑环弯折成心形，其用力柔和，施力较为均匀，在弯折成心形缩小尺寸便于安装的同时，可以有效避免支撑环刃口破损，保证安装质量。
[0047]
步骤2：支撑环安装
[0048]
请参阅图7和图8，再手持手柄，将底部心形支撑环放入止动活塞安装槽中。此时，支撑环为弯折成心形，其尺寸明显小于原来的圆形此处，能够方便的安装在密封安装槽内，且由于弯折成心形，取出支撑环工装后，可以自然弹开恢复，实现有效安装。
[0049]
步骤3：安装前润滑
[0050]
活塞杆零件的端部有台阶，直接安装容易使支撑环的密封尖点卡在台阶处，造成无法安装甚至报废，因此利用引导工装，安装时在活塞杆及引导工装上涂抹液压油，使安装过程平滑均匀。
[0051]
步骤4：反向试装
[0052]
请参阅图11，正式安装前，先进行一次反向试装，即将止动活塞反向套到活塞杆上，目的是结合支撑环的结构特点，支撑环的刃口方向顺应引导工装的锥面，使支撑环在装入止动活塞过程中产生的突起更加充分、均匀地展平，保证其圆度，以便正式安装时不会由于周向不均匀而发生卡滞。
[0053]
另外，由于在步骤4反向试装中，密封刃口可被进一步地，充分均匀地压平，所以，此步骤中手指施力压平即可，不使用较硬的工具，可以避免损伤密封刃口。
[0054]
步骤5：正向安装
[0055]
反向试装后，再将止动活塞正向装到活塞杆上，完成cf圈的装配。反向试装后的支撑环，突起处充分展平，周向更加均匀，再正式安装，可以防止支撑环的刃口被活塞杆台阶破坏。
[0056]
请参阅图12，其采用了上述聚四氟乙烯组合密封圈安装方法安装的阻尼器的结构示意图。由于所述聚四氟乙烯组合密封圈采用上述特定结构尺寸，因此具有特定的拉伸率和压缩率，并采用上述特定的安装方式后，所获得的阻尼器上锁力明显提高，具有良好的密封性能。
[0057]
下面分别在－40℃、20℃、50℃三个温度下，对采用本发明密封圈和现有技术原密封圈时的阻尼器上锁力进行试验，可以看到以本发明安装方法安装组合密封圈的阻尼器上锁力明显大于原方案，见图13、图14、图15，因此有效解决现有技术安装方法导致产品质量无法保障的技术难题。
[0058]
另外，本发明在某型号载人航天火箭逃逸系统液压阻尼器新型密封形式研制过程中，发挥了重要作用，摆脱了以往此类聚四氟乙烯阶梯环安装需要的环境及装备，操作简单
易学，成本较低，无需加热设备及特殊介质，结合降本增效的理念，能利用聚四氟乙烯阶梯环本身的结构特性和材料特性，在常温环境下，实现了聚四氟乙烯组合密封圈的快速安装，解决其安装难题，最大限度避免安装过程中对零件造成的损坏，确保产品密封质量及合格率，节约了生产准备时间，并最终通过高、低压密封试验，高、低温多次往复作动试验，以及快速冲击试验的各类验证，经过此方式安装的聚四氟乙烯组合密封圈，能充分满足产品在各种工况下的使用要求，相对于现有技术具有实质性的技术特点和显著的技术进步。
[0059]
以上所述，仅为本发明的具体实施例，对本发明进行详细描述，未详尽部分为常规技术。但本发明的保护范围不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。本发明的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。