Способ изготовления комбинированных уплотнительных колец из полимерного материала

 

„„SU„„103 183

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИК Зсю В 29 С 17/00

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К ABTOPCHOIVlV СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Ю

1

t !

Фиг.1 (21) 3381093/23-05 (22) 15. 01.82 (46) 23.07.83. Бюл. 27 (72) 10.Ô. Дуничев, А.К. Пугачев, А.Х. Спивак и В.И. Мосалев (53) 678.027(088.8) (56) 1. Авторское свидетельство СССР и 314656, кл. В 29 H 7/00, 1970

2 ° Авторское свидетельство СССР

М 891704, кл. С 08 J 5/12 -1980.

3. Патент Великобритании У 1041606, кл. В 5 А, 1966 (прототип). (54)(57) 1..СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ КОМБИНИРОВАННЫХ УПЛОТНИТЕЛЬНЫХ КОЛЕЦ ИЗ

ПОЛИМЕРНОГО МАТЕРИАЛА, состоящих из эластичного сердечника и наружной оболочки из полимерного материала, включающий изготовление из полимерного, материала трубчатой заготовки с конусообразным концом, снятие резцом с конусообразного конца вращающейся заготовки слоя полимерного материала, отделение от нЕе снятого слоя и совмещение полученной оболочки с эластичным сердечником, о т л и ч à е-шийся тем, что, с целью улучше" ния технологии изготовления при получении уплотнительных колец круглого сечения, перед снятием слоя полимер" ного материала на конусообразный конец заготовки устанавливают сердечник круглого сечения, а снятие слоя полимерного материала начинают с торца конусообразного конца заготовки и совмещают полимерный слой с сердечником, загибая его на последний.

2. Способ по и. 1, о т л и ч аю шийся тем, что, с целью изго- Е товления колец большого диаметра, дополнительно снимают слой с противоположной торцу стороны конусообраз" ного конца заготовки.

1. 103

Изобретение относится к изготовлению уплотнительных элементов, в частности к изготовлению комбинированных уплотнительных колец с резиновым сердечником круглого сечения и оболочкой из фторсодержащих полимеров, и может найти применение в машиностроении для изготовления элементов уплотнительных узлов, работающих в агрессивных средах, а также в сре- 10 дах, вызывающих набухание и растворение резин.

Известен способ изготовления ком" бинированных уплотнительных манжет, колец круглого сечения, включающий 15 изготовление заготовки оболочки из пластмассы, например фоторопласта, установку заготовки в пресс-форму, введение в пресс-форму сырой резины, . последующую вулканизацию резины и формование манжеты под давлением при

140-180 |1).

Недостатком такого способа является высокая трудоемкость процесса, связанная с изготовлением оболочки и заполнением ее сырой резиной, укладкой в пресс-форму и длительностью стадии вулканизации резины. Кроме того, этот метод приводит к образованию большого количества отходов фто 30 ропласта, связанных с механической обработкой при изготовлении заготов.ки °

Известен также способ изготовле" ния комбинированных уплотнений (колец1, заклочающийся в том, что предварительно изготавливают резиновое кольцо круглого сечения, укладывают его в пресс-форму между двумя слоями пленки из сополимера тетрафтор- 4р этилена и гексафторпропилена, спрессовывают слои пленки и сваривают их с одновременным формованием оболочки, герметично охватывающей тело кольца сердечника (2).

Недостатком указанного способа является необходимость применения вы" соких температур прессования и сварки сополимера (295-3000), что вызывает частичную деструкцию резины и, как следствие, ухудшение герметизирующей способности резины. Кроме того, при этом способе до 60-.853 пленки уходит в отходы и только 15-403 расходуется на изготовление оболочки, 55 которая к тому же имеет неравномер" ную толщину из-за неоднородной вытяж ки пленки при прессовании.

0183

Согласно этому способу получают герметичные комбинированные уплотнения, в которых резиновый сердечник полностью изолирован от внешней среды. В большинстве случаев такая герметизация не требуется, а иногда может быть причиной разрушения оболочки. Например, при диффузии газов и легколетучих жидкостей под давлением под оболочку происходит разрушение оболочки, если наружное давление быстро снижается. Поэтому герметичные комбинированные уплотнения имеют огра. ниченное применение, например, в случае, когда среда воздействует со стороны большего и меньшего диаметра уплотнения.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому эффекту к изобретению является способ изготовления комбинированных уплотнительных колец.из полимерного материала, со- стоящих из эластичного сердечника и наружной оболочки из полимерного материала, включающий изготовление из, полимерного материала трубчатой заготовки с конусообразным концом, снятие резцом с конусообразного конца вращающейся заготовки слоя полимерного материала, отделение от нее снятого слоя полимерного материала и совмещение полученной оболочки с эластичным сердечником 1.3 ).

Способ осуществляют следующим образом.

Трубчатую заготовку из политетрафторэтилена (ПТФЭ ) c концом в виде усеченного конуса приводят во вращение и резцом снимают с.конца заготовки кольцеобразный слой,не отделяя, однако его от заготовки, а затем снй мают второй слой, проходя резцом параллельно первому, и отделяют от заготовки Y -образный уплотнительный элемент с одинаковым наклоном слоев относительно его оси. После этого отгибают первый слой и получают симметричный V образный уплотнительный элемент. Этот элемент переформовывают в пресс-форме для придания ему требуемой формы, а затем совмещают с эластичным сердечником. В частности, могут быть получены формованием в пресс-форме оболочки из ПТФЭ для изготовления комбинированных колец

V-образного сечения, прокладки полукруглой формы.

Однако известный способ не может быть использован для изготовления ком"

1 030183

3 бинированных колец круглого сечения, кроме того, он является весьма трудоемким, так как включает такие стадии, как срезание (-образного элемента, его Формование в пресс-Форме и последующее совмещение с сердечником.

Цель изобретения - упрощение технологии изготовления при получении комбинированных уплотнительных колец круглого сечения, а также изготовление колец большого диаметра.

Поставленная. цель достигается тем, что согласно способу изготовления комбинированных колец из полимерного материала, состоящих из эластичного сердечника и наружной оболочки из полимерного материала, включающем изготовление из полимерного материала трубчатой заготовки с конусообразным концом, снятие резцом с конусообразного конца вращающейся заготовки слоя полимерного материала, отделение от нее снятого слоя и совмещение полученной оболочки с эластичным сердечником, перед снятием слоя полимерного материала на конусообразный конец заготовки устанавливают сердечник круглого сечения, а снятие слоя полимерного материала начинают с торца конусообразного конца заготовки и совмещают полимерный слой с сердечником, загибая его на последний.

При этом дополнительно снимают слой с противоположной торцу стороны конусообразного конца заготовки.

На Фиг. 1 и 2 показана схема, поясняющая способ изготовления комбинированных колец; на фиг. 3 — сечение получаемого комбинированного кольца с оболочкой и сердечником.

Способ осуществляется следующим образом.

Трубчатую заготовку 1 из фторсодержащего полимера приводят во вращение по стрелке, указанной на фиг. 1 ° 45

На коническом конце заготовки 1 предварительно устанавливают с натягом резиновое кольцо 2. Фигурным резцо 3 с торца конической части заготовки 1 снимают кольцеобразный слой 4 и от- 50 гибают его к резиновому кольцу .2. Резец 3 подают вдоль конической поверхности заготовки l, обеспечивая снятие слоя заданной толщины, pu этом снимаемый слой 4 обвивает тело 55 резинового кольца 2 (как показано на

Фиг. 2). Комбинированное кольцо снимается с заготовки 1 при достижении резцом 3 цилиндрической части заготовки 1 и отделении слоя 4 от заготовки l. Конический участок заготовки 1 выполняют длиной, достаточнзй для того, чтобы снимаемый слой 4 материала обвил полностью тело резинового кольца 2 или в необходимых слуf чаях, несколько раз, или с нахлестом, достаточным для проведения сварки кснцов, т.е. с длиной нахлеста 2-5 мм.

В качестве эластичного сердечника могут быть использованы резиновые кольца - сердечники, изготовленные по известной технологии (прессованием и последующей вулканизацией резины 1. Трубчатые заготовки получают прессованием или экструзией ПТФЭ или сополимеров тетрафторэтилена с гексаФторпропиленом, этиленом и т.п. Трубчатую заготовку укрепляют в патроне станка, а при недостаточной жесткости укрепляют металлической оправкой, которую вводят внутрь заготовки. Резиновый сердечник устанавливают на конусный конец заготовки с минимальным натягом деформация 2-5В ). Лля снятия слоя используют резец с ноже" вой (бесстружечной) режущей кромкой, с тыльной стороны закругленной для отгибания слоя, снимаемого с заготовки из Фторполимерного материала. В тех случаях, когда используют резиновое кольцо большого сечения, целесообразно снимать слой 4 полимера поочередно с торца конического конца меньшего диаметра, снимая слой на 30-50> длины конической части заготовки 1, а затем на остальной длине конической части ° При этом достигается более плотное прилегание слоя 4 к кольцу 2. Резиновое кольцо 2 целесообразно удерживать от смещения относительно оси заготовки и от проворачивания, для чего целесообразно использовать деревянную или бронзовую скобу и смазывать поверхность конической части заготовки углеводородной и перфорированной смазкой.

Пример 1. Изготавливают поршневой экструзией политетрафторэтиле" новую (ПТФЭ ) цилиндрическую трубчатую заготовку с наружным диаметром

60 мм и толщиной стенки 6 мм. Отрезок заготовки длиной 250 мм укрепляют в патроне токарнс-винторезного станка и выполняют на конце конический участок длиной 16,6 мм с углом наклона к оси заготовки 72 . На конический

103018

20 участок устанавливают резиновое коль-. цо с наружным диаметром 60 мм и диаметром в сечении 4 мм, причем фикси" руют кольцо за счет его натяжения на конической части диаметром 52 мм и выставляют соосно с заготовкой.

Со стороны Участка конической заrO. товки части с меньшим диаметром (48 мм ) ножевым резцом снимают слой толщиной 0,125 мм, обеспечивая задан- 10 ную толщину слоя подачей резца вдоль образующей конической части. Частота вращения заготовки 20 1/мин, подача резца вдоль поверхности заготовки 0,5 мм. При снятии слоя поли" 15 мерного материала кромку слоя отгибают резцом в сторону резинового кольца. При приближении зоны резания к резиновому кольцу последнее удерживают от смещения деревянной ско" бой, а после того, как снятый слой

"-. обвил наружную часть поверхности резинового кольца, удержание кольца прекращают, снимают слой до верхней кромки конической части и.отделяют от заготовки. Процесс резания производят в течение 3? с при общих затратах времени на операцию 60 с. Опера" цию повторяют и получают 60 комбинированных колец с наружным диаметром 30

00,25 0,05 мм с одинарным швом. На наружной оболочке из ПТФЭ не обнаружено трещин и отслоений. После шестидесяти операций заготовка укоротилась на 6,5 мм. Отходов в виде стружки не образовалось, коэффициент использова- 35 ния ПТФЭ 1003. Расход ПТФЭ на одно . комбинированное уплотнение составил

0,6 г.

Пример 2. Методом прессова-,. „ ния изготавливают из смеси ПТФЭ с

1,53-.ного порошкообраэного графита с размером частиц 5 мкм. трубчатую заготовку, которую спекают при 380 . в тео чение 5 ч. Полученную заготовку с на- 4 ружным диаметром 100 мм и толщиной стенки 10 мм укрепляют в патроне токарно-винторезного станка и на конце заготовки протачивают конический участок длиной 39 мм с углом наклона образующей к оси заготовки 18 . На кони-50 ческий участок заготовки устанавлива" ют с натягом резиновое кольцо с наружным диаметром 102 мм и диаметром в сечении б мм. Конический участок смазывают тонким слоем технического вазелинового масла, а кольцо фиксируют соосно оси заготовки. Заготовку приводят во вращение с частотой

60 1/мин и ножевым резцом снимают с ,конической ее части слой материала толщиной 0,06 мм подачей резца вдоль образующей конической части заготовки со стороны конца, меньшего по диаметру. Величина подачи 0,3 мм. При снятии слоя материала его кромку отгиба" ют основанием режущей части резца в сторону кольца и после приближения режущей части резца к резиновому кольцу обвивают его тело слоем материала 1 и продолжают резание слоя до отделения его от конической части заготовки. В процессе резания и навивания слоя резиновое кольцо проскальзывает благодаря смазке и совершает поступательное движение внутри обвивающего слоя полимерного материала. Получают комбинированное уплотнительное кольцо с резиновым сердечником, обвитым двумя слоями полимерного материала толщиной слоев 0,12 мм, нахлест слоев равномерный и двукратный по все-. му периметру, Общие Затраты времени на изготовление кольца составили

3 мин. Операцию повторяют и в течение часа изготавливают 20 колец с наружным диаметром 102,2Й0,2 мм. Десять колец разрезают на части и осматривают сплошность оболочки и ее толщину.

Трещин, отслоений и раэнотолщинности оболочки не обнаруживают. Расход сополимера на одно кольцо 1,45 r, коэффициент использования 1004.

Пример . 3. Изготавливают комбинированные уплотнительные кольца как в примере 1. Цилиндрическую заготовку изготавливают методом прессования порошкообразного сополимера тетрафторэтилена с гвксафторпропиленом и спекания в форме под давлением

50 кгс/см и 330 С ° Получают комбинированные кольца с наружные диаметром

60,30+0,05 мм с одинарным шагом, который сваривают, отгибая кромки шва наружу. Расход материала на одно комбинированное кольцо составил 0,8 г, коэффициент использования материала

8 ОЖ.

П р и м е q 4. Изготавливают комбинированные уплотнительные кольца как в примере 2, за исключением того, что заготовку иэготавлива т из сопо-. лимера тетрафторэтилена с гексафторпропиленом. Полученные комбинированные уплотнительные кольца с наружным диаметром 10?,9 0,2 мм сваривают по кромке наружного шва. Расход материала

ФигЗ

ВНИИПИ Заказ 5071/18 Тираж 6 7 Подписное

Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул.. Проектная, 4

7 10301 на одно кольцо 1,4П r, коэффициент использования 90 .

Пример 5. Изготавливают комбинированное уплотнение с сердечником из резины с наружным диаметром 30 мм и диаметром в сечении 5 мм. Используют трубчатую заготовку диаметром

30 мм и толщиной стенки 5 мм из ПТФЗ, . изготовленную прессованием порошка при 350 кгс/см и спеканием в тече- 10 ние трех часов при 370 С. Заготовку укрепляют в патроне токарного станка и на конце протягивают конусный конец длиной 20 мм с углом наклона образующей 19 . На конусный конец заго" ls товки устанавливают резиновое кольцо . с натягом 0,5 мм и соосно с заготовкой на ПТФЗ. Со стороны конусного конца с меньшим диаметром (20 мм ) ножевым резцом снимают слой ПТФЭ тол- уо щиной О, 15 мм при частоте вращения заготовки 40 1/мин и подаче резца вдоль образующей 0,5 мм. В процессе резания ПТФЭ кромку слоя отгибают на кольцо и после охвата слоем поло" вины резинового кольца прекращают резание. Затем производят при этом же режиме снятие слоя со стороны конусного конца с большим диаметром, отгибают снятый слой на вторую половину эо резинового кольца, отделяют полученное комбинированное кольцо от заго1 товки. Время на изготовление 2 мин.

Изготавливают таким же образом 15 колец, наружный диаметр которых составил 30,3+0,5 мм. На оболочке не обнаружено трещин и расслоений.

Как видно из примеров, предлагаемый способ позволяет с высокой производительностью изготавливать комбинированные уплотнительные кольца с резиновым сердечником при высоком коэффициенте использования материала оболочки.

В настоящее время комбинированные уплотнительные кольца в промышленности изготавливают согласно способу 11), предусматривающим предвари тельное. изготовление оболочки иэ фторопласта и последующее прессование и вулканиэацию резины в полости оболочки, установленной в пресс-фор" ме. В сравнении с этим способом предлагаемый способ позволяет ускорить в

1,5-2 раза процесс. изготовления комбинированных уплотнительных колец и сократить отходы фторопласта в 2-3 раза.

Зкономический эффект от снижения трудозатрат при использовании предлагаемого способа составит не менее

5 тыс.руб. на 1 т изделий, от снижения расхода фторопласта и его композиций - не менее 4-12 тыс.руб. на 1 используемого фторопласта, s зависимости от типа изготавливаемых колец.