專利名稱：渦旋壓縮機密封條的制作方法
技術領域：
本技術涉及渦旋壓縮機的密封條。
背景技術：
渦旋壓縮機屬于現有技術，其包括運動渦旋盤(動渦卷)，固定渦旋盤(靜渦卷)， 機體，防自轉環，偏心軸等零部件。動渦卷和靜渦卷兩者外形完全相同，渦線呈漸開線形狀， 安裝時兩者中心線距離一個回轉半徑，相位差180°。靜渦卷固定在機體上，渦旋線外側設有排氣孔。動渦卷由偏心軸帶動，使之繞靜渦卷的軸線擺動。為了防止動渦卷的自轉，結構中設置了防自轉環。動渦卷和靜渦卷互相插在一起，形成了數個月牙形的氣腔(壓縮腔)， 這些氣腔就相當于活塞式壓縮機的氣缸，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，氣體被壓縮并移動至靜渦卷的中心。在這個中心位置處氣體完成了壓縮過程并與排氣孔相聯，最終全部排出渦卷。對于無油渦旋壓縮機來說，參見圖1、2，動渦卷1、靜渦卷2和密封條3構成渦旋壓縮機的壓縮腔5。密封條3也是與渦卷相應的漸開線形狀。在動渦卷端面11和靜渦卷端面 21上各開有一個凹槽4，兩根密封條分別嵌入凹槽4內。通過密封條側面31與凹槽側面的密封接觸(密封處)、密封條上端面32與動渦卷的內底面12 (或靜渦卷的內底面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(遠離渦卷中心處的)的低壓氣腔(例如氣腔52)泄漏，換句話說，就是防止氣體沿徑向從氣腔的一側漏向另一側。現有的密封條在漸開線的基圓軸線方向上的高度H沿著漸開線由外向內是相等的，在基圓徑向方向上的寬度B沿著漸開線由外向內也是相等的，也可以說沿著漸開線由外向內密封條的各截面是一個大小相等的矩形。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。這導致如下問題1、由于高度H相等，沿著漸開線由外向內密封條上端面32與動(靜)渦卷的內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壓力越大，所以靠近渦卷中心的密封處相對于遠離渦卷中心的密封處的泄漏越大，渦卷壓縮機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壓力較大，該壓力作用在密封條的內端面34上，使得密封條沿著漸開線被壓縮，造成密封條沿寬度方向膨脹使得其寬度變大，嚴重時，寬度變大的密封條會把凹槽的側壁41擠壞， 造成凹槽側壁崩裂。3、密封條在工作時，溫度一般在100-200°C作用，加上其承受的壓力較大(可以達到3MPa)，密封條會因擠壓而變形，加上密封條材料的物理性能會改變，耐磨性降低，磨損嚴重，導致密封失效。另外，由于密封條的工作環境的要求，制成密封條的材料要求耐高溫、耐磨、潤滑性好、熱膨脹系數小。但是，現有密封條顯然不能滿足要求。渦旋壓縮機在壓縮過程中密封條磨合面在高溫的環境中逐漸受到磨損，密封處的間隙逐漸增大，出現泄漏，導致壓縮機工作效率變低甚至失效。目前，渦旋壓縮機的使用壽命僅能達到1000-1500小時，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的空氣壓縮機。

發明內容
本技術的目的是提供一種內端面能夠承受較大的壓力且變形小、不會把凹槽擠壞、密封性更好的渦旋壓縮機密封條。本渦旋壓縮機的密封條，呈漸開線形狀，密封條在漸開線的基圓軸線方向上的高度，沿著漸開線由外向內逐漸增大。本技術的有益效果由于密封條越靠近渦卷中心，高度越大，所以在密封條內端面處的高度最大。因此，排出氣體的壓力作用在密封條的內端面上的壓強較小，密封條沿著漸開線被壓縮的程度減小，密封條沿寬度方向膨脹程度也較小，所以密封條不會把凹槽的側壁擠壞，造成凹槽側壁崩裂。另外，密封條高度由外向內逐漸增大，所以越靠近渦卷中心的密封處(密封條上端面與動、靜渦卷的內底面之間的密封處)的密封性會更好，高壓氣體泄漏的可能性越小，渦卷壓縮機排出的氣體壓力能夠提高。上述的密封條，密封條在基圓徑向方向上的寬度是相等的。上述的密封條，密封條的截面呈矩形。密封條在基圓軸線方向的一個端面是與基圓軸線相垂直的平面。為了使得密封條強度高、熱膨脹系數小、磨耗率小，使用壽命長，上述的密封條，以下述制備方法制得把組分聚苯并咪唑、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。聚苯并咪唑(PBI)最突出的優點是瞬間耐高溫性，其長期使用溫度300 370°C ； 另外，此外PBI耐焰和有自滅性、良好的機械和電絕緣性，熱收縮極小。聚醚醚酮(PEEK) 具有剛性和柔性，特別是對交變應力下的抗疲勞性非常突出，可與合金材料相媲美；PEEK 具有優良的滑動特性，適合于嚴格要求低摩擦系數和耐磨耗用途的場合。本發明把PBI和 PEEK有機的結合起來，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。二硫化鉬是重要的固體潤滑劑，特別適用于高溫高壓下。加入二硫化鉬提高了材料的自潤滑性。碳纖維是由有機纖維經碳化及石墨化處理而得到的微晶石墨材料。碳纖維是一種力學性能優異的材料，它的比重不到鋼的1/4，抗拉強度是鋼的7-9倍。因此碳纖維的比強度即材料的強度與其密度之比可達到2000Mpa/(g/Cm3)以上，而A3鋼的比強度僅為 59Mpa/(g/cm3)左右，其比模量也比鋼高。材料的比強度愈高，則構件自重愈小，比模量愈高，則構件的剛度愈大。加入碳纖維，在基本不增加密封條重量的同時，顯著的提高了其強度。上述的密封條，聚苯并咪唑和聚醚醚酮的粒徑均小于100微米；二硫化鉬粒徑在 200-300目之間，炭纖維的長徑比為5-10。上述的密封條，熱壓時，把共混后的物料在成型磨具內加熱到400-420°C，然后以 0. 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時卸
壓，卸壓后自然冷卻至室溫。上述的密封條，制備時還包括對熱壓成型后的密封條進行機械加工的步驟。以上述方法制備的密封條，拉伸強度為130_140MPa，彎曲強度為230_250MPa，熱膨脹系數約10-14ppm/°C，磨耗率< 2. 12*10_4mm3/N ·Μ，長期使用溫度范圍不超過330°C，在渦旋壓縮機上的工作壽命大約為3500-4500小時。


圖1是現有的密封條示意圖。圖2是密封條在使用狀態的示意圖。圖3是本技術的密封條示意圖。圖4是本技術的密封條的展開示意圖。圖5是圖4的A-A截面放大圖。
具體實施例方式如圖3、4所示的渦旋壓縮機的密封條3，是與動渦卷相應的漸開線形狀。密封條3 在漸開線的基圓軸線方向上的高度H，沿著漸開線由外向內逐漸增大。密封條在基圓徑向方向上的寬度B沿著漸開線由外向內是相等的。參見圖5，沿著漸開線由外向內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是一個斜面。渦旋壓縮機密封條的制備方法，把組分聚苯并咪唑、聚醚醚酮、炭纖維、二硫化鉬按照表1中所示的重量份混合后得到不同的實施例。共混時，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，再加入二硫化鉬繼續混合5分鐘。聚苯并咪唑和聚醚醚酮的粒徑均為60-90微米；二硫化鉬粒徑在200-300目之間，炭纖維的長徑比為5-10。共混后進行熱壓成型。熱壓時，把共混后的物料加入成型磨具內，以感應加熱方式對物料加熱到410°C，然后以IMPa/min的速度對物料加壓到6MPa，然后保壓lOmin。接著把物料自然冷卻至220-M0°C時卸壓，卸壓后自然冷卻至室溫。對熱壓成型后的密封條以金剛石刀具進行精加工得到密封條。各實施例的機械性能見表2，各實施例的長期使用溫度范圍為-100-+330°C。各實施例中，PBI聚合物由3，3' -二氨基聯苯和間苯二甲酸二苯酯縮合而成，炭纖維是氣相生長炭纖維。本技術采用高性能的PBI樹脂材料，填加碳纖維、二硫化鉬等填料，配制成耐高溫、耐磨、潤滑性好、密封性好的新型密封條。從而使密封條的壽命提高3-5倍，延長設備檢修周期，大大提高生產效率。表 權利要求
1.渦旋壓縮機密封條，呈漸開線形狀，其特征是密封條在漸開線的基圓軸線方向上的高度，沿著漸開線由外向內逐漸增大。
2.如權利要求1所述的密封條，其特征是密封條在基圓徑向方向上的寬度是相等的。
3.如權利要求1所述的密封條，其特征是密封條的截面呈矩形。
4.如權利要求3所述的密封條，其特征是密封條在基圓軸線方向的一個端面是與基圓軸線相垂直的平面。
5.如權利要求1所述的密封條，其特征是它是以下述制備方法制得把組分聚苯并咪唑、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。
6.如權利要求5所述的密封條，其特征是聚苯并咪唑和聚醚醚酮的粒徑均小于100 微米；二硫化鉬粒徑在200-300目之間，炭纖維的長徑比為5-10。
7.如權利要求5所述的密封條，其特征是熱壓時，把共混后的物料在成型磨具內加熱到400-420°C，然后以0. 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時卸壓，卸壓后自然冷卻至室溫。
8.如權利要求5所述的密封條，其特征是制備方法中還包括熱壓成型后的密封條進行機械加工的步驟。
全文摘要
本技術提供一種內端面能夠承受較大的壓力且變形小、不會把凹槽擠壞、密封性更好的渦旋壓縮機密封條。它呈漸開線形狀，密封條在漸開線的基圓軸線方向上的高度，沿著漸開線由外向內逐漸增大。
文檔編號F04C29/00GK102562599SQ20121000763
公開日2012年7月11日 申請日期2012年1月12日 優先權日2012年1月12日
發明者孫克原, 孟楊, 楊文光, 陳佩民, 陳卓, 陳朝曦, 陳銀 申請人:南京肯特復合材料有限公司