填充聚四氟乙烯油封的结构性能

　　1.油封简介

　　随着现代内燃机工业的快速发展，柴油机的强化程度越来越高，可靠性要求也越来越高，其所使用的油封尤其是旋转轴油封承受的工况条件也愈来愈苛刻。因此，它要求油封应能承受高低温、高线速度、大负荷工作条件，并具有接触摩擦阻力小、磨损小、使用寿命长、耐介质、强度好、密封可靠等性能。

　　为达到上述目的，并根治发动机因密封不好而长期存在的“三漏(漏水、漏油、漏气)”问题，国内外众多发动机制造商、专业密封件厂(商)以及一些研究院(所)一直在致力于提高油封材料性能和改进油封结构等工作。80年代初期，国外研制成功了一种广泛应用于柴油机(尤其是大功率、重负荷柴油机)的填充聚四氟乙烯材料油封。国内引进或合资生产的Cummins柴油机、Catpilar柴油机等都采用了聚四氟乙烯油封作为其曲轴、辅助驱动轴等旋转轴油封。

　　2.聚四氟乙烯材料的性能

　　聚四氟乙燃(Polytetrafluroethylene，简称P.T.F.E)又名特伏隆或塑料王，是四氟乙烯单体的共聚物，因其结构中宙有为数众多的、具有很强活性的氟原子而具有下列特性。

　　2.1高度的化学稳定性

　　　具有很好的化学惰性，强酸、强碱或强氧化剂以及有机溶剂等对它均不起作用。

　　2.2良好的热稳定性

　　　其熔点为327℃，裂解温度在400℃以上，因此.它能够在-200℃～+300℃温度范围内正常工作。

　　2.3良好的减摩性

　　　聚四氟乙烯材料相互间的摩擦系数为0.1～0.2，与金属材料之间摩擦系数仅为0.2～0.3，其动、静摩擦系数都比较小。

　　2.4良好的自润滑性

　　聚四氟乙烯材料表面具有突出的表面自润滑性，几乎所有粘性物质均不能粘附到它的表面上去。

　　由于聚四氟乙烯材料具有上述特性，如果再将其性能作适当改进，则选用它来作为高速、大功率、重负荷柴油机等机器(机械)的旋转轴油封材料是比较理想的。

　　3.填料对PTFE材料性能的影响

　　未改性的或纯聚四氟乙烯是由结晶薄片与无序非晶相同的带状构成的聚合物，两相间分子力极弱，耐磨性和导热性相对较弱，且易冷流，硬度高，韧性差。如果直接采用它来制造油封，则加工出来的油封唇口与轴的随动性差，难以满足强化程度较高的高速、大功率、重负荷柴油机的使用要求。

　　国内某厂曾经在这方面做过一些工作，结果是辛辛苦苦研制的油封，一上试验台架试验，油封就漏油。

　　如果向纯P.T.F.E中加入一些填料(如二硫化钼、玻璃纤维、石墨等)，便可以显著改善其物理机械性能，就可以得到性能不同的填充聚四氟乙烯材料。

3.1二硫化钼对PTFE材料性能的影响

　　二硫化钼系固体润滑材料，将其加入P.T.F.E中，能增加P.T.F.E材料的自润滑性能、耐磨性、热传导性。实践证明，随着二硫化钼填充量的增加，P.T.F.E热传导性能也随之提高，但其拉伸强度将会降低。一般而言，二硫化钼的填充量选定在5%左右较好。

　　3.2玻璃纤维对P.T.F.E材料性能的影响

　　玻璃纤维作为一种纤维材料加入P.T.F.E中，虽然其对P.T.F.E材料的化学性能影响极小、但可改善P.T.F.E材料机械性能，增强其拉伸强度等，使其具有一定的柔韧性。一般而言，玻璃纤维的填充量选定在10%左右。

　　4.填充聚四氟乙烯油封结构及其密封机理

　　4.1油封结构

　　自80年代以来，美国Cummins柴油机公司、Catpilar工程机械公司等相继广泛使用由美国Mather、National等公司研制成功的填充聚四氟乙烯材料油封代替以前使用的唇形橡胶油封，成功地解决了柴油机因油封密封不好而产生的漏水漏油问题，同时大大提高了柴油机整机的可靠性，降低了维修保养费用，使柴油机整机的经济效益明显提高。

　　这种填充聚四氟乙烯材料油封，既具有唇形橡胶油封结构简单、安装方便的优点，又具有机械密封能够密封高压流体、使用寿命长、能够密封多种流体介质等特点。其密封唇口较橡胶油封宽，密封唇与轴接触宽度上加工有回油螺纹线(或螺旋槽)，能够充分利用填充聚四氟乙烯材料的“记忆效应”，唇口弹性充足，又利用动力回油螺旋槽，封油不再依靠象橡胶油封需要较高的加在唇口上的径向压力。因此，它是一种新型的动力油封。目前，这种油封在国外尚属先进产品，其生产技术还处于保密阶段。

　　这种油封有以下突出优点：

　　①能密封高压油介质。具有单唇口的油封可以密封压力在1MPa以内的介质，而具有双唇口的油封则可以密封压力在3.5MPa以内的介质。
　　②耐温性能好。可以在-200℃～+300℃内正常工作。
　　③耐高速。允许所配合的旋转轴的工作线速度在30m／s以上。
　　④耐偏心性好。允许所配合的旋转轴安装偏心量达0.5mm，运转过程中偏心量达0.75mm。
　　⑤耐腐蚀性好。几乎能耐一切酸碱及化学物质而不老化、变质、改性。
　　⑥使用寿命长。在汽车上，其使用寿命在80万公里以上；在发电机组或船舶动力机组上，其使用寿命在10000小时以上。
　　⑦密封效果：在设计寿命内，可以做到零泄漏。

　　目前，常见的填充聚四氟乙烯材料油封结构有以下几种：

　　①仅具有单一密封唇口的油封。这类油封又可分成两种，一种是唇口无螺旋槽(参见图1)，这种油封一般用作往复运动的轴的密封。如Cummins公司柴油机上的调温器密封圈，便是这种型式的油封；另一种是唇口上有螺旋槽的(参见图2)，这种油封主要用作密封介质比较单一、周围环境比较干净的旋转轴油封，其主要保证所密封的液体介质不外流，如Cummins公司柴油机上的曲轴前油封等。联系人：陈小姐15262670086 电话：0512-36867577 传真：0512-82092229 qq：1613831998 网站：http://www.ptfe-nbr.com 联系地址：昆山震川西路 昆山腾斯鸿密封制品有限公司