一种少油润滑的密炼机端面动密封的制作方法

本实用新型涉及一种动密封，特别涉及一种少油润滑的密炼机端面动密封。

背景技术：

密炼机是橡胶、医药、粮食加工行业中广泛使用的加工设备。密炼机的转子轴、动环和密炼室的壁板之间存在相对运动，必须采用专门的轴端密封装置来阻止密炼室内的物料泄漏。

现有的密炼机轴端密封形式主要有机械密封和液压密封。无论是机械密封还是液压密封，现有技术方案都是在轴端密封的动环体和静环体上分别堆焊一层耐磨合金层作为密封面，以实现摩擦副动密封的效果。

当密炼机的转子轴转动时，由于动环被平键固定在转子轴上，所以会随转子轴一起转动；静环通过螺栓固定于密炼机的壁板上；在导杆、弹簧、调节螺钉的作用下，动环和静环的耐磨合金层端面紧密的贴合在一起做相对运动，从而防止了密炼室内的介质从端面渗出；此时，动环与静环的耐磨合金层之间产生相对的摩擦运动。由于该摩擦运动速度低，金属与金属之间势必会产生直接接触，所以现有技术方案存在如下缺点：

1.由于动环和静环的摩擦面都属于硬面，顺应性差，嵌入性差，若有硬质粒子进入摩擦面，会造成磨粒磨损，易在摩擦面上形成沟槽，导致端面密封失效；

2.摩擦系数大，摩擦面的温度高，由于是硬面对硬面摩擦，界面较难磨合，表面容易出现异常磨损和先期失效,从而会降低密封效果；

3.若为了减缓磨损，采用大量的润滑油进行润滑，在动环和静环之间维持一层液体膜；由于速度低而实际上处于边界润滑状态，润滑油使用量再大，也不能提升性能，反而会使部分润滑油通过环状间隙进入密炼室污染物料劣化产品性能；

4.由于使用过的润滑油含着混炼胶中的各种成分，如聚合物、填料等物料，通过转子密封系统排出来后，无法循环利用，废油处理费用昂贵，且给环境造成了负担；

5.润滑油消耗量大，浪费资源、营运成本高，若密封处出现泄漏；润滑油泄漏，造成环境污染；

6.由于动环和静环的摩擦面都是由铁基合金构成，材料互溶性好，摩擦副润滑效果差，易出现粘着磨损；

7.由于动环和静环的摩擦面的硬度相差不大，所以在使用过程中，二者的磨损状况几乎等效，由此在进行维修保养时，一般需要同时更换动环和静环。

中国实用新型专利CN200920315704.2公开了一种密炼机轴端碳/碳复合材料机械动密封装置，其端面动密封部位，采用碳/碳复合材料。该实用新型结构简单，密封性能好，耐高温，自润滑，耐磨损，使用寿命长，维修方便。但优质碳/碳复合材料的生产周期长，生产成本昂贵；劣质碳/碳复合材料又难以满足使用要求。碳/碳复合材料耐磨密封环在密炼机轴端动密封上的应用受到制约。

技术实现要素：

本实用新型所要解决的技术问题是，克服现有技术的不足，提供一种摩擦系数低，密封性能好，耐高温，自润滑，耐磨损，使用寿命长，节油环保性好，维修方便的少油润滑的密炼机端面动密封。

本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是：一种少油润滑的密炼机端面动密封，包括静环和动环；所述静环安装于所述密炼机的壁板上，所述动环安装于所述密炼机的转子轴上；所述静环与所述动环相对运动的密封部位设有烧结粉末冶金层。

进一步，所述烧结粉末冶金层烧结在静环的钢制底座上。所述烧结是在保护气体烧结炉内进行。

进一步，所述动环上与静环接触的密封部位表面为通过淬火处理形成的硬化层。

进一步，所述硬化层的厚度为1±0.5mm。

进一步，对所述动环上与静环接触的部位表面设有通过堆焊形成的硬质耐磨层。

进一步，所述硬质耐磨层的厚度为4±1mm。

进一步，所述静环通过螺栓固定安装于密炼机的壁板上。

进一步，所述动环通过平键安装于密炼机的转子轴上。工作时，所述动环随所述转子轴一起转动。

进一步，所述动环上设置有导杆、调节弹簧和调节螺栓；通过所述导杆、调节弹簧和调节螺栓，所动环的密封部位与静环紧密贴合。

进一步，所述静环上设置有注油口。通过所述注油口可以对所述密封部位加注润滑油。

进一步，所述烧结粉末冶金层由一种多相、富含固体润滑剂烧结成型的减摩材料构成。

进一步，所述减摩材料为以铜金属材料作为基体，以石墨作为固体润滑剂，并添加有铁、钴、镍、锡中的至少一种作为强化元素的材料。

进一步，所述烧结粉末冶金层的坯体是利用压型设备，将其进行分段压制或整环压制形成的坯体。将所述坯体连同所述静环钢制底座烧结成一体，再进行精加工，而成所述静环。

与现有技术相比，本实用新型具有以下有益效果：

（1）摩擦系数小，摩擦面的温升低；

（2）由于静环的烧结粉末冶金层中含有大量的石墨充当固体润滑剂，所以，该密封面可以在少油的状态下进行工作，从而避免了大量润滑油通过环状间隙进入密炼室污染物料或从密封处泄漏污染环境；

（3）由于静环的烧结粉末冶金层中含有大量石墨充当固体润滑剂，从而避免在无油状态下工作时，密封面出现异常磨损；

（4）由于静环的密封面为烧结粉末冶金层，烧结粉末冶金层的硬度较金属面硬度低得多，所以，若有硬质粒子进入摩擦面，就很容易直接镶嵌于烧结粉末冶金层内部，避免动密封端面由于磨粒磨损而出现沟槽，从而降低表面磨损率，提高了静环和动环的使用寿命。

（5）由于静环的烧结粉末冶金层是以对钢铁互溶性较小的铜金属材料作为基体，所以避免了与动环的密封面出现金属互溶而产生粘着磨损。

（6）由于静环的密封面为烧结粉末冶金层，其表面硬度较低，可不需在动环的密封面上焊接耐磨合金层，只需通过热处理（淬火）提高表面硬度，就可以保证动环的使用寿命，从而降低动环的制造成本。

（7）由于静环的密封面为粉末冶金层，其表面硬度明显低于动环的密封面，所以在使用过程中，动环的密封面的磨损量相当少，因此，在进行维修保养时，一般只需更换静环即可，大大降低了使用维护成本。

附图说明

图1为本实用新型密炼机端面动密封一实施例的结构示意图；

图2为图1所示本实用新型实施例的A部分放大图；

图3为图1所示本实用新型实施例的静环结构示意图；

图4为图1所示本实用新型实施例的动环结构示意图。

具体实施方式

以下结合附图及实施例对本实用新型做进一步的详细说明。

实施例1

参照附图1-4，本少油润滑的密炼机端面动密封实施例，包括静环1和动环2；所述静环1安装于所述密炼机的壁板4上，所述动环2安装于所述密炼机的转子轴3上；所述静环1和动环2的密封部位设置有烧结粉末冶金层11。

所述烧结粉末冶金层11烧结在所述静环1的钢制底座上。所述烧结是保护气体烧结炉内进行。

所述动环2上与静环1接触的密封部位表面为通过淬火处理形成的硬化层21，所述硬化层21的厚度为1mm，所述硬化层21为硬质层。对所述硬化层21进行磨削加工，其表面粗糙度为0.8。

所述静环1通过螺栓12固定安装于密炼机的壁板4上。

所述动环2通过平键31安装于密炼机的转子轴3上。工作时，所述动环2随所述转子轴3一起转动。

所述动环2上设有导杆23、调节弹簧24和调节螺栓25；通过导杆23、调节弹簧24和调节螺栓25，所述动环2的密封部位与静环1紧密贴合。

所述静环1上设置有注油口13。通过所述注油口13可以对所述密封部位加注润滑油。

所述烧结粉末冶金层11是由一种多相、富含固体润滑剂烧结成型的减摩材料构成。所述减摩材料是以铜金属材料为基体，以石墨作为固体润滑剂，并含有强化元素铁、钴、镍的材料。

设有烧结粉末冶金层11的静环1的制备方法：在基体铜金属粉末中添加固体润滑剂石墨粉和强化元素铁粉、钴粉、镍粉，混合均匀，将混合粉体利用压型设备，将其进行分段压制或整环压制形成坯体；再将所述坯体连同静环钢坯底座置于烧结炉中，烧结成一体；再按照设计图纸要求进行精加工，即成所述设有烧结粉末冶金层11的静环1。

本实施例动密封应用于密炼机端面动密封，与现有钢-钢动密封比较，其摩擦系数仅为钢-钢摩擦系数的1/2，密封性良好；使用寿命延长2倍。

实施例2

本实施例与实施例1的区别仅在于，所述动环2上与静环1接触的密封部位表面，设有通过堆焊形成的硬质耐磨层22，所述硬质耐磨层22的厚度为4mm。对所述硬质耐磨层22进行磨削加工，其表面粗糙度为0.8。

所述烧结粉末冶金层11是由一种多相、富含固体润滑剂烧结成型的减摩材料构成。所述减摩材料是一种以铜金属材料作为基体，以石墨作为固体润滑剂，并含有强化元素锡的材料。

其余同实施例1。

本实施例动密封应用于密炼机端面动密封，与现有钢-钢动密封比较，其摩擦系数仅为钢-钢摩擦系数的40%，密封性良好；使用寿命延长1.8倍。

实施例3

本实施例与实施例1的区别仅在于，对所述动环2上与所述静环1的密封部位表面进行堆焊处理形成硬质耐磨层22，所述硬质耐磨层22的厚度为3mm，对所述硬质耐磨层22进行磨削加工，其表面粗糙度为0.4。

所述烧结粉末冶金层11是由一种多相、富含固体润滑剂烧结成型的减摩材料构成。所述减摩材料以铜金属材料作为基体，以石墨作为固体润滑剂，并添加有钴、镍作为强化元素。

其余同实施例1。

本实施例动密封应用于密炼机端面动密封，与现有钢-钢动密封比较，其摩擦系数仅为钢-钢摩擦系数的35%，密封性良好；使用寿命延长2.5倍。

实施例4

本实施例与实施例1的区别仅在于，对所述动环2上与所述静环1的密封部位表面进行堆焊处理形成硬质耐磨层22，所述硬质耐磨层22的厚度为5mm，对所述硬质耐磨层22进行磨削加工，其表面粗糙度为0.4。

所述烧结粉末冶金层11是由一种多相、富含固体润滑剂烧结成型的减摩材料构成。所述减摩材料以铜金属材料作为基体，以石墨作为固体润滑剂，并含有强化元素钴的材料。

其余同实施例1。

本实施例动密封应用于密炼机端面动密封，与现有钢-钢动密封比较，其摩擦系数仅为钢-钢摩擦系数的33%，密封性良好；使用寿命延长2.6倍。

实施例5

本实施例与实施例1的区别仅在于，所述动环2上与静环1接触的密封部位，设有通过淬火处理形成的硬化层21，所述硬化层21的厚度为1.5mm，所述硬化层21为硬质层。对所述硬化层21进行磨削加工，其表面粗糙度为0.4。

所述烧结粉末冶金层11是由一种多相、富含固体润滑剂烧结成型的减摩材料构成。所述减摩材料以铜金属材料作为基体，以石墨作为固体润滑剂，并含有强化元素铁的材料。

其余同实施例1。

本实施例动密封应用于密炼机端面动密封，与现有钢-钢动密封比较，其摩擦系数仅为钢-钢摩擦系数的50%，密封性良好；使用寿命延长1.9倍。

实施例6

本实施例与实施例1的区别仅在于，所述动环2上与静环1接触的密封部位，设有通过淬火处理形成的硬化层21，所述硬化层21的厚度为0.5mm，所述硬化层21为硬质层。对所述硬化层21进行磨削加工，其表面粗糙度为0.4。

所述烧结粉末冶金层11是由一种多相、富含固体润滑剂烧结成型的减摩材料构成。所述减摩材料以铜金属材料作为基体，以石墨作为固体润滑剂，并添加有铁、锡作为强化元素。

其余同实施例1。

本实施例动密封应用于密炼机端面动密封，与现有钢-钢动密封比较，其摩擦系数仅为钢-钢摩擦系数的45%，密封性良好；使用寿命延长2.1倍。

以上所述，仅是本实用新型的较佳实施例，并非对本实用新型作任何限制，凡是根据本实用新型技术实质对以上实施例所作的任何修改、变更以及等效结构变换，均仍属本实用新型技术方案的保护范围。