專利名稱：制造ptfe密封元件及其軸封組件的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及轉(zhuǎn)軸密封，更具體地說，涉及制造PTFE (聚四氟乙烯)密封元件及帶有 PTFE密封元件的轉(zhuǎn)軸密封組件的方法。
背景技術(shù)：
已知，轉(zhuǎn)軸密封組件包括PTFE密封元件，以相對轉(zhuǎn)軸建立低摩擦力的密封。在這些密封組件制造中的一個已知挑戰(zhàn)是，在PTFE密封元件和相鄰的密封組件基底之間建立可靠的結(jié)合。光滑的PTFE的性能通常使它難于在它和相鄰的基底之間形成可靠結(jié)合。在一種已知的制造PTFE密封組件的方法中，PTFE密封元件首先由PTFE坯錠進行機加工，然后在二次加工中PTFE密封元件被進一步處理，使用“濕法化學(xué)”工藝蝕刻和化學(xué)修整PTFE 密封元件的表面。然后，化學(xué)修整過的PTFE元件被成型到密封組件的基底上。盡管在PTFE 元件和相鄰的密封組件基底之間形成結(jié)合方面，該工藝被證明是有效的，但由于采用濕法化學(xué)工藝以化學(xué)修整PTFE元件，因此可能是有害的。除了濕法化學(xué)工藝可能有害之外，由于很多供應(yīng)商對此法不熟悉，因此有能力進行該工藝的潛在資源數(shù)量有限。如此，由于濕法化學(xué)工藝可能有害且由有限的供應(yīng)商來提供，與該工藝相關(guān)的成本通常較高。于是，PTFE密封組件的總制造成本增加了。

發(fā)明內(nèi)容
根據(jù)本發(fā)明的一個目前優(yōu)選方面，提供一種制造轉(zhuǎn)軸密封組件的PTFE密封元件的方法。該包括提供PTFE密封元件；提供具有多個電極的真空腔，并將PTFE密封元件的一個表面置于其中一個電極上。然后將真空腔內(nèi)抽至真空壓力并將所選的第一工藝氣體引入真空腔。進一步，將高頻信號應(yīng)用于電極并持續(xù)一段預(yù)定時間，且由電極間的工藝氣體產(chǎn)生放電等離子體，該放電等離子體蝕刻和化學(xué)修整與電極接觸的PTFE密封元件的一個表面的至少一部分。然后，用所選的第二工藝氣體對真空腔換氣并將真空腔恢復(fù)至大氣壓力。 此后，在清洗液中清洗密封元件的一個表面并將助粘劑應(yīng)用于洗凈的表面。根據(jù)本發(fā)明的另一方面，提供一種制造轉(zhuǎn)軸密封組件的方法。該方法包括提供剛性環(huán)狀載體，具有相對的第一和第二表面的環(huán)狀PTFE密封元件，以及具有多個電極的真空腔。下一步，將PTFE密封元件的第一表面置于其中一個電極上；將真空腔內(nèi)抽至真空壓力并將所選的第一工藝氣體引入真空腔；進一步，將高頻信號應(yīng)用于電極并持續(xù)一段預(yù)定時間，且由電極間的工藝氣體產(chǎn)生放電等離子體，該放電等離子體蝕刻和化學(xué)修整PTFE密封元件的第二表面的至少一部分，該第二表面和第一表面面向不同方向。然后，用所選的第二工藝氣體對真空腔換氣并將真空腔恢復(fù)至大氣壓力。此后，在清洗液中清洗密封元件的第二表面，且將助粘劑應(yīng)用于洗凈的表面。最后，通過在載體和洗凈的表面之間成型彈性體， 將洗凈的表面連接到載體。


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結(jié)合下列目前優(yōu)選實施例和最佳實施方式的具體描述、所附權(quán)利要求以及附圖進行考慮，本發(fā)明的上述及其他方面、特征和優(yōu)點將會更加容易理解，其中圖1是根據(jù)本發(fā)明一個目前優(yōu)選方面構(gòu)造的轉(zhuǎn)軸密封組件的局部剖視圖；圖2是圖1的密封組件的PTFE密封元件的俯視圖；以及圖3是根據(jù)本發(fā)明一個目前優(yōu)選方面的工藝流程圖。
具體實施例方式更詳細地參閱附圖，圖1示出了根據(jù)本發(fā)明一個目前優(yōu)選方面構(gòu)造的轉(zhuǎn)軸密封組件10。組件10具有剛性環(huán)狀載體12，該載體12優(yōu)選由金屬例如鋼材制成，用于與機器部件例如軸承套圈或外殼(未示出)連接。應(yīng)當(dāng)理解，載體12可以以任意適合的方式設(shè)置。 組件10進一步具有例如在成型工藝中或通過適合的粘合劑與其相連的環(huán)狀彈性體14，以及與彈性體14相連的環(huán)狀PTFE密封元件16。PTFE密封元件16從載體12徑向向內(nèi)延伸以提供密封唇18，該密封唇18用于與相對密封元件16旋轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)軸20動態(tài)密封接觸。根據(jù)本發(fā)明的一個方面，且如圖3所示，PTFE密封元件16通過從PTFE坯錠上，例如從具有所需直徑的管狀坯錠上，切割具有所需寬度的圓盤來構(gòu)造?？梢圆捎萌我膺m合的切割機構(gòu)進行該切割操作。這樣，圓盤被切割后，優(yōu)選呈現(xiàn)成型密封元件16的大致尺寸和形狀。這樣，對于密封元件16來說，圓盤通常是具有彼此面向不同方向的相對平面的環(huán)狀對稱圓盤。應(yīng)當(dāng)理解，圓盤可以具有任意所需的尺寸和形狀。然后，PTFE圓盤被放入具有適合尺寸的真空腔中進一步加工。真空腔具有一對或多對彼此間隔開的電極，其中一個電極優(yōu)選作為圓盤放置的支撐或載體。該支撐電極可以被構(gòu)造為金屬絲網(wǎng)，例如篩(screen)。該網(wǎng)的尺寸可以根據(jù)需要變化以便為電極提供性能。 如果對稱，圓盤可以通過與支撐電極接觸的任意表面被放置；如果不對稱，圓盤可以通過與支撐電極接觸的理想表面被放置。當(dāng)PTFE圓盤被置于真空腔中的支撐電極后，該工藝繼續(xù)進行，通過將真空腔內(nèi)抽至真空壓力。真空壓力優(yōu)選抽至大約lmbar。下一步，工藝繼續(xù)進行，通過將所選的第一工藝氣體引入真空腔，例如氫氣、氧氣、 氬氣、氨氣、氦氣、氮氣或水蒸氣。當(dāng)?shù)谝还に嚉怏w被引入腔中后，工藝繼續(xù)進行，將例如約 40kHz, 13，56MHz或2. 45GHz的高頻信號應(yīng)用到電極并持續(xù)一段預(yù)定時間，且由電極間的工藝氣體產(chǎn)生放電等離子體。高頻信號優(yōu)選被應(yīng)用約10到60分鐘，但這個時間段可以根據(jù) PTFE圓盤尺寸以及所需的表面蝕刻和化學(xué)修整而有所不同。放電等離子體通過蝕刻和化學(xué)修整暴露于等離子體中的PTFE圓盤的部分來改變PTFE圓盤表面，大致如圖1和圖2中 22所示。這樣，PTFE圓盤與金屬絲網(wǎng)接觸的部分或者圓盤的第一面，沒有被蝕刻到其相對的第二面所蝕刻的程度，但是這種蝕刻對于應(yīng)用已足夠。該工藝的下一步包括用所選的第二工藝氣體例如氮氣對真空腔換氣，并將真空腔恢復(fù)到大氣壓力下。當(dāng)真空腔被換氣后，該工藝還包括清洗被蝕刻和化學(xué)修整過的圓盤表面。清洗可以在槽式或噴霧工藝中進行，清洗液是弱酸性溶液例如稀醋酸。清洗步驟后，該工藝優(yōu)選包括將助粘劑應(yīng)用到蝕刻和化學(xué)修整過的表面。助粘劑可以硅烷或酚醛樹脂粘合劑形式提供。該助粘劑可被應(yīng)用于噴霧工藝或任意其它適合工藝。最后，密封元件被連接到載體。優(yōu)選地，密封元件的被蝕刻和化學(xué)修整過的表面面向載體被定向，然后彈性體被成型在載體和密封元件的蝕刻和化學(xué)修整過的表面之間。成型工藝包括用于成型彈性體的典型成型工藝，例如注射成型。于是，將密封元件連接到載體的連接工藝不需要使用腐蝕性化學(xué)品或其它可能有害的工藝。顯然，根據(jù)上述教導(dǎo)，本發(fā)明的各種修改和變化都是可能的。因此，應(yīng)當(dāng)理解，在所附權(quán)利要求范圍內(nèi)，本發(fā)明也可通過除了具體描述以外的方式實現(xiàn)。
權(quán)利要求
1.一種制造轉(zhuǎn)軸密封組件的PTFE密封元件的方法，包括 提供具有相對的第一和第二表面的PTFE密封元件； 提供具有多個電極的真空腔；將PTFE密封元件的第一表面置于其中一個電極上； 將真空腔內(nèi)抽至真空壓力； 將所選的第一工藝氣體引入真空腔；將高頻信號應(yīng)用于電極并持續(xù)一段預(yù)定時間，且由電極間的工藝氣體產(chǎn)生放電等離子體，該放電等離子體蝕刻和化學(xué)修整PTFE密封元件的第二表面；用所選的第二工藝氣體對真空腔換氣并將真空腔恢復(fù)至大氣壓力； 在清洗液中清洗第二表面；以及將助粘劑應(yīng)用于第二表面。
2.如權(quán)利要求1所述的制造轉(zhuǎn)軸密封組件的PTFE密封元件的方法，進一步包括，使用硅烷或酚醛樹脂粘合劑作為助粘劑。
3.如權(quán)利要求1所述的制造轉(zhuǎn)軸密封組件的PTFE密封元件的方法，進一步包括，使用酸溶液作為清洗劑。
4.如權(quán)利要求1所述的制造轉(zhuǎn)軸密封組件的PTFE密封元件的方法，進一步包括，從氫氣、氧氣、氬氣、氨氣、氦氣、氮氣和水蒸氣組成的組中提供所選的第一工藝氣體。
5.如權(quán)利要求1所述的制造轉(zhuǎn)軸密封組件的PTFE密封元件的方法，進一步包括，提供氮氣作為所選的第二工藝氣體。
6.如權(quán)利要求1所述的制造轉(zhuǎn)軸密封組件的PTFE密封元件的方法，進一步包括，使用金屬絲網(wǎng)盤作為所述的其中一個電極。
7.如權(quán)利要求1所述的制造轉(zhuǎn)軸密封組件的PTFE密封元件的方法，進一步包括，將高頻信號應(yīng)用于電極并持續(xù)約10至60分鐘。
8.—種制造轉(zhuǎn)軸密封組件的方法，包括 提供剛性環(huán)狀載體；提供具有相對的第一和第二表面的環(huán)狀PTFE密封元件； 提供具有多個電極的真空腔； 將PTFE密封元件的第一表面置于其中一個電極上； 將真空腔內(nèi)抽至真空壓力； 將所選的第一工藝氣體引入真空腔；將高頻信號應(yīng)用于電極并持續(xù)一段預(yù)定時間，且由電極間的工藝氣體產(chǎn)生放電等離子體，該放電等離子體蝕刻和化學(xué)修整PTFE密封元件的第二表面的至少一部分； 用所選的第二工藝氣體對真空腔換氣并將真空腔恢復(fù)至大氣壓力； 清洗第二表面；將助粘劑應(yīng)用于第二表面；以及通過在第二表面和載體之間成型彈性體，將第二表面連接到載體。
9.如權(quán)利要求8所述的制造轉(zhuǎn)軸密封組件的方法，進一步包括，使用酸溶液作為清洗劑。
10.如權(quán)利要求9所述的制造轉(zhuǎn)軸密封組件的方法，進一步包括，使用硅烷作為助粘劑。
11.如權(quán)利要求8所述的制造轉(zhuǎn)軸密封組件的方法，進一步包括，從氫氣、氧氣、氬氣、 氨氣、氦氣、氮氣和水蒸氣組成的組中提供所選的第一工藝氣體。
12.如權(quán)利要求11所述的制造轉(zhuǎn)軸密封組件的方法，進一步包括，提供氮氣作為所選的第二工藝氣體。
13.如權(quán)利要求8所述的制造轉(zhuǎn)軸密封組件的方法，進一步包括，使用金屬絲網(wǎng)盤作為所述的其中一個電極。
14.如權(quán)利要求8所述的制造轉(zhuǎn)軸密封組件的方法，進一步包括，將高頻信號應(yīng)用于電極并持續(xù)約10至60分鐘。
全文摘要
本發(fā)明提供一種制造PTFE密封元件及其轉(zhuǎn)軸密封組件的方法。該方法包括提供PTFE密封元件以及其中具有多個電極的真空腔。下一步，將PTFE密封元件置于其中一個電極上，將腔內(nèi)抽至真空壓力，并將第一工藝氣體引入腔內(nèi)。進一步，將高頻信號應(yīng)用于電極上并產(chǎn)生放電等離子體，該放電等離子體蝕刻和化學(xué)修整PTFE密封元件的表面。然后，用第二工藝氣體對真空腔換氣并將真空腔恢復(fù)到大氣壓力。此后，清洗密封元件并將助粘劑應(yīng)用于蝕刻和化學(xué)修整過的表面。最后，通過在密封元件和載體之間成型彈性體材料，將蝕刻和化學(xué)修整過的表面連接到載體。
文檔編號F16J15/24GK102317663SQ201080006783
公開日2012年1月11日 申請日期2010年2月10日 優(yōu)先權(quán)日2009年2月19日
發(fā)明者珀瓦尼·S·蒂魯帕蒂, 理查德·E·德瓦爾德 申請人:費德羅-莫格爾公司