由挤压热塑性杆形成密封元件的方法技术

由挤压热塑性杆(1)形成密封元件的方法，包括以下步骤：将一个或多个挤压热塑性杆机械加工成期望形状，其中每个挤压热塑性杆均具有第一端部和第二端部(5、6)；使经机械加工的一个或多个热塑性杆在环境温度下弯曲成圆形结构，同时保持该一个或多个热塑性杆中的应力在屈服点之下；使热塑性杆的第一端面和第二端面(2、3)接合以形成密封元件。本发明专利技术还涉及用于更换和修理旋转体的密封元件的方法。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及由挤压热塑性杆形成密封元件的方法。本专利技术还涉及更换和修理旋转体的密封元件的方法。
技术介绍
为了适应大型设备内应用的严格要求，提供可靠且耐用的大型密封方案在多种工业中变得至关重要。例如，在近海工业中，尤其是针对高性能密封系统而言，钻入更深的水中带来了诸多技术挑战，这些技术挑战既与设备有关又与操作有关。密封系统应当能够结合深水环境的压力、载荷和/或温度适应近海设备的大尺寸。对于深水应用，近海工业中的密封系统应能够抵抗高压，例如总计高达500巴的压力。密封件的直径可在例如20厘米与几米之间变化。大型设备通常需要仅利用局部拆卸便可进行原位维修的密封系统。针对该需求，需要定制的密封方案来缓解。例如，US2010/0116422Al中描述形成大直径热塑性密封件的方法。US2010/0116422Al公开以下步骤：加热挤压杆；使经加热的挤压杆弯曲；接合挤压杆的端部以形成半成品环；以及对半成品环进行退火。半成品环可被机械加工或进一步处理以形成密封环、支承环或其它密封装置。在示例中，接合挤压杆的端部包括：通过使多个端部熔融并且将这些端部压在一起来焊接挤压杆的端部。具体地，加热挤压杆包括将杆加热至比玻璃化转变温度更高的温度。对于大部分的热塑性材料，该温度大于120℃并且需要将会安装并调整成挤压杆的尺寸的专用加热装置。另外，为了获得成品密封件，通过加热挤压杆的端部、使挤压杆的端部弯曲以及接合该端部而形成的半成品环需要进一步进行机械加工。该方法可能被视为相当复杂而且该方法不允许原位形成密封元件，其中密封元件在近海工业中所使用的诸多密封系统中是值得考虑的。专利
技术实现思路
本专利技术的目的是提供用于形成热塑性密封件的改进方法，本方法减缓了现有技术中已知的方法的缺点和局限性。为此，由挤压热塑性杆形成密封件的方法的特征在于：将经机械加工的一个或多个热塑性杆在环境温度下弯曲成环形结构，同时保持该一个或多个热塑性杆中的应力在屈服点之下；以及使弯曲的热塑性杆的第一端面和第二端面接合以形成闭合的环形密封元件。专利技术人注意到，根据本专利技术的方法易于设置并且不需要使用复杂、笨重和/或昂贵的设备。本方法还允许形成具有期望的稳定机械性能以及随之具有均匀的材料压力平衡的密封元件。形成密封元件的热塑性杆可通过挤压而获得技术上实际可行的任何长度。所获得的密封元件可由一个热塑性杆或多个热塑性杆接合而成，并且任何技术上可行的直径均是可能的，而不必实质上改变用于实施根据本专利技术的方法的基本设置。因此，根据本专利技术的方法不需要定制制造密封件，这是因为在任何时候热塑性杆的备用件都应当可用并且可形成为任何期望尺寸的密封元件。由于密封元件可在原位由经机械加工的热塑性杆形成，所以与笨重密封元件的运输相比极大地简化了运输，其中笨重密封元件并非原位形成并且需要专门的包装和运输，且该缺点在近海工业中尤其明显。热塑性备用件的现场备用件还明显缩短了更换密封元件所需的时间以及减少了使用密封元件的设备的停机时间。热塑性杆可使用技术人员认为适合的任何挤压过程来进行挤压。已知本领域中用于随后将热塑性杆机械加工成期望形状的一些机械加工过程。一些最普遍的机械加工过程有：磨削-用于以较高的准确度和精密度去除大量热塑性塑料；以及车削-通常用于制造圆形形状。技术人员将选择适当的过程来获得期望形状。使经机械加工的热塑性杆在环境温度下弯曲成环形结构，同时保持该一个或多个热塑性杆中的应力在屈服点之下。热塑性杆的屈服点定义成在该处杆由于其弯曲热塑性开始弹性变形的应用。在屈服点之前，杆将弹性变形并且当将施加的应力移除时将恢复至其原始形状。一旦超过屈服点，一部分变形将是永久性的并且不可逆转。也就是说，屈服点是应力-应变曲线中曲线变平并且开始出现弹性形变的点。如本文所使用，术语“环境”温度是指大体与杆周围环境对应的杆的温度，这些温度通常处于从10℃至40℃的范围中，更具体地处于从15℃至25℃的范围中。杆的热塑性材料可例如包括聚合物，诸如聚酮、芳族聚酰胺、热塑性聚酰亚胺、聚醚酰亚胺、聚苯硫、聚醚砜、聚砜、聚亚苯基砜、聚酰胺亚胺、超高分子量聚乙烯、热塑性含氟聚合物、聚酰胺、聚苯并咪唑、液晶聚合物或其任意组合。在示例中，热塑性材料包括聚酮、芳族聚酰胺、聚酰亚胺、聚醚酰亚胺、聚酰胺亚胺、聚苯硫、聚亚苯基砜、含氟聚合物、聚苯并咪唑、其衍生物或其组合。在具体示例中，热塑性材料包括聚合物，诸如聚酮、热塑性聚酰亚胺、聚醚酰亚胺、聚苯硫、聚醚砜、聚砜、聚酰胺亚胺、其衍生物或其组合。在进一步的示例中，热塑性材料包括聚酮，诸如聚醚醚酮(PEEK)、聚醚酮、聚醚酮酮、聚醚酮醚酮酮、其衍生物或其组合。示例性热塑性含氟聚合物包括：氟化乙丙烯(FEP)；聚四氟乙烯(PTFE)；聚偏二氟乙烯(PVDF)；全氟烷氧基(PFA)；四氟乙烯、六氟丙烯和偏二氟乙烯的三元共聚物(THV)；聚氯三氟乙烯(PCTFE)；乙烯-四氟乙烯共聚物(ETFE)、乙烯三氟氯乙烯共聚物(ECTFE)；或其组合。示例性液晶聚合物包括芳香族聚酯聚合物，诸如在商标名XYDAR(R)(Amoco)、VECTRA(R)(Hoechst Celanese)、SUMIKOSUPER(TM)或EKONOL(TM)(Sumitomo Chemical)、DuPont HX(TM)或DuPont ZENITE(TM)(E.I.DuPont de Nemours)、RODRUN(TM)(Unitika)、GRANLAR(TM)(Grandmont)下可得的芳香族聚酯聚合物，或其组合。在其他示例中，热塑性聚合物可以是超高分子量聚乙烯。杆的热塑性材料还可包括填充剂，诸如固体润滑剂、陶瓷填充剂或矿物填充剂、聚合物填充剂、纤维填充剂、金属微粒填充剂或盐或其任意组合。示例性固体润滑剂包括聚四氟乙烯、二硫化钼、二硫化钨、石墨、石墨烯、膨胀石墨、氮化硼、滑石、氟化钙、氟化铈或其任意组合。示例性陶瓷或矿物包括氧化铝、二氧化硅、二氧化钛、氟化钙、氮化硼、云母、硅灰石、碳化硅、氮化硅、氧化锆、碳黑、颜料或其任意组合。示例性聚合物填充剂包括聚酰亚胺、诸如Ekonol(R)聚酯的液晶聚合物、聚苯并咪唑、聚四氟乙烯、以上所列的热塑性聚合物中的任一个、或其组合。示例性纤维包括尼龙纤维、玻璃纤维、碳纤维、聚丙烯腈纤维、芳族聚酰胺纤维、聚四氟乙烯纤维、玄武岩纤维、石墨纤维、陶瓷纤维或其组合。示例性金属包括青铜、铜(copper)、不锈钢或其任意组合。示例性盐包括硫酸盐、硫化物、磷酸盐或其任一组合。杆可例如由挤压的复合材料形成。例如，复合材料可由热塑性材料基质或填充剂形成。在具体示例中，填充剂是固体润滑剂。在另一示例中，填充剂包括含氟聚合物。在进一步的示例中，填充剂包括固体润滑剂和含氟聚合物的组合。在实施方式中，复合材料包括诸如PEEK的聚酮基质，并且包括固体润滑剂填充剂。在另一示例性实施方式中，复合材料包括诸如PEEK的聚酮基质，并且包括可选自石墨、碳黑、碳纤维或其任意组合的碳填充剂。使用诸如焊接或红外加热的本领域中已知的任何技术来使弯曲的热塑性杆的第一端面和第二端面接合以形成闭合的环形密封元件。从WO99/37467得知焊接由热塑性材料制成的杆状结构的方法，其中WO99/37467通过引用并入本文档来自技高网...

【技术保护点】
由挤压热塑性杆形成密封元件(46、47、58)的方法，包括以下步骤：‑将一个或多个挤压热塑性杆(1、56、57)机械加工成期望形状，每个所述挤压热塑性杆(1、56、57)分别具有包括第一端面和第二端面(2、3)的第一端部和第二端部；其特征在于，所述方法还包括以下步骤：使经机械加工的所述一个或多个挤压热塑性杆(1、56、57)在环境温度下弯曲成环形结构，同时保持所述一个或多个挤压热塑性杆中的应力在屈服点之下；以及将弯曲的所述至少一个热塑性杆(1)的第一端面和第二端面(2、3)接合，以形成封闭的所述环形密封元件(46、47、58)。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2014.02.07 EP 14154346.21.由挤压热塑性杆形成密封元件(46、47、58)的方法，包括以下步骤：-将一个或多个挤压热塑性杆(1、56、57)机械加工成期望形状，每个所述挤压热塑性杆(1、56、57)分别具有包括第一端面和第二端面(2、3)的第一端部和第二端部；其特征在于，所述方法还包括以下步骤：使经机械加工的所述一个或多个挤压热塑性杆(1、56、57)在环境温度下弯曲成环形结构，同时保持所述一个或多个挤压热塑性杆中的应力在屈服点之下；以及将弯曲的所述至少一个热塑性杆(1)的第一端面和第二端面(2、3)接合，以形成封闭的所述环形密封元件(46、47、58)。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述环境温度至少为10℃。3.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，所述环形密封元件(46、47、58)的直径至少为1米，所述环形密封元件(46、47、58)的剖面宽度(W)至少为4毫米。4.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，通过一步磨削或多步磨削对所述一个或多个挤压热塑性杆(1、56、57)进行机械加工。5.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，所述第一端面和所述第二端面(2、3)通过焊接来接合。6.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，所述第一端面和所述第二端面(2、3)通过红外加热或热炉加热来接合。7.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，所述热塑性材料包括氟。8...

【专利技术属性】
技术研发人员：埃里克·巴拉比诺，
申请(专利权)人：瑞士单浮筒系泊公司，
类型：发明
国别省市：瑞士;CH