一种橡胶密封圈及其制备方法与应用技术

本发明专利技术提供了一种橡胶密封圈及其制备方法与应用，该橡胶密封圈由若干硬度不同的橡胶层构成，且从外向内该橡胶层的硬度逐渐增大。本发明专利技术所提供的该橡胶密封圈可以适用于多种环境进行密封作业，密封作业过程中可避免或减小密封圈接触面的应力集中情况，增加密封圈的使用寿命并提高密封效果。

【技术实现步骤摘要】
一种橡胶密封圈及其制备方法与应用
本专利技术涉及一种橡胶密封圈及其制备方法与应用，属于橡胶制品

技术介绍
随着计算机辅助设计技术的发展以及3D打印技术的兴起，为新型结构的实现提供了技术基础。橡胶是有可逆变形的高弹性聚合物材料，在正常条件下具有高弹性。受到较小应力时都会产生较大的形变，随着外来应力的消失回复原状。橡胶密封圈(如O型橡胶密封圈)以橡胶为原料，利用在应力条件的变形实现密封，在工业中有广泛的应用。由于受生产条件的限制，以往橡胶密封圈通常是截面为正圆的圆环，而且内部均匀。这样在其受外力条件产生变形时，必然会导致于中间部分受力大，两边过渡区域受力小，形成明显的应力集中。应力大的部位容易产生疲劳，造成橡胶密封圈的失效。因此，提供一种新型橡胶密封圈已成为本领域亟需解决的技术问题。
技术实现思路
为了解决上述的缺点和不足，本专利技术的目的在于提供一种橡胶密封圈。本专利技术的目的还在于提供上述橡胶密封圈的制备方法。本专利技术还提供了上述橡胶密封圈在密封中的应用。为达到上述目的，本专利技术提供一种橡胶密封圈，该橡胶密封圈由若干硬度不同的橡胶层构成，且从外向内该橡胶层的硬度逐渐增大。在本专利技术所提供的橡胶密封圈中，构成该橡胶密封圈的橡胶层层数的不同，各层橡胶层的硬度也就不同，并且本领域技术人员可以根据作业需要，合理设置各个橡胶层的硬度，只要保证可以实现本专利技术目的即可，如在本专利技术具体实施方式中，最外层橡胶层的邵氏硬度为60，最内层橡胶层的邵氏硬度为80。在一具体实施方案中，优选地，该橡胶密封圈内部设置有均匀或非均匀分布的空气孔。在一具体实施方案中，优选地，所述空气孔为球形或者椭球形。在一具体实施方案中，优选地，该橡胶密封圈最外橡胶层表面的边缘设置有微凹槽。在一具体实施方案中，优选地，所述橡胶层的层数为2-5层。在一具体实施方案中，优选地，该橡胶密封圈从外向内由第一橡胶层、第二橡胶层、第三橡胶层、第四橡胶层及第五橡胶层构成；其中，所述第一橡胶层由软橡胶组成；以所述第二橡胶层的总重量为100％计，其由80wt％的软橡胶和20wt％的硬橡胶组成；以所述第三橡胶层的总重量为100％计，其由60wt％的软橡胶和40wt％的硬橡胶组成；以所述第四橡胶层的总重量为100％计，其由40wt％的软橡胶和60wt％的硬橡胶组成；以所述第五橡胶层的总重量为100％计，其由20wt％的软橡胶和80wt％的硬橡胶组成。其中，本专利技术所用软橡胶及硬橡胶均为本领域使用的常规物质，均可以通过商购获得。本专利技术所提供的新型橡胶密封圈具有功能梯度、内部空心、边缘微织构(微凹槽)三个特点。其中，功能梯度由多层构成，且从外到内硬度逐渐增加，形成内硬外软的结构，加上均匀或非均匀分布的空心部位，可以达到降低应力集中的目的。当该橡胶密封圈的外边缘某处承受外部载荷时，接触点附近首先发生变形，由于最外层很软，应力集中现象会大大降低；随着承受的载荷增加，较硬的内部各层也开始发生较大的形变，这时受力点附近的空心部位会再次起到降低应力集中的作用，最终达到即使在较大变形量的情况下也不会产生严重的应力集中的目的。此外，在该橡胶密封圈最外层的表面边缘有微凹槽，当液体流动到密封部位时，微凹槽可以起到储存少量液体的目的，防止液体向另一侧流动，进一步提高密封效果。在本专利技术具体实施方式中，所述橡胶密封圈为O型橡胶密封圈，其呈圆环状，该O型橡胶密封圈由若干硬度不同的橡胶层构成，且从外向内该橡胶层的硬度逐渐增大。在本专利技术具体实施方式中，该O型橡胶密封圈内部设置有均匀或非均匀分布的空气孔。在本专利技术具体实施方式中，所述空气孔为球形或者椭球形。在本专利技术具体实施方式中，该O型橡胶密封圈最外橡胶层表面的边缘设置有微凹槽。在本专利技术具体实施方式中，该O型橡胶密封圈的橡胶层的层数为2-5层。在本专利技术具体实施方式中，该O型橡胶密封圈从外向内由第一橡胶层、第二橡胶层、第三橡胶层、第四橡胶层及第五橡胶层构成；其中，所述第一橡胶层由软橡胶组成；以所述第二橡胶层的总重量为100％计，其由80wt％的软橡胶和20wt％的硬橡胶组成；以所述第三橡胶层的总重量为100％计，其由60wt％的软橡胶和40wt％的硬橡胶组成；以所述第四橡胶层的总重量为100％计，其由40wt％的软橡胶和60wt％的硬橡胶组成；以所述第五橡胶层的总重量为100％计，其由20wt％的软橡胶和80wt％的硬橡胶组成。本专利技术还提供了所述橡胶密封圈的制备方法，其中，该方法包括以下步骤：(1)、利用三维设计软件设计出该橡胶密封圈的三维结构；(2)、再利用切片软件将该橡胶密封圈的三维结构转化为二维图形；(3)、将所述二维图形输入3D打印设备进行打印，在3D打印过程中，利用软件控制所用软、硬橡胶原料的配比，通过调整软橡胶及硬橡胶的重量用量比例来得到硬度不同的橡胶层。在一具体实施方案中，优选地，所述软件包括Repetier或Simplify3D。其中，该Repetier及Simplify3D也为本领域使用的常规软件。其中，本专利技术所用三维设计软件、切片软件及3D打印设备均为本领域使用的常规软件或设备，如在本专利技术具体实施方式中，该三维设计软件可以为AutoCAD。本专利技术还提供了所述橡胶密封圈在密封中的应用。本专利技术利用计算机辅助设计技术和3D打印技术相结合可以制造非均匀和复杂结构的优势，设计了一种新型橡胶密封圈结构，该橡胶密封圈可以适用于多种环境进行密封作业，密封作业过程中可避免或减小密封圈接触面的应力集中情况，增加密封圈的使用寿命并提高密封效果。附图说明图1为本专利技术实施例所提供的O型橡胶密封圈的结构示意图；图2为本专利技术实施例所提供的O型橡胶密封圈的横截面(断面)示意图；图3为图2中O型橡胶密封圈横截面(断面)的具体结构示意图；图4为本专利技术实施例所提供的O型橡胶密封圈外圈(第一橡胶层)边缘结构示意图。主要附图标号说明：1、第一橡胶层；2、第二橡胶层；3、第三橡胶层；4、球形空气孔；5、第四橡胶层；6、第五橡胶层。具体实施方式为了对本专利技术的技术特征、目的和有益效果有更加清楚的理解，现结合以下具体实施例对本专利技术的技术方案进行以下详细说明，但不能理解为对本专利技术的可实施范围的限定。实施例1本实施例提供了一种O型橡胶密封圈(其外径为45mm，线径为2.5mm)，其呈圆环状(如图1所示)且横截面为圆形(如图2所示)，该橡胶密封圈由若干硬度不同的橡胶层构成，且从外向内该橡胶层的硬度逐渐增大；本实施例所提供的该橡胶密封圈的横截面的具体结构示意图如图3所示，从图3中可以看出，其从外向内由第一橡胶层1(层厚4.5mm)、第二橡胶层2(层厚4.5mm)、第三橡胶层3(层厚4.5mm)、第四橡胶层5(层厚4.5mm)及第五橡胶层6(直径9mm)构成；其中，所述第一橡胶层由软橡胶组成；以所述第二橡胶层的总重量为100％计，其由80wt％的软橡胶和20wt％的硬橡胶组成；以所述第三橡胶层的总重量为100％计，其由60wt％的软橡胶和40wt％的硬橡胶组成；以所述第四橡胶层的总重量为100％计，其由40wt％的软橡胶和60wt％的硬橡胶组成；以所述第五橡胶层的总重量为100％计，其由20wt％的软橡胶和80wt％的硬橡胶组成；本实施例所用软橡胶为美国Stratasys公司的型号为FLX973的软本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种橡胶密封圈，其特征在于，该橡胶密封圈由若干硬度不同的橡胶层构成，且从外向内该橡胶层的硬度逐渐增大。

【技术特征摘要】
1.一种橡胶密封圈，其特征在于，该橡胶密封圈由若干硬度不同的橡胶层构成，且从外向内该橡胶层的硬度逐渐增大。2.根据权利要求1所述的橡胶密封圈，其特征在于，该橡胶密封圈内部设置有均匀或非均匀分布的空气孔。3.根据权利要求2所述的橡胶密封圈，其特征在于，所述空气孔为球形或者椭球形。4.根据权利要求1所述的橡胶密封圈，其特征在于，该橡胶密封圈最外橡胶层表面的边缘设置有微凹槽。5.根据权利要求1-4任一项所述的橡胶密封圈，其特征在于，所述橡胶层的层数为2-5层。6.根据权利要求5所述的橡胶密封圈，其特征在于，该橡胶密封圈从外向内由第一橡胶层、第二橡胶层、第三橡胶层、第四橡胶层及第五橡胶层构成；其中，所述第一橡胶层由软橡胶组成；以所述第二橡胶层的总重量为100％计，其由80wt％的软橡胶和20wt％的硬橡胶组成；以所述第三橡胶层的总重量为10...

【专利技术属性】
技术研发人员：肖华平，刘书海，
申请(专利权)人：中国石油大学北京，
类型：发明
国别省市：北京,11