[發明專利]一種橡膠密封圈及其制備方法與應用

在審

• 申請號: 201810337123.2
• 申請日: 2018-04-16
• 公開（公告）號: CN110388461A
• 公開（公告）日: 2019-10-29
• 發明（設計）人: 肖華平;劉書海
• 申請（專利權）人: 中國石油大學(北京)
• 主分類號: F16J15/00
• 分類號: F16J15/00;B29C64/386;B33Y50/00
• 代理公司: 北京三友知識產權代理有限公司 11127
• 代理人: 閆加賀;姚亮

本發明提供了一種橡膠密封圈及其制備方法與應用，該橡膠密封圈由若干硬度不同的橡膠層構成，且從外向內該橡膠層的硬度逐漸增大。本發明所提供的該橡膠密封圈可以適用于多種環境進行密封作業，密封作業過程中可避免或減小密封圈接觸面的應力集中情況，增加密封圈的使用壽命并提高密封效果。

技術領域

本發明涉及一種橡膠密封圈及其制備方法與應用，屬于橡膠制品技術領域。

背景技術

隨著計算機輔助設計技術的發展以及3D打印技術的興起，為新型結構的實現提供了技術基礎。橡膠是有可逆變形的高彈性聚合物材料，在正常條件下具有高彈性。受到較小應力時都會產生較大的形變，隨著外來應力的消失回復原狀。橡膠密封圈(如O型橡膠密封圈)以橡膠為原料，利用在應力條件的變形實現密封，在工業中有廣泛的應用。由于受生產條件的限制，以往橡膠密封圈通常是截面為正圓的圓環，而且內部均勻。這樣在其受外力條件產生變形時，必然會導致于中間部分受力大，兩邊過渡區域受力小，形成明顯的應力集中。應力大的部位容易產生疲勞，造成橡膠密封圈的失效。

因此，提供一種新型橡膠密封圈已成為本領域亟需解決的技術問題。

發明內容

為了解決上述的缺點和不足，本發明的目的在于提供一種橡膠密封圈。

本發明的目的還在于提供上述橡膠密封圈的制備方法。

本發明還提供了上述橡膠密封圈在密封中的應用。

為達到上述目的，本發明提供一種橡膠密封圈，該橡膠密封圈由若干硬度不同的橡膠層構成，且從外向內該橡膠層的硬度逐漸增大。

在本發明所提供的橡膠密封圈中，構成該橡膠密封圈的橡膠層層數的不同，各層橡膠層的硬度也就不同，并且本領域技術人員可以根據作業需要，合理設置各個橡膠層的硬度，只要保證可以實現本發明目的即可，如在本發明具體實施方式中，最外層橡膠層的邵氏硬度為60，最內層橡膠層的邵氏硬度為80。

在一具體實施方案中，優選地，該橡膠密封圈內部設置有均勻或非均勻分布的空氣孔。

在一具體實施方案中，優選地，所述空氣孔為球形或者橢球形。

在一具體實施方案中，優選地，該橡膠密封圈最外橡膠層表面的邊緣設置有微凹槽。

在一具體實施方案中，優選地，所述橡膠層的層數為2-5層。

在一具體實施方案中，優選地，該橡膠密封圈從外向內由第一橡膠層、第二橡膠層、第三橡膠層、第四橡膠層及第五橡膠層構成；

其中，所述第一橡膠層由軟橡膠組成；

以所述第二橡膠層的總重量為100％計，其由80wt％的軟橡膠和20wt％的硬橡膠組成；以所述第三橡膠層的總重量為100％計，其由60wt％的軟橡膠和40wt％的硬橡膠組成；

以所述第四橡膠層的總重量為100％計，其由40wt％的軟橡膠和60wt％的硬橡膠組成；

以所述第五橡膠層的總重量為100％計，其由20wt％的軟橡膠和80wt％的硬橡膠組成。

其中，本發明所用軟橡膠及硬橡膠均為本領域使用的常規物質，均可以通過商購獲得。

本發明所提供的新型橡膠密封圈具有功能梯度、內部空心、邊緣微織構(微凹槽)三個特點。其中，功能梯度由多層構成，且從外到內硬度逐漸增加，形成內硬外軟的結構，加上均勻或非均勻分布的空心部位，可以達到降低應力集中的目的。當該橡膠密封圈的外邊緣某處承受外部載荷時，接觸點附近首先發生變形，由于最外層很軟，應力集中現象會大大降低；隨著承受的載荷增加，較硬的內部各層也開始發生較大的形變，這時受力點附近的空心部位會再次起到降低應力集中的作用，最終達到即使在較大變形量的情況下也不會產生嚴重的應力集中的目的。