Сферический кольцевой уплотняющий элемент и способ его изготовления

Сферический кольцевой уплотняющий элемент и способ его изготовления

Иллюстрации

Показать все

Реферат

Область техники, к которой относится изобретение

Настоящее изобретение относится к сферическому кольцевому уплотняющему элементу для применения в сферическом трубном соединении выхлопной трубы автомобиля и к способу его изготовления.

Предпосылки создания изобретения

Как показано на фиг. 19, на которой проиллюстрирован один из примеров выхлопного патрубка автомобильного двигателя, выхлопные газы, образующиеся в соответствующих цилиндрах (не показанных) автомобильного двигателя, собираются в каталитическом нейтрализаторе выпускного коллектора 600 и по выхлопной трубе 601 и выхлопной трубе 602 поступают в переходник 603 на глушитель. Затем выхлопные газы, которые прошли через переходник 603 на глушитель, по выхлопной трубе 604 и выхлопной трубе 605 поступают в глушитель 606 и выпускаются в атмосферу через глушитель 606.

Элементы системы выпуска отработавших газов, такие как выхлопные трубы 601 и 602, а также 604 и 605, переходник 603 на глушитель и глушитель 606, испытывают циклическое напряжение вследствие крена и вибрации двигателя. В частности, в случае двигателя с высокой частотой вращения и высокой мощностью напряжение, которое испытывают элементы системы выпуска отработавших газов, становится достаточно большим. Соответственно, существует возможность усталостного разрушения элементов системы выпуска отработавших газов, а из-за вибрации двигателя элементы системы выпуска отработавших газов могут резонировать и тем самым нарушать в некоторых случаях бесшумность в салоне. С целью преодоления этих недостатков соединительный участок 607 между каталитическим нейтрализатором выпускного коллектора 600 и выхлопной трубой 601 и соединительный участок 608 между выхлопной трубой 604 и выхлопной трубой 605 подвижно соединены амортизатором для гашения колебаний, таким как сферическое соединение выхлопной трубы или сильфонное соединение, за счет чего преимущественно амортизируется напряжение, которое циклически испытывают элементы системы выпуска отработавших газов вследствие крена и вибрации автомобильного двигателя, и тем самым предотвращается усталостное разрушение и т.п. этих элементов системы выпуска отработавших газов и устраняется недостаток, связанный с тем, что из-за вибрации двигателя элементы системы выпуска отработавших газов могут резонировать и нарушать бесшумность в салоне автомобиля.

Документы известного уровня техники

Патентные документы

Патентный документ 1: JP-A-54-76759

Патентный документ 2: JP-B-4-48973

Краткое изложение сущности изобретения

Задачи, решаемые в изобретении

В качестве одного из примеров описанного амортизатора для гашения колебаний можно привести соединение выхлопной трубы, описанное в патентном документе 1, и уплотняющий элемент, который применяется в этом соединении. Преимущество уплотняющего элемента, который применяется в соединении выхлопной трубы, описанном в патентном документе 1, по сравнению с сильфонным соединением состоит в том, что он позволяет достигать снижения стоимости производства и является более долговечным. Тем не менее, при изготовлении этого уплотняющего элемента подвергают сжатию термостойкий материал из пористого графита и упрочняющий элемент из металлической проволочной сетки, чтобы заполнить ячейки металлической проволочной сетки упрочняющего элемента термостойким материалом, в результате чего термостойкий материал и упрочняющий элемент объединяются в одно целое. По существу, недостатком этого уплотняющего элемента является возникновение аномального шума из-за присутствия термостойкого материала на частично выпуклой сферической поверхности, которая входит в скользящий контакт с сопряженной деталью, а также утечка выхлопных газов через сам уплотняющий элемент, например, из-за соотношения упрочняющего элемента и термостойкого материала, а также степени сжатия термостойкого материала и упрочняющего элемента. Например, при высоком соотношении упрочняющего элемента и термостойкого материала и низкой степени сжатия термостойкого материала существует возможность возникновения начальной утечки из-за снижения степени уплотнения термостойким материалом бесконечно малых проходов (зазоров), образующихся вокруг упрочняющего элемента, и утечки выхлопных газов на ранней стадии вследствие, например, окислительного износа термостойкого материала в условиях высоких температур. Кроме того, в случае очень высокого соотношения термостойкого материала и упрочняющего элемента на частично выпуклой сферической поверхности может возникать прерывистое скольжение, способное вызывать аномальный шум, присущий такому прерывистому скольжению.

С целью преодоления недостатков такого уплотняющего элемента в патентном документе 2 предложен уплотняющий элемент, который изготавливают путем наложения упрочняющего элемента из металлической проволочной сетки на листовой термостойкий материал из пористого графита, наполненный и покрытый политетрафторэтиленовой смолой, в результате чего получают ленточную композицию, которую свертывают таким образом, чтобы поверхность, наполненная и покрытая политетрафторэтиленовой смолой, находилась с наружной стороны и образовывала полый цилиндрический слоистый материал, который подвергают формованию под давлением вдоль его продольной оси таким образом, чтобы поверхность, наполненная и покрытая политетрафторэтиленовой смолой, оказалась на наружной периферийной поверхности, образующей поверхность скольжения (уплотняемую поверхность). Что касается этого уплотняющего элемента, политетрафторэтиленовая смола, которой покрыта поверхность, обеспечивает такие эксплуатационные эффекты, как снижение коэффициента трения и предотвращение переноса термостойкого материала на поверхность сопряженной детали при формировании основания. Кроме того, поскольку сопротивление трения политетрафторэтиленовой смолы не создает отрицательного сопротивления для скорости скольжения, достигается дополнительный эффект подавления автоколебаний, возникающих вследствие проскальзывания гладких поверхностей (проскальзывания при сцеплении), в сочетании с описанными эксплуатационными эффектами, что способствует предотвращению возникновения аномального шума.

В уплотняющем элементе, описанном в упомянутом патентном документе 2, преодолены недостатки уплотняющего элемента, описанного в патентном документе 1. Тем не менее, эксплуатационный эффект описанного в патентном документе 2 уплотняющего элемента, состоящий в подавлении автоколебаний, возникающих вследствие проскальзывания гладких поверхностей, и тем самым в предотвращении возникновения аномального шума, ограничен условиями применения, в которых на уплотняющий элемент воздействует температура окружающей среды ниже температуры плавления (327°C) политетрафторэтиленовой смолы, а при температуре окружающей среды, превышающей температуру плавления (в высокотемпературной среде), неизбежно возникают автоколебания, присущие проскальзыванию гладких поверхностей из-за политетрафторэтиленовой смолы, а также аномальный шум вследствие последующего распространения колебаний на выхлопную трубу.

Настоящее изобретение создано с учетом описанных особенностей, и его основу положена задача создания сферического кольцевого уплотняющего элемента, который позволяет ослаблять автоколебания и исключать возникновение аномального шума, и который обладает стабильной уплотняющей способностью при скольжении с сопряженной деталью даже в случае эксплуатации при температуре окружающей среды, превышающей температура плавления политетрафторэтиленовой смолы, а также способа его изготовления.

Средства решения задач изобретения

В настоящем изобретении предложен сферический кольцевой уплотняющий элемент для применения в соединении выхлопной трубы, содержащий сферическое кольцевое основание, ограниченное цилиндрической внутренней поверхностью, частично выпуклой сферической поверхностью и кольцевыми торцами большого и малого диаметров частично выпуклой сферической поверхности; и наружный слой, выполненный за одно целое на частично выпуклой сферической поверхности сферического кольцевого основания, при этом сферическое кольцевое основание содержит упрочняющий элемент из металлической проволочной сетки и термостойкого материала, содержащего пористый графит и сжатого таким образом, что он заполняет ячейки металлической проволочной сетки и образует с упрочняющим элементом одно целое в смешанной форме, термостойкий материал, содержащий пористый графит, твердый смазочный материал, состоящий из смазочной композиции, содержащей политетрафторэтиленовую смолу, сополимер тетрафторэтилена с гексафторпропиленом и гексанитрид бора, и упрочняющий элемент из металлической проволочной сетки спрессованы на наружном слое таким образом, что термостойкий материал и твердый смазочный материал заполняют ячейки упрочняющего элемента, в результате чего упрочняющий элемент, термостойкий материал и твердый смазочный материал образуют одно целое, и на диаграмме тройной композиции из политетрафторэтиленовой смолы, сополимера тетрафторэтилена с гексафторпропиленом и гексанитрида бора соотношение политетрафторэтиленовой смолы, сополимера тетрафторэтилена с гексафторпропиленом и гексанитрида бора в смазочной композиции находится в области числовых значений, которая соответствует внутренней области, ограниченной прямоугольником с вершинами в точке, в которой композиция содержит 10% по весу политетрафторэтиленовой смолы, 10% по весу сополимера тетрафторэтилена с гексафторпропиленом и 80% по весу гексанитрида бора, в точке, в которой композиция содержит 10% по весу политетрафторэтиленовой смолы, 45% по весу сополимера тетрафторэтилена с гексафторпропиленом и 45% по весу гексанитрида бора, в точке, в которой композиция содержит 45% по весу политетрафторэтиленовой смолы, 45% по весу сополимера тетрафторэтилена с гексафторпропиленом и 10% по весу гексанитрида бора, и в точке, в которой композиция содержит 40% по весу политетрафторэтиленовой смолы, 10% по весу сополимера тетрафторэтилена с гексафторпропиленом и 50% по весу гексанитрида бора.

Поскольку в сферическом кольцевом уплотняющем элементе согласно настоящему изобретению соотношение компонентов смазочной композиции находится в области числовых значений, которая соответствует внутренней области, ограниченной прямоугольником с вершинами в четырех точках композиции на диаграмме тройной композиции, исключается возможность повреждения поверхности сопряженной детали, и, в частности, поскольку твердый смазочный материал, состоящий смазочной композиции, содержит политетрафторэтиленовую смолу (далее - ПТФЭ), сополимер тетрафторэтилена с гексафторпропиленом (далее - ФЭП) и гексанитрид бора (далее - h-BN), которые имеют различные температуры плавления, могут ослабляться автоколебания, предотвращаться аномальный шум, и обеспечиваться отличные характеристики скольжения в высокотемпературной среде.

В частности, при эксплуатации сферического кольцевого уплотняющего элемента согласно настоящему изобретению в интервале температур, в котором ПТФЭ не плавится и находится в твердом состоянии, несмотря на плавление и размягчение ФЭП и проявление им упругости вследствие своей вязкости, упругость ФЭП подавляется за счет ПТФЭ, который находится в твердом состоянии, в результате чего ограничивается прерывистое скольжение относительно сопряженной детали. В то же время, при эксплуатации сферического кольцевого уплотняющего элемента при температуре выше температуры плавления и размягчения ПТФЭ и проявления им упругости вследствие своей вязкости, ФЭП дополнительно плавится, и его вязкость существенно снижается, в результат чего повышается смазывающая способность и подавляется упругость вследствие вязкости ПТФЭ, и аналогичным образом ограничивается прерывистое скольжение относительно сопряженной детали. По существу, за счет взаимно усиливающего действия ПТФЭ и ФЭП возможно ослабление автоколебаний и предотвращение аномального шума при эксплуатации сферического кольцевого уплотняющего элемента в интервале от области низких температур, при которых ПТФЭ и ФЭП не плавятся, до области высоких температур, при которых ПТФЭ и ФЭП плавятся. Кроме того, за счет соответствующей высокой смазывающей способности ПТФЭ, ФЭП и h-BN, в частности, высокой смазывающей способности h-BN при высокой температуре, становится возможным плавное скольжение относительно сопряженной детали с низким сопротивлением трения даже при высокой температуре, и за счет взаимодействия пористого графита и металлической проволочной сетки обеспечивается устойчивая уплотняющая способность.

На диаграмме тройной композиции из ПТФЭ, ФЭП и h-BN соотношение ПТФЭ, ФЭП и h-BN в смазочной композиции предпочтительно находится в области числовых значений, которая соответствует внутренней области, ограниченной прямоугольником с вершинами в точке, в которой композиция содержит 25% по весу ПТФЭ, 15% по весу ФЭП и 60% по весу h-BN, в точке, в которой композиция содержит 12% по весу ПТФЭ, 28% по весу ФЭП и 60% по весу h-BN, в точке, в которой композиция содержит 10% по весу ПТФЭ, 40% по весу ФЭП и 50% по весу h-BN, в точке, в которой композиция содержит 20% по весу ПТФЭ, 40% по весу ФЭП и 40% по весу h-BN, в точке, в которой композиция содержит 38% по весу ПТФЭ, 22% по весу ФЭП и 40% по весу h-BN, и в точке, в которой композиция содержит 35% по весу ПТФЭ, 15% по весу ФЭП и 50% по весу h-BN. Более предпочтительно содержание ПТФЭ составляет 25% по весу, содержание ФЭП составляет 25% по весу, а содержание h-BN составляет 50% по весу.

Кроме того, смазочная композиция согласно настоящему изобретению может содержать не более 20% по весу гидратированной окиси алюминия. Гидратированная окись алюминия как таковая не обладает смазывающей способностью, но влияет на образование прочного наружного слой путем улучшения адгезии твердого смазочного материала на частично выпуклой сферической поверхности сферического кольцевого основания и улучшает смазывающую способность h-BN, способствуя скольжению между слоями пластинчатых кристаллов h-BN.

Гидратированная окись алюминия является соединением, состав которого представлен формулой Al₂O₃⋅nH₂O (в которой 0 n 3). В приведенной формуле n обычно имеет величину более 0 и менее 3, предпочтительно от 0,5 до 2, более предпочтительно от 0,7 до 1,5 или около этого. В качестве гидратированной окиси алюминия можно упомянуть, например, моногидроксид алюминия (гидроокись алюминия), такой как бомит (Al₂O₃⋅nH₂O) и диаспор (Al₂O₃⋅H₂O), тригидроксид алюминия, такой как гиббсит (Al₂O₃⋅3H₂O) и бейерит (Al₂O₃⋅3H₂O), псевдобомит и т.п. Может применяться по меньшей мере один из них.

В сферическом кольцевом основании и наружном слое сферического кольцевого уплотняющего элемента согласно настоящему изобретению может содержаться 40-65% по весу упрочняющего элемента из металлической проволочной сетки и 35-60% по весу твердого смазочного материала и термостойкого материала, содержащего пористый графит, при этом термостойкий материал и твердый смазочный материал в сферическом кольцевом основании и наружном слое предпочтительно могут иметь плотность 1,20-2,00 мг/м³. Кроме того, в наружном слое, может содержаться 60-75% по весу упрочняющего элемента из металлической проволочной сетки и 25-40% по весу твердого смазочного материала и термостойкого материала, содержащего пористый графит.

Помимо пористого графита термостойкий материал сферического кольцевого уплотняющего элемента согласно настоящему изобретению может содержать в качестве ингибитора окисления 0,1-16,0% по весу фосфата или 0,05-5% по весу пятиокиси фосфора или 0,1-16,0% по весу и фосфата и 0,05-5,0% по весу пятиокиси фосфора.

Термостойкий материал, содержащий по меньшей мере фосфат или пятиокись фосфора в качестве ингибитора окисления и пористый графит, способен улучшать характеристики термостойкости и окислительного износа самого сферического кольцевого уплотняющего элемента и позволяет применять сферический кольцевой уплотняющий элемент в высокотемпературной среде.

Наружный слой сферического кольцевого уплотняющего элемента согласно настоящему изобретению может иметь наружную поверхность, которая образована открытой поверхностью, на которой в смешанной форме присутствуют области, образованные упрочняющим элементом, и области, образованные твердым смазочным материалом. В этом случае области наружной поверхности, образованные твердым смазочным материалом, могут удерживаться областями, образованными упрочняющим элементом, что позволяет надлежащим образом обеспечивать как перенос твердого смазочного материала с наружной поверхности наружного слоя на поверхность сопряженной детали, так и соскабливание избытка твердого смазочного материала, перенесенного на поверхность сопряженной детали, в результате чего может обеспечиваться плавное скольжение в течение длительного времени, и дополнительно уменьшаться аномальный шум при скольжении относительно сопряженной детали. В качестве альтернативы, в настоящем изобретении наружный слой может иметь наружную поверхность в виде гладкой поверхности, образованной твердым смазочным материалом, покрывающим упрочняющий элемент. В этом случае может удовлетворительно обеспечиваться плавное скольжение относительно сопряженной детали, которая соприкасается с наружной поверхностью (скользит по наружной поверхности) наружного слоя.

В настоящем изобретении твердый смазочный материал, состоящий из смазочной композиции, необязательно может быть спечен при температуре, превышающей температуру плавления ФЭП.

Предложен способ изготовления сферического кольцевого уплотняющего элемента согласно настоящему изобретению для применения в соединении выхлопной трубы, содержащего сферическое кольцевое основание, ограниченное цилиндрической внутренней поверхностью, частично выпуклой сферической поверхностью и кольцевыми торцами большого и малого диаметров частично выпуклой сферической поверхности, и наружный слой, выполненный за одно целое на частично выпуклой сферической поверхности сферического кольцевого основания, включающий стадии: (а) изготовления листа пористого графита, служащего термостойким материалом; (б) изготовления металлической проволочной сетки, служащей упрочняющим элементом, путем переплетения тонкой металлической проволоки, формирования наложенной структуры путем наложения металлической проволочной сетки на лист пористого графита, и свертывания наложенной структуры в полый цилиндр, чтобы тем самым сформировать трубчатое основание; (в) получения водной дисперсии смазочной композиции, состоящей из состоящей из порошкового ПТФЭ, порошкового ФЭП, порошкового h-BN, поверхностно-активного вещества и воды; (г) изготовления другого листа пористого графита, служащего термостойким материалом, нанесения водной дисперсии на одну поверхность другого листа пористого графита и ее сушки, чтобы тем самым сформировать на поверхности другого листа пористого графита слой покрытия из твердого смазочного материала, состоящего из ПТФЭ, ФЭП и h-BN; (д) наложения другого листа пористого графита со слоем покрытия на другую металлическую проволочную сетку, служащую упрочняющим элементом и изготовленную, путем переплетения тонкой металлической проволоки, и прессования наложенной структуры из другого листа пористого графита и другой металлической проволочной сетки парой роликов, чтобы тем самым сформировать сплющенный образующий наружный слой элемент, в котором другой лист пористого графита и слой покрытия заполняют ячейки другой металлической проволочной сетки; (е) свертывания образующего наружный слой элемента вокруг наружной периферийной поверхности трубчатого основания слоем покрытия наружу, чтобы тем самым сформировать цилиндрическую заготовку; и (ж) установки цилиндрической заготовки на наружной периферийной поверхности стержня пресс-формы, помещения стержня в пресс-форму, и формования под давлением цилиндрической заготовки в пресс-форме в осевом направлении стержня, при этом формируют сферическое кольцевое основание таким образом, чтобы придать ему конструктивную целостность за счет прессования и взаимного переплетения листа пористого графита и металлической проволочной сетки, и прессуют другой лист пористого графита, слой покрытия и другую металлическую проволочную сетку на наружном слое таким образом, чтобы другой лист пористого графита и слой покрытия заполнили ячейки другой металлической проволочной сетки, и другая металлическая проволочная сетка, другой лист пористого графита и слой покрытия образовали одно целое.

Способом изготовления сферического кольцевого уплотняющего элемента согласно настоящему изобретению может быть изготовлен сферический кольцевой уплотняющий элемент, который даже в случае эксплуатации при температуре окружающей среды выше температуры плавления ФЭП или при температуре окружающей среды выше температуры плавления ПТФЭ позволяет ослаблять автоколебания и исключать аномальный шум при скольжении относительно сопряженной детали и обеспечивает устойчивую уплотняющую способность.

При изготовлении сферического кольцевого уплотняющего элемента способом согласно настоящему изобретению водная дисперсия смазочной композиции, которую наносят на одну поверхность другого листа пористого графита, состоит из порошкового ПТФЭ со средним размером частиц 0,01-1 мкм, который получают методом эмульсионной полимеризации, порошкового ФЭП со средним размером частиц 0,01-1 мкм, порошкового h-BN со средним размером частиц 0,1-20 мкм, поверхностно-активного вещества и воды. В этой водной дисперсии может дополнительно содержаться порошковая гидратированная окись алюминия и водный органический растворитель.

Вместе с поверхностно-активным веществом и водой в водной дисперсии может содержаться порошковая смазочная композиция, содержащая порошковый ПТФЭ, порошковый ФЭП и порошковый h-BN в соотношении, которое на диаграмме тройной композиции находится в области числовых значений, которая соответствует области, ограниченной прямоугольником с вершинами в точке, в которой композиция содержит 10% по весу ПТФЭ, 10% по весу ФЭП и 80% по весу h-BN, в точке, в которой композиция содержит 10% по весу ПТФЭ, 45% по весу ФЭП и 45% по весу h-BN, в точке, в которой композиция содержит 45% по весу ПТФЭ, 45% по весу ФЭП и 10% по весу h-BN, и в точке, в которой композиция содержит 40% по весу ПТФЭ, 10% по весу ФЭП и 50% по весу h-BN. Вместе с поверхностно-активным веществом и водой предпочтительно содержится порошковая смазочная композиция, содержащая порошковый ПТФЭ, порошковый ФЭП и порошковый h-BN в соотношении, которое на диаграмме тройной композиции находится в области числовых значений, которая соответствует области, ограниченной прямоугольником с вершинами в точке, в которой композиция содержит 25% по весу ПТФЭ, 15% по весу ФЭП и 60% по весу h-BN, в точке, в которой композиция содержит 12% по весу ПТФЭ, 28% по весу ФЭП и 60% по весу h-BN, в точке, в которой композиция содержит 10% по весу ПТФЭ, 40% по весу ФЭП и 50% по весу h-BN, в точке, в которой композиция содержит 20% по весу ПТФЭ, 40% по весу ФЭП и 40% по весу h-BN, в точке, в которой композиция содержит 38% по весу ПТФЭ, 22% по весу ФЭП и 40% по весу h-BN, и в точке, в которой композиция содержит 35% по весу ПТФЭ, 15% по весу ФЭП и 50% по весу h-BN. Вместе с поверхностно-активным веществом и водой более предпочтительно содержится порошковая смазочная композиция, содержащая 25% по весу порошкового ПТФЭ, 25% по весу порошкового ФЭП и 50% по весу порошкового h-BN.

Порошковая смазочная композиция в упомянутой водной дисперсии может дополнительно содержать не более 20% по весу порошковой гидратированной окиси алюминия. Содержание порошковой гидратированной окиси алюминия предпочтительно составляет 1-10% по весу, более предпочтительно 2-3% по весу.

При изготовлении сферического кольцевого уплотняющего элемента способом согласно настоящему изобретению состоящий из смазочной композиции слой покрытия, полученный в результате нанесения водной дисперсии на одну поверхность другого листа пористого графита валиком, щеткой, распылением и т.п., после сушки может быть спечен в нагревательной печи при температуре выше, чем температура плавления ФЭП, а стадии (д), (е), и (ж) могут осуществляться с использованием спеченного слоя в качестве слоя покрытия. В этом случае формируют сферическое кольцевое основание таким образом, чтобы придать ему конструктивную целостность за счет прессования и взаимного переплетения листа пористого графита и металлической проволочной сетки, и прессуют другой лист пористого графита, спеченный слой покрытия и другую металлическую проволочную сетку на наружном слое таким образом, чтобы другой лист пористого графита и спеченный слой покрытия заполнили ячейки другой металлической проволочной сетки, и другая металлическая проволочная сетка, другой лист пористого графита и спеченный слой покрытия образовали одно целое.

Температура спекания находится в интервале от (Т) до (Т+150°C), предпочтительно от (Т+5°C) до (Т+135°C), более предпочтительно от (Т+10°C) до (Т+125°C) относительно температуры плавления Т (=245°C) ФЭП. При слишком низкой температуре спекания затрудняется формирование однородного спеченного слоя покрытия смазочной композиции, а при слишком высокой температуре спекания возможно термическое разрушение смазочной композиции.

При изготовлении сферического кольцевого уплотняющего элемента способом согласно настоящему изобретению на стадии (д) между слоями, образованными другой металлической проволочной сеткой, может быть помещен другой лист пористого графита, и другая металлическая проволочная сетка с помещенным между слоями другим листом пористого графита может подаваться в зазор между парой роликов с целью сжатия, чтобы другой лист пористого графита и слой покрытия заполнили ячейки другой металлической проволочной сетки и тем самым сформировался сплющенный образующий наружный слой элемент, на поверхность которого в смешанной форме выходят области, образованные другой металлической проволочной сеткой, и области, образованные слоем покрытия. В этом случае наружная поверхность наружного слоя может образовывать гладкую поверхность, на которой в смешанной форме присутствуют области, образованные металлической проволочной сеткой, и области, образованные слоем покрытия.

Кроме того, в способе согласно настоящему изобретению наружная поверхность наружного слоя может образовывать гладкую поверхность из твердого смазочного материала, покрывающего упрочняющий элемент.

При изготовлении сферического кольцевого уплотняющего элемента способом согласно настоящему изобретению в сферическом кольцевом основании и наружном слое может содержаться 40-65% по весу упрочняющего элемента из металлической проволочной сетки и 35-60% по весу твердого смазочного материала и термостойкого материала, содержащего пористый графит, при этом термостойкий материал и твердый смазочный материал в сферическом кольцевом основании и наружном слое предпочтительно могут иметь плотность 1,20-2,00 мг/м³. Кроме того, в наружном слое, может содержаться 60-75% по весу упрочняющего элемента из металлической проволочной сетки и 25-40% по весу твердого смазочного материала и термостойкого материала, содержащего пористый графит.

При изготовлении сферического кольцевого уплотняющего элемента способом согласно настоящему изобретению помимо пористого графита термостойкий материал сферического кольцевого уплотняющего элемента согласно настоящему изобретению может содержать в качестве ингибитора окисления 0,1-16,0% по весу фосфата или 0,05-5% по весу пятиокиси фосфора или 0,1-16,0% по весу и фосфата и 0,05-5,0% по весу пятиокиси фосфора.

Другой сферический кольцевой уплотняющий элемент согласно настоящему изобретению для применения в соединении выхлопной трубы содержит сферическое кольцевое основание, ограниченное цилиндрической внутренней поверхностью, частично выпуклой сферической поверхностью и кольцевыми торцами большого и малого диаметров частично выпуклой сферической поверхности; и наружный слой, выполненный за одно целое на частично выпуклой сферической поверхности сферического основания, при этом сферическое основание содержит упрочняющий элемент из металлической проволочной сетки и термостойкого материала содержащего пористый графит и сжатого таким образом, что он заполняет ячейки металлической проволочной сетки и образует с упрочняющим элементом одно целое в смешанной форме, и термостойкий материал, содержащий пористый графит, твердый смазочный материал, состоящий из смазочной композиции, содержащей ПТФЭ, расплавленный фторполимер по меньшей мере одного типа с температурой плавления, отличающейся от температуры плавления ПТФЭ, и h-BN, и упрочняющий элемент из металлической проволочной сетки спрессованы на наружном слое таким образом, что термостойкий материал и твердый смазочный материал заполняют ячейки упрочняющего элемента, в результате чего упрочняющий элемент, термостойкий материал и твердый смазочный материал образуют одно целое.

В таком другом сферическом кольцевом уплотняющий элемент согласно настоящему изобретению можно ослаблять автоколебания и предотвращать аномальный шум за счет аналогичного описанному выше взаимно усиливающего действия ПТФЭ и расплавленного фторполимера по меньшей мере одного типа с температурой плавления, отличающейся от температуры плавления ПТФЭ. Кроме того, за счет соответствующей смазывающей способности по меньшей мере ПТФЭ и h-BN, в частности, высокой смазывающей способности h-BN при высокой температуре становится возможным плавное скольжение относительно сопряженной детали с низким сопротивлением трения даже при высокой температуре, и за счет взаимодействия пористого графита и металлической проволочной сетки обеспечивается устойчивая уплотняющая способность.

В случае этого другого сферического кольцевого уплотняющего элемента расплавленный фторполимер по меньшей мере одного типа с температурой плавления, отличающейся от температуры плавления ПТФЭ, может включать ФЭП.

В случае другого сферического кольцевого уплотняющего элемента согласно настоящему изобретению, содержащего такой ФЭП, на диаграмме тройной композиции из ПТФЭ, ФЭП и h-BN соотношение of ПТФЭ, ФЭП и h-BN в смазочной композиции может находиться в области числовых значений, которая соответствует внутренней области, ограниченной прямоугольником с вершинами в точке, в которой композиция содержит 10% по весу ПТФЭ, 10% по весу ФЭП и 80% по весу h-BN, в точке, в которой композиция содержит 10% по весу ПТФЭ, 45% по весу ФЭП и 45% по весу h-BN, в точке, в которой композиция содержит 45% по весу ПТФЭ, 45% по весу ФЭП и 10% по весу h-BN, и в точке, в которой композиция содержит 40% по весу ПТФЭ, 10% по весу ФЭП и 50% по весу h-BN. На диаграмме тройной композиции из ПТФЭ, ФЭП и h-BN, соотношение ПТФЭ, ФЭП и h-BN в смазочной композиции предпочтительно находится в области числовых значений, которая соответствует внутренней области, ограниченной прямоугольником с вершинами в точке, в которой композиция содержит 25% по весу ПТФЭ, 15% по весу ФЭП и 60% по весу h-BN, в точке, в которой композиция содержит 12% по весу ПТФЭ, 28% по весу ФЭП и 60% по весу h-BN, в точке, в которой композиция содержит 10% по весу ПТФЭ, 40% по весу ФЭП и 50% по весу h-BN, в точке, в которой композиция содержит 20% по весу ПТФЭ, 40% по весу ФЭП и 40% по весу h-BN, в точке, в которой композиция содержит 38% по весу ПТФЭ, 22% по весу ФЭП и 40% по весу h-BN, и в точке, в которой композиция содержит 35% по весу ПТФЭ, 15% по весу ФЭП и 50% по весу h-BN.

Кроме того, случае другого сферического кольцевого уплотняющего элемента согласно настоящему изобретению смазочная композиция может содержать гидратированную окись алюминия, а термостойкий материал может содержать по меньшей мере фосфат или пятиокись фосфора.

Преимущества изобретения

В соответствии с настоящим изобретением может быть создан сферический кольцевой уплотняющий элемент, который позволяет ослаблять автоколебания и исключать аномальный шум, и который обладает устойчивой уплотняющей способность при скольжении относительно сопряженной детали даже в случае эксплуатации при температуре окружающей среды, превышающей температуру плавления (327°C) ПТФЭ, а также способ его изготовления.

Краткое описание чертежей

На фиг. 1 показан вертикальный вид в поперечном разрезе сферического кольцевого уплотняющего элемента согласно одному из вариантов осуществления настоящего изобретения,

на фиг. 2 показан частично увеличенный пояснительный вид сферического кольцевого уплотняющего элемента, проиллюстрированного на фиг. 1,

на фиг. 3 показан вид, поясняющий способ формирования упрочняющего элемента в процессе изготовления сферического кольцевого уплотняющего элемента согласно настоящему изобретению,

на фиг. 4 показан вид в перспективе термостойкого материала в процессе изготовления сферического кольцевого уплотняющего элемента согласно настоящему изобретению,

на фиг. 5 показан вид в плане, иллюстрирующий ячейки металлической проволочной сетки упрочняющего элемента,

на фиг. 6 показан вид в перспективе наложенной структуры в процессе изготовления сферического кольцевого уплотняющего элемента согласно настоящему изобретению,

на фиг. 7 показан вид в плане трубчатого основания в процессе изготовления сферического кольцевого уплотняющего элемента согласно настоящему изобретению,

на фиг. 8 показан вертикальный вид в поперечном разрезе трубчатого основания, проиллюстрированного на фиг. 7,

на фиг. 9 показан вид в перспективе термостойкого материала в процессе изготовления сферического кольцевого уплотняющего элемента согласно настоящему изобретению,

на фиг. 10 показан вид в поперечном разрезе термостойкого материала со слоем покрытия из твердого смазочного материала в процессе изготовления сферического кольцевого уплотняющего элемента согласно настоящему изобретению,

на фиг. 11 показан вид, поясняющий первый способ формирования образующего наружный слой элемента в процессе изготовления сферического кольцевого уплотняющего элемента согласно настоящему изобретению,

на фиг. 12 показан вид, поясняющий второй способ формирования образующего наружный слой элемента в процессе изготовления сферического кольцевого уплотняющего элемента согласно настоящему изобретению,

на фиг. 13 показан вертикальный вид в поперечном разрезе образующего наружный слой элемента, сформированного первым способом в процессе изготовления сферического кольцевого уплотняющего элемента согласно настоящему изобретению,

на фиг. 14 показан вид, поясняющий второй способ формирования образующего наружный слой элемента в процессе изготовления сферического кольцевого уплотняющего элемента согласно настоящему изобретению,

на фиг. 15 показан вид, поясняющий второй способ формирования образующего наружный слой элемента в процессе изготовления сферического кольцевого уплотняющего элемента согласно настоящему изобретению,

на фиг. 16 показан вид в плане цилиндрической заготовки в процессе изготовления сферического кольцевого уплотняющего элемента согласно настоящему изобретению,

на фиг. 17 показан вид в поперечном разрезе, иллюстрирующий цилиндрическую заготовку, помещенную в пресс-форму в процессе изготовления сферического кольцевого уплотняющего элемента согласно настоящему изобретению,

на фиг. 18 показан вертикальный вид в поперечном разрезе соединения выхлопной трубы со сферическим кольцевым уплотняющим элементом согласно настоящему изобретению,

на фиг. 19 показан пояснительный вид системы выпуска отработавших газов двигателя, и

на фиг. 20 показана диаграмма тройной композиции, иллюстрирующая состав смазочной композиции согласно настоящему изобретению.

Лучший вариант осуществления изобретения

Далее приведено более подробное описание настоящего изобретения и способа его осуществления на основе предпочтительных вариантов, проиллюстрированных на чертежах. Следует отметить, что настоящее изобрет