填充聚四氟乙烯油封的結構性能
1.油封簡介
隨著現代內燃機工業的快速發展，柴油機的強化程度越來越高，可靠性要求也越來越高，其所使用的 油封尤其是旋轉軸油封承受的工況條件也愈來愈苛刻。因此，它要求油封應能承受高低溫、高線速度、大負荷工作條件，并具有接觸摩擦阻力小、磨損小、使用壽命長、耐介質、強度好、密封可靠等性能。
為達到上述目的，并根治發動機因密封不好而長期存在的“三漏(漏水、漏油、漏氣)”問題，國內外眾多發動機制造商、專業密封件廠(商)以及一些研究院(所)一直在致力于提高油封材料性能和改進油封結構等工作。80年代初期，國外研制成功了一種廣泛應用于柴油機(尤其是大功率、重負荷柴油機)的填充聚四氟乙烯材料油封。國內引進或合資生產的Cummins柴油機、Catpilar柴油機等都采用了聚四氟乙烯油封作為其曲軸、輔助驅動軸等旋轉軸油封。
2.聚四氟乙烯材料的性能
聚四氟乙燃(Polytetrafluroethylene，簡稱P.T.F.E)又名特伏隆或塑料王，是四氟乙烯單體的共聚物，因其結構中宙有為數眾多的、具有很強活性的氟原子而具有下列特性。
2.1高度的化學穩定性
具有很好的化學惰性，強酸、強堿或強氧化劑以及有機溶劑等對它均不起作用。
2.2良好的熱穩定性
其熔點為327℃，裂解溫度在400℃以上，因此.它能夠在-200℃～+300℃溫度范圍內正常工作。
2.3良好的減摩性
聚四氟乙烯材料相互間的摩擦系數為0.1～0.2，與金屬材料之間摩擦系數僅為0.2～0.3，其動、靜摩擦系數都比較小。
2.4良好的自潤滑性
聚四氟乙烯材料表面具有突出的表面自潤滑性，幾乎所有粘性物質均不能粘附到它的表面上去。
由于聚四氟乙烯材料具有上述特性，如果再將其性能作適當改進，則選用它來作為高速、大功率、重負荷柴油機等機器(機械)的旋轉軸油封材料是比較理想的。
3.填料對PTFE材料性能的影響
未改性的或純聚四氟乙烯是由結晶薄片與無序非晶相同的帶狀構成的聚合物，兩相間分子力極弱，耐磨性和導熱性相對較弱，且易冷流，硬度高，韌性差。如果直接采用它來制造油封，則加工出來的油封唇口與軸的隨動性差，難以滿足強化程度較高的高速、大功率、重負荷柴油機的使用要求。
國內某廠曾經在這方面做過一些工作，結果是辛辛苦苦研制的油封，一上試驗臺架試驗，油封就漏油。
如果向純P.T.F.E中加入一些填料(如二硫化鉬、玻璃纖維、石墨等)，便可以顯著改善其物理機械性能，就可以得到性能不同的填充聚四氟乙烯材料。
3.1二硫化鉬對PTFE材料性能的影響
二硫化鉬系固體潤滑材料，將其加入P.T.F.E中，能增加P.T.F.E材料的自潤滑性能、耐磨性、熱傳導性。實踐證明，隨著二硫化鉬填充量的增加，P.T.F.E熱傳導性能也隨之提高，但其拉伸強度將會降低。一般而言，二硫化鉬的填充量選定在5%左右較好。
3.2玻璃纖維對P.T.F.E材料性能的影響
玻璃纖維作為一種纖維材料加入P.T.F.E中，雖然其對P.T.F.E材料的化學性能影響極小、但可改善P.T.F.E材料機械性能，增強其拉伸強度等，使其具有一定的柔韌性。一般而言，玻璃纖維的填充量選定在10%左右。
4.填充聚四氟乙烯油封結構及其密封機理
4.1油封結構
自80年代以來，美國Cummins柴油機公司、Catpilar工程機械公司等相繼廣泛使用由美國Mather、National等公司研制成功的填充聚四氟乙烯材料油封代替以前使用的唇形橡膠油封，成功地解決了柴油機因油封密封不好而產生的漏水漏油問題，同時大大提高了柴油機整機的可靠性，降低了維修保養費用，使柴油機整機的經濟效益明顯提高。
這種填充聚四氟乙烯材料油封，既具有唇形橡膠油封結構簡單、安裝方便的優點，又具有機械密封能夠密封高壓流體、使用壽命長、能夠密封多種流體介質等特點。其密封唇口較橡膠油封寬，密封唇與軸接觸寬度上加工有回油螺紋線(或螺旋槽)，能夠充分利用填充聚四氟乙烯材料的“記憶效應”，唇口彈性充足，又利用動力回油螺旋槽，封油不再依靠象橡膠油封需要較高的加在唇口上的徑向壓力。因此，它是一種新型的動力油封。目前，這種油封在國外尚屬先進產品，其生產技術還處于保密階段。
這種油封有以下突出優點：
①能密封高壓油介質。具有單唇口的油封可以密封壓力在1MPa以內的介質，而具有雙唇口的油封則可以密封壓力在3.5MPa以內的介質。
②耐溫性能好。可以在-200℃～+300℃內正常工作。
③耐高速。允許所配合的旋轉軸的工作線速度在30m／s以上。
④耐偏心性好。允許所配合的旋轉軸安裝偏心量達0.5mm，運轉過程中偏心量達0.75mm。
⑤耐腐蝕性好。幾乎能耐一切酸堿及化學物質而不老化、變質、改性。
⑥使用壽命長。在汽車上，其使用壽命在80萬公里以上；在發電機組或船舶動力機組上，其使用壽命在10000小時以上。
⑦密封效果：在設計壽命內，可以做到零泄漏。
