(19)国家知识产权局 (12)发明专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请号 202210682789.8 (22)申请日 2022.06.16 (71)申请人 中国科学院兰州化学物理研究所 地址 730000 甘肃省兰州市城关区天水中 路18号 申请人 中国船舶重工集团公司第七〇五研 究所　 兰州中科凯路润滑与防护技术有限 公司 (72)发明人 刘文广　冯要飞　王宏刚　高贵　 马晓励　任俊芳　王金清　杨生荣　 张俊彦　马小录　伊进宝　 (74)专利代理机构 北京高沃律师事务所 11569 专利代理师 孙玲(51)Int.Cl. F02F 11/00(2006.01) F02F 3/00(2006.01) C08L 27/18(2006.01) C08L 67/00(2006.01) C08L 61/16(2006.01) C08K 7/06(2006.01) C08K 3/22(2006.01) (54)发明名称 一种水下发动机用活塞总成及动密封组件 (57)摘要 本发明属于特种发动机密封装置技术领域， 特别涉及一种动密封组件。本发明提供一种动密 封组件，所述第一副密封圈和所述第二副密封圈 的密封唇、所述第一主密封圈的U型动密封环和 所述第二主密封圈的动密封环的材质独立地为 填充型聚四氟乙烯复合材料；所述填充型聚四氟 乙烯复合材料包括以下质量份数的组分：聚四氟 乙烯60～95份，高分子有机填料1～20份，碳纤维 2～15份，纳米氧化锆0.1～5份；所述高分子有机 填料包括聚苯酯或聚醚醚酮。本发明提供的动密 封组件采用填充型聚四氟乙烯复合材料作为密 封组件的密封材料具有良好的抗腐蚀性和尺寸 稳定性，在HAP燃料中浸泡1年以上，其体积膨胀 率小于2％，表面无腐蚀导致的裂纹或反应生成 物。 权利要求书2页 说明书9页 附图5页 CN 114962054 A 2022.08.30 CN 114962054 A 1.一种动密封组件，其特征在于，包括： 第一密封单元，所述第一密封单元包括第一主密封圈和至少两个第一副密封圈，所述 第一副密封圈分别设置于所述第一主密封圈的上下两端，所述第一副密封圈以及所述第一 主密封圈均能够套装于活塞的外壁上； 第二密封单元，所述第二密封单元包括第二主密封圈和至少两个第二副密封圈，所述 第二副密封圈分别设置于所述第二主密封圈的上下两端，所述第二副密封圈以及所述第二 主密封圈均能够设置于所述活塞的内孔中； 所述第一副密封圈与所述第二副密封圈结构相同，所述第一副密封圈与所述第二副密 封圈均包括密封唇和弹簧片，所述弹簧片与所述密封唇相连，所述弹簧片能够撑开所述密 封唇； 所述第一主密封圈包括U型动密封环、O型密封圈和星型密封圈，所述U型动密封环的开 口朝向远离所述活塞的轴线的一侧，所述星型密封圈设置于所述U型动密封环的凹槽内，所 述O型密封圈位于所述U型动密封环与所述活塞之间； 所述第二主密封圈包括T型橡胶圈和两个动密封环，两个所述动密封环设置于所述T型 橡胶圈的两侧，所述T型橡胶圈以及所述动密封环均能够设置于所述活塞的内孔中； 所述密封唇、所述U型动密封环和所述动密封环的材质独立地为填充型聚四氟乙烯复 合材料； 所述填充型聚四氟乙烯复合材料包括以下质量份数的组分：聚四氟乙烯60～95份，高 分子有机填料1～20份，碳纤维2～15份，纳米氧化锆0.1～5份；所述高分子有机填料包括聚 苯酯或聚醚醚酮。 2.根据权利要求1所述的动密封组件，其特征在于：两个所述第一副密封圈以所述第一 主密封圈的中线为轴线对称设置，两个所述第二副密封圈以所述第二主密封圈的中线为轴 线对称设置。 3.根据权利要求1所述的动密封组件，其特征在于：还包括辅助密封单元，所述辅助密 封单元包括导向环和两个分体挡圈，两个分体挡圈分别设置于所述导向环的上下两端，所 述导向环和所述分体挡圈均能够设置于所述活塞的内孔中； 所述辅助密封单元的数量为两组，两组所述辅助密封单元分别设置于所述第二密封单 元的上下两端。 4.根据权利要求1所述的动密封组件，其特征在于，所述密封唇、所述U型动密封环或所 述动密封环的制备方法包括以下步骤： 将聚四氟乙烯、高分子有机填料、碳纤维和纳米氧化锆混合，得到聚四氟乙烯基混合 料； 将所述聚四氟乙烯基混合料压制成型，得到聚四氟乙烯基成型件； 将所述聚四氟乙烯基成型件热处理，得到聚四氟乙烯基热处理件； 将所述聚四氟乙烯基热处理件进行机械加工，得到所述密封唇、所述U型动密封环或所 述动密封环。 5.根据权利要求4所述的动密封组件，其特征在于： 所述聚四氟乙烯的平均粒径为40～80μm；所述聚四氟乙烯的表观密度为0.6～0.7g/ cm3；权　利　要　求　书 1/2页 2 CN 114962054 A 2所述聚苯酯的平均粒径为60～75μm，表观密度为0.60～0.70g/cm3；所述聚醚醚酮的平 均粒径为50μm，表观密度为0.25～0.35g/cm3； 所述碳纤维的直径为13μm，所述碳纤维的长径比为9:1； 所述纳米氧化锆的平均粒径为20～40nm，所述纳米氧化锆的的比表面积＞80m2/g，所述 纳米氧化锆的表观密度＞2.4g/cm3。 6.根据权利要求5所述的动密封组件，其特征在于：所述热处理包括升温烧结阶段，所 述升温烧结阶段包括：由室温按照第一升温速率升温至第一温度进行第一保温烧结，由第 一温度按照第二升温速率升温至第二温度进行第二保温烧结；所述第一温度为290～310 ℃，所述第一保温烧结的保温时间为60～90min，所述第一升温速率为1～3℃/min，所述第 二温度为370～380℃，所述第二保温烧结的保温时间为2～6h，所述第二升温速率为0.5～1 ℃/min。 7.根据权利要求5所述的动密封组件，其特征在于：所述第二保温烧结得到聚四氟乙烯 基烧结件，所述热处理还包括将所述聚四氟乙烯基烧结件降温冷却，所述降温冷却包括：由 第二温度按照第一降温速率降温至第三温度进行第三保温，由所述第三温度随炉冷却至室 温；所述第三温度为250～270℃，所述第三保温的时间为0.5～1h，所述第一降温速率为0.5 ～1℃/min。 8.根据权利要求5所述的动密封组件，其特征在于：所述压制成型的保压压力为30～ 50MPa，所述压制成型的保压时间为10～15min，由常压升压至所述压制成型的保压压力的 升压速率为6～10MPa/min。 9.一种水下发动机用活塞总成，包括权利要求1‑8任一项所述的动密封组件，其特征在 于：还包括活塞，所述活塞的外壁上设置有第一主沟槽和第一副沟槽，所述第一主密封圈设 置于所述第一主沟槽内，所述第一副密封圈设置于所述第一副沟槽内，所述活塞的内孔壁 上设置有第二主沟槽和第二副沟槽，所述第二主密封圈设置于所述第二主沟槽内，所述第 二副密封圈设置于所述第二副沟槽内，所述第一密封单元能够与发动机的燃料舱相抵，所 述第二密封单元能够与发动机的导管相抵。权　利　要　求　书 2/2页 3 CN 114962054 A 3