专利摘要

本实用新型涉及橡胶垫技术领域，尤其是一种仿生结构防水密封橡胶垫，普通密封橡胶单元包括第一普通密封橡胶单元和第二普通密封橡胶单元，水膨胀橡胶单元包括第一水膨胀橡胶单元、第二水膨胀橡胶单元、第三水膨胀橡胶单元、第四水膨胀橡胶单元和第五水膨胀橡胶单元，第一普通密封橡胶单元、第一水膨胀橡胶单元、第二普通密封橡胶单元为环形结构和第五水膨胀橡胶单元为由外向内依次嵌套的环形结构，第二水膨胀橡胶单元、第三水膨胀橡胶单元、第四水膨胀橡胶单元为由外向内嵌设在第二普通密封橡胶单元中的环形结构。本实用新型具有普通密封橡胶的抗压抗拉性能，同时还具有水膨胀橡胶良好的防水性能，提升了橡胶垫的综合性能。

权利要求

1.一种仿生结构防水密封橡胶垫，其特征在于，由普通密封橡胶单元和水膨胀橡胶单元组成，所述普通密封橡胶单元包括第一普通密封橡胶单元(A)和第二普通密封橡胶单元(C)，所述水膨胀橡胶单元包括第一水膨胀橡胶单元(B)、第二水膨胀橡胶单元(D)、第三水膨胀橡胶单元(E)、第四水膨胀橡胶单元(F)和第五水膨胀橡胶单元(G)，所述第一普通密封橡胶单元(A)、第一水膨胀橡胶单元(B)、第二普通密封橡胶单元(C)为环形结构和第五水膨胀橡胶单元(G)为由外向内依次嵌套的环形结构，第二水膨胀橡胶单元(D)、第三水膨胀橡胶单元(E)、第四水膨胀橡胶单元(F)为由外向内嵌设在第二普通密封橡胶单元(C)中的环形结构。

2.根据权利要求1所述的仿生结构防水密封橡胶垫，其特征在于，第二水膨胀橡胶单元(D)由若干第二水膨胀橡胶颗粒均匀环形阵列形成，第四水膨胀橡胶单元(F)由若干第四水膨胀橡胶颗粒环均匀形阵列形成，第三水膨胀橡胶单元(E)由若干第三水膨胀橡胶颗粒均匀环形阵列形成。

3.根据权利要求1所述的仿生结构防水密封橡胶垫，其特征在于，所述第一普通密封橡胶单元(A)、第二普通密封橡胶单元(C)、第一水膨胀橡胶单元(B)、第二水膨胀橡胶单元(D)、第三水膨胀橡胶单元(E)、第四水膨胀橡胶单元(F)和第五水膨胀橡胶单元(G)呈环形分布且同轴，所述水膨胀橡胶单元的厚度h2为1-20mm。

4.根据权利要求2所述的仿生结构防水密封橡胶垫,其特征在于，所述第二水膨胀橡胶颗粒的横截面为椭圆形结构，所述椭圆的中心到达公共圆心的距离相等，椭圆的长边b2为2-8mm，短边a2为1-4mm，相邻两个椭圆中心之间的距离L2为5-30mm，所述椭圆中心距离第一水膨胀橡胶单元(B)内壁的最近距离d2为1-10mm。

5.根据权利要求2所述的仿生结构防水密封橡胶垫,其特征在于，所述第三水膨胀橡胶颗粒的横截面为圆形结构，圆的半径r为2-6mm，各圆的圆心到达公共圆心的距离相等，第三水膨胀橡胶颗粒的数量与第二水膨胀橡胶颗粒的数量相等，圆心到达第二普通密封橡胶单元(C)的内壁的垂直距离相等。

6.根据权利要求2所述的仿生结构防水密封橡胶垫,其特征在于，所述第四水膨胀橡胶颗粒的横截面为椭圆形结构，第四水膨胀橡胶颗粒所在的椭圆形结构的长边b1为2-8mm，短边a1为1-4mm，相邻两个椭圆中心之间的距离L1为5-30mm，距离第五水膨胀橡胶单元(G)外环的最近距离d1为1-10mm。

7.根据权利要求2所述的仿生结构防水密封橡胶垫,其特征在于，所述第一普通密封橡胶单元(A)和第二普通密封橡胶单元(C)的厚度h1为h2+2mm。

8.根据权利要求1所述的仿生结构防水密封橡胶垫,其特征在于，所述第一普通密封橡胶单元的外环半径R5与内环半径R4之差为2-20mm，第一水膨胀单元的外环半径R4与内环半径R3之差为2-20mm，第二普通密封橡胶单元的外环半径R3与内环半径R2之差为5-30mm，第五水膨胀橡胶单元的外环半径R2与内环半径R1之差为2-20mm。

说明书

技术领域

本实用新型涉及橡胶垫技术领域，尤其涉及一种仿生结构防水密封橡胶垫。

背景技术

在给排水管道中,特别是管道与管道连接部件的法兰上,往往都会设置密封胶圈或胶垫, 随着楼宇高度的不断增加及生活水平的不断提高，人民的用水量逐年增大，这就造成了管道压力增强，在现有市场中的密封垫当管道发生位移,就会造成管道连接处出现间隙,密封胶圈失去了止水密封的作用,就会造成漏水，而单一的水膨胀橡胶垫虽然防水性能优异但承受压力强度不足。

仿生学是模仿生物的科学，即研究生物系统的结构、物质、功能、能量转换、信息控制等特征，并将其应用于技术系统，以改善现有的技术工程设备，创造新的工艺过程、建筑构型、自动化装置等的科学，其任务是研究生物系统的优异能力，并把它模式化，然后应用这些原理去设计、制造新的技术设备。近年来仿生学在各个领域大发异彩，贝壳拥有多层复合结构，软硬交替，抗压能力极强，这也为本设计发明提供了一个新的思路。

实用新型内容

本实用新型的目的是为了解决现有技术中存在的缺点，而提出的一种仿生结构防水密封橡胶垫。

为了实现上述目的，本实用新型采用了如下技术方案：

一种仿生结构防水密封橡胶垫,该橡胶垫由普通密封橡胶单元和水膨胀橡胶单元组成，所述普通密封橡胶单元包括第一普通密封橡胶单元和第二普通密封橡胶单元，所述水膨胀橡胶单元包括第一水膨胀橡胶单元、第二水膨胀橡胶单元、第三水膨胀橡胶单元、第四水膨胀橡胶单元和第五水膨胀橡胶单元，所述第一普通密封橡胶单元、第一水膨胀橡胶单元、第二普通密封橡胶单元为环形结构和第五水膨胀橡胶单元为由外向内依次嵌套的环形结构，第二水膨胀橡胶单元、第三水膨胀橡胶单元、第四水膨胀橡胶单元为由外向内嵌设在第二普通密封橡胶单元中的环形结构；

进一步的，第二水膨胀橡胶单元由若干第二水膨胀橡胶颗粒均匀环形阵列形成，第四水膨胀橡胶单元由若干第四水膨胀橡胶颗粒环均匀形阵列形成，第五水膨胀橡胶单元由若干第五水膨胀橡胶颗粒均匀环形阵列形成。

进一步的，所述第一普通密封橡胶单元、第二普通密封橡胶单元、第一水膨胀橡胶单元、第二水膨胀橡胶单元、第三水膨胀橡胶单元、第四水膨胀橡胶单元和第五水膨胀橡胶单元呈环形分布且同轴，所述水膨胀橡胶单元的厚度h2为1-20mm。

进一步的，所述第二水膨胀橡胶颗粒的横截面为椭圆形结构，所述椭圆的中心到达公共圆心的距离相等，椭圆的长边b2为2-8mm，短边a2为1-4mm，相邻两个椭圆中心之间的距离L2为5-30mm，所述椭圆中心距离第一水膨胀橡胶单元内壁的最近距离d2为1-10mm。

进一步的，所述第三水膨胀橡胶颗粒的横截面为圆形结构，圆的半径r为2-6mm，各圆的圆心到达公共圆心的距离相等，第三水膨胀橡胶颗粒的数量与第二水膨胀橡胶颗粒的数量相等，圆心到达第二普通密封橡胶单元的内壁的垂直距离相等。

进一步的，所述第四水膨胀橡胶颗粒的横截面为椭圆形结构，第四水膨胀橡胶颗粒所在的椭圆形结构的长边b1为2-8mm，短边a1为1-4mm，相邻两个椭圆中心之间的距离L1为 5-30mm，距离第五水膨胀橡胶单元外环的最近距离d1为1-10mm。

进一步的，所述第一普通密封橡胶单元和第二普通密封橡胶单元的厚度h1为h2+2mm。

进一步的，所述第一普通密封橡胶单元的外环半径R5与内环半径R4之差为2-20mm，第一水膨胀单元的外环半径R4与内环半径R3之差为2-20mm，第二普通密封橡胶单元的外环半径R3与内环半径R2之差为5-30mm，第五水膨胀橡胶单元的外环半径R2与内环半径R1之差为2-20mm。

所述第二水膨胀橡胶颗粒的形状与第四水膨胀橡胶颗粒的形状相同，使第二普通密封橡胶单元内部的第二水膨胀橡胶单元、第三水膨胀橡胶单元、第四水膨胀橡胶单元结构互补。

本实用新型提出的一种仿生结构防水密封橡胶垫，有益效果在于：本实用新型具有普通密封橡胶的抗压抗拉性能，同时还具有水膨胀橡胶良好的防水性能，提升了橡胶垫的综合性能。

附图说明

图1为本发明提出的一种仿生结构防水密封橡胶垫的主视图结构示意图；

图2为本发明提出的一种仿生结构防水密封橡胶垫的纵截面H-H结构示意图。

图中：A、第一普通密封橡胶单元，B、第一水膨胀橡胶单元，C、第二普通密封橡胶单元， D、第二水膨胀橡胶单元，E、第三水膨胀橡胶单元，F、第四水膨胀橡胶单元，G、第五水膨胀橡胶单元，R1、第五水膨胀橡胶单元的内环半径，R2、第五水膨胀橡胶单元的外环半径或第二普通密封橡胶单元的内环半径，R3、第一水膨胀橡胶单元的内环半径或第一普通密封橡胶单元的内环半径，R4、第一水膨胀橡胶单元的外环半径或第一普通密封橡胶单元的内环半径，R5、第一普通密封橡胶单元的外环半径，L1、相邻两个第四水膨胀橡胶颗粒椭圆形中心点的距离，L2、相邻两个第二水膨胀橡胶颗粒的椭圆形中心点的距离，L3和L4、第二水膨胀橡胶颗粒的圆心距离相邻两个第三水膨胀橡胶颗粒的椭圆中心的最近距离，a1、第四水膨胀橡胶颗粒的椭圆形的短边，b1、第四水膨胀橡胶颗粒的椭圆形长边，a2、第二水膨胀橡胶颗粒的椭圆形椭圆短边，b1、第二水膨胀橡胶颗粒的椭圆形椭圆长边，d1、第五水膨胀橡胶单元内环到达第四水膨胀橡胶颗粒的边缘最近距离，d2、第一水膨胀橡胶单元内环到达第三水膨胀橡胶颗粒的椭圆边缘的最近距离，h1、普通密封橡胶的厚度，h2、水膨胀橡胶的厚度， k1、普通密封橡胶上表面和水膨胀橡胶上表面的厚度差，k2、普通密封橡胶下表面和水膨胀橡胶下表面的厚度差。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。

实施例1：实施例1：参照图1-2，本实施例的一种仿生结构防水密封橡胶垫，所述普通密封橡胶单元包括第一普通密封橡胶单元A和第二普通密封橡胶单元C，所述水膨胀橡胶单元包括第一水膨胀橡胶单元B、第二水膨胀橡胶单元D、第三水膨胀橡胶单元E、第四水膨胀橡胶单元F和第五水膨胀橡胶单元G，所述第一普通密封橡胶单元A、第一水膨胀橡胶单元B、第二普通密封橡胶单元C为环形结构和第五水膨胀橡胶单元G为由外向内依次嵌套的环形结构，第二水膨胀橡胶单元D、第三水膨胀橡胶单元E、第四水膨胀橡胶单元F为由外向内嵌设在第二普通密封橡胶单元C中的环形结构；

第二水膨胀橡胶单元D由若干第二水膨胀橡胶颗粒均匀环形阵列形成，第四水膨胀橡胶单元F由若干第四水膨胀橡胶颗粒环均匀形阵列形成，第五水膨胀橡胶单元G由若干第五水膨胀橡胶颗粒均匀环形阵列形成。

所述第一普通密封橡胶单元A、第二普通密封橡胶单元C、第一水膨胀橡胶单元B、第二水膨胀橡胶单元D、第三水膨胀橡胶单元E、第四水膨胀橡胶单元F和第五水膨胀橡胶单元G呈环形分布且同轴，其横截面与所述轴线的交点为公共圆心，水膨胀橡胶单元的厚度h2为13mm。

所述第二水膨胀橡胶颗粒的横截面为椭圆形结构，所述椭圆的中心到达公共圆心的距离相等，椭圆的长边b2为4mm，短边a2为1mm，相邻两个椭圆中心之间的距离L2为5mm，所述椭圆中心距离第一水膨胀橡胶单元B内壁的最近距离d2为1mm。

所述第三水膨胀橡胶颗粒的横截面为圆形结构，所述圆的半径r为2mm，各圆的圆心到达公共圆心的距离相等，第三水膨胀橡胶颗粒的数量与第二水膨胀橡胶颗粒的数量相等，且圆心到达两个相邻椭圆中心的距离相等，即L3＝L4，圆心到达第二普通密封橡胶单元C的内壁的垂直距离相等。

所述第四水膨胀橡胶颗粒的横截面为椭圆形结构，第四膨胀橡胶颗粒所在椭圆的中心到达公共圆心的距离相等，第四水膨胀橡胶颗粒所在的椭圆形结构的长边b1为4mm，短边a1 为1mm，相邻两个椭圆中心之间的距离L1为5mm，距离第五水膨胀橡胶单元G外环的最近距离d1为1mm。

所述第一普通密封橡胶单元的外环半径R5与内环半径R4之差为3mm，第一水膨胀单元的外环半径R4与内环半径R3之差为2mm，第二普通密封橡胶单元的外环半径R3与内环半径R2之差为6mm，第五水膨胀橡胶单元的外环半径R2与内环半径R1之差为2mm。

在深海中一些深海贝壳，其外表呈波浪状起伏，而贝壳的壳体从内到外软硬交替，这是因为深海扇贝生活在几百米甚至几千米的海洋下，其外壳始终承受着很大的海水压力，而波浪状的几何表面和内部软硬交替的结构可以使壳体在同样厚度下承受更大的抗压强度，其结构是经过亿万年的进化逐步形成的，受力非常科学、合理。设计了软硬交替的密封橡胶垫结构，同时表面由不同规则和深度的圆形和椭圆形组成，从而到达抗压防水的目的。

对密封表面进行适当的非光滑处理是未来机械密封件的发展方向,为增加密封件间承载能力和油膜刚度,减小摩擦和磨损,Etsion I和Burstein L于1996年提出规则非光滑表面结构的密封件模型,当一个密封面上均匀分布有半球形微坑时,密封性能得到很大提高。本专利根据此原理，在密封橡胶垫表面加入了圆形和椭圆形凹坑结构具有很好的密封效果。

本实施例的水膨胀橡胶单元由以下重量份计的原料制备：水膨胀橡胶：100份；吸水材料：5份；复合炭黑：40份；白炭黑：5份；硅烷偶联剂：0.5份；硬脂酸：4份；防老化剂： 1份；防焦剂CTP：0.15份；氧化锌：6份；促进剂NOBS：2份；促进剂DTDM：0.1份；硫磺：1份；

普通密封橡胶单元由以下重量份计的原料制备：普通密封橡胶：100份；高耐磨炭黑： 40份；白炭黑：15份；硅烷偶联剂：1.5份；硬脂酸：2份；防老化剂4020：3份；防焦剂 CTP：0.15份；氧化锌：4份；促进剂NOBS：2份；促进剂DTDM：0.1份；硫磺：1份。

所述水膨胀橡胶由天然橡胶、丁腈橡胶及吸水树脂组成，其质量比为4：4：2。

吸水材料由纳米淀粉精、聚丙烯腈纤维及聚酯纤维组成，其质量比为5：4：1，聚丙烯腈纤维的长度为1mm，聚酯纤维的长度为1mm。

复合炭黑由N774，N660,N330和N234组成，其质量比为3：3：3：1。

普通密封橡胶由丁睛橡胶、天然橡胶和氯丁橡胶组成，其质量比为6:3:1。

的高耐磨炭黑由N774，N660,N330和N234组成，其质量比为5：2：2：1。

本实施例的一种仿生结构防水密封橡胶垫的制备方法，包括以下步骤：

第一步、普通密封橡胶单元胶料的制备，控制密炼机转子速度40RPM，温度130℃，上顶栓压力30N/CM2。

(1)加入发泡橡胶压上顶栓，保持在密炼机中塑炼120秒；

(2)升上顶栓加入除促进剂、硫磺及发泡剂之外的其他材料，压上顶栓保持120秒；

(3)将制成的混炼胶风冷1小时后，在开炼机上加入促进剂NOBS、促进剂DTDM，要求开炼机温度在60℃，开练8次。

(4)将制成的混炼胶风冷2小时后，在开炼机上加入硫磺，要求开炼机温度在60℃，开练8次，成型后室温放置12小时后待用。

第二步、水膨胀橡胶单元胶料的制备，控制密炼机转子速度40RPM，温度130℃，上顶栓压力30N/CM2。

(1)加入耐磨橡胶压上顶栓，保持在密炼机中塑炼120秒；

(2)升上顶栓加入除促进剂、硫磺之外的其他材料，压上顶栓保持120秒；

(3)将制成的混炼胶风冷1小时后，在开炼机上加入促进剂NOBS、促进剂DTDM，要求开炼机温度在60℃，开练8次。

(4)将制成的混炼胶风冷2小时后，在开炼机上加入硫磺，要求开炼机温度在75℃，开练8次，成型后室温放置12小时后待用。

第三步、将第一步和第二步制备好的普通密封橡胶及水膨胀橡胶，按照各自的结构形状模压成型组合，然后放入模具加压5MP、加热130℃，40分钟后，水冷30分钟后制备完成。

实施例2：本实施例与实施例1的区别在于本实施例的区别在于水膨胀橡胶单元的厚度 h2为8mm。所述第二水膨胀橡胶颗粒的横截面为椭圆形结构，所述椭圆的中心到达公共圆心的距离相等，椭圆的长边b2为3mm，短边a2为2mm，相邻两个椭圆中心之间的距离L2为6mm，所述椭圆中心距离第一水膨胀橡胶单元B内壁的最近距离d2为2mm。所述第三水膨胀橡胶颗粒的横截面为圆形结构，所述圆的半径r为3mm，第四水膨胀橡胶颗粒所在的椭圆形结构的长边b1为3mm，短边a1为2mm，相邻两个椭圆中心之间的距离L1为6mm，距离第五水膨胀橡胶单元G外环的最近距离d1为2mm。

所述第一普通密封橡胶单元的外环半径R5与内环半径R4之差为9mm，第一水膨胀单元的外环半径R4与内环半径R3之差为6mm，第二普通密封橡胶单元的外环半径R3与内环半径R2之差为18mm，第五水膨胀橡胶单元的外环半径R2与内环半径R1之差为6mm。

实施例3，本实施例与实施例1的区别在于水膨胀橡胶单元的厚度h2为20mm。所述第二水膨胀橡胶颗粒的横截面为椭圆形结构，所述椭圆的中心到达公共圆心的距离相等，椭圆的长边b2为6mm，短边a2为3mm，相邻两个椭圆中心之间的距离L2为8mm，所述椭圆中心距离第一水膨胀橡胶单元B内壁的最近距离d2为3mm。

所述第三水膨胀橡胶颗粒的横截面为圆形结构，所述圆的半径r为4mm，第四水膨胀橡胶颗粒所在的椭圆形结构的长边b6为4mm，短边a1为3mm，相邻两个椭圆中心之间的距离L1为8mm，距离第五水膨胀橡胶单元G外环的最近距离d1为3mm。

所述第一普通密封橡胶单元的外环半径R5与内环半径R4之差为10mm，第一水膨胀单元的外环半径R4与内环半径R3之差为8mm，第二普通密封橡胶单元的外环半径R3与内环半径R2之差为26mm，第五水膨胀橡胶单元的外环半径R2与内环半径R1之差为8mm。

表1为各实施例密封橡胶垫样本的具体测量参数：

由上表可见，本发明的复合结构防水密封橡胶垫除具有普通密封橡胶的抗压抗拉性能，同时还具有有水膨胀橡胶良好的防水性能，综合性能得到了明显提升。

以上所述，仅为本实用新型较佳的具体实施方式，但本实用新型的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本实用新型揭露的技术范围内，根据本实用新型的技术方案及其实用新型构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。

一种仿生结构防水密封橡胶垫专利购买费用说明

Q：办理专利转让的流程及所需资料

A：专利权人变更需要办理著录项目变更手续，有代理机构的，变更手续应当由代理机构办理。

1：专利变更应当使用专利局统一制作的“著录项目变更申报书”提出。

2：按规定缴纳著录项目变更手续费。

3：同时提交相关证明文件原件。

4：专利权转移的，变更后的专利权人委托新专利代理机构的，应当提交变更后的全体专利申请人签字或者盖章的委托书。

Q:专利著录项目变更费用如何缴交

A：（1）直接到国家知识产权局受理大厅收费窗口缴纳,（2）通过代办处缴纳，（3）通过邮局或者银行汇款,更多缴纳方式

Q：专利转让变更，多久能出结果

A：著录项目变更请求书递交后，一般1-2个月左右就会收到通知，国家知识产权局会下达《转让手续合格通知书》。