композиционный материал для уплотнений

Формула изобретения

КОМПОЗИЦИОННЫЙ МАТЕРИАЛ ДЛЯ УПЛОТНЕНИЙ, включающий чешуйчатый графит и церезин, отличающийся тем, что указанные ингредиенты взяты в следующих соотношениях, мас.

Чешуйчатый графит 95 99

Церезин 1 5

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к общему машиностроению и может быть использовано при изготовлении уплотнений для трубопроводной арматуры, стыков трубопроводов, фланцевых разъемов.

Известен композиционный материал для уплотнений на основе минерального масла, парафина, графита и синтетического каучука. Известна также уплотняющая замазка, содеpжащая, мас. канифоль 88-92, церезин 8-12 [2] Замазка позволяет надежно уплотнить аппаратуру, работающую под давлением при низких температурах.

Наиболее близким к изобретению является композиционный материал для уплотнений, содержащий чешуйчатый графит 40-70 мас. и церезин 30-60 мас. [3]

Материал стоек к агрессивным средам и гидрофобен. Однако известный материал предназначен для использования в уплотнениях при относительно невысоких перепадах давления до 1,6 МПа (16 кг/см²) и температурах до 80^оС. Это объясняется тем, что при выбранном соотношении ингредиентов графит является наполнителем, обеспечивающим в основном снижение трения в уплотнении. Основную силовую нагрузку несет церезин, обладающий невысокими прочностными характеристиками и имеющий к тому же низкую температуру плавления (размягчения). Это препятствует использованию химически стойкого ко многим агрессивным средам церезина в высоконагруженной арматуре при рабочих давлениях 24,0 МПа (240 кг/см²) и температурах 150^оС и выше.

Целью изобретения является разработка композиционного материала для уплотнений, который будет гидрофобен, стоек к агрессивным средам и сможет воспринимать высокие перепады давления (2,0 МПа и выше) при различных рабочих температурах, в том числе при температурах выше температуры плавления церезина.

Это достигается тем, что в композиционном материале для уплотнений, включающем церезин и чешуйчатый графит, согласно изобретению, ингредиенты взяты в следующих соотношениях, мас. церезин 1-5; чешуйчатый графит 95-99.

Сущность изобретения заключается в том, что при указанном соотношении ингредиентов чешуйчатый графит образует в композиционном материале упругую силовоспринимающую мелкопористую структуру, а церезин заполняет поры, герметизируя их и предотвращая просачивание уплотняемых газов или жидкостей через уплотнение. При этом уплотнение может работать при температурах, превышающих температуру плавления церезина, так как при малых размерах пор (порядка 1 мкм и меньше) церезин удерживается в них за счет сил поверхностного натяжения и способно выдерживать перепады давления 40,0 МПа и выше.

Экспериментально обнаружено, что при содержании церезина менее 1% по массе не удается достичь герметичности уплотнения, так как появляются поры, не заполненные церезином, по которым происходит утечка жидкости или газа. Кроме того, материал становится хрупким, и в нем образуются микротрещины, через которые происходит утечка уплотняемой среды. При содержании церезина выше 5% по массе наблюдается падение уплотняющих свойств материала, так как церезин, находясь в жидкой фазе, выдавливается из пор, т.е. при содержании церезина выше 5% по массе появляются поры, в которых силы поверхностного натяжения недостаточны для удержания церезина в пористой силовой структуре. Эксперименты показали также, что при предлагаемом соотношении церезина и чешуйчатого графита уплотнения из данного материала работоспособны при температурах выше температуры кипения церезина при атмосферном давлении.

Технический результат от использования изобретения заключается в повышении герметичности уплотнений, работающих при повышенных давлениях и температурах, в том числе для агрессивных сред, что улучшит также экологическую безопасность арматуры с уплотнениями из предлагаемого композиционного материала.

Для получения композиционного материала и подтверждения его высоких уплотняющих свойств были изготовлены уплотнения из композиционного материала с пятью различными соотношениями ингредиентов, приведенными в табл.1.

Каждую смесь получали, добавляя в расплавленный церезин 80 (ГОСТ 2488-73) мелкодисперсный чешуйчатый графит ГТ-1 (ГОСТ 4596-75) и смешивали ингредиенты при температуре 150^оС до получения однородной массы, из которой были изготовлены сальниковые уплотнения нескольких типоразмеров. Уплотнения были испытаны и в стендовых условиях и проверены на промышленной арматуре теплоэлектростанций в эксплуатационных условиях. Испытания показали, что уплотнения из предлагаемого композиционного материала способны сохранять герметичность без замены при высоких нагрузках в течение регламентного срока эксплуатации 8700 рабочих часов.

Результаты испытаний приведены в табл.2.