RU2076085C1

RU2076085C1 - Method of fabricating seals

Info

Publication number: RU2076085C1
Authority: RU
Inventors: Вадим Жорович Волков; Валентин Михайлович Чевордаев; Анатолий Александрович Хохлов; Александр Николаевич Хмелевой
Original assignee: Вадим Жорович Волков; Валентин Михайлович Чевордаев; Анатолий Александрович Хохлов; Александр Николаевич Хмелевой
Priority date: 1992-03-30
Filing date: 1992-03-30
Publication date: 1997-03-27

Abstract

FIELD: sealing technique. SUBSTANCE: graphite foil is prepared by rolling graphite powder, preliminarily subjected to thermoexpansion treatment, and separating contact surfaces with flexible porous tapes having regular microrelief on their surfaces. The thus obtained foil is cut into strips, which are crimped observing proportion of corrugation pitch to distance between corrugation ridges 0.2-20. Further, graphite strips are layer-by-layer wound onto press mold core and pressed. Invention may be applied in metallurgy, heat and nuclear power energetics, oil and gas engineering, machine tool industry, and automotive industry. EFFECT: improved procedure. 3 dwg

Description

Изобретение относится к области металлургии и касается изготовления различных типов сальниковых уплотнений, прокладок, торцевых подшипников, эксплуатирующихся при повышенных температурах и давлениях, а также в агрессивных средах. Изобретение может быть использовано в областях металлургии, тепловой и атомной энергетики, нефтегазовой промышленности, машиностроении, автомобилестроении. The invention relates to the field of metallurgy and relates to the manufacture of various types of stuffing box seals, gaskets, mechanical bearings operating at elevated temperatures and pressures, as well as in aggressive environments. The invention can be used in the fields of metallurgy, thermal and nuclear energy, oil and gas industry, engineering, automotive.

Известен способ изготовления листов из расширенного графита для получения из них уплотнений (Заявка Японии N 1988-252151, кл. С 04 В 30/00, 1988), включающий получение листов путем формовки под давлением гранул расширенного графита в пресс-форме, имеющей поверхность контакта сотовой структуры или прокаткой в валках гранул графита на поверхности горизонтальной плиты сотовой структуры, дополнительную формовку листа и штамповку из полученных листов прокладок и уплотнений. Известный способ обеспечивает повышение прочности на растяжение листов, благодаря созданию в этих листах стpуктуры в виде сот, что повышает эксплуатационную стойкость изготавливаемых из листов уплотнений. A known method of manufacturing expanded graphite sheets to obtain seals from them (Japanese Application No. 1988-252151, class C 04 B 30/00, 1988), comprising producing sheets by pressure molding expanded graphite granules in a mold having a contact surface honeycomb structure or rolling in rolls of graphite granules on the surface of a horizontal plate of honeycomb structure, additional sheet forming and stamping from the resulting sheets of gaskets and seals. The known method provides increased tensile strength of the sheets, due to the creation of structures in these sheets in the form of honeycombs, which increases the operational stability of the seals made from the sheets.

Известен способ изготовления уплотнений, принятый в качестве прототипа, Патент США, N 4068853, кл. 277-102), включающий резку графитовой фольги из терморасширенного графита на полосы и прессование графитовой полосы с предварительной намоткой ее на шток пресс-формы. Известный способ обеспечивает высокопроизводительное серийное получение уплотнений с минимальными отходами. Недостатком способа является недостаточно высокая эксплуатационная стойкость уплотнений, обусловленная недостаточно высокими физико-механическими свойствами материала. A known method of manufacturing seals, adopted as a prototype, US Patent, N 4068853, CL. 277-102), including cutting graphite foil from thermally expanded graphite into strips and pressing a graphite strip with its preliminary winding onto the mold rod. The known method provides high-performance batch production of seals with minimal waste. The disadvantage of this method is the insufficiently high operational stability of the seals due to the insufficiently high physical and mechanical properties of the material.

Целью изобретения является увеличение эксплуатационной стойкости уплотнений путем повышения прочностных и упругих свойств материала. The aim of the invention is to increase the operational stability of seals by increasing the strength and elastic properties of the material.

Поставленную цель обеспечивает предложенный способ изготовления уплотнений, который включает получение графитовой фольги прокаткой в валках терморасширенного порошка с разделением поверхностей контакта гибкой пористой лентой с регулярным микрорельефом на поверхности, резку полученной фольги на полосы, гофрирование полос в профильных валках с обеспечение соотношения шага А гофрирования к h расстоянию между гребнями гофров, равного 0,2-20, и прессование гофрированной полосы с предварительной послойной намоткой ее на шток пресс-формы. This goal is achieved by the proposed method for the production of seals, which includes the production of graphite foil by rolling in a roll of thermally expanded powder with separation of the contact surfaces with a flexible porous tape with regular micro-relief on the surface, cutting the resulting foil into strips, corrugating the strips in the profile rollers to ensure the ratio of the corrugation step A to h the distance between the crests of the corrugations, equal to 0.2-20, and pressing the corrugated strip with preliminary layer-by-layer winding it on the rod of the mold.

Определенный микрорельеф лент обеспечивает при прокатке графитового порошка равномерное распределение его плотности по периметру получаемой фольги, что увеличивает прочностные и упругие свойства фольги, а пористость лент обеспечивает отвод газов при прокатке, что позволяет получить качественную поверхность без раковин, расслоений и других внутренних дефектов. A certain microrelief of the tapes ensures a uniform distribution of its density along the perimeter of the resulting foil during rolling of the graphite powder, which increases the strength and elastic properties of the foil, and the porosity of the tapes ensures gas removal during rolling, which allows to obtain a high-quality surface without shells, delaminations and other internal defects.

Гофрирование полос обеспечивает благоприятное распределение схемы напряженного состояния материала, разноименное по напряжениям, что дополнительно улучшает физико-механические свойства материала, т.е. прочностные и упругие свойства материала. Кроме того гофрирование при последующем прессовании обеспечивает надежное сцепление слоев друг с другом, их взаимное проникновение, что также влияет на улучшение физико-механических свойств уплотнений. The corrugation of the strips provides a favorable distribution of the stress state diagram of the material, different in stress, which further improves the physical and mechanical properties of the material, i.e. strength and elastic properties of the material. In addition, the corrugation during subsequent pressing ensures reliable adhesion of the layers to each other, their mutual penetration, which also affects the improvement of the physico-mechanical properties of the seals.

На фиг. 1 представлена схема получения графитовой фольги; на фиг. 2 - полоса после гофрирования; на фиг. 3 схема прессования гофрированной полосы. In FIG. 1 shows a diagram for producing graphite foil; in FIG. 2 - strip after corrugation; in FIG. 3 diagram of crimping a corrugated strip.

Изготовление уплотнений осуществляют следующим образом. The manufacture of seals is as follows.

Из бункера 1 подают, прошедший терморасширительную обработку графитовый порошок в валки 2, охваченные гибкими пористыми лентами 3 с регулярным микрорельефом на поверхности. Полученную фольгу режут на полосы. Полосы гофрируют с обеспечением соотношения A/h=0,2-20, где А шаг гофрирования, мм, h расстояние между гребнями гофров, мм. Далее осуществляют прессование гофрированной полосы 4 с предварительной намоткой ее на шток 5 пресс-формы. The graphite powder that has undergone thermal expansion processing is fed from the hopper 1 to the rolls 2, covered by flexible porous tapes 3 with a regular microrelief on the surface. The resulting foil is cut into strips. The stripes are corrugated with a ratio of A / h = 0.2-20, where A is the corrugation pitch, mm, h is the distance between the corrugations of the corrugations, mm. Next, the corrugated strip 4 is pressed with its preliminary winding onto the rod 5 of the mold.

Ниже приведены примеры конкретного получения уплотнений в виде колец с наружным диаметром D_n= 32 мм, внутренним диаметром Д_вн=22 мм и высотой h=5 мм.The following are examples of the specific production of seals in the form of rings with an outer diameter of D _n = 32 mm, an inner diameter of D _ext = 22 mm and a height of h = 5 mm.

Пример 1. Example 1

Терморасширенный графит марки ГСМ-1 подают в прокатные валки, охваченные лентами их ткани технической ТСВМ. Полученную фольгу толщиной 0,05 мм режут на полосы шириной 35 мм, полосы гофрируют с обеспечение соотношения A/h=0,2, далее полосу наматывают на шток пресс-формы и осуществляют прессование с удельным давлением 250 кгс/см².The thermally expanded graphite of the GSM-1 brand is fed into the rolling rolls covered by the tapes of their fabric with technical TSVM. The resulting foil with a thickness of 0.05 mm is cut into strips with a width of 35 mm, the strips are corrugated to ensure the ratio A / h = 0.2, then the strip is wound on the mold stock and pressed with a specific pressure of 250 kgf / cm ² .

Пример 2. Example 2

Терморасширенный графит марки ГАК-1 подают в прокатные валки D=300 мм, охваченные гибкими лентами в виде ткани технической ТСВМ. Полученную фольгу толщиной 0,5 мм режут на полосы шириной 35 мм, полосы гофрируют с обеспечение соотношения A/h=20, затем полосу наматывают на шток пресс-формы и осуществляют прессование с удельным давлением 250 кгс/см².GAK-1 thermally expanded graphite is fed into rolling rolls D = 300 mm, covered by flexible tapes in the form of technical TSVM fabric. The resulting foil with a thickness of 0.5 mm is cut into strips with a width of 35 mm, the strips are corrugated to ensure the ratio A / h = 20, then the strip is wound on the rod of the mold and pressed with a specific pressure of 250 kgf / cm ² .

Пример 3. Example 3

Терморасширенный графит марки ГСМ-1 подают в валки D=300 мм, охваченные лентами из ткани технической ТСВМ. Полученную фольгу толщиной 0,25 мм режут на полосы шириной 35 мм, полосы гофрируют с обеспечением соотношения A/h= 0,15, полосу наматывают на шток пресс-формы и осуществляют прессование с удельным давлением 250 кгс/см².The thermally expanded graphite of the GSM-1 brand is fed into rolls D = 300 mm, covered by ribbons made of technical TSVM fabric. The resulting foil with a thickness of 0.25 mm is cut into strips with a width of 35 mm, the corrugations are corrugated to ensure the ratio A / h = 0.15, the strip is wound on the rod of the mold and pressed with a specific pressure of 250 kgf / cm ² .

Пример 4. Example 4

Терморасширенный графит марки ГТ-1 подают в валки D=300 мм, охваченные лентами из ткани технической ТСВМ. Полученную фольгу толщиной 0,7 мм режут на полосы шириной 35 мм, полосы гофрируют с обеспечением соотношения A/h=22, затем полосу наматывают на шток пресс-формы и осуществляют прессование с удельным давлением 250 кгс/см².The thermally expanded graphite of the GT-1 brand is fed into rolls D = 300 mm, covered by ribbons made of technical TSVM fabric. The resulting foil with a thickness of 0.7 mm is cut into strips with a width of 35 mm, the strips are corrugated to provide an A / h = 22 ratio, then the strip is wound on the mold rod and pressed with a specific pressure of 250 kgf / cm ² .

Из таблицы следует, что уплотнения в примерах 1 и 2 имеют в 2 раза выше прочность при сдвиге и при разрыве по сравнению с прототипом, а также в 2 раза выше восстанавливаемость формы после снятия нагрузки. From the table it follows that the seals in examples 1 and 2 have 2 times higher shear and break strength compared with the prototype, and also 2 times higher recoverability after unloading.

Уплотнения в примерах 3 и 4 имеют параметры близкие с прототипом, из чего следует, что гофрирование, особенно при обеспечении оптимального соотношения A/h значительно влияет на прочностные и упругие свойства материала уплотнений. Seals in examples 3 and 4 have parameters close to the prototype, which implies that the corrugation, especially when ensuring the optimal A / h ratio, significantly affects the strength and elastic properties of the seal material.

Технико-экономический эффект предложенного способа состоит в том, что полученные этим способом уплотнения обладают способностью сохранения стабильности формы при резких перепадах температур, высокой герметичностью, они химически инертны при контакте с агрессивными средами, экологически чисты при использовании. The technical and economic effect of the proposed method consists in the fact that the seals obtained by this method have the ability to maintain shape stability at sharp temperature changes, high tightness, they are chemically inert when in contact with aggressive environments, environmentally friendly when used.

Claims

A method of manufacturing seals, including cutting foil from thermally expanded graphite into strips, crimping and pressing a graphite strip with pre-layer-by-layer winding it onto the mold rod, characterized in that the foil is produced by rolling graphite powder in rolls with separation of the contact surfaces by flexible porous tapes with regular micro-relief on the surface, and the corrugation is carried out with a ratio of the step of the corrugation to the distance between the crests of the corrugations, equal to 0.2 20.