Уплотнительная прокладка
SEALING GASKET

Изобретение относится к области уплотнительной техники, а именно к спирально - навитым прокладкам и может быть использовано в химической, нефтегазовой промышленностях и во всех областях машиностроения, в конструкциях узлов уплотнения - для герметизации неподвижных разъемных соединений, в широком диапазоне температур и давлений при многократных нагрузках и длительных сроках эксплуатации. Так же может быть использовано для уплотнения круглых отверстий плоских фланцевых соединений, трубопроводов, сосудов, аппаратов, насосов и др.
Известны уплотнения неподвижных соединений, включающие спирально-навитые прокладки (СНП), представляющие собой спирально-навитую в кольцо комбинированную ленту, состоящую из металлического каркаса и неметаллического наполнителя (Уплотнения и уплотнительная техника: Справочник/Л.А. Кондаков, А.И. Голубев, В.В. Гордеев и др.; Под общ. ред. А.И. Голубева, Л.А. Кондакова. - 2-е изд., перераб. и доп. - М.: Машиностроение, 1994, с. 128-129). Первые и крайние витки закрепляя при помощи сварки. Их устанавливают в открытых фланцах с помощью металлических ограничительных колец или в закрытых соединениях, например, типа шип-паз.
К недостаткам известного технического решения можно отнести недостаточно упругие и герметизирующие свойства прокладки, сокращающие срок эксплуатации СНП в условиях нагрузки и снижающие надежность работы уплотнения при длительном использовании.
Известно другое техническое решение: патент РФ на изобретение №2675635 «Уплотнительный узел и способ его сборки». Уплотнительный узел - уплотнительная прокладка содержит последовательно расположенные внутреннее ограничительное кольцо, спирально - навитую прокладку, имеющую наружный круговой выступ, и внешнее ограничительное кольцо, имеющее внутренний круговой паз ответный внешнему круговому выступу спирально - навитой прокладки. Внешнее ограничительное кольцо содержит две кольцеобразные части, выполненные с возможностью соединения друг с другом, при этом плоскость соединения указанных двух кольцеобразных частей проходит через окружность, описываемую точкой внутреннего кругового паза внешнего ограничительного кольца, наиболее удаленной от оси симметрии внешнего ограничительного кольца.
К недостаткам можно отнести недостаточно упругие и герметизирующие свойства спирально-навитой прокладки, а так же сложность изготовления, поскольку две кольцеобразные части ослабляют конструкцию уплотнительной прокладки в процессе эксплуатации.
Наиболее близким техническим решением является изобретение:« Уплотнение между неподвижными относительно друг друга поверхностями» - патент РФ №2179675. Уплотнение между неподвижными относительно друг друга поверхностями, содержащее спирально - навитую прокладку с внутренним металлическим профилированным ограничительным кольцом, причем спирально - навитая прокладка включает чередующиеся витки профилированной металлической ленты и наполнителя, а также внутреннюю и внешнюю обмотки из профилированной металлической ленты, витки которых соединены с помощью сварки, при этом первый виток внутренней обмотки спирально - навитой прокладки закреплен на упомянутом ограничительном кольце, также уплотнение содержит вторую внешнюю обмотку, служащую в качестве внешнего ограничительного кольца спирально - навитой прокладки и выполненную аналогично первой внешней обмотке из профилированной металлической ленты, сопряженной с профилированной металлической лентой первой внешней обмотки, причем высота второй внешней обмотки не превышает расстояния между уплотняемыми поверхностями в рабочем положении последних, при этом спирально - навитая прокладка выполнена таким образом, что в исходном состоянии спирально - навитой прокладки наполнитель со стороны каждой из ее торцевых поверхностей выступает за пределы профилированной металлической ленты.
К недостаткам можно отнести низкие уплотняющие характеристики, что не позволяет компенсировать изменения при перепадах температур, вибрации, релаксации материалов при длительной эксплуатации и отрицательно сказывается на герметичности.
Техническим результатом предполагаемого изобретения является устранение недостатков прототипа - повышение надежности работы уплотнительной прокладки, расширение и улучшение ее технических характеристик, в частности создание уплотнительной прокладки с возможностью демпфирования при воздействии на нее нагрузки, с улучшенными упругими и герметизирующими свойствами обеспечивающих надежность уплотнительной прокладки при длительной эксплуатации.
Поставленный технический результат достигается использованием сочетания общих с прототипом известных признаков, включающих наружное и внутреннее ограничительные кольца, между которыми смонтирована стальная лента V-образного профиля с центрирующими элементами в центральной части, навитая в виде спирали с ленточным уплотнителем между витками стальной ленты и новых признаков, заключающихся в том, что края ленты, образующие V-образный профиль, выполнены под углом к вертикали равным 1,0-5,0°, при этом центрирующие элементы ленты выполнены в виде дуги в центральной части с боковыми V-образными ветвями, сопряженными с краями ленты V - образного профиля.
Новизной предложенной уплотнительной прокладки является то, что края ленты, образующие V-образный профиль, выполнены под углом к вертикали равным 1,0-5,0°, при этом центрирующие элементы ленты выполнены в виде дуги в центральной части с боковыми V-образными ветвями, сопряженными с краями ленты V-образного профиля
Так, выполнение краев ленты образующих V-образный профиль под углом к вертикали равным 1,0-5,0°, обеспечивает дополнительное сжатие уплотнителя ленты при изготовлении (при запрессовке кольца ленты во внутрь наружного ограничительного кольца) уплотнительной прокладки и дополнительное ее демпфирование при дальнейшей эксплуатации. При демпфировании снижается возможность проникновения среды между прокладкой и соединяемыми элементами конструкции, предотвращается воздействие среды на элементы уплотнительной прокладки и позволяет в процессе эксплуатации уменьшить возможные напряжения на прокладку при переменной нагрузке, ударах, толчках за счет рассеивания или поглощения возникающих в процессе эксплуатации воздействий.
При выполнении краев ленты под углом к вертикали менее 1,0° герметизирующие свойства уплотнительной прокладки снижаются, не обеспечивается дополнительный прижимающий эффект.
Выполнение угла более 5,0°, исключает демпфирование слоев спиралеобразно навитой ленты и ленточного уплотнителя при эксплуатации.
Признаки выполнения центрирующих элементов ленты в виде дуги в центральной части с боковыми V-образными ветвями и сопряжение с краями ленты V-образного профиля - обеспечивают сохранение упругих и герметизирующих свойств прокладки при длительной эксплуатации, так же обеспечивают достижение поставленного изобретением технического результата, направленного на повышение надежности работы уплотнительной прокладки с возможностью демпфирования действующей на нее нагрузки.
Согласно проведенного патентно-информационного поиска, сочетания известных и новых признаков предложенного устройства в известных источниках информации не обнаружено, что позволяет сделать вывод о их новизне.
Отсутствие источников информации, в которых использовались бы предлагаемые существенные признаки позволяет отнести их соответствующими изобретательскому уровню, а в сочетании с описанием работы предлагаемого устройства - промышленно выполнимым.
На фиг. 1 схематично представлен профиль стальной ленты с V- образными ветвями сопряженными с краями ленты V- образного профиля под углом к вертикали равным 1,0-5,0°.
На фиг. 2 схематично изображена спирально навитая прокладка с внутренним и внешним ограничительными кольцами в разрезе.
Предлагаемая уплотнительная прокладка состоит из внутреннего 1 и наружного 2 ограничительных колец, между которыми смонтирована стальная лента V-образного профиля с центрирующими элементами 3 в центральной части, навитая в виде спирали с ленточным уплотнителем 4 между витками стальной ленты, при этом края 5 ленты, образующие V-образный профиль, выполнены под углом к вертикали равным 1,0-5,0°. Центрирующие элементы 3 ленты выполнены в виде дуги 6 в центральной части с боковыми V-образными ветвями 7, сопряженными с краями 5 ленты V-образного профиля.
Уплотнительная прокладка собирается следующим образом.
Изготовление уплотнительной прокладки начинают с изготовления всех ее составляющих. Первоначально, на внутреннее 1 ограничительное кольцо наматывают два-три витка стальной ленты, которые фиксируют сваркой, после чего ленту совмещают с ленточным уплотнителем 4 и производят намотку необходимой ширины. При этом края 5 ленты, образующие V-образный профиль, выполнены под углом к вертикали равным 3,0°. Центрирующие элементы 3 ленты выполнены в виде дуги 6 в центральной части с боковыми V-образными ветвями 7, сопряженными с краями 5 ленты V-образного профиля. По окончании навивки ленты с ленточным уплотнителем 4, последние, по меньшей мере, два витка спиралеобразно навитой ленты, но уже без уплотнителя соединяют точечной сваркой. Изготовленный, таким образом, уплотнительный узел запрессовывают в наружное 2 кольцо, у которого на внутренней поверхности, обращенной к центру, выполнен кольцевой паз.
Во время эксплуатации изготовленную уплотнительную прокладку устанавливают в месте между двумя поверхностями оборудования, где необходимо иметь уплотнение и осуществляют стяжку поверхностей. Под воздействием стягивающей нагрузки края 5 стальной ленты частично меняют свое положение и сжимают ленточный уплотнитель 4 между витками, увеличивая уплотняющую его составляющую.
При этом, края 5 ленты при плотной намотке, за счет получаемых упругих свойств стальной ленты, обеспечивают дополнительный прижим ленты к ленточному уплотнителю 4 и создают дополнительное демпфирование при ее эксплуатации, амортизируя и рассеивая нагрузку от среды. Это позволяет уменьшить нагрузку, повысить надежность работы уплотнительной прокладки, расширить и улучшить ее технические характеристики обеспечивая при этом ее герметичность при длительной эксплуатации.
Так, при выполнении краев 5 ленты под углом к вертикали не менее 1,0° обеспечивается надежность и герметизирующие свойства уплотнительной прокладки. А наличие демпфирования, во время эксплуатации уплотняющей прокладки, рассеивает и частично поглощает кинетическую энергию среды, позволяет снизить ее воздействие на уплотнительную прокладку - уменьшая скорость, удары и толчки, при нагрузке. Выполнение же краев 5 ленты под углом не более 5,0° способствуют созданию дополнительных упругих свойств уплотнительной прокладки. Выполнение центрирующих элементов 3 ленты в виде дуги 6 в центральной части с боковыми V-образными ветвями 7 и сопряжение с краями 5 ленты V-образного профиля - обеспечивают сохранение упругих и герметизирующих свойств прокладки при длительной эксплуатации.
Таким образом, именно совокупность признаков обеспечивает повышение надежности работы уплотнительной прокладки, улучшает упругие свойства, расширяет и улучшает ее технические характеристики.
В настоящее время на предприятии изготовлена опытная партия предлагаемых уплотнительных прокладок, проведены опытные испытания, показавшие хорошие стабильные результаты. В ближайшее время планируется запустить производство предлагаемых уплотнительных прокладок.