RU2743875C1

RU2743875C1 - Sealing gasket

Info

Publication number: RU2743875C1
Application number: RU2020122132A
Authority: RU
Inventors: Артём Юрьевич Шамков; Михаил Сергеевич Некрасов
Original assignee: Артём Юрьевич Шамков
Priority date: 2020-06-29
Filing date: 2020-06-29
Publication date: 2021-03-01

Abstract

FIELD: technological processes.SUBSTANCE: invention relates to sealing gasket for sealing of detachable joints, in wide range of temperatures and pressures at multiple loads and long service life, as well as for sealing of round holes of flat flange connections, pipelines, vessels, apparatus, pumps, etc. Seal gasket comprises inner and outer limiting rings. Between the rings there is a steel tape of V-shaped profile with centering elements in the central part, which is wound in the form of a spiral with a band seal between coils of steel tape. Edges of tape forming V-shaped profile are made at an angle to vertical equal to 1.0-5.0°. Centering elements of the belt are made in the form of an arc in the central part with side V-shaped branches, which are conjugated with the edges of the tape of the V-shaped profile.EFFECT: higher reliability of sealing gasket, expansion and improvement of its technical characteristics due to creation of sealing gasket with possibility of damping at impact of load on it, with improved elastic and sealing properties.1 cl, 2 dwg

Description

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.The invention relates to the field of sealing technology, namely to spirally wound gaskets and can be used in the chemical, oil and gas industries and in all areas of mechanical engineering, in the design of sealing units - for sealing fixed detachable joints, in a wide range of temperatures and pressures under repeated loads and long service life. It can also be used for sealing round holes of flat flange joints, pipelines, vessels, apparatus, pumps, etc.

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.Known seals of fixed joints, including spiral-wound gaskets (SNP), which is a spiral-wound combined tape in a ring, consisting of a metal frame and a non-metallic filler (Seals and sealing technology: Handbook / L.A. Kondakov, A.I. Golubev , V.V.Gordeev and others; Under the general editorship of A.I.Golubev, L.A. Kondakov. - 2nd ed., Revised and supplemented - M .: Mashinostroenie, 1994, p. 128 -129). Fixing the first and last turns by welding. They are installed in open flanges using metal stop rings or in closed joints, for example, tongue-and-groove type.

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.The disadvantages of the known technical solution include insufficient elastic and sealing properties of the gasket, which reduce the service life of the SNP under load conditions and reduce the reliability of the seal during prolonged use.

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.Another technical solution is known: RF patent for invention No. 2675635 "Sealing unit and method of its assembly". Sealing unit - sealing gasket contains sequentially located inner restraining ring, spirally wound gasket having an outer circular projection, and an outer restraining ring having an inner circular groove mating to the outer circular projection of the spiral wound gasket. The outer restraining ring contains two annular parts made with the possibility of being connected to each other, while the plane of connection of these two annular parts passes through a circle described by the point of the inner circular groove of the outer restraining ring farthest from the axis of symmetry of the outer restraining ring.

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.The disadvantages include insufficient elastic and sealing properties of the spiral-wound gasket, as well as the complexity of manufacturing, since the two annular parts weaken the design of the gasket during operation.

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.The closest technical solution is the invention: "Seal between surfaces stationary relative to each other" - RF patent №2179675. A seal between surfaces that are stationary relative to each other, containing a spirally wound gasket with an inner profiled metal restraining ring, and the spiral wound gasket includes alternating turns of a profiled metal tape and filler, as well as an inner and outer winding of a profiled metal tape, the turns of which are connected using welding, while the first turn of the inner winding of the spiral-wound gasket is fixed on the said stop ring, the seal also contains a second outer winding serving as the outer stop ring of the spiral-wound spacer and made similarly to the first outer winding of a profiled metal tape mated with a profiled metal tape of the first outer winding, and the height of the second outer winding does not exceed the distance between the sealing surfaces in the working position of the latter, while the spiral-wound gasket is made and in such a way that in the initial state of the spirally wound gasket, the filler on the side of each of its end surfaces protrudes beyond the profiled metal strip.

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.The disadvantages include low sealing characteristics, which does not allow compensating for changes in temperature extremes, vibration, relaxation of materials during long-term operation and adversely affects the tightness.

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.The technical result of the proposed invention is to eliminate the shortcomings of the prototype - to increase the reliability of the gasket, expand and improve its technical characteristics, in particular, the creation of a gasket that can be damped when a load is applied to it, with improved elastic and sealing properties that ensure the reliability of the gasket during long-term operation.

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.The delivered technical result is achieved by using a combination of well-known features common with the prototype, including the outer and inner limit rings, between which a V-shaped steel tape is mounted with centering elements in the central part, wound in the form of a spiral with a tape seal between the turns of the steel tape and new features, consisting in the fact that the edges of the tape, forming a V-shaped profile, are made at an angle to the vertical equal to 1.0-5.0 °, while the centering elements of the tape are made in the form of an arc in the central part with side V-shaped branches conjugated with the edges of the V-shaped profile.

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 профиляThe novelty of the proposed sealing strip is that the edges of the tape, forming a V-shaped profile, are made at an angle to the vertical equal to 1.0-5.0 °, while the centering elements of the tape are made in the form of an arc in the central part with lateral V-shaped branches conjugated with the edges of the V-shaped profile tape

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.So, the execution of the edges of the tape forming a V-shaped profile at an angle to the vertical equal to 1.0-5.0 °, provides additional compression of the tape seal during the manufacture (when pressing the tape ring into the inside of the outer limit ring) of the sealing gasket and its additional damping with further exploitation. When damping, the possibility of penetration of the medium between the gasket and the connected structural elements is reduced, the effect of the medium on the elements of the gasket is prevented and during operation it allows to reduce possible stresses on the gasket under variable loads, shocks, shocks due to the dispersion or absorption of influences arising during operation.

При выполнении краев ленты под углом к вертикали менее 1,0° герметизирующие свойства уплотнительной прокладки снижаются, не обеспечивается дополнительный прижимающий эффект.When the edges of the tape are made at an angle of less than 1.0 ° to the vertical, the sealing properties of the gasket are reduced, and an additional pressing effect is not provided.

Выполнение угла более 5,0°, исключает демпфирование слоев спиралеобразно навитой ленты и ленточного уплотнителя при эксплуатации.Execution of an angle of more than 5.0 °, excludes damping of layers of a spiral wound tape and tape seal during operation.

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.Signs of performing the centering elements of the tape in the form of an arc in the central part with lateral V-shaped branches and mating with the edges of the V-shaped profile tape - ensure the preservation of the elastic and sealing properties of the gasket during long-term operation, also ensure the achievement of the technical result set by the invention aimed at increasing reliability of the gasket with the ability to damp the load acting on it.

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.According to the conducted patent information search, a combination of known and new features of the proposed device was not found in known sources of information, which allows us to conclude about their novelty.

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.The lack of sources of information in which the proposed essential features would be used makes it possible to attribute them to the inventive step, and in combination with the description of the operation of the proposed device - industrially feasible.

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°.FIG. 1 schematically shows the profile of a steel strip with V-shaped branches mating with the edges of the V-shaped strip at an angle to the vertical equal to 1.0-5.0 °.

На фиг. 2 схематично изображена спирально навитая прокладка с внутренним и внешним ограничительными кольцами в разрезе.FIG. 2 schematically shows a spirally wound gasket with inner and outer restraining rings in section.

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.The proposed sealing gasket consists of an inner 1 and an outer 2 limit rings, between which a V-shaped steel tape is mounted with centering elements 3 in the central part, wound in the form of a spiral with a tape seal 4 between the turns of the steel tape, while the edges 5 of the tape forming V-shaped profile, made at an angle to the vertical equal to 1.0-5.0 °. Centering elements 3 of the tape are made in the form of an arc 6 in the central part with side V-shaped branches 7, mated with the edges 5 of the V-shaped profile tape.

Уплотнительная прокладка собирается следующим образом.The gasket is assembled as follows.

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.The manufacture of a gasket begins with the manufacture of all its components. Initially, two or three turns of a steel tape are wound onto the inner 1 stop ring, which are fixed by welding, after which the tape is aligned with the tape seal 4 and the required width is wound. In this case, the edges 5 of the tape, forming a V-shaped profile, are made at an angle to the vertical equal to 3.0 °. Centering elements 3 of the tape are made in the form of an arc 6 in the central part with side V-shaped branches 7, mated with the edges 5 of the V-shaped profile tape. At the end of the winding of the tape with the tape seal 4, the last at least two turns of the spirally wound tape, but already without the seal, are connected by spot welding. The thus produced sealing unit is pressed into the outer 2 ring, which has an annular groove on the inner surface facing the center.

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.During operation, the manufactured gasket is installed in the place between the two surfaces of the equipment, where it is necessary to have a seal and the surfaces are screed. Under the influence of the tensile load, the edges 5 of the steel tape partially change their position and compress the tape seal 4 between the turns, increasing its sealing component.

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.At the same time, the edges 5 of the tape with tight winding, due to the obtained elastic properties of the steel tape, provide additional pressing of the tape to the tape seal 4 and create additional damping during its operation, damping and dissipating the load from the medium. This allows you to reduce the load, increase the reliability of the gasket, expand and improve its technical characteristics while ensuring its tightness during long-term operation.

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.So, when the edges 5 of the tape are made at an angle to the vertical of not less than 1.0 °, the reliability and sealing properties of the sealing gasket are ensured. And the presence of damping, during the operation of the sealing gasket, dissipates and partially absorbs the kinetic energy of the medium, allows to reduce its effect on the sealing gasket - reducing the speed, shocks and shocks under load. Execution of the edges 5 of the tape at an angle of not more than 5.0 ° contributes to the creation of additional elastic properties of the sealing gasket. The implementation of the centering elements 3 of the tape in the form of an arc 6 in the central part with lateral V-shaped branches 7 and mating with the edges 5 of the V-shaped profile tape - ensure the preservation of the elastic and sealing properties of the gasket during long-term operation.

Таким образом, именно совокупность признаков обеспечивает повышение надежности работы уплотнительной прокладки, улучшает упругие свойства, расширяет и улучшает ее технические характеристики.Thus, it is the combination of features that provides an increase in the reliability of the seal gasket, improves elastic properties, expands and improves its technical characteristics.

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.At present, the enterprise has manufactured a pilot batch of the offered sealing gaskets, conducted pilot tests, which showed good stable results. In the near future, it is planned to launch the production of the proposed gaskets.

Claims

A sealing gasket containing an inner and outer limit rings, between which a steel V-shaped strip is mounted with centering elements in the central part, wound in the form of a spiral with a strip seal between the turns of the steel strip, characterized in that the edges of the strip forming a V-shaped profile , are made at an angle to the vertical equal to 1.0-5.0 °, while the centering elements of the tape are made in the form of an arc in the central part with lateral V-shaped branches conjugated with the edges of the V-shaped profile tape.