PL188472B1

PL188472B1 - Uszczelka płaska z tworzywa warstwowego

Info

Publication number: PL188472B1
Application number: PL99331198A
Authority: PL
Inventors: Otto Mederle; Oswin Öttinger
Original assignee: Sgl Carbon Ag
Priority date: 1998-02-04
Filing date: 1999-02-03
Publication date: 2005-02-28
Also published as: DE19804289A1; CZ294085B6; DE59909072D1; US6565099B1; EP0935085B1; CZ31999A3; EP0935085A2; EP0935085A3; PL331198A1

Abstract

1. Uszczelka plaska z tworzywa warstwowe- go, zawierajaca co najmniej jedna opaske we- wnetrzna albo opaske zewnetrzna lub co najmniej jedna opaske wewnetrzna i opaske zewnetrzna oraz korpus, przy czym opaska wewnetrzna jest usytu- owana na przejsciu do kazdej pustej przestrzeni, uszczelnianej za pomoca uszczelki, której zaopa- trzony w co najmniej jedna opaske korpus sklada sie z wytrzymalego na sciskanie rdzenia o dlugotrwalej odpornosci na temperature, wynoszaca co najmniej 150°C, oraz powloki, znajdujacej sie na obu plaskich zewnetrznych powierzchniach rdzenia, znam ienna tym, ze powloka (10; 10') pokrywa calkowicie pla- skie zewnetrzne powierzchnie rdzenia (18) i sklada sie z gazoszczelnej folii z polimeru organicznego o dlugotrwalej odpornosci na temperature, wynosza- ca co najmniej 150°C, zas korpus uszczelki jest tak objety co najmniej jedna opaska (3; 3'), ze polacze- nie miedzy gazoszczelna folia powloki (10; 10') i co najmniej jedna opaska (3; 3') jest gazoszczelne. F ig .1 PL

Description

Przedmiotem wynalazku jest uszczelka płaska z tworzywa warstwowego.

Uszczelki płaskie stosuje się w technice do uszczelniania przestrzeni, zawierających płynne produkty, jak przewody rurowe, zbiorniki, komory reakcyjne i inne, w miejscach, gdzie w przestrzeniach tych znajduje się przejście do innej, oddzielonej materiałowo od pierwszej przestrzeni, konstrukcyjnej lub funkcjonalnej części układu technicznego, do którego wspomniane przestrzenie należą. Zadaniem uszczelek jest, przy istnieniu różnic pomiędzy wnętrzem zbiornika i jego otoczeniem, możliwie skuteczne eliminowanie wydostawania się płynów z takiego zbiornika lub systemu zbiorników ewentualnie niepożądanego wnikania płynów do zbiornika lub systemu zbiorników.

Poza tym, również przy nieobecności różnic ciśnienia należy możliwie skutecznie wyeliminować, zachodzące wskutek dyfuzji, procesy wymiany masy pomiędzy wnętrzem zbiornika i jego otoczeniem. Ze względów ekonomicznych, zdrowotnych i ekologicznych następował ciągły wzrost wymagań odnośnie sprawności, a zwłaszcza szczelności uszczelek płaskich, i proces ten postępuje nadal. O ile w przeszłości wystarczające były graniczne wartości przecieków 0,01 mg/(sm), o tyle obecnie w dziedzinie przetwarzania olejów mineralnych dyskutowane są wartości 0,0001 mg/(sm). Tak wysokich wymagań odnośnie szczelności nie można z reguły spełnić, stosując typowe jednowarstwowe uszczelki płaskie. Znane są również systemy uszczelniające, które składają się z kilku warstw różnych materiałów.

W amerykańskim opisie patentowym nr 5,128,209 przedstawione jest tworzywo uszczelniające, składające się z warstw fluoropolimeru, folii grafitowych i folii metalowych, przy czym poszczególne warstwy są połączone ze sobą za pomocą kleju. Zadaniem wynalazku jest opracowanie uszczelki, charakteryzującej się łatwością manipulacji i dobrą zdolnością powrotu do pierwotnego kształtu. Kryterium „szczelności” ma tutaj podrzędne znaczenie. Warstwy fluoropolimeru są z materiału porowatego i przepuszczalnego dla płynów. Nadają one składnikom kompozytu w postaci folii grafitowych i folii z polimerów fluorowych większą wytrzymałość, ciągliwość, wytrzymałość na rozciąganie i ułatwiają manipulowanie nimi. Wadą tego materiału uszczelniającego jest przede wszystkim przepuszczalność folii z polimerów fluorowych dla płynów oraz obecność klejów jako środka łączącego pomiędzy warstwami. Folie z polimerów fluorowych nie przyczyniają się praktycznie w ogóle do szczelności całego układu, co ma negatywne skutki zwłaszcza w przypadku uszczelek o wysokich i najwyższych wymaganiach. Kleje stanowią, zwłaszcza w przypadku uszczelek poddawanych wysokim ciśnieniom lub naprężeniom, słabe miejsce, ponieważ mogą się na nich ślizgać warstwy tworzywa warstwowego, co prowadzi do utraty zdolności funkcjonowania uszczelek lub, zwłaszcza w połączeniu z wysokimi temperaturami, w warstwie kleju mogą powstawać drobne pęknięcia, które pogarszają działanie uszczelniające.

W niemieckim opisie wzoru użytkowego nr G 92 08 943.7 przedstawione są pierścienie uszczelniające dla szczeliw dławnicowych, które to pierścienie składają się z warstw folii grafitowych i folii metalowych, zaś jako barierę dyfuzyjną mają, co najmniej częściową osłonę w postaci folii z politetrafluoroetylenu. Folie z politetrafluoroetylenu mogą być również zapieczone na pierścieniach grafitowych. Mechanizmy, powodujące uszczelnianie w szczeliwach dławnicowych, nie dają się jednak bezpośrednio przenieść na uszczelki płaskie. Szczeliwo dławnicowe jest całkowicie schowane w swym gnieździe i dociskane do ścianek otacza188 472 jącej je komory szczeliwowej poprzez dociąganie dławika. Procesy płynięcia pierścienia uszczelniającego są tutaj, w przeciwieństwie do uszczelek płaskich, przewidywalne i mogą zajść jedynie tak daleko, jak na to pozwala otaczająca je komora. Umieszczone w szczeliwie pierścienie metalowe służą przede wszystkim jako bariery dyfuzyjne pomiędzy warstwami grafitu. Warstwy grafitu mają wolne drogi dyfuzji we wszystkich kierunkach. W uszczelkach płaskich panują odmienne warunki. Nie są one całkowicie schowane w komorach i przy dociskaniu ograniczających je od góry i od dołu, powierzchni uszczelniających, na przykład powierzchni kołnierzy, mogą nie wykazywać żadnej lub jedynie bardzo ograniczoną tendencję do płynięcia. O szybkości przecieków w takich uszczelkach decydują drobne kanały i drogi dyfuzji, przechodzące przez nie w kierunku poziomym. W uszczelkach, mających rdzeń wykonany jedynie z tworzyw sztucznych lub metalu, takie drogi dyfuzji praktycznie nie istnieją. Uszczelki tego typu nie są w stanie spełnić stawianych przed nimi wymagań technicznych w zakresie szczelności, bądź mogą to uczynić jedynie w niewystarczającym stopniu. W uszczelkach, zawierających rdzeń wyłącznie z tworzywa sztucznego, rdzeń ten płynie pod naciskiem i nie ma wystarczającej zdolności powrotu do pierwotnego kształtu. W uszczelkach, zawierających rdzeń wyłącznie z metalu, rdzeń nie wykazuje tendencji do płynięcia, jednak ze względów technicznych nie wykazuje on w ogóle zdolności powrotu do pierwotnego kształtu, a co za tym idzie, trwałego działania uszczelniającego. W celu pokonania tych trudności stosowano jako rdzenie uszczelniające inne materiały, jak tworzywa sztuczne o pewnej elastyczności lub specjalne gumy, na przykład kauczuk nitrylowo-butadienowy, które za pomocą wypełniaczy i poprzez osadzenie wzmacniających włókien, jak włókna aramidowe lub węglowe, zostały z jednej strony wzmocnione, z drugiej zaś uodpornione na płynięcie lub pełzanie, a także materiały nieorganiczne, jak na przykład folie lub laminaty grafitowe. Również jednak rdzenie uszczelniające tego typu mają kanały dyfuzyjne, przedstawione na przykładzie uszczelek z folii grafitowych w europejskim zgłoszeniu patentowym nr EP 0 676 570 Al. W podsumowaniu można stwierdzić, że znane uszczelki płaskie nie spełniają w całości wymagań nowoczesnej techniki uszczelnień w odniesieniu do szczelności i wytrzymałości na ściskanie, w związku z czym wymagają ulepszeń.

Zadaniem wynalazku jest opracowanie uszczelki płaskiej o dużej wytrzymałości na ściskanie, która nadaje się do ciągłej pracy w temperaturach co najmniej 150°C i pozwala osiągnąć wartości przecieków lepsze, to znaczy niższe, od 0,01 mg/(sm).

Uszczelka płaska z tworzywa warstwowego, zawierająca co najmniej jedną opaskę wewnętrzną albo opaskę zewnętrzną lub co najmniej jedną opaskę wewnętrzną i opaskę zewnętrzną oraz korpus, przy czym opaska wewnętrzna jest usytuowana na przejściu do każdej pustej przestrzeni, uszczelnianej za pomocą uszczelki, której zaopatrzony w co najmniej jedną opaskę korpus składa się z wytrzymałego na ściskanie rdzenia o długotrwałej odporności na temperaturę, wynoszącą co najmniej 150°C, oraz powłoki, znajdującej się na obu płaskich zewnętrznych powierzchniach rdzenia, według wynalazku charakteryzuje się tym, że powłoka pokrywa całkowicie płaskie zewnętrzne powierzchnie rdzenia i składa się z gazoszczelnej folii z polimeru organicznego o długotrwałej odporności na temperaturę, wynoszącą co najmniej 150°C, zaś korpus uszczelki jest tak objęty co najmniej jedną opaską, że połączenie między gazoszczelną folią powłoki i co najmniej jedną opaską jest gazoszczelne.

Korzystnie rdzeń jest ze wzmocnionego włóknami organicznymi lub nieorganicznymi, tworzywa termoplastycznego lub elastomeru.

Korzystnie włókna wzmacniające rdzeń stanowią włókna z grupy włókien aramidowych, włókien szklanych, włókien ceramicznych, włókien węglowych, włókien grafitowych, włókien metalowych, zaś tworzywo termoplastyczne lub elastomer stanowi tworzywo z grupy zawierającej kauczuk nitrylowo-butadienowy, kauczuk styrenowo-butadienowy, kauczuk naturalny, terpolimer etyleno-propylenowy, kopolimer etylenu i octanu winylu, kauczuk fluorowy, kauczu^k fluorosilikonowy, zawierający winyl polisiloksan dimetylu, kauczuk akiylanowy, kauczuk etyleno-akrylanowy.

Korzystnie rdzeń zawiera, poza włóknami wzmacniającymi, wypełniacze o długotrwałej odporności na temperaturę, wynoszącą co najmniej 150°C.

Korzystnie rdzeń jest z materiału z grupy zawierającej węgiel, grafit, mikę.

188 472

Korzystnie rdzeń składa się z co najmniej jednej warstwy folii grafitowych z ekspandowanego grafitu.

Korzystnie rdzeń ma na każdej ze swych zewnętrznych płaskich powierzchni folię metalową, pokrywającą całkowicie tę płaską powierzchnię i ograniczającą rdzeń od zewnątrz.

Korzystnie rdzeń składa się z usytuowanych naprzemiennie jedna na drugiej i wzajemnie równoległych warstw nieorganicznego, odpornego na wysokie temperatury, wytrzymałego na ściskanie tworzywa oraz folii metalowych.

Korzystnie w rdzeniu warstwy nieorganicznego, odpornego na wysokie temperatury, wytrzymałego na ściskanie tworzywa są połączone z foliami metalowymi, zwłaszcza za pomocą kleju.

Korzystnie obie zewnętrzne warstwy rdzenia stanowią folie metalowe, pokrywające całkowicie płaskie powierzchnie rdzenia.

Korzystnie nieorganiczne, odporne na wysokie temperatury, wytrzymałe na ściskanie tworzywo stanowi mika.

Korzystnie nieorganiczne, odporne na wysokie temperatury, wytrzymałe na ściskanie tworzywo stanowi co najmniej jedna folia grafitowa.

Korzystnie rdzeń jest połączony z powłoką za pomocą kleju lub bezklejowo, zwłaszcza jest zgrzany z powłoką.

Korzystnie co najmniej jedną z umieszczonych wewnątrz rdzenia folii metalowych stanowi blacha haczykowa, połączona na swych obu płaskich powierzchniach z folią grafitową.

Korzystnie nieorganiczne, odporne na wysokie temperatury, wytrzymałe na ściskanie tworzywo stanowi co najmniej jedna folia grafitowa, zaś połączenia folii grafitowych z foliami metalowymi oraz połączenia folii metalowych z powłoką są bezklejowe.

Korzystnie otoczony co najmniej jedną opaską korpus uszczelki składa się z umieszczonej w środku folii metalowej, dwóch, połączonych z płaskimi powierzchniami tej folii metalowej, warstw folii grafitowej oraz dwóch, połączonych z zewnętrznymi płaskimi powierzchniami obu folii grafitowych, folii metalowych, pokrytych całkowicie na swych zewnętrznych płaskich powierzchniach powłoką z folii polimerowej i połączonych z nią bezklejowo.

Korzystnie otoczony co najmniej jedną opaską korpus uszczelki składa się z umieszczonej w środku folii grafitowej, połączonej na swych obu płaskich powierzchniach z folią metalową, której zewnętrzne powierzchnie są pokryte całkowicie powłoką z folii polimerowej i połączone z nią bezklejowo.

Korzystnie powłoka jest zgrzana termicznie z foliami metalowymi.

Korzystnie folie grafitowe zostały połączone z foliami metalowymi przy użyciu ciśnienia i podwyższonej temperatury, poprzez nawalcowywanie.

Korzystnie łączone z foliami grafitowymi powierzchnie folii metalowych mają cienką powłokę z mieszaniny emulsji siloksanowej oraz alkoholu tłuszczowego i są połączone z foliami grafitowymi za pomocą ciśnienia i temperatury.

Korzystnie folie metalowe są z odpornego na korozję metalu, odpornego na korozje stopu metalu, z aluminium lub stopu aluminium lub z miedzi lub stopu miedzi.

Korzystnie folie metalowe mają grubość od 0,005 do 1 mm.

Korzystnie folie grafitowe mają gęstość w odniesieniu do objętości całkowitej od 0,1 do

1,8 g/cm³ i zawartość węgla od 90 do 99,95 procent wagowych.

Korzystnie folie grafitowe mają grubość od 0,1 do 4,0 mm.

Korzystnie powłokę stanowi folia polimerowa z materiału z grupy zawierającej poliarylodwueteroketon, poliaryloeteroketon, polisiarczek fenylu, polisulfon arylu, polisulfon eteru, poliimid, poliamidoimid, polimery zawierające fluor.

Korzystnie folia polimerowa powłoki jest z materiału z grupy zawierającej politetrafluoroetylen, politrójfluorochloroetylen, kompolimer tetrafluoroetylenu i heksailuoropropylenu. kopolimery tetrafluoroetylenu z perfluoroalkilowinyloeterem, kopolimery etylenu i tertrafluoroetylenu, polifluorek winylidenu.

Korzystnie folia polimerowa powłoki jest z perfluorowanego polimeru organicznego.

Korzystnie stanowiące powłokę folie polimerowe mają grubość od 0,005 do 1,0 mm.

Korzystnie opaska lub opaski są z metalu, zwłaszcza z metalu odpornego na korozję.

Korzystnie opaska lub opaski są z perfluorowanego polimeru organicznego.

188 472

Korzystnie uszczelka ma przepuszczalność według DIN 3535 co najwyżej równą 0,1 ml/min.

Folie polimerowe, pokrywające rdzeń korpusu uszczelki, mają poza swoją małą przepuszczalnością względem płynów, inną korzystną własność. W następstwie dobrej zdolności płynięcia pod naciskiem dopasowują się one znakomicie do nierówności i uszkodzeń, istniejących na powierzchniach, do których szczelnie przylegają, powodując tym samym bardzo dobre uszczelnienie. Jeżeli przy tym stosuje się je o odpowiednio małej grubości, wówczas niekorzystna dla uszczelek tendencja do pełzania, a także niewielka zdolność powrotu do pierwotnego kształtu, nie mają znaczenia, ponieważ spowodowane tym negatywne efekty są bardziej niż kompensowane przez udział grafitu.

Folie polimerowe, ograniczające tworzywo warstwowe na obu płaskich powierzchniach i całkowicie je pokrywające, muszą mieć długotrwałą odporność na temperaturę, wynoszącą co najmniej 150°C. Korzystnie są one odporne na temperaturę, wynoszącą co najmniej 200°C, zwłaszcza 250°C. Długotrwała odporność na temperaturę w ramach niniejszego wynalazku oznacza, że dana folia w zadanej temperaturze nie ulega stopieniu lub zauważalnemu zniszczeniu. Wszystkie folie, które mają te cechy, nadają się na składnik tworzywa warstwowego według wynalazku. Zawarte w tworzywie warstwowym folie polimerowe mają grubość od 0,005 do 1,0 mm, korzystnie od 0,03 do 0,2 mm.

W pierwszym wariancie wynalazku rdzeń korpusu uszczelki jest z tworzywa termoplastycznego lub elastomeru, wzmocnionego włóknami organicznymi lub nieorganicznymi, korzystnie włóknami o długości nie większej niż 20 mm. Jeżeli wytrzymałość na ściskanie tak wzmocnionego korpusu z tworzywa sztucznego lub elastomeru nie jest wystarczająca, można ją w żądanym stopniu zwiększyć poprzez dodanie wypełniacza, na przykład dwutlenku krzemu, dwutlenku glinu, węgla, grafitu w postaci proszkowej względnie mączki kamiennej, ceramicznej lub drewnianej.

W drugim korzystnym wariancie wynalazku rdzeń korpusu uszczelki jest z nieorganicznego i wytrzymałego na ściskanie materiału z grupy zawierającej grafit i mikę. W szczególnie korzystnym wariancie jest on z odmiany grafitu uzyskanego z grafitu ekspandowanego, dostępnego w postaci folii lub laminatu i znanego każdemu specjaliście, względnie zawiera taką odmianę grafitu. Pod pojęciem folii grafitowych rozumie się w ramach niniejszego wynalazku zarówno folie grafitowe, jak też laminaty grafitowe. Są one otrzymywane znanymi sposobami poprzez wspólne prasowanie lub kalandrowanie ekspandowanego, tak zwanego robaczkowego, grafitu. Ekspandowany grafit wytwarza się poprzez gwałtowny rozkład soli grafitowych, jak wodorosiarczan grafitu, w wysokich temperaturach.

Użyte do wytwarzania korpusów uszczelek według wynalazku i znajdujące się w tych korpusach folie grafitowe mogą mieć gęstość w odniesieniu do objętości całkowitej od 0,1 do

1,8 g/cm³, przy czym znajdujące się w korpusach uszczelek folie grafitowe mają raczej gęstość, leżącą w środkowym i górnym zakresie podanych wartości. Zawartość węgla wynosi w nich korzystnie od 90 do 99,95 procent wagowych. Ich grubość leży w przedziale od 0,1 do 4 mm. Przy użyciu samych folii grafitowych rdzeń korpusu uszczelki może się składać tylko z jednej warstwy lub z kilku, usytuowanych jedna na drugiej, warstw folii grafitowych.

Dla uszczelek o wysokiej sprawności zaleca się, aby połączenia folii grafitowych z foliami metalowymi oraz połączenia folii metalowych z foliami polimerowymi powłoki były pozbawione kleju. We wszystkich postaciach wykonania, zawierających folie grafitowe i folie metalowe, nie połączone z foliami polimerowymi powłoki, folie metalowe mogą mieć postać blachy haczykowej, w której haczyki są skierowane tylko w jedną lub w obie strony. Korzystnie jedynie stanowiąca środek rdzenia folia metalowa ma postać blachy haczykowej z obustronnymi haczykami, zakotwionymi w obu sąsiednich foliach grafitowych. Według jednego ze sposobów bezklej owego łączenia folii metalowych i grafitowych styka się obie folie powierzchniami, którymi mają one być połączone, po czym prasuje się je razem przy użyciu ciśnienia i temperatur w przedziale od 150 do 300°C. Przy mniejszych wymiarach powierzchni może się to odbywać w prasach matrycowych, w przypadku dużych wstęg stosuje się ogrzewane prasy z podwójną taśmą lub prasy walcowe. Jeżeli połączenie folii metalowych i grafitowych ma cechować się szczególnie dużą przyczepnością, wówczas stosuje się korzystnie znany sposób, w którym łączone powierzchnie pokrywa się jak najcieńszą warstwą

188 472 substancji, działającej jak środek rozdzielczy, po czym wykonuje połączenie przy użyciu ciśnienia i temperatury.

Rdzeń korpusu uszczelki jest w każdym przypadku połączony z powłoką. Do wykonania tego połączenia stosuje się klej albo też wykonuje się połączenie bezklejowe. Kleje stosuje się zwłaszcza przy łączeniu z rdzeniem folii poliimidowych. Jako kleje można stosować kleje dostępne na rynku, stabilne w temperaturze powyżej 150°C, jak klej silikonowy lub klej akrylanowy. Ponieważ warstwy kleju stanowią słabe miejsce uszczelek, jako że mogą w nich powstawać drobne pęknięcia, działające jak kanały dyfuzyjne, względnie kleje, które nie sieciują w postaci duroplastów, mogą działać w warunkach wysokiego ciśnienia i wysokich temperatur jak środek poślizgowy dla łączonych ze sobą warstw materiałów, korzystne są połączenia bezklejowe. Takie bezklejowe połączenie między rdzeniem i powłoką powstaje poprzez ściśnięcie stanowiącej powłokę folii polimerowej z co najmniej jedną warstwą rdzenia lub folią, stanowiącą później część rdzenia, jak na przykład folią metalową lub grafitową, w temperaturze mięknienia folii polimerowej i pod ciśnieniem, które zapewnia wytworzenie połączenia. Rdzeń ulega wówczas zgrzaniu z folią polimerową. Sposób ten można również stosować dla folii z politetrafluoroetylenu. Do wytwarzania takich połączeń nadają się zarówno prasy matrycowe, jak też prasy z podwójną taśmą lub prasy walcowe. Dla zracjonalizowania procesu wytwarzania używa się korzystnie urządzeń prasujących, w której co najmniej jedną z łączonych folii można nagrzać, na przykład za pomocą wygrzewanego walca, i w których w ramach ciągłego sposobu można wytworzyć ciśnienie niezbędne do wykonania połączenia.

Folie metalowe korpusu uszczelki mogą być z dowolnego metalu, nadającego się do celów uszczelniających i dającego się wykonać w postaci folii. Chociaż korzystna grubość folii metalowych wynosi od 0,005 do 1 mm, w szczególnym przypadku może ona również leżeć poza tym przedziałem.

Korzystne własności korpusu uszczelki płaskiej ujawniają się w optymalnym stopniu jedynie wówczas, gdy opaska lub opaski wewnętrzne są tak wykonane i umieszczone, że otaczają całkowicie i gazoszczelnie korpus uszczelki. Mocowanie opaski lub opasek może odbywać się za pomocą znanych urządzeń. Opaski mogą być z metalu lub odpowiedniego tworzywa sztucznego. Korzystnie opaski są z metalu lub stopu metalu, odpornego na korozję. Opaski z tworzywa sztucznego są korzystnie z perfluorowanego polimeru organicznego, przy czym dla uzyskania gazoszczelności korzystne jest tutaj materiałowe połączenie między opaską i folią polimerową powłoki, wytwarzane za pomocą zgrzewania lub klejenia kontaktowego.

Przedmiot wynalazku jest uwidoczniony w przykładach wykonania na rysunku, na którym fig. 1 przedstawia połączenie kołnierzowe w przewodzie rurowym, zawierające uszczelkę płaską z opaską wewnętrzną, w częściowym przekroju, fig. 2a i 2b - fragment przedstawionego na fig. 1 przekroju częściowego, ukazujący uszczelkę płaską w stanie uszczelniającym, przy czym uszczelka pokazana na fig. 2a jest zaopatrzona w powłokę według wynalazku, natomiast uszczelka pokazana na fig. 2b stanowi element porównawczy, fig. 3 do 12 - różne przykłady wykonania uszczelek płaskich w częściowych przekrojach.

Na figurze 1 przedstawione jest w częściowym przekroju połączenie kołnierzowe 1 w przewodzie rurowym, zawierające uszczelkę płaską 2, 20 z opaską wewnętrzną 3. Uszczelka płaska 2, 20 znajduje się pomiędzy obydwoma kołnierzami 4, 4'. Poprzez dociąganie zaopatrzonych w nakrętki 5, gwintowanych trzpieni 6, przełożonych przez otwory 7, 7' kołnierzy 4, 4', kołnierze są przemieszczane do siebie, przy czym na uszczelkę płaską 2, 20 wywierany jest taki nacisk, że płaskie powierzchnie 8, 8' uszczelki 2, 20 są szczelnie dociskane do powierzchni uszczelniających 9, 9' kołnierzy 4, 4'.

Na figurach 2a i 2b uwidocznione są fragmenty przedstawionego na fig. 1, częściowego przekroju, ukazujące uszczelkę płaską 2, 20 w stanie uszczelniającym.

Na figurze 2a widoczna jest uszczelka płaska 20 według wynalazku. Jej korpus składa się, patrząc od zewnątrz do wewnątrz, z powłoki 10 z folii polimerowej, połączonej z folią metalową 11. Folia metalowa 11 jest z drugiej strony połączona z folią grafitową 12, ta z kolei jest od wewnątrz połączona ponownie z folią metalową 11'. Środkową warstwę uszczelki 20 stanowi folia grafitowa 12', połączona na obu płaskich powierzchniach z foliami metalowymi 11', 11. Folia metalowa 11 jest na swej drugiej płaskiej powierzchni połączona z folią grafitową 12, ta z kolei jest na swej zewnętrznej płaskiej powierzchni połączona z folią metalową

188 472

11'. Zewnętrzna płaska powierzchnia folii metalowej jest połączona z folią polimerową powłoki 10'. Uszczelka płaska 20 jest na swym całym obwodzie wewnętrznym objęta opaską wewnętrzną 3. Opaska wewnętrzna 3 jest na górnej i dolnej powierzchni uszczelki 20 połączona gazoszczelnie z powłoką ·10, 10'. Uszczelka płaska 20 ma symetryczną budowę. Zwrócone ku płaskiej uszczelce 20 powierzchnie kołnierzy 4, 4' mają nierówności 15, 15', w które wnika zdolna do płynięcia, a jednocześnie cienka, wykonana z polimerów termoplastycznych, powłoka 10, 10' pod dociskiem kołnierzy 4, 4', blokując szczelnie wszystkie drogi przecieków dla medium 16, względem którego ma być zrealizowane uszczelnienie.

Na figurze 2b ukazany jest porównawczy układ uszczelniający, dotyczący rdzenia korpusu uszczelki płaskiej 2, który odpowiada parametrom opisanym w odniesieniu do fig. 2a. Oznacza to, że w uszczelce 2 na fig. 2b nie ma stosunkowo podatnej, gazoszczelnej powłoki 10, 10', występującej w opisanej w odniesieniu do fig. 2a, uszczelce 20. Jej zewnętrzne powierzchnie uszczelniające stanowią część folii metalowych 11, 11'. Tych folii metalowych nie można wcisnąć w nierówności 15, 15' kołnierzy 4, 4', dociskając kołnierze 4, 4' do siebie. Skutkiem tego są przecieki, które mogą być zbyt duże, zwłaszcza przy dużych ciśnieniach wewnętrznych medium 16, względem którego ma być realizowane uszczelnienie.

Na figurze 3 ukazana jest uszczelka płaska 30, składająca się z rdzenia 18 z kauczuku nitrylowo-butadienowego, wzmocnionego ciętym włóknem aramidowym i zawierającego dla zmniejszenia tendencji do płynięcia wypełniacz w postaci płytek grafitowych. Rdzeń jest połączony z powłokami 10, 10' z folii polieteroketonowych. Uszczelka 30 ma wewnętrzną opaskę 3, obejmującą cały wewnętrzny obwód uszczelki 30 i połączoną za pomocą gazoszczelnego połączenia 14 z powłokami 10, 10'.

Na figurze 4 uwidoczniona jest uszczelka płaska 40, w której rdzeń 18 korpusu składa się z jednej warstwy kopolimeru fluorku winylidenu i heksafluoropropylenu, wzmocnionego osadzonymi w nim ciętymi włóknami grafitowymi i zawierającego dodatkowo wypełniacz w postaci proszku grafitowego, oraz dwóch folii metalowych 11, 11' z aluminium, pokrywających całkowicie na obu płaskich powierzchniach warstwę z kopolimeru fluorku winylidenu i heksafluoropropylenu. Obie zewnętrzne płaskie powierzchnie folii aluminiowych 11, 11' są bez użycia kleju połączone z powłokami 10, 10' z folii polieteroketonowych. Korpus uszczelki jest po wewnętrznej stronie uszczelki objęty opaską wewnętrzną 3, zaś po zewnętrznej stronie opaską zewnętrzną 3'. Obie opaski tworzą wraz z powłokami 10, 10' korpusu uszczelki gazoszczelne połączenie 14.

Na figurze 5 przedstawiona jest uszczelka płaska 50 z korpusem, osadzonym za pomocą gazoszczelnego połączenia 14 w opasce wewnętrznej 3, wykonanej z kopolimeru tertrafluoroetylenu i perfluoroalkilowinyloeteru. Rdzeń korpusu uszczelki składa się z dwóch, połączonych ze sobą poprzez sprasowanie, laminatów 12, 12', wykonanych z ekspandowanego grafitu. Rdzeń z grafitu jest na swej górnej i dolnej płaskiej powierzchni połączony bez użycia kleju z powłokami 10, 10' z folii politetrafluoroetylenu.

Na figurze 6 ukazana jest uszczelka płaska 60 z wewnętrzną warstwą z laminatu grafitowego 12. Obie płaskie powierzchnie tego laminatu 12 są za pomocą kleju 17, 17' na bazie żywicy epoksydowej połączone z foliami metalowymi 11, 11' z miedzi. Laminat grafitowy 12 i obie folie metalowe 11, 11' tworzą rdzeń korpusu uszczelki. Obie wolne płaskie powierzchnie tego rdzenia są za pomocą folii przyczepnej lub klejącej 19, 19' z kopolimeru politetrafluoroetylenu i perfluoroalkilowinyloeteru połączone z powłoką 10, 10' z folii poliimidowej. Opaska wewnętrzna 3 ze stali stopowej obejmuje cały korpus uszczelki wzdłuż jego wewnętrznego obwodu i jest za pomocą gazoszczelnego połączenia 14 połączona z powłokami 10, 10'.

Na figurze 7 uwidoczniona jest uszczelka płaska 70, zbliżona do uszczelki płaskiej 60 na fig. 6. Różnica w stosunku do uszczelki 60 z fig. 6 polega na tym, że w uszczelce 70 połączenia między laminatem grafitowym 12 i foliami metalowymi 11, 11' oraz między foliami metalowymi 11, 11' i powłokami 10, 10' zostały wykonane bez użycia kleju lub działających jak klej folii. Połączenia wykonano tutaj poprzez użycie wysokich temperatur w połączeniu z odpowiednim naciskiem.

Na figurze 8 ukazana jest uszczelka płaska 80 z połączoną z powłokami 10, 10' za pomocą gazoszczelnego połączenia 14, opaską wewnętrzną 3, której korpus składa się z następujących po sobie kolejno 4 warstw folii grafitowych 12, 12', 12, 12' i 3 warstw folii meta10

188 472 lowych 11, 11', 11 ze stali stopowej. Połączenie między foliami grafitowymi 12, 12', 12, 12' i foliami metalowymi 11, 11', 11 wykonano poprzez sprasowanie elementów w wysokiej temperaturze i pod wysokim ciśnieniem. Obie zewnętrzne płaskie powierzchnie korpusu uszczelki są połączone z powłokami 10, 10' z folii z politetrafluoroetylenu. Jako środek nadający przyczepność, pomiędzy foliami grafitowymi 12, 12' i foliami polimerowymi powłoki 10, 10' zastosowano folię 19, 19' z kopolimeru tetrafluoroetylenu i perfluoropropylenu. Połączenie między grafitem i polimerem wykonano przy podwyższonej temperaturze i podwyższonym ciśnieniu.

Na figurze 9 przedstawiona jest uszczelka płaska 90 z opaską wewnętrzną 3 i opaską zewnętrzną 3', obiema ze stali stopowej. Opaski otaczają korpus uszczelki na jego wewnętrznym i zewnętrznym obwodzie. Wnętrze rdzenia korpusu uszczelki odpowiada rdzeniowi uszczelki płaskiej 80 z fig. 8. Rdzeń korpusu uszczelki płaskiej 90 na fig. 9 zawiera jednak dodatkowo dwie folie metalowe 11', 11 ze stali stopowej, połączone bez użycia kleju z sąsiednimi foliami grafitowymi 12, 12'. Folie 11', 11 ze stali stopowej są na swych zewnętrznych płaskich powierzchniach zgrzane z powłokami 10, 10' w postaci folii z kopolimeru tetrafluoroetylenu i perfluoropropylenu. Przy wytwarzaniu wykonywano najpierw kombinację folii metalowych 11', 11 i folii polimerowych powłoki 10, 10', a następnie te połączone folie łączono na ich wolnych, metalicznych, płaskich powierzchniach z wewnętrzną częścią rdzenia korpusu uszczelki, składającą się z folii grafitowych 12, 12', 12, 12' i folii metalowych 1111', 11.

Ukazana na fig. 10 uszczelka płaska 100, której opaska wewnętrzna 3 otacza korpus uszczelki i jest za pomocą gazoszczelnego połączenia 14 połączona z powłokami 10, 10', zawiera rdzeń korpusu w postaci dwóch folii grafitowych 12, 12' i trzech folii metalowych 11, 11', 11, ze stali stopowej, przy czym folie te są tak usytuowane, że środkowa folia metalowa 11'jest połączona z dwiema foliami grafitowymi 12, 12', zaś dwie folie grafitowe 12, 12' są z kolei na swych zewnętrznych płaskich powierzchniach połączone z dwiema foliami metalowymi 1l·, 11'. Folie grafitowe 12, 12' zostały połączone z foliami metalowymi 11, 11', 11 sposobem znanym z europejskiego opisu patentowego EP 0 616 884 BI. Powłoki 10, 10' korpusu uszczelki składają się z dwóch folii politetrafluoroetylenu, zgrzanych termicznie z sąsiednimi foliami metalowymi 11, 11'.

Na figurze 11 ukazana jest uszczelka płaska 110, zawierająca korpus, którego rdzeń składa się z dwóch folii grafitowych 12, 12' i blachy haczykowej 21 ze stali stopowej. Haczyki 22, 22' wchodzą z obu stron bl^<^^ay haczykowej 21 w folie grafitowe 12, 12'. Korpus jest na swych zewnętrznych płaskich powierzchniach ograniczony dwiema powłokami 10, 10' w postaci folii z politetrafluoroetylenu, połączonymi bez użycia kleju z sąsiadującymi z nimi foliami grafitowymi 12, 12'. Opaska wewnętrzna 3 ze stali stopowej otacza korpus uszczelki i jest za pomocą gazoszczelnego połączenia 14 połączona z powłokami 10, 10'.

Na figurze 12 uwidoczniona jest uszczelka płaska 120 z opaską wewnętrzną 3 i opaską zewnętrzną 3' w postaci przekroju lewej połowy uszczelki 120. Wykonane ze stali stopowej opaski 3, 3' zachodzą za wykonane z folii z politetrafluoroetylenu powłoki 10, 10' wzdłuż całego wewnętrznego i zewnętrznego obwodu uszczelki 120 i są wzdłuż tych stref połączone za pomocą gazoszczelnego połączenia 14 z powłokami 10, 10' W ten sposób osiąga się podwójne zabezpieczenie przed przeciekami. Jeżeli mianowicie do korpusu uszczelki miałoby się przedostać przez opaskę wewnętrzną nieco gazu pod wysokim ciśnieniem wewnętrznym, wówczas ciśnienie gazu ulega gwałtownemu obniżeniu przy przejściu przez uszczelkę 120 i jest tak niskie na opasce zewnętrznej 3', że w tym miejscu żaden gaz nie może się wydostawać. Rdzeń korpusu uszczelki składa się z dwóch folii grafitowych 12, 12', wzmocnionych umieszczoną pomiędzy nimi blachą . haczykową 21, której haczyki 22, 22' są po obu stronach blachy haczykowej 21 zakotwione w foliach grafitowych 12, 12'. Zewnętrzne zakończenie rdzenia stanowią dwie folie metalowe 11, 11' ze stali stopowej, połączone bez użycia kleju z sąsiadującymi z nimi foliami grafitowymi 12, 12'. Płaskie powierzchnie rdzenia, stanowiące część folii metalowych 11, 11, są zgrzane termicznie z dwiema powłokami 10, 10' w postaci folii z politetrafluoroetylenu.

188 472

Przykłady wykonania:

Przykład 1: Wytwarzanie uszczelki płaskiej o budowie uwidocznionej na fig. 12. Dla wykonania rdzenia tworzywa warstwowego dwie wstęgi folii grafitowych o grubości 1,05 mm i gęstości w odniesieniu do objętości całkowitej 0,9 g/cm3 przewalcowano znanym sposobem w urządzeniu do walcowania, którego dwa walce zostały ustawione na szerokość szczeliny 1,9 mm, z zaopatrzoną obustronnie w haczyki blachą haczykową ze stali stopowej w postaci materiału nr 1.4401 o grubości 0,1 mm, otrzymując wzmocniony blachą haczykową korpus z folii grafitowych, który z obu stron miał folię grafitową o gęstości w odniesieniu do objętości całkowitej 1,0 g/cm '. Niezależnie od opisanego połączenia blachy haczykowej z dwiema foliami grafitowymi połączono bez użycia kleju folię ze stali stopowej, materiał nr 1.4401, o grubości 50 pm i chropowatości powierzchni R_z około 10 pm z folią polimerową, również o grubości 50 pm, z politetrafluoro-etylenu (TFM 1700, producent firma Dyneon, Burgkirchen, Niemcy). Połączenie wykonano w prasie do prasowania na gorąco, mającej płyty dociskowe o znacznej równoległości płaszczyzn, zaopatrzone w pokryte twardą powłoką chromową, polerowane powierzchnie, które zostały powleczone środkiem rozdzielczym. Obie płyty prasy miały temperaturę około 370°C. Pokrytą folią polimerową folię metalową włożono w prasę i prasowano przez 5 minut pod dociskiem 2 MPa. Po wyjęciu z prasy kompozytu z folii metalowych i folii polimerowych i ochłodzeniu go do temperatury otoczenia wolną powierzchnię kompozytu z folii metalowych i folii polimerowych pokryto, w celu połączenia ze wzmocnionym blachą haczykową korpusem z folii grafitowych, cienką warstwą mieszaniny emulsji siloksanu i alkoholu tłuszczowego według europejskiego zgłoszenia patentowego nr EP 0 616 884 BI. Po wysuszeniu mieszaniny emulsji i alkoholu tłuszczowego sporządzono, w celu wykonania elementu warstwowego, stos o następującej budowie warstwowej:

1. Płyta kompozytowa z folii polimerowej i folii metalowej,

2. Wzmocniony blachą haczykową korpus z folii grafitowych,

3. Płyta kompozytowa z folii polimerowej i folii metalowej.

W opisanym stosie folie polimerowe kompozytu folii polimerowych i folii metalowych znajdowały się zawsze na zewnątrz, zaś powierzchnie metaliczne, pokryte mieszaniną emulsji siloksanu i alkoholu tłuszczowego, znajdowały się zawsze po tej stronie wzmocnionego blachą haczykową korpusu z folii grafitowych, po której znajduje się grafit. Stos przeniesiono następnie do ogrzewanej prasy matrycowej i prasowano przez około 1 godzinę w temperaturze 200°C pod naciskiem powierzchniowym 7 MPa. Na wycinkach tego tworzywa warstwowego przeprowadzono badania, których wyniki są omówione poniżej. W celu wykonania uszczelek z korpusu wycięto kołowe pierścienie o średnicy wewnętrznej 49 mm i średnicy zewnętrznej 92 mm. Te pierścienie uszczelniające były z jednej strony zaopatrzone w opaskę wewnętrzną, z drugiej zaś w opaskę wewnętrzną i opaskę zewnętrzną. Opaski były wykonane ze stali stopowej (materia! nr 1.4571, grubość 0,15 mm). Wykonano je za pomocą typowego urządzenia zawijającego, przy czym narzędzie było tak ustawione, że pomiędzy leżącymi wewnątrz powierzchniami górnej i dolnej krawędzi opaski i leżącymi naprzeciw tych powierzchni powierzchniami powłok z folii polimerowych powstało gazoszczelne połączenie.

Przykład 2:W tym przykładzie opisano wytwarzanie uszczelki płaskiej, której korpus odpowiada swoją budową korpusowi uszczelki płaskiej 90 z fig. 9. Najpierw, jak to opisano w odniesieniu do przykładu 1, wykonano dwa elementy kompozytowe, składające się z jednej folii polimerowej i jednej folii metalowej. Następnie trzy folie metalowe (grubość 50 pm, materiał nr 1.4401), które miały być obustronnie połączone z foliami grafitowymi, odpowiednio do sposobu z przykładu 1, pokryto na ich obu płaskich powierzchniach powłoką z mieszaniny siloksanu i alkoholu tłuszczowego. Następnie sporządzono stos o następującej kolejności, warstw:

1. Płyta kompozytowa z folii polimerowej i folii metalowej,

2. Folia grafitowa (grubość 0,51 mm, gęstość w odniesieniu do objętości całkowitej 1,0 g/cm3),

3. Folia metalowa,

4. Folia grafitowa jak w punkcie 2,

5. Folia metalowa,

6. Folia grafitowa jak w punkcie 2,

7. Folia metalowa,

188 472

8. Folia grafitowa jak w punkcie 2,

9. Płyta kompozytowa z folii polimerowej i folii metalowej.

Stos ten przeniesiono, podobnie jak w przykładzie 1, do ogrzewanej prasy matrycowej i tam prasowano do uzyskania tworzywa warstwowego. Z tego tworzywa warstwowego wycięto następnie korpusy uszczelek w kształcie pierścieni o średnicy wewnętrznej 49 mm i średnicy zewnętrznej 92 mm. W celu wykonania uszczelek płaskich boki pierścieni, rozciągające się wzdłuż wewnętrznej średnicy korpusu uszczelki, zaopatrzono następnie w opaskę ze stali stopowej, przy użyciu sposobu opisanego w odniesieniu do przykładu 1.

Przykład 3: Jako przykład 3 wykonano uszczelki płaskie z fig. 11, których korpus składał się ze wzmocnionego blachą haczykową rdzenia z dwóch folii grafitowych i obustronnej powłoki z folii polimerowej. W tym celu wykonano najpierw, sposobem opisanym w przykładzie 1, rdzeń, składający się z dwóch folii grafitowych i blachy haczykowej. Otrzymany w ten sposób korpus dokładnie wysuszono w piecu recyrkulacyjnym w temperaturze 105°C. Wzmocniony blachą haczykową korpus z folii grafitowych wbito następnie w folię z politetra-fluoroetylenu, jaka była stosowana również w poprzednich przykładach, po czym pakiet złożony z folii polimerowej oraz wzmocnionego blachą haczykową elementu rdzeniowego przeniesiono do, nagrzanej uprzednio do 375°C, matrycy prasy do prasowania na gorąco i tam prasowano przez około 5 minut pod naciskiem 2 MPa. W tych warunkach nastąpiło zgrzanie folii grafitowych z folią polimerową. Z tak otrzymanego tworzywa warstwowego wykonano następnie, za pomocą wycinania, korpusy o średnicy wewnętrznej 49 mm i średnicy zewnętrznej 92 mm, po czym z tych korpusów, poprzez zamocowanie opasek wewnętrznych odpowiednio do sposobu z przykładu 1, wykonano uszczelki płaskie według wynalazku.

Przykład 4 (porównanie): Jako tworzywo warstwowe do wytwarzania korpusu uszczelki płaskiej użyto tutaj rdzenia korpusu uszczelki płaskiej z przykładu 1. W celu wykonania tego rdzenia dwie wstęgi folii grafitowych o grubości 1,05 mm i gęstości w odniesieniu do objętości całkowitej 0,9 g/cm³ przewalcowano znanym sposobem w urządzeniu do walcowania, którego dwa walce zostały ustawione na szerokość szczeliny 1,9 mm, z zaopatrzoną obustronnie w haczyki blachą haczykową ze stali stopowej w postaci materiału nr 1.4401 o grubości 0,1 mm, otrzymując wzmocniony blachą haczykową korpus z folii grafitowych, który z obu stron miał folię grafitową o gęstości w odniesieniu do objętości całkowitej 1,0 g/cm3. Z tego tworzywa warstwowego wykonano pierścieniowe korpusy o średnicy wewnętrznej 49 mm i średnicy zewnętrznej 92 mm, które wzdłuż wewnętrznych obwodów zaopatrzono jednym ze znanych sposobów w opaskę wewnętrzną, ze stali stopowej.

Na próbkach tworzyw warstwowych, otrzymywanych jako produkty pośrednie przy wytwarzaniu uszczelek płaskich w przykładach 12 i 3, przeprowadzono następujące badania:

- wyznaczenie wytrzymałości na ściskanie w zależności od temperatury według DIN 28090-1;

- wyznaczenie ściśliwości i zdolności powrotu do pierwotnego kształtu w temperaturze otoczenia, w 150°C i w 300°C według DIN 28090-2;

W tabeli 1 podano wartości pomiarowe z badania wytrzymałości na ściskanie:

Tabela 1

Krytyczny nacisk powierzchniowy (MPa) w chwili zniszczenia tworzywa warstwowego

Tworzywo warstwowe według	Temperatura
20°C	150°C	300°C
przykładu 1	.148	130	118
przykładu 2	138	120	112
przykładu 3, porównanie	119	88	71

Widać tutaj, że tworzywa warstwowe mają we wszystkich temperaturach wysoką wytrzymałość na ściskanie. Jednak tworzywo warstwowe, w którym w dwóch zewnętrznych warstwach nie ma folii metalowych, ma niższą wytrzymałość na ściskanie, która w wyższych temperaturach ulega silniejszemu spadkowi.

188 472

Tabela 2 podaje wartości pomiarowe dla ściśliwości i zdolności powrotu do pierwotnego kształtu w temperaturze otoczenia i w 150°C. Pomiary przeprowadzono na tworzywach warstwowych, z których wykonano korpusy uszczelek:

Tabela 2

Wartości spęczania na zimno (KSW) i zdolności powrotu do pierwotnego kształtu (KRW) w 20°C oraz spęczania na gorąco (WSW) i zdolności powrotu do pierwotnego kształtu (WRW) w 150°C; pomiar według DIN 28090-2

Tworzywo warstwowe według	20°C	150°C
KSW (%)	KRW(%)	WSW (%)	WRW (%)
przykładu 1	18,8	4,5	1,5	4,1
przykładu 2	20,1	4,7	0,8	4,4
przykładu 3, porównanie	34,5	3,9	1,3	3,6

KSW i WSW, mierzone przy nacisku powierzchniowym 20 MPa według DIN 28091-3

W tabeli 3 zamieszczone są wartości pomiarowe dla ściśliwości i zdolności powrotu do pierwotnego kształtu w temperaturze otoczenia i w 300°C:

Tabela 3

Wartości spęczania na zimno (KSW) i zdolności powrotu do pierwotnego kształtu (KRW) w 20°C oraz spęczania na gorąco (WSW) i zdolności powrotu do pierwotnego kształtu (WRW) w 300°C; pomiar według DIN 28090-2

Tworzywo warstwowe według	20°C	300°C
KSW (%)	KRW(%)	WSW(%)	WRW (%)
przykładu 1	26,1	4,0	2,8	4,2
przykładu 2	23,8	4,3	3,7	4,5
przykładu 3, porównanie	39,1	3,5	2,2	3,8

KSW, mierzone przy nacisku powierzchniowym 35 MPa według DIN 28091-4 WSW, mierzone przy nacisku powierzchniowym 50 MPa według DIN 28091-4

Objaśnienia do tabeli 2 i 3:

„KSW” wartość spęczania na zimno, i „WSW”, wartość spęczania na gorąco, stanowią wartości, określające ściśliwość tworzyw warstwowych w temperaturze otoczenia (KSW) i w temperaturze podwyższonej (WSW).

„KRW”, zdolność powrotu do pierwotnego kształtu w temperaturze otoczenia, i „WRW”, zdolność powrotu do pierwotnego kształtu w temperaturze podwyższonej, stanowią wielkości, określające zdolność tworzyw warstwowych po uprzednim ściśnięciu w temperaturze otoczenia i w temperaturze podwyższonej.

Z tabeli 2 i 3 wynika, że tworzywa warstwowe z przykładów 1 i 2, których zewnętrzne warstwy składają się z folii metalowych i nalaminowanych na nie folii polimerowych, nie dają się ściskać tak silnie, jak tworzywo warstwowe z przykładu 3, które nie ma folii metalowych w dwóch zewnętrznych warstwach. Zdolność powrotu tworzyw warstwowych według wynalazku do pierwotnego kształtu jest we wszystkich zakresach temperatur dobra. Dla zastosowania tworzyw warstwowych jako korpusów uszczelek oznacza to, że przy dociskaniu kołnierzy trzeba pokonywać odpowiednio krótkie drogi, można jednak oczekiwać dobrego działania uszczelniającego. Dotyczy to przedziału od temperatur najniższych do danej temperatury trwałego użytkowania, która zależnie od struktury korpusu uszczelki leży pomiędzy 150 i 300°C, zaś w szczególnych przypadkach wynosi do 400°C.

Na wykresie 1 przedstawione jest przykładowo działanie uszczelniające, reprezentowane przez właściwą prędkość przecieków dla uszczelki płaskiej z (krzywa 1) wewnętrzną, opaską ze stali stopowej, materiał nr 1.4571, według przykładu wykonania 1, lub uszczelki

188 472 z fig. 12, jednak bez opaski zewnętrznej, w porównaniu do uszczelki płaskiej (krzywa 2) z wewnętrzną opaską według stanu techniki, której korpus został wykonany z tworzywa warstwowego, składającego się odpowiednio do przykładu wykonania 4 jedynie z · dwóch folii grafitowych, pomiędzy którymi umieszczona była blacha haczykowa. W przeciwieństwie do uszczelki płaskiej według wynalazku w uszczelce użytej do celów porównawczych brakowało obustronnej powłoki z folii metalowej, połączonej z folią polimerową. Badanie przeprowadzono według DIN 28090-1. Ciśnienie wewnętrzne gazu wynosiło przy tym 40 bar. Jako gaz pomiarowy zastosowano azot. Z wykresu wynika jednoznacznie, bez konieczności dalszych wyjaśnień, duża przydatność uszczelki płaskiej według wynalazku. Już przy stosunkowo niewielkich naciskach powierzchniowych można bowiem przy ich użyciu osiągnąć tak małe wartości przecieków, jakich w ogóle nie da się osiągnąć przy pomocy tworzyw porównawczych. Przy użyciu uszczelek płaskich według wynalazku można osiągnąć wartości przecieków mniejsze niż 0,001 mg/(sm). Odpowiadają one zatem najwyższym wymaganiom.

188 472

— ¹ łiigZ 4·

188 472

—ar^-·- 4 4

19Ω

188 472

Departament Wydawnictw UP RP. Nakład 50 egz. Cena 4,00 zł.

Claims

Zastrzeżenia patentowe

1. Uszczelka płaska z tworzywa warstwowego, zawierająca co najmniej jedną opaskę wewnętrzną albo opaskę zewnętrzną lub co najmniej jedną opaskę wewnętrzną i opaskę zewnętrzną oraz korpus, przy czym opaska wewnętrzna jest usytuowana na przejściu do każdej pustej przestrzeni, uszczelnianej za pomocą uszczelki, której zaopatrzony w co najmniej jedną opaskę korpus składa się z wytrzymałego na ściskanie rdzenia o długotrwałej odporności na temperaturę, wynoszącą co najmniej 150°C, oraz powłoki, znajdującej się na obu płaskich zewnętrznych powierzchniach rdzenia, znamienna tym, że powłoka (10; 10’) pokrywa całkowicie płaskie zewnętrzne powierzchnie rdzenia (18) i składa się z gazoszczelnej folii z polimeru organicznego o długotrwałej odporności na temperaturę, wynoszącą co najmniej 150°C, zaś korpus uszczelki jest tak objęty co najmniej jedną opaską (3; 3’), że połączenie między gazoszczelną, folią powłoki (10; 10’) i co najmniej jedną opaską (3; 3’) jest gazoszczelne.
2. Uszczelka według zastrz. 1, znamienna tym, że rdzeń (18) jest ze wzmocnionego włóknami organicznymi lub nieorganicznymi, tworzywa termoplastycznego lub elastomeru.
3. Uszczelka według zastrz. 2, znamienna ^m, że włókna wzmacniające rdzeń (18) stanowią włókna z grupy włókien aramidowych, włókien szklanych, włókien ceramicznych, włókien węglowych, włókien grafitowych, włókien metalowych, zaś tworzywo termoplastyczne lub elastomer stanowi tworzywo z grupy zawierającej kauczuk nitrylowo-butadienowy, kauczuk styrenowo-butadienowy, kauczuk naturalny, terpolimer etyleno-propylenowy, kopolimer etylenu i octanu winylu, kauczuk fluorowy, kauczuk fluorosilikonowy, zawierający winyl polisiloksan dimetylu, kauczuk akrylanowy, kauczuk etyleno akrylanowy.
4. Uszczelka według zastrz. 2 albo 3, znamienna tym, że rdzeń (18) zawiera, poza włóknami wzmacniającymi, wypełniacze o długotrwałej odporności na temperaturę, wynoszącą co najmniej 150°C.
5. Uszczelka według zastrz. 1, znamienna tym, że rdzeń (18) jest z materiału z grupy zawierającej węgiel, grafit, mikę.
6. Uszczelka według zastrz. 5, znamienna tym, że rdzeń (18) składa się z co najmniej jednej warstwy folii grafitowych (12; 12'; 12; 12’) z ekspandowanego grafitu.
7. Uszczelka według zastrz. 1, znamienna tym, że rdzeń (18) ma na każdej ze swych zewnętrznych płaskich powierzchni folię metalową (11; 11'; 11; 11'; 11), pokrywającą całkowicie tę płaską powierzchnię i ograniczającą rdzeń (18) od zewnątrz.
8. Uszczelka według zastrz. 1, znamienna tym, że rdzeń (18) składa się z usytuowanych naprzemiennie jedna na drugiej i wzajemnie równoległych warstw nieorganicznego, odpornego na wysokie temperatury, wytrzymałego na ściskanie tworzywa oraz folii metalowych (11; 11’; 11; 11’; 11).
9. Uszczelka według zastrz. 8, znamienna tym, że w rdzeniu (18) warstwy nieorganicznego, odpornego na wysokie temperatury, wytrzymałego na ściskanie tworzywa są połączone z foliami metalowymi (11; 11'; 11; 11’; 11’’).
10. Uszczelka według zastrz. 9, znamienna tym, że w rdzeniu (18) warstwy nieorganicznego, odpornego na wysokie temperatury, wytrzymałego na ściskanie tworzywa są połączone z foliami metalowymi (11; 11'; 11; 11'; 11) za pomocą kleju.
11. Uszczelka według zastrz. 8, znamienna 'tym, że obie zewnętrzne warstwy rdzenia (18) stanowią folie metalowe (11; 11’; 11; 11’; 11), pokrywające całkowicie płaskie powierzchnie rdzenia (18).
12. Uszczelka według zastrz. 8, znamienna tym, że nieorganiczne, odporne na wysokie temperatury, wytrzymałe na ściskanie tworzywo stanowi mika.
13. Uszczelka według zastrz. 8, znamienna tym, że nieorganiczne, odporne na wysokie temperatury, wytrzymałe na ściskanie tworzywo stanowi co najmniej jedna folia grafitowa (12; 12'; 12; 12').

188 472
14. Uszczelka według zastrz. 1, znamienna tym, że rdzeń (18) jest połączony z powłoką (10; 10’) za pomocą kleju.
15. Uszczelka według zastrz. 1, znamienna tym, że rdzeń (18) jest połączony z powłoką (10; 10') bezklejowo.
16. Uszczelka według zastrz. 15, znamienna tym, że rdzeń (18) jest zgrzany z powłoką (10; 10').
17. Uszczelka według zastrz. 8, znamienna tym, że co najmniej jedną z umieszczonych wewnątrz rdzenia (18) folii metalowych (11; 11'; 11; 11’; 11) stanowi blacha haczykowa (21), połączona na swych obu płaskich powierzchniach z folią grafitową (12; 12'; 12; 12’).
18. Uszczelka według zastrz. 13, znamienna tym, że nieorganiczne, odporne na wysokie temperatury, wytrzymałe na ściskanie tworzywo stanowi co najmniej jedna folia grafitowa (12; 12’; 12; 12'), zaś połączenia folii grafitowych (12; 12’; 12; 12”') z foliami metalowymi (11; 11'; 11; 11'; 11*) oraz połączenia folii metalowych (11; 11'; 11; 11'; 11) z powloką (10; 10') sąbezklejowe.
19. Uszczelka według zastrz. 17 albo 18, znamienna tym, że otoczony co najmniej jedną opaską (3; 3') korpus uszczelki składa się z umieszczonej w środku folii metalowej (11; 11'; 11; 11'; 11) , dwóch, połączonych z płaskimi powierzchniami tej folii metalowej (11; 11'; 11; 11'; 11), warstw folii grafitowej (12; 12’; 12; 12') oraz dwóch, połączonych z zewnętrznymi płaskimi powierzchniami obu folii grafitowych (12; 12'; 12; 12'), folii metalowych (11; 11’; 11; 11'; 11), pokrytych całkowicie na swych zewnętrznych płaskich powierzchniach powłoką (10; 10’) z folii polimerowej i połączonych z nią bezklejowo.
20. Uszczelka według zastrz. 18, znamienna tym, że otoczony co najmniej jedną opaską (3; 3’) korpus uszczelki składa się z umieszczonej w środku folii grafitowej (12; 12'; 12; 12'), połączonej na swych obu płaskich powierzchniach z folią metalową (11; 11'; 11; 11'; 11), której zewnętrzne powierzchnie są pokryte całkowicie powłoką (10; 10') z folii polimerowej i połączone z nią bezklejowo.
21. Uszczelka według zastrz. 18, znamienna tym, że powłoka (10; 10') jest zgrzana termicznie z foliami metalowymi (11; 11’; 11; 11'; 11).
22. Uszczelka według zastrz. 18, znamienna tym, że folie grafitowe (12; 12’; 12; 12') zostały połączone z foliami metalowymi (11; 11’; 11; 11'; 11) przy użyciu ciśnienia i podwyższonej temperatury, poprzez nawalcowywanie.
23. Uszczelka według zastrz. 13 albo 18, znamienna tym, że łączone z foliami grafitowymi (12; 12’; 12; 12') powierzchnie folii metalowych (11; 11’; 11; 11'; 11) mają cienką powłokę z mieszaniny emulsji siloksanowej oraz alkoholu tłuszczowego i są połączone z foliami grafitowymi (12; 12’; 12; 12’) za pomocą ciśnienia i temperatury.
24. Uszczelka według zastrz. 7, znamienna tym, że folie metalowe (11; 11’; 11; 11’; 11) są z odpornego na korozję metalu, odpornego na korozje stopu metalu, z aluminium lub stopu aluminium lub z miedzi lub stopu miedzi.
25. Uszczelka według zastrz. 7, znamienna tym, że folie metalowe (11; 11'; 11; 11’; 11) mają grubość od 0,005 do 1 mm.
26. Uszczelka według zastrz. 6, znamienna tym, że folie grafitowe (12; 12'; 12; 12’) mają gęstość w odniesieniu do objętości całkowitej od 0,1 do 1,8 g/cm³ i zawartość węgla od 90 do 99,95 procent wagowych.
27. Uszczelka według zastrz. 6, znamienna tym, że folie grafitowe(12; 12'; 12; 12') mają grubość od 0,1 do 4,0 mm.
28. Uszczelka według zastrz. 1, znamienna tym, że powłokę (10; 10’) stanowi folia polimerowa z materiału z grupy zawierającej poliarylodwueteroketon, poliaryloeteroketon, polisiarczek fenylu, polisulfony arylu, polisulfon eteru, poliimid, poliamidoimid, polimery zawierające fluor.
29. Uszczelka według zastrz. 28, znamienna tym, że folia polimerowa powłoki (10; 10') jest z materiału z grupy zawierającej politetrafluoroetylen, politrójfluorochloroetylen, kopolimer tetrafluoroetylenu i heksafluoropropylenu, kopolimery tetrafluoroetylenu z perfluoroalkilowinyloeterem, kopolimery etylenu i tertrafluoroetylenu, polifluorek winylidenu.
30. Uszczelka według zastrz. 29, znamienna tym, że folia polimerowa powłoki (10; 10') jest z perfluorowanego polimeru organicznego.

188 472
31. Uszczelka według zastrz. 1, znamienna tym, że stanowiące powłokę (10; 10') folie polimerowe mają grubość od 0,005 do 1,0 mm.
32. Uszczelka według zastrz. 1, znamienna tym, że opaska lub opaski (3; 3') są z metalu.
33. Uszczelka według zastrz. 32, znamienna tym, że opaska lub opaski (3; 3') są z metalu odpornego na korozję.
34. Uszczelka według zastrz. 1, znamienna tym, że opaska lub opaski (3; 3') są z perfluorowanego polimeru organicznego.
35. Uszczelka według zastrz. 1, znamienna tym, że ma przepuszczalność według DIN 3535 co najwyżej równą 0,1 ml/min.