PL238175B1 - Uszczelnienie spiralne - Google Patents

Description

Przedmiotem wynalazku jest uszczelnienie spiralne znajdujące zastosowanie w instalacjach wymagających bardzo wysokiej szczelności, pracujących pod wysokim ciśnieniem, w wysokiej temperaturze, gdzie dochodzi bardzo często do silnych wahań ciśnienia lub temperatury uszczelnianego medium.

Uszczelnienia spiralne mogą pracować w temperaturze do 550°C oraz przy ciśnieniu do 32 MPa. W zależności od średnicy nominalnej rury DN oraz ciśnienia uszczelnianego czynnika PN, norma ENPN 1514-2:2015-01 ściśle reguluje poszczególne wymiary charakteryzujące uszczelnienia spiralne tj. średnicę wewnętrzną, średnicę zewnętrzną, grubość taśmy (grubość uszczelnienia). Norma ta wyszczególnia cztery podstawowe rozwiązania konstrukcyjne dotyczące uszczelnień spiralnych. Są to: uszczelnienie spiralne bez pierścienia centrującego - typ SW, uszczelnienie spiralne z wewnętrznym pierścieniem centrującym - typ SW-1, uszczelnienie spiralne z zewnętrznym pierścieniem centrującym chroniącym przed implozją - typ SW-0 i uszczelnienie spiralne z wewnętrznym i zewnętrznym pierścieniem centrującym - typ SW-IO. Uszczelnienia spiralne należą do grupy płaskich uszczelnień spoczynkowych.

Znane uszczelnienie spiralne zbudowane jest z elementu uszczelniającego zawierającego taśmę stalową o przekroju poprzecznym w kształcie litery V, materiału uszczelniającego stanowiącego elastyczny materiał wypełnienia, którym najczęściej jest folia grafitowa, PTFE lub taśma z bezazbestowego materiału uszczelniającego. Taśma stalowa o zadanej grubości i profilu w kształcie litery V wraz z taśmą materiału uszczelniającego nawijana jest w kształt spirali o ustalonej w normie średnicy zewnętrznej i średnicy wewnętrznej. Nawinięta taśma stalowa tworzy segment pierścieni spiralnych w kierunku promieniowym o liczbie od kilku do kilkunastu zwojów. Profilowana taśma stalowa gwarantuje wyjątkową sprężystość elementu uszczelniającego, jego wysoki powrót sprężysty, a elastyczny materiał wypełnienia gwarantuje dobre zamykanie porów uszczelnianej powierzchni oraz wymaganą szczelność. Możliwość zestawienia dowolnej konfiguracji materiałowej uszczelnienia spiralnego gwarantuje właściwe dopasowanie uszczelek do warunków pracy (temperatura, ciśnienie) oraz charakteru uszczelnianego medium.

Z opisu wynalazku WO2013177392A1 znane jest uszczelnienie spiralne, zawierające spiralnie zwinięte taśmy, metalową i elastyczną. Taśma metalowa nadaje uszczelnieniu odpowiednią wytrzymałość mechaniczną oraz sprężystość, podczas gdy taśma elastyczna pełni funkcję uszczelniania właściwego. W przekroju poprzecznym obie taśmy przybierają kształt litery „V”.

W znanych uszczelnieniach spiralnych jest jednakowa sprężystość taśmy stalowej w kierunku promieniowym. Z mechaniki ściskania uszczelnienia płaskiego w złączu kołnierzowym wynika, że największy nacisk pojawia się w zwojach zewnętrznych a najmniejszy w zwojach na średnicy wewnętrznej uszczelnienia. Brak zwiększonej podatności zwojów zewnętrznych na ściskanie powoduje, że zwoje wewnętrzne nie przylegają do powierzchni płaskich kołnierza z wystarczającym naciskiem co może spowodować wyciek medium.

Celem wynalazku jest opracowanie takiej konstrukcji uszczelnienia spiralnego, w którym konstrukcja taśmy stalowej będzie miała zmienną charakterystykę sprężystości w kierunku promieniowym i tym samym uszczelnienie będzie charakteryzowało się równomiernym naciskiem na przylgi kołnierza.

Uszczelnienie spiralne według wynalazku zawierające spiralnie zwiniętą stalową taśmę o zadanej grubości i przekroju w kształcie litery V oraz zwiniętą wraz z nią taśmę materiału uszczelniającego charakteryzuje się tym, że spiralnie zwinięta stalowa taśma ma pięć segmentów zwojów: segment pierwszy, segment drugi, segment trzeci, segment czwarty i segment piąty licząc od średnicy wewnętrznej uszczelnienia do średnicy zewnętrznej, o jednakowej ilości zwojów w każdym segmencie, przy czym segmenty: drugi, trzeci, czwarty i piąty mają na roboczych obrzeżach stalowej taśmy profilowe wycięcia o głębokości korzystnie 0,05 mm w segmencie drugim, o głębokości korzystnie 0,1 mm w segmencie trzecim, o głębokości korzystnie 0,15 mm w segmencie czwartym i o głębokości korzystnie 0,2 mm w segmencie piątym, zaś odległość pomiędzy profilowymi wycięciami we wszystkich segmentach zwojów jest jednakowa.

Korzystnie jest, gdy profilowe wycięcia na obrzeżach stalowej taśmy mają trójkątny kształt o ostrym zakończeniu dna i kącie rozwarcia a 60°.

Korzystnie jest również, gdy profilowe wycięcia na obrzeżach stalowej taśmy mają półkolisty kształt o promieniu równym głębokości profilowego wycięcia w danym segmencie.

Ponadto korzystnie jest, gdy odległość pomiędzy profilowymi wycięciami we wszystkich segmentach wynosi 10 mm.

PL 238 175 B1

Przedmiot wynalazku został przedstawiony w przykładach wykonania na rysunku na którym fig. 1 przedstawia uszczelnienie spiralne w widoku z góry, fig. 2 przedstawia uszczelnienie spiralne w widoku z boku, fig. 3 przedstawia fragment uszczelnienia w powiększeniu - szczegół A, fig. 4 przedstawia w powiększeniu fragmenty segmentów taśmy w rozwinięciu, z profilowymi wycięciami o trójkątnym kształcie, fig. 5 przedstawia w powiększeniu fragmenty segmentów taśmy w rozwinięciu, z profilowymi wycięciami w kształcie półokręgów, fig. 6 przedstawia profil poprzeczny stalowej taśmy.

Uszczelnienie spiralne zawiera spiralnie zwiniętą stalową taśmę o zadanej grubości i przekroju w kształcie litery V oraz zwiniętą wraz z nią taśmę materiału uszczelniającego. Spiralnie zwinięta stalowa taśma 6 ma pięć segmentów zwojów: segment pierwszy 1, segment drugi 2, segment trzeci 3, segment czwarty 4 i segment piąty 5 licząc od średnicy wewnętrznej D1 uszczelnienia do średnicy zewnętrznej D2. W każdym segmencie jest jednakowa ilość zwojów, przy czym segmenty: drugi 2, trzeci 3, czwarty 4 i piąty 5 mają na roboczych obrzeżach stalowej taśmy 6 profilowe wycięcia 7a, 8a o głębokości 0,05 mm w segmencie drugim 2; 7b, 8b o głębokości 0,1 mm w segmencie trzecim 3; 7c, 8c o głębokości 0,15 mm w segmencie czwartym 4 i 7d, 8d o głębokości 0,2 mm w segmencie piątym 5, zaś odległość pomiędzy profilowymi wycięciami we wszystkich segmentach zwojów jest jednakowa. Profilowe wycięcia 7a, 7b, 7c, 7d, na obrzeżach stalowej taśmy 6 mają trójkątny kształt o ostrym zakończeniu dna i kącie rozwarcia a równym 60°. W innym przykładzie wykonania profilowe wycięcia 8a, 8b, 8c, 8d na obrzeżach stalowej taśmy 6 mają półkolisty kształt o promieniu równym głębokości profilowego wycięcia w danym segmencie 2, 3, 4, 5. Odległość pomiędzy profilowymi wycięciami we wszystkich segmentach jest jednakowa i wynosi 10 mm.

Uszczelnienie spiralne według wynalazku ma zmienną charakterystykę sprężystości w kierunku promieniowym, dzięki temu nacisk uszczelnienia na przylgi kołnierza jest równomierny. Dzięki zwiększonej podatności zwojów zewnętrznych na ściskanie, wzrastającej w kierunku średnicy zewnętrznej następuje wyrównanie nacisku na przylgi na kołnierzach, zwiększenie rzeczywistej powierzchni styku i zmniejszenie ewentualnego wycieku.

Claims (4)

1. Uszczelnienie spiralne zawierające spiralnie zwiniętą stalową taśmę o zadanej grubości i przekroju w kształcie litery V oraz zwiniętą wraz z nią taśmę materiału uszczelniającego, znamienne tym, że spiralnie zwinięta stalowa taśma (6) ma pięć segmentów zwojów: segment pierwszy (1), segment drugi (2), segment trzeci (3), segment czwarty (4) i segment piąty (5) licząc od średnicy wewnętrznej (D1) uszczelnienia do średnicy zewnętrznej (D2), o jednakowej ilości zwojów w każdym segmencie; przy czym segmenty: drugi (2), trzeci (3), czwarty (4) i piąty (5) mają na roboczych obrzeżach stalowej taśmy (6) profilowe wycięcia: (7a, 8a) o głębokości korzystnie 0,05 mm w segmencie drugim (2), (7b, 8b) o głębokości korzystnie 0,1 mm w segmencie trzecim (3), (7c, 8c) o głębokości korzystnie 0,15 mm w segmencie czwartym (4) i (7d, 8d) o głębokości korzystnie 0,2 mm w segmencie piątym (5), zaś odległość pomiędzy profilowymi wycięciami we wszystkich segmentach zwojów jest jednakowa.

2. Uszczelnienie według zastrz. 1, znamienne tym, że profilowe wycięcia (7a, 7b, 7c, 7d) na obrzeżach stalowej taśmy (6) mają trójkątny kształt o ostrym zakończeniu dna i kącie rozwarcia a = 60°.

3. Uszczelnienie według zastrz. 1, znamienne tym, że profilowe wycięcia (8a, 8b, 8c, 8d) na obrzeżach stalowej taśmy (6) mają półkolisty kształt o promieniu równym głębokości profilowego wycięcia w danym segmencie (2, 3, 4, 5).

4. Uszczelnienie według zastrz. 1 albo 2 albo 3, znamienne tym, że odległość pomiędzy profilowymi wycięciami we wszystkich segmentach zwojów wynosi 10 m.